仿生嗅觉与味觉传感技术及其应用的研究进展_秦臻
人工嗅觉技术的研究现状与前景展望
人工嗅觉技术的研究现状与前景展望人工嗅觉技术指的是通过模仿人类嗅觉系统的工作原理，利用传感器、模式识别等技术实现对气味的识别、定量和鉴别的一种技术手段。
具体来说，就是通过计算机、传感器等设备模拟人类嗅觉系统的工作过程，将各种气味的化学成分转换为数字信号，并通过算法识别、定量和分类这些信号，达到对气味进行分析和识别的目的。
目前，人工嗅觉技术已经应用于多个领域，例如食品、化工、医药、环保等行业。
在食品领域，人工嗅觉技术可以用于测定食品的质量、安全和新鲜度等指标，帮助保证食品的安全性和口感。
在化工领域，人工嗅觉技术可以用于监测化学品的挥发性和浓度等参数，在生产过程中起到重要的安全监测作用。
在医药领域，人工嗅觉技术可以用于识别病人身上的特殊气味，帮助医生进行诊断和治疗。
在环保领域，人工嗅觉技术可以用于监测空气和水质中的异味、化学物质等有害物质，为环境保护提供有力的技术手段。
可以说，人工嗅觉技术已经成为了上述领域中不可或缺的技术手段。
目前，人工嗅觉技术在学术研究和实际应用方面都取得了一些进展。
在学术研究方面，人工嗅觉技术在气体识别、定量和鉴别等方面的研究已经取得了一些重要的突破。
例如，美国的加州大学洛杉矶分校的研究团队利用人工嗅觉技术开发出了一种能够识别恒星射出的“芳香分子”信号的新传感器。
该传感器可以帮助天文学家们更加深入地了解宇宙中的恒星形成和演化规律。
此外，国内的一些科研团队也在“人工嗅觉”方面取得了不少成果。
例如，中科院上海生命科学研究院糖类学国家重点实验室的研究团队就研制出了一种能够检测肿瘤、感染和药物代谢的无创诊断技术。
在实际应用方面，人工嗅觉技术也在多个领域得到了应用。
例如，在法国，人工嗅觉技术已经被用于煤矿事故的救援和消防员的培训中。
在医疗领域，一些科技公司也推出了基于人工嗅觉技术的医疗设备和诊断工具，例如卫士食品医疗、黑鲸物联等公司均有相关产品。
此外，人工嗅觉技术在安防领域、环保领域、农业领域等方面也被广泛应用。
电子鼻电子舌
电子鼻电子舌概述电子鼻和电子舌是两种基于传感技术的人工感官设备，它们模仿了人类的嗅觉和味觉系统，可以用于检测和识别气味和味道。
电子鼻和电子舌在食品、医疗、环境监测等领域有着广泛的应用前景。
本文将介绍电子鼻和电子舌的原理、应用以及发展趋势。
电子鼻电子鼻是一种模拟人类嗅觉系统的传感器装置，可以用于检测和识别气体的成分和浓度。
它由气体传感器阵列、信号处理电路和模式识别算法等组成。
原理电子鼻的气体传感器阵列通过吸附或吸收气体分子来获取气体的信息。
常用的气体传感器有金属氧化物半导体传感器、电化学传感器、光纤传感器等。
气体分子的吸附或吸收会引起传感器的电阻、电流或光信号的变化，通过测量这些变化可以确定气体的成分和浓度。
应用电子鼻在食品、医疗、环境监测等领域有着广泛的应用。
在食品行业中，电子鼻可以用于检测食品的新鲜度、品质和真实性。
在医疗领域，电子鼻可以用于检测呼出气体中的特定化合物，从而帮助医生进行疾病的早期诊断。
在环境监测中，电子鼻可以用于检测空气中的污染物。
随着传感技术的发展和进步，电子鼻的灵敏度和准确性不断提高。
目前的电子鼻主要是通过模式识别算法来识别气体，但未来可以结合人工智能和机器学习等技术，进一步提高识别的准确性和可靠性。
此外，对于特定行业的需求也将推动电子鼻的发展，例如在食品行业中，对于食品安全和质量的要求不断提高，对持续监测和检测手段的需求也在增加。
电子舌电子舌是一种模拟人类味觉系统的传感器装置，可以用于检测和识别溶液中的味道和成分。
电子舌由化学传感器阵列、信号处理电路和模式识别算法等组成。
原理电子舌的化学传感器阵列通过吸附或反应溶液中的化学物质来获取味道的信息。
常用的化学传感器有离子选择电极、光化学传感器、电化学传感器等。
