اختراع بینی الکترونیکی، برای تشخیص مسمومیت غذایی!

هر ساله افراد زیادی به دلیل مصرف غذاهای ناسالم یا حساسیت زا دچار مسمومیت می شوند. اگر شما از جمله افرادی هستید که پس از خوردن برخی غذاها دچار درد قلبی می شوید، یکی از افراد خوش شانس هستید. زیرا بسیاری از افراد بر اثر بیماری های ناشی از غذا و مسمومیت های غذایی که یک مشکل جهانی و کشنده است، جان خود را از دست می دهند.

بر اساس گزارش سازمان جهانی بهداشت، سالانه بیش از 850 میلیون نفر پس از خوردن غذای آلوده بیمار می شوند و سالانه بیش از 1.5 میلیون مرگ در اثر مسمومیت غذایی ثبت می شود.

در دنیای امروزی که تکنولوژی تغییرات زیادی را در بیشتر جنبه های زندگی روزمره ما به ارمغان آورده است، ما هنوز به یک تست بویایی سریع و سریع برای تعیین تازگی شیر دیروز یا باقی مانده های هفته گذشته برای تعیین اصالت غذا تکیه می کنیم. اما باید بدانیم که بینی انسان دارای عیوب شیمیایی زیادی است و یک بوی ساده برای تشخیص مسمومیت غذایی کافی نخواهد بود.

بینی الکترونیکی جان انسان ها را نجات می دهد

در این راستا و در شرایطی که گاهی یک تکه ماهی می تواند شما را مسموم کند، مهندسان دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، «دماغ الکترونیکی» طراحی کرده اند. جالب اینجاست که این فناوری می تواند در لوازم خانگی روزمره ادغام شود تا از افراد در برابر عوامل بیماری زا پنهان مانند موارد مرتبط با فساد مواد غذایی محافظت کند.

کارلا باسیل، مهندس برق در دانشگاه کالیفرنیا برکلی و نویسنده اصلی این مطالعه، توضیح داد: «من فکر می‌کنم یخچال‌های «هوشمند» مجهز به حسگرهایی که می‌توان با تلفن کنترل کرد، استفاده خوبی از این نوع فناوری خواهد بود. چقدر عالی می شد اگر یخچالتان به شما بگوید: «کلم بروکلی شما خراب می شود، سریع آن را بخورید» یا «امروز آخرین روزی است که می توانید این مرغ را بخورید».

بینی هوشمند چگونه کار می کند؟

دماغه الکترونیکی طراحی شده شامل 16 حسگر است که هر کدام به مجموعه گازهای متفاوتی حساس هستند و به این ترتیب به افرادی که در خوردن یا نخوردن غذاهای قدیمی که چند روز در یخچال مانده اند، مردد هستند، چراغ سبز یا قرمز نشان می دهد.

ریحان این حسگرها را به جوانه های چشایی دیجیتالی تشبیه می کند که هر کدام برای محرک متفاوتی تنظیم شده اند. وی گفت: هر یک از این 16 حسگر لایه حسی متفاوتی دارند و وظیفه آن تبدیل فعل و انفعالات شیمیایی بین سطح سنسور و مولکول های گاز به سیگنال های الکتریکی است.

محققان از روش‌های یادگیری ماشینی برای آموزش این بینی الکترونیکی برای تشخیص ۱۶ محصول غذایی مختلف استفاده کردند و دقت پیش‌بینی کلی عملکرد آن حدود ۹۳ درصد بود. آنها در این آزمایش از میوه ها و مواد آلرژی زا معمولی مانند آجیل درختی، آجیل و بادام زمینی استفاده کردند و در عین حال کار دشواری را برای شناسایی مرغ خام، شیر و تخم مرغی که 24 تا 48 ساعت در یخچال رها شده بودند به آنها محول کردند.

به گفته محققان، این دماغه الکترونیکی بسیار حرفه ای تر از سیستم های تشخیص گاز تک تراشه است که ممکن است تنها از 2 تا 10 حسگر استفاده کند و به لطف استفاده از نیمه هادی های ساخته شده از نانولوله های کربنی (ماده معجزه آسایی که علاوه بر قوی و سبک بودن، سطح مقطع بالایی نیز دارد) در دمای اتاق کار می کند.

