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化学传感器的主要优势在于其便携性和较低的生产成本，因此化学传感器有望实现小型化便携的呼出气分析设备。其主要分为：金属氧化物传感器、聚合物基传感器、电化学传感器以及碳纳米管化学传感器。临床上最常用的化学传感器是氢气传感器和甲烷传感器，用于检测细菌过度生长和果糖吸收不良，此外还有一氧化氮传感器，用于检测哮喘患者的呼出气一氧化氮（fractional exhaled nitric oxide，FeNO）。丙酮传感器可以用于糖尿病诊断，然而，一些开发者声称将丙酮传感器作为糖尿病早期诊断的单一生物标志物，此说法尚无可靠依据，这是由于1型或2型糖尿病与呼出气丙酮之间的关系较为复杂，采用呼出气试验诊断糖尿病还需要考虑其他可靠的标志物。近年来丙酮传感器的一个有趣应用是无创监测人体脂肪代谢，即通过呼出气丙酮检测实时监测运动时脂肪燃烧的呼吸分析仪。此外，硫化氢传感器通常用于评估口臭；二氧化碳传感器已被确立为确定呼气末呼吸状态的标志。
当前化学传感器的发展集中在氨气、异戊二烯、甲醛及其他醛类。这些传感器中的大多数可以检测到较低ppb范围内的浓度。但是，只有少数几个通过了真实呼出气样本的测试。所报告的化合物大多在定义明确的合成气混合物中，例如丙酮、异戊二烯、氨和二氧化碳的混合物。通常检测的气体为干燥的气体，而不是在人体呼出气湿度水平的气体，较高湿度通常会影响传感器的寿命和稳定性。
化学传感器的主要挑战是在复杂的呼出气混合物中实现高度的选择性、传感器可再生以及长期使用的稳定性。使用额外的过滤层包括沸石膜或活性氧化铝过滤器等可以提高传感器的选择性。此外，整个装置的小型化有利于与加热的采样管结合使用以进行呼出气分析，因此开发用于加热的紧凑型电源是一个挑战。人体生理影响也是一个需要考虑的重要因素，例如对于氨传感器，由于呼出气中的氨主要是由细菌通过尿素经口产生的，因此与血中氨的关系并不平衡。总之，虽然近年来传感器市场在呼出气分析领域取得了重要进展，但仍需克服很多困难和挑战，下面我们将分别讨论不同类型的化学传感器。
金属氧化物半导体（metal oxide semiconductor，MOS）是用于检测呼出气（一氧化碳和氮氧化物）的传感器系统的一种常用方法。氮氧化物是研究哮喘及其治疗控制的重要标志。对于这些传感器，接收器层由金属氧化物制成。氧化锌、三氧化钨、二氧化钛、氧化铟和氧化铜是用于选择性检测挥发性化合物的金属氧化物。由于氧化还原反应，挥发性有机化合物（volatile organic compounds，VOCs）的存在改变了半导体表面氧化物的电导率。诸如氢气或碳氢化合物之类的还原性气体的存在降低了氧原子的密度，导致电导率增加。相反，混合气体中氧气浓度的增加导致电导率降低。MOS的选择性可以通过金属氧化物电子结构来确定。电子结构分为两组：过渡金属氧化物和非过渡金属氧化物。
在以半导体等有限数量的可移动电荷载流子为特征的材料中，电导率的变化更容易测量。在这些材料中，即使载流子数量的微小变化也可能导致电导率的巨大变化。用于气体传感的标准材料是过渡金属氧化物。多数电荷定义了气体传感器的主要特征：n型（如氧化锌、二氧化锡、二氧化钛或三氧化二铁）主要对还原气体敏感，即低氧化电位；p型（如氧化镍、氧化钴）对氧化气体响应最大。其中，研究最多、应用最广泛的是n型半导体，尤其是二氧化锡。
