Изобретение основано на технологии, разработанной VTT’s MIKES Metrology, оптической абсорбционной спектроскопии в многопроходной камере с объемом пробы, уменьшенным до 40 микролитров, что составляет менее десяти миллионных долей легкого взрослого человека. Благодаря чрезвычайно малому объему пробы газ внутри камеры может быстро заменяться. Это, в свою очередь, позволяет быстро проанализировать весь дыхательный цикл пациента с помощью одного и того же устройства.
Методы диагностики на основе дыхательного воздуха — растущая тенденция.
В дополнение к Helicobacter, дыхательный воздух можно использовать для анализа потребления энергии человеком и потери веса, ранней стадии диабета 2 типа и заражения крови или сепсиса, который вызывает значительные расходы больниц и является одной из основных причин смертности после хирургического вмешательства. операции.
VTT планирует дальнейшие проекты, направленные на разработку устройства для диагностики и других заболеваний.
Устройство можно использовать для анализа белков и различных химикатов. Кислород17 также можно измерить. Поскольку устройство измеряет полностью безопасные, стабильные изотопы, его также можно использовать в пищевой промышленности.
Анализатор также может применяться для наблюдения за хирургическими пациентами и пациентами без сознания, поскольку он может работать рядом с пациентом круглосуточно.
Точные и конкретные данные можно получить по каждому дыхательному циклу.
«С точки зрения исследований, это важный шаг: теперь мы можем измерять отношения обоих изотопов в реальном времени», — заявляет Альберт Маннинен из VTT.
Прототип VTT включает в себя компьютер, помпу и оптику, и он управляется одной кнопкой.
Он обменивается данными с планшетами и смартфонами по беспроводной сети. Результат измерения отображается сразу.
Современные коммерческие устройства, основанные на анализе выдыхаемого воздуха, дают результат с надежностью от 95 до 98 процентов, что означает, что результаты часто необходимо подтверждать с помощью гастроскопии, процедуры, которая довольно неприятна для пациента. Устройство, разработанное VTT, позволяет исключить ложные срабатывания анализов.
Согласно исследованию, опубликованному в 2014 г. (Abhijit Maity et al. аль. J. Анальный. В. Spectom.
29, 2014), 100-процентная точность анализа может быть достигнута, если кислород18 анализируется из выдыхаемого воздуха в дополнение к углероду13. Современные коммерческие анализаторы выдыхаемого воздуха выполняют анализ только на углерод13.
Простой метод как для пациента, так и для персонала
Углекислый газ состоит из атомов углерода с разной массой. Происхождение газа можно определить путем измерения этих изотопов углерода.
Helicobacter можно обнаружить в выдыхаемом воздухе, когда углерод12 молекулы мочевины искусственно заменяется углеродом13. Эта замена выполняется с помощью безвредных таблеток, содержащих химическое вещество мочевины, которые пациент проглатывает. Если в желудке есть хеликобактерии, они расщепляют молекулы мочевины на молекулы углекислого газа, которые затем поступают в организм пациента и, наконец, перемещаются через легкие в выдыхаемый воздух.
Устройство, разработанное VTT, анализирует соотношение углерода 13 и углерода 12 в выдыхаемом воздухе. Когда соотношение углерода-13 в выдыхаемом воздухе увеличивается после приема таблетки, было показано, что с 97-процентной уверенностью пациент страдает Helicobacter, который можно лечить с помощью лекарств.
Отличие устройства VTT в том, что он также анализирует соотношение кислорода18 в выдыхаемом воздухе, что гарантирует 100-процентную достоверность диагноза.
Спектрометрия, основанная на анализе изотопов, до сих пор широко применялась в медицинском анализе, поскольку углерод13 относительно легко измерить с помощью недисперсного оптического устройства.
Обнаружить кислород18 труднее из-за его значительно более слабого поглощения, и спектрально он расположен между основным изотопом и углеродом13. Для его обнаружения требуются лазеры среднего инфракрасного диапазона, которые не появлялись на рынке до последних лет.
Helicobacter — одна из самых распространенных инфекций
Helicobacter pylori или Helicobacter связаны с несколькими проблемами в верхних отделах желудочно-кишечного тракта, такими как язвы и гастрит.
По оценкам, 30-40% населения в развитых странах заражены инфекцией.
Диагностика бактерий неприятна для пациента, так как требует биопсии с использованием гастроскопии, что в настоящее время означает, что пациенту необходимо проглотить трубку, которая затем используется для взятия пробы из желудка.
Точность процедуры зависит от навыков человека, выполняющего процедуру, и получение диагноза может занять несколько дней.