"قناع ذكي" يحلل أنفاسك لاكتشاف مرضك

طوَّر باحثون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، ومعهد لوندكويست للابتكارات الطبية الحيوية في مركز "هاربور-يو سي إل إيه" الطبي قناعًا للوجه، يساعدك على الحفاظ على هدوئك، مع أخذ عينات من أنفاسك لمراقبة صحتك وتشخيص المرض.

ووفق موقع "ذا غارديان البريطاني"، اخترع العلماء "قناعًا ذكيًّا" يمكنه تحليل أنفاس مرتديه، واكتشاف العلامات الدالة على المرض، إذ يأملون أن يكون طريقة ميسورة التكلفة ومريحة؛ لتسجيل المؤشرات الحيوية للتنفس وتحليلها المتعلقة بالعمليات التنفسية والأيضية فورًا.

ويمتلك الجهاز، الذي يمكنه نقل بياناته إلى تطبيق عبر البلوتوث، القدرة على تشخيص حالات مثل أمراض الرئة في وقت مبكر، ومراقبتها، ودعم خطط العلاج المصممة خصيصًا لها.

مواصفات القناع الذكي 

إن قاعدة القناع الذكي الذي ابتكره الفريق، والذي أطلق عليه اسم EBC are، هو قناع N95 يمكن التخلص منه، ولكن بدلًا من استخدامه كما هو، استخدم الفريق قاطع ليزر لثقب المادة؛ من أجل تركيب محول أنشئ باستخدام قوالب مطبوعة ثلاثية الأبعاد، لنظام يستخدم نظام تبريد قائم على الهيدروجيل؛ لتبريد السائل وتكثيفه من أنفاس مرتديه، والتقاطه للتحليل بوساطة أجهزة استشعار على القناع، ونقله عبر قنوات ميكروفلويدية مستوحاة من النباتات.

ويمثل القناع نموذجًا جديدًا لإدارة أمراض الجهاز التنفسي والأيض؛ لأنه يحصل بسهولة على عينات من التنفس وتحليل الجزيئات الكيميائية في التنفس في الوقت الفعلي

ويحتوي مكثف التنفس على غازات قابلة للذوبان، بالإضافة إلى مواد غير متطايرة على شكل رذاذ أو قطرات، مثل المواد الأيضية والمؤشرات الالتهابية ومسببات الأمراض.

وصرح البروفيسور وي جاو، المؤلف الرئيس للبحث، من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا: يمكن أن تعمل تقنيتنا بوصفها منصة عامة لتحليل التنفس، إذ يمكننا اختيار أجهزة استشعار مختلفة لحالة معينة، أو دمج أجهزة الاستشعار لمجموعة متنوعة من الحالات.

وأوضح أن القناع يمكنه العمل على مراقبة حالات الكلى، والتهاب مجرى الهواء في مرض الانسداد الرئوي المزمن والربو في الوقت نفسه.

وأفاد الفريق الطبي في الورقة البحثية المنشور في مجلة "ساينس" أن الأساليب الحالية لتحليل أنفاس المرضى الزفيرية تواجه تحديات تتعلق بتكثيف البخار، وهو ما يتطلب غالبًا عملية التبريد، إذ تجري التحاليل عادةً في المختبر، على النقيض من ذلك، فإن الأقنعة مجهزة بجهاز EBC are، الذي يتيح مراقبة المؤشرات الحيوية في أنفاس المريض.

طريقة عمل القناع الذكي

وقال الباحثون إنهم استخدموا نهجًا مزدوجًا لتكثيف التنفس، إذ إن جهاز EBC are ليس فقط مصنوعًا من مادة يمكنها تفقد الحرارة بسهولة، ولكنه يحتوي أيضًا على مادة الهيدروجل التي تبرد عن طريق التبخر الطبيعي للماء.

ويوجّّه التنفس المكثف نحو مستشعر مدمج يمكنه اكتشاف مستويات المكونات المختلفة في التنفس، بما في ذلك محتواه من الكحول، ودرجة الحموضة، ومستويات الأمونيوم، والنتريت، بعدها يوجه إلى الهيدروجيل، ما يوفر مصدرًا مستمرًا للمياه لعملية التبخر.

وأخضع الباحثون كثيرًا من المتطوعين الأصحاء لعدة اختبارات من أجل التحقق من فاعلية الجهاز، بالإضافة لأولئك الذين يعانون حالات مثل: الربو، ومرض الانسداد الرئوي المزمن.

وخلصت النتائج إلى أن القناع يمكنه تتبع التغيرات في تركيز الكحول في التنفس، وبالتالي ديناميكيات التمثيل الغذائي للكحول، فضلًا عن مراقبة التغيرات في مستويات الأمونيوم المرتبطة بتناول البروتين.

ولفتوا إلى أن الجهاز قدم بديلًا غير جراحي لفحوصات الدم لإدارة أمراض الكلى، ومراقبة عملية التمثيل الغذائي للبروتين مراقبة شخصية.

ووجدوا أن تركيز النتريت في التنفس كان أعلى في المجموعات التي تعاني التهاب مجرى الهواء، مثل: المصابين بالربو.

وقال جاو: يمكن ارتداء هذا القناع في أثناء الأنشطة اليومية للشخص، في مدتي النهار والليل، إنه يوفر مراقبة صحية شخصية مستمرة في المنزل من دون الحاجة إلى زيارات سريرية، وبيَّن أن الجهاز منخفض التكلفة.