جهاز صغير تم تطويره في بيركلي يمكن أن يساعد في إنقاذ الملايين من التسمم الغذائي: ScienceAlert

إذا انتهى بك الأمر إلى الشعور باضطراب في البطن بعد تناول بعض الأطعمة المشكوك فيها، فمن المحتمل أنك واحد من المحظوظين.

تعتبر الأمراض التي تنتقل عن طريق الأغذية مشكلة عالمية وربما مميتة وتتسبب في أكثر من مجرد آلام معوية.

تشير التقديرات إلى أن أكثر من 850 مليون شخص يصابون بالمرض كل عام بعد تناول الأطعمة الملوثة، مما يؤدي إلى وفاة أكثر من 1.5 مليون شخص سنويًا، وفقًا لتقرير منظمة الصحة العالمية. منظمة الصحة العالمية (من).

وعلى الرغم من أن التكنولوجيا سيطرت على معظم جوانب الحياة اليومية، إلا أن ممارساتنا المتعلقة بسلامة الأغذية لا تزال سريعة وروتينية. اختبار الشم لتحديد مدى نضارة حليب الأمس أو بقايا طعام الأسبوع الماضي.

لكن الأنف البشري هو كاشف كيميائي غير كامل، كما يتضح من العديد من أصوات البيبتو بيسمول في الصباح التالي.

لذا، لإنقاذنا من شريحة سمك السلمون المسببة للاشمئزاز، قام المهندسون في جامعة كاليفورنيا (UC) بيركلي بتطوير “أنف كهربائي”، يصف عملهم في تقدم العلوم.

والأهم من ذلك، أنه يمكن دمج هذه التكنولوجيا في الأجهزة اليومية لحمايتنا من مسببات الأمراض المخفية، بما في ذلك تلك المرتبطة بها تلف الطعام.

“أعتقد أن الثلاجات “الذكية” – التي تأتي مع أجهزة استشعار يمكنك التحكم بها على هاتفك – ستكون تطبيقًا رائعًا لهذا النوع من التكنولوجيا”. يشرح كارلا باسيل، مهندسة كهربائية في جامعة كاليفورنيا في بيركلي والمؤلفة الرئيسية للدراسة.

“كم سيكون رائعًا لو تمكنت ثلاجتك من إخبارك: “مرحبًا، سوف يفسد البروكلي قريبًا، لذا يجب عليك تناوله على الأرجح”؟ أو “دجاجك في يومه الأخير”؟”

يتكون “الأنف الكهربائي” من 16 جهاز استشعار، كل منها حساس لمزيج مختلف قليلًا من الغازات، وذلك لمنح الأشخاص الذين يتناولون الطعام غير المستقرين إعجابًا أو رفضًا لذلك. بقايا ساق الدجاج.

ويشبه باسيل هذه المجسات بـ”براعم التذوق الرقمية”، التي يتم ضبط كل منها على محفز مختلف.

“يحتوي كل من هذه المستشعرات الستة عشر على فيلم استشعار مختلف، ويعمل عن طريق تحويل التفاعلات الكيميائية بين سطح المستشعر وجزيء الغاز إلى إشارات كهربائية”. وأوضح في الحديث الأخير.

إطار الحدود = “0” سماح = “مقياس التسارع؛ التشغيل التلقائي؛ الكتابة في الحافظة؛ الوسائط المشفرة؛ جيروسكوب؛ صورة داخل صورة؛ مشاركة الويب” Referrerpolicy=”strict-origin-when-cross-origin”allowfullscreen>

استخدم الباحثون التعلم الآلي طرق لتدريب الأنف الإلكتروني على التعرف على 16 منتجًا غذائيًا مختلفًا، مما يحقق دقة تنبؤ إجمالية تبلغ حوالي 93 بالمائة.

وتشمل هذه العناصر الفواكه و مسببات حساسية الجوز الشائعة، مثل الجوز والفول السوداني. كما أعطوها مهمة لا تحسد عليها وهي تحديد الدجاج النيئ والحليب والبيض المتروك خارج الثلاجة لمدة 24 إلى 48 ساعة.

يمثل الأنف الإلكتروني تطورات متعددة مقارنة بأنظمة الكشف عن الغاز ذات الشريحة الواحدة الأخرى والتي قد تستخدم فقط من 2 إلى 10 أجهزة استشعار، يدعي الباحثون.

