Trong một nghiên cứu chứng minh khái niệm, các nhà nghiên cứu tại Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) đã sử dụng từ kế tích hợp trong điện thoại thông minh, kết hợp với hydrogel thay đổi hình dạng để phản ứng với các tín hiệu cụ thể, để đo nồng độ đường trong đồ uống. Họ cho biết, nền tảng này có thể được sử dụng để đo lượng glucose trong các mẫu sinh học, phát hiện chất độc môi trường hoặc thậm chí kiểm tra độ pH của chất lỏng trong nhà máy bia tại nhà.
Việc điện thoại thông minh có thể được sử dụng làm la bàn là nhờ vào từ kế của nó, nó đo từ trường Trái đất (hoặc nguồn từ tính cục bộ) theo ba hướng. Nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Mark Ferris và trưởng dự án Gary Zabow, cả hai đều làm việc ở Khoa Vật lý Ứng dụng tại NIST, đã quyết định sử dụng từ kế của điện thoại thông minh để đo thành phần hóa học trong các mẫu.
“Chúng tôi đang cố gắng tạo ra một nền tảng cảm biến mới và đặc biệt là cố gắng tạo ra thứ gì đó mà nhiều người có thể tiếp cận được. Và vì vậy, chúng tôi đã sử dụng điện thoại di động mà hầu hết mọi người đều đã sử dụng làm nền tảng cho nền tảng cảm biến,” Zabow nói.
“Chúng tôi nghĩ rằng [nền tảng cảm biến] là một sự bổ sung tốt cho các thiết bị điện thoại thông minh quang học hiện có có thể gặp một chút vấn đề xung quanh hiện tượng tự phát huỳnh quang, tán xạ, v.v. trong các mẫu âm u…Đó là nơi, nói chung, từ tính hoạt động tốt hơn, ” Ferris cho biết thêm.
Nền tảng cảm biến dựa trên từ tính xoay quanh hydrogel – vật liệu phồng lên khi ngâm trong nước – được gắn các hạt từ tính nhỏ. Hydrogel phản ứng với sự hiện diện của các thành phần hóa học khác nhau trong mẫu, chẳng hạn như glucose hoặc thay đổi độ pH.
Nền tảng này hoạt động bằng cách kẹp vào điện thoại thông minh một giếng nhỏ chứa vài ml dung dịch thử nghiệm và một dải hydrogel. Khi hydrogel phóng to hoặc co lại, chúng di chuyển các hạt từ tính lại gần hoặc xa hơn từ kế, từ kế này sẽ phát hiện và đo những thay đổi tương ứng về cường độ của từ trường.
Các nhà nghiên cứu đã chọn sử dụng một chồng hydrogel để khuếch đại chuyển động của hạt, giúp việc đo lường sự thay đổi cường độ từ trường trở nên dễ dàng hơn.
Zabow nói: “Từ tính có tính chất định lượng trực tiếp. “Đó là con số mà bạn đo được, cường độ của từ trường. Đó không phải là một bức tranh mà bạn cần chuyển thành thứ gì đó mang tính định lượng.”
Cho đến nay, các nhà nghiên cứu đã chứng minh được khái niệm về nền tảng cảm biến bằng cách sử dụng các mẫu thử nghiệm đối chứng, bao gồm rượu vang và rượu sâm panh. Họ quan sát thấy rằng loại rượu có hàm lượng đường cao (sangria) gây ra sự thay đổi từ trường lớn hơn so với các loại rượu có hàm lượng đường thấp (pinot grigio và Champagne brut). Nồng độ glucose được đo ở độ nhạy cao, nhỏ tới vài phần triệu mol trên lít.
Nền tảng cảm biến không tốn kém, tương đối dễ xây dựng và có thể được sử dụng ở những nơi có tương đối ít tài nguyên.
Camera trên điện thoại thông minh có thể cho phép theo dõi nồng độ oxy trong máu tại nhà
Các bước tiếp theo của các nhà nghiên cứu sẽ là cải thiện độ nhạy và độ đặc hiệu của nền tảng, có thể được giải quyết bằng cách thay đổi thành phần hóa học hydrogel hoặc bằng cách kết hợp các hydrogel nhạy cảm với các chất phân tích khác nhau.
“Có một số bước cần phải được thực hiện trước tiên, xét về tính đặc hiệu của các xét nghiệm để đảm bảo rằng khi bạn đo lượng glucose hoặc độ pH – đó là hai ví dụ trong bài báo – không có sự can thiệp, bạn sẽ không nhận được một số kết quả. đóng góp vô tình khác từ một cái gì đó khác trong giải pháp. Đó là câu hỏi về tính đặc hiệu của que thử hydrogel và đó là điều mà chúng tôi vẫn phải giải quyết,” Zabow nói.
Nghiên cứu này được công bố trên Nature Communications.
- Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
- PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
- Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
- PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
- nguồn: https://physicsworld.com/a/nist-researchers-develop-magnetics-based-analyte-sensor/
