שבבי ריח ביומימטיים מהפכניים כדי לאפשר חישת גז מתקדמת וזיהוי ריחות

פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות


צוות מחקר בראשות בית הספר להנדסה של אוניברסיטת הונג קונג למדע וטכנולוגיה (HKUST) התייחס לאתגר רב השנים של יצירת חיישני ריח מלאכותיים עם מערכים של חיישני גז מגוונים בעלי ביצועים גבוהים. שבבי הריח הביומימטיים החדשים שפותחו (BOC) שלהם מסוגלים לשלב מערכי חיישני ננו-צינורות על מצעים ננו-נקביים עם עד 10,000 חיישני גז הניתנים להתייחסות בנפרד לכל שבב, תצורה שדומה לאופן שבו פועל ריח הריח עבור בני אדם ובעלי חיים אחרים.

פרסומת

במשך עשרות שנים, חוקרים ברחבי העולם מפתחים ריח מלאכותי ואפים אלקטרוניים (e-noses) במטרה לחקות את המנגנון המורכב של מערכת הריח הביולוגית כדי להבחין ביעילות בתערובות ריח מורכבות. עם זאת, האתגרים העיקריים של הפיתוח שלהם נעוצים בקושי למזער את המערכת ולהגדיל את יכולות הזיהוי שלה בקביעת מיני הגז המדויקים וריכוזיהם בתוך תערובות ריח מורכבות.

כדי להתמודד עם סוגיות אלו, צוות המחקר בראשות פרופ' פאן ז'יונג, פרופסור יו"ר במחלקה להנדסת אלקטרוניקה ומחשבים ובמחלקה להנדסה כימית וביולוגית, השתמש בשיפוע הרכב חומרים מהונדס המאפשר מערכים רחבים של חיישנים מגוונים על אחד קטן שבב ננו-מבנה. תוך מינוף כוחה של בינה מלאכותית, שבבי הריח הביומימטיים שלהם מפגינים רגישות יוצאת דופן לגזים שונים עם יכולת הבחנה מעולה לגזים מעורבים ו-24 ריחות ברורים. מתוך חזון להרחיב את יישומי שבב הריח שלהם, הצוות גם שילב את השבבים עם חיישני ראייה על כלב רובוט, ויצר מערכת משולבת חוש ריח וראייה שיכולה לזהות במדויק אובייקטים בקופסאות עיוורות.

הפיתוח של שבבי הריח הביומימטיים לא רק ישפר את היישומים הרחבים הקיימים של מערכות הריח המלאכותי והאף האלקטרוני בבקרת תהליכים במזון, סביבתי, רפואי ותעשייתי וכו', אלא גם יפתח אפשרויות חדשות במערכות חכמות, כגון רובוטים מתקדמים. ומכשירים חכמים ניידים, ליישומים בסיורי אבטחה ופעולות חילוץ.

לדוגמה, ביישומים שלהם בניטור בזמן אמת ובבקרת איכות, שבבי הריח הביומימטיים יכולים לשמש כדי לזהות ולנתח ריחות ספציפיים או תרכובות נדיפות הקשורות לשלבים שונים של תהליכים תעשייתיים כדי להבטיח בטיחות; לזהות כל גזים חריגים או מסוכנים בניטור סביבתי; ולזהות דליפה בצינורות כדי להקל על תיקון בזמן.

הטכנולוגיה המוצגת במחקר זה משמשת פריצת דרך מרכזית בתחום הדיגיטציה של ריחות. בעוד הקהילה המדעית עדה לשכיחות הניצחון של דיגיטציה של מידע חזותי, בהקלה על טכנולוגיות חישת הדמיה מודרניות ובוגרות, תחום המידע המבוסס על ריח עדיין נותר ללא ניצול עקב היעדר חיישני ריח מתקדמים. העבודה שערך צוותו של פרופ' פאן סללה את הדרך לפיתוח חיישני ריח ביו-מימטיים בעלי פוטנציאל עצום. עם התקדמות נוספת, חיישנים אלה יכולים למצוא שימוש נרחב, בדומה לנוכחות בכל מקום של מצלמות ממוזערות בטלפונים סלולריים ובאלקטרוניקה ניידת, ובכך להעשיר ולהגביר את איכות החיים של אנשים.

"בעתיד, עם פיתוח חומרים מתאימים ביו-תואמים, אנו מקווים שניתן למקם את שבב הריח הביומימטי גם על גוף האדם כדי לאפשר לנו להריח ריח שבדרך כלל לא ניתן להריח. הוא יכול גם לנטר את החריגות באורגני נדיפים מולקולות בנשימה שלנו ונפלטות מהעור שלנו, כדי להזהיר אותנו על מחלות פוטנציאליות, ומגיעות לפוטנציאל נוסף של הנדסה ביומימטית", אמר פרופ' פאן.



קישור לכתבת המקור – 2024-03-28 17:05:52

Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
WhatsApp
Email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס

עוד מתחומי האתר