傳感器是現(xiàn)實(shí)中常為使用的器件，通過(guò)傳感器能夠?qū)芏辔锢砹窟M(jìn)行測(cè)量。為增進(jìn)大家對(duì)傳感器的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)仿生傳感器予以介紹。通過(guò)本文，你將對(duì)嗅覺(jué)仿生傳感器有所了解。如果你對(duì)嗅覺(jué)仿生傳感器具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、仿生傳感器

仿生傳感器，是一種采用新的檢測(cè)原理的新型傳感器，它采用固定化的細(xì)胞、酶或者其他生物活性物質(zhì)與換能器相配合組成傳感器。

仿生傳感器是近年來(lái)生物醫(yī)學(xué)和電子學(xué)、工程學(xué)相互滲透而發(fā)展起來(lái)的一種新型的信息技術(shù)。這種傳感器的特點(diǎn)是性能好、壽命長(zhǎng)。在仿生傳感器中，比較常用的是生體模擬的傳感器。

二、生物嗅覺(jué)機(jī)理及嗅覺(jué)仿生傳感器

嗅覺(jué)對(duì)動(dòng)物的生存至關(guān)重要,是其鑒別食物、選擇配偶、標(biāo)記領(lǐng)地和躲避敵人等的重要信息來(lái)源,其他感覺(jué)系統(tǒng)無(wú)法替代。哺乳動(dòng)物嗅覺(jué)感知由解剖和功能上獨(dú)立的兩部分完成,即犁鼻器系統(tǒng)和主嗅覺(jué)系統(tǒng)。前者主要接受信息素的刺激,引起機(jī)體內(nèi)分泌變化,引發(fā)一系列生殖和社會(huì)行為。

自然界中的氣味通常是由多種不同結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的氣味分子(odorant)組成的混合物，機(jī)體感受的是它們共同作用的綜合效應(yīng)。 氣味感受器位于鼻腔上部的嗅上皮,主要由嗅神經(jīng)元(OSN)、支持細(xì)胞和基底細(xì)胞等組成,其中嗅神經(jīng)元是雙極細(xì)胞,它的樹突到達(dá)嗅上皮表面后末端變成圓形膨大,并發(fā)出數(shù)十根纖毛伸入表面黏液中。纖毛的質(zhì)膜上存在氣味受體,它在氨基酸序列上具有7個(gè)螺旋狀跨膜結(jié)構(gòu),屬于G蛋白偶聯(lián)受體。氣味受體基因是成員數(shù)目龐大的超家族, 但每個(gè)嗅神經(jīng)元只表達(dá)其中一種受體基因。嗅上皮存在4個(gè)獨(dú)立的空間區(qū)域,氨基酸序列具有高度同源性的氣味受體傾向于分布在相同區(qū)域,但在特定區(qū)域內(nèi)含不同氣味受體的嗅神經(jīng)元又隨機(jī)分布,以提高對(duì)嗅質(zhì)各個(gè)方位上的敏感性。氣味分子與受體是以某些化學(xué)官能團(tuán)的配位方式作用的, 使得同種氣味受體可以接受多種不同氣味分子的刺激, 或者說(shuō)一種氣味分子可以興奮若干不同的嗅神經(jīng)元?！皩Ｒ槐磉_(dá)、分區(qū)排列、隨機(jī)分布、交叉配位”的特點(diǎn)讓機(jī)體在嗅上皮中完成了對(duì)不同信息分子的最初選擇性和初步的空間編碼。

我們知道，動(dòng)物是憑借靈敏的鼻子來(lái)聞出各種各樣不同的氣體，并做出相應(yīng)的生理反應(yīng)的。我們的鼻腔內(nèi)壁上雖然只有大約1000 個(gè)類似于氣敏傳感器的氣體接受細(xì)胞組，但它卻能辨別出種類達(dá)數(shù)以千計(jì)的不同氣味(嗅覺(jué)一般的人能聞出4000多種氣體，嗅覺(jué)靈敏的人可以聞出10000多種氣體)。最新的研究表明嗅覺(jué)的產(chǎn)生是由多個(gè)嗅覺(jué)細(xì)胞組合起來(lái)共同對(duì)某種氣味進(jìn)行“探測(cè)”的結(jié)果。每一種不同的組合，感知一種不同的氣味,由于組合方式多種多樣，因此動(dòng)物能辨別大量不同的氣味。目前仿生嗅覺(jué)的研究趨勢(shì)是利用具有交叉式反應(yīng)的氣敏元件組成一定規(guī)模的氣敏傳感器陣列來(lái)對(duì)不同的氣體進(jìn)行信息提取，然后將這些大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)交由計(jì)算機(jī)進(jìn)行模式判別處理。

對(duì)于嗅覺(jué)的敏感機(jī)理,人們建立了許多模型, 但具體細(xì)節(jié)仍處于摸索中。國(guó)際上有關(guān)嗅覺(jué)和味覺(jué)的研究始于上世紀(jì)60年代。一方面, 生物學(xué)家、神經(jīng)生理學(xué)家以及化學(xué)家,在嗅覺(jué)和味覺(jué)的神經(jīng)傳導(dǎo)機(jī)理方面進(jìn)行了長(zhǎng)期的摸索和研究, 提出眾多的設(shè)想、模型和實(shí)驗(yàn)分析, 如美國(guó)MIT大學(xué)的神經(jīng)生理學(xué)家Freeman教授對(duì)嗅覺(jué)模型進(jìn)行了幾十年的研究。另一方面, 從事分析化學(xué)、電子學(xué)、儀器科學(xué)等工程類的學(xué)者, 廣泛開展了有關(guān)氣體和離子傳感器的研究和儀器研制,在許多領(lǐng)域開發(fā)出了具有嗅覺(jué)和味覺(jué)部分功能的分析儀器。因此,目前國(guó)際上有關(guān)氣體檢測(cè)的傳感器和分析儀器種類繁多,但真正具有仿生功能的電子鼻還大多處在實(shí)驗(yàn)室階段。

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