化学物质的吸附或反应会引起传感器的电阻、电流或光信号的变化，通过测量这些变化可以确定溶液中的成分和味道。
应用电子舌在食品、饮料、药品等领域有着广泛的应用。
在食品行业中，电子舌可以用于检测食品的口感、甜度和酸度等。
仿生嗅觉和味觉传感技术的研究现状与进展
仿生嗅觉和味觉传感技术的研究现状与进展目录摘要 (3)1、仿生技术发展概况 (2)2、嗅觉仿生传感器 (6)2.1仿生嗅觉传感器的研究现状和进展 (6)2.2生物嗅觉的机理及仿生嗅觉系统 (7)2.2.1生物嗅觉机理 (7)2.2.2.仿生嗅觉系统 (8)2.3电子鼻仿生信息处理技术研究进展 (10)2.3.1仿生电子鼻的基本结构与工作原理 (11)2.3.1仿生电子鼻在食品鉴评中的应用 (11)3、味觉仿生传感器 (12)3.1、味觉传感器的机理及其研究 (12)3.2、电子鼻仿生信息处理技术研究进展 (14)3.2.1、电子舌的机理及其分类 (14)3.2.1、电子舌技术在食品领域的应用 (15)4、结语 (17)参考文献 (18)摘要人体是各种传感器云集之处, 这些人体传感器具有灵敏度高、选择性好、集成度高等特点。
因此模仿人体的生物感受器研制仿生传感器成为传感技术的一个重要发展方向。
评述目前国际上仿生传感技术的研究进展。
电子鼻技术是探索如何模仿生物嗅觉机能的一门学问。
几乎所有动物,不论是高级的还是低级的,都具有对周围环境中的化学刺激- 气味进行感知并作出适当反应的能力。
本文介绍了电子鼻技术的研究历史、研究现状与发展趋势。
最后展望了其未来应用前景。
随着现代科学技术和科学理念的不断发展。
电子鼻作为一个新兴技术它必将给众多领域带来一次技术革命, 也将逐步走向实用。
关键词：仿生传感技术；电子鼻和舌；发展趋势；应用前景仿生嗅觉和味觉传感技术的研究现状与进展1、仿生技术发展概况自然界在亿万年的演化过程中孕育了各种各样的生物,每种生物都拥有神奇的特性与功能,因而能够在复杂多变的环境中生存下来。
仿生学(Bioncis)就是以生物为研究对象,研究生物系统的结构性质、能量转换和信息过程,并将所获得的知识用来改善现有的或创造崭新的机械、仪器、建筑结构和工艺过程的科学,是生物科学与工程技术相结合的一门综合的边缘学科。
嗅觉传感器技术在环境监测中的应用研究
嗅觉传感器技术在环境监测中的应用研究一、引言环境监测是现代化城市建设的重要部分，通过监测环境状况，可以及时发现和预警空气和水质等方面的异常情况，进而保障公众的身体健康和城市的可持续发展。
而嗅觉传感器技术于近年来的快速发展，为环境监测提供了更加便捷的解决办法，本文就环境监测中嗅觉传感器技术的应用研究展开探讨。
二、嗅觉传感器技术介绍嗅觉传感器是依据人类嗅觉系统的原理制作而成，利用人员的内部嗅觉机制，将气味的化学元素转化为电信号输出，并对化学成分进行定量测量。
它与传统的电化学传感器、红外传感器等其他传感器技术相比，有更高的响应速度，更强的特异性和较低的噪声水平，可以承担从环境中提取目标物质的任务。
嗅觉传感器通常由识别嗅觉化学分子的传感器阵列、信号控制和处理单元以及数据存储等构成。
其中，传感器阵列可容纳数百种化学元素，可以用来识别多种环境污染物，包括大气污染、水污染、垃圾气味等，进而展示全面的数据报告。
信号控制和处理单元用于控制传感器阵列并处理其输出信号，使得获得化学元素和污染物类型。
数据存储单元用于保存费时的计算数据、识别模型和机器学习算法，以便在未来的研究和比较中使用。
三、嗅觉传感器技术在径流水质监测应用环境中的水污染物质量往往是需要及时监控的，为了监控水质的情况，目前采用的方法通常涉及手动采样和分析，但这种方法不但工作量大、费力，准确率也有一定误差。
而嗅觉传感器则能够识别水中化学组成，在实时监测中具有显著优势。
嗅觉传感器通过学习水质的污染特征，可以确保在水质状况恶化前做出响应，及时预警水污染并实施控制行动。
