Φορητός αισθητήρας από το Harvard που εντοπίζει αλλοιωμένα τρόφιμα και επικίνδυνα απόβλητα, διαγιγνώσκει ασθένειες και παρακολουθεί την ποιότητα του αέρα.
Δεν υπάρχει καλύτερος «μηχανισμός» ανίχνευσης της αλλοίωσης των τροφίμων από την όσφρηση των καταναλωτών. Η μύτη μας, μας βοηθά να καταλάβουμε εάν το γάλα ή το προχθεσινό φαγητό έχουν χαλάσει.
Πολλοί ερευνητές μέχρι σήμερα έχουν μιμηθεί τη λειτουργία της ανθρώπινης όσφρησης δημιουργώντας τα λεγόμενα e-nose (ηλεκτρονική μύτη) που δεν είναι κάτι νέο καθώς επινοήθηκαν το 1988. Ωστόσο, αυτές οι συσκευές δεν χρησιμοποιούνται ευρέως μέχρι στιγμής επειδή μπορεί να είναι μεγάλες, να έχουν πολύπλοκη κατασκευή, να μπορούν να ανιχνεύουν μόνο μία ή μερικές ενώσεις ή να έχουν ανακρίβειες.
Τώρα, μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τη Σχολή Μηχανικών και Εφαρμοσμένων Επιστημών του Χάρβαρντ John A. Paulson (SEAS), εισήγαγε μια εύκολη στην κατασκευή e-nose που μπορεί γρήγορα και με ακρίβεια να «μυρίσει» πτητικές ενώσεις, όπως οι πανταχού παρούσες πτητικές οργανικές ενώσεις (VOCs). Ο αισθητήρας είναι ο πρώτος του είδους του, που παρουσιάζει τόσο την παθητική όσο και την ενεργητική ανίχνευση με έναν μόνο αισθητήρα και χρησιμοποιεί μηχανική μάθηση για να αναγνωρίσει μια σειρά μορίων και τα μείγματά τους. Για να επιταχύνει τη διαδικασία ανίχνευσης και να παράσχει στον αλγόριθμο μηχανικής μάθησης ακόμη πιο πλούσια δεδομένα, η ομάδα στράφηκε στο sniffing. Αυτό το μοναδικό χαρακτηριστικό αυξάνει σημαντικά την ισχύ ανίχνευσης οποιασδήποτε τεχνητής μύτης, με ευρείες εφαρμογές σε αλκοτέστ για τη διάγνωση ασθενειών, την παρακολούθηση της ποιότητας του αέρα και τα επικίνδυνα απόβλητα ή την ανίχνευση αλλοίωσης τροφίμων.
Εάν έχετε παρακολουθήσει ποτέ ένα σκυλί να μυρίζει κάτι στο πέρασμά του, θα ξέρετε ότι οι σκύλοι χρησιμοποιούν τόσο γρήγορες ριπές ρουθουνίσματος όσο και μεγαλύτερες εισπνοές.
«Οι σκύλοι και άλλα θηλαστικά, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, μπορούν να ρυθμίσουν ενεργά τον χρόνο, τον ρυθμό και το βάθος του ρουθουνίσματος. Αυτή η συμπεριφορική παρατήρηση, καθώς και πολλά πειράματα νευροεπιστήμης, δείχνουν ξεκάθαρα ότι οι εγκέφαλοι χρησιμοποιούν τη δυναμική της αίσθησης οσμής για να βγάλουν συμπεράσματα σχετικά με τις μυρωδιές», δήλωσε ο Venkatesh Murthy, καθηγητής Μοριακής και Κυτταρικής Βιολογίας στις Επιστήμες Ζωής Raymond Leo Erikson και Paul J Finnegan Family Director του Centre for Brain and Science.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα διαφορετικά μοτίβα ρουθουνίσματος αλλάζουν επίσης τον τρόπο με τον οποίο τα μόρια αλληλεπιδρούν με τον αισθητήρα. Οι ρυθμοί διάχυσης, απορρόφησης, συμπύκνωσης και εκρόφησης αλλάζουν με διαφορετικά μήκη εισπνοών και εκπνοών.
«Με διαφορετικές μυρωδιές και εκπνοές, μπορούμε να αρχίσουμε να ξεχωρίζουμε ενώσεις που προηγουμένως ήταν δύσκολο να διαφοροποιηθούν», είπε ο Haritosh Patel, υποψήφιος διδάκτορας στο SEAS και συν-πρώτος συγγραφέας της εργασίας. «Στη φύση, οι συγκεντρώσεις αυτών των ενώσεων ποικίλλουν αρκετά δραματικά. Ένας τύπος ένωσης μπορεί να απαιτεί ένα πιο σύντομο μοτίβο εισπνοής, έτσι ώστε να μην εκθέτετε υπερβολικά τον αισθητήρα σας, ενώ σε σενάρια όπου οι συγκεντρώσεις είναι πολύ μικρές, μπορεί να θέλετε να κάνετε μεγαλύτερες αναπνοές για να κορεστεί ο αισθητήρας».
“Το μέγεθος, η φορητότητα και η ευκολία κατασκευής καθιστούν τον αισθητήρα μας πιο ευέλικτο από πολλούς εμπορικούς αισθητήρες και προσαρμόσιμο σε ένα ευρύ φάσμα ενώσεων και οσμών”, δήλωσε ο Soeren Brandt, πρώην μεταπτυχιακός φοιτητής στο SEAS και πρώτος συγγραφέας της εργασίας.
Το Γραφείο Ανάπτυξης Τεχνολογίας του Χάρβαρντ έχει προστατεύσει την πνευματική ιδιοκτησία που προκύπτει από αυτές τις μελέτες και διερευνά ευκαιρίες εμπορευματοποίησης.
Η έρευνα δημοσιεύεται στο Proceedings of the National Academy of Sciences.
Πηγή: Eurekalert
