COVID-19 Detection from Exhaled Breath

要約

SARS-CoV-2 コロナウイルスは 2019 年に出現し、新型コロナウイルス感染症のパンデミックを引き起こし、その後 4 年間で報告された症例 7 億 7,000 万人のうち 700 万人が死亡しました。
世界的な健康上の緊急事態により、感染率を監視して減少させるための前例のない取り組みが求められ、新しい診断法の研究が推進されました。
この論文では、呼気のみを利用する、安価、高速、非侵襲的な検出システムを紹介します。
具体的には、空気サンプルを提供すると、高精度分光計と組み合わせた独自のナノサンプリング装置を使用して、10 ～ 351 の質量電荷範囲の質量スペクトルが測定されます。
次に、生のスペクトルがカスタム ソフトウェア アルゴリズムによって処理されます。
クリーンで強化されたデータは、最終的には最先端の機械学習アルゴリズムを使用して分類されます。
非対照臨床試験は、症状が出ているか、病気から回復したばかりで感染を懸念する約300人の被験者を対象に、2021年から2022年にかけて実施された。
使用方法が簡単であるにもかかわらず、当社のシステムは、新型コロナウイルス感染症の症例を特定する際に、従来のポリメラーゼ連鎖反応および抗原検査に匹敵するパフォーマンスを示しました（つまり、精度 0.95、再現率 0.94、特異性 0.96、F1 スコア 0.92）。
これらの結果を踏まえると、提案されたシステムは、最先端の方法に匹敵する結果をもたらし、より迅速かつ迅速にそれらを提供するため、将来の流行時の日常的なスクリーニングと迅速な対応に大きく貢献する可能性があると考えています。
侵襲性の低い方法。

要約(オリジナル)

The SARS-CoV-2 coronavirus emerged in 2019, causing a COVID-19 pandemic that resulted in 7 million deaths out of 770 million reported cases over the next four years. The global health emergency called for unprecedented efforts to monitor and reduce the rate of infection, pushing the study of new diagnostic methods. In this paper, we introduce a cheap, fast, and non-invasive detection system, which exploits only the exhaled breath. Specifically, provided an air sample, the mass spectra in the 10–351 mass-to-charge range are measured using an original nano-sampling device coupled with a high-precision spectrometer; then, the raw spectra are processed by custom software algorithms; the clean and augmented data are eventually classified using state-of-the-art machine-learning algorithms. An uncontrolled clinical trial was conducted between 2021 and 2022 on some 300 subjects who were concerned about being infected, either due to exhibiting symptoms or having quite recently recovered from illness. Despite the simplicity of use, our system showed a performance comparable to the traditional polymerase-chain-reaction and antigen testing in identifying cases of COVID-19 (that is, 0.95 accuracy, 0.94 recall, 0.96 specificity, and 0.92 F1-score). In light of these outcomes, we think that the proposed system holds the potential for substantial contributions to routine screenings and expedited responses during future epidemics, as it yields results comparable to state-of-the-art methods, providing them in a more rapid and less invasive manner.

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