코로나바이러스 냄새를 맡는 빠르고 비침습적인 전자 코
npj 디지털 의학 5권, 기사 번호: 115(2022) 이 기사 인용
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측정항목 세부정보
역전사 정량적 중합효소연쇄반응(RT-qPCR) 접근법은 중증 급성 호흡기 증후군 코로나바이러스 2(SARS-CoV-2)를 검출하는 데 널리 사용되어 왔습니다. 그러나 임상의들은 이를 단독으로 사용하는 대신 임상 징후와 증상, 실험실 테스트, 영상 측정(예: 흉부 컴퓨터 단층 촬영 스캔) 및 다변수 임상 예측을 조합하여 코로나바이러스 질병 2019(COVID-19)를 진단하는 것을 선호하는 경우가 많습니다. 전자 코를 포함한 모델. 여기에서는 금속 산화물 반도체 가스 센서 배열, 최적화된 특징 추출 및 기계 학습을 통합한 휴대용 전자 코(GeNose C19)를 기반으로 코로나19를 빠르게 탐지할 수 있는 저비용 비침습적 방법의 개발 및 사용에 대해 보고합니다. 모델. 이 접근법은 333개의 양성 샘플과 282개의 음성 샘플로 구성된 총 615개의 호흡 샘플을 포함하는 프로파일링 테스트에서 평가되었습니다. 해당 샘플은 각각 코로나19 양성 환자 43명과 음성 음성 40명으로부터 채취했으며, 인도네시아 족자카르타 특별지역에 위치한 2개 병원에서 RT-qPCR을 통해 확인됐다. 4가지 서로 다른 기계 학습 알고리즘(즉, 선형 판별 분석, 지원 벡터 기계, 적층 다층 퍼셉트론 및 심층 신경망)을 활용하여 최고 성능의 패턴 인식 방법을 식별하고 높은 시스템 감지 정확도(88-95%)를 얻었습니다. , 테스트 데이터 세트의 민감도(86~94%) 및 특이성(88~95%) 수준입니다. 우리의 결과는 GeNose C19가 빠른 코로나19 검사를 위한 매우 잠재적인 음주 측정기로 간주될 수 있음을 시사합니다.
전염성 코로나바이러스는 인간과 동물에게 장 및 호흡기 감염을 일으킬 수 있습니다1,2. 공식적으로 중증급성호흡기증후군 코로나바이러스 2(SARS-CoV-2)라고 불리는 새로운 코로나바이러스의 출현은 세계 보건에 심각한 문제를 야기했습니다. 코로나바이러스 질병 2019(COVID-19)를 일으키는 SARS-CoV-2 감염은 2019년 말 중국 후베이성 우한에서 발견되었으며 이후 200개 이상의 국가 및 지역에서 지속적이고 확대되는 전염병의 원인 물질로 확산되었습니다. 전세계3,4,5. 이전에 발견된 다른 인간 코로나바이러스(예: HCoV-OC43, HCoV-NL63, HCoV-229E 및 HKU1)는 면역 능력이 있는 환자에게 경미한 상부 호흡기 질환만 유발한 반면, SARS-CoV-2는 전 세계적으로 세 번째로 치명적인 병원성 코로나바이러스로 간주되었습니다. 중국 광둥성에서 SARS-CoV(2002~2003)가 발생하고 중동 국가에서 중동 호흡기 증후군 코로나바이러스(MERS-CoV, 2012)가 발생한 지 20년이 지났습니다1,6. 코로나19(COVID-19) 대유행은 특히 노인과 면역력이 저하된 인구의 경우 심각한 사망과 관련이 있습니다.
역전사-정량적 중합효소연쇄반응(RT-qPCR) 방법은 대유행이 시작된 이래로 코로나19 진단을 확인하기 위해 일상적으로 활용되어 왔습니다. 지금까지 SARS-CoV-2의 리보핵산(RNA)을 검출하는 이 진단 기술은 SARS-CoV-2 검출을 위해 가장 널리 받아들여지는 테스트가 되었습니다7. 다양한 임상 샘플(즉, 비강 및 인두 면봉 채취물, 가래, 대변, 혈액, 기관지 폐포 세척액 및 소변)을 사용할 수 있습니다8. 여러 회사와 실험실에서는 SARS-CoV-2 게놈의 최소 2개 영역(유전자)을 표적으로 하는 PCR 기반 탐지 키트를 개발했습니다. RT-qPCR은 다른 진단 방법(예: 항체 및 뉴클레오캡시드 단백질 항원 검출 분석)에 비해 높은 특이성으로 알려져 있습니다. 그럼에도 불구하고 RT-qPCR에는 여전히 몇 가지 제한 사항이 있습니다(즉, 전문 교육을 받은 의료 기술자가 수행해야 함, 전문 실험실에서 수행해야 함, 침습적 샘플링 절차 및 높은 비용)9. 선진국의 경우, 자원이 풍부하기 때문에 선별 및 역학 관리 수단으로 대규모 RT-qPCR 검사를 수행하는 것이 일반적인 관행입니다. 그러나 개발도상국, 특히 중저소득층의 경우 이러한 기능은 사치스러운 것으로 간주됩니다. 그럼에도 불구하고, 팬데믹을 중지한다는 것은 전 세계 모든 국가가 선별된 격리 및 통제를 통해 지속적으로 대규모의 빠른 검사를 수행할 수 있는 능력을 갖도록 보장하는 것을 의미합니다.