Kembridžas zinātnieki izstrādājuši 10 dolāru čipu, kas varētu ļaut uzraudzīt veselību bez adatām

Kembridžas Universitātes pētnieki kopā ar jaunuzņēmumu GlitterinTech, ko dibinājusi tā pati pētnieku grupa, izveidojuši jauna veida optisko spektrometru. Tas ir tikai dažus centimetrus liels un maksā aptuveni 10 dolāru. Spektrometrs ir instruments, kas analizē gaismu, lai noskaidrotu, ar kādām vielām tā mijiedarbojusies. Izstrādātāji uzskata, ka ierīci varētu iebūvēt valkājamās veselības ierīcēs un tā varētu ļaut izsekot glikozes līmenim asinīs bez dūrieniem ādā.

Kāpēc tas ir svarīgi

Tradicionāli spektrometru samazināšana nozīmējusi sliktākus rezultātus: mazajām ierīcēm bieži ir ierobežots mērījumu diapazons, zemāka izšķirtspēja vai mazāka precizitāte. Tāpēc tās parasti piemērotas vielu atpazīšanai, nevis precīziem mērījumiem. Kembridžas komanda uzskata, ka tās risinājums šos ierobežojumus pārvar.

Kā ierīce darbojas

Ierīce saucas konvolucionālais spektrometrs. Tā izmanto matemātisku principu — konvolūcijas teorēmu — un šo darbību veic tieši ar ienākošo gaismu. Pētnieki secīgi izvietoja optiskus elementus ar atkārtotiem spektrāliem raksturlielumiem, piemēram, nesabalansētus Maha–Cendera interferometrus vai mikrogredzenu rezonatorus. Pēc tam gaismas spektru atjauno ar ātro Furjē transformāciju. Ierīce būvēta uz silīcija nitrīda fotonikas platformas un apvienota ar iebūvētu elektroniku. Tā darbojas tuvā infrasarkanā starojuma diapazonā (1200–1700 nm) un mērījumus apstrādā mazāk nekā sekundē.

Testu rezultāti

Plastmasu, zāļu, kafijas, miltu un tējas atpazīšanā ierīce ziņotajos testos sasniedza 100 % klasifikācijas precizitāti. Koncentrācijas ūdens un organiskos šķīdumos tā mērīja ar aptuveni 0,01 % precizitāti, pārspējot komerciālos galda spektrometrus šajos eksperimentos. Apstākļos, kas imitē reālu fizioloģisko vidi, ierīce precīzi izmērīja ādas mitrumu, alkohola, laktāta un glikozes līmeni asinīs. Glikozi bez ādas caurduršanas vienam dalībniekam izsekoja ilgāku laiku. Ierīce darbojās arī temperatūrā no –20 līdz 80 °C.

Pētnieki norāda, ka pirms praktiskas medicīniskas lietošanas nepieciešami papildu testi. Viņi paredz, ka lētie sensori varētu kalpot arī rūpniecības kvalitātes kontrolē, pārtikas svaiguma uzraudzībā un vides analīzē. Projekta vadītājs profesors Qixiang Cheng vēlas panākt, lai spektrometrija būtu tikpat ierasta kā temperatūras vai kustības sensori.