अमेरिका स्थित एक शोध दल ने हाल ही में एक नए प्रकार की "इलेक्ट्रॉनिक नाक" विकसित की है जो रेफ्रिजरेटर में खराब होने वाले भोजन और संभावित एलर्जी का पता लगा सकती है। इसकी संवेदनशीलता "मानव नाक से भी बेहतर" बताई जाती है। यह उपलब्धि कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले से आई है, और इसका नेतृत्व इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और कंप्यूटर विज्ञान में डॉक्टरेट छात्र कार्ला बेसिल ने किया है। संबंधित पेपर साइंस एडवांसेज जर्नल में प्रकाशित किया गया है।
अनुसंधान टीम के अनुसार, यह इलेक्ट्रॉनिक नाक 16 माइक्रो गैस सेंसर को एकीकृत करती है, जो गैस के अणुओं के बीच सूक्ष्म अंतर की पहचान कर सकती है, जिसमें अखरोट और मूंगफली जैसे सामान्य खाद्य एलर्जी जैसे अस्थिर गैसें शामिल हैं, जिससे भोजन खराब होने या एलर्जी के जोखिम का गंध की मानवीय भावना से पता चलने से पहले प्रारंभिक चेतावनी जारी की जा सकती है। बेसिल ने इस प्रणाली को "डिजिटल स्वाद कलिकाओं" के एक सेट के रूप में वर्णित किया है, जिसमें प्रत्येक सेंसर विभिन्न गैस अणुओं के लिए एक अद्वितीय प्रतिक्रिया उत्पन्न करता है, जो एक साथ एक विशिष्ट भोजन या गंध का "फिंगरप्रिंट" बनाते हैं।
सामान्य घरेलू कार्बन मोनोऑक्साइड डिटेक्टरों के विपरीत, जो केवल एक ही गैस को लक्षित करते हैं, एक ही चिप पर कई गैस सेंसर को एकीकृत करने में काफी तकनीकी कठिनाई होती है। इस प्रयोजन के लिए, टीम ने धातु ऑक्साइड के बजाय कार्बन नैनोट्यूब को प्रवाहकीय सामग्री के रूप में चुना, जिन्हें गर्म करने की आवश्यकता होती है, ताकि संवेदन परत की मोटाई मानव बाल के व्यास का केवल एक प्रतिशत हो और कमरे के तापमान पर उच्च संवेदनशीलता बनाए रख सके। यह डिज़ाइन न केवल वैकल्पिक संवेदनशील सामग्रियों की सीमा को विस्तृत करता है, बल्कि पॉलिमर जैसी सामग्रियों के उपयोग की भी अनुमति देता है जो उच्च तापमान पर आसानी से विघटित हो जाते हैं।
विनिर्माण प्रक्रिया के संदर्भ में, बेसिल एक पतली फिल्म के रूप में चिप पर संवेदनशील सामग्री जमा करने के लिए तथाकथित "ड्रिप कोटिंग" विधि का उपयोग करता है, जो जटिल प्रक्रियाओं की तुलना में विनिर्माण प्रक्रिया को बहुत सरल बनाता है। जब इलेक्ट्रॉनिक नाक काम कर रही होती है, तो सेंसर सतह और गैस अणुओं के बीच रासायनिक प्रतिक्रिया एक विद्युत संकेत में परिवर्तित हो जाती है, जिससे एक प्रतिक्रिया वक्र बनता है जिसका विश्लेषण किया जा सकता है।
सिस्टम को पहचान क्षमताओं से लैस करने के लिए, अनुसंधान टीम ने विभिन्न गैस प्रतिक्रिया पैटर्न को प्रशिक्षित करने के लिए एक मशीन लर्निंग मॉडल पेश किया। वर्तमान में, इलेक्ट्रॉनिक नाक को सात प्रकार के भोजन - स्ट्रॉबेरी, ब्लूबेरी, केले, अखरोट, हेज़लनट, काजू और मूंगफली - के साथ-साथ कच्चे चिकन, दूध और अंडे की ताजा अवस्था में और 24 घंटे और 48 घंटे के लिए कमरे के तापमान पर छोड़े जाने के बाद अलग-अलग गंध परिवर्तनों को पहचानने के लिए प्रशिक्षित किया गया है। मॉडल विभिन्न अवस्थाओं में प्रत्येक भोजन की गैस "फ़िंगरप्रिंट" सीखेगा, ताकि बाद में पता लगाने के दौरान स्वचालित रूप से इसकी पहचान की जा सके।
"हमारा विचार विभिन्न खाद्य पदार्थों के अनुरूप गैस फ़िंगरप्रिंट को अलग करने के लिए, पैटर्न पहचान में मशीन सीखने की क्षमता के साथ गैस सेंसर की सापेक्ष चयनात्मकता का उपयोग करना है।" बैसिल ने कहा, "अंतिम परिणाम एक सेंसिंग चिप है जो मानव नाक की तुलना में अधिक संवेदनशील और उद्देश्यपूर्ण है।" परीक्षण में, इलेक्ट्रॉनिक नाक केवल 0.05 ग्राम अखरोट के टुकड़ों का पता लगा सकती है, जो एक छिलके वाले अखरोट के वजन का लगभग एक प्रतिशत है। हालाँकि, बेसिल ने यह भी स्वीकार किया कि उसने अभी तक जटिल वातावरण में डिवाइस के प्रदर्शन को सत्यापित नहीं किया है, जैसे कि केक या सलाद जैसे मिश्रित खाद्य पदार्थों में एलर्जी की पहचान करना, या जब रेफ्रिजरेटर में कई खाद्य पदार्थ एक ही समय में गैस उत्सर्जित करते हैं तो सटीकता।
व्यावहारिक अनुप्रयोग को सुविधाजनक बनाने के लिए, बेसिल ने एक पोर्टेबल संस्करण भी तैयार किया है जिसे iPhone ऐप के माध्यम से नियंत्रित किया जा सकता है। उनका मानना है कि "स्मार्ट रेफ्रिजरेटर" भविष्य में इस प्रकार की तकनीक के महत्वपूर्ण कार्यान्वयन परिदृश्यों में से एक होगा: रेफ्रिजरेटर में अंतर्निहित सेंसर होने और मोबाइल फोन से कनेक्ट होने के बाद, यह उपयोगकर्ताओं को "ब्रोकोली खराब होने वाली है" और "चिकन अपने शेल्फ जीवन के करीब पहुंच रहा है" जैसी सूचनाओं को सक्रिय रूप से याद दिला सकता है, जिससे परिवारों को भोजन की बर्बादी कम करने और खाद्य सुरक्षा जोखिमों को कम करने में मदद मिलती है।
यह शोध कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले द्वारा जारी एक प्रेस विज्ञप्ति में पेश किया गया था। नई तकनीक कार्बन नैनोट्यूब गैस सेंसर और मशीन लर्निंग के संयोजन पर निर्भर करती है, जिसे भविष्य की खाद्य सुरक्षा निगरानी और एलर्जी का पता लगाने के क्षेत्र में महत्वपूर्ण विकास दिशाओं में से एक माना जाता है।
