В недавнем исследовании, опубликованном в Материалы для коммуникацийУченые рассмотрели текущие исследования по использованию носимых датчиков дыхания для мониторинга параметров дыхания, таких как температура, воздушный поток и влажность, а также для обнаружения различных респираторных биомаркеров.
Они также изучили использование этих датчиков для выявления заболеваний и наблюдения за дыханием.
Проходить обучение: Последние разработки в области носимых датчиков дыхания для мониторинга здравоохранения. Изображение предоставлено: metamorworks/Shutterstock.com
проверка данных
Клинические диагнозы часто используют анализ дыхания, чтобы сделать выводы о системном здоровье.
Анализ дыхания представляет собой неинвазивный метод обнаружения и анализа различных химических характеристик выдыхаемого воздуха, включая наличие полулетучих и летучих органических молекул, липидов, белков, вирусов, бактерий и дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), которые являются индикаторами. патологических и физиологических состояний.
Быстрый прогресс в области медицинских технологий, нанотехнологий и материаловедения привел к появлению более широкого спектра носимых устройств, содержащих интеллектуальные датчики для мониторинга физиологических параметров.
Благодаря добавлению алгоритмов машинного обучения эти устройства обладают широким спектром возможностей мониторинга. Разработка носимых датчиков дыхания, таких как небольшие пластыри и датчики внутри масок, позволяет непрерывно собирать и анализировать данные о дыхании в режиме реального времени.
В этом обзоре исследователи обсудили традиционные методы анализа дыхания и последние разработки в области портативных устройств для анализа дыхания, которые можно использовать для мониторинга системного здоровья в режиме реального времени.
Методы анализа дыхания
В обзоре оценивались различные методы захвата дыхания или отбора проб, которые подпадали под широкие категории дыхания, выдыхаемого непосредственно в оборудование или устройство или собираемого с помощью полимерного мешка или других типов контейнеров.
Некоторые из этих устройств встроены в лицевые маски, обеспечивая портативный метод сбора образцов конденсата выдыхаемого воздуха и аэрозолей выдыхаемого воздуха.
В связи с внезапным увеличением количества масок для лица из-за пандемии коронавирусной болезни 2019 года (COVID-19) гибкие мембраны для сбора дыхания, например, изготовленные из пористого поликарбоната, широко исследуются для разработки носимых устройств для сбора дыхания.
Исследователи обсудили различные методы, такие как твердофазная микроэкстракция, термодесорбционные трубки и методы игольной ловушки, используемые для разработки носимых устройств для отбора проб дыхания.
В обзоре также обсуждались традиционные методы анализа дыхания, такие как масс-спектрометрия с проточной трубкой с выбранными ионами, газовая хроматография в сочетании с масс-спектрометрией и масс-спектрометрия с реакцией переноса протона. В недавних исследованиях также изучались такие методы, как методы с использованием оптической абсорбционной спектроскопии и комбинационного рассеяния света с поверхностным усилением, которые доказали свою эффективность при обнаружении биомаркеров в образцах дыхания.
Электрохимические методы с использованием таких материалов, как углеродные нанотрубки, предоставляют альтернативные методы анализа газов и летучих органических соединений.
Обнаружение биомаркеров
Хотя традиционные методы анализа дыхания обеспечивают метод количественного анализа биомаркеров с высокой специфичностью и чувствительностью, громоздкие инструменты и высокая стоимость затрудняют доступность и ограничивают сферу их применения.
Носимые сенсорные устройства дыхания со встроенными методами обнаружения биомаркеров позволяют легко и комфортно осуществлять мониторинг в режиме реального времени.
Эти устройства могут анализировать различные биомаркеры, такие как кислород, аммиак, углекислый газ, перекись водорода и многочисленные патогены. Резкие изменения уровня кислорода могут помочь выявить гипероксию или гипоксию — оба показателя плохого здоровья.
Точно так же гиперкапния и гипокапния — избыток или дефицит углекислого газа в дыхании соответственно — являются индикаторами респираторного ацидоза или алкалоза, оба из которых могут регрессировать до серьезных заболеваний и остановки дыхания.
Увеличение уровня аммиака в дыхании является показателем заболеваний почек и печени или нарушений, связанных с циклом мочевины. Перекись водорода в выдыхаемом воздухе часто указывает на окислительный стресс и воспаление дыхательных путей.
Обзор также показал, что недавние исследования были сосредоточены на разработке респираторных масок с датчиками дыхания для обнаружения респираторных вирусов, таких как коронавирус 2 тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV-2).
Мониторинг параметров дыхания
Помимо биомаркеров, носимые датчики дыхания также могут обеспечивать непрерывный мониторинг в режиме реального времени параметров здоровья, таких как температура, воздушный поток и содержание влаги в выдыхаемом воздухе, которые являются жизненно важными показателями общего состояния здоровья.
Носимые датчики контроля воздушного потока и влажности основаны на резистивном или емкостном потоке воздуха. Датчики расхода воздуха также могут иметь автономное питание, используя трибоэлектрический или пьезоэлектрический эффект. В датчиках температуры используются термисторы с наночастицами оксида никеля, калориметрические или пироэлектрические датчики.
Выводы
Подводя итог, в обзоре были рассмотрены существующие и текущие исследования портативных устройств для анализа дыхания и всесторонне обсужден широкий спектр применений этих устройств, включая непрерывный отбор проб и анализ биомаркеров и респираторных параметров в реальном времени, которые являются индикаторами заболеваний и заболеваний. здоровье.
- SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
- PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
- ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
- ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
- ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
- Источник: https://www.news-medical.net/news/20240326/Emerging-trends-in-wearable-breath-sensors-aim-at-personalized-healthcare-solutions.aspx
