作者 李傳福

最近，科學家發表在《科學》雜志上的一項成果，讓口罩不再只是防護工具，而是成為了一種高科技的健康監測設備。這項技術不僅讓我們更深刻地了解呼吸，還為呼吸和代謝疾病的早期診斷、監測和管理提供了新的途徑。

呼吸是生命最基本也是最復雜的活動之一。每一次呼吸，我們不僅在進行氧氣的交換，還在釋放著與健康狀態緊密相關的生物信息。例如，糖尿病患者的呼吸中常含有一種特殊的“壞蘋果”味，這是由于呼出的丙酮含量較高所致。此外，呼吸道傳染病如COVID-19也可以通過呼出的氣溶膠進行傳播。然而，由于氣態呼吸的流動性，呼吸中化學分子的采樣與檢測一直是一個技術挑戰。

呼氣冷凝物（EBC）是呼吸中遇冷凝結成的液體，它包含了豐富的生物標志物，如丙酮、氨、白三烯等，這些標志物可以揭示人體的健康狀況。但是，傳統的EBC采集方法存在諸多限制，如冷卻時間短、溫度變化大、耗電量大、重量和尺寸限制等，這些都限制了其可穿戴式應用。

加州理工學院的高偉教授團隊提出了一種集成在日常口罩上的柔性微流體裝置——EBCare。這種智能口罩能夠持續冷凝呼出的濕氣，自動捕捉和刷新EBC，并實時、原位多重分析生物標志物。EBCare的設計基于新型被動式微型持續冷卻策略，能夠實現室內外環境下至少長達7小時的持續制冷效果。此外，EBCare還采用了仿生學原理，模仿植物中液體流動的機制，實現了EBC的穩定、持續流動。

智能口罩設計 來源：《科學》雜志

EBCare的電化學傳感器陣列能夠高選擇性、高靈敏度地分析EBC中的多種生物標志物。這些傳感器貼片可以通過激光切割或噴墨打印以低成本大量生產，使得EBCare成為一種經濟實惠的健康監測工具。通過EBCare，我們可以實時捕捉并分析用戶的呼吸和代謝數據，為日常生活和疾病管理提供持續的健康監測。

EBCare的應用前景非常廣闊。它不僅能夠促進對呼吸道疾病、代謝疾病和傳染病的研究與早期診斷，還能夠在預防醫學和個人精準醫學領域發揮重要作用。隨著這項技術的不斷發展和完善，我們有理由相信，EBCare將成為提升人口健康水平的重要技術支撐。

來源: 李傳福