金属氧化物传感器根据氧原子的表面分布原理工作。在足够高的温度下（＞200℃），分子氧（O 2 ）的解离吸附位点在氧化物表面被激活。氧被离子吸附，并形成由二氧化锡导带提供的表面负电荷浓度，导致电子的表面耗尽，随之产生的表面势垒类似于在金属半导体结中观察到的肖特基势垒。O 2 的吸附导致半导体的电导率降低。在还原气体存在的情况下，分子与表面氧的相互作用导致吸收的O 2 分子浓度降低。先前转移到吸附氧的电子随后被注射回导带，半导体的电导率增加，故材料的电阻取决于气体浓度。通过在表面添加极小的催化金属原子层，可以改变灵敏度。位于基板背面的加热器将传感器保持在必要的温度。与其他传感器相比，基板背面加热器的存在反映了传感器更大的功耗。
基于二氧化锡的传感器由于其广泛的可用性，已被用于多种不同的情境中，包括呼出气分析。例如，这些传感器的阵列被证明对各种呼吸系统疾病，如慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）和肺癌。由四种不同的金属掺杂二氧化锡膜组成的纳米阵列被用于检测含有不同VOCs（如丙酮、乙醇和NH 3 ）气体混合物中的甲醛，其相对湿度为90%，类似于人的呼出气。在400℃下，阵列对甲醛的检测极限为3ppb。在另一项研究中，涂有薄催化四氧化三钴层的负载钯-二氧化锡空心核壳传感膜对苯、甲苯、二甲苯和乙醇表现出高选择性。
氧化锡只是众多具有有趣传感特性的材料之一。例如，发现氧化钨的结晶相具有足够的灵敏度和选择性，能够检测呼出气中的丙酮。基于类似绒毛氧化钨纳米结构的传感器对与哮喘疾病相关的低浓度NO表现出高选择性响应。MOx阵列也已用于临床研究，以检测来自体外和呼出气样本的不同疾病，包括乳腺癌、前列腺癌、头部鳞状细胞癌、细菌检测、心力衰竭、阿尔茨海默病、糖尿病等。
金属氧化物也可用作晶体管传感器。金属氧化物场效应晶体管（metal-oxide semiconductor field effect transistors，MOSFETs）的大部分特性取决于金属栅极和半导体功函数之间的差异。这种差异可以通过金属氧化物界面上存在的一层电偶极子来调节。电偶极子在该界面处的吸附导致电压降，该电压降相对于栅极电压是相加的。MOSFET的整体效应是漏极-源极电流的变化，即使施加的栅极电压保持不变。最早的化学敏感MOSFET传感器是带有钯栅极的氢（hydrogen，H 2 ）敏感器件。钯（palladium，Pd）与其他贵金属一样，具有催化特性，可使H 2 分子在栅极表面解离成氢原子。然而，在钯中，氢原子可以扩散穿过金属到达氧化物表面，在那里它们形成电偶极子的有序层。呼出气中H 2 浓度异常可能是几种疾病的信号，PdFET是选择性检测H 2 的首选器件，其最初的设计是用不同的材料代替硅，比如石墨烯。纳米结构半导体的引入极大地提升了FET结构在化学传感器开发中的潜力。
在传感器表面使用聚合物是传感器的另一种方法，它可以将VOCs选择性吸附在聚合物表面，气体和气味会导致电导率变化，从而对气体进行检测。聚合物的选择取决于分析物的理化性质和结构。适于呼出气分子检测的聚合物数量不断增加，主要是通过许多修饰的方法。聚吡咯、聚噻吩、聚吲哚、聚苯胺和聚呋喃是最流行的导电有机聚合物，已用于检测呼出气中的挥发性分子。Dragonieri等使用由32种不同的聚合物传感器来检测恶性胸膜间皮瘤标记物；Kukla等人报道了三种聚合物膜（聚苯胺、聚吡咯和聚-3-甲基噻吩）在分析九种VOCs中的应用。结果表明，使用聚-3-甲基噻吩可达到分析物响应信号因子的最高值。此外，Strand等建议使用聚吡咯测量呼出气中的VOCs，因为它很容易产生并且具有很高的吸附效率。但是，由于聚合物传感器的使用很复杂，因此很难定义其实际适用性。
