Related products
相关产品
电子鼻商业化瓶颈如何破？VSP 干法纳米打印技术给出答案（上）
作者：复纳科技
产品： VSP-A, VSP-G1, VSP-P1
关键词：电子鼻，传感器，VSParticle，干法纳米打印技术
日期：2025-08-11
想象一下，未来你的智能手机可以通过分析呼吸中的生物标志物分子来检测疾病的早期迹象，或者你的冰箱配备了一个装置，可以告诉你食物是否即将变质。随着电子鼻的发展，类似的未来场景正变得越来越现实。
电子鼻，是一种基于传感器的系统，旨在模拟人类的嗅觉系统 [1]。通过将先进的纳米材料设计与数据驱动的信号处理相结合，该系统能够以惊人的精度检测和区分复杂的气体混合物。借助这项技术，电子鼻能够建立人工嗅觉，为环境、医疗和工业应用领域开启新的可能。
这篇博文深入探讨了电子鼻的工作原理及其与人类嗅觉系统的相似之处。它强调了电子鼻在各个应用领域的巨大潜力，并探讨了一个关键问题：为什么这项技术至今尚未改变我们的日常生活？
PART01. 复制人类的嗅觉
电子鼻技术的核心是复制人类嗅觉工作原理的一次引人入胜的尝试。图1展示了电子鼻技术与生物嗅觉系统 [2] 的有趣相似之处。就像人类的鼻子利用数百万个嗅觉受体来检测气味一样，电子鼻依靠一系列高灵敏度的传感器与空气中的气体相互作用。
在人体中，嗅觉受体拾取的信号被传输到嗅球，嗅球将气味加工成刺激物，供大脑识别。在电子鼻中，不同传感器与混合气体的相互作用会产生复杂的信号模式，这些模式会通过电路进行放大和数字化。信号由充当系统“大脑”的强大软件进行分析，并根据各自的数字指纹，使用算法从混合气体中区分特定气体。
01 (a) 生物嗅觉系统和 (b) 电子鼻技术示意图。改编自 [2]。
PART02. 电子鼻如何区分复杂混合物中的气体？
电子鼻依赖于多阵列部分选择性传感器，每个传感器对不同气体的响应不同 [3]。电子鼻并非使用单个传感器检测特定化合物，而是检测整个传感器阵列的响应模式。由于每个传感器对不同气体的响应各不相同，因此所有传感单元的组合输出可用于提取更精确的信息。利用统计或机器学习算法，将这些模式与单个化合物的数字指纹进行比较。这使得气体检测具有卓越的选择性，即使在复杂的混合气体中，电子鼻也能区分不同的气体。
PART03. 电子鼻技术应用领域
电子鼻能够从复杂的混合气体中区分出单个目标气体，正在为众多应用领域开启新的可能（图2） [4]。在医疗保健领域，电子鼻正被开发用于通过检测呼吸中的挥发性生物标志物进行非侵入性疾病诊断。在食品饮料行业，电子鼻可以协助进行质量控制、新鲜度监测，甚至风味分析。环境监测是另一个关键领域，电子鼻可以帮助追踪空气污染、检测有害气体，并支持工业环境中的早期预警系统。此外，电子鼻设备在农业领域也有望应用于土壤分析、作物监测和植物病害的早期检测。
02 电子鼻气体传感器阵列不同应用领域的示意图
PART04. 电子鼻研究是否已经失去动力？
尽管电子鼻最初引发了巨大的热潮，但即使经过数十年的研究，其在日常科技中的广泛应用仍未实现。尽管关于电子鼻的出版物数量一直在稳步增长，但其商业化应用和实际应用仍然有限。
观察一段时间内的出版趋势，我们就能清楚地看到这一点。如图 3所示，紫线表示自 1987 年第一篇论文发表以来，电子鼻研究的稳步增长，表明人们对该领域的兴趣并未减弱。事实上，从 2000 年到 2010 年，当纳米材料受到关注时，电子鼻研究的增长速度比更广泛的传感器领域更快——纳米材料研究的繁荣似乎在此期间给了电子鼻显著的推动。
然而，近年来，电子鼻研究在整个传感器研究中所占的份额越来越小，这表明该领域的发展势头可能已经放缓。
03 1980 年至 2024 年间发表的文献，左轴表示文献中包含“传感器”一词，右轴表示文献标题中包含“电子鼻”一词。来源：Scopus。
PART05. 未来方向
电子鼻的未来将如何发展？为了充分释放电子鼻的潜力，该领域或许需要一次新的飞跃：一次以纳米材料科学最新进展为基础的飞跃。在VSParticle，我们相信我们创新的纳米打印技术能够带来必要的技术进步，为该领域注入新的活力。我们的方法能够制造高度可控的纳米多孔传感层，如果与人工智能的快速发展相结合，或许能够促进电子鼻从充满希望的原型技术向主流技术的转变。
在我们的下一篇文章中，我们将更详细地探讨 VSParticle 的纳米打印技术如何解决电子鼻化学电阻传感器开发中的关键挑战。
为了帮助研究人员和开发团队更高效地推进气体传感器的材料开发与评估，VSParticle 提供定制化的纳米多孔气敏层沉积服务，可直接在您的目标基底上构建结构可控的高性能敏感材料层。我们能为您提供的服务包括：
材料定制与沉积
1使用VSP专利火花烧蚀技术（Spark Ablation）生成 1-20nm 粒径的纳米颗粒
