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技术 · 健康与生物医学 / 诊断与医疗科技

基于呼吸的诊断 (breathomics)

利用挥发性有机化合物 (VOC) 模式进行非侵入式呼吸分析，用于疾病的早期诊断和持续监测。

风险: 中 诊断 US · CN · EU 核实于 2026-06-25 · 6 来源 (0 独立来源)

1 · 带来什么

呼气组学是预防医学和非侵入性生物监测领域的一个革命性部分，基于对人类呼出气体中的挥发性有机化合物 (VOC) 的分析。呼出气体中包含 3000 多种独特的 VOC，它们是细胞代谢的产物，从血液中扩散进入肺部。使用质子转移反应质谱 (PTR-MS) 和气相色谱-离子迁移谱 (GC-IMS) 等超灵敏平台，可以在万亿分之一 (ppt) 的浓度水平进行实时检测。这种即时分析使每年一次的癌症筛查、化疗的持续监测以及呼吸道感染的快速检测成为可能。

呼吸诊断的关键方向是：

  1. 癌症筛查： 检测甲基化烷烃和氧化应激产物，用于早期肺癌和乳腺癌筛查。
  2. 传染病诊断： 使用特定的呼吸图谱识别结核病和幽门螺杆菌等细菌病原体。
  3. 代谢疾病监测： 持续追踪酮类（丙酮），用于糖尿病管理和脂解评估。
  4. 心肺评估： 实时监测呼出气一氧化氮 (FeNO)，用于哮喘和心力衰竭评估。

行业价值链#

[样本收集] ──> [VOC 预浓缩] ──> [解吸] ──> [色谱分离]
                                                │
                                            (分馏)
                                                │
                                                ▼
[临床报告] <─── [AI 生物标志物分析] <─── [高分辨率质谱]

价值链层级#

级别描述关键输入/输出
收集系统隔离肺泡气与死腔体积的设备输入: 呼出气体。
输出: 肺泡样本。
吸附筒捕获 VOC 且不含水分的疏水性聚合物 (Tenax TA)输入: 肺泡样本。
输出: 载有 VOC 的吸附筒。
热解吸加热至 300°C 将捕获的 VOC 释放到载气中输入: 载有 VOC 的吸附筒。
输出: 浓缩的 VOC 脉冲。
分离将气体混合物分成各馏分的毛细管柱输入: VOC 脉冲。
输出: 洗脱馏分。
检测超灵敏飞行时间质谱 (PTR-TOF-MS)输入: 馏分。
输出: 质谱图。
AI 解释识别多维疾病呼吸图谱的云算法输入: 光谱数据。
输出: 诊断报告。

该行业的跨领域技术：

  • 质子转移反应质谱 (PTR-MS): 在 ppt 级别实时超灵敏检测 VOC，且不破坏不稳定的分子。
  • 肺泡采样: 选择性地丢弃死腔空气的面罩，以收集与体循环血液处于平衡状态的深部肺部气体。
  • 机器学习模式识别: 多维统计分析 (PLS-DA, SVM)，可校正基线漂移并计算肿瘤风险概率。

2 · 替代什么 2 · 按行业匹配

D2E4作物病害预测模型、孢子捕捉器、信息素和智能害虫诱捕器及田间诊断——风险真实存在时才施药，替代按日历喷施杀菌剂和杀虫剂
替代: 不论病虫压力，按固定间隔（“日历”）喷施保护性杀菌剂和常规杀虫剂
EAC
D2E–畜牧和水产养殖的场内培养、PCR 检测组合、快速检测和兽医实验室服务——对症治疗，替代一刀切和预防性使用抗生素
替代: 对每例临床乳房炎一律治疗、怀疑即群体预防性给药、孵化场和养殖池预防性使用抗生素、经验性使用极重要抗菌药（黏菌素、氟喹诺酮、第三/四代头孢菌素）
DIAG

