ساخت و توسعه ابزار های تشخصی بو

برای دهه‌ها، محققان در سراسر جهان با هدف تقلید از مکانیسم پیچیده سیستم بویایی بیولوژیکی برای تشخیص مؤثر مخلوط‌های بویایی پیچیده، بویایی مصنوعی و بینی‌های الکترونیکی (e-noses) را توسعه داده‌اند. با این حال، چالش‌های اصلی توسعه آنها در کوچک کردن سیستم و افزایش قابلیت‌های تشخیص آن در تعیین دقیق گونه‌های گاز  و غلظت آنها در مخلوط‌های خوشبوکننده پیچیده نهفته است.

برای مقابله با این مسائل، تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور FAN Zhiyong، در بخش مهندسی الکترونیک و کامپیوتر HKUST و گروه مهندسی شیمی و بیولوژیکی، از یک گرادیان ترکیب مواد مهندسی شده استفاده کردند که امکان ایجاد آرایه های وسیعی از حسگرهای متنوع را در یک واحد کوچک فراهم می کند. تراشه نانوساختار با استفاده از قدرت هوش مصنوعی، تراشه‌های بویایی بیومیمتیک آن‌ها حساسیت فوق‌العاده‌ای به گازهای مختلف با قابلیت تشخیص عالی برای گازهای مخلوط و 24 بوی متمایز از خود نشان می‌دهند. با چشم اندازی برای گسترش کاربردهای تراشه بویایی خود، این تیم همچنین تراشه ها را با حسگرهای بینایی روی یک سگ ربات ادغام کردند و یک سیستم بویایی و بینایی ترکیبی ایجاد کردند که می تواند به دقت اشیاء را در جعبه های کور شناسایی کند.

توسعه تراشه‌های بویایی بیومیمتیک نه تنها کاربردهای گسترده موجود در سیستم‌های بویایی مصنوعی و بینی الکترونیکی را در کنترل فرآیندهای غذایی، محیطی، پزشکی و صنعتی و غیره بهبود می‌بخشد، بلکه فرصت‌های جدیدی را در سیستم‌های هوشمند مانند روبات‌های پیشرفته باز می‌کند. و دستگاه های هوشمند قابل حمل، برای کاربرد در گشت های امنیتی و عملیات نجات ایجاد می کند.

به عنوان مثال، تراشه‌های بویایی بیومیمتیک در کاربردهای خود در نظارت و کنترل کیفیت آنی می‌توانند برای شناسایی و تجزیه و تحلیل بوهای خاص یا ترکیبات فرار مرتبط با مراحل مختلف فرآیندهای صنعتی برای اطمینان از ایمنی استفاده شوند. تشخیص هر گونه گاز غیرعادی یا خطرناک در پایش محیطی؛ و شناسایی نشتی در لوله ها برای تسهیل تعمیر به موقع بسیار حساس و حیاتی است.

فناوری ارائه شده در این مطالعه به عنوان یک پیشرفت اساسی در حوزه دیجیتالی کردن بو عمل می کند. از آنجا که جامعه علمی شاهد رواج پیروزمندانه دیجیتالی کردن اطلاعات بصری است که توسط فناوری‌های سنجش تصویربرداری مدرن و پیشرفته تسهیل شده است، قلمرو اطلاعات مبتنی بر رایحه به دلیل عدم وجود حسگرهای بو پیشرفته هنوز دست نخورده باقی مانده است. کار انجام شده توسط تیم پروفسور فن راه را برای توسعه حسگرهای بو بیومیمتیک که دارای پتانسیل بسیار زیادی هستند هموار کرده است. با پیشرفت‌های بیشتر، این حسگرها می‌توانند کاربرد گسترده‌ای پیدا کنند، مشابه حضور همه‌جای دوربین‌های کوچک در تلفن‌های همراه و وسایل الکترونیکی قابل حمل، و در نتیجه کیفیت زندگی مردم را غنی‌تر و بهبود می‌بخشند.