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來源 | 醫脈通內分泌科

在醫療科技領域，一項來自中國的創新成果為糖尿病患者帶來了福音——一款無需針刺、通過分析呼出氣體中的丙酮水平即可實時監測糖尿病的設備誕生了！

2025年6月15日，由中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所主導的新技術研究成果于

Sensors and Actuators B: Chemical

圖 呼吸分析儀的工作原理

本項研究中，科研人員對來自 26 名受試者的超 2400 份呼氣樣本進行了分析，證實設備性能與氣體色譜-質譜聯用儀（GC-MS）這一科研領域的“黃金標準”相符。然而，與動輒百公斤重、耗時近一小時才能出結果的 GC-MS 儀器相比，新設備重量不足 5 公斤，僅需 1 秒便可完成讀數。

此外，相較于當下在研的更輕便呼氣分析儀（如依賴金屬氧化物氣體傳感器的設備），新設備在穩定性和精準度上更具優勢。人類每次呼氣都包含超 3000 種揮發性有機化合物（VOCs），這些生物標志物能夠反映人體代謝狀態，助力實現無針、無掃描的快速診斷。

在中國，呼氣檢測已用于測量一氧化氮以診斷哮喘等氣道炎癥，以及監測二氧化碳水平以識別與潰瘍和胃癌相關的幽門螺桿菌感染。本次新研發的呼氣分析儀則專注于檢測丙酮。對于 1 型糖尿病患者而言，當其無法產生胰島素而不得不分解脂肪供能時，就會釋放丙酮這一副產物，該物質呼出時有類似腐爛蘋果的甜味。

這一新方法運用了優化版的光腔衰蕩光譜技術（Cavity Ringdown Spectroscopy, CRDS），通過測量激光在充滿氣體的腔室中反射時的衰變速率來檢測微量氣體。但這種基于物質特征吸收光波長和強度的高靈敏光譜檢測技術，要實現在呼氣標記物檢測中的應用，面臨著兩大挑戰：一方面，需要消除水蒸氣對光散射造成的檢測精度影響；另一方面，要解決不同物質近似特征波長與強度疊加帶來的誤差。

為提升精準度，研究人員用靈活的多孔碳膜替換了傳統濾波器，有效減少了呼出氣體中水蒸氣的干擾。具體而言，研究人員通過精準調控柔性多孔碳膜材料的孔徑分布與表面官能團，實現對呼氣中99.8%水分的快速選擇性吸附，并結合自主設計的嵌式輕量壓控腔，保證衰蕩信號的穩定輸出，同時有效降低了系統的重量，讓本在蒙蒙霧氣中的那道“光”更加清晰。

中國是全球糖尿病患者最多的國家，超 1.48 億人受其困擾，其中約 60 萬 1 型糖尿病患者需依賴頻繁扎指測試或皮下傳感器持續監測血糖。研究人員表示，呼氣丙酮分析儀有極大可能取代侵入式日常血糖檢測，為長期糖尿病護理提供更安全、便捷的手段。

據悉，該設備儀器已通過Ⅱ類創新醫療器械審批，有望加速走向市場，為眾多糖尿病患者開啟無創、精準監測血糖的新篇章。未來或將在全球醫療領域掀起一場糖尿病監測方式的革新風暴，徹底改變糖尿病患者的日常生活。

參考文獻

[1]https://doi.org/10.1016/j.snb.2025.137422

[2]https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_30936223

責編｜Atai

封面圖來源｜視覺中國

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