Wetenschappers van Texas A&M hebben een uitbreiding op een gewone mobiele telefoon ontwikkeld die er een instrument van maakt dat chemicaliën kan detecteren, verdovende middelen, biologische moleculen, en pathogenen. Het voorschot wordt gemeld in Beoordelingen van wetenschappelijke instrumenten .

Moderne mobiele telefoons bevatten hoogwaardige camera's die in staat zijn om lage lichtniveaus te detecteren en digitale ruis te elimineren door softwarematige verwerking van de vastgelegde afbeeldingen. Recent werk heeft gebruik gemaakt van deze gevoeligheid om camera's voor mobiele telefoons te produceren die kunnen worden gebruikt als draagbare microscopen en hartslagdetectoren.

De huidige vooruitgang is gebaseerd op twee soorten spectroscopie. Een type, bekend als fluorescentiespectroscopie, meet het fluorescerende licht dat door een monster wordt uitgestraald. Een ander, bekend als Raman-spectroscopie, is nuttig voor het detecteren van moleculen, zoals DNA en RNA, die niet fluoresceren of licht uitstralen bij zeer lage intensiteiten. Beide typen zijn gebruikt om deze mobiele telefoondetector te ontwikkelen.

Het systeem omvat een goedkope diodelaser als lichtbron, loodrecht op de lijn die het monster en de mobiele telefooncamera verbindt. De rechthoekige opstelling voorkomt dat teruggekaatst licht de camera binnenkomt.

"In aanvulling, deze rechthoekige excitatiegeometrie heeft het voordeel dat deze gemakkelijker te gebruiken is voor de analyse van monsters waarbij een bulkeigenschap moet worden gemeten, ", zei auteur Peter Rentzepis.

De onderzoekers bestudeerden een verscheidenheid aan monsters met behulp van hun geconstrueerde mobiele telefoondetector, inclusief gewone oplosmiddelen zoals ethanol, aceton, isopropylalcohol, en methanol. Ze registreerden de Raman-spectra van vaste objecten, inclusief een wortel en een brok bacteriën.

Voor dit onderzoek is gekozen voor wortelen omdat deze het pigment caroteen bevatten. Het laserlicht dat in hun systeem wordt gebruikt, heeft een golflengte die gemakkelijk wordt geabsorbeerd door dit oranje pigment en door pigmenten in de bacteriën.

De onderzoekers vergeleken de gevoeligheid van hun systeem met de meest gevoelige industriële Raman-spectrometers die er zijn. De verhouding van signaal tot ruis voor het commerciële instrument was ongeveer 10 keer hoger dan het mobiele telefoonsysteem.

De gevoeligheid van de gsm-detector kan, echter, worden verdubbeld door een enkel RGB-kanaal te gebruiken voor analyse. Het systeem heeft een vrij beperkt dynamisch bereik, maar de onderzoekers merken op dat dit probleem gemakkelijk kan worden opgelost door verschillende HDR-, of hoog dynamisch bereik, toepassingen die afbeeldingen van meervoudige belichtingen combineren.

De extra componenten, inclusief de laser, voeg een kostprijs van slechts ongeveer $ 50 toe aan de prijs van een typische mobiele telefoon, waardoor dit systeem een ​​goedkoop maar nauwkeurig hulpmiddel is voor het detecteren van chemicaliën en ziekteverwekkers in het veld.