आपका सांस फटने से ज्यादा होता है — यह डॉक्टरों को यह भी बता सकता है कि आपको कैंसर है या नहीं

आपकी भयानक साँस आपको कुछ बताने की कोशिश कर रही है - और सिर्फ यह नहीं कि लिस्टरीन की एक बोतल को खोलने के लिए समय है। उस बादल के भीतर प्याज और बासी टूना मछली के गंध के सैकड़ों रासायनिक यौगिक होते हैं, जो आपके मुंह में एक फिंगरप्रिंट के रूप में अद्वितीय अनुपात बनाने के लिए गठबंधन करते हैं। उस अनुपात का विश्लेषण करके, शोधकर्ताओं ने प्रोस्टेट कैंसर से पार्किंसंस तक विभिन्न बीमारियों के संकेतों का पता लगाने के लिए एक शक्तिशाली नया तरीका निकाला है।

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जर्नल अमेरिकन केमिकल सोसाइटी नैनो में आज, शोधकर्ताओं ने एक सेंसर सरणी का अनावरण किया है जो 17 अन्य बीमारियों के अद्वितीय "सांस" की पहचान करता है और कैप्चर करता है। शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि उनके सरणी, जो विभिन्न रोगों के मानव सांस में पाए जाने वाले 13 प्रमुख रासायनिक यौगिकों के विभिन्न स्तरों और अनुपातों के मिलान के लिए कृत्रिम बुद्धिमत्ता का उपयोग करते हैं, एक बहुमुखी चिकित्सा निदान उपकरण का मार्ग प्रशस्त करेंगे। 1, 400 से अधिक लोगों की सांस का नमूना लेने के बाद, उन्होंने पाया कि उनकी तकनीक 86 प्रतिशत सटीकता के साथ रोगों में भेदभाव करने में सक्षम थी।

किसी व्यक्ति की सांस की गंध के पीछे का विज्ञान कार्बनिक रासायनिक यौगिकों के सूट के भीतर है जिसे हम हर हंसी, चिल्लाना या आह के साथ हवा में निष्कासित करते हैं। इन यौगिकों को अक्सर विशिष्ट रोगों द्वारा उत्पन्न जैव रासायनिक परिवर्तनों के संकेतों के साथ चिह्नित किया जाता है - एक घटना जो आधुनिक सांस निदान का आधार बनती है। समस्या यह है, वहाँ पृष्ठभूमि शोर के माध्यम से झारना है: साँस छोड़ते सांस के एक बादल में, आप आमतौर पर इन यौगिकों के सैकड़ों देखेंगे।

400 ई.पू. में डेटिंग करने वाले प्राचीन चिकित्सकों को पता था कि बीमार व्यक्ति की सांस लेने से कुछ होना है। प्रसिद्ध यूनानी चिकित्सक हिप्पोक्रेट्स, दूसरों के बीच, अपने रोगियों की सांस लेने के लिए यह पता लगाने के लिए इस्तेमाल करते थे कि उन्हें क्या बीमारी है। (इससे भी बदतर, कुछ चिकित्सकों ने अपने रोगियों के मूत्र या मल को सूँघने के लिए उपयोग किया था।) तब से हम थोड़ा और अधिक परिष्कृत हो गए हैं; यकृत, मधुमेह और कोलोरेक्टल कैंसर के सिरोसिस के निदान के लिए श्वसन विश्लेषण सफलतापूर्वक नियोजित किया गया है। यहां तक ​​कि एक समर्पित जर्नल ऑफ ब्रीथ रिसर्च भी है ।

लेकिन पहले, इस तरह के प्रयासों का उपयोग मुख्य रूप से एक बीमारी का पता लगाने के लिए किया गया है। नए अध्ययन में, टेकन-इजरायल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के एक नैनोटेक विशेषज्ञ, होसाम हिक और कई दर्जन अंतरराष्ट्रीय सहयोगियों ने गुर्दे की विफलता, फेफड़े के कैंसर सहित कई बीमारियों के सांस के हस्ताक्षरों की पहचान करने के लिए एक सामान्य नैदानिक ​​उपकरण के लिए आधार बनाने का लक्ष्य रखा। क्रोहन रोग, एमएस, प्रोस्टेट और डिम्बग्रंथि के कैंसर, और अधिक। उनकी सरणी पहले एक व्यक्ति की सांस के भीतर प्रत्येक यौगिक के सापेक्ष बहुतायत का आकलन करती है, और फिर स्वस्थ व्यक्तियों के खिलाफ रोग संकेतों की तुलना करती है।

"हमारे पास यौगिकों का मिश्रण है जो किसी दिए गए रोग की विशेषता है, और यह चित्र एक बीमारी से दूसरे में अलग है, " हिक बताते हैं। मास स्पेक्ट्रोमेट्री विश्लेषण का उपयोग करते हुए, समूह ने पहले 17 विभिन्न रोगों के लिए विशिष्ट यौगिक हस्ताक्षर की पहचान की। उन्होंने तब 1, 400 से अधिक लोगों की सांस का नमूना लिया, जिसमें कार्बन नैनोट्यूब और सोने के कणों के संवेदी सरणी का उपयोग करके यह दर्ज किया गया कि वे किस यौगिक का मिश्रण निकालते हैं। कंप्यूटर एल्गोरिदम के एक सूट ने यह निर्धारित किया कि डेटा ने प्रत्येक बीमारी की उपस्थिति या अनुपस्थिति के बारे में उन्हें क्या बताया।

