Наверное, всем знакомы глюкометры – компактные приборчики, которыми пользуются диабетики для измерения сахара крови. А как было бы здорово иметь что-то подобное для взятия сразу десятков, до сотни,  анализов по одной-единственной капельке крови. Например, определить наличие разных раковых клеток.  Что для этого нужно? В первую очередь, нужны  биомолекулы, способные «приклеивать» к себе какой-то определённый вид клеток. Такие биомолекулы есть. Их нужно нанести на пластинку из пьезоэлектрика (вырезанную, например, из кристалла кварца) и возбудить в пластинке акустическую волну. Как возбудить? При помощи нанесенных на пластинку тоненьких электродов, ведь пьезоэлектрики тем и хороши, что деформируются под воздейстием электрического поля. Волна побежит по поверхности пластинки, биомолекулы захватят из крови раковые клетки, и эта налипшая дополнительная масса замедлит волну.  Замедление можно измерить при помощи второго массива электродов, размещённого на другом конце пластинки. Чем больше налипло, тем сильнее уменьшилась скорость волны. Тем самым мы как бы взвешиваем налипшие клетки. Теперь представьте, что всё это миниатюрно настолько, что капелька крови покрывает сразу десятки или даже сотню – вобщем, целый массив микроскопических кварцевых пластинок, на каждой из которых свои биомолекулы и свои электроды. Каждая пластинка настроена на свои клетки. На выходе получаем целый массив анализов.

Весь процесс – от возбуждения волн до замера их скорости — можно описать математически. Уравнения здесь довольно сложные и в каждой среде (кровь, кварц, биомолекулы) свои.   Их ещё нужно умело состыковать, но математике это под силу. Зато получив адекватную модель, можно заняться отимизацией прибора, чтобы увеличить его чувствительность, улучшить дизайн и т.д. Пробовать менять разные параметры – например, количество электродов, толщину пластинки, и всё это лишь при помощи компьтерных симуляций, экономя на трудоемких и затратных физических экспериментах.

Этот прибор называется биосенсором.