Analyser un produit chimique avec un instrument de musique !

Il fallait y penser. Une équipe de chercheurs viennent de transformer un instrument de musique rudimentaire en senseur de propriétés physiques de produit chimique.

Cette exploration a commencé avec un mbira, un instrument de musique mécaniquement simple. Sa rangée de dents métalliques rigides a été remplacée par un seul tube métallique creux de petit diamètre. Remplir le tube avec des liquides différents produirait des sons différents. Ces sons sont capturés par un téléphone cellulaire et traités par un algorithme pour calculer la différence de densité relative de ces liquides. Une fois la procédure élaborée, le concept a été vérifié pour travailler sur un instrument super simple construit à partir de pièces du quotidien : un tube monté sur un morceau de bois.

À ce stade, nous avons quelque chose qui serait une excellente démonstration scientifique, mais les auteurs sont allés un peu plus loin en décrivant comment ce capteur bon marché peut être utilisé pour résoudre un problème réel : la détection de produits pharmaceutiques contrefaits. Changer la composition d'un médicament modifierait également sa densité, de sorte qu'un moyen peu coûteux de comparer les densités entre un échantillon douteux et un échantillon de référence de qualité connue pourrait être un outil précieux dans les régions du monde où les laboratoires de chimie sont rares.

Voici le résumé de l'étude.

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La fréquence des notes prises par un instrument de musique est déterminée par les propriétés physiques de l'instrument. Par conséquent, en mesurant la fréquence d'une note, on peut déduire des informations sur les propriétés physiques de l'instrument. Dans ce travail, nous montrons qu'en modifiant un instrument de musique pour qu'il contienne un échantillon et en analysant la hauteur de l'instrument, nous pouvons effectuer des mesures précises des propriétés physiques de l'échantillon. Nous avons utilisé le mbira, un instrument de musique africain vieux de 3000 ans qui consiste en des dents en métal fixées à une planche de bois ; ces dents sont pincées pour jouer des notes musicales. En remplaçant les dents du mbira par des tubes d'acier courbés, en remplissant le tube d'un échantillon, en utilisant un smartphone pour enregistrer le son tout en pinçant le tube et en mesurant la fréquence du son à l'aide d'un outil logiciel gratuit sur notre site Web, nous pouvons mesurer la densité de l'échantillon avec une résolution d'environ 0,012 g/mL. Contrairement aux outils existants pour mesurer la densité, le capteur mbira peut être fabriqué et utilisé par pratiquement n'importe qui dans le monde. Pour démontrer les capacités du capteur mbira, nous l'avons utilisé pour distinguer avec succès le diéthylène glycol et le glycérol, deux produits chimiques similaires qui sont parfois confondus dans la fabrication pharmaceutique (entraînant des centaines de décès). Nous montrons également que les consommateurs pourraient utiliser les capteurs mbira pour détecter les médicaments contrefaits et falsifiés (qui représentent environ 10 % de tous les médicaments dans les pays à revenu faible et moyen). Nous nous attendons à ce que de nombreux autres instruments de musique puissent fonctionner comme des capteurs et trouver des applications importantes et salvatrices.

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Invitation à la communauté

Les auteurs mettent à la disposition des futurs testeurs un site web où ils peuvent uploader leurs enregistrements sonores pour l'analyse.

Nous avons développé un site Web (http://mbira.groverlab.org qui exécute un programme Python personnalisé qui analyse les enregistrements sonores des capteurs mbira. Une fois que l'utilisateur a téléchargé un fichier audio contenant des enregistrements de plusieurs pings d'un capteur mbira rempli d'un échantillon, le logiciel localise d'abord les portions de haute qualité de l'enregistrement audio. Pour ce faire, il utilise trois seuils définis par l'utilisateur.

Leur étude en détail ci-dessous.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsomega.8b01673

http://mbira.groverlab.org/****

Ce n'est qu'un exemple supplémentaire de l'utilisation ingénieuse de nos smartphones en outil scientifique.

A+