Electronic Nose 電子鼻解析…

《電子鼻好神 可聞出疾病味道》

●電子鼻解析●

2010/03/15【聯合報╱記者蔡永彬】

這隻住在安養院的貓名叫奧斯卡，院中老人要過世前，牠就會進入房待在床邊陪伴。學者分析，極可能是因為奧斯卡可聞到臨終者的幽微氣味。圖╱取自網路

之前國外媒體大幅報導，美國有隻看來普通、住在安養院的短毛貓，平常和人並不親，但若那天牠一直待在某位院中老人的床邊，不久老人就會死亡。
由於百試不爽，不但引來議論紛紛，也讓科學家感到好奇。有人認為應該是這隻貓有極為靈敏的嗅覺
，能聞人所不能聞，才會出現特別的行為。

但畢竟神貓可遇不可求，所以各國研究單位還是回歸科學
，找尋把病「聞出來」的方法。

工業技術研究院醫療器材科技中心即針對疾病檢測開發「
電子鼻」，現在它的功能就像交通員警使用的酒精偵測器一樣，只要使用者對它吹口氣，５分鐘，就能測出使用者究竟有沒有特定疾病，準確率高達85％以上。

醫材中心生化檢測系統技術組組長林玉娟解釋，許多疾病會引起「代謝異常」，異常的代謝分子存於人體的循環系統，這些分子若是小分子或具備揮發性有機物的特性，就會由人體的呼氣、汗液和尿液中釋放出來。

電子鼻即是根據這個原理，偵測這些揮發出來的異常代謝分子，進而檢測疾病。目前工研院開發的電子鼻，朝向尿毒症、肝硬化、肺炎、肺結核四種疾病發展。

林玉娟舉例，如果一個人得了尿毒症，他呼出的氣體就會含特別多的胺類；肝硬化則會導致較多的硫化物和短鏈脂肪酸。或許大家很難想像，但林玉娟說，連精神分裂症、性病患者體味也異於正常人，一樣可以作檢測判定。

「電子鼻」的偵測原理就像人類的嗅覺過程，工研院開發的電子鼻利用石英壓電晶體為材料，連接上胜肽薄膜代替人體嗅覺細胞。

林玉娟表示，這就像一個「微天平」，只要有相對應的氣體分子落在胜肽薄膜上，分子質量和石英壓電晶體的振動頻率會產生正相關改變，就能利用頻率改變得知反應，靈敏度已經達到 ppb（十億分之一）階級。

他們開發的第一代電子鼻已經技術轉移給業界廠商，現在正開發第二代。第二代是目前全世界最小的電子鼻，不僅重量更輕，取樣位置和內部作動也有改良，正和台北醫學大學附設醫院合作測試中。

他們也在開發更新一代的多功能生物電子鼻，可以鎖定臨床上的未知氣體樣本，開發出更多疾病的檢測，具有很大的運用空間與發展潛力。

肝病 有阿摩尼亞味

愈來愈多領域寄望電子鼻的發展，圖中是針對疾病研發的晶片，可用以替代動物嗅覺，國內工研院也有類似的成品 。圖╱取自華威克大學網站

疾病，人的鼻子真的「聞
」得出來嗎？

以吸血鬼為題材的知名小說「暮光之城」，男主角父親是小鎮上受敬重的醫師，因為吸血鬼極敏銳的嗅覺，讓他能用病人的「
味道」來分辨疾病。

病人真的有味道？書田診所新陳代謝科主任洪建德形容，嚴重糖尿病患聞起來有些像「喝醉酒的人」口中散發的味道，但要在血糖飆高，幾近酮酸中毒時，才會出現。

肝病權威、台大醫院教授許金川說，肝是重要新陳代謝器官，嚴重肝病會導致毒素無法排出，產生阿摩尼亞，因此肝病末期、肝硬化患者，都可聞到阿摩尼亞味道。

長庚醫院內科部長、腎臟科醫師楊智偉說，曾有人形容尿毒症患者味道像魚腥味，但實際上不能完全如此簡單形容
。
不過，醫師表示，人類嗅覺有限，多數疾病特別是代謝疾病，後期才有嚴重的味道，且往往「五味雜陳」，若要醫師直接「聞」出病來，不太可能。未來若「電子鼻」等科學儀器研發有成，可能較適用於急診等，需要快速檢測、檢傷的場合，多數疾病還是要經由血液、尿液或其他生化檢測。

另外，中醫講究「望、聞、問、切」，「
聞」便是重要診斷手法之一。台北市中醫師公會理事長陳潮宗指出，中醫系裡便有一門課程是專門傳授「聞」，但中醫的「聞」除了使用嗅覺，還有耳聽的意思，要聽患者哭聲、咳聲、或講話有無急促、有無氣力等。

上文↑《電子鼻解析╱電子鼻好神 可聞出疾病味道》源自【20100315聯合報aa3新聞中的科學】


《爛魚、假酒…聞過會記得》

●電子鼻會學習●

2010/03/15【聯合報╱記者蔡永彬】

國外可聞出食物是否不新鮮的電子鼻成品。 圖╱取自網站

2008年12月，高雄縣大寮鄉的大發工業區一個月內就發生三起毒氣外洩事件，造成附近的潮寮國中、潮寮國小多名師生送醫，也爆發周圍居民抗爭。但是氣體逸散很快，如果沒有業者主動承認
，很難抓出元凶、加以嚴懲。