3 · 如何实施 6 步

  1. 1
    肺泡采样
    患者通过一次性面罩正常呼吸。该设备监测二氧化碳水平以绕过死腔空气，仅收集代表多达 3000 种不同 VOC 的真正肺泡部分。
  2. 2
    VOC 浓缩
    呼出气流穿过装有疏水性吸附剂（Tenax TA 或 Carbotrap）的吸附筒。聚合物在让水蒸气和氮气通过的同时强烈保留有机化合物。
  3. 3
    冷链物流分销与市场准入
    用金属盖将吸附筒密封，并在严格的温度控制下运输到经过认证的参考实验室，以防止 VOC 降解。
    谁能完成这一步 自动匹配
    Ninjacart 印度
    25,000 tonnes/year
    “So far, we have built products that cater to each segment and their unique needs — Ninjacart for retailers, Ninja Mandi for traders, Ninja Global for importers and exporters, Ninja …”
  4. 4
    热解吸
    在实验室内，将吸附筒在热解吸器内加热至 300°C。释放的 VOC 由超纯氦气携带，在冷阱中冷冻，并作为窄脉冲注入系统。
  5. 5
    分离与检测纯化与下游
    气体混合物在毛细管气相色谱柱中分离，并送入高分辨率四极杆或飞行时间质谱仪，以万亿分之一 (ppt) 的水平检测分子。
    谁能完成这一步 自动匹配
    GenScript ProBio / Genscript 中国
    ✓ GMP 工业规模
    “testing, including mass spectrometry and analytical high performance liquid chromatography”
    HLB Genex (ex-GenoFocus) 韩国
    工业规模
    “With fungal and bacterial secretion systems, we custom produce the evolved enzyme products in large-scale fermentation and downstream processes.”
  6. 6
    AI 模式识别数据、软件与自动化
    集成的 AI 应用程序执行基线漂移校正，识别生物标志物峰值，并使用经过训练的多变量模型计算肿瘤风险概率，从而生成最终报告。
    谁能完成这一步 自动匹配
    N.Thing 韩国
    工业规模
    “Established in January 2014, N.THING is a Seoul-based Agri-Food tech company leading innovation in agricultural products, by extension, in the farm-to-table food value chain by …”
    India Glycols (NSE) 印度
    ✓ GMP 7,500 MT/ 工业规模
    “Even the administrative processes are green, where IGL has adopted the latest SAP ERP (S/4 HANA 2023 version), Salesforce CRM, Industrial IOT & other tech solutions to drive …”
    MIRAI 日本
    工业规模
    “It also runs IoT/“SensorCorpus” software for monitoring/optimization, and its cultivation tech has been described as LED/water/airflow method optimization (e.g., “heavy lettuce”); …”
    Archisen 新加坡
    工业规模
    “We democratise urban farming and food access via IoT, automation and data analytics.”
    UMITRON (SG subsidiary) 新加坡
    “Founded in 2016 and based in Singapore and Japan, UMITRON builds user-friendly aquaculture data platforms that leverage the use of state of the art technologies such as IoT, AI and …”

4 · 谁来交付

匹配的供应商 (自动匹配)

MosquitoMate美国研究机构运营中
Singrow新加坡生产商运营中
Semios加拿大生产商运营中

服务与供货目录 3 · 付费服务

分析与检测服务 · 实验室与分析仪器 · 试剂与试剂盒

领先企业与机构（摘自简报）

公司 / 研究所国家关键产品 / 平台技术特点状态 2026
Owlstone Medical🇬🇧 英国Breath Biopsy Platform全球 VOC 收集标准化operating
Ionicon Analytik🇦🇹 奥地利PTR-TOF 6000 X2实时 ppt 级质谱分析operating
Menssana Research🇺🇸 美国Portable VOC Systems用于代谢筛查的专有吸附筒operating
Dalian Institute of Chemical Physics🇨🇳 中国Portable GC-IMS基层肺癌筛查operating
Breath Diagnostics🇺🇸 美国OneBreath Test临床肺癌风险评估operating
Agilent Technologies🇺🇸 美国GC-MS Systems高分辨率 VOC 分离operating

5 · 法规与市场准入

进入俄罗斯/欧亚经济联盟: EAC · 欧亚经济联盟认可机构 / 俄罗斯联邦认可局（Rosakkreditatsiya）
符合性声明3个工作日内登记（检测另计）；认证耗时更长
仅供参考，非法律意见——请针对您的产品确认流程。 (2026-10-06)
美国

