В основе этих устройств будут лежать волоконно-оптические сенсоры для определения химического состава жидкостей, газов и порошков. Сложная оптическая система размером не больше шариковой ручки представляет собой прибор-зонд, способный определить состав любой смеси.
О том, как планируют использовать инновационные спектральные сенсоры нижегородские ученые, рассказал один из их разработчиков - старший научный сотрудник лаборатории химии высокочистых бескислородных стекол ИХВВ РАН Александр Вельмужов.
По его словам, функционирование спектральных сенсоров основано на принципе нарушенного полного внутреннего отражения. Чувствительный элемент в виде волоконного световода погружается в анализируемую смесь и регистрируются спектры поглощения компонентов смеси. С помощью электронной базы данных происходит идентификация отдельных компонентов.
"Одним из перспективных применений сенсоров является медицина. Клетки тканей человека и любого другого живого организма состоят из веществ, которые имеют строго определенные полосы поглощения в инфракрасном спектре. Уже существуют единичные многофункциональные медицинские комплексы на основе волоконно-оптических сенсоров, которые позволяют одновременно проводить диагностику состояния тканей и хирургические операции, выполнять раннюю диагностику онкологических заболеваний. По содержанию воды и некоторых других веществ в тканях можно определять наличие заболеваний. Сенсоры можно использовать для определения микроорганизмов: бактерий и вирусов. Например, создать медицинский "нос", определяющий содержание коронавируса в воздухе", - рассказал он.
Конечная концепция проекта, по словам Александра Вельмужова, состоит в разработке мобильного устройства для доврачебной диагностики заболеваний. Приборы будут внедряться в смартфоны. Это позволит их владельцам определять состав выдыхаемого воздуха и диагностировать такие сложные заболевания, как сахарный диабет, астма, хроническая сердечная недостаточность. По словам ученого, такое устройство может быть представлено на рынок уже через 5-7 лет.
Кроме медицинского применения, внедрение оборудования с использованием волоконно-оптических сенсоров возможно во многих сферах. К примеру, в нефтяном трубопроводе оно позволит проанализировать состав нефти на наличие посторонних веществ и сигнализировать оператору, предотвратив, тем самым, развитие аварийной ситуации. Использование подобных приборов на АЗС позволит автовладельцу выбрать бензин или стеклоомыватель высокого качества без вредных примесей. Анализ спектра чернил поможет криминалистам в установлении даты и способа создания тех или иных документов, а покупателю в продовольственном магазине - определить свежесть и качество продуктов.
Напомним, что создание волоконных световодов реализуется в рамках проекта "Разработка технологии экструзионного изготовления преформ для линз и волоконных сенсоров среднего ИК диапазона на основе высокочистых халькогенидных стекол" ИХВВ РАН. Этот проект стал победителем конкурса на финансирование научно-технических проектов участников Нижегородского НОЦ. Институт получит 5 миллионов рублей.
Тем временем
При поддержке научно-образовательного центра в реализации проекта по созданию волоконных световодов был найден индустриальный партнер из Удмуртской Республики (АО "Сарапульский радиозавод"), который разрабатывает электронную компонентную базу. Сотрудники АНО "Нижегородский НОЦ" подготовили аналитические материалы и бизнес-план, нашли потенциальных заказчиков, в том числе из нефтехимической отрасли, которые заинтересованы в закупках этих устройств.
Сейчас Нижегородский НОЦ совместно с ИХВВ РАН ведет работу над открытием малого инновационного предприятия по созданию уникальных спектральных датчиков (в основе которых будут лежать волоконные световоды нижегородских ученых).