呼氣就能知病因 智慧口罩成本只1美元李佩璇 (2024-09-02 15:34:17)

加州理工學院開發了一款成本僅為一美元「智慧口罩」，能夠即時監測呼出氣體中的化學物質，並識別包括氣喘、慢性阻塞性肺病和新冠肺炎後感染等呼吸問題。

編譯／高晟鈞

加州理工學院開發了一款成本僅為一美元「智慧口罩」，能夠即時監測呼出氣體中的化學物質，並識別包括氣喘、慢性阻塞性肺病（CPOD）和 新冠肺炎（COVID-19）後感染等呼吸問題。

一美元「智慧口罩」

智慧口罩原型被稱為EBCare，其中EBC（Exhaled breath condensate）代表呼出氣體的冷凝化學物質。智慧口罩的一個關鍵挑戰，便是如何將呼出的氣體冷卻並凝結成液態來進行化學分析。在臨床環鏡中，此步驟通常使用冰或冷藏櫃來執行。

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然而，這對於講求便利性的口罩十分不現實。對此，研究團隊採用了「被動冷卻系統」，藉由水凝膠蒸發和輻射來將呼出的氣體冷卻為液態。一旦氣體轉化為液態，一系列的仿生微流體通道就會迅速將液體傳輸到感測器進行分析，並將結果發送至個人電子設備（手機、平板或電腦）。

準確檢測生物標記

呼吸冷凝物中含有可溶性氣體、氣溶膠或液滴形式的非揮發性物質，例如代謝物質、發炎指標和病原體。團隊藉由監測患者呼吸中的亞硝酸鹽含量（氣管發炎的生化標記物），證實了口罩檢測該疾病的有效性。

智慧口罩可以偵測一系列化學物質，包括了酒精與氨、等等。監測酒精含量有作為測量酒駕情況時的替代物。而當人們腎功能下降時，蛋白質代謝廢物（如氨）會在血液中累積，使得唾液中的尿素含量增加。當口中的尿素被分解成氨時，便會增加呼出氣體中的氨含量，智慧口罩便能反映血液中的尿素水平，並作為監測腎臟疾病的一個潛在工具。

團隊的下一個目標是擴展這項技術，納入更多可以指示各種健康狀況的不同生化標記。

資料來源:Interesting Engineering

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