美国在开发用于临床实践的商业呼吸筛查平台方面处于领先地位，这在很大程度上得益于 NIH 拨款的支持。

临床实施、FDA 批准、AI 专利#

  • 商业平台： Breath Diagnostics 和 Menssana Research 等公司专注于便携式传感系统和专有的 VOC 吸附筒。
  • FDA 批准： 获批的专业测试，用于检测幽门螺杆菌和监测哮喘中的一氧化氮 (FeNO)。
  • AI 算法： 积极为识别复杂挥发性多维模式的机器学习模型申请专利。
欧盟

欧盟在标准化呼出空气采样和协调大规模临床试验方面保持全球领先地位。

标准化、Breath Biopsy、临床联盟#

  • 标准化： 英国 Owlstone Medical 的 Breath Biopsy 平台是临床研究的全球黄金标准。
  • Horizon Europe 项目： PAN Cancer Breath Trial 协调英国、德国和荷兰数十家肿瘤中心的样本收集。
  • 组件要求： 欧洲对吸收筒纯度的高监管标准刺激了先进微电子学和气体过滤的发展。
中国

中国将呼吸分析纳入国家大规模筛查计划，重点关注工业区。

大规模筛查、便携式 GC-IMS、主权数据库#

  • 基层医疗设备： 中国科学院大连化学物理研究所 (DICP) 开发了高效的便携式 GC-IMS，用于人口密集地区的肺癌筛查。
  • AI 云集成： 中国制造商使用 AI 处理来自常规健康检查的海量数据集。
  • 主权生物标志物库： 卫生部资金旨在建立一个涵盖健康和患病人群的 VOC 生物标志物国家云数据库。

6 · 资金：招标与资助

招标希腊——生化分析仪——超限额电子公开招标：两年期生化检测试剂采购，免费提供配套设备，CPV 38434500-1，预算297,905.98欧元（含6%增值税），按价格最优标准授标（招标公告第77号，ESIDIS 第 …
ΓΕΝΙΚΟ ΑΝΤΙΚΑΡΚΙΝΙΚΟ ΟΓΚΟΛΟΓΙΚΟ ΝΟΣΟΚΟΜΕΙΟ ΑΘΗΝΩΝ "Ο ΑΓΙΟΣ ΣΑΒΒΑΣ" · 希腊
2026年12月11日
56 天
招标荷兰——血液检测试剂——多实验室质谱法足跟血代谢病筛查的验证整体方案
Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu (RIVM) · 荷兰
2026年11月10日
25 天
资助开放专题：利用循环城市与地区倡议加强城市制造业，支持《清洁工业协议》
European Commission · 欧盟
2027年4月8日
174 天
资助精神疾病新型试验药物或神经调控器械干预的首次人体和早期临床试验（U01，须开展临床试验）
National Institutes of Health · 美国
2027年10月15日
364 天

7 · 技术栈与创新

技术堆栈依赖于先进的吸附剂、超灵敏质谱和机器学习。

  1. 分子生物标志物和吸附剂:
    • 检测内源性烷烃（戊烷、乙烷）作为脂质过氧化指标，并检测甲基化烷烃作为肿瘤标志物。
    • 利用 Tenax TA 和 Carboxen 等高容量多孔聚合物进行稳定保留，而不会发生化学降解。
  2. 分析仪器:
    • IONICON PTR-TOF 系统允许在万亿分之一的灵敏度下进行实时分析。
    • GC-MS 系统结合热解吸器，以高分辨率分离复杂的 VOC 混合物。
  3. 生物信息学和模式分析:
    • R 和 Python 库（Chemometrics, Scikit-Learn）使用 PLS-DA 和支持向量机处理多维 VOC 数据。
    • 算法可纠正基线漂移，对齐峰值，并根据经过训练的多变量模型计算疾病风险评分。

来源 6 · 0 独立来源 · 6 生产商网站

生产商自有网站 6

  1. Owlstone medical 生产商 核实于 2026-06-08 · 未保存链接
  2. Ionicon analytik 生产商 核实于 2026-03-15 · 未保存链接
  3. Menssana research 生产商 核实于 2026-04-07 · 未保存链接
  4. Dicp cas 生产商 核实于 2026-06-25 · 未保存链接
  5. Breath diagnostics 生产商 核实于 2026-02-27 · 未保存链接
  6. Agilent 生产商 核实于 2026-08-09 · 未保存链接