Kimyasal Algılama Cihazları Nasıl Çalışır?

{h1}

Kimyasal algılama cihazları sadece radon gazı ve karbon monoksiti tespit etmek için değildir. WordsSideKick.com'te nerede ve nasıl kullanıldığını öğrenin.

İçeri ve dışarı nefes almak, bedenlerimizin bunu düşünmek zorunda kalmadan yaptığı bir şeydir. Aslına bakılırsa, kalite bir şekilde düşük olana kadar bizi çevreleyen havaya, belki de yakındaki bir ateşin dumanından veya kalabalık şehirlerimizi saran dumanlardan nadiren bile olsa ikinci bir düşünceyi bile veriyoruz.

Fakat her zaman görülemeyen tehlikeli gazlar olabilir. Karbon monoksit ve radon, tamamen görünmez olan iki ölümcül hava kirletici örneğidir. Çok geç olana kadar soluduğumuz havadan zehirlendiğimizin farkında değiliz. Neyse ki, bu gazlar o kadar yaygın değil ve kimyasal bir algılama teknolojisinin yardımıyla karbonmonoksit ve radon detektörlerinin bizim için endişelenmesini sağlayabiliriz.

Kimyasal sensörler, sadece ölümcül gazları tespit etmenin ötesine yardımcıdır. Bu cihazlar evlerimizde, hastanelerde ve orduda bulunabilir. Farklı hedef molekülleri algılayan birçok farklı tipte sensör vardır. analitle). Sensörler çeşitli şekillerde çalışsalar da, bu analizde, analit ile sensördeki bir şey arasında kimyasal bir etkileşim meydana gelir ve cihaz ölçülebilir bir sinyal üretir - bizi hedef molekülün varlığına karşı uyarmak için bir bip sesi veya renk değişimi.

Sensörlerin yapımındaki farklılıklara rağmen, herhangi bir sensörü iyi kılan birkaç rehber ilke vardır. İdeal olan, ucuz, kusursuz ve taşınabilir. En önemlisi, herhangi bir kimyasal sensörün iki önemli özelliği vardır: seçicilik ve duyarlılık. Dünyada 10 milyardan fazla moleküler madde bulunmaktadır, bu yüzden tek bir maddenin seçici olarak tespit edilmesi küçük bir başarı değildir [kaynak: Ulusal Araştırma Konseyi]. Hassasiyet, kimyasalları önemli bir mesafeden tespit etmek veya çok düşük bir hedef molekül konsantrasyonunu bulmaya çalışmak için de son derece önemlidir. Diğer önemli sensör özellikleri yanıt süresi, ambalaj boyutu ve tespit sınırıdır - tespit edilebilecek bir maddenin en düşük miktarı.

Çok duyarlı! Sensörler Hedef Molekülleri Nasıl Algılar?

Çok duyarlı! Sensörler Hedef Molekülleri Nasıl Algılar?

Bir karbon monoksit detektörü sizi gaz dumanı ile zehirlemekten koruyabilir. Bankalar fotoğraf / Getty Images

Bilim adamları ve mühendisler farklı amaçlar için çeşitli sensörler geliştirdiler ve hayal edebileceğiniz gibi hepsinin kendi çalışma şekilleri var. Sonuçta, bir hamilelik testi kiti, bir radon detektörü ile aynı algılama mekanizmasına sahip değildir, doğru değil mi?

Tüm kimyasal sensörler bir çeşit analit hedefler, ancak analitin sensör içinde bulunduğu zaman farklılıkların ortaya çıktığı yer olur. Örneğin, sensör analiti bağlayabilir (kilit ve anahtar tipi bir mekanizmayı düşünebilir, ancak moleküler seviyede). Ya da, sensör analitin seçici bir şekilde ince bir filmden geçeceği şekilde kurulabilir. Filmin sadece hedef molekülün içeri girmesini ve durmasını engelleyen kimyasal bir bekçi olduğunu düşünün. Bu tip sensörlerin sürekli olarak tekrar kullanılabilir olma özelliği vardır. Üçüncü bir sensör formu, analiti, okunabilir sinyali [kaynak: Ulusal Araştırma Konseyi] oluşturan bir ürün oluşturan kimyasal bir reaksiyonda kullanır. Bu üç çok geniş mekanizma, çoğu sensörün çalışmasını kapsamaktadır, ancak yine de başka tipler vardır.

