Ηλεκτρονική μύτη μπορεί να μυρίσει το χαλασμένο φαγητό πριν το καταλάβει ο άνθρωπος

Για τον λόγο αυτό, ερευνητές του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϊ κατασκεύασαν μια ηλεκτρονική μύτη που μπορεί να εντοπίζει αλλοιωμένα τρόφιμα και ίχνη επικίνδυνων αλλεργιογόνων με μεγαλύτερη ακρίβεια από την ανθρώπινη όσφρηση, αναφέρει το Earth.com.

Η συσκευή περιγράφεται σε μελέτη με επικεφαλής την Carla Bassil, υποψήφια διδάκτορα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Επιστήμης Υπολογιστών, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science Advances.

Πώς λειτουργεί

Η ομάδα της Bassil ενσωμάτωσε μια λειτουργική αίσθηση όσφρησης σε ένα τσιπ μικρότερο από ένα νύχι. Η ηλεκτρονική μύτη διαθέτει 16 μικροσκοπικούς αισθητήρες αερίων, καθένας από τους οποίους αντιδρά με διαφορετικό τρόπο στα πτητικά μόρια που εκπέμπουν τα τρόφιμα. Κανένας αισθητήρας δεν μπορεί από μόνος του να αναγνωρίσει μια σύνθετη οσμή. Ο συνδυασμός τους, όμως, δημιουργεί ένα χαρακτηριστικό «αποτύπωμα» για κάθε τρόφιμο.

«Μπορείτε να το φανταστείτε σαν ένα σύνολο ψηφιακών γευστικών κάλυκων, όπου κάθε αισθητήρας σε αυτό το τσιπ ανταποκρίνεται με μοναδικό τρόπο στα διάφορα μόρια αερίων που του παρουσιάζονται», εξήγησε η Bassil.

Κάθε αισθητήρας φέρει διαφορετικό υλικό ανίχνευσης, το οποίο μετατρέπει τις χημικές αντιδράσεις σε ηλεκτρικά σήματα. Στη συνέχεια, σύστημα μηχανικής μάθησης αναλύει τα μοτίβα και αναγνωρίζει το τρόφιμο ή τον βαθμό αλλοίωσής του.

Μεγάλη ευαισθησία

Το μοντέλο εκπαιδεύτηκε να διακρίνει φράουλες, μύρτιλα, μπανάνες, καρύδια, φουντούκια, κάσιους και φιστίκια, καθώς και ωμό κοτόπουλο, γάλα και αυγά. Τα ζωικά προϊόντα εξετάστηκαν όταν ήταν φρέσκα και έπειτα από 24 και 48 ώρες σε θερμοκρασία δωματίου.

Η συσκευή εντόπισε επίσης διαφορετικούς ξηρούς καρπούς και φιστίκια, τα οποία περιλαμβάνονται στις σημαντικότερες κατηγορίες τροφικών αλλεργιογόνων. Σύμφωνα με τους ερευνητές, είναι η πρώτη φορά που μια διάταξη αισθητήρων αερίων διακρίνει διαφορετικά αλλεργιογόνα ξηρών καρπών.

Η ηλεκτρονική μύτη ανίχνευσε μόλις 0,05 γραμμάρια απομονωμένου καρυδιού, ποσότητα που αντιστοιχεί περίπου στο ένα εκατοστό ενός καθαρισμένου καρυδιού. Δεν έχει ακόμη δοκιμαστεί, ωστόσο, σε πιο σύνθετες συνθήκες, όπως σε ένα γλυκό που περιέχει καρύδια ή σε ένα ψυγείο με πολλές διαφορετικές οσμές.

Πώς κατασκευάστηκε

Η ηλεκτρονική μύτη σαν ιδέα υπάρχει από τη δεκαετία του 1980, αλλά η κατασκευή της παρέμενε μια πρόκληση. Οι μεμονωμένοι αισθητήρες αερίων είναι εύκολο να κατασκευαστούν, ενώ η συσσώρευση πολλών διαφορετικών μεμβρανών σε ένα τσιπ δεν είναι.

Η Bassil έλυσε το πρόβλημα χρησιμοποιώντας νανοσωλήνες άνθρακα. Τα στρώματά τους έχουν πάχος λίγων νανομέτρων και μεγάλη επιφάνεια, επιτρέποντας στους αισθητήρες να λειτουργούν σε θερμοκρασία δωματίου. Έτσι μπορούν να χρησιμοποιηθούν και ευαίσθητα υλικά, όπως πολυμερή, τα οποία θα καταστρέφονταν σε υψηλές θερμοκρασίες.

Όλα τα υλικά των αισθητήρων μπορούν να τοποθετηθούν ταυτόχρονα στο τσιπ με μια απλή μέθοδο εναπόθεσης, γεγονός που διευκολύνει τη μαζική παραγωγή.

Με ακρίβεια 92,6%

Το γενικό μοντέλο αναγνώρισε σωστά τα 16 δείγματα με ακρίβεια 92,6%. Τα περισσότερα λάθη αφορούσαν παρόμοια τρόφιμα, όπως το φουντούκι και το φιστίκι, ενώ ορισμένες φορές συγχέονταν το αλλοιωμένο αυγό και το κοτόπουλο, επειδή κατά την αποσύνθεσή τους εκπέμπουν παρόμοιες αμίνες και θειούχες ενώσεις.

Ένα εξειδικευμένο μοντέλο για την αλλοίωση των τροφίμων πέτυχε ακρίβεια 99%, ενώ ένα μοντέλο για τους ξηρούς καρπούς έφτασε το 93,2%. Η Bassil θεωρεί ότι τα «έξυπνα ψυγεία», που θα προειδοποιούν τους χρήστες πριν χαλάσουν τα τρόφιμά τους, θα αποτελούσαν μια εξαιρετική εφαρμογή για τη συγκεκριμένη τεχνολογία.