鼻子呼氣就能檢測血糖水平，準確率達 90% | 可穿戴前沿 _健康小知識

糖尿病是一種非常常見的疾病，根據世界衛生組織的數據，全世界有4.22億人患有糖尿病。類似刺破手指進行每天測量的方式，繁重而痛苦。
盡管近年來已經有一些用于測量血糖的非侵入式的可穿戴設備上市，但一來它們通常價格昂貴，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，它可以根據人的呼吸測量血糖水平。這項研究發表在6月7日的IEEESensorsJournal上。
文章介紹，電子鼻可以實時檢測和分析空氣中的化學物質，這種設備可以廣泛用于威士忌檢測、農作物檢測、肺癌檢測等。而采用類似的技術測量人的呼吸中的葡萄糖水平，則是一個令人興奮的研究方向。雖然葡萄糖不會在呼氣中呼出，但呼出氣中丙酮和其他酮的濃度與人體代謝狀況有關。

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△Nos.e在CEBIT2019對不同的威士忌樣品進行了分析和鑒定|悉尼科技大學
這個項目的研究團隊由來自喬治梅森大學電氣與計算機工程系的教授李啟良領隊，南京醫科大學呼吸系教授周向東博士也參與其中。他們創造的電子鼻可以識別呼出氣體的氣味，其中含有一定水平的丙酮和其他酮，而氣味是血液中葡萄糖水平的指標。這種設備未來可以用于無創、無痛、低成本和頻繁的糖尿病檢測。

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【鼻子呼氣就能檢測血糖水平，準確率達 90% | 可穿戴前沿】設備包含12個不同的化學傳感器陣列和一個微處理器，當電子鼻嗅到呼出的氣息時，化學傳感器會向微處理器發送電響應，微處理器將信號處理成數字信息。然后，基于數據庫分析數字信息，輸出血糖水平的數據。

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△左：金屬氧化物（MOX）氣體傳感器陣列，右：實驗中使用的系統設計圖
研究人員收集了41名研究參與者的呼吸樣本，通過一系列機器學習算法訓練電子鼻，直到他們找到可以檢測葡萄糖水平的模型組合。一個人的呼吸準確度為90.4% ，血糖濃度的平均誤差為0.69毫摩爾/升(mmol/L) 。
李啟良指出，盡管電子鼻系統不直接通過血液測量血糖水平，但它有幾個優點：它可以無創、無痛、低成本地測量血糖水平，它可以密切監測糖尿病患者的血糖水平，特別是對于高血糖患者和經常需要胰島素藥物治療的1型患者而言。
研究團隊還有意為化學傳感器陣列設計一種新芯片，以創建更精確的電子鼻。此外，樣本庫也有望增加，通過招募更多具有不同體重指數(BMI)、生活方式和飲食習慣的患者進行測試，建立一個全面的呼氣和葡萄糖水平數據庫，這對于檢測的精確性會有所幫助。
灣里簡評：
用于測量血糖的連續非侵入式（CGM）可穿戴設備一直是業界關注的一個重要方向，無論是有醫療背景的小團隊，還是已經在布局數字健康事業的大公司，都在積極的參與。
醫療保健巨頭雅培第一次登上科技盛會CES2022的主題演講舞臺，向人們兜售其構建醫療健康與數字技術融合的偉大理想。其連續血糖監測（CGM）系統——FreeStyleLibre和LibreSense僅2021年第三季度就為雅培貢獻了接近10億美元的銷售額。

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>延伸閱讀：用于葡萄糖連續監測的10種可穿戴設備大盤點
蘋果健康服務供應商RockleyPhotonics的血糖傳感器目前已在測試階段，預計會在2023年推出并應用在一些廠商的智能手表中。