अध्ययन में सह-नेतृत्व करने वाले हिक कहते हैं, "कृत्रिम बुद्धिमत्ता आने पर" हम उस प्रणाली को सिखा सकते हैं जो एक श्वास रोग विशेष से जुड़ी हो सकती है। " “यह उसी तरह से काम करता है जिस तरह से हम विशिष्ट यौगिकों का पता लगाने के लिए कुत्तों का उपयोग करेंगे। हम एक कुत्ते की नाक के लिए कुछ लाते हैं, और कुत्ता उस रासायनिक मिश्रण को एक विद्युत हस्ताक्षर में स्थानांतरित कर देगा और इसे मस्तिष्क को प्रदान करेगा, और फिर इसे मस्तिष्क के विशिष्ट क्षेत्रों में याद किया जाएगा ... ठीक यही हम करते हैं। हम इसे दी गई बीमारी को सूँघने देते हैं लेकिन नाक के बजाय हम रासायनिक सेंसर का उपयोग करते हैं, और मस्तिष्क के बजाय हम एल्गोरिदम का उपयोग करते हैं। फिर भविष्य में, यह बीमारी को पहचान सकता है क्योंकि कुत्ता एक गंध को पहचान सकता है। ”

जर्मनी में फ्रैन्होफ़र-इंस्टीट्यूट फ़ॉर प्रोसेस इंजीनियरिंग एंड पैकेजिंग के पर्यावरण भौतिक विज्ञानी जोनाथन ब्यूहैम्प ने कहा कि तकनीक साँस विश्लेषण में एक प्रमुख बाधा को पार करने का एक शानदार तरीका प्रस्तुत करती है। "एक ही वीओसी (वाष्पशील कार्बनिक यौगिक) अक्सर कई अलग-अलग बीमारियों के लिए मार्कर के रूप में प्रकाश-अप करते हैं, " वे कहते हैं। "वास्तव में, यह अब व्यापक रूप से सांस अनुसंधान समुदाय के भीतर स्वीकार किया जाता है कि विशिष्ट बीमारियों के लिए अद्वितीय वीओसी मौजूद नहीं है।"

इसलिए, एक दूसरे के संबंध में विभिन्न वीओसी की सांद्रता की खोज, जैसा कि हिक और सहकर्मियों ने किया, अधिक सटीक निदान विधि साबित हो सकती है, वह कहते हैं। वे कहते हैं, "ये परिणाम एक विशिष्ट बीमारी को दूसरे के साथ भेदभाव करने में उच्च सटीकता प्रदर्शित करते हैं ... वर्तमान अध्ययन स्पष्ट रूप से सोने के नैनोकणों सरणी तकनीक की शक्ति और वादे को दर्शाता है, " वे कहते हैं।

अध्ययन में पांच अलग-अलग देशों के 14 शोध संस्थानों पर आधारित दर्जनों विद्वान शामिल थे। इसके प्रतिभागी समान रूप से विविध थे: औसत आयु 55 थी; लगभग आधे पुरुष थे और आधे महिला थे; और लगभग एक तिहाई सक्रिय धूम्रपान करने वाले थे। प्रतिभागियों को संयुक्त राज्य अमेरिका, इज़राइल, फ्रांस, लातविया और चीन में भर्ती किया गया था। "विभिन्न भौगोलिक क्षेत्रों में विषयों की बड़ी संख्या वास्तव में इस अध्ययन की एक प्रमुख ताकत है, " क्रिस्टीना डेविस, एक बायोमेडिकल इंजीनियर कहती हैं, जो डेविस में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय में बायोइनस्ट्रीटेशन लैब का प्रमुख है।

"इस तरह के बड़े नैदानिक ​​परीक्षण सांस विश्लेषण की सीमाओं को आगे बढ़ाने में मदद करेंगे, और नैदानिक ​​अभ्यास के लिए चिकित्सा उपकरणों का वादा करने में मदद करनी चाहिए, " डेविस कहते हैं, जो अध्ययन में शामिल नहीं थे। "उन्होंने नया मास स्पेक्ट्रोमेट्री ज्ञान लिया है और इसे अपने उपन्यास सेंसर आउटपुट पर युग्मित किया है।"

हिक को उम्मीद है कि उनकी टीम के व्यापक परीक्षण से नैनो सिस्टम का व्यापक उपयोग होगा। उनका कहना है कि क्योंकि यह सस्ती, गैर-आक्रामक और पोर्टेबल है, इसलिए इसका इस्तेमाल बीमारी के लिए व्यापक रूप से स्क्रीन पर किया जा सकता है। बिना किसी लक्षण वाले लोगों की जांच करके भी, ऐसा उपकरण शुरुआती हस्तक्षेपों के प्रकारों को सक्षम कर सकता है जिससे बेहतर परिणाम प्राप्त हो सकते हैं।

लेकिन इस एआई-ईंधन "नाक" में चिकित्सीय निदान से कहीं अधिक आवेदन हो सकते हैं। हिक कहते हैं कि कई कंपनियों ने पहले ही इसे अन्य अनुप्रयोगों के लिए लाइसेंस दे दिया है। कई संभावित उपयोगों के बीच, उन्होंने कहा कि भोजन के खराब होने का पता लगाकर सरणी को गुणवत्ता नियंत्रण के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। विस्फोटक उपकरणों के रासायनिक हस्ताक्षरों का पता लगाकर हवाई अड्डों पर सुरक्षा के लिए भी इसका इस्तेमाल किया जा सकता है।

"प्रणाली बेहद संवेदनशील है, और आपको बस इसे विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए प्रशिक्षित करने की आवश्यकता है, " वे कहते हैं।