Įsivaizduokite riešo laikrodį, galintį be adatos nuskaityti jūsų odos ir kraujo cheminę sudėtį. Mažas, prieinamas ir beveik laboratorinio tikslumo. Tokią pažadą teikia Kembridžo universiteto tyrėjų sukurtas optinis spektrometrijos jutiklis.
Mažas lustas, didelis tikslumas
Komanda įrenginį sukonstravo ant silicio nitrido fotonikos platformos, sutalpindama šviesos valdymo komponentus ir paprastą elektroniką kompaktiškame korpuse. Jutiklis fiksuoja artimos infraraudonosios šviesos spektrą maždaug nuo 1200 iki 1700 nanometrų ir tuos spektrinius pėdsakus per dalis sekundės paverčia biocheminiais rodikliais. Laboratorinėse bandymuose įrenginys skirtingas medžiagas atpažino beveik idealiai ir parodė tik 0,01 procento nuokrypį lyginant su žymiai didesniais profesionaliais spektrometrais.
Kodėl tai svarbu? Nes optinių spektrometrų miniatiūrizavimas istorijoje dažnai reiškė našumo aukojimą dėl dydžio. Maži įrenginiai dažnai sunkiai aptinka subtilius koncentracijos svyravimus arba atskirti persidengiančius signalus. Kembridžo tyrėjai sprendė šį kompromisą pertvarkydami lustinių fotoninių elementų dizainą taip, kad būtų išsaugotas spektrinis skyraus lygis sumažinus komponentų skaičių. Mažiau dalių. Mažesni apdorojimo reikalavimai. Mažesnis energijos suvartojimas. Paprastesnis gaminimas.
Praktiniai skenavimai: ką jis gali aptikti ir kur tai padeda
Jutiklis jau užtikrintai išmatuodavo odos drėgmę ir kelis kraujyje esančius žymenis, įskaitant alkoholį, gliukozę ir laktatą. Tai yra tikslūs signalai, kuriuos nešiojamų įtaisų gamintojai ir gydytojai nori nuolat ir neinvaziškai stebėti. Nuolatinis gliukozės stebėjimas be implantuotų jutiklių ar pirštų dūrių buvo ilgai siektas tikslas. Šis naujas požiūris nepretenduoja į greitą klinikinį produktą, tačiau atveria realistišką kelią ilgalaikei, be adatų stebėsenai sergantiems diabetu.
Temperatūros atsparumas yra dar viena praktinė nauda. Įrenginys išlaikė stabilų veikimą esant nuo -20 iki 80 laipsnių Celsijaus, diapazonui, kuris lenkia daugumą konkuruojančių miniatiūrinių spektrometrų. Toks patikimumas svarbus vartotojų nešiojamiems įrenginiams, kurie turi funkcionuoti skirtingose klimato sąlygose bei pramoninėse ar namų aplinkose, kur temperatūros svyravimai dažni.
Kaina taip pat yra įspūdinga. Tyrėjai apskaičiavo, kad vieneto gamybos savikaina prie masinės produkcijos siektų maždaug 9 €. Toks žemas medžiagų kaštas kartu su sumažintu energijos poreikiu leidžia gamintojams įmontuoti tokius jutiklius į išmaniuosius laikrodžius, fitneso apyrankes ir specialius medicininius pleistrus nesmarkiai kelti kainas.
Yra aiškių pastabų. Klinikinio lygio patvirtinimai, ilgalaikio stabilumo bandymai ir reguliacinė patvirtinimo procedūra lieka būtini žingsniai. Realių sąlygų nešiojami prietaisai kelia papildomų iššūkių: judesio artefaktai, kintantis odos kontaktas ir poreikis patikimiems signalo apdorojimo algoritmams, kurie spektrinius duomenis paverstų mediciniškai reikšmingomis reikšmėmis. Kembridžo darbas sprendžia aparatinės įrangos siaurąją vietą, tačiau programinė įranga ir klinikiniai keliai nulems, kaip greitai technologija pasieks pacientus ir vartotojus.
Susijusių technologijų kontekste šis jutiklis priklauso augančiai lustinių fotoninių sprendimų bangai, kuri naudoja su siliciu suderinamas medžiagas, kad optinis jutiklis išeitų iš laboratorijų. Priešingai nei masyvūs staliniai spektrometrai, integruota fotonika leidžia masinę gamybą ir glaudesnę integraciją su esamais vartotojų elektronikos įrenginiais. Toks integravimas bus kritiškai svarbus, jei tikslas yra nuolatinė, visur esanti sveikatos stebėsena, o ne periodiški, tik klinikose atliekami tyrimai.
"Mūsų tikslas buvo sumažinti spektrometrą neišvardinant jo galimybių", sakė vienas Kembridžo universiteto vyriausiųjų tyrėjų. "Norėjome laboratorinio lygio tikslumo pakuotėje, kuri realistiškai galėtų pasirodyti kasdieniuose įrenginiuose." Ši pareiškimas išryškina svarbią mintį: įrenginys nėra vien tik mažesnis. Jis sukurtas taip, kad išsaugotų matavimo tikslumą, kurio reikalauja klinikai ir mokslininkai.
Kiti žingsniai bus orientuoti į išplėstinius klinikinius tyrimus, algoritmų tobulinimą dėl realaus pasaulio judesių ir odos kintamumo bei partnerystę su gamintojais pilotiniams produktams. Jei šie elementai susidės, šis lustas gali tapti tylia revoliucija mūsų sveikatos stebėjimo būduose, paversdamas spektrinę šviesą laiku aktualiomis biometriškomis įžvalgomis.
Palikti komentarą
Komentarai
Komentarų dar nėra. Būkite pirmas.