Искусственный «нос» смог учуять подпорченные фрукты и мясо

По специфическому зловонию когда-то определяли больных чумой. Но возможностей человеческого носа, как правило, недостаточно, чтобы он служил в качестве надёжного диагностического инструмента. Зато новый искусственный «нос» способен обнаруживать некоторые неочевидные заболевания, опасные газы и порчу продуктов на ранних стадиях. Над его созданием трудились в Норвежском университете науки и технологии (NTNU) в Гьёвике.


Один из авторов изобретения — Майкл Шефена, профессор телекоммуникаций в NTNU. Он рассказал, что при предыдущих попытах создать электронные «носы» не было преимущества в виде готовой инфраструктуры. Кроме того, прочие образцы страдали от ряда других проблем. Решить задачу в итоге удалось благодаря антенне с функциями датчика.

Другие электронные «носы» могли иметь несколько сотен датчиков, каждый из которых часто покрывали разными материалами. В результате получались устройства, дорогие в производстве и очень энергозатратные в эксплуатации. Они требовали использования большого количества различных материалов. В отличие от них, антенный датчик состоит лишь из одной антенны с единым типом покрытия, объяснил Шефена.

Коллега профессора Ю Данг добавил, что удешевление и сравнительная простота вовсе не означали снижения точности и функциональности. В ходе тестирования датчик из NTNU различал разные газы с точностью 96,7%. Так что достижение сопоставимо с показателями лучших на сегодняшний день электронных «носов».

Принцип действия антенного «носа» заключается в передаче радиосигналов на разных частотах в окружающую среду и анализе того, как они отражаются. Сигналы при этом меняются в зависимости от присутствующих газов. Изменения в сигналах имеют уникальные закономерности, которые можно связать с определёнными летучими органическими соединениями (ЛОС). Так называют газы, которые обычно испаряются при сравнительно низких, то есть обычных, температурах. В общем, обоняемые нами запахи — это они и есть.

Всё живое, в том числе растения, выделяет ЛОС, часто для отпугивания вредителей или для коммуникации друг с другом. В общем, повсюду присутствует большое количество газов в различных комбинациях. И это чрезвычайно затрудняет задачу распознать важные среди незначительных.

Данг объяснил, что всё становится ещё сложнее, когда в смеси присутствуют изомеры — химические соединения с одинаковой молекулярной формулой, но в которых атомы связаны между собой немного по-другому. Изомеры можно сравнить с близнецами: они очень похожи, но не идентичны.

Данг сказал, что такие соединения — давняя проблемой для сенсорных технологий, воспринимающих запахи. Даже самые сложные электронные «носы» из множества различных датчиков и то не всегда справляются с идентификацией. Однако новый антенный датчик хорошо показал себя даже со столь сложными химическими соединениями.

Норвежское изобретение протестировали на подгнивших фруктах и мясе различной степени свежести. Кроме того, по мнению его авторов, можно настроить алгоритмы, которые определяют уникальные «отпечатки» различных газов, чтобы использовать технологию для диагностики болезней по специфическим запахам.

Например, ЛОС позволяют натасканным на них собакам распознавать опасные перепады уровня сахара в крови и даже рак, так что принцип был бы в целом тем же, пояснил Данг. Однако для применения в диагностических целях антенного датчика не требуется многомесячная «дрессировка» или спецнавыки. Базовый инструмент уже создан и лишь требует доработки.