منوعات

رقائق شمية ثورية تحاكي الحيوية لتمكين الكشف المتقدم عن الغازات والروائح

واجه فريق بحثي بقيادة كلية الهندسة في جامعة هونغ كونغ للعلوم والتكنولوجيا (HKUST) التحدي الطويل الأمد المتمثل في إنشاء أجهزة استشعار اصطناعية لحاسة الشم مع مصفوفات من أجهزة استشعار الغاز المختلفة عالية الأداء. إن رقائق الشم المحاكاة الحيوية المطورة حديثًا (BOCs) قادرة على دمج مصفوفات مستشعرات الأنابيب النانوية على ركائز نانوية مع ما يصل إلى 10000 مستشعر غاز يمكن التعامل معه بشكل فردي لكل شريحة، وهو إعداد مشابه لكيفية عمل الشم لدى البشر والحيوانات الأخرى.

لعقود من الزمن، عمل الباحثون في جميع أنحاء العالم على تطوير حاسة الشم الاصطناعية والأنوف الإلكترونية (الأنوف الإلكترونية) بهدف محاكاة الآلية المعقدة للنظام الشمي البيولوجي لتمييز مخاليط الروائح المعقدة بشكل فعال. ومع ذلك، فإن التحديات الرئيسية في تطويرها تكمن في صعوبة تصغير النظام وزيادة قدراته على التعرف على الأنواع الغازية الدقيقة وتركيزاتها داخل الخلائط المعقدة ذات الرائحة.

ولحل هذه المشكلات، استخدم فريق البحث بقيادة البروفيسور فان زيونج، الأستاذ الكامل في قسم هندسة الإلكترونيات والكمبيوتر وقسم الهندسة الكيميائية والبيولوجية في جامعة هونج كونج للعلوم والتكنولوجيا، تدرجًا تركيبيًا للمواد الهندسية الذي يسمح “باستخدام مجموعة واسعة من المواد”. أجهزة استشعار متنوعة على شريحة صغيرة ذات بنية نانوية. ومن خلال الاستفادة من قوة الذكاء الاصطناعي، تتميز رقائق الرائحة المحاكاة الحيوية الخاصة بها بحساسية استثنائية للغازات المختلفة مع تمييز ممتاز لمخاليط الغاز و24 رائحة مميزة. وبهدف توسيع تطبيقات رقائقهم الشمية، قام الفريق أيضًا بدمج الرقائق مع أجهزة استشعار الرؤية على كلب آلي، مما أدى إلى إنشاء نظام شمي وبصري مشترك قادر على تحديد الأشياء بدقة في الصناديق العمياء.

لن يؤدي تطوير الرقائق الشمية المحاكاة الحيوية إلى تحسين التطبيقات الواسعة الحالية للشم الاصطناعي وأنظمة الأنف الإلكترونية في التحكم في العمليات الغذائية والبيئية والطبية والصناعية وما إلى ذلك فحسب، بل سيفتح أيضًا إمكانيات جديدة في الأنظمة الذكية، مثل الروبوتات المتقدمة. والأجهزة الذكية القابلة للارتداء لتطبيقات الدوريات الأمنية وعمليات الإنقاذ.

على سبيل المثال، في تطبيقات المراقبة ومراقبة الجودة في الوقت الحقيقي، يمكن استخدام الرقائق الشمية المحاكاة الحيوية لاكتشاف وتحليل روائح معينة أو مركبات متطايرة مرتبطة بمراحل مختلفة من العمليات الصناعية لضمان سلامتها؛ الكشف عن أي غازات غير طبيعية أو خطيرة أثناء الرصد البيئي؛ وتحديد التسريبات في الأنابيب لتسهيل إصلاحها بسرعة.

تمثل التكنولوجيا المقدمة في هذه الدراسة تقدمًا كبيرًا في مجال رقمنة الرائحة. في حين أن المجتمع العلمي يشهد الهيمنة المنتصرة لرقمنة المعلومات المرئية، والتي سهلتها تقنيات استشعار الصور الحديثة والناضجة، فإن مجال المعلومات القائمة على الرائحة لا يزال غير مستغل بسبب عدم وجود أجهزة استشعار الروائح المتقدمة. لقد مهد العمل الذي قام به فريق البروفيسور فان الطريق لتطوير أجهزة استشعار الرائحة ذات الإمكانات الهائلة. ومع المزيد من التقدم، أصبح من الممكن استخدام أجهزة الاستشعار هذه على نطاق واسع، على غرار الوجود الواسع النطاق للكاميرات المصغرة في الهواتف المحمولة والأجهزة الإلكترونية المحمولة، وبالتالي إثراء وتحسين نوعية حياة الناس.

“في المستقبل، مع تطوير مواد مناسبة متوافقة حيويًا، نأمل أن يتم أيضًا وضع شريحة الشم المحاكية الحيوية على جسم الإنسان للسماح لنا بشم الروائح التي لا يمكن شمها بشكل طبيعي. ويمكنها أيضًا مراقبة الشذوذات “جزيئات المادة العضوية المتطايرة”. وقال البروفيسور فان: “إنها موجودة في أنفاسنا وتنبعث من جلدنا، لتحذيرنا من الأمراض المحتملة، وبالتالي الوصول إلى إمكانات الهندسة الحيوية”.

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى