在这篇博文中,我们将讨论电子鼻技术。


模仿人类感官的技术在不断进步,但与其他感官相比,嗅觉尚未被征服。不过,最近科学家们发明了一种名为 "电子鼻 "的机器,向嗅觉的奥秘发起了挑战。

20 世纪 80 年代,研究人员发现,当气体分子撞击到有电流流过的传感器时,传感器的电阻会发生变化,如果用合适的软件对电阻变化进行分析,并将其转换为坐标点,就可以从气体分子自身的数据库中获取有关该气体分子的信息。这一过程与人的鼻子中发生的情况类似,因此人们创造了一种名为电子鼻的设备。

但人类的嗅觉要比这复杂得多。鼻腔内膜中被称为嗅觉上皮细胞的部分负责检测从鼻孔中流入的气味分子,嗅觉上皮细胞表面大约有 1000 种不同的气味受体蛋白可以检测气味分子。通过这些受体,人类可以分辨出 1 万种不同的气味,而电子鼻的气味受体传感器只有十几种。

第一个商用电子鼻于 1993 年问世,它使用一系列金属氧化物作为气味传感器。6 至 12 个传感器发出的电信号经过数据处理,转换成坐标点。后来,人们开始使用塑料作为传感器的材料,但缺点是能导电的塑料并不多,这就限制了可检测的化学物质的数量。最近,一个研究小组开发出了一种新型电子鼻。通过将碳粒子与普通塑料混合作为传感材料,他们能够导电,从而有可能利用各种塑料制造出一种能够检测多种化学物质的传感器。

如果电子鼻实用化,它将有许多不同的用途。人类的鼻子非常灵敏,但并不总是始终如一,而且由于我们无法量化气味的强度,因此无法定量跟踪气味随时间的变化程度。然而,要使电子鼻成为真正的 "人造鼻子",取代人的鼻子,还有许多难题需要解决。目前的电子鼻通常会对人类无法闻到的物质产生反应,而那些足以让人类察觉的气味却往往被忽视。此外,传感器的灵敏度通常在 1 ppm(百万分之一)左右,远远落后于人类的嗅觉。而且,迄今为止开发的传感器中,只有几十种具有实际应用价值。要成为传感器,与挥发性分子的结合必须是瞬时的,传感器分子不能变形,而且无论何时测量,同一分子必须发出相同的信号。