Ein tragbares Atemanalysegerät zur Überwachung des Stoffwechsels und der Mundhygiene
Die Menschen interessieren sich zunehmend für die Auswirkungen von Ernährung und Bewegung auf unsere Gesundheit, unser Gewicht und unser Wohlbefinden. Sie nutzen Fitnessuhren und intelligente Waagen, um ihre Bewegungs-, Gewichts- und Ernährungsgewohnheiten zu überwachen, erzielen aber oft nicht die gewünschten Ergebnisse. Ein Blick auf den Stoffwechsel eines Menschen, insbesondere auf bestimmte Stoffwechsel-Marker im Zusammenhang mit Fettverbrennung, kann dazu beitragen, seine eigene Trainingsroutine zu bewerten und anzupassen.
Gas-Chromatografie für die Atemanalyse
Um dieses Problem anzugehen, wurde im Rahmen des von der EU finanzierten Projekts Breath_Intelligence ein tragbares Gerät auf der Grundlage vereinfachter Gas-Chromatografie entwickelt, mit der Möglichkeit, mehrere Atemverbindungen schnell zu scannen. „Die Idee war, ein multifunktionales Werkzeug für personalisierte Atemanalyse zu entwickeln, das eine ganzheitlichere Betrachtung des Stoffwechsels einer Person ermöglicht“, erklärt der CEO von MICROSENS und administrative Direktor des Projekts, Dr. Alain Grisel. Das Gerät kombiniert einen hochempfindlichen Gassensor mit einer mikrogefertigten Gastrennsäule, das den Durchmesser eines menschlichen Haars hat. Während sich die Probe durch die Säule bewegt, reagieren die unterschiedlichen gasförmigen Komponenten mit der Säulenauskleidung, werden getrennt und erreichen den Sensor zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Breath_Intelligence ist in der Lage, gasförmige Komponenten im menschlichen Atem in weniger als zwei Minuten zu trennen. Es bietet einen „Atemabdruck“ mehrerer wichtiger Verbindungen, die für jede einzelne Person einzigartig sind. Die Partner konzentrieren sich auf die Messung verschiedener stoffwechselbezogener Biomarker, zum Beispiel Aceton, Ammoniak, Ethylalkohol, Schwefelverbindungen und Wasserstoff. Das Gerät wurde in einer in Zusammenarbeit mit der Zahnklinik des Universitätsspitals Basel durchgeführten Studie auf die Überwachung von Mundgeruch getestet, in der sowohl Breath_Intelligence als auch spezialisierte Mundgeruch-Messsysteme zum Einsatz kamen. Aufgrund dieser Ergebnisse weiteten die Partner die Anwendung des Geräts in Richtung der Überwachung von Stoffwechsel-Markern in der Atemluft aus.
Die Vorzüge von Breath_Intelligence
Im Verlauf des Projekts, das mit Fördermitteln aus Phase 1 des KMU-Instruments unterstützt wurde, führe MICROSENS eine technologische Miniaturisierung des Prototyps durch, was zu einem kompakten System mit verbesserter Leistung und einer benutzerfreundlicheren Oberfläche führte. „Die Erstellung und Kombination der Miniaturteile zu einem tragbaren Geräte für die Atemanalyse ist zweifelsfrei die größte Leistung des Projekts“, betont die Projektkoordinatorin Dr. Ulrike Lehmann. Bestehende Lösungen für die Atemanalyse können nur sehr wenige vorbestimmte Verbindungen messen, wobei Atemalkohol oder Gerüche von Lebensmitteln häufig die Systemleistung beeinträchtigen. Im Vergleich zu vorhandenen Technologien ist das Messsystem Breath_Intelligence äußerst vielseitig und selektiv. Die Selektivität wird durch die Chromatografie-Mikrosäule und den hochempfindlichen Gassensor erreicht. Das Breath_Intelligence-System ermöglicht die Erkennung mehrerer Atemluftverbindungen aus einer einzigen Probe. Das modulare Design gestattet außerdem eine Erweiterung der Systemfunktionalität. Zukünftige Kooperationen mit verschiedenen Sportinstitutionen sowie Organisationen aus den Bereichen Fitness und Ernährungsberatung werden das Gerät für zusätzliche Anwendungen validieren. Die Projektpartner sind zuversichtlich, dass die einzigartigen Funktionen des Breath_Intelligence-Geräts die Bedürfnisse der Menschen mit Interesse an der Überwachung ihrer Gesundheit und ihres Wohlbefindens für die Entwicklung personalisierter Programme für Gesundheit, Ernährung und Sport erfüllen können. Nach einer Analyse der Herstellungskosten haben die Projektpartner ein Geschäftsmodell etabliert. Die Markteinführung des Geräts ist für 2022 geplant.
Schlüsselbegriffe
Breath_Intelligence, Atemanalyse, tragbares Gerät, Stoffwechsel, Gas-Chromatografie, Sensor, Mundhygiene, Mundgeruch, Aceton