Современные вызовы: как технологии могут помочь в борьбе с пандемией?

Современные вызовы: как технологии могут помочь в борьбе с пандемией?

Выпуск 7 (6706) от 09 апреля 2020 г.
РУБРИКА: МЕДИЦИНСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

Коронавирус может побить рекорды по числу запросов в поисковых системах Google и других операторов. Всемирная организация здравоохранения объявила COVID‑19 глобальной пандемией. Что будет дальше – ​неизвестно, однако существуют технологии, способные помочь предотвратить распространение вируса. К ним, наряду с технологиями диагностики и дезинфекции, относится тепловидение.


Тепловидение

Неохлаждаемые тепловизоры впервые появились на рынке систем гражданского назначения более 20 лет назад и первоначально использовались для контроля состояния здоровья пассажиров в аэропортах. Распространение COVID‑19 снова сделает эту технологию популярной. Повышенная температура тела человека, один из основных симптомов заболевания, легко контролируется с помощью тепловизоров. Это помогает идентифицировать инфицированных среди огромных скоплений людей, например в аэропортах или на вокзалах. Тепловые камеры обнаруживают невидимое излучение абсолютно черного тела, присущее всем людям, с длиной волны от 8 до 14 мкм.

Тепловизионная технология была разработана сначала для военных, а затем для гражданских применений, таких как термография, средства наблюдения, пожаротушение, автомобильная электроника, охотничьи принадлежности и т. д. Могут использоваться как термобатареи, так и микроболометры. По данным исследования Yole Développement (Uncooled IR Imagers and Detectors 2019 report), в 2019 г. было отгружено более 1,5 млн тепловизоров на сумму более 4,5 млрд долл. (рис. 1).



Источник: Yole Développement

Рисунок 1. Структура рынка тепловизоров в 2018 г. и прогноз на 2024 г.


Очевидно, что, поскольку высокая температура тела – ​важнейший признак заражения, наблюдается большой спрос на тепловизионные камеры. Результат влияния коронавируса на мировой рынок тепловизоров будет виден в конце 2020 г. Безусловно, в будущем технология получит более широкое распространение на границах и в аэропортах для повышения безопасности. Вероятно, к фирмам-разработчикам тепловизоров, таким как FLIR, HikVision, Guide IR, Zhejiang Dali, Testo, Fluke и Seek Thermal, добавятся многие другие.

Несмотря на то что тепловизионные камеры могут сделать очень многое для ранней диагностики – ​«засечь» высокую температуру, они не в состоянии обнаружить сам вирус. Для фактического обнаружения вируса необходимы соответствующие диагностические тесты.


ПЦР-диагностика и диагностика изображений

Поскольку число случаев заражения COVID‑19 увеличивается с каждым днем, специалистам крайне необходимы средства быстрой, надежной и дешевой диагностики.

Существует два основных способа диагностики вирусной респираторной инфекции, такой как COVID‑19. Первый – ​это наборы для тестирования на вирусы, в которых используется полимеразная цепная реакция (ПЦР) для прямой диагностики генетического содержимого. Второй – ​косвенный диагноз с использованием визуализации, такой как компьютерная томография (КТ) или УЗИ. Многие из тяжелых осложнений, вызванных COVID‑19, возникают из-за пневмонии, состояния, характеризующегося воспалением легочной ткани с поражением альвеол. Это можно увидеть на КТ как «затемнение по типу матового стекла», поэтому КТ использовалась в качестве диагностического инструмента на ранних этапах эпидемии в больницах Китая, а теперь и по всему миру. Из-за своей высокой чувствительности КТ в настоящее время является методом визуализации, выбранным для диагностики и мониторинга пациентов с COVID‑19. Объем продаж средств компьютерной томографии в 2018 г. составил около 4 млрд долл. (рис. 2).



Источник: Yole Développement

Рисунок 2. Основные поставщики сканеров рентгеновской компьютерной томографии (доля рынка на 2018 г.)


Все основные игроки рынка КТ-сканеров, такие как Siemens, GE, Canon и Philips, работают в тесном сотрудничестве с больницами и правительственными ведомствами разных стран мира. Такое взаимодействие позволяет облегчить установку новых КТ-сканеров и их использование на местах. Недавнее появление на этом рынке китайских игроков с более дешевыми системами может оказать существенное влияние на текущий кризис, особенно в развивающихся странах.

