鼻子呼氣就能檢測血糖水平，準(zhǔn)確率達(dá) 90%

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糖尿病是一種非常常見的疾病，依據(jù)世界衛(wèi)生組織的數(shù)據(jù)，全世界有 4.22 億人患有糖尿病。相似刺破手指進(jìn)行每天丈量的方法，繁重而痛苦。

雖然近年來已經(jīng)有一些用于丈量血糖的非侵入式的可穿戴設(shè)備上市，但一來它們通常價(jià)格昂貴，二來它們依賴于直接采樣。

今天向大家介紹一種新型的非侵入性和低成本的解決方案;;電子鼻，它能夠依據(jù)人的呼吸丈量血糖水平。這項(xiàng)研討發(fā)表在 6 月 7 日的 IEEE Sensors Journal 上。

文章介紹，電子鼻能夠?qū)崟r(shí)檢測和剖析空氣中的化學(xué)物質(zhì)，這種設(shè)備能夠廣泛用于威士忌檢測、農(nóng)作物檢測、肺癌檢測等。而采用相似的技術(shù)丈量人的呼吸中的葡萄糖水平，則是一個(gè)令人興奮的研討方向。雖然葡萄糖不會(huì)在呼氣中呼出，但呼出氣中丙酮和其他酮的濃度與人體代謝情況有關(guān)。

Nos.e 在 CEBIT 2019 對(duì)不同的威士忌樣品進(jìn)行了剖析和鑒定

這個(gè)項(xiàng)目的研討團(tuán)隊(duì)由來自喬治梅森大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)工程系的教授李啟良領(lǐng)隊(duì)，南京醫(yī)科大學(xué)呼吸系教授周向東博士也參與其中。他們發(fā)明的電子鼻能夠辨認(rèn)呼出氣體的氣味，其中含有必定水平的丙酮和其他酮，而氣味是血液中葡萄糖水平的目標(biāo)。這種設(shè)備未來能夠用于無創(chuàng)、無痛、低成本和頻繁的糖尿病檢測。

設(shè)備包含 12 個(gè)不同的化學(xué)傳感器陣列和一個(gè)微處理器，當(dāng)電子鼻嗅到呼出的氣味時(shí)，化學(xué)傳感器會(huì)向微處理器發(fā)送電呼應(yīng)，微處理器將信號(hào)處理成數(shù)字信息。然后，基于數(shù)據(jù)庫剖析數(shù)字信息，輸出血糖水平的數(shù)據(jù)。

左:金屬氧化物氣體傳感器陣列，右:試驗(yàn)中運(yùn)用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

研討人員收集了 41 名研討參與者的呼吸樣本，通過一系列機(jī)器學(xué)習(xí)算法練習(xí)電子鼻，直到他們找到能夠檢測葡萄糖水平的模型組合。一個(gè)人的呼吸準(zhǔn)確度為 90.4% ，血糖濃度的平均誤差為 0.69 毫摩爾/升。

李啟良指出，雖然電子鼻系統(tǒng)不直接通過血液丈量血糖水平，但它有幾個(gè)長處:它能夠無創(chuàng)、無痛、低成本地丈量血糖水平，它能夠密切監(jiān)測糖尿病患者的血糖水平，特別是關(guān)于高血糖患者和常常需求胰島素藥物治療的 1 型患者而言。

研討團(tuán)隊(duì)還有意為化學(xué)傳感器陣列設(shè)計(jì)一種新芯片，以創(chuàng)建更精確的電子鼻。此外，樣本庫也有望增加，通過招募更多具有不同體重指數(shù) 、生活方法和飲食習(xí)慣的患者進(jìn)行測試，建立一個(gè)全面的呼氣和葡萄糖水平數(shù)據(jù)庫，這關(guān)于檢測的精確性會(huì)有所幫助。