Въпреки че в миналото обонянието е играло важна роля в борбата с болести като чума и туберкулоза, човешкият нос обикновено не е достатъчно чувствителен, за да се използва като надежден диагностичен инструмент.

И все пак нов изкуствен „нос“, вдъхновен от нашето обоняние, би могъл да направи възможно откриването на недиагностицирани заболявания, опасни газове и храна, която започва да се разваля.

И всичко това е възможно с помощта на вече съществуваща технология.

Заобиколени от антени

Какво е общото между вашия мобилен телефон, компютър и телевизор? Антените.

„Буквално сме заобиколени от технологии, които комуникират с помощта на антенна технология“, казва Майкъл Чефена.

Чефена е професор по телекомуникации в Норвежкия университет за наука и технологии (NTNU) в Гьовик и смята, че тази технология може да намери приложение и извън сферата на комуникацията:

„Ако антените се оборудват със сензорни функции, съществуващата инфраструктура може да се използва в нови области на приложение. Това беше една от основните мотивации да проучим дали антените могат да послужат за тези цели“, допълва той.

Най-простото решение често е най-доброто

Чефена обясни, че предишните опити за създаване на така наречените „електронни носове“ не са имали предимството да разполагат с лесно достъпна съществуваща инфраструктура. Освен това те са били засегнати от редица други предизвикателства, които антенната технология може потенциално да разреши.

„Другите електронни носове могат да имат няколкостотин сензора, често всеки от които е покрит с различни материали. Това ги прави както много енергоемки за работа, така и скъпи за производство. Освен това те са свързани с голям разход на материали. За разлика от тях сензорът на антената се състои само от една антена с един вид покритие“, казва Чефена.

Това със сигурност трябва да е за сметка на точността и функционалността?

„Точно обратното“, казва Ю Данг, докторант в катедрата по производствено и гражданско инженерство в NTNU в Гьовик и водещ автор на наскоро публикуваната научна статия за новия „нос-антена“ в списание Sensors and Actuators B: Chemical.

Миризмата на бензин и прясно окосена трева

Данг казва, че техният сензор прави разлика между различните газове, върху които е тестван с точност от 96,7 %. Това е резултат, който не само е на нивото на най-добрите електронни носове до момента, но в някои области дори ги превъзхожда.

За да разберете как, ето как всъщност работи антенният нос:

Антената излъчва радиосигнали с различни честоти в околната среда. След това анализира как те се отразяват обратно. Начинът, по който сигналите се държат, се променя в зависимост от наличните газове и тъй като антената предава сигнали на различни честоти, промените създават уникални модели, които могат да бъдат свързани с конкретни летливи органични съединения.

Летливите органични съединения са газове, които често се срещат във въздуха. Те се характеризират с ниска температура на кипене, което означава, че са склонни да се изпаряват при ниски температури. И въпреки че не могат нито да се видят, нито да се усетят, със сигурност сте усещали миризмата на няколко от тях.

Всички живи организми, включително растенията, отделят летливи органични съединения, често като средство за защита от вредители или за комуникация помежду си. Миризмата на прясно окосена трева е добре познат пример за това.

Друг пример са бензиновите изпарения от вашата косачка за трева. Тъй като много от продуктите, които използваме, и материалите, с които се обграждаме, също отделят летливи органични съединения, в повечето среди се срещат голям брой газове в различни комбинации. Това прави задачата за разграничаване на значимите от незначителните газове изключително трудна.

Данг обясни, че това става още по-трудно, когато към сместа се добавят и изомери.

Трудните близнаци

„Изомерите са химични съединения, които имат една и съща молекулна формула, но атомите в тях са свързани по малко по-различен начин“, казва той.

Според изследователите те са малко като близнаци: много си приличат, но не са идентични.

„Тези съединения отдавна са предизвикателство за този тип сензорни технологии. Дори най-сложните електронни носове, състоящи се от много различни сензори, се борят с тях“, казва Данг.

Следователно той е много доволен, че техният сензор на антената се представя толкова добре дори при тези трудни съединения.

Може да е в състояние да открие заболяване

Досега сензорната технология е тествана върху увредени от удар плодове и месо на различна възраст. Изследователите смятат, че чрез коригиране на алгоритмите, които откриват уникалните „пръстови отпечатъци“ на различните газове, технологията може да бъде в състояние да разпознава и болести.

„Летливите органични съединения позволяват на обучените кучета да откриват застрашаващи здравето промени в кръвната захар и заболявания като рак, така че принципът до голяма степен е същият“, казва Данг.

За разлика от кучетата обаче сензорът на антената не изисква месеци обучение или специализирани водачи, за да бъде използван. Основната технология е нещо, което вече имате в хола си.

Източник: EurekAlert