四、嗅觉传感器技术在室内空气质量监测应用嗅觉传感器在室内空气质量监测方面的应用也非常广泛。
室内空气质量污染通常包括工业、车辆尾气道路和烟雾等问题，而嗅觉传感器可以迅速识别一系列有毒或有害化学物质，如甲醛、苯、二氧化碳等化合物。
嗅觉传感器可以连续实时监测室内的气体状况，保证人们健康和干净空气的消耗。
基于仿生嗅觉的气味网络化传输机理的研究与探索
ｎ白 觉 是 人 体 视 、听 、味 、 触 、嗅 五 种 感 官 的一 种 ，
视 觉和 听觉 发展 成后来 的光 学和 声学 ，而触觉 也产 生 了各种各样 的不 同物 理量 ，唯有味觉和 嗅觉 的
研 究 起 源 较 晚 ， 产 生 的 机 理 也 复 杂 ， 人 们 对 其 缺 少 足 够 的 理 论 认 识 和 指 导 ， 目前 对 味 觉 和 嗅 觉 的研 究 还 处 在 朦 胧 阶 段 ， 研 究 难度 非 同 一 般 。 虽 然 人 们 认 为 嗅 觉 不 如 听 觉 、 视 觉 来 的 重 要 ，但 是 “ 嗅 觉 ” 是 人 类 与 生 俱 有 的 感 知 方 式 之 一 ， 人 们 在 社 会生活 的许 多环境 中，都有通过 “ 嗅 觉 ” 感 知 信 息 的需要，因此 “ 嗅 觉 ”所 扮 演 的 角 色 是 不 容 忽 视 的 。
气 味信 息传输 系统主要 由气 味信息发 送终端 、交 换和传 输、气味信 息接 收终端三 部分构成 ，气味信息 发送终端就是将 “ 气味探头 ”与 “ 气味分析编码装置 ” 合 并在一起 ，这就 是 目前 电子 传感技术开 发中应 用最 广泛 的 “ 电子鼻 ”技术 ，它能够模拟生物的嗅觉机 能，
传 感器 世界 ２ ０ １ ７ ． １ ０ ．
Ｖｏ１ ． ２３ Ｎｏ １ ０＂ ｉ ｏ ｔ ａ Ｉ ２６ ８
研究动态 。 －
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１ 、 随 着 电子 商 务 的 不 断 发 展 ， 气 味 网络 传 输 可 以 优 化 消 费 者 对 网络 商 品 的选 择 ， 特 别 是 容 易 变 质 的 商
也称为人工嗅觉系统 【 ５ ］ 。 早在 １ ９ ６ １ 年 ，Ｍ ｏ ｎ ｃ ｒ ｉ ｅ ｆ就 研 制 出 了 一 种 气 味 检 测 装 置 ， 该 装 置 是 机 械 式 的 ， 开 创 了 人 类 对 仿 生 嗅 觉
仿生嗅觉细胞及受体传感器的研究的开题报告
仿生嗅觉细胞及受体传感器的研究的开题报告题目：仿生嗅觉细胞及受体传感器的研究1. 研究背景和意义嗅觉系统是人类感知外界环境信息的一个重要系统之一，具有识别和感知复杂化学物质的能力。
传统上，嗅觉系统的研究主要关注人类和啮齿类动物的嗅觉系统，而现在，仿生嗅觉领域正在快速发展。
仿生嗅觉技术将生物嗅觉系统的原理用于智能检测、自主导航等领域，具有广阔的应用前景。
然而，目前的仿生嗅觉技术仍存在一些问题，如性能不稳定、噪声干扰等，需要进一步研究。
本研究旨在探索仿生嗅觉细胞及受体传感器的原理，并开发新型的仿生嗅觉传感器，为智能检测、自主导航等领域提供更准确、稳定的数据。
2. 研究内容和方法本研究将从仿生嗅觉细胞及受体传感器的原理入手，探索其工作机制。
具体研究内容如下：（1）仿生嗅觉细胞的结构和功能特点的研究。
（2）仿生嗅觉受体传感器的设计和制备，包括传感器的材料选择、制备工艺等。
（3）利用仿生嗅觉传感器对一些常见气体进行检测实验，并分析其性能稳定性、响应速度、灵敏度等指标。
研究方法主要包括文献调研、仿生嗅觉细胞的理论分析和仿真、传感器的设计和制备以及气体检测实验分析等。
3. 研究预期成果本研究将通过对仿生嗅觉细胞及受体传感器的原理研究，开发出一种新型的仿生嗅觉传感器，并将其应用于气体检测等领域。
预期成果包括：（1）对仿生嗅觉细胞及受体传感器的工作原理进行全面深入的研究和探索，为进一步的仿生嗅觉研究提供理论基础和技术支持。