2可选单元素材料（如Pt、Pd、Au、Ni等），也可配置多组分或掺杂体系
3不依赖溶剂与墨水，实现无掩膜、干式打印
纳米结构可控构建
1形成高比表面积、多孔连续网络结构，优化气体扩散路径与活性反应位点
2可根据需求调整沉积厚度、粒径分布、沉积图案/阵列设计等关键参数
3提供单点、微区图案化阵列、多位置对比测试布局
下游适配与协同测试
1可沉积在多种基底上，包括：MEMS芯片、电极结构、玻璃、硅片、陶瓷等
2可选附加服务：低温热处理、导电性能测试、SEM形貌观察、光谱吸收等
了解更多火花烧蚀技术与应用案例以及定制沉积涂层服务，欢迎联系我们：400 857 8882
参考文献
【1】S.Y. Park, Y. Kim, T. Kim, T.H. Eom, S.Y. Kim, and H.W. Jang. “Chemoresistive materials for electronic nose: Progress, perspectives, and challenges.” InfoMat 1.3 (2019). doi.org/10.1002/inf2.12029
【2】P.E.S. Munekata, S. Finardi, C. Krebs de Souza, C. Meinert, M. Pateiro, T.G. Hoffmann, R. Domínguez, S.L. Bertoli, M. Kumar and J.M. Lorenzo. “Applications of Electronic Nose, Electronic Eye and Electronic Tongue in Quality, Safety and Shelf Life of Meat and Meat Products: A Review.” Sensors 23(2) (2023): 672. doi.org/10.3390/s23020672
【3】S. Mor, B. Gunay, M. Zanotti, M. Galvani, S. Pagliara, and L. Sangaletti. “Current Opportunities and Trends in the Gas Sensor Market: A Focus on e-Noses and Their Applications in the Food Industry.” Chemosensors 13.5 (2025): 181. doi.org/10.3390/chemosensors13050181
【4】A.D. Wilson and M. Baietto. “Applications and advances in electronic-nose technologies.” Sensors 9(7) (2009): 5099-5148. https://doi.org/10.3390/s90705099
【5】J.W. Gardner and P.N. Bartlett. “A brief history of electronic noses.” Sensors and Actuators B, 18-19 (1994): 211-220. doi.org/10.1016/0925-4005(94)87085-3
【6】T. Aishima. “Aroma discrimination by pattern recognition analysis of responses from semiconductor gas sensor arrays.” J. Agri Food Chem., 39 (1991): 752-756. doi.org/10.1021/jf00004a027
【7】T. Nakamoto, A. Fukada, and T. Moriizumi. “Perfume- and flavour identification by odor sensing system using quartz resonator sensor array and neural-network pattern recognition.” Sensors and Actuators A, 10 (1993): 85-90. doi.org/10.1016/0925-4005(93)80030-F
往期推荐 ●●
// 1
// 2
// 3
// 4
Reserved information
预留信息
如果您想要了解更多产品信息，请填写以下信息下载产品手册, 我们收到您的信息后将第一时间回复您。
备案号： 沪ICP备12015467号-6 Copyright © ( 2023) 复纳科学仪器（上海）有限公司