信息來(lái)源：日經(jīng)商務(wù)周刊

    人的五感中，嗅覺(jué)最為復雜，其機制還沒(méi)有完全查明。模仿嗅覺(jué)的機制，檢測氣味來(lái)源的種類(lèi)、數量的“嗅覺(jué)傳感器”的開(kāi)發(fā)在不斷推進(jìn)。如果能夠實(shí)現，便可在通過(guò)氣味發(fā)現炸彈、發(fā)現癌癥等許多用途大顯身手。

    “就是嗅出C4（塑料炸彈）的氣味吧?！笔褂脵z測氣味的傳感器躲避炸彈。這是2001年上市的戰術(shù)動(dòng)作游戲《合金裝備2》（MetalGearSolid2）中的一幕。雖說(shuō)當時(shí)還只是游戲里的內容，但在最近，隨著(zhù)感知氣味的“嗅覺(jué)傳感器”的進(jìn)化，這一場(chǎng)景即將成為現實(shí)。

    日本九州大學(xué)味覺(jué)和嗅覺(jué)傳感器研發(fā)中心的副教授小野寺武的研究小組，正在開(kāi)發(fā)利用氣味探測炸彈的嗅覺(jué)傳感器。

    動(dòng)物嗅到含有氣味成分的化學(xué)物質(zhì)，會(huì )感測到氣味成分，在大腦中識別為氣味。該研究組以炸彈成分發(fā)出的氣味為對象，利用機械重現嗅覺(jué)的感知過(guò)程，開(kāi)發(fā)出了能探測爆炸物的嗅覺(jué)傳感器。其原理是，開(kāi)發(fā)出容易與炸彈成分結合的物質(zhì)，通過(guò)掌握結合時(shí)成分性質(zhì)的變化，探測炸彈的位置。

    截至目前，探測炸彈使用的是爆炸物探測犬，犬和人都需要接受專(zhuān)門(mén)訓練，而且，犬能夠集中精力探測的時(shí)間只有幾個(gè)小時(shí)，因此需要開(kāi)發(fā)一種新的檢測方法。

    由于低誤測率物質(zhì)的開(kāi)發(fā)、特征分析軟件的開(kāi)發(fā)、設備的小型化等方面存在重重困難，開(kāi)發(fā)曾幾度受阻，但考慮到“啟動(dòng)開(kāi)發(fā)的2002年，是美國遭遇911恐怖襲擊的第二年。該項目具有深遠的社會(huì )意義”（小野寺副教授），開(kāi)發(fā)最終堅持了下來(lái)。

    努力沒(méi)有白費，小野寺副教授介紹稱(chēng)，“檢測已經(jīng)達到了與犬相當的精度”。有研究認為，只要在氣體中達到500ppt（ppt為1萬(wàn)億分之1，10-12）左右的濃度，犬就能嗅出炸彈的成分。而小野寺等人開(kāi)發(fā)的傳感器，在溶液中可以檢出的最低濃度僅為5.7ppt。

    這種嗅覺(jué)傳感器很快便引起了關(guān)注。這是因為機場(chǎng)等公共設施具有提高安全性的社會(huì )需求，而且傳感器的應用范圍廣，對業(yè)務(wù)的影響較大。

    除了探測炸彈以外，嗅覺(jué)傳感器還可以用來(lái)檢測毒品，以及在災害現場(chǎng)探測人的氣味。還可用在案件偵查現場(chǎng)，采集能夠確認身份的氣味，替代指紋成為有力的證據。

    已經(jīng)有飲料制造商開(kāi)始在其工廠(chǎng)試用嗅覺(jué)傳感器。在使用生產(chǎn)過(guò)果汁的設備生產(chǎn)茶飲料時(shí)，盡管清洗了設備，有時(shí)還會(huì )發(fā)生果汁的香味轉移到茶飲料中的情況。嗅覺(jué)傳感器可用來(lái)確認清洗是否徹底。

    通過(guò)檢測特定成分診斷疾病

    嗅覺(jué)傳感器在醫療領(lǐng)域也有很多應用案例。其目的是利用嗅覺(jué)傳感器，檢測人呼氣的成分中是否存在某種疾病特有的物質(zhì)，以便做到早發(fā)現、早治療。

    因為只需要呼氣，所以與血液檢查、采集組織切片的檢查相比，對人體造成的傷害較小。

    日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所電子陶瓷部部長(cháng)申Usoku與主任研究員伊藤敏雄開(kāi)發(fā)的“呼氣氫濃度測量器”就是一個(gè)具體事例。

    申部長(cháng)介紹說(shuō)，飯后沒(méi)有被完全消化的碳水化合物，在大腸中會(huì )被細菌分解發(fā)酵，此時(shí)會(huì )釋放出氫氣。如果在呼氣中檢測到氫氣，就可以判斷消化吸收功能較弱。

    根據這一理論，申部長(cháng)打算開(kāi)發(fā)能在早期發(fā)現癌癥的嗅覺(jué)傳感器。日本國立癌癥研究中心2015年4月發(fā)布報告稱(chēng)，推測日本全國的癌癥患者人數將在2015年達到98萬(wàn)人。如果能在早期發(fā)現癌癥，可以拯救的生命數量也將飛躍式增加。

