هولوگرام های هوشمند
محققان دانشگاه کمبریج موفق به ساخت هولوگرام های هوشمندی شده اند که در صورت وجود علائم بیماری در یک فرد، تغییر رنگ داده و می توانند علائم حیاتی وی را کنترل کنند.هیتنا: یک تیم متشکل از پژوهشگران رشته های مختلف تحقیقاتی، هولوگرام هوشمند را طراحی کرده اند که می تواند بر شرایط سلامت یک فرد نظارت داشته و علائم بیماری را در او تشخیص دهد. این هولوگرام، در صورت تشخیص علائم بیماری در تنفس و یا مایعات بدن فرد، تغییر رنگ می دهد. این هولوگرام های پاسخگو، که یک تست پزشکی قابل حمل هستند، تست شرایط پزشکی یک فرد و نظارت بر آن ها را بسیار ساده تر خواهند کرد.
بدین ترتیب تنها کافیست که شخص، رنگ هولوگرام را با یک چارت مطابقت داده و یا از دوربین یک تلفن همراه برای تحلیل نتایج آن بهره گیرد. از آن جا که این حسگرهای هولگرامی برای کار کردن به باتری، الکتریسیته و یا لیزر نیاز ندارند، می توان با استفاده از آن ها، تست های سلامت قابل حملی را ساخت که به پرستاران، مامورین سلامت و بهداشت و یا افراد عادی، جهت شناسایی علائم بیماری در مراحل اولیه شروع آن، بسیار کمک خواهد کرد.
Ali Yetisen دانشجوی دکترای دانشگاه کمبریج انگلیس و مدیر این پروژه گفت: “ما معمولا هولوگرام ها را بر روی اسکناس ها و کارت های اعتباری به عنوان ابزارهای امنیتی می بینیم و یا حتی در محل کار. در هر حال، این هولوگرام ها، در صورت مواجه با علائم حیاتی مانند سطح گلوکز و یا الکترولیت های خون، هیچ واکنشی از خود نشان نمی دهند. ما این هولوگرام ها را به گونه ای ساخته ایم که بصورت هوشمند، به رنج وسیعی از علائم بیماری ها واکنش نشان می دهند.
این حسگرهای هولوگرامی از هیدروژل ها (موادی فوق جاذب) ساخته شده اند که با نانو ذرات نقره مخلوط شده اند. این نانوذرات نقره با استفاده از لیزرهایی با قدرت چندین مگاوات، در چیدمانی سه بعدی و از پیش تعیین شده قرار می گیرند. سنسورها در نهایت به رنگ باله هایی رنگین کمانی حشرات در می آیند و در حالت عادی، نور را در یک طیف سبز رنگ می شکنند.
هنگامی که این حسگرهای هولوگرامی در معرض هوای بازدم شخص، اوره و یا قطره ای از خون فرد قرار می گیرند، هیدروژل درون حسگر که به علائم برخی بیماری های خاص حساس است، از خود واکنش نشان می دهد. همچنین، این هیدروژل، با جمع شدن و چروک خوردن و یا بزرگ شدن، رنگ هولوگرام را در یک طیف رنگی کاملا قابل رویت، تغییر می دهد. به گفته محققان، این اولین بار است که آن ها موفق شده اند سنسوری از این نوع و با قابلیت تغییر رنگ بسازند.
دکتر Haider Butt استاد میکرو مهندسی و نانوتکنولوژی دانشگاه بیرمنگام اظهار داشته است: “این حسگر، بسیار شبیه به بال یک پروانه است. اما بال پروانه ای که به تناسب ساختاری که ما به آن بخشیده ایم و طبق الگوریتم دلخواه ما تغییر رنگ می دهد.”
تغییر رنگ حسگر را می توان با یک چارت رنگی مرجع مطابقت داد و یا با استفاده از دوربین یک تلفن همراه هوشمند، آن را خواند. بدین ترتیب هر کسی، قادر خواهد بود که به سادگی بر روی شرایط سلامتی خود و یا فرد دیگر نظارت و کنترل داشته باشد. کنترل علائم دیابت، عدم تعادل در مایع الکترولیت بدن فرد، عفونت ها، شرایط عملکردی قلب فرد و یا دیگر شرایط مهم پزشکی از این جمله اند. به گفته Yetisen، این پروژه میان رشته ای که شامل ساخت و بهینه سازی مکانیزم هولوگرامی حسگر بوده، حدود سه سال به طول انجامیده است. هرچند این هولوگرام های هوشمند جایگزین دکترها نخواهند شد، اما می توانند جایگزین خوب و ارزان قیمتی برای تست های آزمایشگاهی پرهزینه بیماران باشند.
به گفته Yetisen، مهمترین مزیت این حسگرها، عدم نیاز آن ها به هرگونه تجهیزات اضافی است. به این معنا که شما به تجهیزات خاصی برای تحلیل نتایج نیازی نخواهید داشت و علاوه بر آن، این حسگر، هیچ سوزن تیزی برای اثرگذاری بر روی بدن بیمار و یا آسیب رساندن به وی ندارد. همچنین با سوزاندن این هولوگرام ها، می توان آن ها را به سادگی امحا کرد.
هریک از این حسگرها را می توان در کسری از ثانیه ساخت و درنتیجه می توان به سادگی آن ها را به تولید انبوه رساند. ساخت هریک از این حسگرهای کوچک، کمتر از ۱۰ سنت هزینه داشته و وزن کم و سادگی حمل آن ها، از دیگر ویژگی های آن هاست. این تیم، قصد دارد این حسگرها را با میکروفلویدیک ها و هولوگرام خوان های تلفن های همراه هوشمند مجتمع کرده تا بتواند رابط میان کاربر و حسگر را تا حد ممکن ساده سازی کند. نکته بسیار قابل توجه در عملکرد این هولوگرام ها آن است که فرآیند تشخیص و تغییر رنگ در آن ها برگشت پذیر بوده و بدین ترتیب پیش از دور انداختن هریک از آن ها می توان بارها و بارها از آن ها استفاده کرد.
هدف نهایی این پژوهشگران آن است که برای افراد بی بضاعت در کشورهای در حال توسعه و یا مناطق محروم امکان اجرای تست های سلامت کم هزینه فراهم شود. بنا بر اظهارات دکتر Fernando da Cruz Vasconcellos، یکی دیگر از اعضای این تیم تحقیقاتی، از این هولوگرام ها، علاوه بر تشخیص بیماری، می توان در تشخیص داروهای تقلبی نیز استفاده کرد. همچنین ساخت هولوگرام های تست شرایط محیطی که بتوان با استفاده از آن ها شرایط آلودگی آب و یا هوای یک منطقه را بررسی کرد، در دستور کار این تیم تحقیقاتی قرار دارد. بعلاوه این تیم بر روی هولوگرام های آزمایش های دامپزشکی نیز در حال کار است تا با استفاده از آن ها، مزرعه داران بتوانند سلامت دام های خود و یا آلودگی های احتمالی موجود در شیر تولیدی دام های خود را تشخیص دهند.
این تیم، در حال آزمایش صحت عملکرد هولوگرام های خود بر روی بیماران کلینیک دیابت Wolfson بیمارستان Addenbrooke کشور انگلیس است. این هولوگرام ها، سطح گلوکز و عفونت های موجود در اوره این بیماران را تشخیص می دهد. آن ها امیدوارند این دستگاه تست قابل حمل، حدود سه تا پنج سال دیگر به بازارهای تجاری راه پیدا کند. مقاله ی این پژوهش در نشریه Advanced Optical Materials منتشر شده است.
