第一个用于确定人类生理状态的呼吸分析起源于希波克拉底时期（公元前460-370年），当时古希腊医生意识到可以从患者呼吸的特征气味中诊断出某些疾病，并且知道人的呼吸可能会提供有关健康状况的健全信息。在后来的医学实践中，医生能够很容易分辨出糖尿病患者、晚期肝病患者、肾衰竭患者和肺脓肿患者呼吸中的“水果味”（丙酮）、“霉味”、“鱼腥味”、“尿味”和“腐臭味”[1]。对呼出气中存在的VOCs的分析可以提供患者病理生理状况的宝贵信息，这些化合物是各种疾病和代谢活动的潜在诊断生物标志物。

图一 呼出气成分示意图，来源：Owlstonemedical.com

   近代提出呼气代谢组学（breath metabolomics）的概念，当发生从健康状态到病理状态的转变时，人体呼气中的挥发性有机物( volatile organic compounds，VOCs)分布将被改变，并且可以被检测到并用于诊断和监测。从1970年代Pauling团队使用气相色谱仪（GC）检测人类呼吸中200多种VOCs之后，越来越多科研团队在研究呼气代谢组学。

图二 1980~2015年间呼出气VOCs发表文章数统计，来源：breath biopsy complete guide

宿主和共生微生物的内源性VOCs相互作用大大增加了呼气代谢组的复杂性，而且呼气中VOCs含量通常非常稀少，低至百万分之几（ppmv）甚至十亿分之几（ppbv），因此要实现可靠、高质量、标准化的呼吸采样及分析检测存在相当的挑战。

图三 呼气采集流程[7]

目前科研最常用的是高灵敏GC–MS分析系统，结合预浓缩系统可以有效地离线收集、分离和鉴定人呼吸中大多数化合物，如脂族化合物、醇、醛、酮、胺及卤代化合物，也足够敏感去量化ppbv水平的VOCs。但GC-MS的耗时、昂贵、富集损耗、操作困难、无法实时检测和重复标准化测量是临床应用的巨大阻力。

E-nose电子鼻利用纳米传感器阵列检测呼出VOCs的复杂混合物的已知成分，具有小型化便携、实时分析成本便宜的优势，但对于复杂疾病的研究和低浓度VOCs的精准定量分析却无能为力。

相比于GC-MS，质子转移反应质谱（PTR-MS）检测VOC浓度可达pptv水平，可在线多次检测且不需要费时昂贵的预浓缩步骤，目前已用于监测麻醉、呼吸曲线和血液透析。但是对于VOCs分析而言也存在难检测低碳烷烃类物质及细菌代谢相关硫化物的局限。

大连化物所新开发的SPI-TOF利用复合电离技术能够快速在线分析气体中的痕量成分，其重复性好、碎片化程度低且无需预富集，具有成为VOCs标准分析工具的潜力。

表五 现有VOC检测技术及性能对比

呼气检测行业的转折点已经到来，产业爆发指日可待。从古代辨味识病到现在代谢组分析，一直朝着呼气检测的方向进行突破。但是由于代谢组学的复杂性，呼气检测流程中样本采集、样本浓缩及分析流程没有标准工具和流程优化，导致产业化困难重重。所有的基础研究都在探索不同的气体采集方式，采用不用策略的样本浓缩，并且需要处理吸附-解吸附的损耗和分离偏差的问题，最终学术上对于同一病种的VOCs标志物组合没有一个明确的定论。

随着在线分析技术进一步迭代升级，将无需样本浓缩带来的系统误差。同时，高灵敏度分析仪器可以标准化高通量分析样本。在疾病的筛查诊断上的标志物会逐步形成共识，低成本操作简便的非侵入式呼气检测正处于产业爆发的前夕。
  
   2022年4月15日，据财联社消息，美国食品药品监督管理局（FDA）发布首份使用呼出气体来检测被采样者是否感染新冠病毒的紧急使用授权（EUA），主要检测呼出气体中与新冠病毒感染有关的5种挥发性有机化合物(VOCs)。采集和分析可在同一个环境进行，如医院和其它移动检测场所，仪器仅有行李箱大小，并在三分钟内获得结果。

InspectIR COVID-19呼吸检测仪的性能在一项对2409人(包括有和没有症状的人)的大型研究中得到了验证。在这项研究中，该测试被证明具有91.2%的敏感性(该测试正确识别的阳性样本的百分比)和99.3%的特异性(该测试正确识别的阴性样本的百分比)。这项研究还表明，在只有4.2%的病毒阳性个体的人群中，该检测的阴性预测值为99.6%，这意味着在疾病流行率低的地区，获得阴性检测结果的人很可能是真正的阴性。在一项聚焦于奥密克戎毒株的后续临床研究中，该测试具有类似的敏感性。
InspectIR COVID-19呼吸检测仪使用一种称为气相色谱-质谱(GC-MS)的技术来分离和识别化学混合物，并快速检测出呼出的呼气中与SARS-CoV-2感染有关的5种挥发性有机化合物(VOCs)。当InspectIR COVID-19呼吸分析仪检测到SARS-CoV-2的VOC标记物存在时，将返回一个推定(未经确认的)阳性检测结果，并应通过分子检测予以确认。
目前国内核酸检测是主流的检测手段，但是这种检测手段操作很复杂，先收集后拿到仪器检测，容易造成人口聚集，交叉感染，美国FDA今日核准的VOCs检测，对我国这种感染率低的情况是非常适合的，有利于大规模排查阳性患者。A股做VOCs检测的不多，其中雪迪龙公司非常重视VOCs产品的研发，目前公司已储备了多款的VOCs监测产品，包括便携式、在线的、防爆的等，成本从几万元到几百万元不等。公司承担了与VOCs相关的两个国家重大专项，公司现在业绩很好，估值也低，股价超跌，可以重点关注。