پیام سپاهان

آخرين مطالب

تشخیص کووید-19 در تنفس با ابزار ستاره‌شناسی علمی

تشخیص کووید-19 در تنفس با ابزار ستاره‌شناسی
  بزرگنمايي:

پیام سپاهان- ستاره‌شناسان و فیزیکدانان مدت‌هاست که از یک حسگر مبتنی بر لیزر به نام شانه فرکانس نوری (optical frequency comb) برای مطالعه ترکیب مواد کیهانی و افزایش دقت زمان‌سنجی استفاده می‌کنند؛ اما همه‌گیری کووید، این ابزار همه کاره را از دنیای فضا و فیزیک به سمت مراقبت‌های بهداشتی سوق داده است.

شانه‌های فرکانس نوری، لیزرهایی هستند که به طور همزمان پالس‌های نور را در فرکانس‌های متعدد شلیک می‌کنند. از آنجایی که این پالس‌های فوق سریع به طور دقیق در امتداد طیف نور قرار دارند،  یعنی از مادون قرمز تا رنگ‌های مرئی گرفته و فرابنفش، مجموعه‌ای از قله‌ها را در نموداری از فرکانس‌ها تشکیل می‌دهند که شبیه به دندانه‌های شانه است. این «شانه» را می‌توان به روش‌های مختلفی استفاده کرد.

به عنوان مثال، انواع گوناگون مولکول‌ها، رنگ‌های مختلفی از نور را جذب می‌کنند. با تشخیص اینکه کدام طیف نور در نزدیکی فرکانس‌های خاص جذب می‌شود، شانه می‌تواند مولکول‌های خاصی را در یک نمونه از هوا شناسایی کند.

در یک پژوهش جدید، دانشمندان ثابت کردند که این ابزار می‌تواند ویروس کووید-19 را روی نفس افراد تشخیص دهد و به طور بالقوه راه را برای آزمایش‌های تشخیصی سریع و غیرتهاجمی برای بسیاری از بیماری‌ها هموار کند.

هر بار که انسان بازدم می‌کند، بیش از 1000 نوع مولکول به نام ترکیبات آلی فرار (VOC) دفع می‌شود.

کریستینا دیویس (Cristina Davis)، از دانشگاه کالیفرنیا، دیویس، می‌گوید: تغییرات در ترکیبات آلی فرار می‌تواند با مشکلات خاص سلامتی مرتبط باشد. هزاران سال است که پژوهشگران می‌دانند که برخی از بیماری‌ها یا اختلال‌های بالینی، بوی نفس راه تغییر می‌دهند. منابع در ادبیات پزشکی یونان و چین باستان نشان می‌دهد که پزشکان از بینی به عنوان یک ابزار تشخیصی استفاده می‌کردند.

جان یی (Jun Ye) فیزیکدان و یکی از نویسندگان این پژوهش جدید می‌گوید: به تازگی سگ‌ها برای شناسایی برخی بیماری‌ها در انسان آموزش دیده‌اند و آشکارسازهای شانه لیزری نیز به آموزش نیاز دارند. ما در حال آموزش شانه فرکانسی خود با استفاده از یادگیری ماشینی هستیم و پس از آموزش این لیزر تبدیل به یک سگ الکترونیکی با حساسیت بسیار بیشتر می‌شود.

کیژونگ لیانگ (Qizhong Liang)، نویسنده ارشد این پژوهش و دانشجوی فارغ التحصیل دانشگاه کلرادو بولدر نیز تاکید می‌کند: این بینی مصنوعی قدرتمند این مزیت را دارد که بیماری را به روشی سریع و غیرتهاجمی بو بکشد. برای حداکثر دقت، نتایج مثبت حاصل از آزمایش‌های کووید با این فناوری جدید باید با آزمایش PCR قابل‌اعتمادتری بررسی شوند؛ اما برای غربالگری سریع در فرودگاه‌ها، سالن‌های کنسرت یا بیمارستان‌ها، می‌تواند نسبت به روش‌های دیگری مانند اسکن دمای بدن بهتر باشد.

