Investigadores diseñan un dispositivo con microscopio móvil para monitorear la calidad del aire

Investigadores de la Universidad de California Los Ángeles (UCLA), en California, Estados Unidos, han desarrollado un dispositivo móvil rentable para medir la calidad del aire. Funciona detectando contaminantes y determinando su concentración y tamaño utilizando un microscopio móvil conectado a un 'smartphone' y un algoritmo de aprendizaje automático que analiza las imágenes de los contaminantes.

El invento pretende dar a muchas más personas en todo el mundo la capacidad de detectar con precisión partículas peligrosas en suspensión en el aire. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), 7 millones de personas mueren prematuramente cada año debido a los riesgos para la salud de la contaminación del aire.

"Con los dispositivos de calidad de laboratorio en manos de más personas se pueden recopilar y analizar datos de alta calidad sobre contaminantes en función del tiempo, lo que puede ayudar a los gobiernos a desarrollar mejores políticas y regulaciones para mejorar la calidad del aire", explica Aydogan Ozcan, quien lideró el equipo de investigación y es profesor de Ingeniería Eléctrica y Bioingeniería en el Instituto de NanoSistemas de California en UCLA.

Las partículas, una mezcla de partículas sólidas y líquidas en el aire, contribuyen de manera importante a la contaminación del aire. Se piensa que las partículas más pequeñas son particularmente peligrosas. La OMS ha declarado que las partículas en el aire que miden 2,5 micrómetros o menos causan cáncer.

Actualmente, las pruebas de calidad del aire se realizan con más frecuencia en estaciones de muestreo de aire, las cuales están reguladas por la Agencia de Protección Ambiental en Estados Unidos y por agencias similares en otros países. Pero esas instalaciones suelen utilizar instrumentos muy avanzados que son caros (en el rango de 50.000 a 100.000 dólares) y engorrosos, y requieren personal especialmente entrenado para mantenerlos.

MÁS BARATO QUE LOS EQUIPOS ACTUALES

En el otro extremo del espectro, se encuentran los contadores de partículas portátiles comercialmente disponibles, que cuestan mucho menos (del orden de 1.000 a 2.000 dólares), pero que son menos precisos y no pueden procesar grandes volúmenes de aire rápidamente.

La plataforma de UCLA, denominada 'c-Air', es tan precisa como los actuales equipos de gama alta, pero podría costar decenas de miles de dólares menos. Comprende un sistema de muestreo de aire y un microscopio holográfico del tamaño de un chip de ordenador. Puede capturar 6,5 litros de aire en 30 segundos y genera imágenes de las partículas en el aire. Se conecta de forma inalámbrica a un teléfono inteligente y funciona con un servidor de ordenador remoto utilizando un algoritmo de aprendizaje automático que analiza y dimensiona las partículas a partir de las imágenes producidas.

Ozcan y su equipo, encabezados por el estudiante de posgrado Yichen Wu, utilizaron 'c-Air' para medir la calidad del aire en el verano de 2016 en varios sitios del sur de California, incluso durante el llamado 'Sand Fire', un incendio incontrolado que se produjo cerca de Santa Clarita, California, en julio de 2016.

También midieron el aire en los vecindarios cerca del Aeropuerto Internacional de Los Ángeles en septiembre de 2016 y encontraron mayor concentración de material particulado, incluso a unas cinco millas de distancia, y especialmente a lo largo de la trayectoria de vuelo de los aviones de aterrizaje.

Los investigadores sugieren que debido a la capacidad de aprendizaje de la máquina 'c-Air', puede adaptarse rápidamente para detectar partículas específicas en el aire, como diferentes tipos de polen y moho. Los detalles de la investigación se publican en la revista 'Light: Science and Applications', una revista de acceso abierto de 'Nature Publishing Group'.