电化学传感器的工作原理是通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号，能够被电化学氧化或还原的气体均可以通过电化学传感器来检测。电化学传感器已用于测量呼出气中的NO。在电化学传感器中用于NO分析的主要是基于安培技术，该技术在电化学仪器中通过缓冲系统实现。该系统允许保留呼出气样品的最后部分。随后，将样品转移到传感器中进行分析，在此过程中，目标气体在存在有源催化传感器的情况下进行化学反应，并在电路内发出可测量的物理变化。传感器输出信号具有很高的灵敏度，与NO的分压成正比，与样品中的NO浓度成正比。呼出气样品中NO选择性和灵敏度的优化取决于催化剂和电解质成分，以及扩散阻挡膜和特定化学过滤系统的复杂排列。
几种电化学传感器设备包括：NIOX MINO、NIOX VERO（Aerocrine）、NObreath（Bedfont Scientific Ltd，Maidstone，UK）和Hypair（Medisoft，Dinant，Belgium）。NIOX MINO设备的特点为手持式和便携式（＜1kg），成人和儿童均可使用。患者必须在10～20cmH 2 O的呼气压力下进行10秒的呼气，以保持流速稳定为50mL/s±5mL/s。校准的电化学传感器评估呼气的最后3秒，以ppb表示结果，范围在5～300ppb之间。NIOX MINO设备已经过预先校准，旨在确保免维护和免校准系统，并使用需要更换100～300次测量值的传感器。已经开发了NIOX VERO来替代NIOX MINO设备。与NIOX MINO设备相比，它是电池供电的设备，具有更长的操作和测试寿命，测量范围为5～300ppb。NObreath是一种监视设备，在使用时成人需要呼气12秒，儿童需要10秒的呼气，重约400g（包括电池）。电池寿命长达120个检测程序。Medisoft设备是半便携式设备（重约10kg），可通过内部样品袋离线重复测量呼出气NO。它具有提供逐步在线质量控制的软件包，测量范围是0～600ppb。此外，国产设备纳库仑一氧化氮分析仪，即Nano Coulomb Nitric Oxide Analyzer（尚沃生物科技有限公司，无锡，中国）的测量范围是0～3 000ppb，最低检测浓度为3ppb。有研究使用该分析仪检测了上海市非哮喘儿童的FeNO水平，并记录问卷，包括个人数据、家庭疾病史和日常习惯。此外，他们还通过血细胞分析仪测量了白细胞和嗜酸性粒细胞的数目，以及外周血中的血红蛋白水平。结果发现，健康学龄儿童中的FeNO水平可能反映气道嗜酸性粒细胞的水平，并受到嗜酸性粒细胞数量和年龄的显著影响。
纳米工程平台的研究进展为NO的识别提供了有效的化学技术。Madasamy等人开发了对用户友好的虚拟电化学软件，该软件使用内部制造的恒电位仪测量过氧化氢刺激的内皮细胞产生的NO。它能够绘制线性图并测量未知样品中NO的浓度。数据是由铜和锌超氧化物歧化酶介导的NO的电化学氧化获得的。将获得的电分析结果与标准循环伏安仪进行比较，发现结果非常一致。该分析仪的一个重要因素是其成本效益以及能够灵活灵敏地进行选择性NO的测量。
