Когда организм переключается с углеводов на жиры в качестве источника энергии, в выдыхаемом воздухе растет концентрация ацетона. Ученые давно знают об этой связи и используют ее для оценки метаболизма. Однако измерения требовали громоздкого лабораторного оборудования, а потребительские устройства работали надежно только при очень высоких уровнях ацетона. Инженеры ETH Zurich потратили десять лет на то, чтобы изменить ситуацию, и создали портативное устройство, которое измеряет уровень ацетона всего за полторы минуты.
Прибор подключается к смартфону с помощью приложения, которое помогает пользователю выдыхать с правильной силой и продолжительностью для получения воспроизводимого результата. Встроенные системы контроля качества отклоняют неправильные выдохи или загрязненный воздух.
Устройство протестировали на 12 здоровых взрослых в реальных условиях. Прибор измерял концентрацию ацетона от 0,2 до 45 ppm (миллионных долей объема) в 312 образцах выдыхаемого воздуха, и результаты точно соответствовали данным масс-спектрометрии — лабораторного золотого стандарта. Затем команда отследила уровень ацетона в четырех метаболических сценариях — при легкой нагрузке с последующим приемом высокоуглеводной пищи, интенсивной нагрузке с высокоуглеводной пищей, при соблюдении кетогенной диеты и во время голодания.
При легкой нагрузке с углеводами ацетон оставался низким. При интенсивной нагрузке — рос, отражая переход на жиры. После приема высокоуглеводной пищи снижался, после жирной — оставался повышенным, во время голодания — продолжал расти. Все изменения совпадали с показателями кетонов и глюкозы в крови. В настоящее время некоторые образцы устройства уже используются в клинических исследованиях эпилепсии и среди людей, отслеживающих жировой обмен для контроля веса и спортивных результатов.
Ранее ученые создали датчик, способный выявлять болезнь Паркинсона по слезе.