（2）设计出一种新型的仿生嗅觉传感器，并在气体检测等方面进行测试，提高传感器的精度和可靠性。
4. 研究实施计划本研究计划为期两年，具体的实施计划如下：第一年：对仿生嗅觉细胞及受体传感器的原理进行文献调研和理论分析，设计出传感器的样机，并开展实验。
第二年：根据第一年的实验结果进行仿生嗅觉传感器的改进，优化传感器的性能，并开展气体检测等实际应用检测 experiment。
5. 参考文献[1] Kohl, J., & Böcker, K. B. (2018). Integration of Sensory Information in the Mouse Olfactory System. Journal of neurophysiology, 119(3), 704-713.[2] Wang, L., & Wang, Y. (2017). Odorant receptor-based biosensors for odor sensing. Analytical chemistry, 89(5), 3030-3040.[3] Kerman, K., & Saito, M. (2010). Review of recent trends in chemical sensing technology. Anal Sci, 26(1), 1-7.。
仿生机器鼻感知技术在环境监测中的应用研究
仿生机器鼻感知技术在环境监测中的应用研究随着工业化进程的加速和城市化规模的不断扩大，环境污染问题日益成为人们关注的焦点。
保护环境和改善空气质量已经迫在眉睫，而仿生机器鼻感知技术的应用在环境监测中发挥着越来越重要的作用。
仿生机器鼻能够模拟生物鼻腔的结构和功能，通过对气味的感知和分析，实现环境中有害气体的检测和监测。
一、仿生机器鼻的工作原理仿生机器鼻是基于人体嗅觉系统的研究而发展起来的一种新型传感技术。
它通过模拟生物鼻腔的结构和功能，将气体感知和分析的原理应用在环境监测中。
仿生机器鼻的工作原理主要分为感知、特征提取和信号处理三个阶段。
在感知阶段，仿生机器鼻通过感测元件对环境中的气体进行感知，并将气体分子与感测元件表面之间发生的物理和化学变化转化为电信号。
这些感测元件可以是半导体传感器、化学传感器或生物传感器等。
不同的气体分子与感测元件之间会有独特的相互作用，产生不同的物理和化学变化，从而形成特定的电信号。
在特征提取阶段，仿生机器鼻通过算法和模型对感知到的电信号进行特征提取。
这些特征可以是振动频率、电流、电压等物理性质的变化，也可以是气体浓度、成分比例等化学性质的变化。
通过提取这些特征信息，可以实现对不同气体的鉴别和定量分析。
在信号处理阶段，仿生机器鼻利用计算机和人工智能技术对特征提取之后的信息进行处理和分析。
通过建立相应的模型和算法，可以识别和判断环境中的有害气体，并给出相应的监测结果和报警提示。
二、仿生机器鼻在环境监测中的应用1. 空气质量监测空气质量是环境监测中的重要指标之一，直接关系到人们的健康和生活质量。
仿生机器鼻可以用于监测空气中的有害气体，如二氧化硫、氮氧化物、臭氧等。
通过感知和分析这些气体的浓度和成分，可以实时监测空气质量的变化，并及时采取相应的措施。
2. 水质监测水质污染是全球性的环境问题，对人类的健康和生存环境造成威胁。
仿生机器鼻可以应用于水质监测中，检测水中的有害气体和化学物质。
新型嗅觉传感器及其应用
新型嗅觉传感器及其应用随着科技的不断发展，越来越多的新型传感器不断出现，其中嗅觉传感器也引起了人们的广泛关注和研究。
嗅觉传感器是一种能够模拟人类嗅觉系统，对周围环境中的气味进行感知和识别的传感器。
目前，新型嗅觉传感器被广泛应用于环境监测、生物医学检测、食品安全检测、工业质量控制等领域。
一、新型嗅觉传感器的原理新型嗅觉传感器的核心部分是气敏材料，通常采用纳米材料、半导体材料、聚合物材料等，其中以纳米材料最为常见。
