通过结合挥发性有机化合物（VOC）传感器和ML芯片，“ DiaNose”可以查明癌症，肾脏衰竭以及现在的COVID-19。

BrainChip Holdings与NaNose Medical最近的合作关系产生了一种新的COVID-19测试解决方案，该解决方案具有比RT-PCR筛选更高的准确性。据说，纳米人工鼻子可以在保持高度便携性的同时，积极地分析患者的呼吸样本。它是如何工作的？ 

建立在现有技术之上

自2017年以来，NaNose的技术就被正式称为DiaNose，实际上已经存在。基于以色列理工学院的人工鼻子，该设备已对众多患者进行了帕金森氏病，癌症，肾衰竭和MS筛查。COVID-19是加入该诊断列表的最新疾病。 

像许多其他“电子鼻”一样，DiaNose通过检测呼吸中存在的挥发性有机化合物（VOC）起作用。VOC的水平可能会根据人的活动水平或呼吸方式而波动-但是，当有人生病时，这些呼出的化合物的浓度会显着增加。根据BrainChip的研究，这些颗粒是特定疾病的生物标记。 

基于纳米材料的复合传感器阵列的基本工作原理。图片由ACS Nano提供

糖尿病患者的呼吸经常被报告为闻到水果味或甜味。另外，类似氨的气味与肾脏疾病有关。身体排出酮类一类挥发性有机化合物。人的呼吸中可能存在3,000多种不同的VOC。掌握与COVID最相关的功能至关重要。 

介绍新的患者数据

BrainChip和NaNose Medical如何启用COVID检测？答案是人工智能和大量的培训。AI算法可以发现数据中的模式，从而帮助科学家在他们所监管的每个患者数据集中找到更深层的含义，而无需进行繁琐的手动分析过程。 

科学家反复将此类算法暴露于称为训练集的专门数据分组中。研究人员提前知道了每个集合中的重要内容，希望他们的AI能够达到相同的“结论”。

用于检测疾病波动的流程图。图片由《小日记》提供

在开发COVID测试功能时，NaNose Medical通过纳米传感器收集了130个患者样品。该阵列收集气态液滴，并检查它们中是否存在VOC。这些化合物的结构中没有发现图案，而忽略了潜在的环境污染物。电离确定存在哪些VOC。 

NaNose Medical没有明确说明哪些VOC发出COVID感染信号。但是，英国的一项研究将乙醛，正辛醇，丙酮，丙酮-丁酮，甲醇，异戊二烯，丙烯，丙醛和丙醇的存在与冠状病毒联系起来。有趣的是，COVID患者的呼出甲醇浓度实际上较低。DiaNose可能会搜索类似的标记。 

加工技术有助于诊断

收集了最初的传感器数据后，科学家将这些数据发送给BrainChip。在使用机器学习（ML）训练BrainChip的Akida神经处理器时，此数据变得不可或缺。Akida SoC设计为像人的机械脑一样工作-包含相当于120万个神经元和100亿个突触的等效物。 

由于VOC检测具有黑白性质，因此AI和ML在此应用程序中表现出色。上下文和常识性的理解并不是至关重要的（请考虑使用Amazon Alexa），因此DiaNose不会被绊倒。Akida芯片具有对这些操作的本地支持。 

基于纳米材料的传感器检测VOC以识别疾病的示意图。图片由《 小日记》提供

秋田还不需要为其他SoC供电所需的许多免费微电子产品（内存单元，外部CPU等）。因此，将其集成到诸如DiaNose这样的紧凑型便携式设备中要容易得多。它也比其他复杂的神经系统便宜得多。 

DiaNose的优势

纳米传感器阵列在未来的测试中具有广阔的前景。2020年8月的一项研究表明，将COVID患者与对照组区别开来时的准确性高达94％。此外，这种方法在区分COVID和其他肺部感染方面的准确率高达95％。 

因为DiaNose和Akida可以包装在一起，所以医疗专业人员不再需要发送测试套件进行远程分析。该测试过程仅需几分钟即可进行准确的COVID筛查，使患者在离开办公室之前便能知道其结果。即时结果可以使阳性个体相应地隔离，而阴性患者则可以更轻松地休息。

呼吸滴是疾病传播的媒介，这使准确的呼气测试成为有力的工具。该设备的手持特性使其易于使用。专业人士将不再需要收集和存储危险的生物样本。 

DiaNose代表了可能的诊断转折点-同时融合了与工程师相关的不断发展的软件和硬件技术。