为了找到毒品和爆炸物，科学家们依靠狗鼻子寻找线索

狗利用其惊人的嗅觉帮助我们寻找失踪人员、炸弹、尸体和毒品；检测癌症等疾病；甚至通过嗅出考拉粪便来协助保护工作。现在，它们强大的嗅觉可能会启发更好的工具来检测爆炸物、毒品和其他物质的痕迹。

事实证明，狗的嗅探方式是，当它们呼气时，充满气味的空气会被吸入鼻孔。在周四发表在《科学报告》上的一项实验中，科学家们成功复制了这种技能。当化学探测器安装上一个附件，让它像狗一样“嗅探”时，它就能更好地探测到爆炸物 TNT 的痕迹。

“你开始伸出手，把这些蒸汽拉到进气口，”合著者、马里兰州盖瑟斯堡国家标准与技术研究所的机械工程师马修·斯特梅茨 (Matthew Staymates) 说。嗅探可能“提高我们将空气中的样本送入分析仪的能力”。

狗可以嗅出人类无法察觉的微弱气味。狗的鼻子里有比我们多数亿个嗅觉受体。

但是，当狗嗅闻气味时，鼻子外面发生了什么也很重要。为了研究狗嗅闻气味的空气动力学，Staymates 和他的同事制作了一个 3D 打印的雌性拉布拉多猎犬鼻子模型。鼻子上装有一个活塞缸装置，可以模仿狗的吸气和呼气。“听起来就像狗在嗅闻气味，”Staymates 说。

利用一种名为纹影成像的技术，研究人员可以看到在嗅探过程中飘散的蒸汽（您可以在下面的视频中看到这一点，该视频显示了 3D 打印的鼻子检查浸泡在丙酮中的泡沫）。

狗每秒嗅五次。每次呼气时，狗都会向后下方喷射出小股气流。这些气流将新鲜空气吸入狗的鼻子。“它实际上是在向前伸出手，将一股新鲜空气吸入自己体内，”Staymates 说。

狗通过嗅探的方式呼唤空气，而这些空气原本是它们鼻孔无法触及的。Staymates 说，当 3D 打印的鼻子主动嗅探时，它检测气味的能力比仅仅吸入空气时更强，“就好像它的肺活量是无限的一样”。

我们目前使用的化学探测器通过连续吸入空气来采样。“如果我只是吸气，我捕捉漂浮的蒸汽分子的能力就很有限，”Staymates 说。“它们是被动采样器。”

受到假鼻成功的鼓舞，他和他的团队设计了一对小型喷气装置，夹在市售的化学探测器上。Staymates 说，喷气装置“就像两个鼻孔一样，像狗一样朝一个方向喷射空气”。

该化学探测器对“嗅探”而非吸入的 TNT 的检测效率最高可达 16 倍。

当探测器非常靠近蒸气源（一罐掺有少量 TNT 的明胶）时，喷射器没有多大帮助。在近距离，它们实际上会吹走蒸气。但罐子离得越远，探测器对传统技术的改进就越多。

“我们并不是建议下一代蒸汽探测器上装上类似狗鼻孔的东西，”Staymates 说道。但“也许有一种更智能的方法来实现这一点，即控制气流，几乎迫使空气掠过这些传感器的表面，而不是只是等待某种东西神奇地落在上面。”