빗형 음주 측정기 — 질병 바이오마커에 1000배 더 민감

JILA 과학자들은 10년 된 주파수 빗형 음주 측정기의 감도를 천 배 향상시켜 질병의 추가 바이오마커(현재 4개)를 감지할 수 있으며 6개 이상의 가능성이 있습니다. 검증되고 휴대용 디자인으로 설계되면 빗 시스템은 질병을 감지하고 모니터링하기 위해 인간의 호흡에 대한 실시간 비침습적 분석을 제공할 수 있습니다. JILA는 NIST(National Institute of Standards and Technology)와 콜로라도 대학교 볼더(University of Colorado Boulder)가 공동으로 운영합니다.

JILA 시스템은 레이저 주파수 빗이 거울 유리관에 로드된 호흡 샘플을 앞뒤로 통과할 때 흡수된 빛의 색상과 양을 측정하여 화학 물질을 "지문"합니다. 최근 업그레이드에는 더 많은 분자가 빛을 흡수하는 근적외선 대역에서 중적외선 대역으로 분석된 광 스펙트럼의 이동이 포함됩니다. .

국립과학원 회보 에 설명된 대로 NIST/JILA 펠로우인 Jun Ye와 David Nesbitt는 4가지 바이오마커인 메탄올(CH₃ OH), 메탄(CH₄ ), 물(H₂ O) 및 중수(HDO)의 형태 — 자원 봉사자의 호흡. 이는 메탄의 경우 장 문제와 같은 건강 상태의 지표입니다.

연구자들은 포름알데히드, 에탄, 황화카르보닐, 에틸렌, 이황화탄소 및 암모니아와 같은 6가지 화학물질을 더 검출하기 위해 동일한 장치를 사용하는 것이 가능하다고 말합니다. 또한 빗살형 레이저를 적외선으로 확장하면 감지 기능이 크게 확장되고 수백 가지의 미량 호흡 화학물질을 식별할 수 있습니다.

JILA 연구원들은 2008년에 프로토타입 빗형 음주 측정기를 시연했지만 그 당시에는 더 이상 개발하지 않았습니다. 그들은 이제 COVID-19에 대한 궁극적인 테스트의 가능성에 자극을 받아 그것에 다시 초점을 맞췄습니다. "우리는 매우 낙관적이며 이 기술을 실제 의료 응용 분야에 적용하기 위해 최선을 다하고 있습니다."라고 Ye는 말했습니다.

호흡 연구에서 가장 널리 사용되는 분석 기술은 수백 개의 호기 분자를 감지할 수 있지만 천천히 작동하여 수십 분이 소요되는 질량 분석과 결합된 가스 크로마토그래피입니다. 미국 식품의약국(FDA)에서 승인한 대부분의 광학 호흡 검사는 한 가지 화학 물질만 감지합니다.

호흡 분석은 주파수 빗의 주요 의료 응용 프로그램입니다. 빗은 광범위한 스펙트럼 범위, 고해상도 및 고감도의 조합을 제공하여 잠재적으로 수십 가지 화학 물질을 동시에 감지할 수 있습니다. 다른 장점 중에서도 빗 시스템은 화학 시약과 복잡한 실험실 시설이 필요하지 않습니다.

Ye와 Nesbitt는 현재 다른 NIST 연구원들과 협력하여 소형 버전의 음주 측정기를 설계하고 있습니다. 튜브의 길이는 55센티미터(21.7인치)에 불과하지만 레이저 빗은 맞춤 제작되었으며 다소 부피가 있습니다.