11日，記者從位于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傳感器及相關技術研發(fā)，已取得手持式呼吸丙酮檢測設備、微型化嗅覺傳感器樣機1.0等階段性重要成果。

目前，大部分的氣體檢測設備主要針對有毒、有害氣體監(jiān)測，在智能技術迭代、應用場景開拓等方面仍有很大的“淘金”空間。

手持式呼吸丙酮檢測設備結構示意圖（之江實驗室供圖）

比起感知聲、光、電、力等信號的物理傳感器，感知化學信號的氣體傳感器應用拓展相對緩慢，這背后有復雜的技術原因。“由于現(xiàn)實中的氣體樣品混雜了大量不同種類的氣體分子，導致氣體傳感器易受干擾，可靠性相對較差。而且氣體傳感器的敏感材料需要暴露在外部氣體環(huán)境中工作，可能受化學物質(zhì)影響，導致器件的穩(wěn)定性不佳。”王鏑說。

據(jù)悉，在大量的物聯(lián)網(wǎng)應用場景催化，以及通信技術和人工智能技術的賦能下，氣體傳感器的開發(fā)在不斷推進，其應用場景從用于毒害氣體檢測逐漸向醫(yī)療護理、可穿戴設備、食品安全等領域拓展。

王鏑介紹，如在醫(yī)療領域，二氧化碳濃度曲線是判斷病人肺通氣情況的依據(jù)，某些氣體標志物濃度曲線反映了慢性疾病的發(fā)展趨勢。在人工智能技術賦能傳感器后，智能氣體傳感器不僅能檢測氣體、繪制曲線，還可以判斷疾病發(fā)展程度，減輕醫(yī)護人員壓力，使疾病監(jiān)測和健康管理成為可能。

氣體傳感器在醫(yī)療領域已有不少應用案例。王鏑及其團隊研制的手持呼吸丙酮檢測設備就是其中之一。其原理是利用氣體傳感器，檢測人呼氣中的丙酮含量，從而實現(xiàn)快速、無痛的I型糖尿病檢測。相較傳統(tǒng)的血液檢查，呼氣式檢測的診療體驗更佳。

“當人體內(nèi)胰島素水平低時，無法將葡萄糖轉(zhuǎn)化成能量，轉(zhuǎn)而分解脂肪。作為脂肪分解后的副產(chǎn)品之一，丙酮會隨呼吸排出體外。”王鏑說，“我們研制的手持呼吸丙酮檢測設備采用比色式技術路線，通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(jù)悉，被試者只需向設備吹氣，在氣體通過檢測單元時，丙酮敏感材料會特異性地與其中的丙酮發(fā)生反應，并改變顏色，引起傳感器中的光信號變化，最終轉(zhuǎn)化為電信號將丙酮含量數(shù)據(jù)輸出。

“我們正在研制‘日拋’貼片式丙酮傳感器，這種傳感器成本低，能夠全天候自動測量皮膚揮發(fā)的丙酮氣體。”王鏑說，未來，在與人工智能技術結合后，貼片丙酮傳感器可以輔助糖尿病的診斷、監(jiān)測和用藥指導。

面對氣體傳感器及其應用的“星辰大海”，王鏑說，其團隊并未止步于研制單一氣體傳感器，而是瞄準與智能設備兼容的高集成陣列式嗅覺器件，目前已取得階段性研究成果。“我們希望用小小的手機插件，同時辨別幾十種氣體，讓食品安全信息唾手可得、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)盡在掌握、可穿戴設備更加‘聰明’，獲取更全面、精確的健康數(shù)據(jù)和環(huán)境信息，為智慧生活裝上機靈的‘電鼻子’。”

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