شانه‌های فرکانسی می‌توانند کاری بیشتر از شناسایی مولکول‌ها انجام دهند. آنها ابتدا در دهه 1990 برای ساخت ساعت‌های اتمی نوری دقیق ساخته شدند که مخترعان آن جایزه نوبل فیزیک را در سال 2005 برای توسعه آن دریافت کردند. این شانه‌ها نوسان طبیعی اتم‌ها را به‌قدری دقیق اندازه‌گیری می‌کنند که به جزء ضروری ساعت‌های اتمی تبدیل شده‌اند. آن‌ها با شمارش این نوسانات، زمان را به‌طور باورنکردنی حفظ می‌کنند.

در نجوم، پژوهشگران از شانه‌های فرکانس نوری برای اندازه گیری فرکانس نوری که از ستارگان دور می‌آید، استفاده می‌کنند. وجود اختلالات می‌تواند نشان‌دهنده‌ این باشد که یک ستاره سیاره‌ای فراخورشیدی دارد.

در علم آب و هوا از آنها برای پژوهش گازهای گلخانه‌ای استفاده شده است و در سال 2008 پژوهشگران برای اولین بار ثابت کردند که این فناوری می‌تواند به عنوان یک دستگاه آزمایش تنفس برای یافتن نشانگرهای زیستی بیماری استفاده شود. آن‌ها این یافته را تا سال 2020 و شیوع کووید-19 دنبال نکردند.

پژوهشگران، نمونه‌های تنفسی از 170 دانشجو و کارمند دانشگاه کلرادو بولدر را طی ماه‌های مه 2021 تا ژانویه 2022 جمع‌آوری کردند. هر شرکت‌کننده آزمایش‌های معمول کووید از جمله PCR داد و نتیجه آزمایش حدود نیمی از آنها مثبت بودند.

سپس از شانه فرکانسی برای تجزیه و تحلیل الگوهای جذب نور در بین مولکول‌های موجود در تنفس شرکت‌کنندگان استفاده شد. با استفاده از یادگیری ماشینی روی داده‌های شانه فرکانسی، همراه با داده‌های PCR که از قبل جواب آن مشخص بود، 6 «مولکول متمایز» پیدا شد که نشان‌دهنده‌ عفونت کووید در تنفس بود. نتایج پژوهش آن‌ها در ماه آوریل در مجله «Breath Research» منتشر شد.

هوش مصنوعی کلید موفقیت این پروژه بود. یادگیری ماشینی می‌تواند همه داده‌ها را به طور همزمان تجزیه و تحلیل کند و می‌تواند به طور خودکار بهترین راه برای استفاده از همه‌ این اطلاعات متمایز برای ساخت یک مدل پیش‌بینی پیدا کند.

کریستن بیورکمن (Kristen Bjorkman)، یکی از نویسندگان این پژوهش می‌گوید که این فناوری ممکن است روزی برای تشخیص بیماری مزمن انسدادی ریه، نارسایی کلیه، سرطان‌های ریه و پانکراس و حتی بیماری آلزایمر مورد استفاده قرار گیرد.

این آزمایش برای کودکان نیز بسیار مناسب است، زیرا نتیجه‌ آن تنها نیاز به تنفس کودک دارد و به طور غیر تهاجمی انجام می‌شود.

لینک کوتاه:
https://www.payamesepahan.ir/Fa/News/729284/

نظرات شما

ارسال دیدگاه

Protected by FormShield
مخاطبان عزیز به اطلاع می رساند: از این پس با های لایت کردن هر واژه ای در متن خبر می توانید از امکان جستجوی آن عبارت یا واژه در ویکی پدیا و نیز آرشیو این پایگاه بهره مند شوید. این امکان برای اولین بار در پایگاه های خبری - تحلیلی گروه رسانه ای آریا برای مخاطبان عزیز ارائه می شود. امیدواریم این تحول نو در جهت دانش افزایی خوانندگان مفید باشد.

