Спектры в среднем инфракрасном диапазоне называют «отпечатками пальцев» веществ, так как с их помощью можно идентифицировать различные химические соединения так же как идентифицировать человека по отпечаткам пальцев.

В лаборатории Фурье-спектроскопии множество направлений работы - начиная от создания экспериментальных установок для исследования веществ во внелабораторных условиях, заканчивая биофотоникой, которая сегодня является наиболее актуальной сферой научных исследований.

Современная медицина стремится к созданию новых неинвазивных методов диагностики. К неинвазивным видам обследований относится и анализ выдыхаемого пациентом воздуха. Ещё Гиппократ говорил о том, что по выдыхаемому воздуху можно судить здоров человек или нет. Сделать выводы о состоянии здоровья по выдыхаемому воздуху можно благодаря существованию в нем определенных молекул-биомаркеров, повышенная концентрация которых свидетельствует о наличии определенной патологии. Существует более 35 различных биомаркеров, свидетельствующих о таких болезнях как сахарный диабет, рак легких, заболевания печени и других.

Научные сотрудники кафедры ФН-4 «Физика» создают прибор, позволяющий по выдыхаемому человеком воздуху оценивать состояние его здоровья, а также проводить экспресс-диагностику ряда заболеваний.

«В настоящее время на базе инфракрасной спектроскопии с применением квантово-каскадных лазеров с широким диапазоном перестройки нами разработан макет, позволяющий анализировать состав газовых смесей с чувствительностью до 1/млрд, а также анализировать выдыхаемый человеком воздух. От обычных лабораторных спектрометров его отличает рекордная длина оптического пути — 76м, а также широкий диапазон перестройки лазера до 1000 1/см. Мы надеемся, что наша разработка найдет применение в приложениях по охране окружающей среды, а также биомедицинский приложениях. В настоящее время мы работаем над применением нейронных сетей для анализа получаемых сигналов,» - доцент каф. ФН-4, к.ф.-м.н. Фуфурин И.Л.

Основная  сложность такого  подхода  заключается  в  том,  что в выдыхаемом воздухе находится более 3000 различных соединений, которые необходимо классифицировать и определить количественно.

Сейчас бауманские ученые занимаются изучением (или тестированием) математических методов, с помощью которых возможно исследовать состав вдыхаемого воздуха. Применялись методы нейронных сетей и машинного обучения, в ходе которых было выявлено, что такой способ обработки данных подходит для качественного и количественного анализа пробы

На данный момент сотрудники лаборатории занимаются тестированием существующих методов и проведением экспериментов, а также повышением чувствительности установки. Возможно, уже в скором будущем, такой прибор, разработанный бауманскими учеными, станет еще одним способом выявления новой коронавирусной инфекции.

С полным текстом статьи ученых МГТУ им. Н.Э. Баумана можно ознакомиться по ссылке: https://doi.org/10.1117/1.OE.60.8.082016