有人提出了一种新的使用碳同素异形体石墨烯的电化学传感器设备，用于测量人体呼出气NO。石墨烯具有单原子平面结构、较大的表面积体积比和较高的载流子迁移率，这些使其成为场效应和化学场效应晶体管传感器传导通道的适宜材料。基于石墨烯的场效应晶体管可检测单个的NO气体分子，并且已开发了具有交流电介电泳的仪器。这种设备具有很高的灵敏度、可回收性和可靠的NO气体检测能力（范围为2～420ppb），在室温下的响应时间为数百秒。但是，其检测NO也存在一些技术挑战，包括呼出气样本和传感器元件的化学或物理不稳定性以及湿度和温度的变化等因素。
纳米结构材料在化学电阻中的优势在MOx半导体中显而易见，在这些传感器中，活性区域是由离子吸附过程形成的表面耗尽层。纳米晶体、纳米线或纳米带形式的纳米结构传感器消除了大部分半导体，因此所有材料都有助于气体传感。纳米结构可以用不同的材料和形状制备，由有机层包覆的无机纳米粒子（MOx半导体或金属）形成的杂化材料尤其引人关注。
相比之下，单层封端的金属纳米颗粒（monolayer capped metal nanoparticles，MCNPs）非常适用于挥发性物质的研究。在MCNPs中，金属芯提供电子导电性，而非导电有机基质为有机分子提供了选择性结合位点，金（Au）和铂（Pt）芯的MCNPs是化学电阻应用的首选。影响检测的其他参数包括粒子形状（即球体、立方体、星形、棒状）、尺寸（1～100nm）和制造方法。已经发表的许多报告表明，感测层组合物（即烷基硫醇、二烷基二硫化物、DNA、蛋白质、链烷硫醇等）是关键因素，影响传感特性的膜形态是另一个关键因素。MCNPs可以沉积在各种基底上，包括固体和柔性基底，柔性MCNPs传感器的开发近年来正处于发展的高峰期，这种传感器在各种系统中的集成也是如此。MCNPs可以集成到单变量传感器中，如化学电阻器；或者集成到多变量传感器中，如谐振或非谐振多变量电传感器和基于材料或结构的多变量光子传感器。
MCNPs在呼出气研究中的应用是广泛和深入的。大量研究通过测试与各种传感层连接的MCNPs阵列，检测多种疾病，包括肺癌、肝细胞癌、乳腺癌、卵巢癌、胃癌、结直肠癌、头颈癌、肺动脉高血压、肠道疾病、肾脏疾病、帕金森病、阿尔茨海默病、多发性硬化、结核病和其他疾病。
基于纳米材料的导电传感器中使用的其他重要材料是碳纳米结构，如碳纳米管。在交叉指型电极上沉积的单壁碳纳米管可以检测非常低浓度的VOCs。检测能力归因于对单个半导体单壁纳米管电导率的直接电荷转移，以及通过单壁碳纳米管之间的物理吸附分子对管间电导率的额外电子跳跃效应。碳纳米管与各种材料的功能化可以增强传感能力并克服由于低吸附能量或检测气体的低亲和力导致的低灵敏度、缺乏选择性或较长的恢复时间等不足。然而，对非极性VOCs的低检测率和对水的高灵敏度会影响呼出气样本的检测限。基于碳纳米管的传感器在实验室用于气体传感的研究主要集中在NO 2 和NH 3 两种气体。许多研究报道了碳纳米管与柔性传感器的集成，将功能化MCNPs与碳纳米管置于同一阵列中，以提高临床检测性能。
基于有机材料的电阻传感器很少，因为只有很少的有机材料是导电的。几年前，人们提出了一种方法，将一层非导电有机材料（如聚合物）的吸收转化为电阻的变化。这些传感器是通过将导电颗粒（如炭黑颗粒）分散在绝缘聚合物基质中制成的。混合物的电导率与悬浮在聚合物内部的颗粒之间的电荷转移有关。VOCs的吸收导致聚合物溶胀，炭黑颗粒之间的平均距离增加，从而增加总电阻。这项技术是一种商业设备的基础，称为Cyranose，已用于多种呼出气分析应用，如肺癌诊断。另一个有趣的方法是将MCNPs与聚合物相结合，形成灵活的愈合设备。这种阵列包括与硫醇配体连接的不同MCNP。柔性传感器由三层构成，即由自愈合二硫化物交联聚氨酯制成的自愈合聚合物基底、自愈合银聚合物复合材料和基于MCNP的传感层。据报告，在该系统中测试的VOCs是从呼出气和皮肤中散发的，表明其在医疗保健和诊断方面的潜在应用，并且该传感器在擦伤后3小时内具有优异的愈合性能。此外，当与模式识别方法结合使用时，这些自修复传感器均可对VOCs进行检测和分类。
