الجمعة 29 مارس 2024 02:51 صـ
الجارديان المصرية

رئيس مجلس الإدارة ورئيس التحرير عبد النبى عبد الستار

مقالات

دكتور رضا محمد طه يكتب : أجهزة استشعار لمراقبة جودة الهواء والصحة والبيئة

الدكتور رضا محمد طه
الدكتور رضا محمد طه

ثاني أكسيد النيتروجين أحد من أكاسيد النيتروجين العديدة، له الصيغة. وهو غاز في الحالة الطبيعية، لونه بني محمر له رائحة نفاذة حادة. ثاني أكسيد النيتروجين من أهم ملوثات الهواء وأكثرها شيوعاً ، ويسبب التسمم عند استنشاقه . وتعتبر الانبعاثات المرورية هي المصدر الأساسي لأكاسيد النيتروجين بينما تنتج بعض التركيزات الصغيرة من محطات الكهرباء وبعض المصادر الصناعية الاخري الا أن الانبعاثات الصادرة من محطات الكهرباء والمناطق الصناعية تكون في معظم الأحوال مرتفعة عن محطات الرصد ويساعد ارتفاعها علي سرعة انتشار الملوثات في الجو لذلك تعتبر الانبعاثات المرورية هي المصدر الأساسي. ومن أبرز مصادر التعرض لثاني أكسيد النيتروجين هي محركات الإحتراق الداخلي وحرق الوقود الأحفوري، وكذلك دخان السجائر وسخانات الكيروسين والمواقد، إضافة إلي أن تحلل الحبوب في الصوامع ينتج عنه الغاز. وقد يؤدي التعرض المزمن للغاز إلي حدوث تلف في الرئة.
إستطاع العلماء إبتكار أجهزة لإستشعار ثاني أكسيد النيتروجين مرنة ومسامية وأكثرحساسة والمطورة حديثًا والتي يمكن تطبيقها على الجلد والملابس ولها كذلك تطبيقات محتملة في الرعاية الصحية ومراقبة الصحة البيئية وكذلك للاستخدام العسكري. بقيادة هوانيو لاري شينج Huanyu "Larry" Cheng ، الأستاذ المساعد لعلوم الهندسة والميكانيكا في ولاية بنسلفانيا ، نشر الباحثون تصميمات أجهزة الاستشعار الخاصة بهم ، والتي تعتمد على النماذج السابقة ، ونشرت النتائج 19 مايو الحالي في ACS Applied Materials and Interfaces. تقوم المستشعرات بمراقبة ثاني أكسيد النيتروجين ، إما من التنفس إذا تم توصيله تحت الأنف ، أو من العرق ، إذا تم تثبيته في مكان آخر من الجسم. على عكس أخذ عينات الدم ، فإن ملحق الجلد المباشر يسمح بمراقبة مستمرة وطويلة الأمد للغاز. ابتكر الباحثون المستشعرات الجديدة باستخدام طريقة تصنيع تعرف باسم الكتابة المباشرة بالليزر. قال تشنج: "الكتابة المباشرة بالليزر تشبه التصنيع الإضافي من حيث سهولة الإعداد والتكلفة المنخفضة ، والليزر متوفر على نطاق واسع". "العملية قوية نسبيًا وسريعة ويمكن توسيع نطاقها إلى الإنتاج الصناعي على نطاق واسع."
أضاف تشنج موضحاً أنه على الرغم من وجود مستشعرات مماثلة ، إلا أن التهوية هي العامل الأساسي الذي يميز التصميم الجديد. وقال "إن مواد الركيزة المستخدمة بشكل شائع لأجهزة استشعار الغاز مرنة ، ولكنها ليست مسامية". "يمكن أن يؤدي تراكم رطوبة الماء من سطح الجلد إلى تهيج أو تلف سطح الجلد. نحن بحاجة للتأكد من أن الجهاز يمكن أن يكون مساميًا بحيث يمكن أن تمر الرطوبة من خلال المستشعر دون تراكم على السطح."
قام تشينج وفريقه بدمج نوع من المواد المعروفة باسم البوليمرات المشتركة مع الراتنج إلى مستشعرات الكتابة بالليزر ذات القدرة على التنفس المطلوبة. قال تشينج: "إن تكامل البوليمر المشترك يتجاوز المواد التي كنا نستخدمها ، لذلك اكتشفنا توسيع مادة الركيزة من الغشاء الرقيق النموذجي إلى أي شيء تقريبًا". "يمكن أن يمنحنا التهوية وضبط حجم المسام."
قال تشينج إن المستشعر يمكنه مراقبة حالات مثل مرض الانسداد الرئوي المزمن ، والذي يمكن أن يسببه ثاني أكسيد النيتروجين أو يزيده سوءًا. وأشار أيضًا إلى أنه في حين تم تطوير المستشعرات خصيصًا للكشف عن ثاني أكسيد النيتروجين ، فمن المحتمل أن تكتشف مجموعة متنوعة من الغازات والمؤشرات الحيوية - لتحديد مستويات الجلوكوز لمراقبة مرض السكري ، على سبيل المثال ، أو لتحديد المخاطر في الظروف الصناعية أو القتالية. وأضاف تشينج "أجهزة الاستشعار يمكن أن تكون مفيدة أيضا لرصد الغاز في البيئة". "يمكننا مراقبة جودة الهواء وإبلاغ المرضى بالمخاوف المحتملة بشأن الكثير من عوادم السيارات ، على سبيل المثال. بعد ذلك ، يمكنهم استخدام هذه المعلومات لتجنب مناطق معينة في أيام معينة".