Ученые Кембриджа создали чип за $10, который может поместить медицинскую лабораторию на запястье
Новый оптический сенсор стоимостью около $10 обеспечивает лабораторную точность в компактном устройстве для носимой электроники. Он распознает материалы и измеряет биомаркеры, включая глюкозу, без инвазивных процедур
Короткое резюме
Исследователи из Кембриджского университета и стартапа GlitterinTech создали оптический спектрометр стоимостью около 10 долларов и размером в несколько сантиметров, который, по их словам, обеспечивает лабораторную точность в устройстве, пригодном для носимой электроники. В тестах он со 100% точностью распознавал продукты, пластики и лекарства, а также измерял биомаркеры крови, включая глюкозу, алкоголь и лактат, без инвазивных процедур.
Традиционные спектрометры важны для медицины, производства и экологического мониторинга, но миниатюризация обычно снижает их диапазон, разрешение или точность. Новая конструкция, названная свёрточным спектрометром, использует теорему о свёртке непосредственно в оптической области: элементы с повторяющимися спектральными откликами, например несбалансированные интерферометры Маха—Цендера или микроринговые резонаторы, настраиваются линейно, а быстрое преобразование Фурье восстанавливает спектр. Устройство выполнено на нитрид-кремниевой фотонной платформе, работает в ближнем инфракрасном диапазоне 1200–1700 нм и собирает измерения менее чем за секунду, обеспечивая высокую точность, устойчивость к шуму и низкие вычислительные затраты.
По словам разработчиков, технология может приблизить лабораторные измерения к повседневным устройствам: носимой диагностике, проверке продуктов, промышленному контролю качества и мониторингу окружающей среды. В ходе демонстраций сенсор измерял влажность кожи, алкоголь, лактат и глюкозу в крови, а также отслеживал глюкозу неинвазивно у одного участника в течение длительного периода; однако для превращения в практический медицинский продукт нужны дальнейшие испытания. Устройство сохраняло работоспособность при температуре от -20 до 80 °C, а его простая и масштабируемая архитектура может удешевить массовое производство и сделать спектрометрию такой же распространённой, как датчики температуры или движения.
Сенсор за 10 долларов с лабораторной точностью
Кембриджские исследователи и GlitterinTech разработали компактный оптический спектрометр размером в несколько сантиметров, который стоит около 10 долларов и позиционируется как решение для носимой электроники
100% распознавание и точность около 0,01%
В тестах устройство со 100% успехом классифицировало пластики, лекарства, кофе, муку и чай, а концентрации в водных и органических растворах измеряло с точностью примерно 0,01%, превосходя некоторые коммерческие настольные спектрометры
Биомедицинские демонстрации
Сенсор измерял влажность кожи, алкоголь, лактат и глюкозу в крови, включая неинвазивное отслеживание глюкозы у одного участника в течение длительного периода; до практического медицинского применения требуются дальнейшие испытания
Простая и масштабируемая архитектура
Свёрточный подход снижает вычислительную нагрузку и сложность калибровки, а устройство работает в диапазоне 1200–1700 нм, менее чем за секунду и при температуре от -20 до 80 °C, что облегчает массовое производство и расширение применений
Текст сгенерирован с использованием ИИ
