يكتشف جهاز فحص التنفس بمشط التردد Covid بدقة ممتازة

جهاز قياس الكحول لاكتشاف COVID والأمراض الأخرى < / ص> أثبت زملاؤنا في NIST / JILA Jun Ye و David Nesbitt وزملاؤه أن جهاز تحليل التنفس المعتمد على تقنية مشط التردد الحائز على جائزة نوبل جنبًا إلى جنب مع تقنيات التعلم الآلي يمكن أن يكتشف بدقة SARS- CoV-2 في نفس الإنسان. تتمتع تقنية تمشيط التردد ، المعترف بها من قبل جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2005 ، بالقدرة على اكتشاف العديد من الأمراض الأخرى ، مثل مرض الانسداد الرئوي المزمن ، وسرطان الرئة والفشل الكلوي. يمكن لأمشاط التردد قياس ألوان الضوء المختلفة بدقة ، بما في ذلك ضوء الأشعة تحت الحمراء الذي تمتصه الجزيئات في أنفاس الشخص. بالاقتران مع التعلم الآلي ، يمكن لهذه التقنية اكتشاف وجود مجموعات محددة من الجزيئات التي تشير إلى المرض.

قام باحثو JILA بتحسين جهاز تحليل التنفس بناءً على تقنية مشط التردد الحائزة على جائزة نوبل ودمجها مع التعلم الآلي لاكتشاف عدوى SARS-CoV-2 في 170 متطوعًا بدقة ممتازة. يمثل إنجازهم أول اختبار في العالم الحقيقي لقدرة التكنولوجيا على تشخيص المرض في الزفير.

تتمتع تقنية المشط بالتردد بإمكانية التشخيص غير الجراحي لحالات صحية أكثر من تقنيات تحليل التنفس الأخرى ، مع كونها أسرع وربما أكثر دقة من بعض الفحوصات الطبية الأخرى. تعمل أمشاط التردد كقواعد لقياس ألوان الضوء المختلفة بدقة ، بما في ذلك ضوء الأشعة تحت الحمراء الذي تمتصه الجزيئات الحيوية في أنفاس الشخص.

مشط تردد NIST / JILA Breathalyzer قام زملاؤنا في NIST / JILA ، Jun Ye و David Nesbitt ، ببناء جهاز تحليل التنفس الذي يحدد المؤشرات الحيوية للمرض عن طريق قياس الألوان وكميات الضوء الممتص عند تمرير مشط تردد الليزر عبر عينات التنفس داخل أنبوب زجاجي.

يحتوي تنفس الإنسان على أكثر من 1000 جزيء أثر مختلف ، يرتبط العديد منها بحالات صحية معينة. يحدد مشط التنفس من JILA التواقيع الكيميائية للجزيئات بناءً على الألوان الدقيقة وكميات ضوء الأشعة تحت الحمراء التي تمتصها عينة الزفير.

في عام 2008 ، قدم Jun Ye وزملاؤه في JILA أول جهاز تحليل تنفس مشط بتردد في العالم ، والذي يقيس امتصاص الضوء في الجزء القريب من الأشعة تحت الحمراء من الطيف البصري. في عام 2021 ، قاموا بزيادة حساسية الكشف ألف مرة من خلال توسيع التقنية إلى المنطقة الطيفية المتوسطة للأشعة تحت الحمراء ، حيث تمتص الجزيئات الضوء بقوة أكبر. يسمح ذلك بتحديد جزيئات معينة في التنفس على مستوى جزء لكل تريليون ، حيث تميل تلك الجزيئات ذات التركيزات الأقل إلى التواجد.

كانت الفائدة الإضافية لهذه الدراسة هي استخدام التعلم الآلي. التعلم الآلي - شكل من أشكال الذكاء الاصطناعي (AI) - يعالج ويحلل مزيجًا ضخمًا ومعقدًا من البيانات من جميع عينات التنفس التي تم قياسها بواسطة 14836 مشط "أسنان" ، كل منها يمثل لونًا أو ترددًا مختلفًا لإنشاء نموذج تنبؤي لتشخيص المرض.

يساعد التعلم الآلي في اكتشاف COVID -19 وأمراض التنفس البشرية الأخرى