Японские учёные разработали биологический сенсор запахов для беспилотников
Японские учёные разработали биологический сенсор запахов для беспилотников Исследователи университетов Синсю и Тиба в Японии разработали биогибридный сенсор, который позволяет использовать антенну тутового шелкопряда для обнаружения запахов с помощью беспилотника. В отличие от обычных электронных датчиков, система использует природные рецепторы насекомого, реагирующие на пахучие молекулы. Главной задачей разработчиков было продлить время работы такого сенсора после отделения антенны от насекомого. Для этого они создали гидрогелевый электрод, поддерживающий влажность ткани и стабильность электрического контакта. Антенны тутового шелкопряда покрыты чувствительными рецепторами, которые реагируют на определённые химические соединения. Когда пахучие молекулы достигают рецепторов, в ткани возникают изменения электрического потенциала. Их можно зарегистрировать с помощью электроантеннографического метода (EAG) и преобразовать в сигнал, доступный для анализа электронной системой и зафиксировать реакцию антенны на запах. Для поддержания стабильной работы антенны исследователи создали электрод на основе агара — желирующего вещества, способного удерживать воду. Конструкция включает гидрогелевый корпус, слой проводящего геля, позолоченный металлический сердечник и крепление, изготовленное на 3D-принтере. Гидрогель поддерживает влажную среду вокруг основания антенны, а проводящий гель обеспечивает электрический контакт с измерительными электродами. Это позволяет замедлить ухудшение сигнала, связанное с высыханием биологической ткани. В лабораторных испытаниях использовали отделённые антенны самцов тутового шелкопряда (*Bombyx mori*). При комнатной температуре гидрогелевый электрод сохранял более 92% первоначальной амплитуды электрического отклика спустя семь часов. Для сравнения, у традиционного электрода с позолоченной металлической поверхностью сигнал опускался ниже установленного исследователями порога практического использования в 50% исходного значения уже через четыре часа. Таким образом, новая конструкция позволила существенно увеличить период стабильной регистрации сигналов в проверенных условиях. Затем учёные установили сенсор на небольшой беспилотник Tello EDU. В лабораторных экспериментах аппарат зависал на высоте около 90 см над землёй, а источник запаха располагался на расстоянии 50, 100 и 150 см. Исследователи регистрировали электрические отклики антенны на бомбикол — феромон тутового шелкопряда. По мере увеличения расстояния от источника амплитуда сигнала уменьшалась, а время достижения его максимума увеличивалось. В отдельных испытаниях в свободном полёте превышение заданного порога сигнала запускало запрограммированную последовательность действий: беспилотник останавливался и двигался вперёд. В перспективе подобные беспилотники могут применяться для поиска утечек газа, обнаружения химических выбросов, обследования промышленной инфраструктуры и поисково-спасательных операций. Биологические сенсоры способны дополнять камеры и другие измерительные приборы там, где визуального наблюдения недостаточно.