气体的传感器(经济向前看丨应用气体传感器：“闻”排遗臭气监测人体健康)

Posted 2023-05-30

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气体的传感器(经济向前看丨应用气体传感器：“闻”排遗臭气监测人体健康)

“2014年我参与了以色列的一个项目，通过传感器，去研究人呼出来的气体。当时我就觉得人体里面有很多宝藏，这些气体能帮助我们管理健康。” 气知科技创业团队的CEO张良近日在上海向澎湃新闻（www.thepaper.cn）表示。

气知科技有限公司于今年7月入驻拜耳位于上海的孵化器，是一家利用深度学习气体的传感器打造智能硬件的初创企业，通过实时连续监测用户的肠道菌群功能状况，为用户提供个性化的营养干预方案。

2014年，以色列理工学院利用NaNose技术，制造出一种气体测量器。只需病人往设备呼一口气，就能检测出气体中的挥发性有机化合物(VOCs)的“特征”，从而进行初步诊断。研究表明该方法得出的结果和标准胃癌检测法（气相色谱-质谱联用分析）的诊断结果一致。

目前气体传感器主要用来测工业气体和大气污染。张良在过去几年一直从事气体传感器方面的工作，他认为气体传感器应当有关键性的应用。2014年与以色列合作的契机，让张良看到了气体传感器应用在人身上的可能性。

张良介绍，他最初的想法是像以色列一样通过代谢气体做疾病诊断。但疾病诊断的终端设备和临床试验较为复杂，现阶段尚不成熟。于是他把目光转向了肠道菌群领域，通过智能硬件对用户的肠道菌群做健康管理。此前科学研究表明，肥胖的原因60%是由肠道菌群的变化造成，只有不到20%才是基因造成的。

目前针对消费者市场的肠道菌群分析公司，主要通过把样品送到实验室进行基因测序，得出肠道菌群的组成。但在张良看来，这样做首先无法达到实时连续观测，成本相对较高；其次对于普通人来说，知道自己的肠道菌群“有什么用”比知道它们“是什么”更有价值。

气知科技监测的气体，就是肠道菌群代谢出的挥发性有机化合物。当人们吃下食物之后，大肠菌群会利用这些食物去发酵，发酵后的产物就是这些气体。只有这些代谢物才能直接反映肠道菌群干了些什么、功能是什么。

用户每次排遗的时候，吸附在马桶上的传感器就会开始测量排遗过程中产生的挥发性有机化合物。随后传感器会把原始数据送到气知科技的服务器处理，再把数据结果反馈到用户的应用app上，告诉用户每种代谢物的浓度是多少，跟之前相比发生了哪些变化；根据这些数据的变化，相应的肠道菌群发生了哪些变化。通过这些数据，向用户提供食谱和营养品的建议，以改善肠道菌群的状况。

然而在实际环境里，人排遗过程中产生的代谢气体浓度非常低，因此要监测到低浓度的多种类气体，需要改进气体传感器的灵敏性。张良表示，目前市面上没有可以直接可以在人排遗过程中监测代谢气体的传感器。气知科技团队通过深度学习的算法，提升现有的传感器的性能，可以在低到几个ppb的浓度下，监测特定的气体种类。同时，传感器还通过深度学习提升可靠性，确保用户在3-5年内无需进行定期校准。

“深度学习的很多算法是开源的，但它目前最大的用途就是在图像、视频和语音，传感器领域里面还没有人用深度学习去提升这些性能。”张良表示。

同时气知科技还将利用区块链技术，为用户永久储存自己的肠道菌群监测数据，并利用智能合约允许用户对自己的健康数据进行交易变现。

目前，利用代谢气体做人体健康管理仍是崭新的领域。张良坦言，消费者更习惯量化的生理指标，但代谢气体的浓度本身并不能反映人的健康与否。

“测代谢气体不像人们测血糖，有一个精确的范围，告诉用户数值落在这个范围内是健康的。”张良表示。