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第24章 电子鼻

人类的鼻子是嗅觉器官,它可以感觉气味。当气味进入人的鼻腔后就会刺激人的嗅觉神经,经神经传导到大脑,大脑便能判断出气味。一些动物也有鼻子,也能分辨气味,辨别气味的功能并不比人类差,甚至它的灵敏性还超过人类。

电子鼻胜过人的嗅觉人类鼻子的嗅觉,并不是像机器一样总是那样工作,有的时候鼻子的嗅觉神经会疲劳,这时它的工作效率就会大大降低,比如,当我们长时间闻到一股气味时,就对这种气味的感觉有些差了。还有的时候,因为我们感冒了,对气味的感觉就不那么灵敏了。

还有一些气味,我们的鼻子根本就闻不到,就是说我们鼻子辨别气味的功能也是有限的,不是什么气味都能感知。比如,一氧化碳气体的味道,我们就感觉不到,但是这种气体却对人类有害,而我们人类既看不见又闻不到,这种气体却悄悄地走近我们,使人受到它的伤害。

科学家们想出了用仿生学的道理研制一种电子鼻,让它为我们服务。

电子鼻使用一种特殊的材料,这种材料就是二氧化锡、氧化锌等半导体材料,这种材料接触不同的气味时会改变自身的导电能力。用它这种特性就能制造出电子气体传感器,最后制造出电子鼻。电子鼻用途广泛,而且,只要它工作,就不会像人的鼻子那样发生疲劳。最初的电子鼻比较笨重,使用起来不方便,以后人们又研制出小巧玲珑的电子鼻,这下它的用途更广了。

电子鼻应用广泛电子鼻的用途越来越广泛,煤矿中装上电子鼻,就可以嗅出矿井内的瓦斯含量,预报矿井中的瓦斯爆炸,这对矿井的安全十分有用;家里的煤气灶装上电子鼻,就会预报煤气管道是否有漏点,以避免煤气泄露。

有许多监测环境的仪器上也都装有电子鼻,它们可以连续监视空气中的烟尘和有害的气体,以及时地发出警报。粮食仓库、温室、养猪场等许多地方都有电子鼻的身影,它们可以监视那里微小的变化,可以及时地把有关数据显示出来,供人们采取措施调整那里的设施,以利于保护粮食、或利于作物的生长、或利于猪的生长。有的电子鼻的功能甚至超过了猎犬和警犬,在警界派上用场。交警还可以用电子鼻对司机进行酒精测试。

电子鼻很早以前就有应用了。在1993年,Pearce等人就首次把传感器应用在啤酒检测上,实验室制造的由12个有机导电聚合物传感器组成的系统检测了3种近似的商品酒,有2种是酿造后再贮存的啤酒,还有1种是淡色啤酒,结果表明:这3种啤酒很容易被鉴别,而且还很快鉴别出一种人为感染的啤酒和未被感染的酒。

英国柴郡克鲁城镇的欧斯米泰克公司成功地开发出了电子鼻,试验表明,它能“嗅”出侵蚀病人皮肤伤口的细菌,提醒医生及时采取相应措施。

糖尿病使病人的气息发出甜味,而发出腐败气味的伤口则意味着感染--古代的行医人员没有现代高度发达的技术,他们通常靠嗅觉诊断疾病。现在,科技正在使这项古老的手法变成现实。工程师正在仿照人类的鼻子来开发电子鼻,为不断寻求微创技术的医生开拓出一个崭新的领域--利用鼻子了解人体状况。

美国航天局用来监测国际空间站和航天飞机内某种气体成分的电子鼻,还可以用来检测大脑癌细胞。这种名为“Enose”的电子鼻是由美国航天局喷气推进实验室研发的,设计目的是用它探测航天飞机和国际空间站出现的微量的氨渗漏问题。一个由神经外科、癌症以及航天领域专家组成的研究小组,在利用这种电子鼻研究大脑癌细胞转移时发现,电子鼻能够区分健康细胞和癌细胞的不同“味道”,从而使医务人员能准确判定癌细胞群的具体位置,避免其与周围健康细胞发生混淆。