《表2 目前已经在临床中使用的呼出气生物标志物检测方法》

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《呼出气传感器进展、挑战和未来》

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目前呼出气测量方法主要分为3类:基于气相色谱（gas chromatography，GC）或质谱（mass spectrum，MS）的方法，基于激光光谱检测技术的方法和基于气体传感器的方法。GC是最早使用的方法，各种其他检测方法可与其耦合，如MS、火焰离子化检测器（flame ionization detector，FID）和离子迁移谱（ion mobility spectroscopy，IMS）。近年开发可用于空气和呼吸中痕量气体实时定量测量，如质子转移反应质谱（proton transfer reaction mass spectrometry，PTR-MS）和选择离子流动管质谱（selected ion flow tube mass spectrometry，SIFT-MS）等。但这类检测过程复杂耗时，仪器昂贵笨重，无法集成在人体，并在日常生活中直接使用。同质谱检测方法相比，激光光谱检测技术不仅具有高灵敏度和高选择性，还具有实时响应，仪器成本相对低等优点。目前广泛使用的激光光谱技术包括可调谐二极管激光吸收光谱（tunable diode-laser absorption spectroscopy，TDLAS）、光腔衰荡光谱（cavity ring-down spectroscopy，CRDS）、积分腔输出光谱（integrated cavity output spectroscopy，ICOS）、腔增强吸收光谱（cavity enhanced absorption spectroscopy，CEAS）、腔漏泄吸收光谱（cavity leak-out spectroscopy，CALOS）、光声光谱（photo acoustic spectroscopy，PAS）和石英增强光声光谱（quartz-enhanced photo acoustic spectroscopy，QEPAS）等。目前使用激光光谱技术测量生物标志物（如CO2、NO等）的检测仪器可以购买。但受制于激光光源成本高、体积大和使用环境等因素限制了家庭使用。气体传感器已广泛应用在如爆炸物检测，空气质量监测和酒精呼吸分析等环境中。在呼出气分析中，气体传感器可作为其他方法的替代品，特别是用于临床诊断和监测中展现了便于大批量加工的优点，如表2所示。常见气体传感器类型包括比色法传感器和金属氧化物传感器等，随着纳米技术的发展，基于纳米材料的新型传感器，如碳纳米管传感器和纳米金属氧化物传感器等已经通过实验室的痕量气体检测显示出了作为辅助临床诊断的希望[28]。由于单个气体传感器性能不足，基于半选择性交互式传感器阵列组成的电子鼻系统为基于质谱技术或激光检测技术提供了更便捷的替代方案[29]。随着物联网的发展，可穿戴设备日渐丰富，可穿戴式气体传感器已广泛研究并应用于机器人、医疗保健和感官模拟中，如可感知环境气体的电子皮肤[30-31]。目前常见电子鼻系统基于如金属纳米粒子、碳纳米管和导电聚合物等。