Sommige dieren hebben een superkracht in hun reukvermogen. Ze verkennen, interpreteren en begrijpen hun wereld met zo'n gevoeligheid dat mensen honden hebben ingeschakeld om misdaad op te lossen en kanker op de adem op te sporen. Wetenschappers van het Georgia Institute of Technology verdiepen zich nu in de geheimen achter de supersnuffelaars van dieren om een ​​kunstmatige chemische sensor te ontwikkelen die voor verschillende taken kan worden gebruikt. van voedselveiligheid tot nationale veiligheid.

"We wendden ons tot dieren om te begrijpen wat de natuur al heeft bedacht, " zei Thomas Spencer, een promovendus in het laboratorium van David Hu bij Georgia Tech. "We passen de onderliggende principes toe die we over deze mechanismen hebben geleerd om een ​​betere sensor te ontwerpen."

Spencer zal het nieuwste ontwerp van de groep presenteren voor een elektronische neus die geuren concentreert voor verbeterde chemische detectie op de 71e jaarlijkse bijeenkomst van de American Physical Society's Division of Fluid Dynamics, die zal plaatsvinden van 18-20 november in het Georgia World Congress Center in Atlanta, Georgië.

Hun werk begon ongunstig bij een wedstrijd om een ​​sensor te ontwikkelen die verschillende kaassoorten kon identificeren. Zich tot de natuur wendend om hun werk te leiden, ze reisden naar de Atlanta Zoo om te vergelijken hoe verschillende dieren snuiven, van muizen tot olifanten.

"We wilden de snuffelfrequentie van dieren meten wanneer ze een nieuwe voedselbron proberen te identificeren of iets dat hen interesseert, ' zei Spencer.

Na het bekijken van de gegevens, ze ontdekten dat de snuffelsnelheid afneemt naarmate de lichaamsgrootte toeneemt; in andere woorden, muizen snuiven sneller dan olifanten. Met behulp van hun bevindingen, ze ontwierpen een aangepaste pomp die heen en weer oscilleert met dezelfde frequentie als dieren snuiven. Het ontwerp van hun apparaat verplaatst de luchtstroom rond de chemische sensor op een meer gecontroleerde manier.

"Deze bevindingen zijn belangrijk omdat het ons inzicht geeft in de fysica van snuiven, " zei Hu, een universitair hoofddocent werktuigbouwkunde en biologie aan Georgia Tech. "Deze informatie zal van invloed zijn op hoe we snuffelmachines opschalen."

Omdat geur onzichtbaar is, het team gebruikte windtunnelexperimenten en computersimulaties om te analyseren hoe de geurdeeltjes door de lucht bewogen. In aanvulling, ze verzamelden sensorinformatie in realtime om te zien hoe de chemische verbindingen in ruimte en tijd door de lucht variëren.

Terwijl het team aanvankelijk de elektronische neus ontwierp om verschillende kaassoorten te onderscheiden, de fundamentele principes achter hun apparaat kunnen in veel verschillende toepassingen worden gebruikt.

"Dit is nog een vrij nieuwe studie, Spencer zei. "Onze hoop is om een ​​fragment van dat vermogen te krijgen en het voor onszelf te repliceren."

Adams Clark voegde zich bij Spencer en Hu bij deze studie. Ze ontvingen financiering van de National Science Foundation.