慢性腎臟病（CKD）在現今社會中已逐漸成為一個新興的公共衛生問題，並造成人們於經濟和社會負擔。據估計，CKD於一般人群體的患病率高達 11%–13%，與非 CKD 人群體相比，並與心血管疾病和死亡率的增加有關，若於患病初期識別腎功能受損和給予適當診療，對於延緩 CKD 進展為終末期腎病至關重要。然而，CKD 在初期可能沒有症狀，並且大多數情況下未能被診斷，即使在發達國家，不了解CKD的情況也相當普遍。由於透過快速、低成本的檢測方法可提供大規模CKD篩檢的量能，並同時減少未診斷的CKD潛在病患數量。因此，建立一種非侵入性、易於使用、即時性檢測、具有成本效益的 CKD檢測裝置對於 CKD 的初期檢測和預防至關重要。

腎小球濾過率（GFR）需要收集24小時尿肌酐量，血清肌酐的量化仍然是測量腎功能的黃金標準，但這種方法不方便且費時。而一般實驗室測量血清肌酐並換算成估計的腎小球濾過率（eGFR）和血尿素氮（BUN）水平常用於監測腎臟功能，但此方法需要收集血液樣本而非即時性監測。另外，由於現今新型冠狀病毒SARS-CoV-2會高度增加嚴重急性呼吸道疾病的接觸性感染風險，因此，一個與eGFR有良好相關性的生物指標物，可以方便地用於醫院外的CKD篩查和監測，將是非常有用的。

目前已有研究指出了幾種呼出的氣體成分，可以取代血液檢查來快速監測腎功能。其中一種快速而簡單的檢測方法是呼出的氨氣測量，該方法在 CKD 和透析受試者中已有深入的研究。氨是通過腸道中的細菌和肝臟中的氮循環轉化含氮物質而產生的，腎功能受損的受試者排泄減少，氨會升高。另有研究提出，呼吸氨與血清氨無關，但多由口腔唾液尿素水解反應產生。還有一部分血液透析患者的研究小組報告有說明，在比較透析前後的數據時，呼吸氨濃度和BUN水平之間的相關係數很高（即>0.8），因此，初步確定了呼吸氨和 BUN 之間的關係。

形狀、質量和電荷的電離分子週期性地通過漂移管，形成時域光譜並被特異性識別。SIFT-MS 使用化學方法電離分子，然後結合質譜法來識別電離物質。當與外部光學諧振器一起使用時，激光吸收光譜法也可用於以高靈敏度檢測氨氣。常用的光腔衰盪光譜法 (CRDS) 採用高分辨率激光吸收技術和獨特的測量單元來量化數千倍增加的光路以實現高靈敏度。然而，所有上述方法都需要昂貴且龐大的設備。即使雷射系統比質譜儀便宜，但對於即時應用而言，成本仍然太高。在本研究中，為了便於攜帶和即時性應用，我們採用了低成本的一次性固態氣體感測器。近年來，有多項研究報導了固態靈敏的氨氣感測器。一些研究成功地展示了在500°C下使用 MoO3 奈米感測器、CuBr 化學電阻器或具有導電聚合物化學電阻器的還原氧化石墨烯的呼吸氨檢測結果。特別是 J. Killard 團隊開發的聚苯胺奈米顆粒化學電阻器和我們團隊開發的垂直通道有機半導體二極管（V-OSC 感測器）成功用於 CKD 患者的臨床試驗，該感測器的可提供良好的檢測穩定性。我們團隊使用供體-受體聚合物的V-OSC感測器，如Poly[(4,8-bis(2-ethylhexyloxy)-benzo(1,2-b:4,5-b′)dithiophene)-2,6-diyl-alt-(4-(2-ethylhexyl)-3fluorothieno [3,4-b]thiophene-)-2-carboxylate-2,6-diyl)] (PTB7)用來實現呼吸氨檢測，該感測系統不但具便攜式的之特色，且檢測僅需 30 秒。另為了有效抑制濕度對呼吸氨檢測的影響，我們將收集的呼出氣體在幾秒鐘內快速除濕，並將感測室內的相對濕度控制在10% 附近進行檢測。由於感測器晶片的製造成本極低，能夠一次性使用，應用於 V-OSC 感測器擁有相當多的優點，包括設備微小化、低成本化以提升即時照護的應用性。

儘管在血液透析患者中已經證明呼吸氨和 BUN 之間存在良好的相關性，但目前使用呼吸氨來預測CKD發生的相關性還尚未被廣泛研究。一項研究比較了27名 CKD 3-5 期患者與15名健康受試者的呼吸氨氣。另一項研究分析了8名 CKD 4-5 期患者和6名健康志願者的呼吸氨之間的差異。兩項研究均表明，與健康個體相比，CKD 患者的呼吸氨濃度顯著升高。我們最近的研究還表明，34 名 CKD 3-5 期患者的呼吸氨濃度與 BUN 水平密切相關，它是區分健康個體和這些 CKD 患者的良好預測指標。然而，這些研究以健康受試者為對照，數量較少，其結果需要通過大規模研究來驗證。