طوّر فريق بحثي بقيادة هوانيو “لاري” تشنج، أستاذ مشارك في الهندسة والميكانيكا بجامعة ولاية بنسلفانيا، مستشعرًا يمكنه تشخيص داء السكري ومرحلة ما قبل السكري خلال دقائق باستخدام عينة من النفس فقط، ونُشرت نتائج الفريق في مجلة الهندسة الكيميائية.
اعتمدت طرق التشخيص السابقة غالبًا على قياس الجلوكوز في الدم أو العرق، بينما يكشف المستشعر الجديد عن مستوى الأسيتون في النفس؛ فكل الناس تخرج أنفاسهم بأسيتون ناتجًا من حرق الدهون، لكن وجود أسيتون فوق عتبة تقارب 1.8 جزء في المليون يشير إلى الإصابة بالسكري.
قال تشنج إن المستشعرات التي تقيس الجلوكوز في العرق تتطلب تحفيز إفراز العرق عبر التمرين أو المواد الكيميائية أو الساونا، وهي حلول غير مريحة دائمًا، بينما يتطلب هذا المستشعر فقط الزفير في كيس والانتظار لبضع دقائق للحصول على النتيجة.
كيف يعمل المستشعر
حول الباحثون مادة البولي إيميد باستخدام ليزر فحمتها إلى جرافين مسامي قليل الطبقات عن طريق ضبط طاقة وسرعة الليزر، مما أعطى مسامية عالية تسمح بمرور الغازات من نفس المَنفَس؛ لكن الجرافين وحده لم يكن انتقائيًا للأسيتون، فُمزج مع أكسيد الزنك لتشكيل محور تفاعلي يزيد من قدرة المستشعر على تقصي الأسيتون مقابل جزيئات أخرى.
واجه الفريق تحديًا آخر يتمثل في رطوبة النفس التي قد تتنافس مع جزيئات الأسيتون على سطح المستشعر، فطوّروا غشاءً انتقائيًا يعمل كحاجز للرطوبة يمنع دخول الماء بينما يسمح بمرور الأسيتون.
حالياً يلزم أن يتنفس الشخص مباشرة في كيس لتجنّب تداخل الهواء المحيط، والخطوة القادمة هي تحسين التصميم لاستخدامه تحت الأنف أو تركيبه داخل قناع لاكتشاف الغاز في تكثف الزفير، ومع فهم أفضل لتقلبات الأسيتون مع النظام الغذائي والتمارين قد يمتد استخدام هذا الجهاز إلى تطبيقات صحية أبعد من تشخيص السكري.
