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2024-05-04 07:56

用光学气体传感器对呼吸或尿液进行分析,可以检测癌症、糖尿病

未来的传感器可能会在拿走病人的呼吸的同时,确定病人是否患有乳腺癌、肺癌、糖尿病或哮喘。

密苏里大学的一名研究人员正在开发一种设备,可以分析呼吸或尿液样本,以寻找体内预示疾病的挥发性标志物。这些挥发性的标记物,如烷烃、丙酮或一氧化氮,给医生提供了体内情况的线索,可以作为诊断工具。

克里斯托弗·s·邦德生命科学中心的研究员范旭东说:“呼吸或尿液中某些气体分子的微小痕迹可以告诉我们体内是否发生了什么不寻常的事情。”“测量这些挥发性标志物将是一种非侵入性的方法,可以确定是否存在疾病,而无需抽血或完成活检。除了已经发现的生物标志物外,还有更多潜在的挥发性标志物仍在研究中。”

这种传感器装置被称为光流体环形谐振器(OFRR),是一种光学气体传感器,由一个聚合物衬里的玻璃管和一个环形谐振器组成,前者引导气体蒸汽的流动,后者检测通过玻璃管的分子。当气体蒸汽进入装置时,蒸汽中的分子分离并与聚合物衬里发生反应。光在气体或液体样品周围形成数千个环。样品周围的光循环越多,光能与气体蒸气的相互作用就越多。这些重复的相互作用使蒸汽分子的检测减少到非常小的数量。

光学气体传感器在工业、军事、环境、医疗、国土安全等领域有着广泛的应用。除了OFRR在医疗行业的应用外,该装置还可以提高战场上爆炸物的探测能力。目前,现有的气体蒸汽传感器技术非常笨重,设备重量超过100磅,难以在现场使用。

“我们希望设计出一种对特定分子具有超高灵敏度、特异性和快速反应的蒸汽传感器,以及现场化学分析的能力,这通常要求传感器体积小、便携、可重复使用、功耗低,”范说,他也是MU工程学院和MU农业、食品和自然资源学院的生物工程助理教授。“如果气体传感器是便携式的,军事人员可以更快地确定一个地区是否危险。”