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之江实验室开展人工嗅味觉传感器相关研发 获阶段性成果

11日,从位于浙江的之江实验室获悉,该实验室超级感知研究中心研究专家王镝及其团队开展的人工嗅味觉传感器及相关技术研发,已取得手持式呼吸丙酮检测设备、微型化嗅觉传感器样机1.0等阶段性重要成果。
目前,大部分的气体检测设备主要针对有毒、有害气体监测,在智能技术迭代、应用场景开拓等方面仍有很大的“淘金”空间。
比起感知声、光、电、力等信号的物理传感器,感知化学信号的气体传感器应用拓展相对缓慢,这背后有复杂的技术原因。“由于现实中的气体样品混杂了大量不同种类的气体分子,导致气体传感器易受干扰,可靠性相对较差。而且气体传感器的敏感材料需要暴露在外部气体环境中工作,可能受化学物质影响,导致器件的稳定性不佳。”王镝说。
据悉,在大量的物联网应用场景催化,以及通信技术和人工智能技术的赋能下,气体传感器的开发在不断推进,其应用场景从用于毒害气体检测逐渐向医疗护理、可穿戴设备、食品安全等领域拓展。
王镝介绍,如在医疗领域,二氧化碳浓度曲线是判断病人肺通气情况的依据,某些气体标志物浓度曲线反映了慢性疾病的发展趋势。在人工智能技术赋能传感器后,智能气体传感器不仅能检测气体、绘制曲线,还可以判断疾病发展程度,减轻医护人员压力,使疾病监测和健康管理成为可能。
气体传感器在医疗领域已有不少应用案例。王镝及其团队研制的手持呼吸丙酮检测设备就是其中之一。其原理是利用气体传感器,检测人呼气中的丙酮含量,从而实现快速、无痛的I型糖尿病检测。相较传统的血液检查,呼气式检测的诊疗体验更佳。
“当人体内胰岛素水平低时,无法将葡萄糖转化成能量,转而分解脂肪。作为脂肪分解后的副产品之一,丙酮会随呼吸排出体外。”王镝说,“我们研制的手持呼吸丙酮检测设备采用比色式技术路线,通过检测气敏材料的颜色变化,测量人呼气成分中的丙酮含量。”
据悉,被试者只需向设备吹气,在气体通过检测单元时,丙酮敏感材料会特异性地与其中的丙酮发生反应,并改变颜色,引起传感器中的光信号变化,最终转化为电信号将丙酮含量数据输出。
“我们正在研制‘日抛’贴片式丙酮传感器,这种传感器成本低,能够全天候自动测量皮肤挥发的丙酮气体。”王镝说,未来,在与人工智能技术结合后,贴片丙酮传感器可以辅助糖尿病的诊断、监测和用药指导。
面对气体传感器及其应用的“星辰大海”,王镝说,其团队并未止步于研制单一气体传感器,而是瞄准与智能设备兼容的高集成阵列式嗅觉器件,目前已取得阶段性研究成果。“我们希望用小小的手机插件,同时辨别几十种气体,让食品安全信息唾手可得、环境监测数据尽在掌握、可穿戴设备更加‘聪明’,获取更全面、精确的健康数据和环境信息,为智慧生活装上机灵的‘电鼻子’。”(完)