Hurtig måling af aerosolens volatilitet ved hjælp af et deep learning-baseret bærbart mikroskop

Eksponering for partikler (PM) har været forbundet med sundhedsskadelige virkninger. En stor del af disse partikler består af flygtige eller semi-flygtige materialer, såsom emissioner fra madlavning, biler og tobaksvarer. Dynamikken i fordampningsprocessen af ​​sådanne flygtige partikler har været et aktivt forskningsområde siden det 19. århundrede. Imidlertid, eksisterende målemetoder er enten lav gennemstrømning eller ude af stand til at give direkte flygtighedsmåling af partikler.

Et hold af UCLA-ingeniører og miljøsundhedsforskere har skabt en ny metode, der direkte kan måle flygtigheden af ​​partikler ved hjælp af et bærbart mikroskop, der er drevet af dyb læring. UCLA-teamets målesystem for flygtige partikler er baseret på en omkostningseffektiv og mobil luftkvalitetsovervågningsenhed, der optager holografiske billeder af aerosoler, der er fanget på en gennemsigtig klæbrig prøveudtagningspude. Disse erhvervede hologrammer rekonstrueres derefter hurtigt ved hjælp af et dybt neuralt netværk til dynamisk at afbilde aerosolers fordampningsprocessen og måle deres flygtighedskonstanter.

I deres seneste manuskript udgivet i ACS sensorer , et tidsskrift fra American Chemical Society, forskere anvendte dette volatilitetsmålesystem til at karakterisere aerosoler, der genereres af elektroniske cigaretter (e-cigs). E-cigs har fået verdensomspændende opmærksomhed, primært på grund af deres hidtil usete popularitet gennem det sidste årti blandt aldrig-rygende unge og unge voksne. Brugen af ​​en e-cig genererer en inhalerbar aerosol ved at opvarme og fordampe en speciel væske (også kendt som e-væske), som typisk bruger propylenglycol og vegetabilsk glycerin som opløsningsmidler til at fortynde nikotin og smagsstoffer. UCLA-holdet afslørede en negativ sammenhæng mellem e-cig-genereret partikelflygtighed og vegetabilsk glycerinkoncentration i e-væsken. Desuden, tilsætning af andre kemikalier, såsom nikotin og smagsstoffer, reducerede den samlede flygtighed af e-cig-genererede aerosoler.

"Den præsenterede enhed kan hjælpe os med bedre at undersøge den dynamiske adfærd af e-cig aerosoler på en måde med høj gennemstrømning, potentielt leverer vigtig information til e-cig eksponeringsvurdering via, for eksempel, brugte vaping. Denne nye metode kan også anvendes bredt til hurtigt at karakterisere andre typer af flygtige partikler, " sagde Dr. Aydogan Ozcan, kanslerens professor i elektro- og computerteknik ved UCLA og associeret direktør for California NanoSystems Institute, hvem er den øverste korresponderende forfatter til værket.