硅纳米线（silicon nanowires，SiNWs）是一种新型的一维半导体纳米材料，线体直径一般在10nm左右，内晶核是单晶硅，外层有一SiO 2 包覆层，由于自身所特有的光学、电学性质如量子限制效应及库仑阻塞效应引起了科技界的广泛关注。SiNWs对极性VOCs的检测能力非常出色，但对非极性VOCs的检测仍然存在问题。为了克服这一点，功能化具有不同涂层的SiNWs是最简单的解决方案。然而，关于气相VOCs检测的报告较少。已发表了一些用于VOCs检测的功能化硅纳米线场效应晶体管的基础和应用的研究。此外，已证明修饰的硅纳米线场效应晶体管阵列可在真实和模拟场景中成功区分与胃癌和肺癌相关的VOCs和环境混杂因素。
在选择性传感概念中，高选择性检测器被设计为专门用于结合或检测目标分析物。这种方法适用于在存在干扰物种和/或背景的情况下检测定义明确的目标分析物。虽然大多数用于疾病检测的选择性传感技术针对的是非挥发性化合物，但也有许多针对特征明确的特定挥发性有机化合物的传感器。传感器选择性被定义为在存在干扰气体物种的情况下，对指定气体或气体类别具有更高的灵敏度。
Madasamy等人将铜和锌超氧化物歧化酶（copper-zinc-superoxide dismutase，CuZnSOD）固定在聚吡咯（polypyrrole，PPy）基质的碳纳米管（carbon nanotubes，CNT）上，并构建了一种基于实验室虚拟仪器工程工作台（laboratory virtual instrumentation engineering work bench，LabVIEW）的循环伏安法（cyclic voltammetry，CV），用于检测呼出气中的NO及H 2 O 2 刺激内皮细胞产生的NO。研究结果显示，萘酚膜涂覆的CuZnSOD-CNT-PPy-Pt电极对NO的测量具有高度选择性，测定正常人呼出气中NO值为24.5ppb±0.5ppb，与之前报道的数据一致。与传统的化学发光法相比，这种电化学NO分析仪具有结构紧凑、灵活和低成本的优势，适用于现场检测。此外，还可以采用间接的方法检测NO，例如将含有NO的气体混合物通过Ascarite（Sigma Aldrich，MO，USA）和能将NO转化为NO 2 的氧化性材料三氧化铬（chromium trioxide，CrO 3 ）。NO 2 与涂覆的碳纳米管场效应晶体管的相互作用会导致电导率的变化，其变化与NO气体浓度成正比。该传感器能够在相对湿度为30%的空气中表现出NO响应，LOD为5ppb。Gouma和Kalyanasundaram还报告了一种单斜晶三氧化钨（tungsten trioxide，WO 3 ）的纳米结构探针，该探针可在乙醇、甲醇、异戊二烯、丙酮和CO等干扰性VOCs存在的情况下选择性检测较低的NO浓度。WO 3 纳米结构的探头对1ppm、300ppb和500ppb的NO浓度有响应，这与人类呼出气中的NO浓度相当。Ng等报道了一种具有均匀多孔结构和良好控制的组合纳米复合凝胶，该凝胶通过将3D石墨烯材料与离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐混合用于NO检测。传感器显示了不到4秒的快速响应时间和16nm的极低检测限，信噪比为3。高灵敏度归因于石墨烯凝胶纳米复合材料用于检测一氧化氮氧化的较大电活性表面积。基于纳米材料的NO传感器对呼吸系统疾病能够进行非侵入性的诊断，例如气道嗜酸性炎症或心力衰竭。将NO传感器与选择性纳米材料结合以发现给定疾病的其他生物标志物，有望提高疾病诊断（例如哮喘和COPD）的敏感性和特异性。
