Met behulp van holle-kern optische vezel als een gevoelige gascel, onderzoekers in Japan hebben een relatief eenvoudige en betaalbare sensor bedacht voor het monitoren van biomarkers in menselijke adem bij lage concentraties. Sporenhoeveelheden gassen uitgeademd door de neus en mond bieden aanwijzingen voor aandoeningen van de luchtwegen, zoals astma, evenals andere gemakkelijk toe te dienen mogelijkheden voor gezondheidsscreening.

Tohoku University-wetenschappers legden uit hoe hun apparaat werkt in het tijdschrift Sensors, met isopreen als voorbeeld. Isopreen is een bekende indicator van cholesterolsynthese en zou waardevolle inzichten kunnen bieden in het metabolisme van een patiënt. Ademmetingen van vrijwilligers gedurende de dag stelden onderzoekers in staat om veranderingen in isopreenniveaus te volgen na activiteiten zoals lichaamsbeweging of eten.

Ademanalyse heeft veel aandacht getrokken omdat het niet-invasief is en het potentieel heeft om gebruikers te informeren over een reeks gezondheidsonderwerpen. Echter, het detecteren van biomarkers die in lage concentraties aanwezig zijn, vereist vaak omvangrijke en dure laboratoriumsystemen. De Japanse wetenschappers geloven dat hun sensor de weg vrijmaakt voor een meer draagbare en betaalbare oplossing.

De sleutel tot het succes van het apparaat van de groep is een 3 meter lange, holle-kern optische vezel, die aan de binnenkant is gecoat met een reflecterende film. Deelnemers ademen in een verbindingsbuis die de uitgeademde gassen naar de kern van de vezel leidt, waar de inhoud wordt blootgesteld aan lasergestuurd ultraviolet licht. Een detector aan het einde van het optische pad markeert alle delen van het lichtsignaal die worden geabsorbeerd wanneer de ultraviolette emissie door het gasmonster gaat. En deze reeks zogenaamde 'absorptiepieken' vormt een chemische handtekening die onthult welke moleculen aanwezig zijn. De combinatie van een lang bundelpad en emissie met hoge intensiteit verbetert de meting, dus zelfs chemicaliën die aanwezig zijn in delen per miljard niveaus kunnen worden gedetecteerd.