Naujasis matuoklis, sukurtas, remiantis 3000 metų senumo Afrikos muzikos instrumentu, vadinamu mbira arba karimba, gali padėti tiksliai nustatyti skystų medžiagų tankį.
Jį galima pagaminti iš paprasčiausių medžiagų – metalinio vamzdelio ir medinės lentelės – rezonatoriaus. Pasirodė, kad toks prietaisas gali būti labai naudingas – juo vaitininkai bei parasti vartotojai gali nustatyti, ar vaistas yra tikras, ar suklastotas.
Mbira instrumentas šalia jo pagrindu pagaminto tankio matuoklio. Iliust.: William Grover
Pasaulio sveikatos organizacija vertina, kad apie 10 procentų visų vaistų, esančių rinkoje mažų ir vidutinių pajamų šalyse, yra padirbti. Tačiau technologijos, galinčios atpažinti, ar vaistai yra padirbti, yra ir brangios, ir reikalauja kvalifikuotų darbuotojų.
Prietaisas, pagamintas ir išmėgintas Kalifornijos Riversaido universitete (JAV), gali tiksliai išmatuoti bet kokio skysčio tankį. Lyginant įtartiną skystą vaistinį preparatą su žinomai autentiško preparato tankiu, galima atskleisti, ar abu vaistai turi tuos pačius ingredientus.
Šį tyrimas paskatino pastebėjimas, kad muzikos instrumento skleidžiamas dažnis priklauso nuo instrumento fizinių savybių. Pavyzdžiui, gitaros stygos garsas – nuo jos medžiagos, storio, ilgio ir įtempimo.
Mokslininkams kilo mintis: ar būtų galima įdėti mėginį į muzikinį instrumentą, išmatuoti atsiradusius dažnio pokyčius ir pagal tai nustatyti mėginio savybes?
Pasirodė, kad taip. Tyrėjai pasinaudojo senu afrikietišku instrumentu mbira, kuriuo grojama, liečiant skirtingo ilgio metalo liežuvėlius. Jie liežuvėlius pakeitė metaliniu vamzdeliu, į kurį įpilamas tiriamas skystis.
Tuščias vamzdelis skambėjo G# dažniu (maždaug 415 Hz), pripildytas vandens – F# natos dažniu (370 Hz).
Eksperimentiškai buvo nustatyta, kad optimaliam tokio tankio matuoklio veikimui reikia, kad metalo vamzdelis turėtų plonas sieneles ir būt ne mažiau nei 5 centimetrų ilgio.
Tiesa, mintis kaip jį panaudoti praktiškai, vertinant vaistus, atėjo kiek vėliau, o pradžioje buvo lyginamas vandens iš skirtingų vietų tankis, skirtingos pieno rūšys.
Viena iš medžiagų, neretai randama padirbtuose vaistuose, yra dietileno glikolis. Tai nuodas, skoniu ir kvapu labai panašus į glicerolį, sirupą, kuris perneša veikliąsias medžiagas daugelyje vaistų nuo gripo ir peršalimo.
Vertinama, kad pasaulyje per metus įvyksta bent du masiniai apsinuodijimai vaistais, kurių sudėtyje yra dietileno glikolio, o bendras mirčių skaičius siekia kelis šimtus. Toks paprastas matuoklis galėtų išgelbėti žmonių gyvybes.
Tyrėjai pirmiausia patvirtino, kad tokiu prietaisu galima nustatyti skirtumą tarp nekenksmingo glicerolio ir mirtino dietileno glikolio. Užpildžius matuoklį kiekviena medžiaga, jo skleidžiama nata buvo įrašyta išmaniuoju telefonu, o įrašas įkeltas į specialiai šiam eksperimentui sukurtą tinklapį mbira.groverlab.org, kuriame programinė įranga išanalizuoja garso įrašus. Pasirodė, kad glicerolio ir dietileno glikolio pripildytų vamzdelių skleidžiamas garso dažnis skyrėsi 10 hercų.
Tai per mažas skirtumas, kad galėtų atskirti žmogaus klausa, tačiau jį lengvai aptinka svetainės programinė įranga. Tai yra, žmogus, pasidaręs tokį prietaisą ir turintis išmanųjį telefoną bei interneto ryšį, gali lengvai atskirti šias dvi medžiagas.
Tada tyrėjai išbandė šešias skirtingas populiariaus vaisto nuo peršalimo partijas, įsigytas iš įvairių aplinkinių vaistinių. Visi pavyzdžiai skleidė tą patį dažnį. Tai leido įsitikinti, kad visi vaistų pavyzdžiai buvo identiški ir autentiški, nes jei jų cheminė sudėtis bent kiek skirtųsi, dažnis pakistų.
Toks matuoklis gali padėti vaistų platintojams ar vaistininkams pasitikrinti vaistus, palyginant įtariamo mėginio tankį su žinomai geru to paties vaisto pavyzdžiu.
Be abejo, netruks atsirasti ir kitų tokio paprasto prietaiso pritaikymų.
Heran C. Bhakta et al. Musical Instruments As Sensors, ACS Omega (2018). DOI: 10.1021/acsomega.8b01673
Daugiau:
Seni garso įrašai atkuriami optinio skanavimo technologija
Lietuviškus garso ir video įrašus nuo šiol tekstu pavers dirbtinis intelektas
Jutiklis, naudojantis radijo bangas ypač mažiems slėgio pokyčiams matuoti
Akustikos tyrimų taikymas: nuo popmuzikos iki architektūros ir kriminologijos
Muzikos kūrėjai gali pamėginti pagroti duetu su dirbtinio intelekto sistema