Той анализира миризмите 60 пъти в секунда
Миризмите са навсякъде около нас и често се разпръскват бързо. В опасни ситуации като горски пожари вятърът бързо отнася дима далеч от неговия произход. Изпращането на хора за проверка на зони на бедствия винаги е риск. Какво ще стане, ако робот, оборудван с електронен нос, може да проследи опасността?
Тази концепция мотивира скорошно проучване в Science Advances. В него изследователите изградиха електронен нос. Той може не само да открива миризми със същата скорост като обонятелната система на животно, но също така да разграничава миризмите по специфични модели. Те се задействат с течение на времето, когато взаимодействат със сензора на електронния нос.
Как работи електронният нос
Електронният нос използва сензори за газ от метален оксид със сензорна повърхност. Тя се нагрява и охлажда между 150°C и 400°C до 20 пъти в секунда. Реакциитe протичат на сензорната повърхност, когато тя влезе в директен контакт с миризма.
Електронният нос е по-малък от кредитна карта, с консумация на енергия от само 1,2 до 1,5 вата. Изследователите изграждат системата с готови компоненти и специално проектирани цифрови интерфейси. Това позволява по-прецизно изследване динамиката на миризмата от нагретите електроди, съставляващи сензорната повърхност.
В резултат на това съпротивлението на електродите от метален оксид се променя. То може да бъде измерено. Количеството и динамиката на тази промяна са различни за отделните комбинации от миризми.
Електронният нос използва два чифта от четири различни сензора. Така изгражда модел на кривите на съпротивление. Те илюстрират как сензора се променя с времето в отговор на стимул, като миризма. Тези криви улавят преобразуването от сензор на физическо взаимодействие, като молекула на миризма, свързваща се с неговата повърхност в електрически сигнал. Тъй като всяка миризма генерира различен модел на реакция, анализирането на това как електрическият сигнал се развива с течение на времето позволява идентифицирането на специфични аромати.
Въпреки че електронният нос не „души“ като обикновения, цикълът на периодично нагряване за откриване на миризми напомня на душенето, което извършват бозайниците.
Помощ при бедствия
Откритие през 2021 г. от изследователи от Института Франсис Крик в Лондон и Лондонския университетски колеж показа, че мишките могат да различават колебанията на миризмата до 40 пъти в секунда. Това противоречи на дългогодишното схващане, че бозайниците се нуждаят от едно или няколко подушвания, за да получат някаква информация за миризмата.
В новото изследване учените установиха, че електронният нос може да открива миризми толкова бързо, колкото и мишка. Той има способността да разрешава и декодира колебанията на миризмата до 60 пъти в секунда. Понастоящем електронният нос може да различава 5 различни миризми, когато се представят поотделно или в смес от две. Електронният нос може да открие допълнителни миризми, ако е обучен да го прави.
Способни роботи
Малкият мащаб и изискванията за умерена мощност могат да позволят използването на електронния нос в роботи, използвани за определяне източника на миризма. Съществуват и други по-бързи технологии, но обикновено са обемисти и се нуждаят от голяма батерия, за да се захранват. Новото устройство може да се постави на малък робот и да се използва в приложения, за които днес е нужно куче.
Основните приложения могат да включват навигационни задачи, насочени по миризми или по-общо събиране на информация. Изследователите разглеждат използването на тези малки роботи с електронни носове в приложения за управление на бедствия, включително локализиране на горски пожари, изтичане на газ или намиране на хора, затрупани в развалини след земетресение.