在超薄（约10nm）的氮化铟外延层上开发了一种丙酮气体传感器，该传感器在空气中的检出限为0.4ppm。这些传感器的灵敏度提高归因于表面氮化铟外延层5～10nm内的强电子积累。在一项研发并测试一种由退火的掺硅氧化铟纳米结构薄膜组成的便携式丙酮传感器的结果中，该传感器显示出大约20ppb的检测极限，并且在5个受试者身上验证了非常好的呼出气丙酮监测能力。尽管获得的结果与PTR-MS测量结果显示出非常好的一致性，但仍需要进一步的临床研究以验证结果的可重复性。在另一项研究中，应用氧化锌（zinc oxide，ZnO）纳米粒子表面声波紫外传感器，在低ppb范围内检测到了丙酮可逆的电阻变化，但是没有研究真实的呼出气数据。在健康和患病的人类呼出气中存在的丙酮的基础水平很高，意味着开发的传感器可能确实适用于检测呼出气丙酮，但不适用于诊断糖尿病。最近的研究进展表明，硝酸甲酯、乙醇可能作为呼出气诊断糖尿病的更好的生物标记物。研究表明，呼出气中乙醇的基线水平约为10ppbv，而葡萄糖耐量测试后约为45ppbv。
采用溶胶-凝胶合成方法将三氧化钼纳米粒子的3D网络生成到镀有三氟甲烷的氧化铝上数字化的铂电极。该传感器对模拟呼出气样本混合物中的氨（NH 3 ）进行了选择性检测。这些传感器的优势在于制造成本低，使用纳米结构，无需冷却传感器腔室或撞击设备，无需收集和分析所获得的传感数据，以及具有较好的稳定性和可靠性。尽管报道的传感元件可能对检测NH 3 有用，但缺乏特定的疾病生物标记物，需要检测一种以上的呼出气标记物。考虑到这一点，Gouma等人开发并测试了抗三氧化钼活性膜，粒径为10～30nm，用于选择性检测包含二氧化碳和异戊二烯的模拟呼出气样本中的NH 3 。NH 3 的选择性是通过调整组成和改变传感器膜的工作温度来实现的。
与电气方案相比，光学传感使用光强度、光谱、相位、偏振和荧光寿命为信号检索提供了更多选择，并且可能为使用单个传感元件选择性检测气体混合物提供了可能性。考虑到这一点，Gu等人展示了一种用于气体混合物高度选择性光学检测的简便方法，即在可见/近红外区域中使用单波导聚苯胺（polyaniline，PANI）/聚苯乙烯纳米线测定NH 3 。在另一种光学传感方法中，Yebo等人展示了使用功能化的绝缘体上硅光学微环谐振器进行选择性和可逆性检测NH 3 。微环谐振器涂有酸性纳米多孔铝硅酸盐薄膜，用于NH 3 感测，可以对NH 3 产生可逆响应，具有5ppm的检出限。因此，基于纳米材料的光学传感器在检测复杂混合物中的NH 3 方面非常有前景。
阴离子杂化石墨片和带正电的金纳米粒子在二维混合异质结构中的静电组装被证明是检测H 2 O 2 的有效方法。暴露于H 2 O 2 后，金纳米颗粒/磺化石墨烯片状纳米复合材料的电催化活性得到增强，并获得了快速响应，具有较宽的线性范围和较低的检测限。通过水热法对铜箔进行化学氧化，而在铜电极上制备的铜氧纳米花已显示出对H 2 O 2 检测具有良好的性能和高灵敏度。玻碳电极上的羟基氧化锰纳米线已显示出较低的检测限。也有报道铂纳米线对H 2 O 2 敏感，与铂纳米粒子相比，具有更高的灵敏度、更低的检测限和更好的选择性。