香味的科学

香味的科学

教授康斯坦丁vodopyanov的革命性技术
可以使容易诊断疾病的呼气。

由丹·莫雷尔

让我们说你病了。这是你已经有好几天发烧。也许这是一个头疼的是每况愈下。或许你的视力模糊。有些系统在你的身体处于脱机状态,这是够糟糕的,你需要专业的建议。

您前往医生办公室,其中对于造成很大的狩猎开始。你的温度取;您抽血。 x射线或者也许一个MRI是有序的。所以也许更多的约会,更多的等待,而所有这一切的是,给你带来了有摆在首位有增无减。

但是,如果有是医生的办公室第一次访问期间,制止这种狩猎方式?什么如果测试了秒来管理,没有涉及针头或幽闭恐惧症诱发的医疗设备,给了以毫秒为单位的结果和不征税您的保险或你的钱包?

这是该技术由正在开发的“jetsonian”承诺 康斯坦丁vodopyanov,21世纪的世界级赌钱游戏手机版赋予椅子 光学和光子学。十多年以前,这种激光专家看到了一种利用激光技术来寻找瞬间的,可操作的医疗线索隐藏在看不见的:你的呼吸。

UCF College of 光学和光子学 is developing technology that uses lasers to smell diseases

UCF教授康斯坦丁vodopyanov正在开发一种新的激光这是能够作为快速,轻松地扫描了疾病扫描条形码的。 


香味有着悠久的历史作为医学诊断工具。分子评价或侵入性技术出现之前,中国古代术士将诊断结核病通过焦油样气味它给关闭。希波克拉底嗅患者的呼吸的鱼腥味,以此来诊断肝功能衰竭。在18世纪晚期,约翰·罗洛,英国皇家炮兵的外科总医师指出,糖尿病患者表现出对他们的呼吸“腐烂苹果的气味”。

但这些古老的方法已越来越在过去十年中一个新的面貌。结核病,乳糖不耐症,牙龈疾病,肺炎呼吸测试,甚至某些癌症已经学术研究的主题,甚至向市场公布。犬疾病检测 - 一旦传闻证据 - 回升学术助手,看到真实世界的应用,与狗现在正在培养了抄表甚至显示危险之前,他们的爪子糖尿病的业主。

这个想法先打vodopyanov在2000年,当他由加州启动picarro聘请雷达 - 一群年轻的斯坦福大学的ph.d.s谁试图开发溃疡呼吸分析测试。 vodopyanov的费用是建设将被专门调整,以找到指示胃疮的分子激光。

他研究物理学在莫斯科的学生,辗转于激光器的热情。 “我开始建设自己的激光在我的硕士课程的第一天,” vodopyanov说 - 一切从电路的电气工程,以对准镜头和探测器。 “首先,这是一个每周一天。然后一个星期两天。随后一周三天,”他笑着说。他着了迷。

多年来,vodopyanov的职业生涯交替学术界和私营部门之间。经过14年的教师职位在俄罗斯,德国和英国,1999年他在那个正在开发晶科技在遥感操作中使用一个公司找到了一份工作。 picarro是他的下一个工作,他会呆在那里了三年前往斯坦福大学做研究之前。

但他在picarro经验 - 看到他的激光工作的生物医学应用的潜力 - 坚持用他。两年后,2005年诺贝尔物理学奖颁给谁发现激光短脉冲将使高度精确的分子测量,并vodopyanov了他所谓的研究者“他很大的启发。”这是扩大超出了启动的重点有限的机会。他开始了一种新的激光工作 - 一个将不只是试图找到人呼吸中一个分子,但他们都。

在一口气分子可以从身体的任何地方到达那里。它们都使用相同的公共交通系统:你的血液。醇是一个很好的例子。它从你的嘴传播到你的胃,在那里它被吸收到血液中。当血液循环到肺,它与空气交换和呼出。 (“人们觉得呼吸酒精检测仪的测量是在胃中的酒精量,说:” vodopyanov,所以他们会尽力 - 白白 - “疯狂的吃的食物”被打警察呼吸试验)用于治疗癌症的过程中涉及到的不同,往往更迂回路线,但在肺部的交换是一样的。


Detecting disease with scent - Diabetes smells like decaying apple

如果你的口气闻起来像:

腐烂的苹果
你可能患有糖尿病
生鱼
你可能有肝脏疾病

如果你闻起来像:

新鲜出炉的黑面包
你可能有伤寒
一家肉店
你可能有黄热病

在检测的先前的方法 - 像在picarro所采用的一个 - 激光器波长被调谐到找到一个特定的分子。因此,这将有助于只有当你知道你正在寻找疾病的特定类型。 vodopyanov使用结账线的类比在杂货店:每分子具有一个条形码。现有的技术是使用扫描仪设念他们的只有一个。 vodopyanov花了几年的诺贝尔奖公布后如何开发一个扫描仪,可以同时读取所有条形码的实验。

到2009年,他取得了突破。制作后的生物学迅速研究参与 - “这是最有趣的,当你学习新的东西” - 他给他的第一个演示文稿在呼吸分析会议于2010年热情接待。当他被UCF在2013年雇佣了,这是继续他的生物医学研究。

