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美國(guó)科羅拉多州立大學(xué)博爾德分校和美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院研究人員在利用呼氣診斷疾病方面取得了重大進(jìn)展。他們報(bào)告稱，一種由人工智能(AI)驅(qū)動(dòng)的新型激光呼氣測(cè)定儀能以極高的精度實(shí)時(shí)檢測(cè)出新冠病毒感染。研究結(jié)果發(fā)表在近期《呼吸研究學(xué)報(bào)》上。

研究人員在實(shí)驗(yàn)室演示基于激光的呼氣測(cè)定儀的工作原理。

圖片來(lái)源：美國(guó)科羅拉多州立大學(xué)博爾德分校

在2021年5月至2022年1月期間，研究小組收集了170名學(xué)生志愿者的呼氣樣本，從收集到出結(jié)果的過(guò)程不到一個(gè)小時(shí)。這些學(xué)生在此前48小時(shí)內(nèi)進(jìn)行了咽拭子和鼻拭子核酸檢測(cè)，結(jié)果顯示，一半檢測(cè)呈陽(yáng)性，一半呈陰性。

與被稱為新冠檢測(cè)金標(biāo)準(zhǔn)的核酸檢測(cè)相比，呼氣測(cè)定儀檢測(cè)結(jié)果的符合率為85%。對(duì)于醫(yī)學(xué)診斷，準(zhǔn)確率達(dá)到80%或更高被認(rèn)為是“非常不錯(cuò)”的結(jié)果。

該呼氣測(cè)定儀由一組復(fù)雜的激光和反射鏡組成，大約有一張宴會(huì)桌那么大。當(dāng)激光以數(shù)千種不同的頻率向其發(fā)射不可見(jiàn)的中紅外線時(shí)，呼氣樣本通過(guò)管道進(jìn)入。幾十個(gè)小鏡子將光在分子中來(lái)回反射多次，最終光傳播約3.86公里。

由于每種分子對(duì)光的吸收不同，具有不同分子組成的呼氣樣本會(huì)投射出明顯的陰影。就新冠而言，這臺(tái)機(jī)器可以在幾秒鐘內(nèi)將數(shù)百萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單的陰性或陽(yáng)性信息。

研究結(jié)果表明，呼氣分析有望成為新冠感染的一種替代、快速、非侵入性的檢測(cè)方法。目前，研究人員正在努力將新開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)微型化到芯片規(guī)模，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、自主的健康監(jiān)測(cè)。

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