Наука

COVID-19: играем с ним в прятки по-научному

Изобретатели и ученые соревнуются в разработке способов диагностики зловредной заразы и защиты от неё
Жить захочешь, и не так еще спрячешься. Фото: dezeen.com

Жить захочешь, и не так еще спрячешься. Фото: dezeen.com

РАЗ, ДВА, ТРИ, ЧЕТЫРЕ, ПЯТЬ - Я ИДУ ИСКАТЬ

А ну, дыхни!

Чтобы определить, есть коронавирусы в организме или бог еще миловал, достаточно дыхнуть в трубочку, которую создали специалисты сингапурской компании Breathonix при содействии ученых из местного университета (National University of Singapore). Диагноз будет поставлен уже через 60 секунд.

Эксперименты, к которым разработчики привлекли 180 добровольцев, продемонстрировали: точность экспресс-теста достигает 90 процентов. О чем сообщила британская газета The Daily Mail.

Трубочка соединена с газоанализатором – портативным устройством, которое реагирует отнюдь не на вирусы, а на летучие органические соединения (volatile organic compounds - VOC). Их выделяют зараженные клетки, насыщая выдыхаемый воздух.

Диагноз будет поставлен через минуту. Фото: watermark.co.th

Диагноз будет поставлен через минуту. Фото: watermark.co.th

В ближайшее время Breathonix намерена проверить свой анализатор на 600 добровольцах и, в случае успеха, начать массовое производство устройства. Пока же специалисты экспериментируют с прототипом.

Насадки газоанализатора, которые соприкасаются с губами, сменные – одноразовые. Как в кальянах или милицейских алко-тестерах. Гигиенично. А скорость, с которой устройство выдает диагноз –«узнать за 60 секунд», как говорится – позволяет использовать его на массовых мероприятиях, хотя бы для того, чтобы «отсекать» от них подозрительных личностей. В смысле с подозрением на заразу.

Поставить диагноз еще быстрее – «узнать за 30 секунд» – позволяет портативный газоанализатор, который сейчас испытывают в Израиле. Если, конечно, верить создателям этого устройства из компании NanoScent. А они утверждают, что и сами коронавирусы пахнут. Их специфический запах и выявляют чувствительные чипы с 12 сенсорными датчиками.

Это устройство выдает диагноз за 30 секунд. Фото: oglobo.globo.com

Это устройство выдает диагноз за 30 секунд. Фото: oglobo.globo.com

Чтобы пройти израильский тест, нужно «надуть» небольшой пластиковый мешок. Воздух попадет в «коробочку» с чипами (Nasal Scent Recorder), и она выдаст результат, который придет на мобильник обследуемого.

С помощью 30-секундного тестера израильтяне обследовали почти 6 тысяч человек. Точность диагноза 85 процентов.

Обставить всех – в смысле скорости диагностики – намерены британские ученые из компании Imspex Diagnostics. Их газоанализатору, изначально разработанному для раннего выявления рака легких, достаточно двух секунд, чтобы среагировать на коронавирусы. Уже готов прототип, демонстрирующий 80-процентную точность.

Рекордсмен среди тестеров: 2 секунды и зараза выявлена. Фото: mediwales.com

Рекордсмен среди тестеров: 2 секунды и зараза выявлена. Фото: mediwales.com

Кстати, то ли коронавирусы, то ли люди, зараженные ими, похоже, и в самом деле пахнут чем-то таким - особенным. Иначе как объяснить то, что «носителей» заразы выявляют собаки. Распознают COVID-19 будто имеют дело с наркотиками или взрывчаткой. Эксперименты, которые продолжаются в Германии и Финляндии, свидетельствуют: собаки унюхивают инфекцию почти со стопроцентной точностью. Просто очевидно, что они реагируют на какой-то специфический запах, который инфекция добавляет в воздух.

А ну, покашляй!

COVID-19 выдает себя еще и звуком – добавляет специфические «нотки» в кашель, даже, если болезнь протекает без каких-либо явных симптомов. С таким утверждением выступили американские ученые из Массачусетского технологического университета (MIT) в статье, опубликованной недавно в журнале IEEE Open Journal of Engineering in Medicine and Biology. Авторы подтвердили свою гипотезу экспериментами. Для начала они записали, как кашляют 5320 добровольцев. Примерно 2500 «кашлей» были получены от людей с подтвержденным COVID-19, в том числе и от тех, у которых болезнь протекала бессимптомно.

Далее ученые подключили искусственный интеллект (ИИ). И стали обучать его отличать кашель зараженных коронавирусами от кашля здоровых людей или тех, которые болеют чем-то другим – не COVID-19.

Нейросети начали «прислушиваться» - что называется, держать ухо всё более востро. Стали улавливать и реагировать на характерные изменения в тембре и частоте кашля, которые и в самом деле имелись, но были не различимы человеческим ухом.

Обучившийся ИИ выявлял зараженных с точностью в 98,5 процента. Точность выявления бессимптомных больных COVID-19 была вообще 100 процентов.

COVID-19 меняет тембр кашля. Изменения выявляет искусственный интеллект.

COVID-19 меняет тембр кашля. Изменения выявляет искусственный интеллект.

Фото: Shutterstock

Ближайшая цель специалистов из MIT – «привязать» алгоритм к телефону. Чтобы пользователи соответствующего мобильного приложения кашляли, не на врача, а в свой гаджет и тут же получали результат «анализа».

Аналогичные изыскания ведут и российские ученые из Физического института им. Лебедева РАН и компании «Медитэкс», работающие по проекту Acoustery. Они уверяют: характерные отличия звуков, которые издают люди, зараженные COVID-19, можно заметить и на спектрограммах – частотных картинках кашля.