气敏材料对气体发生吸附和反应，从而改变自身的特性，例如电学、光学、热学等方面的参数，再通过对这些参数的变化进行监测和分析，实现对气体的识别和测量。
二、新型嗅觉传感器的应用（一）环境监测新型嗅觉传感器被广泛应用于环境监测领域。
它可以对空气中的有害气体进行检测和测量，例如CO、CO2、SO2、NOx等。
通过及时发现这些有害气体的浓度变化，及时采取措施，保证环境的健康与安全。
（二）生物医学检测新型嗅觉传感器在生物医学检测领域也有着广泛的应用。
例如，它可以检测出患者呼吸中的挥发性有机物（VOCs），及时发现某些疾病的存在或发展情况，例如肺癌、糖尿病等。
同时，也可以通过检测特定气味成分，判断医疗设备的清洁度。
（三）食品安全检测新型嗅觉传感器也可以应用于食品安全检测领域。
例如，它可以检测出食品中的有害气味，例如霉变、污染等。
通过检测出这些异味，可以及时发现存在的食品安全问题，保障食品安全。
（四）工业质量控制新型嗅觉传感器还可以应用于工业质量控制领域。
例如，它可以检测出工业生产过程中的异味，及时发现生产设备的故障或者生产过程中的问题，保证产品的质量和安全。
三、新型嗅觉传感器的未来展望随着近年来新型嗅觉传感器的不断发展和研究，它的应用场景也越来越多，而且未来还有更多的发展空间和应用场景。
例如，可以应用于检测化学武器、炸药等危险品；可以应用于智能家居领域，通过感知环境中的气味来智能控制家庭设备等。
总之，新型嗅觉传感器是未来的一个重要发展方向，它将在更多领域发挥着重要的作用。
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（ Monell Chemical Senses Center， 3500 Market Street，Philadelphia，PA 19104 ，USA）
3
（ University of Illinois at UrbanaChampaign ，IL 61801 ，USA）
Abstract： The biological chemical sensory system has the ability to discriminate and identify thousands of chemical compounds at very low concentrations with extremely higher sensitivity and specificity than current artificial sensing devices． Ｒecently，many researchers are trying to develop novel chemical detecting systems called as bioinspired olfaction / gustation sensors which take advantages of optimized natural molecular recognition． Bioinspired olfaction / gustation sensors consist of a primary transducer and a secondary transducer． The primary transducer is the biological recognition element of molecules such as biological tissues，cells and proteins． The second ary transducers such as optical devices， electrochemistry devices and acousticwave devices are the biochips for