Cảm biến giấy và ứng dụng điện thoại thông minh theo dõi mức độ phơi nhiễm khói

Cảm biến có thể cung cấp thông tin giá trị cho lính cứu hỏa và mọi người để xác định mức độ ô nhiễm có hại mà họ hít phải trong điều kiện môi trường có khói. Cảm biến sinh học từ giấy sử dụng các hạt paladi và bạch kim nhỏ trông giống như bông hoa để phát hiện và khuếch đại tín hiệu từ các chỉ dấu sinh học về khói có trong nước tiểu. Để hệ thống sẵn sàng đi vào hoạt động, nhóm nghiên cứu cũng đã chế tạo một đầu đọc in 3D tùy chỉnh và ứng dụng điện thoại thông minh, cho phép người dùng quét và định lượng nhanh chóng mức độ phơi nhiễm khói tại chỗ.

Trong bối cảnh số lượng và quy mô các vụ cháy rừng ngày càng tăng trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu muốn thu thập thông tin hiệu quả về mức độ phơi nhiễm khói của mỗi cá nhân để tìm hiểu và giảm thiểu tác động đến sức khỏe. Con người tiếp xúc với khói từ gỗ, gặp phải nhiều vấn đề sức khỏe, trong đó có bệnh đường hô hấp, bệnh tim mạch và ung thư phổi.

Hiện nay, ước tính về mức độ phơi nhiễm khói của một người không chính xác. Lượng khói mà một người tiếp xúc, được xác định dựa trên các mô hình máy tính sử dụng dữ liệu khí tượng, dữ liệu vệ tinh, cảm biến chất lượng không khí trong khu vực hoặc thậm chí là cảm nhận của cá nhân về nồng độ khói. Các phương pháp này đôi khi bỏ lỡ những thay đổi lớn về khói có thể xảy ra tại một khu vực nhỏ. Ngoài ra cũng không biết được mức độ tiếp xúc cụ thể của một người với hóa chất hoặc cách một người có thể chuyển hóa và xử lý các chất ô nhiễm trong cơ thể. Hơn nữa, việc tiếp xúc với các chất ô nhiễm từ cháy rừng có thể ảnh hưởng đến mọi người, ngay cả khi họ không có nhiều biểu hiện.

Các xét nghiệm máu để đo mức độ tiếp xúc với khói, thường cồng kềnh và tốn kém, đòi hỏi phải gửi mẫu đến phòng thí nghiệm để phân tích. Khi hỏa hoạn xảy ra tại các  vùng xa, việc thu thập thông tin về mức độ tiếp xúc của một người thậm chí còn khó khăn hơn.

Nhờ có các que thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã đo một lượng nhỏ chất chuyển hóa từ chất ô nhiễm benzen. Thiết bị cảm biến sinh học mới có giá thành thấp và rất nhạy với tín hiệu của chất chuyển hóa benzen. Không giống que thử COVID, chỉ xác định một người có bị COVID hay không, cảm biến của các nhóm nghiên cứu có thể định lượng hóa chất độc hại mà một người đã tiếp xúc. Cảm biến in 3D kết nối với điện thoại thông minh. Do đó, bằng cách sử dụng dữ liệu về vị trí của điện thoại, các nhà nghiên cứu có thể xác định chính xác vị trí có mức khói nguy hiểm nhất và phát hiện những hóa chất có trong các khu vực xung quanh.

Cảm biến theo dõi mức độ phơi nhiễm khói đã được thử nghiệm tại lab và sau đấy là cho lính cứu hỏa trong “mùa cháy rừng”.

Cục TT,TK