Австралийские исследователи впервые испытали на людях капсулу-сенсор, предназначенную для измерения концентрации углекислого газа, водорода и кислорода в кишечнике. Предполагается, что такое устройство позволит диагностировать заболевания желудочно-кишечного тракта на ранних стадиях, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Electronics.

В кишечнике всегда находится некоторое количество газов. Часть из них попадает туда вместе с пищей, но их главным источником является кишечная микробиота. Эти микроорганизмы перерабатывают пищу и выделяют водород, кислород и углекислый газ. Поскольку на интенсивность газообразования влияют, в том числе, и болезни желудочно-кишечного тракта, концентрацию газов можно рассматривать как маркер этих заболеваний.

Ученые под руководством Куроша Калантар-Заде (Kourosh Kalantar-Zadeh) из Королевского Мельбурнского технологического института несколько лет назад начали разрабатывать для измерения концентрации кишечных газов капсулу, которая посылает показания на носимое устройство, и испытывали ее на свиньях. Теперь они провели первые испытания подобной капсулы на людях.

RMIT University

Капсула состоит из полиэтиленового корпуса, в котором есть отверстие, закрытое газопроницаемой мембраной. Внутри корпуса располагаются сенсоры газа и теплопроводности, микроконтроллер, передатчик и аккумулятор. Авторы отметили в работе, что они сделали несколько вариантов корпуса, но им пришлось использовать непрозрачный вариант, потому что испытуемые не решались проглатывать капсулы с полупрозрачным корпусом, через стенки которого они могли видеть электронные компоненты.

Схема капсулы. Kourosh Kalantar-Zadeh et al. / Nature Electronics, 2018

Концентрация газов измерялась как сенсором газа, так и датчиком теплопроводности. Поскольку разные газы различаются по теплопроводности, ее измерение при разных температурах позволяет получать довольно точные данные о распределении веществ. Общая точность измерения концентрации газов капсулой составляет около 0,2 процента для кислорода и водорода и 1 процент для углекислого газа. Измерения проводятся каждые пять минут и передаются через передатчик, который можно носить в кармане, на смартфон со специальным приложением.

Исследователи провели испытания капсулы на шести пациентах, пятеро из которых во время испытаний питались насыщенной или ненасыщенной волокнами пищей, а один участвовал в двух тестах, в которых придерживался обоих типов диет. В результате исследователи подтвердили, что концентрации газов, особенно водорода и углекислого газа, зависят от типа принимаемой еды. Разработчики считают, что в будущем такое устройство может быть использовано для исследования усвоения еды пациентами, а также раннего диагностирования заболеваний желудочно-кишечного тракта.

В 2016 году российские ученые описали влияние кишечных газов на другие органы. Выяснилось, что при попадании в кровоток эти газы могут оказывать на них заметное воздействие. Например, они могут влиять на мозг и изменять эмоциональное состояние человека и его поведение.

Автор: Григорий Копиев