檢測儀嗅出脂肪燃燒

瑞士科學家開發了一款帶有化學傳感器的呼氣檢測儀，只需一次呼氣即可檢測出身體何時正在燃燒脂肪。這款手持式、智能手機輔助設備可在約90秒內以實驗室級別的精度測量丙酮——一種身體燃燒脂肪時釋放到呼氣中的分子。這項技術可幫助人們監測自身代謝狀況，并幫助臨床醫生為肥胖、糖尿病、癲癇及其他代謝性疾病患者提供個性化治療方案。該研究7月22日發表于《設施》。

長期以來，科學家一直將呼氣中的丙酮作為觀察代謝的窗口，因為其濃度會隨著身體從利用碳水化合物轉向利用脂肪而升高。但傳統檢測通常需要笨重的實驗室儀器，或僅能在丙酮濃度極高時才能可靠檢測的消費級設備。

“如果我們想讓這些信息惠及患者，就需要將這些技術縮小成緊湊、用戶友好的設備。”論文通訊作者、蘇黎世聯邦理工學院的Andreas Guntner表示。經過10年研發，團隊終于制造了一款便攜、高靈敏度的日常用呼氣丙酮檢測儀。

為評估該檢測儀，研究團隊在真實條件下對12名健康成年人進行了測試。這款手持檢測儀在312份呼氣樣本中測量了0.2至45 ppm（百萬分之一）的丙酮濃度。測量結果與作為呼氣丙酮分析實驗室金標準的質譜法高度吻合。

隨后，團隊監測了4種代謝場景下的呼氣丙酮水平：輕度運動后進食高碳水餐、劇烈運動后進食高碳水餐、高脂生酮餐，以及禁食。他們將呼氣測量結果與包括血酮和血糖在內的代謝標志物進行比較，以確定檢測儀追蹤變化的能力。

結果顯示，在食用高碳水化合物餐并進行輕度運動，呼氣丙酮保持在較低水平，但在劇烈運動時上升，這反映出身體對脂肪作為燃料來源的依賴程度增加。劇烈運動后，參與者在進食高碳水餐后丙酮水平下降，進食高脂餐后保持升高，禁食期間則持續上升——這些變化與血液和血糖標志物的變化一致。

“這些發現表明，我們的設備具備臨床應用所需的高性能，例如在臨床研究中對脂肪代謝的細微差異進行區分。”論文第一作者、蘇黎世聯邦理工學院的Simone Hersberger表示。

對于實際應用，Hersberger認為易用性和可控的呼氣采樣是關鍵優先事項。每次測量時，智能手機應用會指導用戶以正確的力度和時長呼氣，以確保結果可重復。內置的質量控制功能甚至可以拒絕不規范的呼氣或受污染的空氣，確保數據可靠。

該技術已走出實驗室。蘇黎世聯邦理工學院的衍生公司Alivion AG已將這款分析儀商業化，命名為Nutrion。這款手持設備目前正在進行癲癇相關的臨床研究，也被希望追蹤呼氣丙酮水平作為脂肪代謝標志物以用于減肥和運動表現監測的個人用戶使用。

“現在是將其推廣到臨床試驗的時候了，通過提供個性化指導來回答不同禁食療法的效果等問題。”Guntner說，“我們正朝著未來的醫療解決方案邁進，將來你不必再去醫院，在家就能完成。”

相關論文信息：http://doi.org/10.1016/j.device.2026.101226