ساخت بینی مصنوعی شامل تکنیک نسبتاً ساده‌ای به نام «تقطیر» است که در آن محققان محلولی حاوی نانوذرات را روی یک لام قرار می‌دهند، آن را می‌شویند و با تفنگ نیتروژن خشک می‌کنند. باسیل توضیح داد: “جنبه مقیاس پذیر بینی الکترونیکی این است که ما می توانیم از همه این انواع مختلف مواد حسگر استفاده کنیم و همه آنها را در یک مرحله قرار دهیم.”

برنامه های آینده

محققان معتقدند هنوز هم می توانند عملکرد این بینی الکترونیکی را بهبود بخشند. آنها قبلاً اقداماتی را برای جلوگیری از سردرگمی طبقه بندی انجام داده اند که ممکن است آجیل درختی را با بادام زمینی (که در دسته حبوبات قرار می گیرد) اشتباه بگیرد. تلاش برای تمایز بین این دو ماده کاملاً ضروری به نظر می رسد. از آنجایی که این دو دسته از آلرژن‌ها هستند و افراد پتانسیل ابتلا به آنافیلاکسی را دارند، ممکن است زندگی افرادی که به آنها حساسیت دارند در خطر باشد.

در نتیجه، این بینی مصنوعی می تواند در نهایت برای تشخیص عوامل حساسیت زا مورد استفاده قرار گیرد. اگر این اتفاق بیفتد، می تواند حدود 3.4 میلیون نفر را که هر ساله به دلیل آلرژی غذایی به اورژانس در ایالات متحده مراجعه می کنند، نجات دهد. این آمار به این معنی است که هر 10 ثانیه یک بیمار ویزیت می شود.

این دماغه الکترونیکی می تواند تا 0.05 گرم مهره خرد شده یا حدود یک صدم مهره را تشخیص دهد. اما هنوز در شرایط پیچیده تر آزمایش نشده است. تشخیص بوی آجیل پخته شده در کیک، یا جدا کردن خودکار خراب در یخچال پر از مواد غذایی، کارهای بسیار دشوارتری هستند که یک بینی الکترونیکی باید ثابت کند که قادر به تشخیص آن است.

دماغه قابل حمل برای استفاده در رستوران

اعضای تیم همچنین در حال توسعه یک بینی الکترونیکی قابل حمل هستند که با یک برنامه گوشی هوشمند همگام می شود. به این ترتیب در آینده ای نزدیک وقتی به رستوران می روید، ممکن است تعدادی از مشتریان را ببینید که یک شی کوچک الکترونیکی را روی غذای خود قرار می دهند و در نتیجه، دیدن چنین اتفاقی در آینده رایج خواهد شد. البته هنوز مشخص نیست که چنین دستگاهی چقدر هزینه خواهد داشت و سوال اینجاست که آیا می توان از آن در محیط های کم مصرف استفاده کرد یا خیر.

در شرایط کنونی که بسیاری از بیماری های منتقله از طریق مواد غذایی جان افراد را به دلیل نبود یخچال، آب سالم و سالم یا برق به خطر می اندازد، ساخت و تامین چنین ابزاری یک نیاز ضروری به نظر می رسد. اما خبر خوب این است که کاربردهای بینی الکترونیکی به غذا محدود نخواهد شد. این فناوری را می‌توان به صورت بیومتریک گسترش داد تا بوهای سالم و ناسالم را برای انسان حس و ردیابی کند، مانند سگ‌های هشداردهنده دیابت.

باسل نتیجه گرفت: «یادگیری ماشین به لطف پیشرفت در قابلیت های تشخیص الگو و سهولت استفاده بیشتر، ثابت کرده است که یک تغییر دهنده بازی در فناوری حسگر است. نکته جالب این است که شما می توانید بینی الکترونیکی را بر روی اشیاء انتخابی خود آموزش دهید و در نتیجه می توانید حسگرهایی را متناسب با هر کاربردی طراحی کنید.