Eğer şüpheli bir yemeği yedikten sonra sadece mide rahatsızlığıyla kurtuluyorsanız, muhtemelen şanslı olanlardan birisiniz. Gıda kaynaklı hastalıklar, sadece bağırsak sorunlarına yol açmanın çok ötesinde, küresel ve potansiyel olarak ölümcül bir sorun teşkil ediyor. Dünya Sağlık Örgütü’ne (DSÖ) göre, her yıl 850 milyondan fazla insan kontamine gıdaları tükettikten sonra hastalanıyor ve bu durum yıllık 1,5 milyondan fazla ölüme neden oluyor.
Teknoloji günlük hayatımızın pek çok yönünü ele geçirmiş olsa da, gıda güvenliği konusundaki birincil yöntemimiz hala dünkü sütün veya geçen haftadan kalan yemeklerin tazeliğini belirlemek için yaptığımız o hızlı ve üstünkörü “koklama testi”. Ancak insan burnu, sayısız mide ilacı macerasının da kanıtladığı gibi, mükemmel bir kimyasal dedektör değildir.
Bu gizli tehlikelerden bizi korumak adına, California Üniversitesi (UC) Berkeley’deki mühendisler bir ‘elektronik burun’ geliştirdi ve çalışmalarını Science Advances dergisinde yayımladı. En önemlisi, bu teknoloji gıda bozulmalarıyla ilişkili olanlar da dahil olmak üzere gizli patojenlerden bizi korumak için günlük cihazlara entegre edilebilir.
Dijital Tat Tomurcuklarıyla Donatılmış Akıllı Sensörler
Araştırmanın baş yazarı ve UC Berkeley’de elektrik mühendisi olan Carla Bassil, “Telefonunuzdan kontrol edebileceğiniz sensörlerle donatılmış ‘akıllı’ buzdolaplarının, bu tür bir teknoloji için harika bir uygulama alanı olacağını düşünüyorum,” diye açıklıyor. “Buzdolabınızın size ‘Hey, brokolin yakında bozulacak, onu yesen iyi olur’ veya ‘Tavuğunun son günü’ demesi ne kadar harika olurdu, değil mi?”
Geliştirilen ‘elektronik burun’, her biri biraz farklı bir gaz karışımına duyarlı olan 16 ayrı sensörden oluşuyor. Bassil, bu sensörleri her biri farklı bir uyarana ayarlanmış ‘dijital tat tomurcuklarına’ benzetiyor. Sensörlerin her birinde farklı bir algılama filmi bulunuyor ve sistem, sensör yüzeyi ile gaz molekülü arasındaki kimyasal reaksiyonları elektriksel sinyallere dönüştürerek çalışıyor.
Araştırmacılar, bu e-burnu 16 farklı gıda ürününü tanıması için eğitmek amacıyla makine öğrenimi yöntemlerini kullandılar ve yaklaşık yüzde 93’lük bir genel tahmin doğruluğuna ulaştılar. Bu test ürünleri arasında meyvelerin yanı sıra ceviz ve yer fıstığı gibi yaygın alerjenler de yer alıyor. Sistem ayrıca, 24 ila 48 saat boyunca buzdolabının dışında bırakılmış çiğ tavuk, süt ve yumurtaları tanımlama gibi zorlu bir görevi de başarıyla yerine getirdi.
Üretimi Kolay, Geleceği Parlak Bir Teknoloji
Araştırmacılar, geliştirdikleri e-burnun yalnızca 2 ila 10 sensör kullanabilen diğer tek çipli gaz algılama sistemlerine kıyasla birçok avantaj sunduğunu belirtiyor. Örneğin, yüksek yüzey alanı, hafiflik ve dayanıklılık sunan adeta mucizevi bir malzeme olan karbon nanotüplerden yapılmış yarı iletkenler sayesinde cihaz oda sıcaklığında çalışabiliyor. Dahası, bu yapay burnun üretimi, araştırmacıların nanoparçacık yüklü bir solüsyonu çip üzerine uygulayıp duruladığı ve azot tabancasıyla kuruttuğu nispeten basit bir teknik gerektiriyor.
Gelecekte, bu sentetik koku alma cihazının gıda alerjenlerini çok daha iyi bir şekilde tespit etmesi umuluyor. E-burun şu an izole edilmiş 0,05 gram cevizi (tek bir cevizin yaklaşık yüzde biri) algılayabiliyor olsa da, henüz bir kekin içinde pişen ceviz kokusunu veya ağzına kadar dolu bir buzdolabındaki tek bir bozuk ürünü bulmak gibi daha karmaşık koşullarda test edilmedi.
Ekip, aynı zamanda akıllı telefon uygulamasıyla senkronize olan taşınabilir bir e-burun modeli üzerinde de çalışıyor. Böylece restoran müşterilerinin, yemeklerinin üzerinde dijital bir dedektör gezdirmesi gelecekte sıradan bir manzara haline gelebilir. Teknolojinin sadece gıdayla sınırlı kalmayıp insan sağlığına yönelik biyometrik kokuları takip etmek için de kullanılabileceği düşünülüyor.
Makine öğreniminin sensör teknolojisi için oyun değiştirici olduğunu vurgulayan Bassil, “En heyecan verici olan şey, e-burnu kendi seçtiğiniz nesneler üzerinde eğitebilmeniz; böylece herhangi bir uygulamaya özel sensörler tasarlayabilirsiniz,” diyerek sözlerini tamamlıyor.
Kaynaklar
-Bassil, C. ve ark. Science Advances (2024). ScienceAlert
