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美国科罗拉多州立大学博尔德分校和美国国家标准与技术研究院研究人员在利用呼气诊断疾病方面取得了重大进展。他们报告称，一种由人工智能（AI）驱动的新型激光呼气测定仪能以极高的精度实时检测出新冠病毒感染。研究结果发表在近期《呼吸研究学报》上。

研究人员在实验室演示基于激光的呼气测定仪的工作原理。图片来源：美国科罗拉多州立大学博尔德分校

在2021年5月至2022年1月期间，研究小组收集了170名学生志愿者的呼气样本，从收集到出结果的过程不到一个小时。这些学生在此前48小时内进行了咽拭子和鼻拭子核酸检测，结果显示，一半检测呈阳性，一半呈阴性。

与被称为新冠检测金标准的核酸检测相比，呼气测定仪检测结果的符合率为85%。对于医学诊断，准确率达到80%或更高被认为是“非常不错”的结果。

该呼气测定仪由一组复杂的激光和反射镜组成，大约有一张宴会桌那么大。当激光以数千种不同的频率向其发射不可见的中红外线时，呼气样本通过管道进入。几十个小镜子将光在分子中来回反射多次，最终光传播约3.86公里。

由于每种分子对光的吸收不同，具有不同分子组成的呼气样本会投射出明显的阴影。就新冠而言，这台机器可以在几秒钟内将数百万个数据点简化为简单的阴性或阳性信息。

研究结果表明，呼气分析有望成为新冠感染的一种替代、快速、非侵入性的检测方法。目前，研究人员正在努力将新开发的系统微型化到芯片规模，从而实现实时、自主的健康监测。