Кембриджские ученые создали чип-спектрометр за $10 для анализа материалов и здоровья
Исследователи из Кембриджского университета представили новый компактный оптический спектрометрический чип, который способен выполнять лабораторный анализ при минимальной стоимости — около 10 долларов. Этот чип, разработанный совместно с стартапом GlitterinTech, демонстрирует высокую точность для широкого спектра задач, начиная от анализа материалов и продуктов питания и заканчивая мониторингом здоровья человека.
Устройство использует инновационный тип спектрометра — конволюционный спектрометр. Вместо традиционного диспергирования света или алгоритмической реконструкции, этот чип физически выполняет операцию свертки над входящим светом. Он функционирует в ближнем инфракрасном диапазоне от 1200 до 1700 нанометров, обеспечивая выборку и обработку данных менее чем за секунду.
В ходе испытаний чип показал 100%-ный успех при классификации различных веществ. Он успешно идентифицировал пластики, фармацевтические препараты, а также продукты питания, такие как кофе, мука и чай. Кроме того, чип продемонстрировал способность измерять концентрации в водных и органических растворах с точностью около 0,01%, превосходя коммерческие настольные приборы.
Помимо анализа внешних объектов, чип успешно применили для неинвазивного мониторинга биомаркеров человека. Были измерены влажность кожи, уровень этанола в крови, а также концентрации лактата и глюкозы. Исследователи отметили, что чип позволил отслеживать уровень глюкозы у одного участника в течение длительного времени.
Разработанный чип реализован на платформе фотонной интеграции из нитрида кремния и оснащен бортовой электроникой. Это делает его идеальным кандидатом для интеграции в носимые медицинские устройства, что открывает новые перспективы для персонализированного и постоянного медицинского наблюдения.