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呼一口气就能测肝功能或血糖

周倩昀 2014-11-18 17:33

你能想象只要呼一口气,就可以知道你的肝功能或是血糖值吗?美国纽约州立大学石溪分校(State University of New York,Stony Brook)的研究人员开发了一种诊断用呼吸分析仪(breathalyzer),原理就像是警察测试驾驶人酒精浓度的仪器。

“我们的呼吸包含1,000种以上的化学成份,但浓度都非常非常低;我们的技术能撷取呼吸、侦测特定的气体的生物标记(biomarker),然后量化其浓度。”纽约州立大学石溪分校材料科学暨工程系教授Perena Gouma表示:“我们开发了一种传感器芯片,外表涂布了纤细的纳米线,可侦测呼吸中的微量化学成份。”


纽约州立大学石溪分校材料科学暨工程系教授Perena Gouma (后)与正在示范呼吸分析仪的学生(来源:National Science Foundation-美国国家科学基金会) 


纽约州立大学石溪分校材料科学暨工程系教授Perena Gouma (后)与正在示范呼吸分析仪的学生(来源:National Science Foundation-美国国家科学基金会) Gouma所开发的结晶化学传感器(crystallo-chemical sensor)之纳米线,对特定的化学成份具敏感性──包括一氧化氮、一氧化碳、二氧化碳、氨(ammonia)、丙酮(acetone)、异戊二烯(isoprene)、苯(benzene)、乙烷(ethane)、戊烷(pentane)──并能透过纳米线撷取的粒子数量来量测浓度。

那些化学成份粒子也会变成与各种不同疾病相关的数据数据;研究人员表示,100微米(micrometer)的结晶纳米线所拥有的表面积,对气体的敏感度是硅基多晶硅薄膜的100倍,其电纺数组(electrospun array)是模仿了生物的鼻子。


可撷取化学成份粒子的纳米线(来源:SUNY Stony Brook)


可撷取化学成份粒子的纳米线(来源:SUNY Stony Brook) 举例来说,当呼吸中检测出的乙烷与戊烷浓度超过了1~11 ppb (parts per billion),就是氧化压力(oxidative stress)的指标;超过200~1750 ppb的氨浓度,则可能意味着肾衰竭。Gouma指出,异戊二烯浓度监测可应用在国防领域,用以判别士兵是否疲劳或出现睡眠呼吸中止:“肾功能衰竭的人呼吸中氨浓度较高,可通过这个做为是否需要进行血液透析(洗肾)的监测。”

这种呼吸分析仪的成功与否,有一部分是来自于已公布的呼吸内一氧化氮浓度指标;因此Gouma也呼吁医疗领域能协助开发类似的呼吸生物指标。这种呼吸分析仪也可能作为新陈代谢率监测仪器,例如通过监测呼吸内的丙酮浓度来监测糖尿病患者;一般非糖尿病患者的呼吸丙酮浓度低于0.8 ppm,而第一型糖尿病患者的呼吸丙酮浓度则高于1.8 ppm。

如果上述方法成功,此种糖尿病患监测设备可望能取代目前的血糖仪,成为具潜力的新一代非侵入式糖尿病患监测设备。

翻译:Judith Cheng

本文转载自电子工程专辑,原文链接http://www.eet-china.com/ART_8800706665_480501_NT_4ef7a460.HTM


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