由香港科技大学(科大)工程学院领导的一个研究小组，已经解决了用各种高性能气体传感器阵列制造人工嗅觉传感器的长期挑战。他们新开发的仿生嗅觉芯片(BOC)能够在纳米多孔基板上集成纳米管传感器阵列，每个芯片上有多达10,000个可单独寻址的气体传感器，这种配置类似于人类和其他动物的嗅觉工作原理。

几十年来，世界各地的研究人员一直在开发人工嗅觉和电子鼻，目的是模拟生物嗅觉系统的复杂机制，以有效地识别复杂的气味混合物。

然而，它们发展的主要挑战在于难以使系统小型化，并提高其识别能力，以确定复杂气味混合物中确切的气体种类及其浓度。

为了解决这些问题，科大电子及计算机工程系及化学及生物工程系讲座教授范志勇教授领导的研究小组，采用了一种工程材料组成梯度，使不同的传感器可以在一个小的纳米结构芯片上广泛排列。

利用人工智能的力量，他们的仿生嗅觉芯片对各种气体表现出非凡的敏感性，对混合气体和24种不同的气味具有出色的区分能力。

为了扩大嗅觉芯片的应用范围，该团队还将芯片与视觉传感器集成在机器狗身上，创造了一个嗅觉和视觉相结合的系统，可以准确识别盲盒中的物体。

仿生嗅觉芯片的开发不仅将改进现有人工嗅觉和电子鼻系统在食品、环境、医疗和工业过程控制等方面的广泛应用，而且还将为先进机器人和便携式智能设备等智能系统在安全巡逻和救援行动中的应用开辟新的可能性。

例如，在实时监测和质量控制方面的应用中，仿生嗅觉芯片可用于检测和分析与工业过程不同阶段相关的特定气味或挥发性化合物，以确保安全;在环境监测中发现异常或有害气体;并识别管道渗漏，以便及时维修。

本研究中提出的技术是气味数字化领域的关键突破。

在现代和成熟的成像传感技术的推动下，科学界见证了视觉信息数字化的胜利流行，但由于缺乏先进的气味传感器，基于气味的信息领域仍未得到开发。

范教授团队的工作为具有巨大潜力的仿生气味传感器的发展铺平了道路。

随着进一步的发展，这些传感器将得到广泛的应用，就像手机和便携式电子产品中无处不在的微型相机一样，从而丰富和提高人们的生活质量。

“未来，随着合适的生物相容性材料的发展，我们希望这种仿生嗅觉芯片也可以植入人体，让我们闻到通常无法闻到的气味。”它还可以监测我们呼吸和皮肤释放的挥发性有机分子的异常情况，警告我们潜在的疾病，进一步发挥仿生工程的潜力。”范教授说。

作者：香港科技大学

链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2024/03/240328110552.htm

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