[发明专利]用于手持式电子鼻的仿生气室

说明书

本发明涉及一种用于手持式电子鼻的仿生气室，包括气室壁和底部，在底部固定有贴片式传感器，其特征在于，气室壁内表面从入口到出口为流线型，气室中部尺寸大于入口和出口的尺寸，具有口小腔大的特征。在气室内部纵向分布有中间隔板，在中间隔板的近出口端设置用来固定挡板的插槽，挡板设置有与所述插槽相配合的插板；可以通过调整挡板的高度来调节气室中的气压和出口的气流速度。

技术领域

本发明涉及用于手持电子鼻的仿生气室。

背景技术

近些年，电子鼻技术飞速发展，在农林业、食品饮料、酒类、医疗等方面都取得了重大进展；电子鼻也已逐渐从精确昂贵的科学仪器向便携式或手持式电子设备转变。手持式电子鼻方便携带，可适用于更多场合，也有利于市场推广。

目前对电子鼻技术的研究主要集中在传感器制备、模式识别算法及应用等方面，很少涉及到电子鼻气室结构的研究。传感器读数受很多方面的影响，如气压、气流速度等，而气流流动特性又受气室结构的影响。目前的电子鼻气室或多或少存在以下问题：(1)传感器阵列区域处的气压值过小，气体不能与传感器充分接触；(2)气流在气室内部有堵塞，不利于电子鼻气室的清洗，导致采样时间过长；(3)气室过大，不利于手持式电子鼻设计。

电子鼻是受生物嗅觉原理启发，在结构和功能上模仿哺乳动物嗅觉系统的检测仪器。Keyhani K等(K.Keyhani,P.W.Scherer and M.M.Mozell,ANumerical Model ofNasal Odorant Transport for the Analysis of Human Olfaction,Journal ofTheoretical Biology,vol.186,pp.279-301,1997)通过研究得出生物体产生嗅觉的过程取决于鼻腔结构、气流速度场、气味分子在空气和粘膜层中的扩散性和吸附性以及组织厚度等变量。气室的设计也可以仿照生物的鼻腔结构，其中有很多可以借鉴的地方：(1)狗的鼻子口小腔大，使得气流平稳进入嗅觉区域；(2)不少动物(包括人类)的鼻腔中都有一个重要的结构--鼻甲骨，鼻甲骨的存在可以维持两侧鼻腔压力，并调控空气流量；(3)在人的鼻腔结构中，鼻甲骨将人的鼻腔通道分为上、中、下鼻道，其中嗅觉区域在上鼻道部分，而气流主要流经中、下鼻道，很少一部分流经上鼻道，但可以较长时间停留在上鼻道，并与嗅细胞发生成分反应，也保证了气流可以快速通过鼻腔，并开始下一次呼吸。以上三个特征都可以用于气室结构的设计。

专利201510046683.9(基于分子筛过滤的电子鼻气室，东北电力大学)研制出一种基于分子筛过滤的电子鼻气室。其内部设置了8个单元气室，每个单元气室的进气口和出气口均设置分子筛薄片来提高各传感器敏感物质的选择性。这种气室结构是通过分子材料过滤气体以提高电子鼻的准确度，但是这种结构不利于气室的清洗，没有考虑气室内部气压对于气体传感器的影响。

专利201510077972.5(一种电子鼻气体室的仿生减振装置，吉林大学)研制出了一种电子鼻气室的仿生减振装置。通过三层减振装置减小外界振动对装有传感器阵列的电子鼻气室内传感器阵列以及气流流动方式的影响。这种气室结构只是减少了外界环境对于采样时的干扰，没有考虑到气室内部结构对于气流、气压的影响。

专利201410651912.5(一种仿鼢鼠鼻腔电子鼻，吉林大学)研制出一种仿鼢鼠鼻腔电子鼻。其通过调节气室出气口的大小、传感器位置、气体腔结构，能够使传感器处于适于信号采集的最佳气流状态，这种气室结构虽然可以调节气室内部的气压和气流，但是在调节过程中并不知道何时传感器处于信号采集的最佳气流状态。而且此种气室结构过大，不适用于手持式电子鼻。