Хотя обоняние играло ключевую роль в борьбе с чумой и туберкулезом, чувствительность человеческого носа недостаточна для надежной диагностики. Созданный по аналогии с нашим обонянием искусственный «нос» способен выявлять заболевания, токсичные газы и порчу продуктов. Самое главное, что для этого не нужны совершенно новые технологии, сообщает Phys.org.
Все наши гаджеты — телефоны, компьютеры, телевизоры — работают благодаря антеннам. Они позволяют устройствам общаться друг с другом. Ученые придумали идею: сделать антенны не только передатчиками сигнала, но и датчиками, которые собирают информацию об окружающем мире.
Разработка искусственных «носов» сдерживалась отсутствием готовой инфраструктуры и техническими ограничениями. Это были сложные системы, состоящие из нескольких сотен датчиков с различными покрытиями. В результате энергопотребление, производство и материалы обходились слишком дорого. Антенный датчик, созданный в Норвежском университете науки и технологий, предлагает более простое и экономичное решение, состоящее всего из одной антенны с единым покрытием.
Вот как это работает. Антенна передает радиосигналы в окружающую среду на различных частотах. Затем она анализирует, как они отражаются обратно. Поведение сигналов меняется в зависимости от присутствующих газов. Поскольку антенна передает сигналы на нескольких частотах, изменения создают уникальные паттерны, которые могут быть связаны со специфическими летучими органическими соединениями.
Летучие органические соединения — это газы, легко испаряющиеся при обычных условиях. Их источниками являются растения и животные, а также промышленные выбросы и бытовая химия. Их нельзя увидеть, но можно почувствовать их запах. Например, аромат свежескошенной травы или пары бензина от газонокосилки. Эти соединения разнообразны по составу и часто образуют сложные смеси в окружающей среде, что затрудняет их идентификацию и анализ.
Все становится еще сложнее, когда в воздухе есть изомеры. Изомеры — это похожие химические вещества, но с чуть разным строением. Ученые давно пытаются создать датчики, которые могли бы различать изомеры. Но даже самые сложные электронные «носы» не справляются с этой задачей. Антенный датчик хорошо работал даже на таких сложных соединениях. Он различал газы, на которых был протестирован, с точностью 96,7%. Этот результат не только сопоставим с производительностью лучших на сегодняшний день электронных «носов», но и в некоторых случаях превосходит их.
Ученые уже проверили, как датчик работает на поврежденных фруктах и испорченном мясе. Корректируя алгоритмы, его можно будет использовать для обнаружения болезней. Летучие органические соединения указывают на опасные для здоровья изменения уровня сахара в крови и рак. Обученные собаки чувствуют их и могут определить признаки болезни у пациента. Датчик будет работать по тому же принципу.
Ранее в Китае создали искусственную кожу, вдохновленную утконосом.