仿生嗅觉和味觉传感技术的研究现状与进展要点.doc

仿生嗅觉和味觉传感技术的研究现状与进展 目录 摘要 1 1、仿生技术发展概况 2 2、嗅觉仿生传感器 5 2.1仿生嗅觉传感器的研究现状和进展 5 2.2生物嗅觉的机理及仿生嗅觉系统 6 2.2.1生物嗅觉机理 6 2.2.2.仿生嗅觉系统 7 2.3电子鼻仿生信息处理技术研究进展 9 2.3.1仿生电子鼻的基本结构与工作原理 10 2.3.1仿生电子鼻在食品鉴评中的应用 10 3、 味觉仿生传感器 11 3.1、味觉传感器的机理及其研究 11 3.2、电子鼻仿生信息处理技术研究进展 13 3.2.1、电子舌的机理及其分类 13 3.2.1、电子舌技术在食品领域的应用 14 4、 结语 16 参考文献 17 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。通过研究、学习、模仿、复制和再造生物系统的结构、功能、工作原理及控制机构,可以使新的机械、仪器、建筑结构和工艺过程具有某些生物的特性和功能,从而极大地提高人类对自然的适应和改造能力,并产生巨大的社会经济效益。 20世纪60年代,国际上兴起一门新的综合性学科一仿生学, 它是建立在生物学、电子学、生物物理学、控制论、人机学、数学、心理学以及自动化技术基础上的, 利用电子学、机械技术研究生物结构, 对能量转换和信息流动的过程进行模拟, 从而达到改善和创造崭新的自动控制装置的目标。仿生传感器是通过研究和利用生命有机体的分子和结构来设计和改进传感器和工艺, 使传感器具有某些生物的独特性能。其研究工作大部分是跨学科的,不但涉及基础学科如物理、化学和生物学, 还涉及到一些专门学科, 如材料科学、电子工程学和计算机科学等。仿生传感器研究的目标是开发人体感觉器官的替代品, 其特点是能够模拟某些生物体功能, 像人体感觉器官那样工作, 发出信息、产生响应。其应用领域遍及生物医学中人体感受器官的诊断和修复、智能机器人、食品、环境、大气污染的监测、军事安全、化 学和生物武器以及反恐怖等十分广泛的领域。如具有仿生功能的人工眼、人工耳、人工鼻、人工舌以及人工皮肤用于人体感受器官损伤的修复和替代; 用于现场对食品和环境质量进行快速检测和鉴别的电子鼻和电子舌。在化学和生物战中, 仿生传感器能对其所怀疑的病菌实行快速监控, 使人们尽早检出病菌。在未来的小型、微型甚至纳米机器人中, 如模拟蜜蜂、蝴蝶甚至嶂螂的小型机器昆虫将配备众多的仿生传感器。 近年来, 随着生物医学和微电子加工技术的快速发展和人类生活质量的不断提高, 用仿生技术研制各种具有感觉功能的用于损伤修复的人工器官得到子决速的发展。国际上仿生传感器研究首先是从检测和识别物理量开始的, 特别是在人工视觉、人工听觉和人工触觉的研究方面呈现非常活跃的局面。随着生命科学和人工智能研究的快速发展, 使人们对探索和模仿动物及人类的嗅觉和味觉功能在技术上有了可能, 同时, 随着生物医学领域对体味、体液快速分析检测和 环境中微量、痕量元素检测需要的增长, 人们对电子鼻和电子舌这类快速分析诊断仪器的需求日益增长。 2、嗅觉仿生传感器 2.1仿生嗅觉传感器的研究现状和进展 人们知道，动物是凭借灵敏的鼻子来闻出各种各样不同的气体，并做出相应的生理反应的。我们的鼻腔内壁上虽然只有大约1000 个类似于气敏传感器的气体接受细胞组，但它却能辨别出种类达数以千计的不同气味（嗅觉一般的人能闻出4000多种气体，嗅觉灵敏的人可以闻出10000多种气体）。最新的研究表明嗅觉的产生是由多个嗅觉细胞组合起来共同对某种气味进行“探测”的结果。每一种不同 的组合，感知一种不同的气味,由于组合方式多种多样