Lab-on-a-Fish: беспроводной биосенсор для мониторинга здоровья и поведения рыб
Новое устройство, похожее на "Fitbit для рыб", позволяет в реальном времени отслеживать состояние и поведение рыб. Устройство Lab-on-a-Fish использует несколько датчиков для одновременного сбора данных.
"Lab-on-a-Fish предлагает необходимое в аквакультуре и природоохранной деятельности — экономичный способ мониторинга здоровья и поведения рыб", — заявил Дэниел Дэн, сотрудник Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL).
Что отслеживает устройство
Биосенсор может одновременно собирать данные о:
- Местоположении рыбы
- Частоте сердечных сокращений
- Движении хвоста
- Сожжённых калориях
- Температуре, давлении и магнитном поле окружающей среды
Эта информация помогает учёным оценивать влияние изменения климата и инфраструктуры на экосистемы.
Решение проблемы миграции рыб
Разработка была вдохновлена задачей мониторинга прохода рыб через гидроэлектростанции. По закону, некоторые ГЭС должны обеспечивать проход мигрирующих видов (например, лосося) вверх по течению к нерестилищам. Lab-on-a-Fish позволяет не только отслеживать успешность прохода, но и выявлять конкретные стрессовые точки на маршруте.
"Если мы хотим понять, что вызывает стресс у рыбы, нам нужно связать данные отслеживания с детальной информацией о среде, здоровье и поведении. Впервые эту информацию можно интегрировать таким образом", — пояснил Дэн.
Технические характеристики и применение
Устройство весит 2.4 грамма, размером с колпачок ручки, и может собирать данные до восьми месяцев. Оно хирургически имплантируется под кожу возле спинных плавников. Данные снимаются беспроводным приёмником.
После сбора данных алгоритмы машинного обучения помогают выявить закономерности. "Lab-on-a-Fish также имеет встроенный алгоритм, который помогает сделать эти данные значимыми", — отметил Дэн.
Устройство уже успешно протестировано в лаборатории на трёх видах: радужной форели, белом осетре и судаке. Команда разрабатывает следующее поколение сенсоров, адаптированных для конкретных задач в гидроэнергетике, охране природы и аквакультуре. В будущем технология может быть применена для мониторинга других водных и наземных видов.
Исследование "Lab-on-a-Fish: Wireless, Miniaturized, Fully Integrated, Implantable Biotelemetric Tag for Realtime In Vivo Monitoring of Aquatic Animals" под руководством PNNL опубликовано в журнале IEEE Internet of Things.