Вы должны любить Айдогана Озджана. Профессор Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе выпускает новое лабораторное оборудование, основанное на доступных технологиях, каждые несколько месяцев. Ранее он и его команда выпустили систему для обнаружения альбумина и смартфон для обнаружения аллергенов в продуктах питания. А в октябре прошлого года мы рассказали о напечатанном на 3D-принтере адаптере микроскопа для вашего смартфона. Совсем недавно профессор и его команда опубликовали статью с подробным описанием ртутного детектора, который, как вы уже догадались, также использует смартфон с небольшим количеством 3D-печати для загрузки.
В последнее время стоимость возможности обнаружения ядовитых тяжелых металлов снизилась, но, как отмечается в отчете, недорогие методы обнаружения чего-то вроде ртути не используют технологию, которую так много людей носят с собой. в карманах. «К концу 2013 года число абонентов мобильных телефонов во всем мире достигло более 7 миллиардов, а уровень проникновения смартфонов во всем мире растет», - поясняется в документе, и, имея это в виду, исследователи попытались создать устройство, использующее вычислительную мощность и беспроводные возможности смартфона для обнаружения тяжелых металлов:
Чтобы обеспечить переносную, экономичную платформу с беспроводным подключением для точного количественного определения концентрации ионов тяжелых металлов в пробах воды, здесь мы сообщаем о мобильном сенсорном устройстве с батарейным питанием, которое состоит из легкого (∼37 г) оптико-механическое крепление к смартфону вместе со специально разработанным приложением для Android для количественного определения, составления отчетов и обмена результатами обнаружения. Это устройство «лаборатория на телефоне» основано на двухволновом освещении с использованием светоизлучающих диодов (СИД) с длиной волны 523 и 625 нм и может количественно определять тонкие изменения передачи, вызванные ртутью, в колориметрическом анализе с использованием стабилизированных цитратом плазмонных НЧ Au и аптамеры (Apt), смешанные в одноразовых пробирках. Из-за сдвига длины волны плазмонного резонанса диспергированных и агрегированных НЧ Au в ответ на ионы ртути (II) мы продемонстрировали чувствительное обнаружение загрязнения ртутью в пробах воды с пределом обнаружения (LOD) ~ 3,5 ppb, что имеет того же порядка, что и максимальный уровень загрязнения (MCL) ртути (II), рекомендуемый для питьевой воды, т. е. 2 и 6 частей на миллиард, установленный Агентством по охране окружающей среды США (EPA) и Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) соответственно..23, 24 С помощью этой платформы для колориметрического обнаружения на основе мобильного телефона мы также продемонстрировали геопространственное картирование загрязнения ртутью (II) в Калифорнии путем тестирования проб воды, собранных в более чем 50 местах, из источников водопроводной воды, а также природных источников, таких как реки, озера и пляжи.
Другими словами, объединив красный и зеленый светодиоды с колориметрическим анализом, опираясь на ранее разработанные недорогие методы обнаружения ртути, исследователи смогли сконструировать устройство, которое подключается к Samsung Galaxy II и реагирует на ртуть в пробе воды. Весь корпус устройства был спроектирован в Autodesk Inventor и изготовлен на 3D-принтере Dimension Elite от Stratasys.
Рис. 1. из доклада: «Конструкция логометрического оптического считывателя на смартфоне. (а) 3D схематическое изображение внутренней структуры оптико-механической насадки. На врезке показана та же насадка под немного другим углом наблюдения. (b) Фотография реального оптического считывателя, установленного на смартфоне на базе Android. На экране смартфона отображается типичное изображение кюветы с образцом и контрольной кюветой при одновременном освещении красным (625 нм) и зеленым (523 нм) светодиодами.”
Технические детали прибора немного сбивают с толку, но светодиоды, кажется, фиксируют образцы в правильном свете, чтобы определить уровень насыщения ртутью. Красные и зеленые изображения образцов воды, помещенных в небольшие пробирки, отправляются в приложение для Android, разработанное командой. Приложение сопоставляет ваше изображение с изображением контролируемого образца, и «предварительно сохраненная калибровочная кривая используется для преобразования рассчитанного отношения сигналов в уровень концентрации ртути в образце (в частях на миллиард), а затем результаты отображаются на экране телефона.. Весь этот процесс занимает около 7 секунд.
“Снимки экрана нашего приложения для обнаружения ртути, работающего на телефоне Android. а) Главное меню; (б) меню калибровки; (c) предварительный просмотр захваченного или выбранного колориметрического изображения перед тем, как приступить к анализу/количественному определению образца; (г) отображение результатов; e) пространственно-временное картирование загрязнения ртутью с использованием интерфейса на основе Google Maps; f) отслеживание уровней ртути в зависимости от времени в каждом месте.”
Образец может быть привязан к местоположению GPS, чтобы команда смогла пройти по всей Калифорнии и задокументировать воду из более чем 50 мест, намекая на возможность глобального загрязнения ртутью (и другими токсинами). база данных. Как видно из приведенной ниже диаграммы, большинство тестов, выявивших небезопасные концентрации ртути, «выше 6 частей на миллиард», т. е. уровень безопасности, рекомендованный ВОЗ, в основном относятся к пробам океана, причем наихудшие - из залива Сан-Франциско. В отчете это связано с тем фактом, что океан является последним местом, куда попадает вода на своем пути по суше.
Я ненавижу думать о том, насколько актуально это приложение, учитывая акты производственной халатности, которые произошли в последнее время (и после промышленной революции). Атомная станция Фукусима все еще находится в процессе очистки и стабилизации. Разлив химикатов Freedom Industries - это пример США того, как отсутствие регулирования и правоприменения повлияло на питьевую воду большого населения. А совсем недавно крупнейшая электростанция США, электростанция Duke Energy в Северной Каролине, вылила 27 миллионов галлонов воды, загрязненной токсичной угольной золой, в реку Дэн, что поставило под угрозу снабжение региона питьевой водой. Если такие компании не будут должным образом регулироваться, пока не стало слишком поздно, мы можем в конечном итоге полагаться на смартфоны, такие как устройства Ozcan, чтобы оставаться в безопасности в загрязненном мире. Мы можем получить смартфоны, все более и более похожие на трикодеры из «Звездного пути», но это может быть ценой стабильной среды.