the detection of binding of chemical compounds to the primary transducers． In this article ，we introduced the mechanism of biological sense of smell and taste，and outlined the latest advances of bioinspired olfaction / gustation sensors． Current research trends and future challenges in this field will be discussed． Key words： bioinspiring； olfaction； gustation； biosensor； chemical sense
［5 ］ 诸多领域得到了大量应用 。 然而受到传感技术 发展的限制， 目前应用于电子鼻或电子舌系统的化 ［4 ］
学传感器成本较高， 其灵敏性、 选择性和响应速度 都不能和生物化学感受系统相比。
图1 Fig． 1
生物鼻 / 舌和人工鼻 / 舌
Natural and artificial nose / tongue
Ｒecent Advances in Bioinspired Olfaction / Gustation Sensors and their Applications
QIN Zhen1
1
DONG Qi
HU Liang
HUANG LiQuan
2
HSIA Jimmy3
WANG Ping1#*
（ Biosensor National Special Laboratory，Key Laboratory of Biomedical Engineering of Education Ministry， Zhejiang University，Hangzhou 310027 ，China）
［7 － 8 ］ 。 根具有特异性的纤毛， 其质联受体，
体与特定气味相结合后引起动作电位的产生 ， 将细 ［9 ］ 胞外的气味配体化学信息转化为细胞的电信号 。 研究表明， 动物的嗅觉系统具有高度“专业化 ” 的特 征。单个嗅觉感受神经元只表达一种受体， 只能接 受有限的几个相关气味的刺激
MS） 等［1］。这些方法能够较为准确地分析混合物质 中单一成 分 的 种 类 和 浓 度， 缺点是检测消耗时间 长、 设备 仪 器 昂 贵， 且难以对混合物质做整体的 评价。 1982 年 Persaud 和 Dodd 等开创性地提出了一 种模 拟 生 物 嗅 觉 工 作 原 理 的 新 颖 气 味 探 测 系 — —电子鼻［2］。1990 年 Toko 等基于此系统研制 统— 出了第一个基于非特定传感器方法的液体分析传 — —电子舌［3］。 通常， 感器系统— 这些系统由交叉敏 感的化学传感器阵列和适当的模式识别算法组成 （ 见图 1 ） ，可用于检测、 分析和鉴别简单或复杂化 。经过约 30 年的快速发展， 电子鼻和电子 、 、 舌在食品加工 环境监测 公共安全和医学诊断等 学成分
摘
能够在极低的浓度下识别数千种分子结构各异的化学物质， 其灵 要： 动物的化学感受系统具有惊人的能力，
敏性、 选择性和响应速度都远高于当前的人工识别系统 。近年来， 研究者致力于利用完善的天然分子识别机制， 开 发出一种与传统嗅觉 / 味觉传感器相比更具仿生意义的新型化学探测系统， 即仿生嗅觉 / 味觉传感器。 仿生嗅觉 / 味觉传感器通常将动物嗅觉味觉的受体 、 细胞和组织作为敏感材料， 然后使用多种人工检测方法， 如光学、 电化学 和声波检测器件等， 实现对化学物质的检测和识别 。 文中概述了动物嗅觉 / 味觉感受系统对化学物质的信息处理 机制， 并结合本实验室的工作， 综述了目前仿生嗅觉 / 味觉传感器的常用技术及其未来发展趋势， 并展望了其在医 疗、 工业和军事等领域的应用前景 。 关键词： 仿生； 嗅觉； 味觉； 生物传感； 化学传感 中图分类号 Ｒ318 文献标志码 A 8021 （ 2014 ） 050609011 文章编号 0258-
