从20世纪初开始，金丝雀是重要的岗哨检测矿井中一氧化碳和其他有害气体。这一传统强调了在工作环境中检测有害气体的必要性。
近35年后，嗅觉技术不仅揭示了一种有害气味的存在，还揭示了类似气体化合物的浓度和分化。例如，去年，英特尔提供了一种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，可以模仿人类大脑对气味的反应方式。图片由Walden Kirsch和英特尔
其他研究人员和工程师最近也在继续这一追求，开发出“电子鼻”，为食品生产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帮助电子鼻的基本技术。传统的识别和检测恶臭气体的方法，化学特定分析和嗅觉测定，通常是昂贵的，不能实时操作。这限制了大规模采用物联网的机会。
据Odotech公司介绍，电子鼻由三种元素组成:
- 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都是基于电子的，模仿人类嗅觉的工作方式。芯片上的传感器会改变特定的电特性，在选定的气体存在时发生变化。
这项技术的模型与人类大脑相似。图片由Odotech和ResearchGate
1953年，人们观察到一种金属氧化物半导体在有氧的情况下改变了它的电阻轮廓，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由各种传感器制成，包括金属氧化物半导体(MOS)和mosfet。
启动提供1毫米的多通道检测2芯片
SmartNanotubes Technologies是一家初创公司，旨在彻底改变电子鼻的物联网适用性。探测器芯片，还有“Smell iX16”是一个16通道阵列，以1.8秒的速度采样信号据该公司称。
PCB原型，“Smell Board 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。检测过程通过描述与不同气味相关的“模式”来运作。
SmartNanotubes在2021年全虚拟CES上的演示展示了它的设备通过气味来观察橘子的存在。图片使用SmartNanotubes技术和数码记录
SmartNanotubes技术表明，许多气体都可以通过64通道系统检测和表征。目前，他们声称已经成功检测到几种化合物，包括氨、二氧化碳、异丙醇和香蕉。
斯科尔特利用增材制造开发电子鼻
使用增材制造技术，SkolTech同样开发了PCB电子鼻目的是降低传感器技术的成本，推动其商业化。
根据高级研究员Fedor Fedorov的说法，增材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。”
他接着解释了打印过程的好处:“我们设法使用了几种不同的氧化物，这使得芯片产生了更多的正交信号，从而提高了选择性。”
SkolTech的概念验证PCB有八个传感器。图片由SkolTech
SkolTech公司指出，该传感器能够在低浓度下区分化学成分相似的化合物，包括甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇，这可能是检测食物中有毒酒精混合物的关键安全特性。
该多传感器阵列是通过3d打印各种金属氧化物纳米晶薄膜并将其粘接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°C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的准二维材料-可能提供在室温下工作的制造材料。
生物技术杂交允许检测VOCs
东京大学生物混合系统实验室的Shoji Takeuchi教授领导的研究人员已经开发出了这一技术一种无细胞(相对于基于细胞的)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。为了实现这一目标，他们制造了16通道的微管，用于在系统中移动气体。
将液滴加入到两个孔中形成脂质双分子层的系统的一个通道的详细视图。图片由UTokyo
通过参考电压为+60 mV的1 kHz贝塞尔低通滤波器，以5 kHz的速率采样电流，对Octenol的存在进行了电测量。该项目的总体目标是利用生物的嗅觉技术检测VOCs，其精度和选择性远高于目前的VOC传感器。
教芯片闻味道
虽然芯片并不像人类那样“闻”，但这些新兴技术确实改善了与电子鼻相关的常见机器学习、制造和设计层面的挑战。实际上，有朝一日，电子鼻传感器可能会成为物联网设备的常见功能，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。
