测肝功能或血糖 呼一口气就能测出来

作者: Jessica Lipsky 上网日期: 2014年11月18日

关键字：呼吸分析仪  传感器芯片  

    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）

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）

    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