اندازه گیری محتوای شیمیایی مواد با کمک یک سنسور
به گزارش فیکس سرور محققان ˮدانشگاه فناوری آیندهوونˮ هلند در مطالعه اخیرشان از توسعه سنسور کوچک فروسرخ نزدیک که می تواند در گوشی هوشمند جای گرفته و محتوای شیمیایی شیر و پلاستیک را تجزیه و تحلیل کند، خبر دادند.
به گزارش فیکس سرور به نقل از ایسنا و به نقل از اس تی دی، محققان هلندی به تازگی یک سنسور کوچک فروسرخ نزدیک ساخته اند که از نظر اندازه با سنسورهای موجود در گوشیهای هوشمند قابل مقایسه است و جهت استفاده فوری و نظارت بر فرآیندهای صنعتی و کشاورزی مناسب می باشد.
چشم انسان یک سنسور اعجاب انگیز است. چشم ما با استفاده از سه نوع مختلف یاخته مخروطی گیرنده نوری که نور مرئی را به چند سیگنال برای ایجاد رنگ های مختلف تبدیل می کنند، اطلاعات ضروری در مورد دنیای اطراف را در اختیار ما قرار می دهد.
دکتر "کایلی هاکل"(Kaylee Hakkel) نویسنده ارشد این مطالعه اظهار داشت: وقتی مغز ما سیگنال ها را کنار هم قرار می دهد، بر مبنای تجربیات ما، معنای سیگنال ها را پیشبینی می کند. برای مثال، به ما می گوید یک توت فرنگی قرمز رنگ شیرین است، اما یک توت فرنگی سبز آن طعم را ندارد.
در حالیکه چشم انسان عملکرد بی نظیری دارد اما با پیشرفته ترین سنسور نور طبیعی دیگر موجودات تفاوت هایی دارد. هاکل در اینباره اظهار داشت: چشم میگوی آخوندکی دارای ۱۶ نوع سلول مختلف است که این سلول ها به نور فرابنفش، مرئی و نور فروسرخ نزدیک حساس هستند و اندازه گیری آن طیف در نور فروسرخ برای کاربردهای صنعتی و کشاورزی جالب تر است، اما یک مساله مهم وجود دارد و آن این که طیف شناس های فروسرخ نزدیک فعلی بسیار بزرگ و گران هستند.
در ادامه می توانید تصویر میگوی آخوندکی را مشاهده کنید. میگوی آخوندکی یا دهان پا از سخت پوستان دریایی از راسته دهان آخر است. این جانوران نه میگو هستند و نه آخوندک ولی به خاطر همانندی ظاهری با این دو جانور این نام به آنها داده شده است.
هاکل و همکارانش این مشکل را با توسعه یک سنسور فروسرخ نزدیک که بر روی یک تراشه کوچک قرار می گیرد، حل کرده اند و این تراشه درست مانند چشم میگوی آخوندکی، ۱۶ سنسور مختلف دارد اما همه آنها در طیف فروسرخ نزدیک حساس هستند.
محققان این مطالعه گفتند: کوچک سازی حسگرها و پایین نگه داشتن هزینه ها یک چالش بزرگ بود که محققان با آن مواجه بودند. بنابراین، محققان یک فرایند ساخت ویفر جدید را برای دستیابی به این هدف طراحی کردند.
در الکترونیک، ویفر(wafer) که گاهی برش یا زیرلایه هم نامیده می شود، یک برش نازک از یک نیم رسانا مانند سیلیکون بلورین است که در ساخت تراشه های الکترونیکی و در فتوولتائیک برای ساخت سلول های خورشیدی کاربرد دارد.
هاکل اضافه کرد: ابزاری که ما توسعه داده ایم کم هزینه است و بنابراین می توانیم چندین سنسور را همزمان تولید نماییم. هم اکنون این حسگرها جهت استفاده در دنیای واقعی آماده هستند. تراشه این سنسور کوچک است و حتی می تواند در آینده در گوشیهای هوشمند هم تعبیه شود.
"آندریا فیوره"(Andrea Fiore) از محققان این مطالعه اظهار داشت: ما چندین سال است که درحال بررسی این فناوری هستیم و الان ما با موفقیت این سنسورهای طیفی را روی یک تراشه قرار داده ایم.
به صورت معمول، هنگامی که یک سنسور نور را اندازه گیری می کند، سیگنال ساخته شده به منظور بازسازی طیف نوری برای اندازه گیری مواد استفاده می شود. سپس از الگوریتم های سنجش برای تجزیه و تحلیل داده ها استفاده می شود.
در این مطالعه جدید، محققان نشان دادند که به مرحله بازسازی طیفی نیازی نیست. به عبارت دیگر، سیگنال های ساخته شده توسط حسگرها را میتوان مستقیما به الگوریتم های تجزیه و تحلیل فرستاد. فیوره اضافه کرد: این امر به صورت قابل توجهی فرآیند طراحی دستگاه را ساده تر می کند.
خواص تغذیه ای شیر ارزش اقتصادی آنرا تعیین می کند و این سنسور ثابت کرده که می تواند این خصوصیت ها را به دقت اندازه گیری نماید. علاوه بر این، از این اندازه گیری ها میتوان برای نظارت بر سلامت کلی گاو استفاده نمود. طبقه بندی انواع پلاستیک با استفاده از این سنسور می تواند به بهینه سازی فرآیندهای تفکیک زباله کمک نماید.
علاوه بر این کاربردها، محققان پیشبینی می کنند که این سنسور می تواند در حوزه مراقبت های بهداشتی شخصی، کشاورزی(مثلا نظارت بر رسیدگی میوه ها و سبزیجات)، کنترل فرایند و آزمایش های آزمایشگاه روی تراشه استفاده گردد.
آزمایشگاه روی تراشه(LOC) دستگاهی است که از یک یا چند عملگر آزمایشگاهی روی یک تراشه به ابعاد چند میلی متر یا سانتی متر مربع تشکیل شده است. آزمایشگاه روی تراشه با حجم های خیلی کم مایعات حتی کمتر از چند پیکو لیتر سروکار دارد و زیر مجموعه ای از دستگاههای MEMS است که اغلب با نام "میکرو سیستم های تحلیل کلی"(µTAS) شناخته می شود.
نتایج این مطالعه در مجله "Nature Communications" انتشار یافته است.
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب