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慧闻“电子鼻”有望推动世界人工嗅觉的应用发展

2022-06-15

6月14日,苏州日报以《加快重大项目“开花结果” ,姑苏实验室立足材料科技领域国家战略需求推动科技成果转化》为题,报道姑苏实验室立足材料科技领域国家战略需求,依托区域产业优势,快速聚焦电子信息、先进材料、能源环境、装备制造等战略主航道,迅速汇聚起一批海内外产学研的科研优势力量,积极打造材料领域国家战略科技力量,履行高水平科技自立自强的使命担当。


据报道,如今,不少项目成果已经开始转化落地,逐步产生社会经济效益,展现出“顶天立地”的前沿科技。其中由苏州纳米城企业慧闻科技与姑苏实验室携手研发的“电子鼻”-基于纳米气体传感器的人工嗅觉平台也表现出广阔的应用前景。


“电子鼻”可以嗅出毒气、闻出胃病。一款研发中的“电子鼻”产品,在去年底第三方机构检测中,实现5秒内对甲醛、硫化氢等九种有害气体百分之百精准识别。


这项成果源自姑苏实验室G2119项目“基于纳米气体传感器的人工嗅觉平台”。项目负责人孙旭辉教授说,正如人类的嗅觉主要依靠嗅觉细胞,我们的“电子鼻”,基于微纳加工技术,通过很多微型传感器集成阵列,对不同的气体形成不同的响应“图案”,最终实现快速精准辨别。


看似简单的过程,却涉及挑战难度大的交叉学科,包括材料、人工智能算法等多个领域。在一年时间里,该项目已申请2项发明专利,并参与国家相关重点研发计划。目前,已开发100多种气敏材料。


孙旭辉说,项目针对新一代人工智能技术从智能感知到智能认知的发展趋势,努力推动传感智能化、低功耗、小体积、高集成,产品开发面向公共安全、环境监测、健康医疗等应用场景。对复杂气体场景,如化工园区危化品、大气环境进行监测;面向新能源汽车电池可能存在的安全隐患,通过识别气体进行及时预警;酒精含量检测功能,可集成在智能手表中,提醒人们不能酒后驾车。


“人体排出的气体包含很多信息。”孙旭辉说,值得一提的是,“电子鼻”还可以应用于日常人体健康跟踪和疾病早期诊断。目前项目团队已与相关医院合作,采集多名胃部疾病的患者的口气,并进行分析,为胃病乃至胃癌的早期诊断提供有价值的参考。此外,针对现在流行的健身、减肥中的有氧运动,通过检测呼气中的丙酮,来判断“燃脂”效果。


“借助姑苏实验室平台优势,我们在人才招聘、企业交流互动、资源共享、技术共享等方面,都获得了很好的支持。”孙旭辉说。该项目有望实现我国在人工嗅觉领域的产业的技术领先优势,产生巨大的社会经济效益,并且有助于提高我国在MEMS气体传感领域的国际地位,推动人工嗅觉的应用发展。


长期以来人们对嗅味的鉴别通常是由训练有素经验丰富的专业人员来进行,对气味的客观测定多采是用气相色谱法,与这两种方法相比电子鼻具有一些突出优势。具体包括,客观性强,不受主观因素的影响;响应时间短,检测速度快,重复性好;操作简单,样品不需前处理,测量时对环境要求低;灵敏度高,对浓度低的样品也能获得很好的检测结果;气味性质对电子鼻的检测结果无影响,有毒无毒的气味均能检测等。


慧闻纳米是一家由孙旭辉教授领衔,专业从事智能传感器研发、生产和销售,同时提供人工嗅觉解决方案的国家高新技术企业,目前已研发出针对多种有毒有害气体(如甲醛、酒精、氨气、一氧化碳、氮氧化物、硫化氢、甲烷、TVOC 等)的传感器芯片及相应的检测模块,在昆山建成了MEMS气体传感器、热电堆温度传感器、柔性压力传感器、红外CO2传感器模组、激光PM2.5传感器生产线,其它MEMS传感器也将陆续量产。


长期以来,公司围绕国家重大战略需求,积极投身技术攻关和创新研发,先后与中科院、清华等单位共同承担科技部2030“面向新一代人工智能的新型感知器件和芯片技术”的重大科技专项,与姑苏实验室合作开展人工嗅觉平台研发项目;2021年公司牵头承担科技部十四五“智能传感器”重点研发计划,主要负责新型低功耗智能传感器的研发;入选工业信息化部家电智能控制部件及算法“一条龙”应用示范参与单位,所属环节为元器件,主要工作是基础元器件性能、可靠性提升。目前,公司已经申请发明专利及软件著作权90多项,40多项已获得授权。