Pametni telefon kao senzor koji očitava onečišćenje tla ili vode

Ta osjetljivost usporediva je s tipičnom laboratorijskom opremom. Dokaz koncepta mogao bi se proširiti za širok spektar primjene senzora, uključujući bio senzibilnost ili medicinsku dijagnostiku, direktno s telefona u džepu. Rezultati su objavljeni u časopisu Sensors and Actuators B.

Tehnologija zaslona osjetljivog na dodir sveprisutna je u našoj svakodnevici: zaslon na tipičnom pametnom telefonu prekriven je mrežom elektroda, a kada prst ometa lokalno električno polje tih elektroda, telefon interpretira signal.

Drugi su timovi koristili računsku snagu pametnog telefona za prepoznavanje aplikacija, ali oni su se oslanjali na kameru ili periferne uređaje ili su zahtijevali značajne promjene na zaslonu.

"Željeli smo saznati možemo li s tehnologijom komunicirati na drugačiji način, a da ne moramo temeljito mijenjati zaslon", kaže dr. Ronan Daly s Instituta za proizvodnju Odjela za inženjerstvo na Sveučilištu Cambridge. "Umjesto da interpretiramo signal s prsta, što ako bismo mogli očitavati elektrolite jer ti ioni također komuniciraju s električnim poljima?"

Istraživači su započeli s računalnim simulacijama, a zatim su svoje simulacije potvrdili koristeći zaslon osjetljiv na dodir koji se koriste u telefonima i tabletima. Na zaslon su nanosili različite tekućine kako bi izmjerili promjenu kapacitivnosti i zabilježili mjerenja iz svake kapljice pomoću standardnog softvera za testiranje zaslona osjetljivog na dodir. Svi ioni u tekućinama različito komuniciraju s električnim poljima zaslona, ovisno o koncentraciji i naboju.
“Naše su simulacije pokazale gdje električno polje komunicira s kapljicom tekućine. Pronašli smo linearni trend za niz elektrolita izmjerenih na zaslonu”, objašnjava prvi autor studije Sebastian Horstmann. "Senzor zasićuje pri koncentraciji aniona od oko 500 mikromola, što može biti povezano s vodljivošću. To omogućava otkrivanje ionske kontaminacije u vodi za piće."

I upravo bi otkrivanje onečišćenja arsenom u vodi za piće moglo biti jedan od prvih načina primjene. Arsen je tipični zagađivač koji se nalazi u podzemnim vodama u mnogim dijelovima svijeta, ali većina vodovodnih sustava provjerava ga i filtrira prije nego što dođe do slavine u domaćinstvu. Međutim, u dijelovima svijeta bez postrojenja za pročišćavanje vode zagađenje arsenom ozbiljan je problem.

"U teoriji biste mogli staviti kap vode na telefon prije nego što je popijete kako biste provjerili je li sigurna", otkriva Daly.

Trenutno je osjetljivost zaslona telefona i tableta podešena za prste, ali istraživači kažu da bi se osjetljivost mogla promijeniti u određenom dijelu zaslona izmjenom dizajna elektrode.

"Softver telefona trebao bi komunicirati s tim dijelom zaslona kako bi isporučio optimalno električno polje i bio osjetljiviji na ciljani ion, ali to je moguće", kaže profesorica Lisa Hall s Cambridgeova odsjeka za kemijsko inženjerstvo i biotehnologiju. "Želimo učiniti puno više; ovo je samo prvi korak."

Iako je ione sada moguće otkriti pomoću zaslona osjetljivog na dodir, istraživači se nadaju daljnjem razvoju tehnologije kako bi mogli otkriti širok spektar molekula. To bi pak omogućilo širok raspon potencijalnih zdravstvenih primjena, od otkrića olova u vodi do ugradnje raznih senzora za nadzor zdravlja kod kuće.

"Ovo je polazna točka za šire istraživanje upotrebe senzora osjetljivog na dodir u mobilnim tehnologijama i stvaranje svima dostupnih alata za brza mjerenja i komunikaciju podataka", zaključuje Hall.