用3D打印制造的狗鼻子模型进行嗅闻的空气动力学分析
一项1日发表在《科学报告》的生物技术研究论文称，科学家利用3D打印的狗鼻子模型，分析了嗅闻背后的空气动力学，并利用新发现为爆炸物探测器制作了一个能像狗一样嗅闻的气体入口。该研究表明，改进嗅闻方式可大幅提高气体探测器对TNT炸药等化学物质的探测能力。
气体探测器的原理是对气体浓度进行检测，适用于存在可燃或有毒气体的危险场所，能长期连续检测空气中被测气体爆炸下限以内的含量。但在探测器运作方式不改变的情况下，其探测能力始终受到一定制约。
在位于美国马里兰州的美国国家标准技术研究所，研究人员马修·斯戴梅茨及其同事此次利用3D打印技术制造了一个模型。该模型无论是原型还是解剖结构，都与狗鼻子极其相似。研究人员利用这一模型研究了犬类嗅闻过程中的外部空气动力学。
在气体流动可视化实验中，研究人员发现，在嗅闻的呼气阶段，离开鼻子的气流会将鼻前饱含蒸气的气体引入鼻孔中。同时他们还发现，比起连续吸气，鼻子在嗅闻时的气体探测能力可大幅增强，甚至高达18倍。
根据他们的新发现，研究团队为一种已经商业应用的蒸气探测系统，设计了一个能模拟狗鼻子空气动力学原理的特制气体入口。他们发现，与连续吸入空气这种传统气体探测器常规运作方式相比，采用嗅闻方式可以将探测TNT炸药气体的能力提升16倍。
论文作者最后指出，从犬类身上学到的这些知识，将有助于开发新一代气体采样仪，以更灵敏地对爆炸物和毒品进行探测。