这些想法已经超越了理论。他和他的同事们正在研究的原型点护理设备:在管的患者呼气时,医生按下按钮启动激光识别和测量被送入即时分析的计算机。

“[花]也许毫秒,” vodopyanov说。 (科技似乎在上下文中牵强,但它实际上是相当普遍的,他说,你的智能手机或社交网络已经可能有某种形式的面部识别,分析数百万个像素,在不到一秒钟。“这样做同样的事情,就在两个维度。”)

于是,一些代码将这些读数转化为连贯的医疗记录 - 警告,计数低,蛛丝马迹。它是高科技相当于狗扒了糖尿病主人。 “但狗,它们是二进制文件。它只是一个“是的,什么是错的”或“不,不是这样,”他说。 “我们只是想跑赢大市的狗。”

这是一个温和的评价,他笑着送,但他欣然提供了有关工作的真相:“我们是世界上唯一的实验室,可以做我们正在做的事情。”

同时生物医学研究一直是一个重要的首次应用,该设备具有更广泛影响的可能性。 “这将被证明是一个非常重要的发现,”布林mirov,在阿拉巴马大学伯明翰和长期vodopyanov合作者大学的物理学教授。能够快速地检测化学组成显示为一切从环境监测承诺检测油管泄漏。为原型,mirov说,这可以去任何地方 - 牙医办公室,飞机,空间站。 “这可能是真的,真的全球性的。”


原型细化工作正在进行中。 vodopyanov使他的实验室目前的工作之间和太阳能电池工程师的比较。 “[工程师]专注于提高效率 - 在做一个更好的太阳能电池,”他说。 “相同和我们在一起。”他希望原型更敏感,更有效,甚至萎缩到iPhone的大小。还有很多工作要做。

这很难不约,虽然潜在影响遐想。想节约成本不惜昂贵的,但不相关的试验患者。并思考如何有用,vodopyanov说,这可能是在发展中国家,那里的医院和诊断工具无法访问数以百万计。 “我们只是在刀刃上,”他说。 “但如果我们成功了,很显然,这将是非常广泛的应用。”

问多久,这将是直到样机亮相,vodopyanov估计一年左右。 “这好比是他们的第一次飞行后,接近莱特兄弟和询问,‘OK,多久,直到我们可以加载与300人砸进世界吗?围绕’我们只是不能肯定。但我们前面的人群。”

触发过去

香味不仅可以用来作为危险的指标,也作为它的一个提醒。 

从创伤后应激障碍症的退伍军人,日常的感官体验可以引发创伤记忆。烟火可以是枪声的提醒。汽车的隆隆声可能还记得由IED中断的致命之旅。即使气体的气味可能攻击后带回了悲惨的一幕。

“气味做出更多的情感和记忆更强,”德博拉beidel,心理学和医学教育的飞马教授说。这是一个生物副产品:“从你的嗅球你的海马和杏仁核[回忆]头部右侧,” beidel说。换句话说,它是从你的嗅觉中心到你的情绪中心的直线运行。

beidel已经将香水到她的临床治疗,在 UCF恢复,这是一家专注于暴露疗法对患者的创伤后应激障碍。设置包括虚拟现实耳机提供除了像无烟火药和柴油气味的音频和视频,所有一起工作,使他们能够准确地重温他们的创伤,创造病人身临其境的体验。在更多的患者重温这些经验在一个安全的环境,beidel说,声音,气味或场景和情绪反应之间的联系较弱。她把它比作扭转巴甫洛夫的狗的训练 - 使它因此食物钟的是瞬间灵感流涎只是一种噪音。 “我们在你的大脑制造新的神经连接,” beidel说。

dr beidel using exposure therapy to treat veterans and other patients with PTSD

德博拉beidel是UCF恢复的创始董事,它采用暴露疗法,以帮助治疗退伍军人及其他PTSD患者。

但这些经验教训来的不容易。在最初的几个曝光会话 - 这90分钟到2小时之间最后 - beidel指出,大多数患者经历痛苦的​​较高水平。但经过10至14届,患者报告有关事件少思。他们永远不会忘记,但他们的反应开始减少 - 有心脏狂跳,少出汗,在喉咙里没有更多的肿块。 “当你身边的人死亡最清晰的类比可能是,”说beidel。 “我们可以哭,我们会感到很伤心。但过了一段时间后,它不具有相同的强烈影响。暴露疗法做同样的事谁拥有创伤后应激障碍的人“。

beidel已经看到了戏剧性的结果:在三个星期结束时,患者的67%她曾与暴露疗法治疗不再符合标准的创伤后应激障碍。但是从国防部资助 - 这支持她的资助工作 - 5月2017年用完了beidel,这意味着从一个研究试验到临床方案旋转 - 这意味着筹款。 还有的工作提供资金1000万$的目标目标,这beidel笔记PTSD患者提供免费服务。 “患者得到住房三个星期,”她说。 “我们对待他们,并为他们提供一个安全的地方住。”

虽然仍,保持诊所开放可能需要对群体扩大服务超越退伍军人。其中一名枪手打死49人受伤53个多 - - 还要求服务在奥兰多六月的脉冲夜总会拍摄的第一反应。有这么多的电话会在受害者的善后口袋里无人接听,紧急救援人员报告说,一个手机铃声的声音一直是创伤他们。现在,beidel说,他们就必须弄清楚什么气味可能太困扰他们。