清華大學奈米工程與微系統研究所副教授饒達仁的研究團隊開發「電子鼻」，利用高分子薄膜鍍在壓電材料上通電，只要它「聞到」不同的化學藥品，就會產生不同的頻率，再依此加以判定。目前它已經可以「
聞出」胺類、醇類和甲醛。

饒達仁表示，他們運用的是「表面聲波感測」技術，通電的材料會微微振動，產生震波，當氣體分子附著在表面薄膜上時，波動頻率會改變，再經由運算，判斷是否為待測的氣體。

研究團隊的電子鼻精密度可達數個 ppm，他們已經取得台灣、美國的專利。碩士班學生陳玫菁舉例，魚類腐敗產生三甲基胺、甲醇釀的假酒，都可以用它偵測。

饒達仁指出，電子鼻的開發是漸進的，一開始對已知氣體偵測、慢慢修正，再來就要進階到分辨混合氣體；未來希望能作到判定未知氣體。

清大微機電工程研究所博士班學生郝旭昶說，電子鼻有學習能力，讓它「聞過」不同的氣味後，它就會記起來。饒達仁將電子鼻的「學習」歸功於化學技術，找出最適當的薄膜，並藉由不同的薄膜對應氣體，建立氣體資料庫。

電子鼻的開發結合了化學、材料、電機等多個團隊，未來可能還要加上通訊傳輸和佈點估算。饒達仁估計，他們設計的電子鼻成本不超過3000元，大小也只比iPhone大一些
。
他希望未來可以應用在工業安全上，例如裝在採礦工人的臂章上，提醒他們小心毒氣；也可以利用便宜、體積小的特性在工業區內多佈點，倘若再有毒氣外洩，兇手就無所遁形。

臭氧、沙塵… 環署勤把關

環保署監測空氣中微粒的採樣口。 圖╱張順欽提供

廣義地說，「電子鼻」算是一種較敏感的「氣體檢測」；而大範圍的空氣品質檢測，就由環保署分布全國的測站來負責。

環保署環境監測及資訊處簡任技正張順欽指出，在大範圍環境裡
，最常見汙染物是一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫、臭氧和懸浮微粒。

環保署依據人口、地形、氣象特徵及空氣汙染源分布，在人口密集地區、交通路口、工業區及國家公園等地設了七個空氣品質監測站，每個小時分析各地空氣品質狀況，即時上網公布。

張順欽說，測站除了監測一般空氣品質外，比較特殊的測站有監測隨著季風帶來的境外空氣品質（如中國大陸沙塵
，通常以設於台北縣萬里的測站當作參考指標）、海上的空氣品質（設於桃園縣觀音）。

近年大氣中臭氧濃度逐年升高，因為臭氧是氮氧化物與揮發性有機物經由一連串光化學反應形成，所以環保署設立「光化學評估監測站」監測臭氧前驅物質。

懸浮微粒一向是造成我國空氣品質不良的指標汙染物，環保署在2002年設置了以監測懸浮微粒成分、來源的「微粒成分超級測站」。

每種汙染物都有各自的監測方法。大體來說，各個監測站把室外的空氣抽進測站後，分別由不同的儀器測定汙染物的成分和濃度。

例如一氧化碳利用它會吸收紅外光的特性來測定；氮氧化物則藉由一氧化氮與臭氧反應會放出螢光，偵測光的強度就知道濃度，其他類形的氮氧化物也可以轉化成一氧化氮後再檢測；二氧化硫和臭氧則利用吸收紫外光後放出螢光的原理來測定；懸浮微粒則用吸收β射線造成衰減的原理測得。

張順欽表示，測定氣體的測站必須每天用標準濃度氣體校正，無人測站也要定期檢查及維修。

此外，民眾可以透過簡訊、Twitter、Plurk等工具，訂閱即時沙塵警訊及紫外線過量資訊，取得生活相關環境資訊
。

上文↑《爛魚、假酒…聞過會記得》源自【20100315聯合報aa3新聞中的科學】


《必學單字大閱兵》

2010/03/15【聯合報╱記者蔡永彬】

electronic nose 電子鼻

le nez（法文） 鼻子、聞香師

parts per million（ppm）百萬分之一

parts per billion（ppb）十億分之一


延伸閱讀

1. Rachel Herz著，李曉筠譯
╱《氣味之謎：主宰人類現在與未來生存的神祕感官》
╱方言文化

2. 盧明智、許陳鑑著
╱《電子實習與專題製作－感測器應用篇》
╱全華科技圖書

3. 陳瑞和著
╱《感測器》╱全華科技圖書

上文↑《必學單字大閱兵╱延伸閱讀》源自【20100315聯合報aa3新聞中的科學】

以下↓是書生我的『自訂文章分類』歡迎繼續閱覽…
Thanks for Browsing my Blog... Have a Nice Day!!