آزمایشگاه بر روی پهباد ” lab-on-a-drone ” جهت بررسی مقدار H2S هوا در 2023 به دنیا معرفی شد !!!

به گزارش مکاترونیک نیوز، دانشمندان یک سیستم آزمایشگاه بر روی پهباد ” lab-on-a-drone ” ایجاد کرده‌اند که برخلاف دستگاه‌های قبلی، می‌تواند سطوح آلاینده‌ها مانند گاز سولفید هیدروژن بدبو را در حالی که هنوز در هوا شناور است، شناسایی و تجزیه و تحلیل کند. یافته های آنها در مجله ACS Analytical Chemistry منتشر شد.

اندازه گیری ترکیبات گازی در اتمسفر به دلیل محدوده غلظت کم، تغییرات غلظت طولی و عرضی و وجود تداخل های نمونه، یک کار چند چالش برانگیز است. در اینجا، ما یک پهپاد کوادکوپتر را ارائه می‌کنیم که با یک آزمایشگاه تحلیلی کاملاً یکپارچه با چاپ سه بعدی برای نظارت بر H2S مستقر شده است.

سولفید هیدروژن (H2S)، که یکی از آسان‌ترین آلاینده‌های هوا محسوب می شود به دلیل بوی بد و تخم مرغ گندیده‌اش شناخته شده است. این یک محصول جانبی رایج پالایشگاه های نفت و تأسیسات تصفیه فاضلاب است، علیرغم اینکه به طور طبیعی در آب چاه ها و فوران های آتشفشانی رخ می دهد. گاز تحریک کننده است و در مقادیر کافی می تواند سمی باشد.

اکثر روش‌ها برای تشخیص H2S و سایر آلاینده‌ها به آشکارسازهای زمینی متکی هستند و دستگاه‌های پرهزینه مانند ماهواره‌ها برای خواندن در ارتفاعات بالاتر ضروری هستند. محققان پهپادهای بدون سرنشین را برای جمع آوری نمونه در هوا مستقر کردند  اما بررسی ها باید روی زمین با ابزار استاندارد انجام می شد. این مرحله اولین گام به سوی خلق آزمایشگاه بر روی پهباد ” lab-on-a-drone ” بود.

بنابراین ژائو فلاویو دا سیلویرا پتروچی و همکارانش تصمیم گرفتند تا یک آزمایشگاه بر روی پهباد ” lab-on-a-drone ” ارزان قیمت بسازند که قادر به نمونه برداری و تجزیه و تحلیل گاز H2S در هوا و گزارش نتایج در زمان واقعی است – اولین مورد برای دستگاه هایی از این نوع محسوب می‌شد.

این تیم با استفاده از یک چاپگر سه بعدی، یک گجت منحصربفرد ایجاد کردند که به پایین یک پهپاد کوادکوپتر تجاری موجود متصل شده بود. همچنین، سیستم تحلیلی مذکور بر پایه اینترنت اشیا عمل می کند. روش تحلیلی اعمال شده بر اساس واکنش بین فلورسین جیوه استات و H2S بود که منجر به خاموش شدن فلورسانس شد.

این ماده از یک برهمکنش شیمیایی منحصر به فرد بین H2S و یک مولکول استات جیوه فلورسین سبز درخشان استفاده می کند. هنگامی که توسط یک چراغ LED آبی روی برد فعال شد، تماس بوجود آمده، افتی در شدت فلورسانس سبز ایجاد کرد که مشاهده شده و کمیت  واقع شد. این واکنش انتخابی تحت تأثیر سایر آلاینده های گازی مزاحم هوا قرار نگرفت و آزمایشگاه بر روی پهباد ” lab-on-a-drone ” به درستی عمل کرد.

نظارت مستمر و دقیق، اولین گام در کاهش اثرات آلودگی هوا که می تواند منجر به شروع آسم و سایر بیماری ها شود، می باشد.

آزمایشگاه بر روی پهباد ” lab-on-a-drone ” توسط IOT ارتباط خود با زمین را برقرار می‌کند. بدین ترتیب که از راه دور و از طریق Wi-Fi کنترل می شود تا نمونه  به دست آمدا را تحلیل کند، مرحله تشخیص الکتروشیمیایی را انجام داد و سپس داده های ولتامتری را به تلفن هوشمند ارسال کند.

آزمایشگاه بر روی پهباد ” lab-on-a-drone ” همچنین قادر بود باتری خود را با استفاده از یک سلول خورشیدی شارژ کند و حتی در غیاب خط برق، استقلال سیستم را تا حد زیادی افزایش دهد.

می توان اظهار داشت آزمایشگاه بر روی پهباد ” lab-on-a-drone ” دسترسی به ذخایر زیست محیطی با دسترسی دشوار و نظارت بر فعالیت های بالقوه آلاینده در محیط دوردست را ممکن می سازد. بنابراین، این ابزار می‌تواند توسط دولت‌ها و سازمان‌های غیرانتفاعی برای نظارت بر محیط زیست با استفاده از استقلال فرآیند سریع، کم‌هزینه با داده‌های دقیق و مفید برای تصمیم‌گیری استفاده شود.

توانایی انجام سنجش‌های سریع در حین پرواز با اتصال تلفن هوشمند، تأخیر بین جمع‌آوری نمونه و تجزیه و تحلیل را از بین می‌برد، به طوری که نتایج آزمایش را می‌توان در عرض چند دقیقه تحویل داد، و احتمالات جدیدی را برای سیستم‌های مبتنی بر پهپاد برای عملکرد در نقش‌های گسترده‌تر و پیچیده‌تر فراتر از حمل و نقل محموله و تصویربرداری پیشنهاد می‌کند.

نام خبرنگار : سمیه آموت سر

منبع خبر :

Leal, V. G., et al. (2023) AirQuality Lab-on-a-Drone: A Low-Cost 3D-Printed Analytical IoT Platform for Vertical Monitoring of Gaseous H₂S. Analytical Chemistry. doi:10.1021/acs.analchem.3c02719

Source: https://www.acs.org