    申部長(cháng)等人把目光鎖定在了肺癌患者的呼氣中可能含量較多的物質(zhì)“壬醛”（Nonanal）上，開(kāi)發(fā)出了可以檢測出該物質(zhì)的傳感器，目前正與愛(ài)知縣的醫療機構合作，提高檢測精度?！俺酥?，還在尋找其他候選的特征成分，并考慮利用多種物質(zhì)進(jìn)行檢測”（申部長(cháng)）。

    使用嗅覺(jué)傳感器在早期發(fā)現阿爾茨海默型等失智癥，通過(guò)訓練大腦，延緩其癥狀的發(fā)展。正在為此開(kāi)展研究的，是日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所身體適應輔助工程研究組的主任研究員小早川達。

    小早川表示，阿爾茨海默型失智癥的初期癥狀有時(shí)表現為嗅覺(jué)下降。小早川著(zhù)眼于這一特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了由氣味發(fā)生裝置、嗅覺(jué)傳感器、腦電波儀組成的系統。并利用該系統開(kāi)展了對照研究，具體方式是，實(shí)時(shí)檢測有無(wú)氣味，并利用腦電波儀查看各人對氣味有無(wú)反應。

    小早川介紹說(shuō)：“在實(shí)驗中，我們對健康人和嗅覺(jué)疾病患者進(jìn)行了檢測。結果表明，健康人的腦電波在嗅到氣味后會(huì )作出反應?！爆F在，小早川正在努力開(kāi)發(fā)更小型、成本更低的檢測系統。

    東京農工大學(xué)石田寬副教授開(kāi)發(fā)的“嗅覺(jué)輔助面具”

    正如前面介紹的那樣，嗅覺(jué)傳感器要想在今后實(shí)現普及，需要經(jīng)歷3個(gè)研發(fā)階段：①研究嗅覺(jué)的機制；②以機制的研究為基礎，開(kāi)發(fā)嗅覺(jué)傳感器；③開(kāi)發(fā)配備嗅覺(jué)傳感器的裝置。

    嗅覺(jué)機制的研究方面，東京大學(xué)研究生院農學(xué)生命科學(xué)研究科教授東原和成正在積極推進(jìn)。最近發(fā)現了麝香的香味與嗅出其香味的人的嗅覺(jué)及大腦區域的關(guān)系。

    麝香是常被用于香水和芳香劑等的名貴香料，價(jià)格不菲，如果能夠以這項研究為基礎，開(kāi)發(fā)出檢測麝香和與之相似香味的嗅覺(jué)傳感器，就有望開(kāi)發(fā)出低成本的產(chǎn)品。

    東京工業(yè)大學(xué)精密工學(xué)研究所教授中本高道在研究蒼蠅對霉臭作出反應的機制。中本教授介紹說(shuō)：“如果知道蒼蠅會(huì )對什么作出反應，就可以代入嗅覺(jué)傳感器中，用于食品腐敗等質(zhì)量檢查?！?br/>
    東京農工大學(xué)研究生物系統應用科學(xué)府副教授石田寬，正在開(kāi)發(fā)使用嗅覺(jué)傳感器的裝置，制作出了配備燃氣氣味傳感器的探測裝置。設想的用途是在燃氣工廠(chǎng)檢測燃氣泄漏，以及檢測垃圾填埋場(chǎng)產(chǎn)生的甲烷氣體。

    在實(shí)驗中，風(fēng)向加大了確定發(fā)生源的難度，為此，石田副教授正在開(kāi)發(fā)利用無(wú)人機爬升時(shí)的氣流，使氣味方向保持一致的技術(shù)。

    最近，石田副教授還開(kāi)發(fā)出了可以背在身上實(shí)施檢測的“嗅覺(jué)輔助面具”。在感測到燃氣等特定氣體的氣味后，將利用對人體無(wú)害的其他氣味，在面具內重現檢測到的氣味。

    石田副教授介紹說(shuō)：“機器人行動(dòng)不便，移動(dòng)性略差。人在某些方面更有利?！背酥?，他還在研究人類(lèi)能否通過(guò)更換嗅覺(jué)傳感器，代替警犬搜索炸彈、毒品等違禁物品。

    能再現香味的電視機

    嗅覺(jué)傳感器的應用事例也已經(jīng)開(kāi)始出現。比如檢測實(shí)際的香味、重現其味道并讓人嗅到的設備。前面提到的東工大的中本教授率先開(kāi)展了此類(lèi)研究，此前開(kāi)發(fā)出了可重現冰淇淋香味和咖喱香味的設備。

    電影院、電視機、室外廣告的數字標牌（電子廣告牌）等如果能夠根據播放的場(chǎng)景，釋放出對應的香味，便可以提高臨場(chǎng)感和廣告效果。不過(guò)，“在電影院等場(chǎng)所釋放香味雖然可以增加沉浸感，但在場(chǎng)景轉換的時(shí)候，殘留的香味有可能干擾觀(guān)影”（中本教授）?，F在，為了讓觀(guān)眾嗅到不會(huì )有殘留的淡淡的味道，中本教授正在開(kāi)發(fā)佩戴在鼻子附近的頭戴式裝置。

    美國調查公司MarketsandMarkets的調查結果顯示，嗅覺(jué)傳感器相關(guān)的市場(chǎng)規模在2020年將達到6.91億美元。隨著(zhù)嗅覺(jué)研究的進(jìn)步，社會(huì )可能將會(huì )變得更加豐富多彩。