Если после употребления сомнительной пищи у вас когда-нибудь просто болел живот, вам, вероятно, повезло. Заболевания, передающиеся через пищу, – это глобальная и потенциально смертельная проблема, которая вызывает гораздо больше, чем просто кишечные расстройства.
По оценкам Всемирной организации здравоохранения, более 850 миллионов человек ежегодно заболевают после употребления зараженной пищи, что приводит к более чем 1,5 миллиона смертей в год. И хотя технологии захватили большую часть повседневной жизни, основная практика обеспечения безопасности пищевых продуктов по-прежнему сводится к быстрой и формальной проверке по запаху, чтобы определить свежесть молока или остатков еды. Однако человеческий нос – несовершенный детектор химических веществ.
Чтобы спасти нас от случайного отравления, инженеры из Калифорнийского университета в Беркли разработали «электрический нос», о чем рассказали в журнале Science Advances. Важно отметить, что эту технологию можно интегрировать в бытовую технику для защиты от скрытых патогенов, в том числе тех, которые вызывают порчу продуктов питания.
«Я думаю, что умные холодильники, оснащенные датчиками, которыми можно управлять с помощью телефона, стали бы отличным примером применения этой технологии, – объясняет Карла Бассил, инженерка из Калифорнийского университета в Беркли и ведущая авторка исследования. – Как было бы здорово, если бы ваш холодильник мог сказать: «Эй, ваша брокколи скоро испортится, так что, наверное, вам стоит ее съесть» или «Ваша курица скоро испортится»?»
«Электрический нос» состоит из 16 датчиков, каждый из которых чувствителен к немного отличающейся смеси газов, чтобы дать сомневающимся едокам понять, можно ли съесть оставшуюся куриную ножку или нет. Бассил сравнивает эти датчики с «цифровыми вкусовыми рецепторами», каждый из которых настроен на разный стимул.
«На каждом из этих 16 датчиков нанесена разная чувствительная пленка, и их работа основана на преобразовании химических реакций между поверхностью датчика и молекулой газа в электрические сигналы», – объяснила она в недавнем выступлении.
Исследователи использовали методы машинного обучения, чтобы помочь устройству распознавать 16 различных пищевых продуктов, достигнув общей точности прогнозирования почти в 93%. В этот список входят фрукты и распространенные ореховые аллергены, такие как грецкие орехи и арахис. Также перед ними стояла непростая задача – определить сырое куриное мясо, молоко и яйца, оставленные вне холодильника на 24-48 часов.
Ученые утверждают, что гаджет представляет собой ряд усовершенствований по сравнению с другими системами обнаружения газа на одном чипе, которые могут использовать всего от двух до 10 датчиков. Например, устройство работает при комнатной температуре благодаря полупроводникам из углеродных нанотрубок – почти чудодейственному материалу, который, помимо прочности и легкости, обладает большой площадью поверхности. Кроме того для создания «носа» требуется относительно простая технология, называемая капельным литьем, при которой исследователи наносят раствор, содержащий наночастицы, на чип, промывают его и высушивают с помощью азотного пистолета.
Тем не менее, существует множество путей для улучшения. Исследователи уже добились успехов в предотвращении путаницы в категориях, которая может привести к смешиванию древесных орехов и арахиса, который относится к бобовым. Это важное различие, поскольку последние входят в число девяти наиболее распространенных аллергенов в США и могут вызывать потенциально опасную для жизни анафилаксию. Сейчас устройство может использоваться и для обнаружения аллергенов, что, как ожидается, позволит предотвратить около 3,4 миллиона обращений в больницы неотложной помощи из-за пищевой аллергии, которые происходят каждый год в США, что составляет одного пациента каждые 10 секунд.
Кроме того, хотя «электронный нос» способен обнаружить всего 0,05 грамма изолированного грецкого ореха или примерно одну сотую часть одного ореха, его еще предстоит протестировать в более сложных условиях. Обнаружение легкого запаха грецкого ореха, добавленного в выпечку, или выявление одного испорченного продукта в холодильнике, полном продуктов, – это более сложные задачи. Команда также разрабатывает портативный гаджет, который синхронизируется с приложением для смартфона.
Сколько будет стоить такое устройство и можно ли его использовать в других условиях с ограниченными ресурсами, покажет время. Многие пищевые отравления вызваны отсутствием холодильников, загрязненной водой или перебоями в электроснабжении – элементарными потребностями, которые необходимо удовлетворять. Однако нет причин ограничивать применение девайса только продуктами питания. Технологию потенциально можно расширить до биометрии, чтобы понимать и отслеживать запахи, связанные со здоровьем человека, по аналогии с собаками – ищейками диабета.
Поддержите меня переводом с карты по ссылке или QR-коду.
Поддержите меня донатом на Boosty.
Там же можно подписаться на ежемесячную поддержку.
Поделитесь этим постом!
Больше на Сто растений, которые нас убили
Подпишитесь, чтобы получать последние записи по электронной почте.
