神通广大的电子鼻

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  在柏林心脏医疗中心,一个电子鼻在病房里日夜值班,监视病人的健康。这台机器在相关患者呼出的气息中搜寻迹象,看其是否感染上了可以致命的病菌。因为通过呼吸传出来的新陈代谢产物可以暴露人体内细菌或者是菌类的痕迹。测量仪器上有一个特殊的硬质表面,它可以结合这些新陈代谢产物,由此改变流经测量仪器的电流。这些电流变化值,经过与数据库中的信息自动对比,护理人员可以很快得知患者感染了哪种病菌。而传统的化验手段往往需要大约两天的时间才可以辨别出病菌种类。
  电子鼻不仅在监护病人方面,而且在烘烤咖啡豆时,也可以相助一臂之力,它能发现烘烤错误,或者被烘烤的食物是否已经烤熟。另外,应用在汽车或者其他机械上,它还可以及时警告人们换机油,或者是及时发出火警,甚至还可以通过气味的辨别,准确告知失火材料是塑料还是木材,以便消防队更有针对性地灭火。
  这台电子鼻利用的是振动石英晶体,在它们的表面涂有一层薄薄的凝胶状物质,气味分子流经涂层时,会潜入这一凝胶层,加重相应石英晶体的质量,使得晶体的振动频率略微减慢,而科学家们就可以对这一振动变化加以分析利用。这个科研小组的最新模型组合了6个振动石英晶体,其中每一个上面的凝胶物质都略有不同,因此,它们所结合的新陈代谢物质也就不同。
  研究人员伯克尔解释说:"这个系统绝对不是一个现成的系统,不是可以随便拿来把一个未知的气味放到它面前,然后这个机器就可以告知说,噢,这个气味闻起来不错,像草莓,或者是像樱桃。实际应用之前,使用者必须先教会它辨别这些具体气味。"
  伯克尔的电子鼻目前正在几个地方试用,其中之一是一家给纸张镀膜、烘干的工厂。将来,电子鼻可凭借工艺过程当中释放出的气味监测是否由于温度过高而生成令人反感的气味。伯克尔解释说:"假如出现气味难闻的情况,操作人员要么就得控制机器慢点运行,要么可以加上一个气味过滤器。"
  伯克尔说,虽然他们的方法非常灵敏,仅仅十亿分之四克的微量气体就已经可以显示出明显的效应。但是,从许多角度而言,人类的鼻子还将是远远优越于机器鼻子的。比如说,人的鼻子对食品腐烂时所生成的一些气味反应得就非常激烈。还有,闻上去味道很好的柚子气味,即使它的浓度极其微小,人的鼻子依然可以闻出。原因在于:为了发现成熟而又营养丰富的果实,人类的祖先必须依赖他们的嗅觉。而这种特殊能力现代化学分析手段还达不到,电子鼻的效果也抵不上人类的鼻子。这些仪器更多地是为工业应用开发的,其最重要的特点是持续、可靠的功能。在这一点上技术超过了人类,因为时间长了,人的鼻子会疲倦,而机器是永远不知疲倦的。
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