Ultra-Sensitive Isopropanol Biochemical Gas Sensor (Bio-Sniffer) for Monitoring of Human Volatiles.
Ultra-Sensitive Isopropanol Biochemical Gas Sensor (Bio-Sniffer) for Monitoring of Human Volatiles.
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用于人体挥发物监测的超灵敏异丙醇生化气体传感器（生物嗅探器）。
DOI：
10.3390/s20236827
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发表时间：
2020-11-29
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Mitsubayashi K
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chien PJ;Suzuki T;Ye M;Toma K;Arakawa T;Iwasaki Y;Mitsubayashi K
我们的团队以前开发了一种生化气体传感器，用于测量呼出空气中的异丙醇（IPA），并将其应用于健康受试者和糖尿病患者的呼吸IPA研究。在这项研究中，原来的生物嗅探器进行了修改，一系列的组件，提高了检测限（LOD）。首先，改进的IPA生物嗅探器使用C8855型光电倍增管（PMT），其在烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）荧光的峰值波长处的光子灵敏度方面表现良好。第二，多芯分叉光纤，其中包括36根光纤，以取代以前的双芯类型，增强了荧光收集。第三，加强光纤探头的宽度，并重新设计流动池，以增加与空气样品接触的酶固定化膜的面积。这些修改将检测限降低到0.5 ppb，比以前的1.0 ppb有显著提高。此外，改进的生物嗅探器成功地分析了志愿者呼出的空气中的IPA浓度，这证实了其对真实世界样本检测的能力。改进后的生物嗅探器更适用于呼吸测量和其他极低浓度样品的检测。
Our groups have previously developed a biochemical gas sensor to measure isopropanol (IPA) in exhaled air and have applied it for breath IPA investigation in healthy subjects and diabetes patients. In this study, the original bio-sniffer was modified with a series of components that improved the limit of detection (LOD). First, the modified IPA bio-sniffer used a C8855-type photomultiplier tube (PMT) that performed well in the photon sensitivity at the peak wavelength of nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) fluorescence. Second, the multi-core bifurcated optical fiber, which incorporated 36 fibers to replace the previous dual-core type, enhanced the fluorescence collection. Third, the optical fiber probe was reinforced for greater width, and the flow-cell was redesigned to increase the area of the enzyme-immobilized membrane in contact with the air sample. These modifications lowered the detection limit to 0.5 ppb, a significant increase over the previous 1.0 ppb. Moreover, the modified bio-sniffer successfully analyzed the IPA concentration in exhaled air from a volunteer, which confirmed its capability for real-world sample detection. The modified bio-sniffer is more applicable to breath measurement and the detection of other extremely-low-concentration samples.
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