Миниатюрный обонятельный сенсорный чип в виде ИИ-носимого биометрического кольца для анализа метаболических запахов тела человека

Почувствовать здоровье по собственной коже

Многие знают, что наши тела источают запах, но немногие осознают, что этот повседневный аромат несёт богатую информацию о том, как мы питаемся, движемся и метаболизируем пищу. В этом исследовании представлена футуристическая, но практичная идея: небольшое кольцо, которое может «нюхать» слабые химические следы с вашей кожи и, с помощью искусственного интеллекта, переводить их в подсказки о рационе и физической активности, открывая новый путь к простому отслеживанию состояния здоровья.

Скрытый язык запаха тела

Запах тела человека состоит из множества мелких летучих органических соединений, которые испаряются с кожи, дыхания и других жидкостей. Эти молекулы — остатки бесчисленных реакций, превращающих пищу в энергию и строительные блоки организма. Врачи уже знают, что некоторые из этих соединений могут указывать на заболевания, такие как рак лёгких, нарушения обмена веществ или хронические болезни, но их регулярное измерение обычно требует громоздких и дорогих лабораторных приборов. Авторы утверждают, что если бы мы могли вместо этого непрерывно и ненавязчиво контролировать эти химические вещества с кожи, это помогло бы корректировать ежедневный рацион и привычки физической активности задолго до развития серьёзных заболеваний.

От громоздких лабораторных приборов к умному кольцу

В больницах и исследовательских лабораториях золотым стандартом считывания этих «ароматных» сигналов является метод хроматографии с масс-спектрометрией, мощный, но крупный, медленный и не пригодный для ношения. Чтобы уместить эту возможность на пальце, команда создала миниатюрный «электронный нос» на чипе и встроила его в гибкое биометрическое кольцо. Чип располагается прямо над кожей, где встречается с тонким облачком соединений, выделяемых потовыми железами и кровеносными сосудами. Слои крошечных структур из оксидов металлов, организованные в трёхмерную «сотовую» структуру, действуют как набор чувствительных «носиков», каждый из которых по‑разному реагирует на различные газы. Вместе они генерируют сложный ответный паттерн, который можно передать по беспроводной связи на телефон или компьютер для анализа.

Обучение ИИ чтению запаховых паттернов

Поскольку кольцо не измеряет отдельные химические вещества по одному, исходные данные больше похожи на набор меняющихся волновых форм, чем на список ингредиентов. Поэтому исследователи обратились к машинному обучению, чтобы распознать эти паттерны. Сначала они обучили модели распознавать семь распространённых тестовых газов на невероятно низких уровнях, даже при изменении влажности. Более продвинутая сеть, спроектированная с учётом того, как сигналы варьируются по мелкой сетке сенсоров и во времени, научилась оценивать концентрации газов с почти идеальным совпадением с известными значениями. Это показало, что миниатюрный чип может заменить гораздо более крупные сенсорные установки, не теряя в точности.

Отслеживание того, что вы едите, и как вы двигаетесь

Настоящее испытание произошло, когда здоровые добровольцы носили кольцо в повседневной жизни. Участники потребляли шесть распространённых видов пищи или напитков: фрукты, орехи, мясо, углеводы, такие как рис, овощи и алкоголь. Для каждого приёма пищи кольцо фиксировало меняющиеся с течением времени паттерны кожного запаха. Появлялись отличительные подписи: сильный отложенный ответ после приёма алкоголя, двойные пики после мяса, отражающие ступенчатое расщепление белка, и быстрые сдвиги после углеводов с высоким гликемическим индексом. С помощью простой модели классификации система правильно определяла, какая из шести пищевых категорий была съедена, примерно с 98-процентной точностью. Кольцо также отслеживало три физического состояния — отдых, физическую нагрузку и восстановление — наблюдая, как запаховые паттерны повышаются во время активности и снижаются по мере возвращения тела в покой.

Превращение запаха в персональные рекомендации по здоровью

Чтобы проверить, отражают ли эти показания на теле реальные метаболические процессы, команда сравнила их с традиционными лабораторными измерениями кожного запаха методом хроматографии‑масс‑спектрометрии. Отличия в спектрах до и после приёма пищи подтвердили, что рацион действительно перестраивает химическое облако вокруг тела. Наконец, исследователи использовали свою продвинутую нейросеть для оценки объёма выпитого алкоголя, получив тесное соответствие между предсказанными и фактическими значениями. Проще говоря, работа показывает, что небольшое комфортное кольцо может непрерывно улавливать слабые химические сигналы тела, различать разные приёмы пищи и уровни активности и даже оценивать объёмы потреблённого. Хотя это всё ещё прототип исследования, это ИИ‑поддерживаемое биометрическое кольцо указывает на будущее, в котором проверка пищевых привычек и метаболического здоровья может быть такой же простой, как взгляд на носимое устройство, вместо визита в лабораторию.

Цитирование: Ye, W., Ding, R., Wang, C. et al. Miniaturized olfactory sensor chip-based AI-wearable biometric ring for human body metabolic odor analysis. Nat Commun 17, 4541 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70746-z

Ключевые слова: носимый сенсор, запах тела, метаболизм, мониторинг питания, искусственный интеллект