Учёные Института физики полупроводников имени А. В. Ржанова СО РАН и Объединённого института высоких температур РАН разработали датчик на основе графена и полимера, способный в реальном времени анализировать состав выдыхаемого человеком воздуха.
Прибор выявляет предельно малые (следовые) количества ацетона и других молекул — маркеров хронических заболеваний, например сахарного диабета, сердечной недостаточности и других. Устройство состоит из тонкой пленки, напечатанной на обычной офисной бумаге.
Возможность закрепить датчик на обычной медицинской маске делает его удобным для использования в больницах, например для непрерывного мониторинга дыхания во время операций.
С помощью нового датчика исследователи оценили химический состав выдыхаемого воздуха у 32 добровольцев — здоровых людей, пациентов с диабетом и человека, перенесшего инфаркт. Устройство выявило в спектрах выдыхаемого воздуха больных людей пик, соответствующий ацетону.
«Нам удалось достичь высокой чувствительности измерений благодаря тому, что мы разработали новый наноструктурированный материал для датчиков. Созданы разные по дизайну датчики, позволяющие контролируемо менять спектр захватываемых на поверхность молекул-маркеров. Это в перспективе позволит пациентам с подозрениями на хронические болезни даже в домашних условиях контролировать состояние здоровья», — рассказала руководитель проекта, ведущий научный сотрудник ИФП СО РАН Ирина Антонова.
По словам разработчиков, датчик обладает низкой себестоимостью и прост в использовании. В настоящее время созданы только первые лабораторные образцы, для готового пользовательского устройства предстоит пройти ещё несколько важных этапов.
Результаты исследования поддержаны грантом Российского научного фонда и правительством Новосибирской области и опубликованы в журнале Sensors and Actuators A: Physical.
На фото: научная группа разработчиков сенсора. Слева направо: Артем Иванов (ИФП СО РАН), Марина Шавелкина (ОИЯИ), Ярослав Растяпин (ИФП СО РАН), Ирина Антонова (ИФП СО РАН). Источник: Надежда Дмитриева / ИФП СО РАН.