Örneğin, bir hedef analitin mevcut olup olmadığını görmek için akım, iletkenlik veya potansiyel değişiklikleri aramak için yüklü moleküllerin difüzyonunu kullanan doğrudan okunan elektrokimyasal sensörler vardır. Yüzey akustik dalga sensörleri, bir yüzeyden bir elektrottan diğerine gönderilen akustik dalgaları kullanır. Sensör, dalganın hızı değişirse veya yoğunluğu kaybederse, yüzeye bağlanan bir hedef molekülün varlığını işaret edecek şekilde tasarlanmıştır. Bu değişikliklerin ölçümlerini alarak, sensör mevcut malzemenin miktarlarını bile tespit edebilir [kaynak: Ulusal Araştırma Konseyi].

Kimyasal algılama teknolojisindeki diğer bir yenilik, algılanmayı yönlendirmek için moleküler bir etkileşim kullanmak yerine farklı kimyasal hedeflerin yapısal özelliklerini saptamaya doğru ilerler. Moleküllerdeki farklı bağların her biri elektromanyetik spektrumun kızılötesi bölgesinde tespit edilebilen imza titreşim paternlerine sahiptir. Işık kaynakları, filtreler ve detektörleri tek bir yonga üzerine birleştirerek Massachusetts Institute of Technology'deki bilim adamları, moleküler parmak izlerini, yeni doğmuş bebeklerin kanındaki elektrolitlerden sudaki kirletici maddelere karşı bir dizi molekülü algılamak için algılayabilmişlerdir [ Kaynak: Bender].

Kimyasal Sensörler Nasıl Yardım Ediyor?

Ne kadar çalıştıkları önemli değil, kimyasal algılama cihazları şüphesiz sizin için çalışıyor. Evinizin, eyaletinizdeki veya ülkenizdeki yasalara bağlı olarak radon gazı, duman veya karbon monoksit için en az bir dedektörü vardır. Birçok radon sensörü radonun kendisini emerek veya ölümcül gazın radyoaktif bozunma ürünlerini tespit ederek çalışır. Öte yandan, karbon monoksit radyoaktif bir materyal değildir, bu nedenle bu gaz için detektörler farklı şekilde çalışır. Bu kimyasal sensör için en yaygın mekanizmalardan biri biyoloji üzerine bir riff. Bu dedektörler, gazın varlığını belirlemek için karbon monoksidin kandaki hemoglobinle nasıl etkileştiğini taklit eder. Evde bir başka yaygın dedektör, bir duman detektörüdür. Bazıları duman kokusunu gidermek için kullanılan radyoaktif materyalleri kullanırken, duman dedektörlerindeki algılamaların çoğu, duman parçacıklarının fiziksel değil kimyasal olarak, dedektör tarafından algılanan parazitlere neden olur.

Kimyasal algılama cihazları da ev dışında yaygın kullanıma sahiptir. Bu cihazları hareket halinde göreceğiniz ana yerlerden biri, tıbbi ortamlardaki biyomoleküllerin araştırılmasıdır.Biyomolekül sensörleri esas olarak özel kimyasal sensörlerdir. Hormon gibi maddeleri tespit etmelerine rağmen, bu bedensel maddeler tüm moleküllerdir. Sonuçta, bu sensörler, diğer kimyasal sensörler gibi seçicilik, hassasiyet ve taşınabilirlik gibi aynı yol gösterici ilkelerden birçoğu ile yapılır.

Farkında olabileceğiniz en taşınabilir biyomolekül sensörlerinden bazıları doğurganlık ölçümleri ile ilişkilidir: gebelik testleri ve yumurtlama testleri. Her iki kimyasal sensör de idrarda belirli hormonların varlığını tespit eder. Hamilelik testlerinde, sensör idrarda insan koryonik gonadotropini (hCG) arar. Kadının idrar yaptığı çubuğun, hCG'ye bağlanan bir kimyasalla kaplanmış antikorları vardır. Biyomolekül mevcut ise, test pozitif [kaynak: Ebeveyn Dergisi] okur. Genellikle bu kimyasal sensörler kolorimetrik bir bileşene sahiptir, böylece analit - bu durumda hCG - bağlandığında, sensörde bir renk değişikliği tetikler ve sonuçların okunmasını oldukça kusursuz hale getirir.

