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新しい呼吸センサーは、糖尿病をすばやく簡単に検出します

米国では、糖尿病を患っている3700万人の成人のうち5人に1人がそれを知りません。糖尿病と前糖尿病の診断の現在の方法では、通常、医師のオフィスまたはラボの仕事を訪問する必要がありますが、どちらも高価で時間がかかる場合があります。現在、糖尿病と前糖尿病の診断は呼吸と同じくらい簡単かもしれません。 Huanyu "Larry" Cheng、James L. Henderson、Jr。Penn Stateのエンジニアリング科学と力学の記念准教授が率いる研究チームは、呼吸サンプルを使用して数分で糖尿病と前糖尿病の診断に役立つセンサーを開発しました。それらの結果は、Chemical Engineering Journalに掲載されました。 以前の診断方法では、血液や汗で見られるグルコースがよく使用されていましたが、このセンサーは呼吸中のアセトンレベルを検出しました。誰もが脂肪の燃焼の副産物としてアセトンを含んでいますが、アセトンのレベルは100万分の1.8部を超えて糖尿病を示しています。 「汗でグルコースを検出できるセンサーはありますが、これらは運動、化学物質、またはサウナによって汗を誘発する必要があります。 「このセンサーでは、バッグに吐き出し、センサーを浸し、結果を数分待つ必要があります。」 Chengは、他の呼吸分析センサーがあると述べましたが、ラボ分析を必要とするバイオマーカーを検出しました。アセトンを検出してオンサイトで読み取ることができ、新しいセンサーを費用対効果と便利にします。 アセトンをバイオマーカーとして使用することに加えて、Chengは、センサーのもう1つの斬新さが設計と材料、つまり主にレーザー誘導グラフェンに由来すると述べました。この材料を作成するために、CO2レーザーを使用して、この作業でポリイミドフィルムなどの炭素含有材料を燃焼させ、感覚に望ましい大きな欠陥を持つパターン化された多孔質グラフェンを作成します。 「これは、長すぎるとトーストした場合、カーボンブラックにパンを乾杯することに似ています」とチェンは言いました。 「パワーや速度などのレーザーパラメーターを調整することにより、ポリイミドを少ない層状の多孔質グラフェン形式にトーストすることができます。」 研究者は、レーザー誘発グラフェンを使用していたため、非常に多孔質であるため、ガスを通過させることができます。呼吸には比較的高い濃度の水分が含まれているため、この品質はガス分子を捕獲する可能性が高くなります。しかし、それ自体では、レーザー誘発グラフェンは他のガス上のアセトンを十分に選択しておらず、酸化亜鉛と組み合わせる必要がありました。 「他の分子とは対照的に、アセトンのより大きな選択的検出を可能にするこれら2つの材料の間に形成された接合部」とチェンは述べた。 Cheng氏によると、センサーの表面は水分子も吸収する可能性があり、呼吸が湿っているため、水分子が標的アセトン分子と競合できると述べました。これに対処するために、研究者は選択的膜、または水分バリア層を導入しました。これは、水をブロックする可能性がありますが、アセトンが層に浸透する可能性があります。 Chengは、現在、この方法では、人が周囲環境での気流などの要因からの干渉を避けるために、人が直接袋に吸い込まれることを要求していると述べました。次のステップは、息を吸った呼吸の凝縮でガスを検出できるため、鼻の真下に使用するか、マスクの内側に取り付けられるようにセンサーを改善することです。彼はまた、個人の健康イニシアチブを最適化するために、アセトンを検出する呼吸センサーをどのように使用できるかを調査する予定であると述べました。 「食事と運動で呼気中のアセトンのレベルがどのように変化するかをよりよく理解できれば、人がいつ食べるかに応じてグルコースレベルの変動が見られるのと同じように、糖尿病を診断することを超えた健康アプリケーションにこれを使用することは非常にエキサイティングな機会になるでしょう」とチェンは言いました。 米国国立衛生研究所と米国国立科学財団からの資金は、この作業へのペンシルベニア州の貢献を支援しました。研究時にペンシルベニア州工学科学科学科学部の訪問学者であったLi Yangは、最初の著者です。資金と著者の完全なリストは、論文にあります。 #新しい呼吸センサーは糖尿病をすばやく簡単に検出します