Что касается ПЦР-диагностики, то потребность в тестах на COVID‑19, а также в тестах других респираторных патогенов для диагностики инфицированных людей быстро растет. Действительно, у компаний, предлагающих синдромные респираторные панели (панели аллергенов), в последнее время наблюдалось увеличение продаж, особенно в Азии. Это объясняется возросшей клинической потребностью исключить заражение другими респираторными патогенами, так как тесты на COVID‑19 еще не широко доступны. Это открывает возможности для поставок больших объемов средств тестирования. Тесты на COVID‑19 уже выпустили ряд фирм, таких как Qiagen, BioMérieux/BioFire, Randox/Bosch Vivalytic и т. д. Особое внимание уделяется развитию микропотоковых приборов. За счет распределения тестируемых жидкостей по различным микроканалам и применения широкого набора тестовых агентов появляется возможность создания миниатюрных приборов, рассчитанных на обнаружение и идентификацию широкого круга инфекционных и опасных химических агентов (рис. 3).



Источник: Yole Développement

Рисунок 3. Фактическое производство микропотоковых устройств для молекулярной PoC-диагностики


Тем не менее возникает законный вопрос: достаточны ли текущие производственные мощности для удовлетворения этого спроса, если в ближайшие недели количество необходимых специалистам тестов может достичь миллионов единиц? К сожалению, большинство компаний требуемыми возможностями не обладает, независимо от того, полагаются они на собственные производственные линии или на субподрядчиков. Разумеется, ряд компаний отдал приоритет производству тестов на COVID‑19 и отложил производство других респираторных панелей на потом.

В гонке, направленной на выявление симп-томов заболевания COVID‑19 и самого вируса с помощью термического, ПЦР и КТ-сканирования, значительные усилия уделяются возможности остановить распространение вируса. Самая распространенная практика – ​дезинфекция с помощью химических средств. Еще один вариант дезинфекции – ​использование коротковолновых УФ-СИД (рис. 4).



Источник: Yole Développement

Рисунок 4. Маршрутная карта развития применений УФ-КВ-светодиодов


УФ-КВ-светодиодное освещение для дезинфекции

Власти КНР сейчас пытаются искоренить вирус, максимально прибегая к средствам обеззараживания. Это третий этап плана борьбы с вирусом в стране. Действительно, ультрафиолет обладает способностью убивать вирусы и бактерии, разрушая их ДНК, а также может использоваться для стерилизации бактерий. До настоящего времени ультрафиолетовое излучение использовалось главным образом для дезинфекции в водных реакторах.

В 2019 г. этот рынок все еще был довольно маленьким – ​всего 108 млн долл. Однако на фоне растущих опасений по поводу распространения коронавируса некоторые компании стали использовать ультрафиолетовый свет, чтобы уничтожить любые возможные микроорганизмы в рамках усилий по борьбе со смертельной эпидемией, и это должно положительно повлиять на рынок в 2020 г. Например, шанхайское предприятие общественного транспорта Yanggao превратило обычный моечный бокс для автобусов в камеру дезинфекции ультрафиолетовым светом, сократив 40-минутный процесс до пяти минут. Поэтому компании сейчас рассматривают возможность использования ультрафиолетового света и, в частности, УФ-КВ-светодиодов, при разработке своих новых систем.

Производители ультрафиолетовых светодиодов обнаружили, что запросы клиентов на их продукцию за последний месяц выросли в пять раз. Отмечается, что Seoul Viosys, дочерняя компания Seoul Semiconductor, приступила в феврале к первичному публичному размещению акций (IPO). За короткое время спрос на ее акции превысил предложение более чем в 900 раз. УФ-КВ-светодиоды могут быть отличным оружием в борьбе с нынешней угрозой.

Очевидно, что текущий кризис разделит жизнь планеты на «до» и «после». Люди как никогда начали понимать ценность жизни. Наступает осознание того, что остановить распространение болезни можно только путем использования широкого набора мер, включая высокие технологии, связанные с ранней диагностикой COVID‑19 и дезинфекцией. Можно сказать наверняка: пандемия коронавируса резко меняет наши представления о технологиях, экономике и обществе.


Damianos Dimitrios, Clerc Sébastien, Villien Marjorie, Mounier Eric, Boulay Pierrick. Coronavirus COVID19 Pandemic: How Can Technologies Help to Detect and Stem the Deadly Virus? I–Micronews, March 19, 2020: https://www.i-micronews.com/coronavirus-covid‑19-pandemic-how-can-technologies-help-to-detect-and-stem-the-deadly-virus/?utm_source=ZohoCampaigns&utm_campaign=iMN_20Mar2020_Asia&utm_medium=email

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