О линейке запахов и о неподкупности «Е-nose»

Надо признать, что современные технологии, участвовавшие в создании «электронного носа», немало сделали вообще для аналитического приборостроения, обеспечив переход на новый, более высокий уровень. Немудрено, что количество научных коллективов и коммерческих фирм, работающих над проблемами и технологиями в области «электронного носа» и приборостроения вообще, неуклонно растёт.

Каковы же, хотя бы очень кратко, возможные области применения новых разработок? Прежде всего детекторы смогут фиксировать бактерии и компоненты химического оружия. В отличие от собаки, «электронный нос» может точно указать на конкретное вещество. Есть и другие возможности, например, антитеррористического плана — определение наличия взрывчатки на расстоянии. А это верная ловушка для террористов и смертников. «Е-nose» на таможне может служить для поиска оружия и наркотиков, запрещённых препаратов, веществ, загрязняющих воздух, и поможет в решении множества иных задач. Немаловажным является и то, что «Е-nose» неподкупен. Большой интерес к новому направлению проявляют и военные.

Исследователи, занимающиеся решением этих проблем, уверены, что «электронный нос» может превзойти возможности не только человеческого носа, но, возможно, и других биолокаторов.

Как работает «Е-nose»

«Электронный нос» — комплексная система. Проба засасывается воздушным насосом через входной патрубок в нагреваемую кюветную камеру, которая состоит из трёх основных узлов. Первый занят периодическим приёмом пахучих веществ: отбором проб и их обработкой. Второй узел содержит линейку, или матрицу, сенсоров с заданными свойствами. Третий блок — процессорная обработка сигналов матрицы сенсоров с установленной в ней линейкой сенсоров. Исследуемые пахучие вещества взаимодействуют с ними, воссоздавая общий отклик системы. Дальше он анализируется и передаётся на процессорный модуль, а в систему подаются пары промывочного газа (например, спирта), чтобы удалить пахучее вещество из объёма и с поверхности сенсоров. А в их ячейку подаётся газ-носитель, чтобы подготовить прибор к новому измерительному циклу.

Пока что, вы наверняка это заметили, процедура получается не такой простой, какой бы хотелось её видеть. Но ведь это ещё только начало…

Сегодня и завтра «Е-nose»

Главной задачей «электронного носа» является отождествление (установление совпадения исследуемого запаха с запахом образца) и по возможности определение концентрации пахучего вещества. (Не будем забывать, что сложный «образ запаха» всегда является многомерной картиной.) Обычно «Е-nose» решает поставленную задачу в несколько этапов: сначала идёт предварительная обработка данных, затем следует выделение отличительных признаков из полученной смеси, далее классификация и решение о результатах анализа.

Один из таких приборов был проверен при оценке аромата нескольких марок кофейных зёрен. Сначала кофе изучали специально подготовленные профессиональные дегустаторы. На это ушло немало дней. А потом ту же задачу в считанные минуты решил «электронный нос». Результаты обеих экспертиз почти полностью совпали.

В дирхемском медицинском центре (США) поставили задачу выявления источников неприятных запахов в изделиях фармацевтической промышленности. Приглашённые люди («нюхачи») оказались не в состоянии продолжительное время эффективно проводить отбор лекарственных препаратов. Их носы быстро утомлялись. И тогда привезли коммерческий «электронный нос» с 32 сенсорами (все — на основе проводящих органических полимеров). И поставленная задача была полностью решена. «Е-nose» оказался лишён недостатков человеческого носа.

Ныне в лабораториях уже проходят испытания мультисенсорных анализаторов различных водных растворов. Пока их по аналогии с «электронным носом» называют «электронным языком», поскольку их главное назначение — вкусовой и обонятельный контроль водных источников и пищевых продуктов.

Пока «Е-nose» довольно сложная, громоздкая и тяжёлая махина, поглощающая массу электроэнергии. Но прогресс движется. Не так давно и вычислительная машина, прообраз сегодняшнего ноутбука, занимала здание в несколько этажей и обслуживалась специальной электростанцией.

Не исключено, что развитие нанотехнологий приведёт и к тому, что «электронный нос» вполне совпадёт по габаритам, энергопотреблению и возможностям со своим биопрототипом. Подождём…

ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