RW Space

Если у вас возникло расстройство желудка после употребления сомнительной пищи, вы, вероятно, один из счастливчиков.

Заболевания пищевого происхождения – это глобальная и потенциально смертельная проблема, которая вызывает гораздо больше, чем просто кишечные расстройства.

По оценкам, более 850 миллионов человек ежегодно заболевают после употребления зараженных продуктов, что приводит к более чем 1,5 миллионам ежегодных смертей, по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ).

И хотя технологии развиваются завладев большинством аспектов повседневной жизни, наша практика обеспечения безопасности пищевых продуктов по-прежнему представляет собой быстрый и поверхностный тест на обнюхивание, чтобы определить свежесть вчерашнего молока или остатков прошлой недели. 

Но человеческий нос — несовершенный химический детектор, о чем свидетельствуют многие утренние приемы пепто-бисмола.

Итак, чтобы спасти нас от тайно тошнотворного куска лосося, инженеры Калифорнийского университета (Калифорния) в Беркли разработали «электрический нос», описывая свою работу в Science Advances.

Важно отметить, что эту технологию можно внедрить в повседневную технику, чтобы защитить нас от скрытых патогенов, в том числе связанных с порчей продуктов питания.

«Я думаю, что «умные» холодильники, оснащенные датчиками, которыми вы можете управлять на своем телефоне, станут отличным применением для такого рода технологий», — объясняет Карла Бассил, инженер-электрик из Калифорнийского университета в Беркли, и ведущий автор исследования.

«Как было бы здорово, если бы ваш холодильник мог сообщать вам: «Эй, твоя брокколи скоро испортится, так что тебе, вероятно, стоит ее съесть»? Или: «У твоей курицы последний день»?»

«Электрический нос» состоит из 16 датчиков, каждый из которых чувствителен к несколько разной смеси газов, чтобы давать неуверенным в еде большой палец вверх или вниз по оставшейся куриной ножке.

Бэссил сравнивает эти датчики к «цифровым вкусовым рецепторам», каждый из которых настроен на разные стимулы.

«Каждый из этих 16 датчиков имеет свою сенсорную пленку, и он работает путем преобразования химических реакций между поверхностью датчика и молекулой газа в электрические сигналы», — объяснила она в недавнем выступлении.

Исследователи использовали методы машинного обучения, чтобы научить электронный нос распознавать 16 различных пищевых продуктов, достигнув общей точности предсказания почти 93 процента.

К этим продуктам относятся фрукты и распространенные аллергены орехов, такие как грецкие орехи и арахис. Они также дали незавидная задача по выявлению сырой курицы, молока и яиц, оставленных вне холодильника в течение 24–48 часов.

Электронный нос представляет собой множество преимуществ по сравнению с другими одночиповыми системами обнаружения газа, которые могут использовать только от 2 до 10 датчиков, утверждают исследователи.

Например, электронный нос работает при комнатной температуре благодаря полупроводникам, изготовленным из углеродных нанотрубок – почти чудесного материала, который имеет большую площадь поверхности, в Помимо прочности и легкости.

Более того, для изготовления этого искусственного хоботка требуется относительно простая техника, называемая капельным литьем, при которой исследователи наносят на чип раствор, содержащий наночастицы, промывают его и сушат с помощью азотной пушки, которая звучит как научно-фантастическая тема.

«По-настоящему масштабируемый аспект моего электронного носа заключается в том, что мы можем использовать все эти различные типы чувствительных материалов, помещая их все за один этап», — Бэзсил говорит.

Тем не менее, есть еще множество возможностей для улучшения.

Исследователи уже добились успехов в предотвращении путаницы в категориях, из-за которой могут путаться древесные орехи и арахис (которые являются бобовыми) – важное различие, поскольку они входят в число девяти наиболее распространенных аллергенов в США и могут вызвать потенциально опасную для жизни анафилаксию.

В результате этот синтетический препарат schnoz также может быть использован для обнаружения аллергенов. Мы надеемся, что это предотвратит некоторые из почти 3,4 миллионов посещений неотложной помощи в связи с пищевой аллергией, которые случаются каждый год в США, что составляет одного пациента каждые 10 секунд.

Кроме того, хотя электронный нос может обнаружить лишь 0,05 грамма изолированного грецкого ореха, или около одной сотой части одного ореха, его еще предстоит протестировать в более сложных условиях. Обнаружить запах грецкого ореха, запеченного в торте, или выбрать один-единственный испорченный предмет в холодильнике, полном еды, — задача посложнее.

Команда также разрабатывает портативный электронный нос, который синхронизируется с приложением для смартфона. Когда посетители ресторанов проводят кибер-сниффер над суши, это может стать обычным явлением в ресторанах.

Сколько будет стоить такое устройство и можно ли его использовать Другие ситуации с ограниченными ресурсами еще предстоит выяснить. Многие болезни пищевого происхождения возникают из-за отсутствия охлаждения, загрязненной воды или перебоев в подаче электроэнергии – основные потребности, которые необходимо решать.

По теме: 4 ключевых признака того, что вам следует отказаться от старой еды, согласно науке

Но нет никаких оснований ограничивать применение электронного носа продуктами питания. запахи в духе собак, предупреждающих о диабете.

«Машинное обучение изменило правила игры в сенсорных технологиях благодаря достижениям в области распознавания образов и большей простоте использования», — заключает Бэзсил.

«И что интересно, вы можете научить электронный нос выбирать объекты по вашему выбору, так что потенциально вы сможете создавать датчики, адаптированные к любому применению».

Это исследование было опубликовано в журнале Science Advances.

class=»has-text-align-left has-sciencealert-light-gray-background-color has-background»>Эта статья была проверена Рэйчел Гарнер и отредактирована Клер Уотсон. Мы гордимся своим процессом, но мы всего лишь люди. Если вы заметили ошибку, сообщите нам.