نسل جدیدی از حسگرهای گازی بی‌سیم

محققان MIT حسگرهای ساده و ارزان‌قیمتی را ابداع کرده‌اند که قابلیت استفاده برای تشخیص گازهای آلاینده محیط زیست و فساد مواد غذایی را دارند. همچنین این حسگرها می‌توانند در بسته‌بندی‌های هوشمند مواد غذایی به‌منظور تشخیص فساد یا آلودگی مواد غذایی استفاده شوند. از ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد این حسگر‌ها این است که می‌توان اطلاعات کسب‌شده توسط این حسگرها را با استفاده از گوشی‌های هوشمند مشاهده کرد.

شیمیدانان MIT حسگر جدیدی برای تشخیص بی‌سیم گازهای خطرناک، آلاینده‌های زیست‌محیطی و فساد مواد غذایی ابداع کرده‌اند که می‌تواند توسط گوشی‌های هوشمند خوانده شود.

محققان نشان داده‌اند که با استفاده از این سیستم می‌توان آمونیاک گازی، هیدروژن پراکسید و سیکلوهگزانون‌ها را در میان گازهای دیگر تشخیص داد.

تیموتی سواگر  (Timothy Swager) پروفسور شیمیدانMIT  می‌گوید: «زیبایی این حسگرها در ارزان بودن آنهاست، شما آنها را قرار می‌دهید، آنها جای می‌گیرند و آنها را می‌خوانید. همچنین هیچ‌گونه سیم‌کشی و نیرویی در آنها استفاده نمی‌شود.»

سواگر نویسنده ارشد مقاله‌ای درباره‌ توصیف حسگرهای جدید در Proceedings of the National Academy of Sciences است.

برای سال‌ها آزمایشگاه سواگر، حسگرهای تشخیص گاز بر پایه‌ دستگاه‌هایی شناخته‌شده به نام chemiresistorها را توسعه می‌داد. این دستگاه‌ها شامل مدارهای الکتریکی اصلاح‌شده‌ای بودند که مقاومت‌شان هنگامی‌ که در معرض یک ماده شیمیایی خاص قرار می‌گرفتند، تغییر می‌کرد. اندازه‌گیری تغییر در مقاومت نشان می‌دهد که آیا گاز مورد نظر وجود دارد یا خیر.

برخلاف chemiresistorهای تجاری موجود، حسگرهای توسعه‌یافته در آزمایشگاه سواگر تقریبا به هیچ انرژی نیاز ندارند و می‌توانند در دمای محیط عمل کنند. به گفته‌ سواگر این ویژگی اجازه می‌دهد تا این حسگرها در محیط‌ها و دستگاه‌های مختلف به کار گرفته شوند.

حسگرهای جدید با استفاده از تگ‌های NFC توسعه‌یافته، ساخته‌ شده‌اند. این تگ‌ها نیروی کمی را که نیاز دارند از دستگاهی که آنها را می‌خواند دریافت می‌کنند و به‌عنوان بارکدهای بی‌سیم قابل آدرس‌دهی عمل می‌کنند.

فناوری NFC می‌تواند با هر نوع گوشی هوشمند که قابلیت  NFCدارد، خوانده شود که این قابلیت در بسیاری از گوشی‌های هوشمند جدیدتر وجود دارد.

برای سازگار کردن این تگ‌های NFC با اهداف مورد نیاز، تیم MIT در ابتدا مدار الکترونیکی را پانچ کردند. سپس مدار را با یک ارتباط‌دهنده ساخته‌شده از نانولوله‌های کربنی که مختص شناسایی یک گاز خاص است، به هم مرتبط کردند. در این مورد، محققان نانولوله‌های کربنی را با «کشیدن» آنها به‌وسیله یک مداد مکانیکی به تگ NFC  اضافه کردند. این مداد مکانیکی برای اولین بار در سال ۲۰۱۲ ساخته شد که در آن مغز مداد متداول با یک پودر فشرده از نانولوله‌های کربنی جایگزین شد. تیم به تگ‌های اصلاح‌شده با عنوان CARDها اشاره می‌کند: دستگاه‌های شیمیایی رزونانس فعال.

هریک از نسخه‌های کنونی CARD ها می‌توانند فقط یک نوع گاز را تشخیص دهند، اما یک گوشی می‌تواند چندین CARD را بخواند.

پژوهشگران این پروژه پرونده‌ای درباره‌ تکنولوژی حس دارند و اکنون به‌دنبال برنامه‌های کاربردی ممکن هستند. ازآنجا که این دستگاه‌ها بسیار ارزان هستند و می‌توانند توسط گوشی‌های هوشمند خوانده شوند، به‌زودی می‌توانند در همه‌ جا گسترش یابند. برای مثال می‌توانند در داخل ساختمان‌ها برای شناسایی مواد قابل انفجار و سایر گازهای مضر و در خارج ساختمان‌ها برای نظارت بر آلاینده‌های زیست‌محیطی به کار گرفته شوند.

طبق گفته سواگر هنگامی‌که یک گوشی جدا اطلاعات را جمع می‌کند، اطلاعات می‌تواند به شبکه‌های بی‌سیم آپلود شود و با داده‌های حسگر دیگر گوشی‌های هوشمند ترکیب شود که اجازه می‌دهد منطقه بسیار بزرگی پوشش یابد.

همچنین محققان به‌دنبال امکان یکپارچه‌سازی CARDها به درون «بسته‌بندی‌های هوشمند» هستند که این امکان را به افراد می‌دهد تا فساد یا آلودگی مواد غذایی را تشخیص دهند. آزمایشگاه سواگر درگذشته حسگرهایی توسعه داده است که می‌تواند اتیلن را شناسایی کند؛ گازی که نشان‌دهنده رسیدن میوه‌هاست.

CARDها می‌توانند برای کمک در نظارت امنیت کارگران در کارخانه‌های تولیدی، درون دزسنج‌ها گنجانده شوند تا میزان گازی که کارگران با آن در تماس‌اند، اندازه‌گیری شود.

 در نهایت آزارلی، یکی از اعضای تیم در این ‌باره می‌گوید: «ما فکر می‌کنیم، از آنجایی ‌که این محصول ارزان‌قیمت است و به‌راحتی با یک گوشی مرتبط می‌شود، می‌تواند از دستگاه‌های قابل پوشیدن باشد.»

منبع:

http://scitechdaily.com/new-wireless-sensor-detects-hazardous-chemicals-food-spoilage/

 

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *