پژوهشگران دانشگاه کمبریج با توسعه نوعی طیف‌سنج اپتیکال نوآورانه، موفق به ساخت چیپی به قیمت تنها ۱۰ دلار شده‌اند که می‌تواند دقتی هم‌تراز با تجهیزات آزمایشگاهی پزشکی ارائه دهد؛ آن هم در ابعادی به اندازهٔ چند سانتی‌متر که قابلیت تعبیه در گجت‌های پوشیدنی و لوازم الکترونیکی قابل‌حمل را دارد.
تولد یک طیف‌سنج کاملاً متفاوت
طیف‌سنج‌های اپتیکال ابزارهایی هستند که با تحلیل نور، اطلاعاتی دربارهٔ مواد با آن‌ها تعامل می‌کنند به دست می‌آورند. این دستگاه‌ها در پزشکی، تولید صنعتی، آزمایش‌های شیمیایی و پژوهش‌های زیست‌محیطی کاربرد گسترده‌ای دارند. اما کوچک‌سازی آن‌ها معمولاً با افت عملکرد همراه بوده و نمونه‌های فشرده اغلب محدودهٔ اندازه‌گیری، تفکیک‌پذیری یا دقت کمتری دارند.
پروژهٔ مشترک دانشگاه کمبریج و استارتاپ GlitterinTech — که توسط همان تیم پژوهشی بنیان‌گذاری شده — بر اساس یک اصل ریاضی به نام «قضیهٔ کانولوشن» (Convolution Theorem) بنا شده است. این طیف‌سنج «کانولوشنال» با رویکردی کاملاً متفاوت به تحلیل نور می‌پردازد و به گفتهٔ محققان، عملکردی فراتر از نمونه‌های مرسوم ارائه می‌دهد.
دقت ۱۰۰٪ در شناسایی مواد مختلف
در آزمایش‌های اولیه، این سنسور قادر به شناسایی مواد غذایی، انواع پلاستیک و داروها با دقت ۱۰۰ درصد بوده است. علاوه بر این، توانایی خود را در پایش پارامترهای سلامتی مانند قند خون، الکل و سایر نشانگرهای بیولوژیکی بدون نیاز به روش‌های تهاجمی — یعنی بدون سوزن — به اثبات رسانده است.
پتانسیل گسترده در حوزه‌های مختلف
به گفتهٔ محققان، این فناوری ظرفیت تحول در چندین حوزهٔ کلیدی را دارد:
- پایش مداوم و لحظه‌ای نشانگرهای سلامت در دستگاه‌های پوشیدنی مانند ساعت هوشمند
- تشخیص دقیق مواد غذایی و تقلب در زنجیرهٔ تأمین غذا
- کنترل کیفیت صنعتی و شناسایی تغییرات شیمیایی در خطوط تولید
- نظارت زیست‌محیطی و آنالیز سریع نمونه‌های آب و خاک
- آزمایش‌های پزشکی غیرتهاجمی در خانه و در مقیاس انبوه
چیپ ۱۰ دلاری کمبریج نشان می‌دهد که کاهش هزینهٔ تجهیزات تحلیلی پیشرفته، به‌ویژه در کشورهایی با منابع پزشکی محدود، می‌تواند تأثیر عمیقی بر سلامت عمومی و دسترسی عادلانه به مراقبت‌های بهداشتی داشته باشد.
پرسش‌های پرتکرار
این سنسور چگونه عمل می‌کند و چه تفاوتی با طیف‌سنج‌های معمولی دارد؟
این دستگاه از اصل ریاضی کانولوشن برای تحلیل نور بهره می‌برد و برخلاف طیف‌سنج‌های رایج، بدون افت دقت و تفکیک‌پذیری، در ابعادی بسیار کوچک و با هزینه‌ای بسیار پایین ساخته شده است.
آیا این فناوری در آینده‌ای نزدیک در دسترس عموم قرار خواهد گرفت؟
استارتاپ GlitterinTech که از دل همین تیم پژوهشی شکل گرفته، مسیر تجاری‌سازی این فناوری را دنبال می‌کند. هدف اصلی تولید دستگاه‌های پوشیدنی مراقبت سلامت و ابزارهای آزمایشی قابل‌حمل با قیمت بسیار پایین است.
