从20世纪初开始，金丝雀是一个重要的哨兵检测矿井中一氧化碳等有害气体。这一传统强调了在工作环境中检测有害烟雾的必要性。
近35年后，嗅觉技术不仅揭示了有毒气味的存在，还揭示了类似气体化合物的浓度和区别。例如，去年，英特尔(Intel)推出了一款增强的机器智能芯片，可以学习气味。
英特尔的Loihi神经形态芯片包含人工神经网络，可以模拟人类大脑对气味的反应。图片由Walden Kirsch和英特尔
其他研究人员和工程师最近继续这一追求，开发“电子鼻”，以在食品生产中创造更安全的工作环境和更好的质量保证。
电子鼻是如何“闻气味”的?
在深入研究这些新的研究进展之前，先回顾一下可能会有所帮助电子鼻的基础技术。传统的气味识别和检测方法，化学分析和嗅觉测量，通常是昂贵的，并不是实时操作。这限制了大规模物联网应用的机会。
根据Odotech的说法，电子鼻由三部分组成:
- 气体传感器阵列
- 预处理程序数据
- 数据插值引擎
这些元素在很多情况下是基于电子的，模仿雷竞技最新app了人类嗅觉的工作方式。芯片上的传感器将改变特定的电气特性，在所选择的气体存在时发生变化。
该技术的模型与人脑相似。图片由Odotech提供ResearchGate
1953年，人们观察到一种金属氧化物半导体在氧气存在的情况下会改变其电阻轮廓，从而开启了早期传感器研究。现在，电子鼻中负责检测的子系统是由各种传感器组成的，包括金属氧化物半导体(MOS)和mosfet。
启动提供多通道检测在1毫米2芯片
SmartNanotubes Technologies是一家致力于革新电子鼻物联网适用性的初创公司。探测器芯片，那个“Smell iX16”是一个16通道的阵列，采样速率为1.8秒据该公司称。
PCB的原型，“气味板iX”，运行四个这样的检测设备，允许多达64个通道的气味检测。探测过程通过描述与不同气味相关的“模式”来进行。
SmartNanotubes公司在2021年全虚拟消费电子展(CES 2021)上的演示显示，该设备通过气味来观察橙子的存在。图片由SmartNanotubes科技公司提供数码记录
SmartNanotubes Technologies公司表示，许多气体可以用他们的64通道系统检测和表征。目前，他们声称已经成功检测出几种化合物，包括氨、二氧化碳、异丙醇和香蕉。
Skoltech利用增材制造技术开发电子鼻
使用增材制造技术，SkolTech也开发了一种PCB电子鼻其目的是降低传感器技术的成本，推动其商业化。
高级研究员Fedor Fedorov表示，增层制造的精度已经达到了“打印分辨率接近芯片上电极之间的距离，这是为了更方便的测量而优化的”。
他接着解释了印刷过程的好处:“我们成功地使用了几种不同的氧化物，使芯片发出更多正交信号，从而提高选择性。”
SkolTech的8个传感器的概念PCB证明。图片由SkolTech
SkolTech指出，该传感器能够区分化学性质相似的化合物，包括低浓度的甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇——这可能是在食物环境中检测有毒酒精混合物的一个关键安全特性。
多传感器阵列是通过3d打印各种金属氧化物的纳米晶薄膜并将其粘在芯片上而开发出来的。图片由ACSPublications
SkolTech的研究人员提到了该设备的一个缺点:目前它只能在200-400℃的温度下工作。研究人员希望以后的材料研究——可能是一种叫做MXenes的准2d材料-可以提供可以在室温下工作的制造材料。
生物技术杂交可以检测VOCs
由东京生物混合系统实验室大学的Shoji Takeuchi教授领导的研究人员已经开发出了这项技术一种无细胞(相对于基于细胞)混合挥发性有机化合物(VOC)传感器。
研究人员试图通过结合蚊子的受体蛋白来测量辛烯醛(一种存在于人类汗液中的挥发性有机化合物)的存在。为了实现这一点，他们加工了16通道的微管，用于在系统中移动气体。
液滴加入到两个孔中形成脂质双层的系统的一个通道的详细视图。图片由UTokyo
通过电压基准为+60 mV的1 kHz贝塞尔低通滤波器，以5 kHz的频率采样电流来测量辛烯醇的存在。该项目的总体目标是利用生物嗅觉技术检测VOC，其精度和选择性远远超过当前的VOC传感器。
教芯片有气味
虽然芯片并不像人类那样“闻气味”，但这些前景看好的技术确实改善了常见的机器学习、制造以及与电子鼻相关的设计水平挑战。实际上，电子鼻传感器可能有一天会成为物联网设备的一个常见功能，以保证家庭和工作场所的安全。
你是否在一个嗅觉可以自动化的领域工作，从而提高安全性或质量?请在下面的评论中告诉我们。
