זיהוי חומרים לא ידועים באופן מיידי: המצאה בגודל כיס מחוללת מהפכה ביכולת לזהות חומרים מזיקים

מערכת ספקטרומטר ראמאן במחיר סביר, מבוססת טלפונים סלולריים יכולה לזהות מולקולות ביולוגיות לא ידועות תוך דקות ספורות.

מערכת ספקטרומטר ראמאן כף יד חדשה, רשומה בפטנט על ידי ד"ר פיטר רנצפיס מאוניברסיטת טקסס A&M, מאפשרת זיהוי לא פולשני של כימיקלים וחומרים מזיקים באמצעות שילוב של מצלמת סלולר וטכנולוגיית לייזר. מכשיר זה, שהוא זול ומהיר משמעותית מספקטרומטרים מסורתיים, יכול לשמש באזורים מרוחקים לניתוח מהיר באתר.

תארו לעצמכם את היכולת לזהות פירות יער או פטריות בטוחות בזמן טיול, או זיהוי מהיר של פתוגנים בבית חולים שלרוב ייקח ימים לאבחון.

זיהוי וזיהוי של תרופות, כימיקלים ומולקולות ביולוגיות בלתי נראות לעין האנושית יכולים להתאפשר באמצעות הטכנולוגיה המשולבת של מצלמת טלפון סלולרי וספקטרומטר ראמאן – שיטת ניתוח כימי לייזר רבת עוצמה.

ד"ר פיטר רנצפיס, פרופסור במחלקה להנדסת חשמל ומחשבים באוניברסיטת טקסס A&M, מחזיק בפטנט על מערכת ספקטרומטר ראמאן מבוססת טלפון סלולרי כף יד. ההמצאה של Rentzepis מאפשרת למשתמש לבצע זיהויים לא פולשניים של כימיקלים או חומרים שעלולים להזיק בשטח, במיוחד באזורים מרוחקים בהם לא ניתן להשתמש בספקטרומטרים מעבדתיים בשל גודלם וצרכי ​​החשמל שלהם.

מערכת הספקטרומטר החדשה של ראמאן משלבת עדשות, לייזר דיודה ורשת עקיפה – משטח דק דק בצורת ריבוע שמפזר אור לצורך ניתוח – בשילוב עם מצלמה מטלפון סלולרי להקלטת ספקטרום ראמאן. פסגות בספקטרום מספקות נתונים מפורטים על ההרכב הכימי והמבנה המולקולרי של חומר, בהתאם לעוצמות ולמיקומו.

איך המכשיר עובד

כדי להשתמש במכשיר, מניחים טלפון סלולרי מאחורי סורג השידור כשהמצלמה פונה אל הסורג, מוכן להקלטת ספקטרום רמאן. לייזר יורה קרן לתוך דגימה של חומר לא ידוע, כגון חיידק, במגלשה. המצלמה מתעדת את הספקטרום, וכאשר מצמידים אותו לאפליקציה/בסיס נתונים סלולרי מתאים, מכשיר כף יד זה יכול לאפשר זיהוי חומרים מהיר באתר.

בעבר, תהליך הזיהוי של חומרים לא ידועים כלל דגימה נרחבת של חומרים ביולוגיים וניתוח מעבדה, שעלול להימשך מספר שעות ואפילו ימים. בעוד שספקטרומטרים מסורתיים של ראמאן עולים עד אלפי דולרים, ההמצאה של Rentzepis יכולה להתבצע בעלות נמוכה משמעותית ויכולה לזהות חומרים במהירות מהירה משמעותית.

עלות ומעשיות

"זהו מכשיר קטן שיכול להגיד לך את ההרכב של מערכת, חומר או דוגמה מסוימת", אמר רנצפיס. "אתה יכול אפילו להחזיק את זה בכיס שלך."

ממציאים עמיתים הם סטודנטים לתואר שני לשעבר ד"ר דינש דנקאר, מהנדס מערכת ב-Thermo Fisher Scientific, ואנושקה נגפאל, מהנדסת תהליכים בתאגיד אינטל.

המימון למחקר זה מנוהל על ידי תחנת הניסויים ההנדסיים של טקסס A&M (TEES), סוכנות המחקר הרשמית של Texas A&M Engineering.