鼻子呼气就能检测血糖水平，准确率达 90%

鼻子呼气就能检测血糖水平，准确率达 90% 

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糖尿病是一种非常常见的疾病，依据世界卫生组织的数据，全世界有 4.22 亿人患有糖尿病。相似刺破手指进行每天丈量的方法，繁重而痛苦。

虽然近年来已经有一些用于丈量血糖的非侵入式的可穿戴设备上市，但一来它们通常价格昂贵，二来它们依赖于直接采样。

今天向大家介绍一种新型的非侵入性和低成本的解决方案——电子鼻，它能够依据人的呼吸丈量血糖水平。这项研讨发表在 6 月 7 日的 IEEE Sensors Journal 上。

文章介绍，电子鼻能够实时检测和剖析空气中的化学物质，这种设备能够广泛用于威士忌检测、农作物检测、肺癌检测等。而采用相似的技术丈量人的呼吸中的葡萄糖水平，则是一个令人兴奋的研讨方向。虽然葡萄糖不会在呼气中呼出，但呼出气中丙酮和其他酮的浓度与人体代谢情况有关。

△ Nos.e 在 CEBIT 2019 对不同的威士忌样品进行了剖析和鉴定 | 悉尼科技大学

这个项目的研讨团队由来自乔治梅森大学电气与计算机工程系的教授李启良领队，南京医科大学呼吸系教授周向东博士也参与其中。他们发明的电子鼻能够辨认呼出气体的气味，其中含有必定水平的丙酮和其他酮，而气味是血液中葡萄糖水平的目标。这种设备未来能够用于无创、无痛、低成本和频繁的糖尿病检测。

 

设备包含 12 个不同的化学传感器阵列和一个微处理器，当电子鼻嗅到呼出的气味时，化学传感器会向微处理器发送电呼应，微处理器将信号处理成数字信息。然后，基于数据库剖析数字信息，输出血糖水平的数据。

 

△ 左：金属氧化物（MOX）气体传感器阵列，右：试验中运用的系统设计图

研讨人员收集了 41 名研讨参与者的呼吸样本，通过一系列机器学习算法练习电子鼻，直到他们找到能够检测葡萄糖水平的模型组合。一个人的呼吸准确度为 90.4% ，血糖浓度的平均误差为 0.69 毫摩尔/升(mmol/L)。

李启良指出，虽然电子鼻系统不直接通过血液丈量血糖水平，但它有几个长处：它能够无创、无痛、低成本地丈量血糖水平，它能够密切监测糖尿病患者的血糖水平，特别是关于高血糖患者和常常需求胰岛素药物治疗的 1 型患者而言。

研讨团队还有意为化学传感器阵列设计一种新芯片，以创建更精确的电子鼻。此外，样本库也有望增加，通过招募更多具有不同体重指数 (BMI)、生活方法和饮食习惯的患者进行测试，建立一个全面的呼气和葡萄糖水平数据库，这关于检测的精确性会有所帮助。