وفي دراسة لإثبات المفهوم، استخدم الباحثون في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) مقياس المغناطيسية المدمج في الهاتف الذكي، إلى جانب الهلاميات المائية التي تغير شكلها استجابة لإشارات محددة، لقياس تركيزات السكر في المشروبات. ويقولون إنه من الممكن استخدام المنصة لقياس الجلوكوز في العينات البيولوجية، أو الكشف عن السموم البيئية، أو حتى اختبار الرقم الهيدروجيني للسوائل في مصنع الجعة بالمنزل.
يمكن استخدام الهاتف الذكي كبوصلة بفضل مقياس المغناطيسية، الذي يقيس المجال المغناطيسي للأرض (أو مصدرًا محليًا للمغناطيسية) في ثلاثة اتجاهات. باحث ما بعد الدكتوراه مارك فيريس وقائد المشروع جاري زابو، وكلاهما يعمل في قسم الفيزياء التطبيقية في NISTقررت استخدام أجهزة قياس المغناطيسية في الهواتف الذكية لقياس المكونات الكيميائية في العينات.
"نحن نحاول إنشاء منصة استشعار جديدة، وعلى وجه الخصوص، نحاول صنع شيء يمكن للكثير من الناس الوصول إليه. يقول زابو: "وهكذا كنا نستخدم الهاتف الخلوي، وهو ما يستخدمه معظم الناس بالفعل، كأساس لمنصة الاستشعار".
"نعتقد أن [منصة الاستشعار] مكمل جيد لأجهزة الهواتف الذكية الضوئية الموجودة بالفعل والتي قد تواجه مشكلة أكبر في الالتفاف حول التألق الذاتي والتشتت وما إلى ذلك في العينات الغامضة... وهذا هو المكان الذي تعمل فيه المواد المغناطيسية بشكل أفضل، بشكل عام، يضيف فيريس.
وتعتمد منصة الاستشعار القائمة على المغناطيسية على الهلاميات المائية - وهي مواد تنتفخ عند غمرها في الماء - مدمجة مع جزيئات مغناطيسية صغيرة. تتفاعل الهلاميات المائية مع وجود مكونات كيميائية مختلفة للعينة، مثل الجلوكوز، أو مع تغير مستويات الرقم الهيدروجيني.
تعمل المنصة عن طريق تثبيت بئر صغير على الهاتف الذكي يحتوي على بضعة ملليلتر من محلول الاختبار وشريط من الهيدروجيل. عندما تتوسع الهلاميات المائية أو تتقلص، فإنها تحرك الجزيئات المغناطيسية بالقرب من مقياس المغناطيسية أو تبتعد عنه، والذي يكتشف ويقيس التغيرات المقابلة في قوة المجال المغناطيسي.
اختار الباحثون استخدام مجموعة من الهلاميات المائية لتضخيم حركة الجسيمات، مما يسهل قياس التغيرات في قوة المجال المغناطيسي.
يقول زابو: "إن علم المغناطيسية يفسح المجال لأن يكون كميًا بشكل مباشر". "إنه رقم يمكنك قياسه، وهو قوة المجال المغناطيسي. إنها ليست صورة تحتاج إلى تحويلها إلى شيء كمي.
حتى الآن، أثبت الباحثون إثباتًا للمفهوم في منصة الاستشعار باستخدام عينات اختبار التحكم، بما في ذلك النبيذ والشمبانيا. ولاحظوا أن النبيذ عالي السكر (السانجريا) أحدث تغيرًا أكبر في المجال المغناطيسي مقارنة بالنبيذ منخفض السكر (بينوت غريجيو والشمبانيا بروت). تم قياس تركيزات الجلوكوز عند حساسيات عالية، تصل إلى بضعة أجزاء من المليون من المول لكل لتر.
تعد منصة الاستشعار غير مكلفة وسهلة الإنشاء نسبيًا ويمكن استخدامها في المواقع ذات الموارد القليلة نسبيًا.
يمكن لكاميرا الهاتف الذكي تمكين المراقبة المنزلية لمستويات الأكسجين في الدم
ستكون الخطوات التالية للباحثين هي تحسين حساسية المنصة وخصوصيتها، والتي يمكن معالجتها عن طريق تغيير كيمياء الهيدروجيل أو عن طريق دمج الهلاميات المائية الحساسة لتحليلات مختلفة.
"هناك بعض الخطوات التي يجب اتخاذها أولاً، فيما يتعلق بخصوصية الاختبارات للتأكد من أنه عند قياس الجلوكوز أو الرقم الهيدروجيني - وهذان المثالان الواردان في الورقة - لا يوجد أي تداخل، ولن تحصل على بعض مساهمة أخرى غير مقصودة من شيء آخر في الحل. يقول زابو: "إنها مسألة خصوصية شرائط اختبار الهيدروجيل، وهذا شيء لا يزال يتعين علينا العمل عليه".
تم نشر هذه الدراسة في طبيعة الاتصالات.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://physicsworld.com/a/nist-researchers-develop-magnetics-based-analyte-sensor/
