Bij URI ontwikkelde sensoren kunnen bedreigingen op moleculair niveau identificeren: gevoeliger dan de neus van een hond, en de sensoren worden niet moe

Home > Media > Sensoren ontwikkeld bij URI kunnen bedreigingen op moleculair niveau identificeren: gevoeliger dan de neus van een hond en de sensoren worden niet moe

URI-promovendus Peter Ricci (links) en professor Otto Gregory testen het Digital Dog Nose-sensorenplatform in Gregory's Thin Film Sensors Laboratory bij URI. De blauwe apparaten op de tafel vertegenwoordigen de twee nieuwste versies van de Digital Dog Nose. CREDIT
Foto door Mike Platek

Abstract:
We worden er vaak aan herinnerd hoe kwetsbaar onze gezondheid en veiligheid zijn voor bedreigingen van de natuur of van degenen die ons kwaad willen doen.

[Ingesloten inhoud]

Op UAV gebaseerde sensoren: Professor Otto Gregory van de Universiteit van Rhode Island en URI-promovendus Peter Ricci demonstreren en leggen uit hoe de sensoren die zijn ontwikkeld in het Thin Film Sensors Laboratory van URI kunnen worden gebruikt op drones om beveiligings- en gezondheidsbedreigingen op moleculair niveau te identificeren.

Sensoren die bij URI zijn ontwikkeld, kunnen bedreigingen op moleculair niveau identificeren: gevoeliger dan de neus van een hond en de sensoren worden niet moe

Kingston, RI | Geplaatst op 21 mei 2021

Nieuwe sensoren ontwikkeld door professor Otto Gregory, van het College of Engineering aan de Universiteit van Rhode Island, en doctoraalstudent chemische technologie Peter Ricci, zijn zo krachtig dat ze bedreigingen op moleculair niveau kunnen detecteren, of het nu gaat om explosieve materialen, deeltjes van een potentieel dodelijk virus of illegale drugs die het land binnenkomen.

"Dit is potentieel levensreddende technologie", zei Gregory. “We hebben dingen ontdekt op part-per-quadrillion-niveau. Dat is echt detectie van één molecuul. "

Brede toepassingen

Omdat de sensoren van Gregory zo klein en zo krachtig zijn, is er een breed scala aan toepassingen.

"Het platform heeft een brede basis, dus je kunt het op veel verschillende locaties en met veel verschillende eindgebruikers toepassen", aldus Gregory.

Hoewel zijn onderzoek grotendeels wordt gefinancierd door het Department of Homeland Security, hebben andere overheidsinstanties kennis genomen van de sensoren van Gregory.

Het ministerie van Defensie is mogelijk geïnteresseerd in het gebruik ervan om wonden bij soldaten te volgen en om geïmproviseerde explosieven langs de weg (IED's) op te sporen.

Als een soldaat of eerstehulpverlener een open wond door granaatscherven opliep, kunnen Gregory's sensoren helpen bepalen of de wond geïnfecteerd is geraakt.

"Waterstofperoxide gegenereerd door het menselijk lichaam voor wonden is een indicatie van hoe goed of hoe slecht antibiotica werken om de wond te bestrijden", zei Ricci. "Onze sensor kan worden gebruikt als een draagbaar apparaat om peroxide uit de wond op te sporen op het niveau van part-per-miljard."

Bij basketbalwedstrijden in Miami Heat zijn honden gebruikt om sporen van COVID-19 op te snuiven die uit de poriën in de huid van mensen komen. In een artikel gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Nature stelde Gregory dat zijn sensoren voor hetzelfde doel kunnen worden gebruikt.

"Waar honden het vanaf de huid detecteren, kunnen onze sensoren het detecteren aan de hand van biomarkers in de adem van mensen", zei Ricci, die uit West Warwick komt.

De kustwacht heeft interesse getoond in het gebruik van de technologie om illegale drugs te 'ruiken' die aan boord van schepen de Verenigde Staten worden binnengesmokkeld.

De 'digitale hondenneus' verkleinen

"Alles wat normaal gesproken door een hond kan worden opgesnoven, kunnen we doen," zei Gregory. "Daarom hebben we het de Digital Dog Nose genoemd."

De Digital Dog Nose was te zien op shows zoals CBS This Morning in november 2019, maar wat ooit de grootte van een gereedschapskist was, is teruggebracht tot een kwart van de grootte van een pakje sigaretten.

"Door de thermische massa van de sensor te verkleinen, hebben we de hoeveelheid stroom die nodig is om de sensor te laten werken verminderd", aldus Gregory. “We zijn begonnen met een thermische massa in de orde van grammen. Nu is de thermische massa van onze sensor in de orde van microgram. "

Een van de sleutels om een apparaat zo klein en krachtig te maken als dat van Gregory, is het vinden van de juiste batterij.

