Bosin+cTongue+電子舌系統(tǒng)cTongue 是由上海保圣結合高校十多年科研積累研制開發(fā)的一種新型電子舌系統(tǒng)，也是第五套商品化的電子舌產(chǎn)品。目前，電子舌已經(jīng)成功應用于飲料、白酒、干紅葡萄酒、乳制品以及龍井茶等多類食品的品質(zhì)控制、真?zhèn)伪孀R當中，并且與多家單位正式合作。

Bosin+cTongue+電子舌系統(tǒng)以原創(chuàng)性的組合脈沖弛豫譜為技術核心，利用不同性質(zhì)的貴金屬電極優(yōu)化組合成傳感器陣列，結合特定的智能自學習、自辨識模式識別算法構建的一類新型電子舌系統(tǒng)。它由三個結構部分組成：（1）傳感器陣列（2）組合脈沖弛豫譜信號激發(fā)與接收裝置（3）智能模式識別軟件系統(tǒng)。（電子舌系統(tǒng)見圖1）

源于生物味覺感受

交互敏感的傳感器陣列/信號激發(fā)采集模塊/模式識別

交互敏感的傳感器陣列相當于生物體的舌頭，不同的傳感器相當于舌頭上四處分布的味蕾。負責采集不同味覺物質(zhì)的響應信號；信號激發(fā)采集模塊發(fā)射-激發(fā)能量作用于傳感器陣列，觸使傳感器陣列能夠采集味覺物質(zhì)的響應信號；模式識別和多元統(tǒng)計分析方法相當于人類的大腦，分析采集的信號，給出物質(zhì)區(qū)分辨識或感官性質(zhì)的信息。

二、電子舌系統(tǒng)的來源

  Bosin+cTongue+電子舌設計思想源自于生物感受味覺的機制。電子舌系統(tǒng)中的傳感器陣列即相當于生物系統(tǒng)中的舌頭，感受不同的化學物質(zhì)，采集各種不同的信號信息輸入電腦，電腦代替了生物系統(tǒng)中的大腦功能，通過軟件進行分析處理,針對不同的物質(zhì)進行區(qū)分辨識，后給出各個物質(zhì)的感官信息。傳感器陣列中每個獨立的傳感器仿佛舌面上的味蕾一樣，具有交互敏感作用，即一個獨立的傳感器并非只感受一種化學物質(zhì)，而是感受一類群化學物質(zhì)，并且在感受某類特定的化學物質(zhì)的同時，還感受另一部分其它性質(zhì)的化學物質(zhì)。

 傳統(tǒng)的電子舌設計思路往往集中在如何設計具有特殊交互敏感的傳感器陣列，大量的研究者將工作重心放在了傳感器脂質(zhì)敏感膜的修飾當中。然而，由于修飾傳感器本身重現(xiàn)性、穩(wěn)定性、使用環(huán)境和壽命等問題，大大限制了電子舌的發(fā)展。電子舌利用組合脈沖弛豫技術，以電位作為脈沖的物理形式，以響應電流作為組合弛豫譜，使得非修飾惰性金屬傳感器在檢測溶液中體現(xiàn)交互敏感信息。由于非修飾惰性金屬傳感器——穩(wěn)定性、重現(xiàn)性好，耐腐蝕試用面廣等特點，*的拓展了電子舌系統(tǒng)的應用領域。

三、組合弛豫脈沖弛豫譜

        脈沖弛豫是指一個特定體系受到某種瞬時物理脈沖作用后，除有一種對應的瞬時物理響應之外，還存在著一個隨時間延滯體系恢復到原初狀態(tài)的弛豫過程。不同物理體系中不同物質(zhì)成份，對同一種瞬時物理脈沖作用表現(xiàn)的弛豫行為是不同的。脈沖實現(xiàn)的物理形式和技術方法可以多種多樣，利用不同形式的物理脈沖及其組合，得到特定體系*的復雜信息，從而構成了一種新的智能分析的科學思想和技術方法，稱之為組合脈沖弛豫譜。

電子舌系統(tǒng)利用電化學方法，結合傳感器技術，以電壓為激發(fā)信號，電流為傳感器響應信號，實現(xiàn)電化學組合脈沖弛豫譜。如圖2所示，當電子舌在傳感器上施加瞬間脈沖電壓（h）時，被檢測溶液中的所有組分由于電場的電離作用，快速的在溶液中移動或是在電極表面發(fā)生氧化還原反應，從而相應的產(chǎn)生瞬間尖峰電流（如圖中S1所示）。隨后脈沖電壓持續(xù)施壓一定時間（t1），對應脈沖尖峰電流隨時間衰減，形成完整的脈沖弛豫（S1）。再配合另外兩個參數(shù)——脈沖時間間隔（t2）和基線漂移量（ρ），就能形成由多個脈沖弛豫（S1）組成的組合脈沖弛豫譜（S）。

圖2 組合脈沖馳豫譜技術原理示意圖

四、組合弛豫脈沖技術在電子舌中的數(shù)學表達形式

 從電子舌的技術實現(xiàn)上而言，初的設計模型來自于傳統(tǒng)分析化學的多傳感器多組分分析。這類特異性傳感器陣列多組分分析可以用以下數(shù)學式進行表達：假設某溶液中含有N個組分，并且每個組分的濃度分別為C1、C2、… 、CN，現(xiàn)在用由M個傳感器組成的傳感器陣列的電子舌系統(tǒng)對溶液進行測定，并且每個組分都會在傳感器得到響應，以Si（1<i<M）作為第i個傳感器的信號強度。這樣，M個傳感器組成陣列可以得到如下方程：

S1＝A₁,₁ C₁+A₁,₂ C₂＋… ＋A_1,N C_N

S₂＝A_2,1 C1+A_2,2 C2＋… ＋A_2,NC_N                      

……

S_M＝A_M,1 C1+A_M,2 C2＋… ＋A_M,N C_N

 其中，由于每個傳感器都是特異性的，即只對溶液中某個獨立的組分起響應，所以A_i,j是第i個傳感器響應強度信號和第j個組分濃度之間的比例常數(shù)。從方程（2）可知，只要M≥N時，方程可以通過矩陣運算求出溶液中每個組分的濃度。

 電子舌技術與傳統(tǒng)的多傳感器多組分分析大的不同就是把生物味覺系統(tǒng)中味蕾的交互敏感原理和傳統(tǒng)的傳感器陣列多組分分析結合在一起，即用選擇性不是特別強，同時又具有一定交互敏感性的傳感器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的選擇性特別強的特異性傳感器組成傳感器陣列。這樣，方程（2）中的系數(shù)A_i,j變成與溶液中第j個組分濃度相關的一個非線性函數(shù)。此時，對方程（2）求解的時候，就要求使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡等非線性的模式識別方式，首先對電子舌進行訓練，建立自學習專家數(shù)據(jù)庫，建立Ai,j的標準形式，然后再進行計算。

五、小結及應用領域

  電子舌作為一種新型的智能分析的核心技術，能夠在多種領域進行應用、發(fā)展和推廣。電子舌核心技術——組合脈沖弛豫的大特點在于，能夠利用電化學的方法，使得分析檢測對象表現(xiàn)出物質(zhì)本質(zhì)屬性的脈沖弛豫現(xiàn)象，再結合對應的多元統(tǒng)計分析技術，從弛豫時間與主導頻率入手，在線、實時、快速的利用指紋圖譜的形式智能表征分析對象的屬性特征。電子舌分析技術有望成為一種普遍的智能分析思想方法與技術途徑。