И российские акустики, и их западные коллеги прежде разрабатывали методики дистанционной диагностики – по кашлю - других заболеваний: от ОРВИ и астмы, до болезни Альцгеймера и рака. Но разразившаяся пандемия заставила поменять приоритеты.

КТО НЕ СПРЯТАЛСЯ, Я НЕ ВИНОВАТ

В тесноте, но не в ковиде

Летучие мыши — зверьки, в организме которых якобы был взращен новый коронавирус, вызвавший пандемию Covid-19, надоумили китайского дизайнера Сунь Дайонга (Dayong Sun) на идею защитного костюма. Костюм получился похожим на крылья летучей мыши. И название Сунь дал ему соответствующее «Be a Bat Man» (Стань Бэтменом). То есть, человеком-летучей мышью.

Конструкцию придется носить, как рюкзак. Она представляет собой кокон из прочного пластика, внутри которого размещены нагревательные элементы и ультрафиолетовые лампы. И те и другие служат для дезинфекции ближайшего пространства, окружающего человека. Лампы светят постоянно, обеззараживая воздух. Подогрев включается периодически, поднимая температуру внутри кокона до 56 градусов Цельсия. Такая жара вроде бы смертельна для китайского коронавируса.

Китайский антиковидный скафандр: пока существует в виде дизайн-проекта. Фото: dezeen.com

Китайский антиковидный скафандр: пока существует в виде дизайн-проекта. Фото: dezeen.com

Сунь считает, что защитная среда, создаваемая внутри кокона, будет распространяться и перед ним, обеззараживая окружающую среду в целом.

Китайский кокон, сообщения о котором появились еще в марте 2020 года, в продаже пока не замечен. А вот канадский – уже можно купить. Причем со скидкой. Его создатели снизили цену с 498 долларов до 379. Идея амуниции, получившей обозначение BioVYZR 1.0, по сути, китайская – нечто вроде скафандра на верхнюю часть тела. Но воплощение немного иное.

BioVYZR 1.0 изолирует «дышащего» от окружающего пространства - снабжен фильтрами, которые очищают и вдыхаемый и выдыхаемый воздух. Вдыхаемый – нагнетается через сменный фильтр, расположенный на «затылке» скафандра, выдыхаемый – удаляется принудительный с помощью вентилятора.

Канадский скафандр уже продается. Фото: hazmatnation.com

Канадский скафандр уже продается. Фото: hazmatnation.com

Разработчики признают: коронавирусы слишком малы (0,1 микрометра), чтобы их можно было отфильтровать. Но в воздух эта дрянь попадает, как правило, на капельках слизи или слюны, которые достаточно крупны (10–100 микрометров). Фильтры их задерживают. Вместе с налипшими вирусами.

Канадский «скафандр» весит 2 килограмма 250 граммов – вместе с источником питания. Его рекомендуют надевать во всех людных местах – особенно там, где невозможно соблюдать социальную дистанцию.

Шлем канадского скафандря - вид сзади. Фото: hazmatnation.com

Шлем канадского скафандря - вид сзади. Фото: hazmatnation.com

А если просто «замаскироваться»?

Защитные маски и в самом деле препятствуют распространению заразы. Эффективность даже самых простых - примерно 90 процентов. Это продемонстрировали шотландские ученые из Университета Эдинбурга (University of Edinburgh), ведомые доктором Фелисити Мехендейл (Dr Felicity Mehendale). Они визуализировали турбулентные аэрозольные потоки, насыщенные капельками слюны и слизи, которые распространяют люди. Без масок была одна картина, с масками – совсем другая.

Вскрылась, правда, небольшая неприятность. Чихающие и кашляющие фонтанируют болезнетворными потоками – не только вперед, но и назад. Отразившись от маски словно от стенки, аэрозоли вырываются из щелей, оставшихся между кромками маски и задней частью лица, пролетают мимо ушей и удаляются на некоторое расстояние от затылка «фонтанирующего». Расстояние невелико – где-то около метра. Но капельки, как выяснилось, туда все-таки попадают, создавая угрозу заражения. Поэтому тем, кто оказался в каком-нибудь супермаркете - к примеру, в очереди в кассу - не стоит, как говорится, дышать в затылок впереди стоящему. Вдруг тот начнет чихать и кашлять. Поэтому социальная дистанция в 1,5 – 2 метра выглядит вполне обоснованной. Особенно в подобной ситуации.

Аэрозольные "фонтаны" бьют не только вперед, но и назад. Фото: dailymail.co.uk

Аэрозольные "фонтаны" бьют не только вперед, но и назад. Фото: dailymail.co.uk

Кстати, в других экспериментах ученые продемонстрировали, что маски задерживают все «выделения» спокойно дышащих людей. В том числе и тех, которые говорят. За пределы маски ни одна капелька не вылетает.

А куда долетает зараза от безответственных людей, не одевающих маски? Ответы в нашем материале Что-что, а кашлять во время COVID-19 лучше против ветра

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Геннадий Онищенко: Почему 95 процентов умерших от ковида в Москве занимались самолечением - травками да припарками?

Об этом доктор медицинских наук, академик РАН размышляет в беседе с обозревателем KP.RU Александром Гамовым (подробности)

Анна Попова: От нас зависит, будет ли ковид разгуливать свободно или мы все-таки поставим перед ним барьер

Главный государственный санитарный врач РФ, руководитель Роспотребнадзора в беседе с обозревателем КP.RU Александром Гамовым оценила прогнозы на развитие эпидемии в России (подробности)