"We zijn een partnerschap aangegaan met een bedrijf dat in Colorado zeer dunne batterijen met een lage massa maakt, genaamd ITN Energy Systems," zei Gregory. “Ze maken lithiumbatterijen die niet dikker zijn dan een stuk papier. Het proces ging over het vinden van de juiste partners, waardoor we onze katalysatoren en ons sensorplatform kunnen verbeteren. "

De test voorbij

In maart 2021 bracht het Naval Research Laboratory zijn mobiele testeenheid naar de W. Alton Jones Campus van URI om Gregory's sensoren voor explosieven en andere op de proef te stellen.

"Ze hebben buiten een veldtest opgezet met behulp van hun damptestbank," zei Ricci. “Ze waren in staat om een explosief molecuul te selecteren en af te leveren aan het sensorsysteem. Omdat ze wisten wat het niveau was, wilden ze zien hoe onze sensor zou reageren. Een van de tests was op het part-per-quadrillion-niveau. "

Een stap vooruit blijven

Terwijl slechteriken nieuwe explosieven hebben ontwikkeld of nieuwe manieren hebben ontwikkeld om op bestaande explosieven te improviseren, hebben de goeden geprobeerd een stap voor te blijven.

"Het Department of Homeland Security heeft ons gevraagd flexibel genoeg te zijn om te anticiperen op en ons aan te passen aan opkomende bedreigingen die zich over een aantal jaren kunnen voordoen", zei Gregory. “We kunnen onze katalysatoren aanpassen voor een specifiek molecuul dat de huidige bedreiging vormt. Dat is wat we doen met biomarkers. Dat is wat we doen met drugs. Het leuke van dit platform is dat het flexibel is. "

Komt een lange weg

De sensoren die Gregory en Ricci hebben ontwikkeld, zijn gedurende een lange periode getest en verbeterd. Het onderzoek van de professor werd oorspronkelijk 20 jaar geleden gefinancierd door het Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), een onderzoeks- en ontwikkelingsbureau van het Amerikaanse ministerie van Defensie dat verantwoordelijk is voor de ontwikkeling van opkomende technologieën voor gebruik door het leger.

Na twee jaar DARPA-financiering financierde het leger het project voor een jaar. Het Department of Homeland Security heeft sindsdien financiering verstrekt.

"Destijds was dit onderzoek heel nieuw en heel anders", zei Gregory. “DARPA financiert projecten met een hoog risico en hoge beloning. We hebben aangetoond dat de gok die ze destijds met ons concept hebben gedaan, zijn vruchten heeft afgeworpen. "

Michael Silevitch, de Robert D. Black Distinguished Professor of Engineering aan Northeastern University, werkt al meer dan 10 jaar samen met Gregory aan zijn onderzoek.

"Dit is baanbrekende technologie", zei Silevitch. "Otto's werk aan chemische detectoren is zo geëvolueerd dat het klaar is voor gebruik in veel toepassingen, inclusief de inzet van zijn sensoren op een op drones gebaseerd platform om zachte doelen zoals scholen, winkelcentra of gebedshuizen te helpen beschermen."

De nieuwe stappen zetten

Nu de sensoren erg klein en licht van gewicht zijn, kunnen ze aan drones worden bevestigd, wat leidt tot veel nieuwe toepassingen.

"We hebben met dronebedrijven gepraat over het gebruik van onze sensoren op hun drones", zei Gregory. “Drones hebben zeer lichte, draagbare voedingen nodig en je moet hun draadloze communicatie aanboren. Het zijn heel andere technische voorwaarden dan het gebruik van een robotarm die het leger wil gebruiken voor IED's langs de weg. "

Gregory en Ricci werken ook aan sensorarrays om het ene explosief of de dreiging van het andere te onderscheiden.

"We hebben een reeks sensoren nodig om een specifiek explosief te detecteren in de aanwezigheid van andere explosieven of precursoren", zei Ricci. "Als er een pluim van drie verschillende explosieven is, moeten we misschien een van de andere onderscheiden."

Klaar voor gebruik

Nu de sensoren effectief zijn gebleken, is het implementeren ervan in praktijksituaties slechts een kwestie van financiering.

"Onze sensor is nog geen kant-en-klaar commercieel product, maar we hebben een potentiële partner", zei Gregory. "We hebben gewoon een klant nodig om op het bord te stappen en te zeggen dat hier een bestelling van 1,000 stuks is, kunt u ze bezorgen?"

####

Voor meer informatie, klik hier

Kontakte:
Neil Nachbar
401-874-9519

@universiteitofri

Als u een opmerking heeft, alstublieft Neem contact op met ons op.

Uitgevers van nieuwsberichten, niet 7th Wave, Inc. of Nanotechnology Now, zijn zelf verantwoordelijk voor de juistheid van de inhoud.

Bladwijzer: