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3D打印的狗鼻子能帮助检测爆炸物

2016-12-6 08:36| 发布者: admin| 查看: 286| 评论: 0

摘要: 一组研究人员从狗的嗅觉得到灵感,开发出了新的3D打印设备,这个设备能够检测爆炸物和其他违禁品,并且比其他的检测系统成功率高了18倍。

一组研究人员从狗的嗅觉得到灵感,开发出了新的3D打印设备,这个设备能够检测爆炸物和其他违禁品,并且比其他的检测系统成功率高了18倍。

狗的嗅觉相当灵敏,它们也因此被训练来救生和搜查。一组政府和大学的研究者们从这儿得到灵感想要做出一个不同寻常的“狗鼻子”。他们通过3D打印制作了一个嗅探装置,可以大大提高探测器的效率。

国家标准与技术研究所(NIST)与麻省理工学院林肯实验室和美国食品和药物管理局合作成了这个3D打印研究项目。这组研究人员最近在《科学报告》中发表了他们的研究结果,他们使用3D打印机打印了一个“狗鼻”,用作爆炸物探测器的适配器。根据该组人员说,这个3D设备提高了将近18倍的准确率。

NIST的机械工程师和流体动力学家Matthew Staymates解释说:“这个‘狗鼻’是一个空气采样系统,能真正地吸取气味,它用流体动力学和夹带来增加远距离采样的成功率。应用这种生物的设计原理可以蒸气取样的效率。”

为了提高机场等地方的安全性,我们通常会使用痕量检测装置来检测爆炸装置和其他危险设备的化学迹象。然而,这种装置的检测范围是有限的:除非用扫描棒在爆炸物的上方扫描,不然的话爆炸物很有可能会被忽视。不过研究人员发现狗可以准确地找到爆照物,麻醉剂等危险物品。

当狗嗅到某些气味时,它每秒呼出五次,以便吸入尽可能多的气味,然后可以通过鼻子的3亿个受体细胞来识别。在3D打印机的帮助下,NIST团队能够做出这种生物系统的功能性复制品,精确地复制一只母拉布拉多犬鼻子的外部特征,包括其形状和鼻孔间距。

高速视频和被称为“纹影成像”的航空工程观察技术用于测试3D打印狗鼻的功能,它被设计成与狗相同的呼吸速度。在呼气期间,两个鼻孔向下和向外发射空气射流,然后再将携带蒸汽的空气“吸入”鼻孔。在吸入期间,空气通过鼻孔进入鼻子的内部。大多数检测装置不使用这种交替呼吸方法,而是连续的吸气。

最后测试表明,3D打印的鼻子确实提高了检测功能。与使用连续吸入的痕量检测装置相比,使用人工嗅吸狗鼻子的采样效率在蒸汽源10厘米(3.9英寸)高出18倍,在20厘米(7.9英寸)的距离处高18倍。

“我们不是说下一代的探测器一定要是狗鼻子型的,可能会有更好的办法让气流通过传感器,而不是让气流自己飘过去。”Staymates说。

因为该装置的测试很成功,研究人员决定装一个蒸汽检测器上去,它具有3D打印的入口,可以以狗的嗅闻速率进行探测。而且效率提升了18倍。

“有这样的效率是因为狗就是一个很神奇的动物,它的嗅觉如此敏感。这是我们研究的一部分,我们还要努力提高跟踪检测技术的灵敏度,准确性和速度。”Staymates说。

(编译自3Ders.org)

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