Cambridge Araştırmacılarından $10'lık Optik Sensör: Laboratuvar Hassasiyetini Bilekliklere Taşıyor
Cambridge Üniversitesi ve GlitterinTech iş birliğiyle geliştirilen 10 dolarlık optik spektrometre, laboratuvar seviyesindeki hassasiyeti bileklik gibi giyilebilir cihazlara getirerek kan şekeri, alkol ve diğer biyobelirteçleri invazif olmayan bir şekilde ölçebiliyor.
Cambridge Üniversitesi araştırmacıları ve aynı ekibin kurduğu start‑up GlitterinTech, sadece 10 $ maliyetle üretilebilen bir optik sensör geliştirdi. Bu sensör, laboratuvar ekipmanlarının sağladığı hassasiyeti, bileklik gibi giyilebilir teknolojilere entegre edebilecek boyutta sunuyor. Testlerde gıdalar, plastikler ve ilaçları %100 doğrulukla tanımlarken, kan şekeri, alkol ve diğer sağlık göstergelerini de invazif olmayan bir yöntemle izleyebildi.
Geliştirilen cihaz, geleneksel optik spektrometrelerin temel prensiplerinden farklı bir yaklaşım olan "konvolüsyon spektrometresi"ni kullanıyor. Işık, tekrarlayan spektral yanıtlar gösteren optik bileşenler (örneğin dengesiz Mach‑Zehnder interferometreleri veya mikro‑halka rezonatörleri) üzerinden geçerken, bu bileşenlerin oranları ayarlanarak ışığın dalga boyu yanıtı lineer bir şekilde kaydırılıyor. Elde edilen sinyal, hızlı Fourier dönüşümleriyle işlenerek ışık spektrumu yüksek doğrulukla geri kazanılıyor. Bu yöntem, miniaturizasyonun getirdiği çözünürlük ve ölçüm aralığı kayıplarını büyük ölçüde ortadan kaldırıyor.
Silisyum nitrür fotonik platformu üzerine inşa edilen sensör, 1200‑1700 nm aralığındaki yakın‑kızılötesi dalga boylarını kapsıyor ve bir saniyeden kısa sürede ölçüm alıp işleyebiliyor. Tekrar eden optik desenler sayesinde, ek donanım değişikliği yapmadan spektral bant genişliği teorik olarak neredeyse sınırsız bir şekilde genişletilebiliyor; daha fazla optik bileşen eklenmesi, çözünürlüğün üstel artışına yol açıyor.
Uygulama testleri, sensörün laboratuvar ölçeğindeki cihazlarla rekabet edebileceğini gösterdi. Plastik, ilaç, kahve, un ve çay gibi maddelerin sınıflandırılmasında %100 başarı elde edildi. Su bazlı ve organik çözeltilerdeki konsantrasyon ölçümleri ise yaklaşık %0,01 doğrulukla yapıldı; bu, ticari tezgah üstü spektrometrelerin performansını geride bıraktı. Sağlık alanında ise cilt nemi, kan alkolü, kan laktatı ve kan şekeri gibi biyobelirteçler doğru bir şekilde ölçüldü. Özellikle bir katılımcı üzerinde uzun vadeli, invazif olmayan kan şekeri takibi yapılması, gelecekte iğnesiz glukoz izleme cihazlarına kapı aralayabilir.
Projenin lideri Prof. Qixiang Cheng, "Bu biyomedikal gösterimler özellikle heyecan verici; konvolüsyon teorisini doğrudan optik alanda uygulayarak miniaturize spektrometrelerin geçmişteki sınırlamalarını aşabildik" dedi. Dr. Chunhui Yao ise, "Matematiğe geri dönüp spektrumları daha temiz bir şekilde elde etmenin yolunu aradık; bu sayede yüksek hassasiyet, düşük gürültü toleransı ve minimal hesaplama ihtiyacı elde ettik" ifadelerini kullandı. Teknolojinin daha geniş çapta ticarileşmesi için ek klinik testler ve üretim ölçeklendirmesi gerekecek, ancak şu ana kadar elde edilen bulgular, giyilebilir sağlık izleme ve hızlı malzeme analizinde devrim yaratma potansiyelini açıkça ortaya koyuyor.
