Некоторые животные обладают сверхъестественным обонянием. Они исследуют, интерпретируют и понимают свой мир с такой чуткостью, что люди нанимают собак для раскрытия преступлений и выявления рака по дыханию. Ученые из Технологического института Джорджии в настоящее время изучают секреты супернюхачей животных, чтобы разработать искусственный химический датчик, который можно было бы использовать для самых разных задач, от безопасности пищевых продуктов до национальной безопасности.
«Мы обратились к животным, чтобы понять, что природа уже выяснила», - сказал Томас Спенсер, докторант лаборатории Дэвида Ху в Технологическом институте Джорджии. «Мы применяем базовые принципы, которые мы узнали об этих механизмах, чтобы разработать лучший датчик».
Спенсер представит последнюю разработку группы для электронного носа, который концентрирует запахи для улучшения химического восприятия на 71-м ежегодном собрании Отдела гидродинамики Американского физического общества, которое состоится 18-20 ноября на Всемирном конгрессе в Джорджии. Центр в Атланте, Джорджия.
Их работа началась неблагоприятно на конкурсе по разработке датчика, который мог бы идентифицировать различные сорта сыра. Обратившись к природе, чтобы направить свою работу, они отправились в зоопарк Атланты, чтобы сравнить, как нюхают разные животные, от мышей до слонов.
«Мы хотели измерить частоту обнюхивания животных, когда они пытаются определить новый источник пищи или что-то, что их интересует», - сказал Спенсер.
После изучения данных они обнаружили, что скорость обнюхивания уменьшается по мере увеличения размера тела; Другими словами, мыши нюхают быстрее, чем слоны. Используя свои выводы, они разработали специальный насос, который колеблется взад и вперед с той же частотой, что и животные. Конструкция их устройства перемещает поток воздуха вокруг химического датчика более контролируемым образом.
«Эти результаты важны, потому что они дают нам представление о физике обнюхивания», - сказал Ху, доцент кафедры машиностроения и биологии в Технологическом институте Джорджии. «Эта информация повлияет на то, как мы расширим масштабы нюхающих машин».
Поскольку запах невидим, команда использовала эксперименты в аэродинамической трубе и компьютерное моделирование, чтобы проанализировать, как частицы запаха перемещаются по воздуху. Кроме того, они собирали сенсорную информацию в режиме реального времени, чтобы увидеть, как химические соединения меняются в воздухе в пространстве и времени.
Хотя команда изначально разработала электронный нос, чтобы различать разные сорта сыра, фундаментальные принципы, лежащие в основе их устройства, могут быть использованы во многих различных приложениях.
«Это все еще довольно новое исследование», - сказал Спенсер. «Мы надеемся получить фрагмент этой способности и воспроизвести ее для себя».
Адамс Кларк присоединился к Спенсеру и Ху в этом исследовании. Они получили финансирование от Национального научного фонда.