على سبيل المثال، يعمل الأنف الإلكتروني في درجة حرارة الغرفة، وذلك بفضل أشباه الموصلات المصنوعة من أنابيب الكربون النانوية ــ وهي مادة تكاد تكون معجزة وتوفر مساحة سطحية عالية، بالإضافة إلى القوة والخفة.

علاوة على ذلك، يتطلب تصنيع هذا خرطوم اصطناعي تقنية بسيطة نسبيًا تسمى الصب بالقطرات، حيث يقوم الباحثون بتطبيق محلول محمّل بالجسيمات النانوية على شريحة، وشطفها، وتجفيفها باستخدام مسدس نيتروجين يبدو وكأنه خيال علمي.

“إن الجانب القابل للتطوير حقًا في أنفي الإلكتروني هو أنه يمكننا استخدام جميع هذه الأنواع المختلفة من مواد الاستشعار أثناء إيداعها جميعًا في خطوة واحدة،” باسيل يقول.

ومع ذلك، لا تزال هناك طرق متعددة للتحسين.

لقد قطع الباحثون بالفعل خطوات واسعة في منع الخلط بين الفئات، الأمر الذي قد يربك جوز الأشجار و الفول السوداني (وهي البقوليات) – تمييز أساسي، فهذه من بين تسعة مسببات الحساسية الأكثر شيوعا في الولايات المتحدة وقد يسبب الحساسية المفرطة التي قد تهدد الحياة.

ونتيجة لذلك، يمكن استخدام هذا الشنوز الاصطناعي في النهاية للكشف عن المواد المسببة للحساسية أيضًا. ونأمل أن يمنع هذا بعض ما يقرب من 3.4 مليون زيارة إلى مستشفيات الطوارئ بسبب الحساسية الغذائية التي تحدث كل عام في الولايات المتحدة، حيث تصل إلى مريض واحد كل 10 ثواني.

علاوة على ذلك، في حين أن الأنف الإلكتروني يمكنه اكتشاف كمية ضئيلة من 0.05 جرام من الجوز المعزول، أو حوالي مائة من الجوز الواحد، إلا أنه لم يتم اختباره بعد في ظروف أكثر تعقيدًا. يعد اكتشاف نفحة من الجوز المخبوز في كعكة، أو انتقاء قطعة واحدة فاسدة في ثلاجة مليئة بالطعام، من المهام الأكثر صعوبة.

ويعمل الفريق أيضًا على تطوير أنف إلكتروني محمول يتزامن مع تطبيق الهاتف الذكي. يمكن لرواد المطاعم الذين يقومون بتمرير أداة التجسس عبر الإنترنت على السوشي أن يصبحوا يومًا ما مشهدًا شائعًا عبر المطاعم.

ويبقى أن نرى كم سيكلف مثل هذا الجهاز، وما إذا كان من الممكن استخدامه في أماكن أخرى منخفضة الموارد. ترجع العديد من الأمراض التي تنقلها الأغذية إلى نقص التبريد، أو المياه الملوثة، أو انقطاع الكهرباء – وهي احتياجات أساسية تحتاج إلى المعالجة.

ذات صلة: العلامات الأربع الرئيسية التي يجب عليك التخلص من الأطعمة القديمة، وفقًا للعلم

ولكن لا يوجد سبب لقصر تطبيقات الأنف الإلكتروني على الطعام. من الممكن أن تكون هذه التكنولوجيا توسعت لتشمل القياسات الحيويةلفهم وتتبع روائح صحة الإنسان على غرار ذلك الكلاب تنبيه مرض السكري.

“لقد أثبت التعلم الآلي أنه يغير قواعد اللعبة في مجال تكنولوجيا الاستشعار، وذلك بفضل التقدم في قدرات التعرف على الأنماط وسهولة الاستخدام الأكبر،” باسيل يخلص.

“والأمر المثير هو أنه يمكنك تدريب الأنف الإلكتروني على اختيارك للأشياء، حتى تتمكن من تصميم أجهزة استشعار مصممة خصيصًا لأي تطبيق.”

وقد نشر هذا البحث في تقدم العلوم.

تم التحقق من صحة هذه المقالة بواسطة راشيل غارنر وتم تحريره بواسطة كلير واتسون. وبينما نفخر بعمليتنا، فإننا بشر فقط. إذا اكتشفت خطأً، يرجى اعلامنا.