什么是防生傳感器？

目前對(duì)仿生傳感器的研究尚處于初級(jí)階段，其技術(shù)還在發(fā)展完善之中。機(jī)器人就是一個(gè)典型的仿生裝置。在研制機(jī)器人的過(guò)程當(dāng)中，科學(xué)家和工程技術(shù)人員對(duì)人的種種行為如

視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)和思維等進(jìn)行模擬，研制出了很多能夠自動(dòng)捕獲信息、處理信息、模仿人類的行為裝置，我們把這些裝置稱為仿生傳感器。

仿生傳感器是一種采用新的檢測(cè)原理的新型傳感器，它采用固定化的細(xì)胞、酶或者其他生物活性物質(zhì)與換能器相配合組成傳感器。仿生傳感器是通過(guò)研究和利用生命有機(jī)體的分子結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)和改進(jìn)傳感器的工藝 ，使傳感器具有某些生物的獨(dú)特性能。這項(xiàng)研究工作大部分是跨學(xué)科的，不但涉及基礎(chǔ)學(xué)科如物理、化學(xué)和生物學(xué)，還涉及一些專門(mén)學(xué)科，如材料科學(xué)，電子工程學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等。仿生傳感器研究的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)人體感覺(jué)器官的替代品，其特點(diǎn)是能夠模擬某些生物體功能，像人體感覺(jué)器官那樣工作，發(fā)出信息，產(chǎn)生響應(yīng)，其應(yīng)用領(lǐng)域遍及生物醫(yī)學(xué)中人體感受器官的診斷和修復(fù)、智能機(jī)器人、食品、環(huán)境，大氣污染的監(jiān)測(cè)、軍事安全、化學(xué)和生物武器以及反愷怖等十分廣泛的領(lǐng)域。

生物結(jié)構(gòu)的功能是綜合性的，而不是像計(jì)算機(jī)部件那樣需分別開(kāi)發(fā)。仿生學(xué)工程所面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)是研制綜合系統(tǒng)，它類似于微電機(jī)系統(tǒng)(MEMS) ，兩者 都集成了電子和機(jī)械裝置。但是，MEMS是通過(guò)功能組合構(gòu)成的，而仿生分層系統(tǒng)的電子裝置是整體中不可分割的一部分。仿生結(jié)構(gòu)需要用較厚的層來(lái)制造，而電子裝置必須具有很精細(xì)的尺寸，因此需要結(jié)合使用這兩種不同的工藝過(guò)程。

制造綜合系統(tǒng)就需要典人傳感器，包括壓電和光學(xué)傳感器。仿生綜合系統(tǒng)的表面將裝備大量的傳感器，用以感知周圍的環(huán)境。

科學(xué)家們正在研究為什么一種名為Melanophila的甲蟲(chóng) 能遙感50千米以外森林火災(zāi)引起的紅外輻射。這種甲蟲(chóng)會(huì)群聚在森林火災(zāi)附近，在樹(shù)皮的內(nèi)側(cè)產(chǎn)卵。研究人員發(fā)現(xiàn)，這種甲蟲(chóng)具有一種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，幫助它們探測(cè)紅外輻射。甲蟲(chóng)翅膀下的磯式結(jié)構(gòu)包含70個(gè)很小的洋蔥狀結(jié)構(gòu)，能起到紅外傳感器的作用。當(dāng)適當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)撞擊到洋蔥狀結(jié)構(gòu)時(shí)，它的體積增加，對(duì)枕皮構(gòu)成壓力，近而觸發(fā)神經(jīng)元，促使甲蟲(chóng)開(kāi)始搜尋熱源。科學(xué)家們正在復(fù)制和改進(jìn)這種天然的壓電晶體傳感器結(jié)構(gòu)，以便制造出一種無(wú)需專門(mén)冷卻、可在室溫下工作的紅外探測(cè)器。勞倫斯·伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員正在研制變色傳感器，當(dāng)存在目標(biāo)物質(zhì)時(shí)傳感器由藍(lán)色變成紅色。參照細(xì)胞膜的模型，可針對(duì)一種特定的生物目標(biāo)設(shè)計(jì)傳感器。分子通過(guò)自組裝排列形成膜 ，然后用光使分子聚合物化，在藍(lán) 色的模子中連接成一體。科學(xué)家們可在膜中加入蛋白質(zhì)、碳水化合物或其他分子，以便捆綁特定的目標(biāo)物質(zhì)。分子一旦識(shí)別出目標(biāo)物質(zhì),膜將由藍(lán)色變成紅色 ，提示有目標(biāo)物質(zhì)存在。

化學(xué)和生物戰(zhàn)可能是這種傳感器的主要應(yīng)用領(lǐng)域，它在出現(xiàn)生物攻擊時(shí)可瞬時(shí)識(shí)別可疑的病原體，食品工業(yè)也可利用它監(jiān)視變質(zhì)和被污染的食品。例如，檢驗(yàn)員只要將傳感器在肉上控一下，就可探測(cè)出是否存在大腸桿菌等危險(xiǎn)的病原體。此外，還可在食品包裝袋上附上這樣的傳感器條，顧客可以根據(jù)顏色的變化判斷食品是否變質(zhì)。

在未來(lái)的小型、微型甚至納米機(jī)器人中，如模擬蜜蜂、蝴蝶甚至暗螂的小型機(jī)器昆蟲(chóng)將配備眾多的仿生傳感器。