ماسک هوشمند جدید شاخص‌های آسم و بیماری‌های کلیوی را از طریق نفس ردیابی می‌کند
موسسه فناوری کالیفرنیا موفق به ساخت یک ماسک کاغذی پیشرفته شده است که قادر به نظارت بر مواد شیمیایی موجود در نفس بازدم در زمان واقعی است.
جالب است بدانید که این ماسک می‌تواند مشکلات پزشکی مختلفی از جمله مشکلات تنفسی مانند آسم، بیماری انسدادی مزمن ریوی (COPD) و عفونت‌های پس از کووید-۱۹ را تحت نظر بگیرد.
«نظارت بر نفس بیمار چیزی است که به طور معمول انجام می‌شود، به عنوان مثال، برای ارزیابی آسم و سایر شرایط تنفسی»، گفت وی گائو، محقق اصلی و استاد مهندسی پزشکی. «با این حال، این به مراجعه بیمار به کلینیک برای جمع‌آوری نمونه و سپس انتظار برای نتایج آزمایشگاهی نیاز دارد.»
گائو و تیمش هدف داشتند تا ابزارهایی برای نظارت بر سلامتی شخصی دور از دسترسی ارائه کنند که بازخورد زمان واقعی در محیط‌های خانه یا دفتر فراهم می‌کند. «به عنوان مثال، ما می‌توانیم از این اطلاعات برای ارزیابی کارایی درمان پزشکی استفاده کنیم»، گائو افزود.
ماسک مقرون به صرفه
این نمونه اولیه ماسک هوشمند که به نام EBCare (که EBC به معنای کندانس بازدم نفس است) شناخته می‌شود، مطابق اعلامیه مطبوعاتی به طور اقتصادی طراحی شده است که هزینه مصرف مواد حدود ۱ دلار دارد.
چالش کلیدی در طراحی ماسک، نیاز به خنک‌کردن و کندانس کردن نفس بازدم به حالت مایع برای تجزیه و تحلیل شیمیایی بود. در محیط‌های کلینیکی، این مرحله به طور جداگانه با استفاده از یخ یا خنک‌کننده‌های یخچالی انجام می‌شود.
برای رسیدگی به این چالش، تیم یک «سیستم خنک‌سازی پاسیو» را به کار گرفت. آنها از خنک‌سازی تبخیری هیدروژل و خنک‌سازی تابشی استفاده کردند تا نفس را به طور مؤثر خنک کنند. این رویکرد نوآورانه امکان تجزیه و تحلیل زمان واقعی مواد شیمیایی نفس را فراهم می‌آورد.
«کندانس نفس حاوی گازهای محلول و همچنین مواد غیر فرار به صورت آئروسل یا قطرات، مانند مواد متابولیک، شاخص‌های التهابی و پاتوژن‌ها است»، گفت ونژنگ هنگ، نویسنده اصلی مطالعه و دانشجوی تحصیلات تکمیلی در کلتک.
به علاوه، مجموعه‌ای از کانال‌های میکروفلوئیدیک بایومیمتیک بلافاصله مایع را پس از تبدیل نفس به حالت مایع به حسگرها برای تجزیه و تحلیل انتقال می‌دهد.
جالب است بدانید که ماسک نتایج تجزیه و تحلیل را به صورت بی‌سیم به یک دستگاه شخصی متصل مانند تلفن، تبلت یا کامپیوتر ارسال می‌کند.
تشخیص دقیق بیومارکرها
تیم عملکرد ماسک‌ها را ارزیابی کرد، به ویژه تمرکز بر بیماران مبتلا به آسم یا COPD. آنها سطح نیتریت را در نفس بیمار نظارت کردند — که یک مارکر التهابی در مسیرهای هوایی است. نتایج نشان داد که ماسک‌ها در تشخیص این بیومارکر مؤثر بودند.
علاوه بر این، ماسک می‌تواند سطح الکل خون را به طور دقیق اندازه‌گیری کند. این نشان می‌دهد که ماسک پتانسیل استفاده در سایت برای بررسی وضعیت رانندگی در صورت مستی را دارد.
تیم همچنین استفاده از ماسک‌های هوشمند را برای نظارت بر سطح اوره خون در مدیریت بیماری‌های کلیوی بررسی کرد.
در صورت کاهش عملکرد کلیه، محصولات زائد متابولیسم پروتئین مانند اوره در خون انباشته می‌شوند. همزمان، سطح اوره در بزاق افزایش می‌یابد که می‌تواند به آمونیاک تجزیه شود و به افزایش سطح آمونیم نفس منجر شود.
بر اساس اعلامیه مطبوعاتی، ماسک‌ها می‌توانند به طور دقیق سطح آمونیم بالای نفس بازدم را تشخیص دهند که به طور نزدیک منعکس کننده سطح اوره در خون است. این می‌تواند ابزار ارزشمندی برای نظارت بر بیماری کلیوی باشد.
هدف بعدی تیم این است که این فناوری را توسعه داده و شامل مارکرهای مختلفی شود که می‌توانند شرایط سلامتی مختلف را نشان دهند.
«این پایه‌ای برای ایجاد ماسکی است که به عنوان یک پلتفرم نظارت بر سلامت عمومی چندمنظوره عمل می‌کند»، گائو نتیجه‌گیری کرد.
یافته‌ها در مجله Science منتشر شدند.
