与其他感官相比，我们的嗅觉常常被忽视。我们的鼻子可以提醒我们注意腐烂的食物、煤气泄漏和烧焦的吐司等风险。但对于探测炸弹或违禁品或癌症等疾病等高级任务，我们通常依赖于狗的超强嗅觉能力。

为什么我们不能用电子鼻代替嗅探犬

训练动物需要时间，而且他们的工作可能很艰巨，甚至很危险。鉴于我们日益增长的电子敏锐度，为什么我们不能开发电子鼻呢?

据葡萄牙NOVA科技学院生物分子工程助理教授Roque介绍，电子鼻的概念自1980年代就已出现。

“模仿嗅觉系统的设备通常有一个代表鼻腔的腔室和传感器，即嗅觉感受器，”她解释道。进入腔室的气味剂的复杂混合物会触发传感器物理化学特性的变化，并将这些变化转化为电子信号。

气味化学

由于挥发性有机化合物(VOC)，基本上可以检测到气味。这些是具有高蒸气压的小分子，这意味着它们很容易蒸发成气态。

当动物遇到气味时，它们通常知道哪种生理和行为反应(例如恐惧或觉醒)是最合适的。但是电子鼻必须接受VOC样本数据集的训练，以学习如何将气味与其源材料相匹配。

“想象一下，训练一个电子鼻来区分两种品牌的咖啡——A和B。你需要收集几个咖啡A样本和几个咖啡B样本的传感器信号，”Roque补充道。这意味着，像嗅探犬一样，电子鼻需要大量训练才能发挥作用。

“理论上，可以训练电子鼻闻任何VOC样本。特定气味的几个例子可以教会系统识别相关的信号模式，”Roque指出。“电子鼻也可能在没有事先培训的情况下检测到新的VOC，但目前这对于对特定VOC或VOC类别具有高度选择性的传感器来说更为现实。”

检测疾病

作为SCENT项目的协调员，Roque开发了一种能够检测疾病迹象的新型凝胶传感器。凝胶在某些VOC存在的情况下会改变其特性，并且算法使用这些特征响应来对不同的病原体进行分类。

电子鼻能够高度准确地预测样本中是否存在致病微生物。他们还发现，只有18种VOC使电子鼻能够以77%的准确度和高达100%的精度识别病原体。

“目前，在临床环境中检测微生物感染需要24-36小时，而对于生长缓慢的细菌则需要长达一周的时间。通过检​​测细菌VOC作为感染生物标志物，电子鼻可以加快检测速度，从而改善临床结果，”Roque解释说。

那么为什么狗仍然领先鼻子呢?

据Roque介绍，目前市场上有一些电子鼻技术，例如空气质量监测系统。但通常犬科动物的表现优于它们。

“虽然应该可以训练电子鼻来闻狗能闻到的大多数东西，但狗保留了某些优势。它们的嗅觉极其敏感，可以识别极低浓度的挥发性有机化合物。传感器的寿命也比狗短，并且更容易受到湿度和温度的影响，”Roque说。

考虑到所需的处理能力和传感器必须容纳的大量验证样本，另一个挑战是实现移动或自主电子鼻所需的小型化程度。

更不用说允许公众使用此类设备的监管障碍。

然而，Roque说，电子鼻的未来是光明的。“随着技术的进步，导致分析速度更快，准确度和精度更高，我相信我们很快就会看到新的电子鼻应用，尤其是在临床诊断方面。”

小心狗——机器人也会来抢你的工作。