ساير مطالب

اولین نشست توجیهی و تبیینی دبیران شورای اقامه نماز مراکز تابعه بنیاد شهید و امور ایثارگران برگزار شد

اختتامیه نوزدهمین جشنواره فن‌آفرینی شیخ بهایی در اصفهان برگزار می‌شود

نوغان‌داری ارزآور و صادراتی است

عکس نوشته: پله پله تا ملاقات خدا در تنها مسجد 5 طبقه جهان

نیروگاه خورشیدی 8 مگاواتی شهرک علمی و تحقیقاتی اصفهان کلنگ‌زنی شد

یک نگرانی برای ورزش اصفهان؛ پالایش نفت در لیگ برتر می‌ماند؟

مادسازان Starfield از این بازی خسته شده‌اند

گوشی ارزان جدید هواوی Hi Enjoy 80 با طراحی پرچمدار معرفی شد

سرمقاله ایران/ ایران و زنان

سرمقاله شرق/ استقلال و آزادی دانشگاه قلب سیاست امنیت ملی

تکمیل، بهسازی و مرمت پشت بام موزه مردم شناسی جوشقان قالی

آزادی 47 زندانی مالی و جرایم غیرعمد استان در دهه کرامت

مراسم تجلیل از معلمان و اساتید شاهد و ایثارگر استان اصفهان برگزار شد

برگزاری بوت‌کمپ تخصصی خوانش نستعلیق برای طراحان تایپ

توزیع بیش از 2600 جعبه تخم نوغان در شهرستان بابل

سهمیه‌بندی واردات موبایل در 1404؛ فرصت یا تهدید برای بازار تلفن همراه؟

تریلر جدید جی‌تی‌ای 6 در روز اول رکوردی تاریخی ثبت کرد

سرمقاله اعتماد/ ظرف و مظروف آموزش

بی‌اعتبار

سرمقاله جام جم/ خبرسازی برای خروج از بن‌بست

پیام تسلیت رییس بنیاد شهید و امور ایثارگران در پی درگذشت مادر شهیدان والامقام «دیانتی»

کاپیتان استقلال به بازی با سپاهان نمی‌رسد؟

تاکید بر اثبات کارایی و کارآمدی دین در اداره جامعه

دورهمی بزرگ طراحان تایپ در باغ هنر

نگاه هزینه‌ای به برنامه‌های فرهنگی ناصواب است

دکتر ظریف برای دیدار با مردم و جشن امضای کتابش به نمایشگاه کتاب می‌رود

فعال‌سازی 5G روی گوشی‌های سامسونگ در ایران

تصویر خبرساز از پاپ جدید؛ لئون چهاردهم اپل واچ به دستش می‌بندد

سرمقاله هم میهن/ توسعه مفهوم کارگر

فارن‌افرز: ایران از تاریخ آموخته به آمریکا اعتماد نکند

پیش‌پرده مذاکراتی ایران و آمریکا

سرمقاله آرمان ملی/ دولت از هجمه‌های مخالفان نترسد

سند سواحل برای کیش؛ تثبیت رسمی مالکیت 60 متر حریم ساحلی به نام سازمان منطقه آزاد پس از نیم قرن

حل چالش‌های صنعت گیاهان دارویی اصفهان به شورای گفتگو می‌رود

پروژه پایانه صادرات محصولات کشاورزی در اصفهان در دستور کار است

تکلیف جانمایی دهکده لجستیک اصفهان مشخص شود

کاپیتان استقلال به بازی با سپاهان هم نمی‌رسد

گشتی در نمایشگاه کتاب تهران

رونمایی از 2 کتاب در غرفه وزارت خارجه در نمایشگاه کتاب

ساندکلاد از موسیقی‌های شما برای تعلیم هوش مصنوعی استفاده نمی‌کند

گوشی پیکسل 9a در کمال ناباوری یکی از اپ‌های مهم گوگل را ندارد

سرمقاله سازندگی/ دروغ و فریبکاری اسرائیل

حمله «کیهان» به «هم‌میهن»: اشک تمساح برای اعصاب مردم

مناسبت روز/ یکشنبه، 21 اردیبهشت‌ماه

صفحه اول روزنامه‌های اصفهان یکشنبه 21 اردیبهشت ماه

بازگشت موج کرونا به اصفهان؛ موارد ابتلا رو به افزایش است

حادثه برق گرفتگی در ارغوانیه اصفهان یک فوتی و یک مورد سوختگی داشت

استیو ویتکاف:نطنز، فردو و اصفهان سه تأسیسات اصلی باید برچیده شوند

هوای شهر اصفهان در 9 منطقه سالم است

سامسونگ با گلکسی اس 25 اج، به مسیر اشتباهی می‌رود