V tomto blogovom príspevku skúmame potenciál technológie elektronického nosa nahradiť ľudský čuch a revolučné zmeny, ktoré by mohla priniesť do zdravotnej starostlivosti, životného prostredia a bezpečnosti potravín.
Technológia, ktorá napodobňuje ľudské zmysly, sa neustále vyvíja, no v porovnaní s inými zmyslami musí čuch ešte prekonať. Nedávno však vedci spochybňujú záhady čuchu vynájdením stroja nazývaného „elektronický nos“.
V osemdesiatych rokoch výskumníci zistili, že keď molekula plynu zasiahne senzor elektrickým prúdom, zmení sa elektrický odpor senzora a že ak sa táto zmena odporu analyzuje pomocou správneho softvéru a prevedie sa na bod v súradniciach, môže sa použiť na získanie informácií o molekule plynu z vlastnej databázy. Tento proces je podobný tomu, čo sa deje v ľudskom nose, čo viedlo k vytvoreniu zariadenia „e-nos“.
Ale ľudský čuch je oveľa sofistikovanejší ako tento. Čuchový epitel vo výstelke nosných dierok je zodpovedný za detekciu molekúl pachu, ktoré prúdia cez nosné dierky, a na povrchu buniek čuchového epitelu, ktoré detegujú molekuly pachu, je asi 1,000 rôznych proteínov receptora pachu. Tieto receptory umožňujú ľuďom rozlíšiť medzi 10,000 XNUMX rôznymi pachmi, no v e-nosoch je stále len tucet senzorov receptorov pachov.
Prvý komerčný elektronický nos bol predstavený v roku 1993 a používal sériu oxidov kovov ako senzory zápachu. Elektrické signály zo šiestich až 12 rôznych senzorov boli spracované na dáta a prevedené na bod v súradniciach. Neskôr sa ako materiál pre senzory začali používať plasty, no nevýhodou je, že málo plastov vedie elektrinu, čo obmedzuje počet detekovateľných chemikálií. Nedávno tím výskumníkov vyvinul nový typ elektronického nosa. Zmiešaním uhlíkových častíc s bežnými plastmi ako snímacím materiálom boli schopné viesť elektrinu, čo znamená, že na vytvorenie senzora, ktorý dokáže detekovať viacero chemikálií, možno použiť rôzne plasty.
Pokrok v technológii elektronického nosa viedol k širokému spektru potenciálnych aplikácií v rôznych oblastiach vrátane zdravotnej starostlivosti, životného prostredia a bezpečnosti potravín. Napríklad v oblasti medicíny výskumníci skúmajú, ako sa dajú e-nosy použiť na diagnostiku chorôb v ich skorých štádiách analýzou prchavých organických zlúčenín v dychu pacienta. To má tú výhodu, že je to neinvazívne a rýchlejšie ako tradičné diagnostické metódy. V oblasti životného prostredia môžu byť e-nosy použité na detekciu škodlivých látok v ovzduší a monitorovanie úrovne znečistenia v reálnom čase. Táto technológia by mohla pomôcť predchádzať zdravotným účinkom znečisteného ovzdušia a prispieť k presnejšej environmentálnej politike.
Ak by sa elektronické nosy stali realitou, mali by mnoho rôznych použití. Ľudský nos je veľmi dobrý, ale nie je vždy konzistentný a nedokáže kvantitatívne sledovať, ako veľmi sa zápach mení v priebehu času, pretože nedokáže kvantifikovať jeho intenzitu. Existuje však veľa problémov, ktoré je potrebné vyriešiť, kým sa e-nosy stanú skutočným „umelým nosom“, ktorý môže nahradiť ľudský nos. Súčasné e-nosy často reagujú na látky, ktoré ľudia nemôžu cítiť, zatiaľ čo pachy, ktoré sú dostatočne silné na to, aby si ich ľudia všimli, často zostávajú nepovšimnuté. Okrem toho je citlivosť senzorov zvyčajne okolo 1 ppm (častíc na milión), čo je ďaleko za ľudským čuchom. A len niekoľko desiatok doteraz vyvinutých senzorov má praktické využitie. Je to preto, že na to, aby išlo o senzor, väzba na prchavú molekulu musí byť prechodná, molekula senzora sa nesmie deformovať a tá istá molekula musí dávať rovnaký signál bez ohľadu na to, kedy sa meria.
V konečnom dôsledku, aby technológia elektronického nosa plne nahradila sofistikovanosť ľudského čuchu, je nevyhnutné vyvinúť pokročilejšiu technológiu senzorov a sofistikované softvérové algoritmy, ako aj zabezpečiť stabilitu v rôznych podmienkach prostredia a spoľahlivosť pri opakovaných meraniach. Ak budú tieto výzvy splnené, e-nosy presiahnu ľudský čuch a stanú sa nástrojom na zisťovanie a analýzu prostredí a látok presnejším a konzistentnejším spôsobom. To má potenciál prerásť za schopnosť jednoducho cítiť vôňu a stať sa transformatívnou technológiou, ktorá pomáha alebo rozširuje ľudské schopnosti v rôznych odvetviach.
