U poređenju sa drugim čulima, naše čulo mirisa se često zanemaruje. Naši nosovi nas mogu upozoriti na rizike kao što su pokvarena hrana, curenje gasa i zapaljeni tost. Ali za napredne zadatke kao što su otkrivanje bombi ili krijumčarenja, ili bolesti kao što je rak, često se oslanjamo na superiornu olfaktornu sposobnost pasa.
Obuka životinja zahteva vreme, a njihov posao može biti naporan, pa čak i opasan. S obzirom na našu sve veću elektronsku oštroumnost, zašto ne bismo mogli da razvijemo elektronske nosove?
Prema Rokueu, docentu za biomolekularno inženjerstvo na NOVA školi nauke i tehnologije u Portugalu, koncept e-nosa postoji od 1980-ih.
„Uređaji koji oponašaju olfaktorni sistem obično imaju komoru koja predstavlja nosnu šupljinu i senzore, olfaktorne receptore“, objašnjava ona. Kompleksne mešavine mirisa koje ulaze u komoru pokreću promene fizičko-hemijskih svojstava senzora i te promene se pretvaraju u elektronske signale.
Mirisi se u suštini mogu otkriti zahvaljujući isparljivim organskim jedinjenjima (VOC). To su mali molekuli koji poseduju visok pritisak pare, što znači da lako isparavaju u gasovito stanje.
Kada životinje naiđu na miris, one obično znaju koji je fiziološki i bihevioralni odgovor, kao što su strah ili uzbuđenje, najprikladniji. Ali e-nos mora biti obučen za skupove podataka VOC uzoraka da bi naučio kako da uskladi mirise sa njihovim izvornim materijalom.
„Zamislite da obučite e-nos da pravi razliku između dve marke kafe—A i B. Morate da prikupite signale senzora za nekoliko uzoraka kafe A i nekoliko uzoraka kafe B“, dodaje Rokue. To znači da, poput pasa tragača, e-nosovima je potrebno mnogo obuke da bi bili korisni.
„U teoriji, e-nosovi se mogu obučiti da namirišu bilo koji VOC uzorak. Nekoliko primera određenog mirisa bi moglo da nauči sistem da prepozna odgovarajući obrazac signala“, primećuje Roke. „E-nosovi bi takođe mogli da otkriju nove VOC bez prethodne obuke, ali ovo je trenutno realnije za senzore koji su visoko selektivni za određene VOC ili VOC klase.“
Kao koordinator projekta SCENT, Rokue je razvio novi gel senzor sposoban da otkrije znake bolesti. Gel menja svoja svojstva u prisustvu određenih VOC-a, a algoritmi koriste ove karakteristične odgovore za katalogizaciju različitih patogena.
E-nos je bio u stanju da predvidi prisustvo mikroba koji izazivaju bolesti u uzorku sa visokim stepenom tačnosti i preciznosti. Takođe su otkrili da je samo 18 VOC omogućilo e-nosu da identifikuje patogene sa 77% tačnosti i do 100% preciznosti.
„Trenutno, otkrivanje mikrobne infekcije u kliničkom okruženju traje 24–36 sati, a za sporo rastuće bakterije do nedelju dana. Otkrivanjem bakterijskih VOC-a kao biomarkera infekcije, e-nosovi to ubrzavaju, poboljšavajući kliničke ishode“, objašnjava Rokue.
Prema Rokueu, neke tehnologije e-nosa su trenutno dostupne na tržištu, kao što su sistemi za praćenje kvaliteta vazduha. Ali često ih očnjaci nadmašuju.
„Iako bi trebalo da bude moguće obučiti e-nos da oseti većinu stvari koje psi mogu da nanjuše, psi zadržavaju određene prednosti. Njihovo čulo mirisa je izuzetno osetljivo i može da identifikuje VOC u veoma niskim koncentracijama. Senzori takođe imaju kraći životni vek od pasa i podložniji vlazi i temperaturi“, primećuje Rokue.
Drugi izazov je postizanje stepena minijaturizacije potrebnog za mobilne ili autonomne e-nosove, s obzirom na potrebnu snagu obrade i veliki broj uzoraka za validaciju koje senzori moraju da prime.
Da ne pominjemo regulatorne prepreke koje takođe predstoje da bi se dozvolilo javno korišćenje takvih uređaja.
Ipak, budućnost je svetla za e-nosove, kaže Rokue. „Kako tehnologija napreduje, što dovodi do brže analize, sa većom tačnošću i preciznošću, siguran sam da ćemo uskoro videti nove aplikacije za e-nos, posebno za kliničku dijagnostiku.
Pazite na pse – roboti dolaze i na vaše poslove.
