从电气工程实验室走向呼吸健康应用。日前，一支由重庆大学本科生牵头、陆军军医大学及多高校学生跨专业参与的创业团队，研发的“呼吸魔方”（BreathMatrix）项目获得诺贝尔化学奖得主推荐支持。

图1 “呼吸魔方”项目宣传图，呼气分子检测技术展示。

如何让人们在家庭、社区更便捷地关注呼吸健康，是这群学生共同关注的问题。团队把研究对象锁定在日常呼出的气体上，尝试结合先进传感技术与人工智能分析，寻找可重复采集、可长期追踪的健康信息，为社区呼吸健康管理探索新的技术入口。

项目负责人王馨曼是重庆大学辛辛那提联合学院电气专业本科生。她在气敏材料与分子吸附研究中积累方法经验，并在《Results in Surfaces and Interfaces》等发表相关论文。随着“呼吸魔方”推进，她从参与实验、学术交流和样机研发，逐步走向项目组织，统筹技术验证、跨专业协作与成果转化。

跨越校界，把不同专业组织成一支创业团队

据了解，团队成员覆盖电气、机械、生物医学工程、中药学、工程管理、产品设计及播音与主持艺术等专业。学生围绕同一套呼气检测方案协同工作，将技术研发、医学需求与创业运营连接起来。

图2 学生团队部分成员合影、联合指导教师及项目负责人王馨曼路演展示。

在研发端，重庆大学的王焱哲负责算法模型，沙泽曦参与设备设计；陆军军医大学的刘思麟、蔡彬彬，以及重庆中医药学院的李健彤，参与医学需求分析、检测流程梳理和样本验证。不同专业的判断共同影响设备如何采样、信号如何处理、结果如何解释。

在产品与运营端，重庆大学的苏子越承担财务分析与项目管理，产品设计专业的杜依亭结合专业训练参与成果呈现，播音与主持艺术专业的贾子萱负责新媒体运营与项目传播。成本、进度和使用体验由此进入研发讨论，学生开始以创业团队的方式组织一项医工交叉课题。

团队同时获得重庆大学陈伟根教授、曾文教授、胡熙茜工程师，以及陆军军医大学陈碧华副教授的联合指导。教师在先进传感、气敏材料、医学电子仪器和设备工程化等方向提供支撑，学生承担实验实施、方案迭代、项目组织和路演展示等具体任务。

 从分子指纹到健康趋势，打通检测与分析环节

“呼吸魔方”的研发重点，是让采集到的呼气信息能够稳定检测、相互比较并持续追踪。针对呼气湿度高、背景复杂、痕量成分信号弱等问题，学生团队围绕采集、处理、检测、校准与质控建立技术方案，把样本隔离、防污染和跨设备校准纳入研发流程。

在分子检测环节，团队探索一次性气相微流控卡匣与表面增强拉曼光谱（SERS）技术相结合：通过卡匣组织气体流动，利用纳米增强基底富集目标分子、增强光谱信号，再从光谱中提取分子特征。这套方案既涉及材料与光学实验，也考验采样结构、信号处理和耗材设计的配合。

图3 三端产品设计以及团队实验操作、光学平台和学术交流等研发实践。

在数据分析环节，团队提出呼吸健康指数（BHI）研究模型，尝试融合肺通气功能、气道力学、呼气分子谱特征以及个人基线和纵向变化，形成可量化、可追踪的健康参考。团队关注同一个人在不同时间的变化，也重视不同设备之间数据的一致性。

围绕这一思路，团队规划HOME、PRO、PUBLIC三类终端：HOME侧重家庭高频监测与个人趋势，PRO面向专业深度评估，PUBLIC面向社区和机构的分子检测研究及模型标定。三端拟共用采集质控流程与数据后台，通过不同场景的数据积累推进模型迭代。相关产品仍在研发与验证阶段，BHI的参考范围、重复性和临床有效性还需持续验证。

 把科研积累转化为创业能力

持续的科研与竞赛训练，为这项探索提供了积累。团队成员参与的相关项目曾获全国大学生生物医学工程创新设计竞赛二等奖，以及中国（国际）传感器创新创业大赛西南赛区高校组创新应用类一等奖、二等奖等成绩；成员在气敏材料、分子吸附、传感检测等方向开展论文研究，并形成专利申请、软件著作权等成果。

图4 团队成员参与项目的部分获奖证书，以及论文、专利申请和软件著作权材料。

同时，该项目也获得了国际学者的关注。2022年诺贝尔化学奖得主莫滕·梅尔达尔（Morten Meldal）对“呼吸魔方”表达推荐支持，肯定其将先进传感、分子指纹分析与智能数据解释相结合的研究思路，并鼓励团队通过严谨实验继续完善技术、推进应用研究。（图片由团队提供）

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