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美國科羅拉多州立大學博爾德分校和美國國家標準與技術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。研究結果發表在近期《呼吸研究學報》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名學生志愿者的呼氣樣本，從收集到出結果的過程不到一個小時。這些學生在此前48小時內進行了咽拭子和鼻拭子核酸檢測，結果顯示，一半檢測呈陽性，一半呈陰性。

與被稱為新冠檢測金標準的核酸檢測相比，呼氣測定儀檢測結果的符合率為85%。對于醫學診斷，準確率達到80%或更高被認為是“非常不錯”的結果。

該呼氣測定儀由一組復雜的激光和反射鏡組成，大約有一張宴會桌那么大。當激光以數千種不同的頻率向其發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將數百萬個數據點簡化為簡單的陰性或陽性信息。

研究結果表明，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的系統微型化到芯片規模，從而實現實時、自主的健康監測。

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