당신의 호흡은 당신에 대한 많은 것을 드러낼 수 있습니다. 각각의 호기에는 질병이나 폐 질환에 대한 가능한 바이오마커를 포함하여 의사에게 당신의 건강에 대한 귀중한 통찰력을 제공할 수 있는 온갖 종류의 화합물이 포함되어 있습니다.
이제 캘리포니아 공과대학의 한 팀이 개발한 새로운 스마트 마스크는 의사가 지속적으로 비침습적인 방식으로 호흡 신호를 확인하는 데 도움이 될 수 있습니다. 환자는 집에서 마스크를 착용하고 자신의 수치를 측정한 다음, 재발 가능성이 있으면 의사에게 갈 수 있습니다.
“그들은 염증 수치를 평가하기 위해 병원에 올 필요가 없습니다.” Caltech의 의료 공학 교수이자 스마트 마스크의 개발자 중 한 명인 Wei Gao가 말했습니다. “이것은 생명을 구할 수 있습니다.”
스마트 마스크, 그 세부 사항은 다음과 같습니다. Science에 게재되었습니다 오늘날, 착용자의 호흡을 식히기 위해 두 부분으로 구성된 냉각 시스템을 사용합니다. 냉각은 호흡을 내쉬는 호흡 응축물(EBC)로 바꿉니다.
EBC는 본질적으로 누군가의 숨결의 액체 버전이며, 아질산염과 알코올 함량과 같은 바이오마커가 기체보다 액체에 더 농축되어 있기 때문에 분석하기가 더 쉽습니다. 마스크 디자인은 식물의 모세관 능력에서 영감을 얻었으며, 일련의 미세유체 모듈을 사용하여 EBC 유체를 마스크의 센서로 밀어내는 압력을 생성합니다.
센서는 블루투스를 통해 휴대전화와 같은 기기에 연결되고, 환자는 이를 통해 실시간 건강 상태를 확인할 수 있습니다.
“가장 큰 과제는 항상 실시간 샘플을 수집하는 것이었습니다. 이 문제는 해결되었습니다. 그것은 패러다임의 전환입니다.” 세인트루이스에 있는 워싱턴 대학교의 환경 및 화학 공학 교수인 라잔 차크라바티는 이렇게 말합니다. 그는 이 연구에 참여하지 않았습니다.
Caltech 팀은 만성 폐쇄성 폐질환(COPD)이나 천식을 앓거나 코로나19 감염에서 막 벗어난 환자를 포함한 여러 환자를 대상으로 스마트 마스크를 테스트했습니다. 그들은 마스크의 편안함과 통기성을 테스트했지만, 마스크가 운동과 일과 같은 환자의 일상 활동에서 유용한 바이오마커를 추적하는 데 실제로 효과가 있는지도 알아보고 싶었습니다.
마스크는 천식이나 기도 염증을 수반하는 다른 질환이 있는 환자에게서 더 높은 수준의 아질산염을 검출했습니다. 또한 환자가 술을 마신 후 알코올 함량이 더 높은 것도 검출했는데, 이는 마스크의 또 다른 잠재적인 적용 가능성을 보여줍니다. 이런 방식으로 호흡을 분석하는 것은 환자가 장치에 숨을 불어넣는 일반적인 호흡 측정기 검사보다 더 정확합니다. 불어넣으면 타액에 알코올이 뱉어지기 때문에 부정확한 결과가 나올 수 있습니다.
연구자들은 이것이 시작에 불과하기를 바랍니다. 그들은 더 많은 인구를 대상으로 마스크를 테스트하고, 모든 것이 잘된다면 마스크를 상용화하여 더 많은 청중에게 공개할 계획입니다. 그들은 마스크가 다양한 바이오마커에 대한 센서를 삽입하고 분리할 수 있는 더 광범위한 응용 분야의 플랫폼이 되기를 바랍니다.
“제가 하고 싶은 것은 센서를 떼어내고 제 센서를 넣는 것입니다. 그러면 다른 모든 유형의 개발을 위한 빌딩 블록이 됩니다.” 버팔로 대학의 생체공학과 교수이자 학과장인 앨버트 티투스는 말합니다. 그는 Caltech 팀에 속하지 않았습니다. “그게 제가 보고 싶은 방향입니다.”
예를 들어, 당뇨병의 징후인 호흡 속 케톤이나 포도당 수치를 측정하여 당뇨병 환자의 상태를 모니터링하는 데 도움이 될 수 있습니다.
Gao는 “마스크는 다양한 용도에 맞게 재구성될 수 있습니다.”라고 말했습니다.