يستخدم “الأنف الإلكتروني” الجديد 16 جهاز استشعار للغاز للكشف عن تلف الطعام والمواد المسببة للحساسية
ويظل من الصعب اكتشاف تلف الأغذية قبل أن يصبح خطرا على الصحة. غالبًا ما يعتمد المستهلكون على المظهر والرائحة بخلاف تواريخ انتهاء الصلاحية للحكم على ما إذا كانت المنتجات لا تزال آمنة للأكل، على الرغم من القيود المفروضة على تلك الأساليب. قام الباحثون في جامعة كاليفورنيا، بيركلي، بتطوير نظام استشعار مصمم لتوفير تقييم أكثر موضوعية. تجمع هذه التقنية بين أجهزة استشعار الغاز المصغرة وبرامج التعلم الآلي لتحديد التوقيعات الكيميائية المرتبطة بفساد الطعام والمواد المسببة للحساسية الشائعة. ويعتقد الباحثون أن النظام يمكن أن يدعم في النهاية الأجهزة الذكية وأدوات مراقبة الأغذية التي تساعد المستهلكين على اتخاذ قرارات أكثر أمانًا بشأن ما يأكلونه. التعرف الرقمي على الرائحة يحتوي الجهاز على 16 مستشعر غاز مجهري، كل منها مصمم للاستجابة بشكل مختلف للمركبات الكيميائية المحمولة في الهواء. تعمل المستشعرات معًا على إنشاء أنماط استجابة مميزة عند تعرضها لأطعمة مختلفة. يستخدم الأنف الإلكتروني 16 مادة حساسة للغاز تتفاعل مع الجزيئات المختلفة المحمولة بالهواء. الائتمان – جامعة كاليفورنيا في بيركلي، وصفت المؤلفة الرئيسية كارلا باسيل، وهي طالبة دكتوراه في الهندسة الكهربائية وعلوم الكمبيوتر في جامعة كاليفورنيا في بيركلي، النظام بأنه مجموعة من براعم التذوق الرقمية. يقوم كل مستشعر بتحويل التفاعلات الكيميائية إلى إشارات كهربائية، مما يسمح للجهاز بإنشاء توقيع فريد لأطعمة معينة. ثم قام الباحثون بتدريب نماذج التعلم الآلي للتعرف على تلك التوقيعات. اختبر الفريق النظام على الفراولة والتوت والموز والجوز والبندق والكاجو والفول السوداني. وتعلمت أيضًا التمييز بين العينات الطازجة والمفسدة من الحليب والبيض والدجاج النيئ. وقال باسيل: “الفكرة هي أنه يمكننا استخدام الانتقائية النسبية لأجهزة استشعار الغاز، مقترنة بقدرات التعرف على الأنماط في التعلم الآلي”. ومن خلال الجمع بين بيانات المستشعر والذكاء الاصطناعي، يمكن للنظام تحديد البصمات الكيميائية المرتبطة بالأغذية بشكل أكثر اتساقًا من رائحة الإنسان وحدها. إمكانية الكشف عن مسببات الحساسية كما سلطت الدراسة الضوء على قدرة التكنولوجيا على اكتشاف الأطعمة التي تحتوي على مسببات الحساسية. أثناء الاختبار، حدد الأنف الإلكتروني ما لا يقل عن 0.05 جرام من مادة الجوز، أي ما يقرب من جزء من مائة من متوسط الجوز المقشر. يمكن لهذا المستوى من الحساسية أن يدعم تطبيقات سلامة الأغذية المستقبلية للأشخاص الذين يعانون من الحساسية الشديدة. ويحذر الباحثون من أن الجهاز لم يتم اختباره بعد في إعدادات أكثر تعقيدًا. ستفحص التقييمات المستقبلية مدى جودة أدائه عند خلط المواد المسببة للحساسية مع الأطعمة الأخرى أو عند وجود روائح طعام متعددة في نفس الوقت. ركزت تجارب التلف على الدجاج والحليب والبيض الذي ترك في درجة حرارة الغرفة لمدة 24 و48 ساعة. نجح النظام في التمييز بين العينات الطازجة والمتدهورة من خلال تحليل التغيرات في الغازات المنبعثة منها. تصميم الأنابيب النانوية الكربونية توجد الأنوف الإلكترونية منذ عقود، لكن تصنيع مواد استشعار متعددة على شريحة واحدة ظل يمثل تحديًا كبيرًا. وقد عالج فريق باسيل هذه المشكلة باستخدام أنابيب الكربون النانوية بدلاً من مواد أكسيد المعادن التقليدية. تشكل الأنابيب النانوية طبقات موصلة رقيقة للغاية ذات مساحات سطحية كبيرة، مما يجعلها شديدة الحساسية للمركبات الكيميائية في درجة حرارة الغرفة. كما سمح التشغيل بدون درجات حرارة عالية للباحثين باستخدام مجموعة واسعة من مواد الاستشعار، بما في ذلك البوليمرات التي قد تتحلل تحت الحرارة. أدى التصميم إلى تبسيط عملية التصنيع من خلال تمكين إيداع مواد استشعار مختلفة في خطوة تصنيع واحدة. ورغم أن الدراسة الحالية ركزت على الاختبارات المعملية، إلا أن باسيل طور بالفعل نسخة محمولة تتصل بتطبيق آيفون. وسيركز العمل المستقبلي على تحسين الموثوقية وتقييم النظام في بيئات العالم الحقيقي. شغل علي جافي، رئيس قسم أبحاث لام المتميز في بيركلي في معالجة أشباه الموصلات، منصب المؤلف الرئيسي للدراسة. كما ساهم في المشروع باحثون من بيركلي والمعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا. ونُشرت الدراسة في مجلة Science Advances.
تم النشر: 2026-06-18 00:38:00
