荷兰研发新型电子鼻:用传感器快速检测肺癌患者身体状况

传感器读出的读数,会直接发送到在线服务器并存储在在线服务器上,用于实时处理数据、校正环境空气,因为呼出的空气受到您吸入的空气的影响。

  研究人员相信,呼气分析将成为一个重要的诊断工具,未来可能指导许多其他疾病的治疗。日前,荷兰阿姆斯特丹大学医学中心研发出一种快速检测法,利用“电子鼻”分析肺癌患者呼出的化学物质,从而确定该患者是否适用免疫疗法,准确率达85%。电子鼻是一种小型设备,其中包含用于检测挥发性有机化合物(VOC)的传感器,这些化学物质占我们呼出气体的约1%。

荷兰研发新型电子鼻:用传感器快速检测肺癌患者身体状况

患者吹入电子鼻装置,测量挥发性有机化合物的混合物,进而评估患者是否会对抗PD-1免疫治疗有何反应。图自阿姆斯特丹大学医学中心

  免疫疗法的引入极大改善了晚期非小细胞肺癌的治疗,但目前其有效率仅在20%左右,原因之一就是不能在治疗前确定这种疗法是否适用于患者。新方法不仅可以通过提前识别适用免疫疗法的目标患者,提高治疗效率,还可以减少与治疗相关的副作用。目前,除了免疫组织化学检查外,尚无其他有效检测方法。

  研究人员认为,晚期非小细胞肺癌患者呼吸中VOC的混合可能表明患者是否会对抗PD-1治疗产生反应,VOC可以根据全身或其他部位(例如肺)发生的代谢过程而变化。

  阿姆斯特丹大学医学中心的研究人员称,当使用电子鼻时,患者深呼吸,保持5秒钟,然后慢慢呼气进入设备。电子鼻传感器会响应呼出气体中VOC的完全混合;每个传感器对不同分子组具有最高灵敏度。

  传感器读出的读数,会直接发送到在线服务器并存储在在线服务器上,用于实时处理数据、校正环境空气,因为呼出的空气受到您吸入的空气的影响。测量时间不到一分钟,并将结果与在线数据库进行比较,在线数据库中机器学习算法立即确定患者是否可能响应抗PD1治疗。

  研究人员提出,代谢过程会使呼吸中的挥发性有机化合物组成状态出现变化。在使用时这种内含传感器的电子鼻时,设备会将患者呼出气体中的这些化合物的数据直接发送并存储到在线服务器,机器算法会测定该患者是否对免疫疗法有反应。

  2016年3月至2018年2月,研究人员招募了143名晚期非小细胞肺癌患者,他们都接受了免疫疗法,并在接受治疗前两周使用“电子鼻”进行了呼气检测。3个月后,研究人员使用实体瘤的疗效评价标准评估患者是否对这种免疫治疗有反应。结果发现,“电子鼻”的检测准确率可达85%。

  据了解,该研究结果发表在最新一期瑞士《肿瘤学年鉴》杂志上。

低能耗小型气体传感器

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  延伸阅读:1微秒即可切换功能的低能耗小型气体传感器

  2019年1月29日,日本庆应义塾大学理工学部的内田建教授开发出了配备于智能手机等移动终端的低能耗气体传感器,可通过呼气进行健康管理。通过控制气体传感器的电压,只需1微秒即可切换检测的物质,能识别多种不同的气体。

  检测呼气中包含的分子,利用移动终端进行健康管理:人呼出的气体中包含100多种气体成分,不仅是人体的代谢活动,气体的成分还与口腔细菌和肠道细菌的活动密切相关。气体不仅作为人体的代谢物被排放,人们摄取的食物等被细菌分解后,作为其代谢物,也会有气体排放。如果能在日常生活中测量这些气体的种类和浓度,就极有可能用于健康管理。

  庆应义塾大学理工学部的内田建教授就从这个观点出发,开始研发可配备于移动终端的小型、轻量、低能耗气体传感器。不过,要想真正配备于移动终端,还需要解决一些问题。

  内田教授介绍说,要想配备到移动终端上,不仅需要能高精度识别气体分子,还必须是以低能耗工作的小型传感器。因此,采用了能以纳米尺寸自由操作物质的纳米技术和LSI制造技术,一举实现了小型节能和高性能化。

  这种气体传感器除了用于健康管理外,还能用来检测空气中含有的污染物质等。除此之外,也可用来检测食物的新鲜度和腐烂情况,或用于反恐对策等,用途非常广泛。

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