之江實驗室開展人工嗅味覺感測器相關研發 獲階段性成果

手持式呼吸丙酮檢測裝置結構示意圖。之江實驗室供圖

中新網杭州3月11日電(錢晨菲 徐畫 陳航)11日，記者從位於浙江的之江實驗室獲悉，該實驗室超級感知研究中心研究專家王鏑及其團隊開展的人工嗅味覺感測器及相關技術研發，已取得手持式呼吸丙酮檢測裝置、微型化嗅覺感測器樣機1.0等階段性重要成果。

目前，大部分的氣體檢測裝置主要針對有毒、有害氣體監測，在智慧技術迭代、應用場景開拓等方面仍有很大的“淘金”空間。

比起感知聲、光、電、力等訊號的物理感測器，感知化學訊號的氣體感測器應用拓展相對緩慢，這背後有複雜的技術原因。“由於現實中的氣體樣品混雜了大量不同種類的氣體分子，導致氣體感測器易受干擾，可靠性相對較差。而且氣體感測器的敏感材料需要暴露在外部氣體環境中工作，可能受化學物質影響，導致器件的穩定性不佳。”王鏑說。

據悉，在大量的物聯網應用場景催化，以及通訊技術和人工智慧技術的賦能下，氣體感測器的開發在不斷推進，其應用場景從用於毒害氣體檢測逐漸向醫療護理、可穿戴裝置、食品安全等領域拓展。

王鏑介紹，如在醫療領域，二氧化碳濃度曲線是判斷病人肺通氣情況的依據，某些氣體標誌物濃度曲線反映了慢性疾病的發展趨勢。在人工智慧技術賦能感測器後，智慧氣體感測器不僅能檢測氣體、繪製曲線，還可以判斷疾病發展程度，減輕醫護人員壓力，使疾病監測和健康管理成為可能。

氣體感測器在醫療領域已有不少應用案例。王鏑及其團隊研製的手持呼吸丙酮檢測裝置就是其中之一。其原理是利用氣體感測器，檢測人呼氣中的丙酮含量，從而實現快速、無痛的I型糖尿病檢測。相較傳統的血液檢查，呼氣式檢測的診療體驗更佳。

“當人體內胰島素水平低時，無法將葡萄糖轉化成能量，轉而分解脂肪。作為脂肪分解後的副產品之一，丙酮會隨呼吸排出體外。”王鏑說，“我們研製的手持呼吸丙酮檢測裝置採用比色式技術路線，透過檢測氣敏材料的顏色變化，測量人呼氣成分中的丙酮含量。”

據悉，被試者只需向裝置吹氣，在氣體透過檢測單元時，丙酮敏感材料會特異性地與其中的丙酮發生反應，並改變顏色，引起感測器中的光訊號變化，最終轉化為電訊號將丙酮含量資料輸出。

“我們正在研製‘日拋’貼片式丙酮感測器，這種感測器成本低，能夠全天候自動測量皮膚揮發的丙酮氣體。”王鏑說，未來，在與人工智慧技術結合後，貼片丙酮感測器可以輔助糖尿病的診斷、監測和用藥指導。

面對氣體感測器及其應用的“星辰大海”，王鏑說，其團隊並未止步於研製單一氣體感測器，而是瞄準與智慧裝置相容的高整合陣列式嗅覺器件，目前已取得階段性研究成果。“我們希望用小小的手機外掛，同時辨別幾十種氣體，讓食品安全資訊唾手可得、環境監測資料盡在掌握、可穿戴裝置更加‘聰明’，獲取更全面、精確的健康資料和環境資訊，為智慧生活裝上機靈的‘電鼻子’。”(完)