Собаки-онкологи уходят в отставку: создан цифровой аналог обоняния

Группа исследователей из Норвежского университета науки и технологий (NUST) разработала инновационное устройство на основе антенных технологий, способное определять различные газы с точностью 96,7%. Разработка может заменить работу служебных собак и помочь в диагностике онкологических заболеваний.

В ходе испытаний искусственный нос тестировали на фруктах с механическими повреждениями и мясных продуктах разной степени свежести. Устройство определяло, когда продукты начинают портиться. По словам исследователей, сенсор также может использоваться для обнаружения опасных газов и невыявленных заболеваний.

Уникальность изобретения заключается в использовании повседневных технологий. Профессор телекоммуникаций NUST Майкл Чеффена отмечает: антенные технологии окружают людей повсюду — в мобильных телефонах, компьютерах и телевизорах. Расширение функционала антенн позволит применять существующую инфраструктуру в новых областях.

«Электронный нос» работает по принципу определения летучих органических соединений, которые выделяют все живые организмы для защиты от вредителей или взаимодействия друг с другом. Например, запах свежескошенной травы — результат выделения таких соединений.

Ведущий автор исследования Ю Данг отмечает, что обученные собаки способны обнаруживать рак и опасные изменения в организме по запаху. Принцип работы сенсора схож, но устройству, в отличие от животных, не требуются месяцы тренировок и специальные кинологи.

Сенсор передаёт сигналы различной частоты в окружающую среду и анализирует отражённые волны. Характер отражения сигналов варьируется в зависимости от присутствующих газов. Поскольку антенна передаёт сигналы на разных частотах, изменения создают уникальные паттерны для конкретных соединений.

Сложность работы устройства заключается в том, что многие окружающие материалы также выделяют летучие органические соединения. К примеру, пары бензина от газонокосилки. В большинстве случаев в помещениях присутствует множество газов в различных комбинациях, что усложняет задачу их распознавания.

Особое достижение разработки — способность различать изомеры, химические соединения с одинаковой молекулярной формулой, но разным расположением атомов. Ю Данг подчёркивает: распознавание изомеров долгое время оставалось проблемой, с которой не справлялись даже самые сложные электронные носы с множеством датчиков.

Важным преимуществом разработки является низкое энергопотребление и экономическая эффективность по сравнению с существующими аналогами. Устройство использует имеющуюся инфраструктуру и не требует установки сотен дополнительных датчиков.

Результаты исследования опубликованы в рецензируемом научном журнале Sensors and Actuators B: Chemical.