Создан прототип электронного носа, способного распознать болезнь легких

Гаджету требуется всего несколько минут, чтобы проанализировать выдыхаемый человеком воздух

Над созданием мобильного электронного гаджета, способного в будущем улавливать запах COVID-19, работают российские ученые совместно с итальянскими коллегами. Уже сейчас они предложили высокочувствительную компактную сенсорную систему, позволяющую определять больных с хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) — воспалительным заболеванием дыхательных путей, которое повышает риск осложнений при заражении коронавирусом. О своих исследованиях ученые рассказали на страницах журнала Advanced Healthcare Materials. Разработка самой сенсорной системы поддержана грантом Российского научного фонда (РНФ).

Создан прототип электронного носа, способного распознать болезнь легких

Хроматографией (метод разделения и анализа смесей веществ – прим. авт.) сейчас никого не удивишь. Но здесь есть отличие от классического подхода: новый прибор, может, и не выдает поатомное описание выдыхаемого воздуха, как это делает хроматограф, но зато и действует в несколько раз быстрее, в частности диагноз ХОБЛ способен ставить за минуты, а не за часы.

– Мы делаем диагностику быстрой и доступной, — говорит руководитель проекта, доктор технических наук, ведущий научный сотрудник НИУ «Московский институт электронной техники» Иван Бобринецкий. — Схема реально приближена к схеме действия обычного носа, который сам не анализирует, а «отправляет» для этого информацию о вдыхаемом запахе в мозг.  В нашем приборе наноразмерные проводники, которые мы покрыли специфичными молекулами,  определяют конкретный компонент выдыхаемого воздуха, а затем пересылают информацию в компьютер, который при помощи искусственного интеллекта все  анализирует и выдает результат.

Для того, чтобы доказать эффективность электронного «носа», разработчики провели эксперимент.  

В исследовании участвовали 12 больных с хронической обструктивной болезнью легких и девять здоровых людей. Отбор проб воздуха производился в одноразовые полиэтиленовые мешки, содержащие сенсорную матрицу. Испытуемые максимально вдыхали и надували мешок через пластиковую соломинку. После соломинку извлекали и пакеты запечатывали. Сенсорная матрица внутри мешка находилась в контакте с выдыхаемым воздухом порядка трех минут, чтобы все датчики успели полностью сработать и провзаимодействовать с молекулами газов, характеризующих патологии. Затем систему очищали сухим воздухом для проведения следующего исследования, образцы собирали от каждого участника с интервалом в один час.

Система обнаружила всех людей с ХОБЛ — в выдыхаемом ими воздухе была обнаружена повышенная концентрация диоксида азота. Содержание газа при этом составляло менее одной молекулы на миллион молекул выдыхаемого воздуха, что говорит о высокой чувствительности разработанных сенсоров.

Читайте еще :  На юбилее Института Африки РАН прозвучали смелые заявления

– Еще один уникальный результат нашей работы заключается в том, что прибор в отличие от всех предыдущих, способен работать с влажным воздухом, не осушая его предварительно, как это делает, к примеру, хроматограф. Причем, работает с высочайшей чувствительностью, — поясняет Бобринецкий.

Создан прототип электронного носа, способного распознать болезнь легких

Ученые также успешно проверили свою систему и на газах, которые могут характеризовать другие заболевания. Так, содержание 2-пропанола, бензола, этанола и ацетона в выдыхаемом воздухе повышено у людей с раком легких, в то время как ацетон обнаруживается у пациентов с сахарным диабетом. Высокая концентрация аммиака в дыхании человека связана с заболеваниями печени или почек, а сероводород был предложен в качестве биомаркера астмы. Исследование показало, что прибор способен определять все эти заболевания. 

Следующим шагом разработчиков может стать внедрение сенсора в жизнь, к примеру, в виде наручного браслета-трекера, который по выдыхаемым газам будет определять заболевание внутренних органов наряду с давлением, температурой тела и частотой сердцебиения.

Читайте еще :  Xiaomi представит спортивный смарт-часы 19 февраля

Кстати, авторы работы подметили не слишком приятный для себя факт: буквально за два дня до выхода их научной статьи, одна ведущая авиастроительная компания объявила о внедрении похожей передовой разработки в салонах своих самолетов. Довольно уверенно говорилось об электронных сенсорах, которые компания намерена установить на входе в авиалайнер для определения среди пассажиров зараженных COVID-19 по выдыхаемому воздуху. 

– Данное заявление мы оценили, как весьма спекулятивное, — говорит Бобринецкий. — Мы специально искали: никаких соответствующих статей по поводу определения COVID-19  по воздуху пока не выходило. Как не выходило пока и статей, свидетельствующих о том, что вообще найдены газы-биомаркеры коронавируса. Мы будем следить за подобными работами российскихи зарубежных ученых и, как только такие газы определят, обязательно «обучим» наш сенсор их распознаванию. 

Для справки: МИЭТ проводил исследования совместно с Католическим университетом Святого Сердца (Италия), Университетом Аалто (Финляндия), Университетом города Нови-Сад (Сербия).

Похожие новости
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Создан прототип электронного носа, способного распознать болезнь легких