基于在体植入电极的生物嗅觉传感系统设计及其气味识别.pdf

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1、第25卷第8期传感技术学报Vo1．25No．82012年8月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACFUATORSAug．2012DesignofBiomimeticOlfactorySensingSystembyImplantedMicroelectrodeArrayandItsApplicationinOdorRecognitionZHoUJun，DoNGQi，ZHUANGLiujing，WUChunsheng，LIUQingjun，WANGPg(BiosensorNationalS

2、pecialLaboratory，DepartmentofBiomedicalEngineering，KeylxzboratoryofBiomedicalEngineeringofNationalEducationMinistry。ZhefiangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Mammalianolfactorysystemhasmeritsofhighersensitivity，selectivityandfasterresponsethancurr

3、entelectronicnosesystembasedonchemicalsensorarrayinodorrecognition．Inordertodiscussthefeasibilityofodordiscriminationbyodorsensingsystem，themicroelectrodearraywasimplantedintoolfactorybulbofratstorecordlocalfieldpotentialfrommitralcelllayerafterstimulate

4、dbyfourodorsincludingisobutanol，anisole，carvoneandcitra1．Thespectrogramsusingmultitaperspectrumestimationandtime—shiftwindowsshowrelativehighenergydis-tributioningammaband(40Hz～120Hz)afterodorstimulus．Adatasetconsistsof120odor—inducedspectrogramswasusedf

5、orodorclassificationbyK—nearestneighbormethodandtheclassificationaccuracyreached77．4％．Theresultindicatesthattheolfactionbasedodorsensingsystemiscapableofdiscriminatingdifferentodors．Keywords：odorsensingsystem；odordiscrimination；localfieldpotential；muhita

6、perestimation；K—nearestneighborEEACC：7220；7230J；7510Ddoi：10．3969／j．issn．1004-1699．2012．08．001基于在体植入电极的生物嗅觉传感系统设计及其气味识别冰周俊，董琪，庄柳静，吴春生，刘清君，王平(浙江大学生物医学工程与仪器科学学院，生物传感器国家专业实验室，生物医学程教育部重点实验室，杭州310027)摘要：目前生物嗅觉系统在气味识别方面相比于化学传感器阵列构成的电子鼻系统具有更高的灵敏度、特异性和响应速度。为了探讨生物

7、嗅觉传感系统气味识别的可行性，构建了基于微电极阵列传感器植人大鼠嗅球构成的嗅觉传感系统，研究记录了浓度为10mM的异丁醇、苯甲醚、香芹酮和柠檬醛4种气味刺激引起的嗅球僧帽层低频场电位信号，采用多窗谱估计算法和移动窗技术结合得到随时问分布的功率谱密度图。实验结果发现气味刺激后信号功率谱能量较多分布在gamma频段(40Hz～120Hz)使用K最邻近分类方法对120组数据进行分类识别，4种气味分类正确率达到77．4％。实验结果表明该嗅觉传感系统结合多窗谱估计时频图与K最邻近分类算法可以初步实现气味识别。关键

8、词：嗅觉传感系统；气味识别；嗅球场电位；多窗谱估计；K最邻近分类算法中图分类号：TP212．3文献标识码：A文章编号：1004—1699(2012)08—1023-06生物传感技术被广泛应用于感觉、运动系统生场电位。目前的研究表明．气味刺激后嗅球内的局理机制研究等领域，具有实时、快速、灵敏、简便等优部场电位振荡会明显增加．其幅值和波形的变化受点。动物的嗅觉十分灵敏，利用动物嗅觉构建的传到气味种类的调控j。感系统在辨识气味方面具有独特的优势。