پژوهشگران کمبریج حسگر نوری ۱۰ دلاری ساخته‌اند که گلوکز، الکل و لاکتات را اندازه می‌گیرد و می‌تواند آینده گجت‌های سلامتی را تغییر دهد.
پژوهشگران دانشگاه کمبریج حسگر طیف‌سنجی نوری کوچکی توسعه داده‌اند که می‌تواند برخی شاخص‌های زیستی، از جمله گلوکز، الکل و لاکتات را با دقت بالا اندازه‌گیری کند. هزینه ساخت این فناوری حدود ۱۰ دلار برآورد شده است و می‌تواند راه را برای توسعه نسل جدید گجت‌های پوشیدنی و ابزارهای پایش سلامت هموار کند.
حسگر نوری ارزان‌قیمت برای پایش مداوم سلامت
محققان دانشگاه کمبریج انگلستان از فناوری جدیدی رونمایی کرده‌اند که امکان اندازه‌گیری دقیق طیف‌های نوری را در ابعادی کوچک و با هزینه تولید پایین فراهم می‌کند. این دستاورد می‌تواند یکی از موانع اصلی استفاده از حسگرهای پیشرفته در ساعت‌های هوشمند، دستبندهای سلامتی و تجهیزات پزشکی قابل‌حمل را برطرف کند.
طیف‌سنجی نوری یکی از روش‌های مورد استفاده در حوزه‌های پزشکی، شیمی و پایش محیط‌زیست است. بااین‌حال، کوچک‌سازی دستگاه‌های طیف‌سنج معمولاً با کاهش دقت اندازه‌گیری و محدودشدن دامنه عملکرد آن‌ها همراه بوده است. فناوری جدید کمبریج با هدف رفع این محدودیت توسعه یافته و تلاش می‌کند دقت تجهیزات تخصصی را در قالب یک تراشه کوچک ارائه دهد.
یکی از کاربردهای احتمالی این فناوری، بررسی تغییرات برخی شاخص‌های زیستی بدن در طول روز است. در صورت توسعه و تجاری‌سازی موفق، چنین حسگری می‌تواند اطلاعات موردنیاز برای پایش سلامت را به‌صورت پیوسته جمع‌آوری کند و زمینه ارائه هشدارهای مرتبط با تغییرات غیرعادی را فراهم سازد.
فناوری فوتونیک سیلیکون نیترید چگونه کار می‌کند؟
در ساخت این حسگر از پلتفرم فوتونیک سیلیکون نیترید استفاده شده است. سامانه مذکور قادر است نور فروسرخ نزدیک را در محدوده طول موج ۱۲۰۰ تا ۱۷۰۰ نانومتر اندازه‌گیری کند. داده‌های حاصل از این فرایند نیز برای تحلیل و شناسایی مواد مختلف به کار می‌روند.
طبق گزارش‌های منتشرشده، این حسگر در آزمایش‌های انجام‌شده عملکرد دقیقی داشته و اختلاف دقت آن با تجهیزات پیشرفته آزمایشگاهی حدود ۰٫۰۱ درصد گزارش شده است. چنین نتیجه‌ای نشان می‌دهد که کوچک‌سازی تجهیزات طیف‌سنجی لزوماً نباید به افت چشمگیر دقت منجر شود.
سرعت پردازش داده‌ها نیز از ویژگی‌های این فناوری محسوب می‌شود؛ به‌طوری‌که اطلاعات اندازه‌گیری‌شده در کسری از ثانیه قابل‌استفاده هستند. ترکیب ابعاد کوچک، سرعت بالا و هزینه تولید پایین می‌تواند استفاده از این فناوری را در محصولات الکترونیکی مصرفی امکان‌پذیرتر کند.
اندازه‌گیری گلوکز، الکل و لاکتات با حسگر پوشیدنی
یکی از مهم‌ترین کاربردهای بالقوه این حسگر، اندازه‌گیری برخی شاخص‌های مرتبط با سلامت بدن است. آزمایش‌های پژوهشگران نشان داده‌اند که این فناوری می‌تواند برای بررسی رطوبت پوست و اندازه‌گیری غلظت موادی مانند گلوکز، الکل و لاکتات مورد استفاده قرار گیرد.
این قابلیت به‌ویژه در زمینه پایش قند خون اهمیت دارد. در صورت تأیید عملکرد حسگر در مطالعات بالینی، امکان دارد بتوان از آن برای توسعه ابزارهای غیرتهاجمی پایش گلوکز استفاده کرد؛ ابزارهایی که بدون نیاز به نمونه‌گیری مستقیم خون، اطلاعاتی درباره تغییرات این شاخص در اختیار کاربر قرار می‌دهند.
بااین‌حال، این فناوری هنوز به‌معنای فراهم‌شدن امکان اندازه‌گیری دقیق و تأییدشده قند خون با ساعت هوشمند نیست. برای استفاده پزشکی از چنین حسگری، انجام آزمایش‌های تکمیلی، بررسی دقت در شرایط واقعی و اعتبارسنجی بالینی ضروری است.
مصرف انرژی کمتر و مقاومت در برابر تغییرات دما
مزیت دیگر حسگر جدید، عملکرد پایدار آن در شرایط دمایی متفاوت است. بر اساس اطلاعات منتشرشده، این دستگاه می‌تواند در محدوده دمایی منفی ۲۰ تا مثبت ۸۰ درجه سانتی‌گراد، دقت و پایداری مناسبی داشته باشد. این ویژگی می‌تواند دامنه استفاده از آن را به محصولات پوشیدنی محدود نکند و کاربردهای صنعتی و تجهیزات هوشمند خانگی را نیز دربر بگیرد.
پژوهشگران همچنین تعداد قطعات الکترونیکی موردنیاز برای پردازش سیگنال‌های نوری را کاهش داده‌اند. این طراحی ساده‌تر می‌تواند به کاهش نیاز پردازشی و مصرف انرژی کمک کند؛ موضوعی که برای گجت‌های پوشیدنی با باتری کوچک اهمیت زیادی دارد.
آیا حسگر ۱۰ دلاری کمبریج وارد بازار می‌شود؟
هزینه ساخت حدود ۱۰ دلار، یکی از ویژگی‌های قابل‌توجه این دستاورد است. کاهش هزینه تولید می‌تواند زمینه استفاده گسترده‌تر از فناوری طیف‌سنجی را در محصولاتی فراهم کند که پیش‌تر به‌دلیل قیمت بالا، ابعاد بزرگ یا مصرف انرژی زیاد، برای کاربردهای روزمره مناسب نبودند.
با وجود این، هزینه اعلام‌شده برای ساخت حسگر لزوماً با قیمت نهایی محصول تجاری یکسان نیست. هزینه‌های توسعه، کالیبراسیون، تولید انبوه، بسته‌بندی و دریافت تأییدیه‌های لازم نیز می‌توانند بر قیمت نهایی تأثیر بگذارند.
در مجموع، حسگر نوری دانشگاه کمبریج گامی امیدوارکننده در مسیر کوچک‌سازی تجهیزات پایش سلامت به شمار می‌رود. اگر دقت و قابلیت اطمینان آن در آزمایش‌های تکمیلی تأیید شود، این فناوری می‌تواند در آینده به توسعه گجت‌های پوشیدنی کم‌مصرف و ارزان‌تر برای پایش برخی شاخص‌های زیستی کمک کند.