دانشمندان حسگر پایش سلامتی ۱۰ دلاری با دقت آزمایشگاهی ساختند

محققان دانشگاه کمبریج انگلستان موفق شدند نوع جدیدی از حسگر طیف‌سنج نوری را بسازند که دقتی در حد آزمایشگاه‌های تخصصی را با با هزینه تولید بسیار پایین و ابعاد کوچک فراهم می‌کند. حسگر جدیدی که پایش شاخصه‌های سلامت با گجت‌های پوشیدنی را متحول می‌کند پژوهشگران دانشگاه کمبریج انگلستان نوع جدیدی از حسگرهای طیف‌سنجی نوری توسعه داده‌اند که می‌تواند عملکردی بسیار دقیق را در ابعادی کوچک و با هزینه تولید پایین ارائه کند. این حسگر می‌تواند گزینه‌ای بالقوه برای استفاده در نسل‌های بعدی گجت‌های پوشیدنی مانند ساعت‌ها و دستبندهای هوشمند و همچنین ابزارهای تخصصی پایش شاخصه‌های سلامت باشد. همچنین فناوری مذکور قادر است تغییرات لحظه‌ای برخی مواد در بدن را تشخیص دهد و در صورت نیاز، هشدارهای لازم را به کاربر ارائه کند. حسگرهای مبتنی‌بر طیف‌سنجی نوری در حوزه‌های سلامت، شیمی و محیط‌زیست کاربرد دارند؛ اما تلاش‌ها برای کوچک‌سازی آن‌ها معمولاً با کاهش دقت و افت عملکرد همراه بوده است. نمونه‌های مینیاتوری اغلب دامنه اندازه‌گیری محدودی دارند و در تشخیص نوسانات، عملکرد ضعیف‌تری در مقایسه با نمونه‌های تخصصی و آزمایشگاهی از خود نشان می‌دهند. محققان دانشگاه کمبریج با تمرکز بر همین مشکل، راهکاری تازه برای سنجش طیف‌های نوری مختلف ارائه کرده‌اند که در مقایسه با نمونه‌های مشابه از نظر اندازه، دقت چندین برابری دارد. برای ساخت حسگر طیف‌سنجی نوری جدید، از پلتفرم فوتونیک سیلیکون نیترید بهره گرفته شده است. قطعات الکترونیکی تعبیه‌شده روی این پلتفرم می‌توانند طیف نوری فروسرخ نزدیک را در بازه 1200 تا 1700 نانومتر اندازه‌گیری کنند. سپس داده‌های جمع‌آوری‌شده برای نمایش اطلاعات سلامت و اندازه‌گیری شاخصه‌های زیستی، در کسری از ثانیه مورد استفاده قرار می‌گیرند. این حسگر در آزمایش‌ها توانسته است مواد مختلف را با دقتی نزدیک به 100 درصد اندازه‌گیری کند و اختلاف دقت آن با دستگاه‌های پیشرفته آزمایشگاهی تنها 0.01 درصد گزارش شده است. آزمایش‌های مرتبط با شاخصه‌های زیستی بدن نیز نشان داده‌اند که حسگر جدید پژوهشگران انگلیسی می‌تواند موارد مختلفی مانند میزان رطوبت پوست و غلظت موادی در خون از جمله الکل، گلوکز و لاکتات را با دقت بالایی اندازه‌گیری کند. همچنین می‌توان از این حسگر به‌عنوان روشی غیرتهاجمی برای پایش طولانی‌مدت و پیوسته قند خون در بیماران مبتلا به دیابت استفاده کرد. البته پیش از تبدیل این فناوری به محصولی تجاری، باید آزمایش‌های بیشتری انجام شود؛ بااین‌حال، هزینه ساخت حدود 10 دلاری آن می‌تواند نویدبخش کاربردهای احتمالی در آینده باشد. یکی دیگر از ویژگی‌های مثبت حسگر جدید، تحمل دمایی بالای آن است؛ به‌طوری‌که می‌تواند در بازه دمایی منفی 20 تا 80 درجه سانتی‌گراد، دقت و پایداری قابل‌قبولی داشته باشد. بسیاری از نمونه‌های مشابه در این زمینه ضعف دارند و حتی هنگام عملکرد نیز معمولاً با افت دقت مواجه می‌شوند. چنین قابلیتی نه‌تنها برای گجت‌های پوشیدنی اهمیت زیادی دارد، بلکه امکان استفاده از این حسگر را در صنایع و گجت‌های هوشمند خانگی نیز فراهم می‌کند. افزون‌براین، تعداد قطعات الکترونیکی موردنیاز برای پردازش امواج نوری در این حسگر در مقایسه با نمونه‌های پیشین کاهش یافته است؛ در نتیجه، به‌دلیل نیاز پردازشی کمتر، انرژی کمتری نیز مصرف می‌کند.