Använder optisk fiber med ihålig kärna som en känslig gascell, forskare i Japan har tagit fram en relativt enkel och prisvärd sensor för att övervaka biomarkörer i mänsklig andedräkt vid låga koncentrationer. Spårmängder av gaser som andas ut genom näsan och munnen ger ledtrådar till andningssjukdomar som astma, liksom andra lättanvända hälsoscreeningsmöjligheter.

Tohoku Universitys forskare förklarade hur deras enhet fungerar i tidskriften Sensors, med isopren som exempel. Isopren är en känd indikator på kolesterolsyntes och kan ge värdefulla insikter om en patients metabolism. Andningsmätningar som tagits från frivilliga under hela dagen gjorde det möjligt för forskare att spåra förändringar i isoprennivåer efter aktiviteter som träning eller ätande.

Andningsanalys har väckt stor uppmärksamhet eftersom den är icke-invasiv och har potential att informera användare om en rad hälsoämnen. Dock, Att upptäcka biomarkörer som finns i låga koncentrationer kräver ofta skrymmande och dyra laboratoriesystem. De japanska forskarna tror att deras sensor banar väg för en mer bärbar och prisvärd lösning.

Nyckeln till framgången för gruppens apparater är en 3 meter lång, optisk fiber med ihålig kärna, som är belagd på insidan med en reflekterande film. Deltagarna andas in i ett anslutningsrör som leder de utandade gaserna in i fiberns kärna, där innehållet utsätts för laserdrivet ultraviolett ljus. En detektor placerad i slutet av den optiska banan framhäver alla delar av ljussignalen som absorberas när den ultravioletta emissionen passerar genom gasprovet. Och denna serie av så kallade 'absorptionstoppar' bildar en kemisk signatur som avslöjar vilka molekyler som finns. Kombinationen av en lång strålgång och högintensiv emission förbättrar mätningen, så även kemikalier som finns i delar per miljard nivåer kan upptäckas.