统感知机理为研究的理论基础， 结合不同的敏感材 料及特定类型的二级传感器系统 ， 对仿生嗅觉 / 味 觉传感器的研究现状进行了探讨。 同时结合作者 所在实验室当前的工作， 提出了基于在体植入电极 的仿生 嗅 觉 / 味 觉 传 感 器 概 念， 并展望了其未来 发展。
1 哺乳动物嗅觉和味觉系统的识别 机理
#
中国生物医学工程学会会员（ Member，Chinese Society of Biomedical Engineering） cnpwang@ zju． edu． cn
* 通信作者（ Corresponding author） ， Email：
610
中
国
生
物
医
学
工
程
学
报
33 卷
引言
嗅觉和味觉共同构成了人类和动物的化学感 受系统， 这两种感受系统的合作为生物的生存、 觅 食、 繁育等活动提供了重要的保障， 具有重要的生 理意义和生存意义。 经过长期的生物进化， 生物的 化学感受系统能够快速、 灵敏、 特异地检测识别复 杂的气体和液体环境中大量不同的物质 ， 是迄今为 止性能最佳的化学检测系统。 自古以来， 人类利用 自身和动物的嗅觉和味觉， 辨识各种气味、 品尝美 味、 躲避危险、 查找危险物品。 但是随着社会和文 ， 明的进步 人类对气体和液体成分的检测精度和准 确度提出了更高的需求， 天然的生物化学感受系统 在许多领域的使用受到不同程度的限制， 研究者一 直期望能够研制出更客观准确的检测仪器来替代 生物的感觉。长期以来， 使用人造仪器进行气相或 液相 检 测 的 方 法 主 要 是 色 谱 － 质 谱 联 用 仪 （ GC-
1. 1 哺乳动物嗅觉系统识别机理 从解剖结构上讲， 哺乳动物的 如图 2 （ a） 所示，
嗅觉系统主要包括嗅上皮、 嗅球和嗅皮层等 3 个部 分。气味的识别开始于鼻腔上部的嗅上皮， 其上分 布的嗅觉感受神经元担负着将化学信号转化成电
5期
秦
臻， 等： 仿生嗅觉味觉传感技术及其应用的研究进展
611
信号的职责。 嗅觉感受神经元顶部突起至嗅上皮 的表面形成树状结构。 这些树状结构上生出数十
doi： 10. 3969 / j． issn． 02588021． 2014． 05． 012 0512 ， 0704 收稿日期： 2014录用日期： 2014基金项目： 国家自然科学基金重大国际合作项目（ 61320106002 ） ； 海外学者合作基金（ 31228008 ） ； 高校博士点基金（ 20120101130011 ）
为了克服传统电子鼻 / 电子舌的瓶颈， 近年来， ［6 ］ 研究者提出了仿生嗅觉 / 味觉传感器的概念 。 与 仿生 基于化学传感器的传统电子鼻 / 电子舌不同， 嗅觉 / 味觉传感器从模拟生物嗅觉 / 味觉系统的角 度出发， 以生物活性材料作为敏感元件， 结合二级 传感器实现对气味物质的特异灵敏检测 ， 以期获得 类似生物嗅觉和味觉系统的检测性能。 由于引入 了生物的原代组织、 受体神经元、 天然或异源表达 的受体蛋白作为敏感元件， 仿生嗅觉 / 味觉传感器 部分继承了生物化学感受系统具有的优点 ， 比如灵 敏度高、 检测限低、 选择性好等， 在环境监测、 食品 安全、 疾病检测等多个领域具有广阔的应用前景 ， 电子鼻 / 电子舌的集成化应用更是具有重要的研究 意义和实际应用价值。 本文以生物嗅觉和味觉系
［10 ］
。 同时， 一种气味 。 虽然表达同
也可以兴奋若干不同的嗅神经元
［11 ］
一种嗅觉受体蛋白的嗅觉感受神经元在嗅粘膜上 是分散分布的， 但是它们的轴突能汇聚于嗅球的同