Не хуже собачьего

Уже лет десять группа компаний упорно разрабатывает устройства, различающие запахи. Среди представителей этой группы, например, Agilent (дочерняя компания Hewlett-Packard) или фармацевтический воротила Perkin Elmer. Всех их объединяет то, что они следуют технологическому принципу, известному как eNose и заключающемуся в следующем: на поверхности кремниевых чипов наращиваются массивы биохимических сенсоров, каждый из которых реагирует на молекулы конкретного ароматического вещества. Но есть основательные подозрения, что перспективным окажется совсем другой подход.

Непреодолимым недостатком способа eNose является его сложность: эксперименты пока и близко не подошли к тому, чтобы успешно распознавать молекулы тысяч ароматических веществ, которые легко различает человек. А кроме того, «электронные носы» такого рода не могут идентифицировать вещества (поскольку воспринимают далеко не все из них) и давать количественные показатели ингредиентов в запахе.

Изобретатель Эдвард Стейплз (Edward Staples) подошел к проблеме с радикально иной позиции. Его прибор, названный zNose (чтобы не путали с другими «нюхачами»), распознает любые запахи с помощью единственного чувствительного элемента, которым является кварцевый датчик частоты, примерно такой, какой есть в любых наручных электронных часах.

Все происходит так. Анализируемый ароматический углеводород в ректификационной колонке разделяется на фракции (подобно перегонке нефти), которые, проходя мимо сенсора, изменяют, пусть ничтожно, частоту колебаний кварца. Исходными данными для анализа являются последовательность и продолжительность движения каждой фракции мимо сенсора и изменение частоты колебаний кварца. На основании этих данных микропроцессор идентифицирует аромат и указывает процентные соотношения составляющих веществ.

Длительность процесса идентификации одного запаха составляет в среднем десять минут. zNoze можно откалибровать с такой точностью, что он будет различать вещества и ингредиенты при концентрации в единицы триллионных долей объема. Это пока единственный инструмент такого рода, сертифицированный Агентством защиты окружающей среды США (Environmental Protection Agency).

Стейплз начал работу над прибором в исследовательской лаборатории Texas Instruments, потом продолжил дело в Rockwell International. В 1983 году он с двумя партнерами учредил исследовательскую компанию Amerasia Technology (AMT). Именно там были поданы и получили подтверждения патенты на технологию zNose. Сейчас Стейплз - директор компании Electronic Sensor Technology, образованной в 1995 году на средства частных инвесторов с целью продвижения на рынок прибора, созданного еще в AMТ.

Главной сферой применений zNose становится пищевая промышленность. Уже сейчас приборы успешно применяются в пивоварнях и винодельческих хозяйствах. Так, с помощью zNose был найден виновник появления вкуса и запаха жженой пробки в натуральных виноградных винах - химическое вещество, известное как TCA, в высокой концентрации издающее запах заплесневевшей бумаги и тряпок.

В конце прошлого года с помощью zNose были проверены на наличие TCA калифорнийские вина, прошедшие обычную дегустацию. Оказалось, что прибор может измерить концентрацию агента в минимальных дозах, которые еще способны обнаруживать специально подготовленные эксперты - от 5 до 10 долей на триллион.

В процессе функционирования zNose генерирует объемный поток информации, для хранения и структурирования которой была разработана система VaporPrint. В двух словах, VaporPrint строит графический образ, уникальный для каждого вещества, но сведенный к минимуму сложности. Образы легко запоминаются и различаются зрительно. По словам Стейплза, если взять дюжину разных бульонов одного производителя (например Gallina Blanca), принюхаться к каждому из них, а потом провести данные через VaporPrint, то останется лишь удивляться разнице в картинках. Поэтому профессионалам вскоре можно будет оставить далеко не всегда приятную обязанность нюхать не пойми что (не говоря уж об отравляющих газах), а просто смотреть на знакомые образы.

Среди других отраслей, где может эффективно использоваться zNose, - фармацевтика, химическое производство, охрана окружающей среды и даже практическая медицина. Стейплз мечтает о том, чтобы лет через десять в кабинете у каждого врача обязательно был прибор - потомок zNose. Известно, что ранения, разного рода опухоли и инфекционные заболевания сопровождаются выделением специфических пахучих веществ.

Система, разработанная Стейплзом, иной раз побуждает размышлять об очень странных приложениях. Например, проведя измерения на местности с помощью zNose, полученные результаты можно связать с данными GPS, то есть со временем и географическим положением, и пополнить, таким образом, базы данных, раскапывая которые, можно в буквальном смысле открывать новые миры. А теперь вспомните, какие чувства вызывало у вас сбежавшее молоко или пригоревший бифштекс. И помечтайте еще об одном приложении zNose, которое только что сами придумали.

[i38319]