Researchers develop biomimetic olfactory chips to enable advanced gas sensing and odor detection
哺乳動物嗅覺系統和 BOC 系統的比較。一個, 氣味/氣體分子的插圖。, 人類嗅覺系統示意圖,由嗅上皮和嗅球組成。c,嗅覺皮質的結構。d,識別結果圖示。e, 不同哺乳動物(獼猴、人類、狗和大鼠)完整嗅覺受體中表現的基因數量總結。f,具有相關電路的單片 BOC 的結構。,來自整體 BOC 的不同氣味/氣體分子的響應模式以及用於識別響應模式的演算法設計。信用:自然電子學(2024)。DOI:10.1038/s41928-023-01107-7

由香港科技大學(科大)工程學院領導的研究團隊解決了利用多種高性能氣體感測器創建人工嗅覺感測器的長期挑戰。

他們新開發的仿生嗅覺晶片 (BOC) 能夠將奈米管感測器陣列整合到奈米多孔基板上,每個陣列可整合多達 10,000 個可單獨尋址的氣體感測器。晶片幾十年來,世界各地的研究人員一直在開發人工嗅覺和電子鼻(e-noses),目的是模擬生物嗅覺系統的複雜機制,以有效辨別複雜的氣味混合物。

然而,其開發的主要挑戰在於難以使系統小型化並提高其識別能力,以確定複雜氣味混合物中的確切氣體種類及其濃度。

為了解決這些問題,科大電子及電腦工程系及化學及生物工程系講座教授范志勇教授領導的研究團隊採用了一種工程材料成分梯度,可在一個小型晶片上安裝多種不同的感測器。 。

利用人工智慧的力量,他們的仿生嗅覺晶片對各種氣體表現出卓越的靈敏度,對混合氣體和 24 種不同的氣味具有出色的辨別能力。為了擴大嗅覺晶片的應用範圍,團隊還將晶片與機器狗上的視覺感測器整合在一起,創造了一個組合的嗅覺和嗅覺晶片。可準確辨識盲盒中的物體。

仿生嗅覺晶片的開發不僅將改善人工嗅覺和電子鼻系統在食品、環境、醫療和工業製程控制中現有的廣泛應用,而且還開啟了新的可能性。,例如先進的機器人和便攜式智慧型設備,用於安全巡邏和救援行動。

例如,在他們的應用程式中監控和,仿生嗅覺晶片可用於檢測和分析特定氣味或與工業製程的不同階段相關,以確保安全,檢測其中的任何異常或有害氣體;並識別管道洩漏情況,以便及時修復。

這項研究中提出的技術是氣味數位化領域的關鍵突破。作為見證了在現代成熟的成像感測技術的推動下視覺資訊數位化的勝利流行,但由於缺乏先進的氣味感測器,基於氣味的資訊領域尚未開發。

範教授團隊的工作為具有巨大潛力的仿生氣味感測器的開發鋪平了道路。隨著進一步的進步,這些感測器可能會得到廣泛的應用,就像手機和便攜式電子產品中無處不在的微型相機一樣,從而豐富和提高人們的生活品質。

範教授是跨學科材料科學與工程領域的學者,熱衷於將實用方法與大膽想像相結合,推動產生社會影響的一流研究。他在仿生感覺系統領域工作了二十多年,首先從視覺系統入手,並於2020 年成功開發出世界上第一個具有3D 視網膜的球形人工眼。系統,並透過以下方式提升了他的工作水平:整合兩個系統,實現更智慧、應用更廣泛的機器人。

「未來,隨著合適的生物相容材料的研發,我們希望仿生嗅覺晶片也能被放置在人體上,讓我們能夠聞到平時聞不到的氣味,還可以監測身體的異常情況。」我們呼吸中和皮膚散發的揮發性有機分子,警告我們潛在的疾病,進一步發揮仿生的該研究是

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Chen Wang等人,基於大規模單晶片整合奈米管感測器陣列的仿生嗅覺晶片,自然電子學(2024)。DOI:10.1038/s41928-023-01107-7引文:

研究人員開發仿生嗅覺晶片以實現先進的氣體感測和氣味檢測(2024 年 3 月 28 日)檢索日期:2024 年 3 月 28 日取自 https://techxplore.com/news/2024-03-biomimetic-olfactory-chips-enable-advanced.html

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