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Rilevazione di irritanti per l'asma
Ricercatori presso Istituto di ricerca tecnologica della Georgia (GTRI) di Atlanta hanno sviluppato un sistema di sensori portatili per monitorare la qualità dell'aria per le persone che soffrono di asma. Il dispositivo è una combinazione di sensori che misurano il livello di sostanze chimiche nell'aria che si ritiene causino attacchi di asma, come ozono, composti organici volatili e formaldeide. È leggero e abbastanza piccolo da stare nella tasca di un paziente, così i livelli di esposizione possono essere monitorati continuamente.
Rilevazione di irritanti: Mark Jones (sopra) è l'ingegnere capo per lo sviluppo di un sistema di sensori (sotto) che misura cinque tipi di sostanze chimiche note per causare attacchi d'asma. Il dispositivo, delle dimensioni approssimative di un grande telefono cellulare, verrà utilizzato per monitorare continuamente i livelli di esposizione di una persona per trovare la causa degli attacchi.
L'unico modo per capire in che modo i fattori ambientali influenzano l'asma è misurare l'esposizione di una persona su base giornaliera, afferma Charlene Bayer, leader del gruppo di analisi e esposizione ambientale presso GTRI e il sistema di sensori investigatore principale. Per fare ciò, abbiamo bisogno di un dispositivo come questo che possa contenere numerosi sensori in un piccolo pacchetto portatile.
Si stima che circa 20 milioni di americani soffrano di asma, secondo il Istituto Nazionale della Salute (NIH), e identificare i fattori scatenanti di un attacco è attualmente un gioco di ipotesi. Ci sono alcuni dispositivi sul mercato che misurano una o due sostanze chimiche, ma sono fissi e hanno le dimensioni di un computer desktop, afferma Mark Jones, amministratore delegato di Tecnologie del caso e l'ingegnere capo che sviluppa il sistema di sensori.
Attualmente, l'unico modo per controllare un attacco d'asma è con i farmaci, o innescare l'evitamento. Nel 2007, i costi sanitari totali dell'asma negli Stati Uniti sono stati di circa 19,7 miliardi di dollari, secondo il NIH.
La ricerca ha dimostrato che se è possibile ridurre l'innesco di un attacco d'asma, si ridurrà l'impatto della malattia, afferma Mark Millard, direttore del Centro di cura polmonare Baylor Martha Foster presso il Baylor University Medical Center di Dallas, TX. Il nuovo sistema di sensori, dice, sta davvero cercando di rispondere alla domanda: quali sono i fattori scatenanti per le persone con asma?
Il dispositivo ha le dimensioni di un telefono cellulare e contiene un totale di cinque sensori che misurano diversi possibili fattori scatenanti dell'asma: ozono, biossido di azoto, formaldeide, anidride carbonica e composti organici volatili totali, la miscela di sostanze chimiche emesse come gas da prodotti come vernici, prodotti per la pulizia e materiali da costruzione. Il dispositivo include anche sensori di temperatura e umidità e un orologio, per apporre un timestamp sulle misurazioni. I ricercatori hanno utilizzato sensori già presenti sul mercato e hanno mantenuto il dispositivo di piccole dimensioni montando i sensori su un circuito stampato a due lati.
Stabilire una linea temporale è importante per le reazioni in fase avanzata, afferma Millard, poiché le reazioni a composti come la formaldeide possono verificarsi da quattro a sei ore dopo l'esposizione di un paziente. Ora possiamo guardare i dati e sapere che un paziente è stato esposto a molti di quei composti e che potrebbe essere l'innesco.
Per misurare la qualità dell'aria, un piccolo motore nel dispositivo aspira aria attraverso un tubo di aspirazione. Prima che l'aria passi sopra i sensori, incontra un piccolo filtro che rimuove le particelle, come polvere e polline. La massa del filtro viene misurata prima e dopo un periodo di campionamento per determinare la quantità totale di particelle. L'aria viene quindi distribuita uniformemente sui sensori.
Occorrono circa 30 secondi affinché l'aria passi attraverso il dispositivo e i dati vengano archiviati, quindi si addormenta per un altro minuto. In un'ora ci vogliono circa 50 o 60 campioni, dice Jones.
Il dispositivo può essere indossato fino a 24 ore prima che sia necessario sostituire il filtro antiparticolato e la memoria del dispositivo sia piena. I dati possono essere scaricati dal sistema di sensori su un computer.
Millard afferma che il dispositivo è unico e innovativo, ma vorrebbe vedere ampliate le sue capacità per misurare il fumo di tabacco. Vorrebbe anche essere in grado di separare le misurazioni delle particelle in modo che possano essere misurate in tempo reale, un aggiornamento che secondo Bayer sarà introdotto una volta che il dispositivo sarà commercializzato. Bayer vorrebbe anche ottenere letture più specifiche sui diversi composti organici volatili.
Vorremmo arrivare al punto in cui possiamo inserire e rimuovere determinati sensori in modo che un paziente possa indirizzarlo verso le sue particolari esigenze, afferma Bayer. L'asma è una malattia molto complicata e ci sono una serie di diverse esposizioni nell'aria che possono esacerbare un attacco d'asma. Questa tecnologia ci consentirà di trovare la fonte dell'esacerbazione e comprendere gli impatti sulla salute, afferma.
I ricercatori di GTRI sono attualmente in trattative con una società sconosciuta per commercializzare il dispositivo, afferma Bayer. Gli utenti target iniziali saranno i pazienti asmatici, ma il dispositivo sarà aperto all'uso da parte di altri che desiderano studiare l'esposizione ambientale.