本文首发于公众号「呼气试验」，此处为归档版本。
在医学的浩瀚领域中，一场静悄悄的革命正在悄然发生。数十年的辛勤研究和技术开发，终于使得检测呼气中传染病病原体的设备趋于成熟。SARS-CoV-2，这个引发全球大流行的病毒，无疑是推动这一进程的重要催化剂。想象一下，用简单的呼气测试来替代棉签拭鼻，轻松检测COVID-19，这样的场景如今已不再是遥不可及的梦想。
4月14日，美国食品和药物管理局（FDA）宣布了一个具有里程碑意义的消息：InspectIR Systems的COVID-19呼气分析仪获得了紧急使用授权（EUA）。这一设备的灵敏度和特异性经过严格测试，其表现足以与被誉为“黄金标准”的PCR测试相媲美。InspectIR只是众多正在开发的呼气测试设备中的佼佼者，而它们背后的科技力量——分子技术的进步、计算机算法和人工智能（AI）的飞跃，正推动着这些设备朝着识别数千种有机化合物的目标稳步前进。
然而，这一领域的进步并非一帆风顺。尽管多种设备已经通过监管机构的审核，但要在多种环境和不同人群中都能保持高效和可靠，仍是一个巨大的挑战。2021年，Breathomix公司的SpiroNose就是一个生动的例子。这款产品在推出市场不到一周的时间里，就因为漏检了25例COVID-19阳性病例而遭遇了挫折。
但正如加州大学戴维斯分校的机械与航空航天工程师克里斯蒂娜-戴维斯（Cristina Davis）所言：“对整个领域来说，这是一个非常激动人心的时刻，因为每个人都看到了快速诊断技术的前景。”不列颠哥伦比亚大学的生物工程师简-希尔（Jane Hill）也表达了相同的观点：“呼吸是新的血液。”
我们每天平均要呼吸22,000次，呼出的气体中除了氧气、二氧化碳和氮气等大气中的常见气体外，还有一小部分——不到1%——是由挥发性有机化合物（VOC）组成的。这些VOC不仅仅是饮食或生活习惯的副产品，它们更是人体新陈代谢的宝贵线索。来自肺部深处的空气，在每次呼吸的尾部排出，其中包含的信息丰富的VOC，能够为我们的健康状况提供重要线索。
早在古希腊时期，医学之父希波克拉底就曾经断言：“如果医生不嗅人的气味就没有完成医学考试。”这一观点在现代医学中得到了新的诠释。例如，患有囊性纤维化的婴儿在接吻时会产生微咸的味道，这是因为过量的氯化物从他们的肺部排出。而糖尿病患者由于无法使用葡萄糖，身体会依赖酮体，并最终将其分解成丙酮，这使得他们的呼吸中带有一种特有的水果香味。
呼吸测试的历史可以追溯到法律界，而不是医学界。1933年，美国禁酒令的结束与汽车的兴起几乎同时发生，这导致了酒后驾车死亡人数的急剧上升。为了应对这一挑战，警方需要一种方法来测量一个人的醉酒程度。经过不懈的努力，罗伯特·博肯斯坦（Robert Borkenstein）制造出了一种装置，能够检测出乙醇与重铬酸钾反应时颜色从红色变为绿色的变化。这种酒精测试仪的革命性在于其便携性和易用性，它很快成为了警用装备。
然而，尽管酒精测试仪的成功证明了呼吸测试的可能性，但医学界在开发用于疾病诊断的呼吸测试时却面临着诸多挑战。乙醇作为一种单一的化合物，在检测时相对容易。**但在复杂的生物体内，VOC的种类繁多，每一种都可能与其他化合物发生相互作用，这使得准确识别和测量变得极为困难。**然而，随着科技的进步和研究的深入，我们有理由相信，未来的呼吸测试将会更加精准、快速和便捷，为人类的健康事业带来更大的福音。