Klinik ortamda, kimyasal bazlı biyomolekül tespiti için en yaygın iki yöntem, ELISA (enzime bağlı immünoabsorbent analizi) ve Western blot'dur. Söz konusu biyomolekülün boyutuna ve türüne ve molekül hakkında istedikleri bilgilere bağlı olarak, bilim adamları ve klinisyenler biyomoleküllerin karışımlarındaki farklı analitleri tanımlamak için genellikle bu kimyasal algılama tekniklerinden birine döneceklerdir [kaynaklar: ThermoFisher Scientific, Mahmood ve Yang ].

Bilim Kurgu Tespiti Gerçek Olmak

Bilim Kurgu Tespiti Gerçek Olmak

Bir cam kafa, beyin sinyallerini okuyan ve hafıza kaybına karşı savaşmak için nöronları uyarır DARPA tarafından geliştirilen bir sinirsel arayüz sensörü tutar. DARPA kimyasal algılama araştırmasına yatırım yapıyor. Getty Images'dan Stacey Rupolo / Chicago Tribune / TNS

Kimyasal algılamanın gelecekteki yönleri için büyük bir sürücü ordudur. ABD Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA) gibi finansman kuruluşlarının, silahlı kuvvetleri için hangi kimyasal algılamanın yapılabileceği konusunda büyük hayalleri vardır. Savaş bölgesinde, 4 mil (6 kilometre) uzakta patlayıcı veya zehirli gazları tespit edebilen bir çadırın üstüne bir sensör yerleştirebileceğinizi düşünün.

Veya çok küçük olan bir sensörü resmeder, kumaşlara gömülebilir. Sensör toksik bir ajan tespit ettiğinde, kumaşın rengi değişir, askerleri havada kimyasal toksinlerin varlığına uyarır. Askerlerin dehidrasyon seviyelerine dikkat çekebilecek bir sensörden ne haber? Bu teknolojinin etkileri sadece savaşta üstünlük sağlamakla kalmayacak, aynı zamanda potansiyel olarak binlerce hayatı kurtaracak.

Kimyasallar ayrıca, güvenlik hatlarının kapsamlı sorunlarını ele almak zorunda kalmadan, patlayıcıların dakika konsantrasyonlarını tespit ederek terörizmi durdurmaya yardımcı olmak için havaalanlarına da yerleştirilebilir. Aslında, bilim adamları akıllarında havaalanlarıyla 100 metreye (30 metre) yakın ilaçları ve patlayıcıları hızlıca tespit edebilecek bir sensörü açıkladılar [kaynak: Engineering360]. Bu sensörler, havalimanı girişlerinde ve büyük insan grupları ile diğer yerlerde kurulabilir. Kolluk görevlileri [kaynak: Hsu] etrafında hareket ettikçe daha geniş alanları taramak için cep telefonlarına bazı kimyasal algılama cihazları bile eklenebilir.

Tabii ki, kimyasal sensörler sadece nefret dolu faaliyetleri yönlendirmek için kullanılmalıdır. Sudaki metal kirleticileri ve muhtemelen havadaki zehirli kimyasalları güvenlik rozetlerindeki sensörler vasıtasıyla algılamak, kimyasal algılama cihazlarının dünyamızı değiştirmelerinin bir yoludur.

Yazarın Notu: Kimyasal Algılama Cihazları Nasıl Çalışır?

Nanoparçacık sensörleri, kendim veya etrafımdaki hava hakkında daha fazla şey anlatabilecek kumaşa dikildi mi? Bu, bilimkurgu meselesi. Bunun dışında değil. Belki askeri, araştırmayı bu gibi şeyleri öne süren kişi olabilir, ancak askerler kullanmaya başladıktan hemen sonra, geri kalanımız için sıradan bir yer olacaktır. Giyilebilir teknolojiye yepyeni bir anlam kazandırır.


Video Takviyesi: Sinir Sistemi Nedir, Nasıl Çalışır, Yapısı Nelerden Oluşur ?.




TR.WordsSideKick.com
Her Hakkı Saklıdır!
Herhangi Bir Malzemenin Çoğaltılabilir Sadece Siteye Aktif Linki Prostanovkoy TR.WordsSideKick.com

© 2005–2019 TR.WordsSideKick.com