这种差异部分原因是与铂纳米粒子相比，铂纳米线的表面积更大。然而，这些纳米材料的制备通常涉及将它们固定在用于电化学感测的电极上的复杂程序。为了克服这些障碍，周等人提出了一种在微电极上组装树枝状金-铂合金纳米线的方法，该方法是在不使用任何稳定剂或预处理过程的情况下，施加交流电场。所获得的装置显示出在受控电位下对H 2 O 2 的电催化活性增强。纳米线的合金结构在合金表面结合位点上的H 2 O 2 种类的协同相互作用和反应性中起着重要作用，对于设计更好的化学传感器和生物传感器的纳米结构材料具有重要意义。
半导体场效应晶体管用含锇聚乙烯基吡啶的过氧化物酶测量呼出气中的H 2 O 2 ，其他电化学传感器依赖于H 2 O 2 从气相到液相的转化。液相H 2 O 2 可以通过透气膜与气相分离，也可以包含在直接沉积在电极上的聚合物/凝胶中。Wiedemair等提出了一种芯片集成的安培计设备，用于对呼出气样品中H 2 O 2 的液相和气相进行采样和检测。琼脂糖层（厚度为200nm）沉积在钽和铂电子上呈膜状，以允许气态H 2 O 2 选择性通过，其检测限在10ppb范围内。虽然这种分析仪可以实现现场检测H 2 O 2 ，但在临床环境中使用传感器时，优化流通设置以及冷却/加热效果是必不可少的。H 2 O 2 选择性传感器的开发是迈向非侵入性诊断哮喘和COPD的重要一步，将H 2 O 2 传感器与选择性纳米材料结合以监测哮喘和COPD的其他生物标志物，有望提高诊断的敏感性和特异性。
涂有厚度为2nm的氟硅氧烷聚合物薄膜的光纤传感器用于实时分析特定呼出气中的VOCs（乙烷、戊烷、庚烷、辛烷、癸烷、苯、甲苯和苯乙烯），这些物质被描述为许多临床状况（如维生素E缺乏症、脂质过氧化、肺癌、氧化应激、气道炎症和类风湿关节炎）的呼出气生物标志物。与通过气相色谱-质谱法参考方法获得的结果相比，其结果显示出相似的分析性能，优点在于可以对呼出气样品进行在线和实时分析。涂有Fabry-Perot纳米腔的光纤传感器是检测呼出气中不同VOCs、NH 3 和丙酮的另一种高度选择性方法。与其他传感方法相比，涂有选择性有机膜的光学传感器显示出多种分析优势，包括无与伦比的灵敏度、远程检测能力、无创性以及适用于化学、生物学和临床的多种分析物检测。因此，这些传感器是用于临床测试以诊断许多不同疾病的绝佳平台。可用于VOCs选择性检测的不同方法依赖于装饰有高度分散的金纳米颗粒的PANI纳米纤维。这些传感器被证明可以从人类呼出气中选择性检测H 2 S和CH 3 SH（与恶臭有关的VOCs）。这些传感器可以针对其他含硫化合物进行定制，例如与急性和慢性肝炎、肝硬化、胃溃疡和/或胃黏膜活检相关的化合物。
基于纳米材料的化学电阻器最常基于化学电阻，基于纳米材料的膜通常基于导电的无机纳米材料（如金属纳米颗粒、单壁碳纳米管和炭黑），并被有机官能团所包围。在这些薄膜中，无机纳米材料提供了导电性，而有机薄膜成分为VOCs的吸附提供了位置。暴露后，VOCs附着在传感表面上或扩散到传感膜中，并与有机相或覆盖无机纳米材料的官能团反应。反应/相互作用的结果导致纳米材料膜中的体积膨胀/收缩。结果，无机纳米材料块之间的连接变得更低/更高，电导率降低/增加。在少数情况下，纳米材料膜暴露于VOCs会导致电荷从无机纳米材料中转移，或转移到无机纳米材料，导致测量的电导率发生变化，即使传感膜内部没有任何空间位阻的变化。可以为每种传感器类型定制覆盖无机纳米材料官能团的化学多样性，使每个传感器以不同的方式响应VOCs。
（王东春 李萌）