Kompakt fiberoptisk apparat skinner lys på åndedrætsanalyse i realtid

Ved hjælp af hulkerne optisk fiber som en følsom gascelle, forskere i Japan har udviklet en relativt enkel og overkommelig sensor til overvågning af biomarkører i menneskelig ånde ved lave koncentrationer. Spormængder af gasser, der udåndes gennem næse og mund, giver fingerpeg om åndedrætsbetingelser såsom astma, samt andre let-at-administrere sundhedsscreeningsmuligheder.

Tohoku -universitetets forskere forklarede, hvordan deres enhed fungerer i tidsskriftet Sensors, ved at bruge isopren som eksempel. Isopren er en kendt indikator for kolesterolsyntese og kan tilbyde værdifuld indsigt i en patients stofskifte. Åndedrætsmålinger taget af frivillige i løbet af dagen tillod forskere at spore ændringer i isopreniveauer efter aktiviteter som motion eller spisning.

Åndedrætsanalyse har tiltrukket megen opmærksomhed, fordi den er ikke-invasiv og har potentiale til at informere brugerne om en række sundhedsemner. Imidlertid, at detektere biomarkører, der findes i lave koncentrationer, kræver ofte omfangsrige og dyre laboratoriesystemer. De japanske forskere mener, at deres sensor baner vejen for en mere bærbar og overkommelig løsning.

Nøglen til succes med gruppens apparat er en 3 meter lang, hulkerne optisk fiber, som er belagt på indersiden med en reflekterende film. Deltagerne trækker vejret ind i et forbindelsesrør, der leder de udåndede gasser ind i fiberens kerne, hvor indholdet udsættes for laserdrevet ultraviolet lys. En detektor placeret for enden af ​​den optiske vej fremhæver alle dele af lyssignalet, der absorberes, når den ultraviolette emission passerer gennem gasprøven. Og denne serie af såkaldte 'absorptionstoppe' danner en kemisk signatur, der afslører, hvilke molekyler der er til stede. Kombinationen af ​​en lang strålebane og højintensitetsemission forbedrer målingen, så selv kemikalier, der findes i dele pr. milliard-niveauer, kan detekteres.