Într-un studiu recent publicat în Materiale de comunicare, oamenii de știință au revizuit cercetările actuale privind utilizarea senzorilor de respirație portabili pentru a monitoriza parametrii respiratori, cum ar fi temperatura, fluxul de aer și umiditatea, și pentru a detecta diferiți biomarkeri respiratori.

Ei au examinat, de asemenea, utilizarea acestor senzori în detectarea bolilor și observarea tiparelor de respirație.

Studiu: Evoluții recente ale senzorilor de respirație portabili pentru monitorizarea asistenței medicale. Credit imagine: metamorworks/Shutterstock.com

Context

Diagnosticele clinice au folosit adesea analiza respirației pentru a face inferențe despre sănătatea sistemică.

Analiza respirației oferă o metodă neinvazivă de detectare și analiză a diferitelor semnături chimice în respirația expirată, inclusiv prezența moleculelor organice semivolatile și volatile, lipide, proteine, viruși, bacterii și acid dezoxiribonucleic (ADN), care sunt indicatori. a stărilor patologice şi fiziologice.

Progresele rapide în tehnologia medicală, nanotehnologie și știința materialelor au dus la o gamă mai largă de dispozitive portabile care conțin senzori inteligenți pentru a monitoriza parametrii fiziologici.

Odată cu adăugarea algoritmilor de învățare automată, aceste dispozitive au o gamă largă de capabilități de monitorizare. Dezvoltarea senzorilor de respirație portabili, cum ar fi plasturi mici și senzori din măști, permite colectarea și analizarea continuă a datelor despre respirație în timp real.

În această revizuire, cercetătorii au discutat despre metodele tradiționale de analiză a respirației și despre evoluțiile recente ale dispozitivelor portabile de analiză a respirației care pot fi utilizate pentru a efectua monitorizarea în timp real a sănătății sistemice.

Metode de analiză a respirației

Revizuirea a evaluat diferitele metode de captare sau prelevare a respirației care intră în categoriile largi de respirație expirată direct în echipament sau dispozitiv sau colectate folosind o pungă de polimer sau alte tipuri de recipiente.

Unele dintre aceste dispozitive sunt încorporate în măștile de față, oferind o metodă portabilă de colectare a condensului de respirație expirată și a probelor de aerosoli de respirație expirată.

Odată cu creșterea bruscă a măștilor de față din cauza pandemiei bolii coronavirus 2019 (COVID-19), membranele flexibile pentru colectarea respirației, cum ar fi cele realizate din policarbonat poros, sunt explorate pe larg pentru a dezvolta dispozitive de colectare a respirației portabile.

Cercetătorii au discutat despre diferite metode, cum ar fi microextracția în fază solidă, tuburile de desorbție termică și metodele cu capcană cu ac, utilizate pentru a dezvolta dispozitive de prelevare a respirației purtătoare.

Revizuirea a discutat, de asemenea, metode convenționale de analiză a respirației, cum ar fi spectrometria de masă cu tub cu flux de ioni selectați, cromatografia de gaze cuplată cu spectrometria de masă și spectrometria de masă cu transfer de protoni. Studiile recente au explorat, de asemenea, metode precum cele care utilizează spectroscopie de absorbție optică și împrăștiere Raman îmbunătățită la suprafață, care s-au dovedit a fi eficiente în detectarea biomarkerilor în probele de respirație.

Metodele electrochimice care utilizează materiale precum nanotuburi de carbon oferă metode alternative pentru analiza gazelor și a compușilor organici volatili.

Detectarea biomarkerului

Deși tehnicile convenționale de analiză a respirației oferă o metodă de analiză cantitativă a biomarkerilor cu specificitate și sensibilitate ridicate, instrumentele greoaie și costurile ridicate împiedică accesibilitatea și limitează domeniul de aplicare a acestora.

Dispozitivele senzoriale de respirație purtate cu metode integrate de detectare a biomarkerilor permit monitorizarea în timp real cu ușurință și confort.

Aceste dispozitive pot analiza diferiți biomarkeri, cum ar fi oxigenul, amoniacul, dioxidul de carbon, peroxidul de hidrogen și numeroși agenți patogeni. Schimbările drastice ale nivelului de oxigen pot ajuta la identificarea hiperoxiei sau hipoxiei - ambii indicatori ai stării de sănătate.

În mod similar, hipercapnia și hipocapnia - un exces sau, respectiv, deficit de dioxid de carbon în respirație - sunt indicatori ai acidozei sau alcalozei respiratorii, ambele putând regresa în afecțiuni grave de sănătate și stop respirator.

O creștere a nivelului de amoniac în respirație este un indicator al bolilor renale și hepatice sau ale tulburărilor legate de ciclul ureei. Peroxidul de hidrogen din respirația expirată indică adesea stres oxidativ și inflamație în căile respiratorii.

Analiza a mai constatat că cercetările recente s-au concentrat pe dezvoltarea măștilor respiratorii cu senzori de respirație pentru a detecta viruși respiratori, cum ar fi sindromul respirator acut sever coronavirus 2 (SARS-CoV-2).

Monitorizarea parametrilor respiratori

În afară de biomarkeri, senzorii de respirație portabili pot oferi, de asemenea, monitorizarea continuă în timp real a parametrilor de sănătate, cum ar fi temperatura, fluxul de aer și conținutul de umiditate al respirației expirate, care sunt toți indicatori vitali ai sănătății generale.

Senzorii portabili de monitorizare a fluxului de aer și a umidității se bazează pe fluxul de aer rezistiv sau capacitiv. Senzorii de flux de aer pot fi, de asemenea, auto-alimentați folosind efectul triboelectric sau piezoelectric. Senzorii de temperatură utilizează termistori cu nanoparticule de oxid de nichel sau senzori calorimetrici sau piroelectrici.

Concluzii

Pentru a rezuma, revizuirea a examinat cercetările existente și actuale privind dispozitivele portabile de analiză a respirației și a discutat cuprinzător o gamă largă de aplicații ale acestor dispozitive, inclusiv eșantionarea și analiza în timp real și continuă a biomarkerilor și a parametrilor respiratori care sunt indicatori ai bolii și bolilor. sănătate.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
• Sursa: https://www.news-medical.net/news/20240326/Emerging-trends-in-wearable-breath-sensors-aim-at-personalized-healthcare-solutions.aspx