حسگر تشخیص آلودگی آب مبتنی بر تلفن هوشمند

حسگر تشخیص آلودگی آب مبتنی بر تلفن هوشمند

یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه تهران اقدام به ساخت حسگری برای تشخیص آلودگی آب با کمک فناوری‌نانو کرده‌ است. در این طرح از تلفن هوشمند برای شناسایی استفاده می‌شود. این طرح در غرفه نانومچ در دوازدهمین جشنواره فناوری‌نانو در معرض دید علاقه‌مندان قرار دارد.

در میان طرح‌های ارائه شده در برنامه طرح‌های نوآورانه فناوری‌نانو (NanoMatch) دوازدهمین جشنواره فناوری‌نانو، فناوری ساخت نوعی نانوحسگر تشخیص آب وجود دارد که امکان پایش سلامت آب را در کمترین زمان و بالاترین دقت فراهم می‌کند.

امروزه وجود آلودگی‌های فلزات سنگین در منابع آبی و محیط‌زیست، سلامت انسان را به شدت تهدید می‌کند. تجمع و عدم متابولیزه شدن این فلزات در بدن باعث بروز بیماری‌هایی مانند آسیب سیستم عصبی، ناراحتی‌های گوارشی و عصبی، دردهای عضلانی و سرطان می‌شود. به علاوه، این موضوع از نظر امنیت و حفاظت در شرایط خاص ایجاد اختلالات و نیز لزوم استفاده از سیستم‌های تشخیص آلودگی‌ها با دقت، سرعت و انتخاب‌پذیری بالا را بیشتر می‌سازد. از این رو، شناسایی فلزات سنگین در منابع آبی نظیر رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و آب آشامیدنی از اهمیت بالایی برخوردار است. روش‌های قدیمی برای شناسایی یون‌های فلزات سنگین در آب زمان‌بر بوده و نیاز به تجهیزات آزمایشگاهی حجیم، گران قیمت، پیچیده و همچنین تعداد زیاد نیروی انسانی آموزش دیده دارد. در این طرح، روشی دقیق، ارزان‌قیمت و سریع با استفاده از تلفن همراه معرفی می‌شود که هر کاربری را قادر می‌سازد تا با کمک فناوری‌نانو فلزات سنگین موجود در آب را تشخیص دهد.

محصول نهایی این طرح می‌تواند براساس نیاز به تشخیص هر نوع فلز سنگین موردنظر تولید شود. در این محصول شناساگر (آپتامر) مخصوص به هر فلز به نانوذرات متصل و در محیط نمکی شناسایی انجام می‌شود. دستگاه شامل یک بخش اپتومکانیکی سبک و قابل حمل است که به تلفن همراه متصل شده و امکان تشخیص فلزات سنگین در مکان‌های دورافتاده را فراهم می‌سازد. این حسگر براساس ‌اندازه‌گیری میزان نسبی رنگ‌ها کار می‌کند و قادر است غلظت‌های کم جیوه، سرب و آرسنیک را در آب تشخیص دهد. حسگر مذکور با استفاده از تلفن همراه هوشمند عکس‌برداری کرده و اطلاعات را پردازش می‌کند و سپس نتایج را نشان می‌دهد.

مطلب پیشنهادی:  ماندگاری یک‌ماهه میوه و سبزیجات با بسته‌بندی‌های نانویی

پایش دقیق سلامت آب با هزینه‌ای معقول، قابلیت حمل و جابجایی آسان، تشخیص سریع آلودگی آب، امکان پردازش، تجزیه و تحلیل و ذخیره نتایج با تلفن همراه، عدم نیاز به تجهیزات آزمایشگاهی گران‌قیمت و پیچیده، عدم نیاز به نیروی انسانی متخصص و کاهش خطای نیروی انسانی و میزان نمونه‌برداری بسیار پایین (در حدود ۳ میلی‌لیتر آب) از جمله نکات مهم این فناوری است.

در حال حاضر، اندازه‌گیری فلزات سنگین آب با استفاده از سیستم‌های کروماتوگرافی گازی (GC)، طیف‌سنجی جذب اتمی و طیف‌سنجی فلوئورسانس اتمی انجام می‌شود. با توجه به اینکه این روش‌ها نیاز به صرف وقت زیاد و نمونه‌برداری دارند و از همه مهم‌تر اینکه امکان استفاده از این روش‌های آزمایشگاهی در محل نمونه‌گیری فراهم نیست، این دسته از روش‌ها که به نوعی رقبای غیرمستقیم برای محصول حاضر به حساب می‌آیند، در حال جایگزینی با روش‌های نوینی هستند که از نظر زمان و سهولت کاربرد مزیت داشته باشد. در سال‌های اخیر روش‌هایی برای آنالیز فلزات سنگین در محل نمونه‌گیری در حال توسعه است که شرکت‌های سازنده انواع کیت‌ها و حسگرهای تشخیص فلزات سنگین نمونه‌ دستگاه‌های قابل حمل را وارد بازار کرده‌اند که هم‌اکنون قیمت بالایی داشته و دسترسی به آن‌ها در کشور دشوار است.

محمدرضا کلاهدوز اصفهانی، سرپرست تیم هیئت‌علمی دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه تهران، امین صادقی همکار طرح و هیئت‌علمی دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه تهران، سمیرا ساجد، تحقیق و توسعه، دانشجوی دکتری مهندسی برق و الکترونیک، دانشگاه تهران، فاطمه عارفی، تحقیق و توسعه، کارشناسی‌ارشد مهندسی برق و الکترونیک، دانشگاه تهران و ریحانه مومنی، کارشناس توسعه نرم‌افزار، کارشناسی مهندسی برق، دانشگاه تهران از پژوهشگران این طرح هستند.