وأمل العلماء أن يوفر الجهاز الذي يمكنه نقل بياناته إلى تطبيق عبر البلوتوث، طريقة ميسورة التكلفة ومريحة لالتقاط وتحليل المؤشرات الحيوية للتنفس المتعلقة بالعمليات التنفسية والأيضية على الفور.

وقالوا إنه لديه القدرة على تحسين الجهود المبذولة لتشخيص حالات، مثل أمراض الرئة في وقت مبكر ومراقبة الحالات ودعم خطط العلاج المصممة خصيصا.

وأوضح البروفيسور وي جاو، المؤلف الرئيسي للبحث، من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا: “يمكن أن تعمل تقنيتنا كمنصة عامة لتحليل التنفس. يمكننا اختيار أجهزة استشعار مختلفة لحالة معينة أو دمج أجهزة استشعار لمجموعة متنوعة من الحالات. على سبيل المثال، يمكن للقناع الذي قمنا بتقييمه في هذا العمل مراقبة حالات الكلى وكذلك التهاب مجرى الهواء في مرض الانسداد الرئوي المزمن والربو في نفس الوقت”.

وأفاد الفريق في الورقة البحثية المنشورة في مجلة Science، أن الأساليب الحالية لتحليل أنفاس المرضى الزفيرية تواجه تحديات تتعلق بتكثيف البخار، وهو ما يتطلب غالبا التبريد، بينما يتم إجراء تحليلات مثل هذه العينات عادة في المختبر.

وعلى النقيض من ذلك، تم تجهيز القناع بجهاز يسمى EBCare، والذي يتيح مراقبة المؤشرات الحيوية في أنفاس المريض.

وقال العلماء إنهم استخدموا نهجا مزدوجا لتكثيف التنفس: ليس فقط جهاز EBCare مصنوعا من مادة يمكن أن تفقد الحرارة بسهولة، ولكنه يحتوي أيضا على هلام مائي يتم تبريده عن طريق التبخر الطبيعي للماء.

ويتم توجيه التنفس المكثف نحو مستشعر مدمج يمكنه اكتشاف وجود ومستويات المكونات المختلفة في التنفس، بما في ذلك محتواه من الكحول ودرجة الحموضة ومستويات الأمونيوم والنتريت. ثم يتم توجيه التنفس المكثف إلى الهيدروجيل، ما يوفر مصدرا مستمرا للمياه لعملية التبخر.

وأعلن العلماء عن إجراء عدة اختبارات للجهاز بين متطوعين أصحاء وكذلك أولئك الذين يعانون من حالات مثل الربو ومرض الانسداد الرئوي المزمن.

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

وقالوا إن هذا الأخير قدم بديلا غير جراحي لفحوصات الدم لإدارة أمراض الكلى ومراقبة التمثيل الغذائي للبروتين الشخصي.

كما وجدوا أن تركيز النتريت في التنفس كان أعلى في المجموعات التي تعاني من التهاب مجرى الهواء، مثل المصابين بالربو.

وذكر البروفيسور جاو، أنه “يمكن ارتداء هذا القناع أثناء ممارسة الأنشطة اليومية، في النهار والليل. إنه يوفر مراقبة صحية شخصية مستمرة وفي الوقت الفعلي وفي المنزل دون الحاجة إلى زيارات سريرية”.

وقال إن الجهاز منخفض التكلفة أيضا، حيث “سيكلف جزء الإلكترونيات القابل لإعادة الاستخدام عشرات الدولارات بينما سيكلف الجزء القابل للتخلص منه نحو 1 دولار لكل جهاز”.