An Acetone-Neutral Adsorption-Based Sensor of Exhaled-Air Humidity for Diagnosis of Diabetes Mellitus

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

An acetone-neutral adsorption-based sensor of exhaled air humidity was developed for potential use in the diagnosis of diabetes mellitus. The sensor was made use a molecular sieve of KA zeolite, a granule of which was is glued to the plate of the quartz resonator of longitudinal oscillations. The sensor sensitivity threshold for water vapor was 0.05% of relative humidity. Due to the molecular-sieve effect, the acetone molecules penetrate to the zeolite pores only at concentrations above ~5%. Therefore, the sensor is sensitive to water-vapor adsorption, but not to acetone vapor and other volatile organic compounds that are present in exhaled air. The content of acetone and other biomarkers of diseases can be detected by a special sensor intended for the diagnosis of diabetes mellitus, lung cancer, alimentary-system organ dysfunction, and other diseases.

About the authors

V. N. Simonov

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences; National Research Nuclear University “Moscow Engineering Physics Institute”

Email: simonov.valer@yandex.ru
119071, Moscow, Russia; 115409, Moscow, Russia

A. A. Fomkin

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: simonov.valer@yandex.ru
119071, Moscow, Russia

A. V. Shkolin

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: simonov.valer@yandex.ru
119071, Moscow, Russia

I. E. Menshikov

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: simonov.valer@yandex.ru
119071, Moscow, Russia

References

  1. Jones M., Harrison J.M. // Diabetes Technol Ther. 2002. V. 4(3). P. 351–359. https://doi.org/10.1089/152091502760098500
  2. Boots A.W., Bos L.D., van der Schee M.P., van Schooten F.J., Sterk P.J. // Trends Mol. Med. 2015. V. 10. № 21. P. 633. https://doi.org/10.1016/j.molmed.2015.08.001
  3. Kistenev Y.V., Borisov A.V., Kuzmin D.A., Bulanova A.A. // AIP Conf. Proc. 2016. V. 1760. P. 020028. https://doi.org/10.1063/1.4960247
  4. Phillips M., Cataneo R.N., Cheema T., Greenberg J. // Clin. Chim. Acta. 2004. V. 344. P. 189. https://doi.org/10.1016/j.cccn.2004.02.025
  5. Кистенев Ю.В., Тетенева А.В., Сорокина Т.В. // Оптика и спектроскопия, 2020. Т. 128. № 6. С. 805–810.
  6. Novak B.J., Blake D.R., Meinardi S., Rowland F.S., Pontello A., Cooper D.M., Galassetti P.R. // PNAS. 2007. V. 104. № 40. P. 15613. https://doi.org/10.1073/pnas.0706533104
  7. Stephens J.W., Khanolkar M.P., Bain S.C. // Atherosclerosis. 2009. V. 202. № 2. P. 321. https://doi.org/10.1016/j.atherosclerosis.2008.06.006
  8. Krzystek-Korpacka M., Salmonowicz B., Boehm D., Berdowska I., Zielinski B., Patryn E., Noczynska A., Gamian A. // Clinical Biochemistry. 2008. V. 41. P. 48. https://doi.org/10.1016/j.clinbiochem.2007.10.003
  9. Greiter M.B., Keck L., Siegmund T., Hoeschen C., Oeh U., Paretzke H.G. // Diabetes Technology & Therapeutics. 2010. V. 12. № 6. P. 455.
  10. Das S., Pal S., Mitra M. // J. Med. Biol. Eng. 2016. V. 36. P. 605.
  11. Mansour E., Vishinkin R., Rihet S. // Measurement of temperature and relative humidity in exhaled breath, 2019. Sensors and Actuators B Chemical. https://doi.org/10.1016/j.snb.2019.12737121
  12. Di Francesco F., Loccioni C., Fio- ravanti M., Russo A., Pioggia G., Ferro M., Roehrer I., Tabucchi1 S., Onor M. // J. Breath Research. 2008. V. 2(3). No. 037009. .
  13. Di Gilio A., Palmisani J., Ventrella G., Facchini L., Catino A., Varesano N., Piz- zutilo P., Galetta D., Borelli M., Barbieri P., Licen S., de Gennaro G. // Molecules. 2020. V. 25(24). № 5823. https://doi.org/10.3390/molecules25245823.
  14. Harshman S.W., Pitsch R.L., Davidson C.N., Lee E.M., Scott A.M., Hill E.M., Mainali P., Brooks Z.E., Strayer K.E., Schaeublin N.M., Wiens T.L., Brothers M.C., Drummond L.A., Yamamoto D.P., Martin J.A. // J. Breath Research. 2020. V. 14. № 036004. https://doi.org/10.1088/1752-7163/ab7e3b
  15. Симонов В.Н., Артамонова С.Д., Фомкин А.А., Школин А.В., Меньщиков И.Е. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2022. Т. 58. № 4. С. 1–7.
  16. Фомкин А.А., Симонов В.Н. // Пьезорезонансный сенсор микроконцентрации веществ / Патент РФ № 2722975. Госреестр изобретений РФ, 05.06.2020.
  17. Nadykto A.Б, Yu Fangqun // J. Geophysical Research Atmospheres. 2003. V. 108 (D23). P. 4717. https://doi.org/10.1029/2003JD003664
  18. Брек Д. Цеолитовые молекулярные сита. М.: Мир. 1976.
  19. Simonov V.N., Fomkin A.A., Vlasov D.A. et al. // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2019. V. 55. № 4. P. 803–806. https://doi.org/10.1134/S2070205119040233

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (93KB)
3.

Download (50KB)
4.

Download (34KB)
5.

Download (65KB)
6.

Download (32KB)

Copyright (c) 2023 В.Н. Симонов, А.А. Фомкин, А.В. Школин, И.Е. Меньщиков

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».