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發布日期：2022-10-14 點擊率：93

通過結合揮發性有機化合物（VOC）傳感器和ML芯片，“ DiaNose”可以查明癌癥，腎臟衰竭以及現在的COVID-19。

BrainChip Holdings與NaNose Medical最近的合作關系產生了一種新的COVID-19測試解決方案，該解決方案具有比RT-PCR篩選更高的準確性。據說，納米人工鼻子可以在保持高度便攜性的同時，積極地分析患者的呼吸樣本。它是如何工作的？

建立在現有技術之上

自2017年以來，NaNose的技術就被正式稱為DiaNose，實際上已經存在?；谝陨欣砉W院的人工鼻子，該設備已對眾多患者進行了帕金森氏病，癌癥，腎衰竭和MS篩查。COVID-19是加入該診斷列表的最新疾病。

像許多其他“電子鼻”一樣，DiaNose通過檢測呼吸中存在的揮發性有機化合物（VOC）起作用。VOC的水平可能會根據人的活動水平或呼吸方式而波動-但是，當有人生病時，這些呼出的化合物的濃度會顯著增加。根據BrainChip的研究，這些顆粒是特定疾病的生物標記。

基于納米材料的復合傳感器陣列的基本工作原理。圖片由ACS Nano提供

糖尿病患者的呼吸經常被報告為聞到水果味或甜味。另外，類似氨的氣味與腎臟疾病有關。身體排出酮類一類揮發性有機化合物。人的呼吸中可能存在3,000多種不同的VOC。掌握與COVID最相關的功能至關重要。

介紹新的患者數據

BrainChip和NaNose Medical如何啟用COVID檢測？答案是人工智能和大量的培訓。AI算法可以發現數據中的模式，從而幫助科學家在他們所監管的每個患者數據集中找到更深層的含義，而無需進行繁瑣的手動分析過程。

科學家反復將此類算法暴露于稱為訓練集的專門數據分組中。研究人員提前知道了每個集合中的重要內容，希望他們的AI能夠達到相同的“結論”。

用于檢測疾病波動的流程圖。圖片由《小日記》提供

在開發COVID測試功能時，NaNose Medical通過納米傳感器收集了130個患者樣品。該陣列收集氣態液滴，并檢查它們中是否存在VOC。這些化合物的結構中沒有發現圖案，而忽略了潛在的環境污染物。電離確定存在哪些VOC。

NaNose Medical沒有明確說明哪些VOC發出COVID感染信號。但是，英國的一項研究將乙醛，正辛醇，丙酮，丙酮-丁酮，甲醇，異戊二烯，丙烯，丙醛和丙醇的存在與冠狀病毒聯系起來。有趣的是，COVID患者的呼出甲醇濃度實際上較低。DiaNose可能會搜索類似的標記。

加工技術有助于診斷

收集了最初的傳感器數據后，科學家將這些數據發送給BrainChip。在使用機器學習（ML）訓練BrainChip的Akida神經處理器時，此數據變得不可或缺。Akida SoC設計為像人的機械腦一樣工作-包含相當于120萬個神經元和100億個突觸的等效物。

由于VOC檢測具有黑白性質，因此AI和ML在此應用程序中表現出色。上下文和常識性的理解并不是至關重要的（請考慮使用Amazon Alexa），因此DiaNose不會被絆倒。Akida芯片具有對這些操作的本地支持。

基于納米材料的傳感器檢測VOC以識別疾病的示意圖。圖片由《小日記》提供

秋田還不需要為其他SoC供電所需的許多免費微電子產品（內存單元，外部CPU等）。因此，將其集成到諸如DiaNose這樣的緊湊型便攜式設備中要容易得多。它也比其他復雜的神經系統便宜得多。

DiaNose的優勢

納米傳感器陣列在未來的測試中具有廣闊的前景。2020年8月的一項研究表明，將COVID患者與對照組區別開來時的準確性高達94％。此外，這種方法在區分COVID和其他肺部感染方面的準確率高達95％。

因為DiaNose和Akida可以包裝在一起，所以醫療專業人員不再需要發送測試套件進行遠程分析。該測試過程僅需幾分鐘即可進行準確的COVID篩查，使患者在離開辦公室之前便能知道其結果。即時結果可以使陽性個體相應地隔離，而陰性患者則可以更輕松地休息。

呼吸滴是疾病傳播的媒介，這使準確的呼氣測試成為有力的工具。該設備的手持特性使其易于使用。專業人士將不再需要收集和存儲危險的生物樣本。

DiaNose代表了可能的診斷轉折點-同時融合了與工程師相關的不斷發展的軟件和硬件技術。