Home > Highlighting JAPAN > Highlighting JAPAN 2014年8月号 > 科学技术

Highlighting JAPAN

Next

科学技术

呼气——通过呼吸来检查健康





人在呼吸的时候,是由吸气和呼气两个动作反复进行着。呼气所释放的气体中,差不多80%是氮,剩下的20%气体由16%的氧和4%的二氧化碳构成。其实还有不到1%很小的一部分是我们身体产生的微量气体。

尽管很小,但呼气所释放的这1%包括了大约500种不同的气体,它们的构成比例和排出量会随着身体的健康而变化。通过分析这些微量气体,就能够来衡量一个人的健康状态以及新陈代谢活动。这种分析可以通过非常简单的呼气来检测,相对于血检和尿检,呼气检测给身心带来的负担要小得多。

问题是这些气体都以微量形式存在,这使得测量它们变得很困难。东芝公司通过结合特殊的半导体激光技术和气体分析技术,攻克了这个问题,研发了一个简便又小巧的气体分析仪器。只要对着分析仪器呼气,装置就能提取这些微量气体并测量它们的浓度。

担当装置研发领头人的丰岛直穗子介绍说“微量气体通常是由叫做气相色谱法来测量,但这需要很长时间,而且只有那些专业人员才能操作。我们研发的这个呼吸分析仪器在医疗现场谁都可以进行测量,而且测量时间也非常短,只需要30秒就完成了。”

当激光照射在气体上的时候,被吸收的波长,或者说被吸收的光谱会因气体的种类而不同。所以,这个被吸收的光谱就好比气体的指纹一样。由于这个特征,当气体被紫外线照射的时候,通过被吸收的光谱,气体的种类以及它的浓度就能够被测量出来。这里的光源是一个量子级的激光器,它能发射出波长较长的中红外光谱的光。

东芝公司现在的这个气态元素分析装置可以检测包括乙醛(显示出酒精代谢)、丙酮(显示出脂肪酸代谢)、甲烷(显示出肠道细菌代谢)。东芝公司计划在2015年把丙酮浓度的测量也包括进来,这可以显示出是否存在肥胖症和糖尿病。

东芝公司已经和早稻田大学体育科学学术院展开了有关呼气中丙酮浓度和脂肪燃烧量之间相关性的联合实验研究。丙酮是当脂肪燃烧产生能量的过程中产生的,随着脂肪的燃烧丙酮的浓度也会增加。丙酮和脂肪燃烧量的这种关系不仅仅发生在运动的时候,节食、饥饿或者在吃了高脂肪的食物后也会存在。通过研究丙酮的浓度,东芝希望定量测量运动和节食与脂肪燃烧效果之间的关系。由于被检测人员只需要呼气,所以这种方法具有一天内多次测量的优势。

在未来,公司着眼于测量更多种类的气体,并拓展它的应用。丰岛最后说“仅仅通过呼气就诊断出疾病现在还是很困难的,但我们相信结合其他身体信息,比如血检和尿检一起,呼气分析装置能成为全身健康保健的一个有用工具。”通过分析呼气有着广泛的潜在应用领域,比如为运动和饮食提供指导、诊断疾病、药物效果的测定,而且作为一个潜在的生物标记,它正赢得更多的关注。



previous Next