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氣味電子測量

如今，氣味可以透過多種電子方式進行測量，一些例子包括：質譜法、氣相色譜法、拉曼光譜法，以及最近的電子鼻。一般來說，它們假設不同的嗅覺受體對特定的分子理化性質具有不同的親和力，並且這些受體的不同啟用會產生反映氣味的空間-時間活動模式。

電子鼻

俄羅斯航天局的飛行工程師亞歷山大·米蘇爾金在國際空間站上使用JPL電子鼻（ENose）實驗。

電子鼻是一種基於化學感測器陣列和模式識別的人工氣味感測裝置。它們用於識別和量化溶解在空氣（或其他載體物質）中的物質。電子鼻由一個取樣裝置（類似於鼻子）、一個感測器陣列（類似於嗅覺受體神經元）和一個計算單元（類似於大腦）組成。

感測器陣列

就像動物鼻子一樣，使用非特異性感測器。這不僅是因為找到非常特異性的感測器非常困難，而且還希望覆蓋各種可能的化合物，而無需為每個化合物配備一個感測器。此外，如果處理基於多個感測器的資訊，則更健壯、更精確、更高效。當這些感測器與化合物接觸時，它們的電氣特性會發生變化（例如，電阻增加）。這種變化會導致電壓變化，該電壓變化被數字化（AD轉換器）。

最常用的感測器型別包括金氧半導體（MOS）、石英晶體微天平（QCM）、導電聚合物（CP）和表面聲波（SAW）感測器。另一種很有前景的技術是使用蛋白質作為感測器的生物電子鼻。也可以使用多種感測器的組合來獲得更精確的結果，並結合多種感測器型別的優點，例如更好的時間響應速度與更好的靈敏度。

示例：導電聚合物感測器的工作原理

導電聚合物感測器由約 2-40 個不同的導電聚合物（有機分子長鏈）組成。一些氣味分子滲透到聚合物薄膜中，導致薄膜膨脹，從而增加其電阻。許多型別聚合物電阻的增加可以用滲流理論來解釋。^[1] 由於材料的化學性質，不同的聚合物對相同氣味有不同的反應。

計算

感測器訊號必須使用模式識別演算法與氣味分子混合物匹配。可以建立一個潛在組合的資料庫，並在呈現氣味時使用多元統計方法找到最佳匹配，或者可以訓練神經網路來識別模式。通常也使用主成分分析來降低感測器資料的維數。

應用

電子鼻有很多應用。它們被用於航空航天和其他工業領域，用於檢測和監測危險或有害物質，並用於質量控制。在安全方面的應用可能是檢測毒品或爆炸物。電子鼻有一天可能能夠取代警犬。一個非常強大的應用可能是診斷改變呼吸化學成分或排洩物或血液氣味的疾病，從而有可能替代侵入性診斷技術。它也可以用來診斷癌症，因為某些癌細胞可以透過其揮發性有機化合物譜來識別。透過氣味進行癌症診斷已經被發現對狗、蒼蠅有效，^[2] 但實際上具有高靈敏度和特異性的方法仍在開發中。另一個醫療應用是基於電子鼻的嗅覺植入來治療嗅覺喪失（無法感知氣味）。這也還在開發中。相比之下，電子鼻已經用於環境監測和保護。在機器人技術中，電子鼻可以用來追蹤空氣中的氣味或地面的氣味。對於機器人技術來說，特別有趣的是更好地理解昆蟲的嗅覺系統，因為為了利用氣味進行導航或定位氣味源，必須使用經常被忽視的時間刺激資訊。

昆蟲可以追蹤氣味，因為它們可以在大約 150 毫秒內對變化做出反應，並且它們的一些受體能夠描繪出至少 10 Hz 以上頻率的快速氣味濃度變化。相比之下，導電聚合物和金屬氧化物電子鼻的響應時間在秒到分鐘的範圍內，^[1] 只有少數例外報道在幾十毫秒的範圍內。