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

رمانی که بعد از نیم قرن فراموشی، پرخواننده شد

مدل ویژه گوشی‌های جدید سامسونگ با طلای 24 عیار معرفی شد

سرمقاله جمهوری اسلامی/ مذاکره، مسیر اعتدال

بسته فرهنگی «کتابخوان» با معرفی تازه‌های نشر کتاب

تشییع پیکر شهید مدافع وطن فردا در نوش آباد آران و بیدگل

ارائه گزارشی از دیدار مدیرکل دفتر مسکن و تسهیلات رفاهی بنیاد با خانواده شهدای اقتدار به استاندار یزد

جی فولد رونمایی شد؛ کانسپت گوشی تاشو سه‌تکه از تکنو!

زیدآبادی نوشت: تنهایی کشور و محافل تندرو

سرمقاله شرق/ توسعه درون‌زا راه نجات یا تله راهبردی؟

بیعت دوباره بانوان زینبی با رهبر انقلاب اسلامی

سرمقاله کیهان/ از «صبر استراتژیک» تا «ابهام استراتژیک»

بازرسان آژانس در ایران عامل سرویس‌های اطلاعاتی خارجی هستند

نقطه‌زنی در العدید

سرمقاله همشهری/ با همدلی خادمان و شهروندان، دوباره می‌سازیمت وطن

راه‌اندازی خط جدید 122 اتوبوسرانی اصفهان

باد و باران همرفتی تا سه‌شنبه ادامه دارد

وصول یک هزار و 63 نامه سفر ریاست جمهوری در بنیاد شهید استان ایلام

پرچمدارهای پرهیاهو 2025 هواوی وارد بازارهای جهانی شدند

نشریه آمریکایی: ایران در جنگ اخیر شکست نخورد، بلکه تهاجمی‌تر شد

سرمقاله اعتماد/ جاسوسی و دسترسی آزاد به اطلاعات؟

مادر شهیدان صالحی به فرزندان شهیدش پیوست

انجام موفق جراحی پیوند روده استان در مرکز آموزشی درمانی الزهرا (س)

پیش‌ثبت‌نام بیش از 5800 دانش‌آموز پایه هفتم در مدارس شاهد استان

هشدار هواشناسی درباره تشدید ناپایداری‌های جوی و دریایی در هرمزگان

راه اندازی خط جدید 122 اتوبوسرانی اصفهان

سرمقاله هم میهن/ کدام مسیر؟

مدیرمسئول کیهان: مکانیسم ماشه کاغذ پاره است، فریب نخورید!

برگزاری مراسم تشییع و خاکسپاری 7 شهید راه قدس در کاشان

برگزاری مراسم تشییع و خاکسپاری هفت شهید راه قدس در کاشان

یک گوشی ارزان سامسونگ آپدیت امنیتی دریافت کرد

سرمقاله دنیای اقتصاد/ جنگ، بورس و سهامدار خرد

سرمقاله سازندگی/ رفتارهای خودسرانه و قبیله‌ای

مناسبت روز/ شنبه، 21 تیر ماه

هوای اصفهان همچنان در مدار آلودگی

اهدای هزینه یک شب عزاداری امام حسین(ع) برای آزادی زندانیان

شهدای اخیر گلستان نماد وحدت و همبستگی اقوام و مذاهب مختلف کشورند

سرمقاله خراسان/ احیای توس، راه‌های رفته و نرفته

هوای اصفهان برای دهمین روز پیاپی ناسالم است

عناوین روزنامه های اصفهان شنبه بیست و یکم تیر ماه

دیدار استاندار گیلان و سخنگوی وزارت خارجه با خانواده شهید دانشمند هسته‌ای

روایتی از محرم در هند

هوش مصنوعی سامسونگ وارد 400 میلیون دستگاه هوشمند می‌شود

گوشی قدرتمند شیائومی آپدیت HyperOS 2.2 را دریافت کرد

این گوشی‌ها تا 2 هفته دیگر آپدیت بزرگ HyperOS شیائومی را دریافت می‌کنند

دانش بنیان ها در خدمت کشاورزی

گوگل رقیب گلکسی زد فولد 7 را با 16 گیگابایت رم و تراشه اختصاصی عرضه می‌کند

الهام‌گرفتن از iOS 26؟ پلیر جدید یوتیوب با طراحی شیشه‌ای معرفی شد

مخالفان مذاکره یا درکی از واقعیت ندارند یا منافع گروهی را بر منافع ملی ترجیح می‌دهند

سفر استاندار به هرند

اسارت در اوج عزت