一种新的人造“鼻子”可以嗅出受损的水果和变质的肉。尽管气味在历史上在抗击瘟疫和结核病等疾病方面发挥了重要作用,但人类的鼻子通常不够敏感,无法用作可靠的诊断工具。然而,受我们嗅觉启发的新型人造“鼻子”现在可以检测未确诊的疾病、有害气体和开始变质的食物。这一切都可以通过现有的技术来实现:天线。Michael Cheffena说:“我们被使用天线技术进行通信的技术所包围。”。
Cheffena是位于Gjøvik的挪威科技大学(NTNU)的电信教授,他认为这项技术不仅可以用于通信。他补充道:“通过赋予天线传感器功能,现有的基础设施可以用于新的应用领域。这是研究天线是否可用于这些目的的主要动机之一。”。Cheffena解释说,之前创建所谓的“电子鼻”的尝试并没有现成基础设施的优势。它们还受到天线技术可能解决的许多其他挑战的影响。Cheffena说:
“其他电子鼻可以有几百个传感器,通常每个传感器都涂有不同的材料。这使得它们的操作非常耗电,制造成本很高。它们也需要很高的材料消耗。相比之下,天线传感器只由一个天线和一种涂层组成。”。这肯定是以牺牲准确性和功能性为代价的吗?“恰恰相反,”Yu Dang说,他是位于Gjøvik的NTNU制造与土木工程系的博士研究员,也是最近在《传感器与执行器B:Chemical》杂志上发表的一篇关于新型“天线鼻”
的研究文章的主要作者。据于当介绍,他们的传感器能够以96.7%的准确率区分所测试的各种气体。这一结果不仅与迄今为止最好的电子鼻的性能相当,而且在某些领域甚至超过了它们。天线以不同频率向周围环境发射无线电信号。然后分析它们是如何被反射回来的。信号的行为方式会根据存在的气体而变化,并且由于天线以多个频率传输信号,这些变化会产生与特定挥发性有机化合物相关的独特模式。挥发性有机化合物是空气中常见的气体。
它们的特点是沸点低,这意味着它们往往在低温下蒸发。即使它们既看不见也感觉不到,你肯定会闻到其中的几种。所有生物体,包括植物,都会释放挥发性有机化合物,通常是为了保护自己免受害虫侵害或相互交流。新鲜割草的味道就是一个众所周知的例子。割草机的汽油味是另一个例子。由于我们使用的许多产品和我们周围的材料也会释放挥发性有机化合物,因此大多数环境中都会存在大量不同组合的气体。
这使得区分重要气体和不重要气体的任务极具挑战性。Dang解释说,当混合物中也加入异构体时,这会变得更加困难。他说:“异构体是具有相同分子式的化合物,但原子以略微不同的方式结合在一起。”。根据研究人员的说法,他们有点像双胞胎:非常相似,但并不完全相同。“这些化合物长期以来一直是这类传感器技术的挑战。即使是由许多不同传感器组成的最复杂的电子鼻也难以应对,”Dang说。
因此,他很高兴他们的天线传感器即使在这些困难的化合物上也表现良好。到目前为止,该传感器技术已经在不同年龄段的受撞击损坏的水果和肉类上进行了测试。通过调整检测不同气体独特“指纹”的算法,研究人员认为该技术也可能能够闻到疾病。Dang说:“挥发性有机化合物使经过训练的狗能够检测到血糖和癌症等疾病的健康变化,所以原理基本相同。”。然而,与狗不同,天线传感器不需要数月的训练或专门的处理人员。
基本技术是你客厅里已经有的东西。