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美國科羅拉多州立大學(xué)博爾德分校和美國國家標(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展。他們報告稱，一種由人工智能(AI)驅(qū)動的新型激光呼氣測定儀能以極高的精度實時檢測出新冠病毒感染。研究結(jié)果發(fā)表在近期《呼吸研究學(xué)報》上。

研究人員在實驗室演示基于激光的呼氣測定儀的工作原理。

圖片來源：美國科羅拉多州立大學(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)果的過程不到一個小時。這些學(xué)生在此前48小時內(nèi)進行了咽拭子和鼻拭子核酸檢測，結(jié)果顯示，一半檢測呈陽性，一半呈陰性。

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

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

由于每種分子對光的吸收不同，具有不同分子組成的呼氣樣本會投射出明顯的陰影。就新冠而言，這臺機器可以在幾秒鐘內(nèi)將數(shù)百萬個數(shù)據(jù)點簡化為簡單的陰性或陽性信息。

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、非侵入性的檢測方法。目前，研究人員正在努力將新開發(fā)的系統(tǒng)微型化到芯片規(guī)模，從而實現(xiàn)實時、自主的健康監(jiān)測。

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