Los investigadores de UCLA inventaron un dispositivo portátil que utiliza hologramas y aprendizaje automático para identificar y medir partículas biológicas en el aire. o bioaerosoles, que se originan a partir de organismos vivos como plantas u hongos. Capacitado para reconocer cinco alérgenos comunes:polen de pasto Bermuda, roble, ambrosía y esporas de dos tipos de moho:el sistema clasificó las muestras con una precisión del 94 por ciento mediante el aprendizaje profundo.

Cada minuto los adultos humanos suelen respirar entre 100 y 1, 000 bioaerosoles, incluido el polen, esporas toxinas y microbios, y un número aún mayor, 1 millón o más, en áreas altamente contaminadas. Estas diminutas partículas biológicas pueden desencadenar alergias, asma y otras enfermedades.

Cuantificar la exposición a esas partículas biológicas es difícil y puede llevar mucho tiempo y resultar caro. Los métodos actuales para identificar bioaerosoles se basan en tecnología de 50 años:los investigadores recogen muestras utilizando filtros o trampas de esporas, y luego transportarlos a los laboratorios, donde son teñidos e inspeccionados bajo microscopios por científicos. Otro desafío es que solo hay una pequeña cantidad de estaciones de muestreo de aire en todo el mundo que tienen capacidades de detección o medición de bioaerosol.

El dispositivo aspira aire y atrapa partículas en una superficie pegajosa que se ilumina con un láser, que genera un holograma. Un chip sensor de imagen escanea el holograma y envía esos datos a un servidor remoto.

Allí, un tipo de inteligencia artificial impulsada por una red neuronal limpia la imagen, que luego se ejecuta a través de un algoritmo que lo recorta en las secciones que representan las partículas biológicas. Una segunda red neuronal clasifica esas partículas entre un conjunto de tipos de alérgenos precargados.

El dispositivo se puede fabricar con piezas que cuestan alrededor de $ 200. Pesa menos de 600 gramos, aproximadamente lo mismo que tres teléfonos inteligentes, y mide unos 14 centímetros de ancho, 17 centímetros de largo y 6 centímetros de grosor.

El dispositivo es el primer dispositivo portátil rentable que detecta y clasifica las partículas biológicas en el aire de forma automática y sin necesidad de etiquetar con tintes. Debido a que el dispositivo se controla de forma inalámbrica, potencialmente podría ser transportado por vehículos no tripulados como drones, lo que permitiría a los científicos monitorear sitios que de otro modo serían peligrosos o difíciles de alcanzar para los humanos. La tecnología también podría usarse en una red de sensores que cubra un área amplia, que permitiría a los científicos crear mapas de polen, densidad de esporas y microbios.

El estudio fue publicado en línea por Fotónica ACS .