質譜儀

每個人呼氣有專屬「氣紋」?

每個人呼氣有專屬「氣紋」?
國立臺灣大學科學教育發展中心特約編譯柯廷龍/國立臺灣大學動物學研究所潘建源教授責任編輯

每個人的口氣或呼氣中所包含的物質都不盡相同,就如指紋一般,每個人都有專屬於他的氣紋。(breathprint)(圖片來源:flickr用戶Looking Glass)

在醫學界中,血液檢查及尿液檢查常被醫生拿來作為一項便利的工具,醫生可以藉由這些檢測的報告,判斷病人的健康狀況及病情,但在未來,我們將可以藉由口中呼出去的氣體瞭解自己身體的健康情形。

2013年4月公共科學圖書館網站刊登了1篇關於蘇黎世聯邦理工學院的研究,根據研究發現,人所呼出來的氣體具有獨特的特徵,可以作為檢驗身體健康狀況的依據。

以氣味來判斷健康狀況在傳統中醫早就被使用,中醫師藉由病人口氣的味道來進行診斷。亦有人提出,經過適當訓練的狗或老鼠,可以藉由口鼻氣味辨認出病人是否罹患特定癌症。但在上述例子中,診斷的結果會有偏差。所以,有機化學家雷納多‧曾諾比教授(Renato Zenobi)及其團隊,藉由最新的技術分析口氣或呼氣中的化學元素,來避免上述診斷可能造成的偏差。

質譜儀

質譜儀 (Mass Spectrometry)
臺中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

所謂的質譜儀,是一種能夠判別樣品的元素組成或分子的分析儀器,其原理主要是利用離子之荷質比的不同,加以分離各個離子,並測量其分子量。
下圖為質譜儀之簡易構造圖。

質譜儀之構造主要分成五個部份:樣品導入系統、離子源(ion source)、質量分析器(mass analyzer)、偵測器(detector)、質量處理系統(data analysis)。首先,我們利用導入系統將樣品導入,這些樣品會在離子源的地方產生電離,被分解成離子態,再藉由電場加速正離子之運動(電場方向會決定打出去的離子是帶正電或負電,在此,我們利用的是正離子),使正離子變成離子束,打向質量分析器,而分析器處設有一個磁場,這些正離子在磁場中會受到垂直速度方向的磁力影響,因為荷質比的不同,造成之磁力便會不同,因此,各個正離子會根據不同磁力所造成的軌跡前進,接著撞擊在偵測器上,當離子撞擊偵測器時,連接著偵測器的電線會提供電子,用以中和離子使其恢復電中性,這些電子在電線上不斷移動,使電線產生電流,最後,質量處理系統根據這些電流大小進行分析,便可知道分離出來的粒子為何了。