Он работает с использованием метода, называемого рамановской спектроскопией, при котором лазерный луч, направленный на датчик, слегка изменяется в зависимости от того, какие химические вещества присутствуют на коже в этот момент. Датчик можно тонко настроить, чтобы он был чрезвычайно чувствительным и достаточно надежным для практического использования.
Носимая технология не является чем-то новым. Возможно, вы или кто-то из ваших знакомых носит умные часы. Многие из них могут отслеживать определенные показатели здоровья, такие как частота сердечных сокращений, но в настоящее время они не могут измерять химические сигнатуры, которые могли бы быть полезны для медицинской диагностики.
Умные часы или более специализированные медицинские мониторы также относительно громоздки и часто довольно дороги. Столкнувшись с такими недостатками, команда исследователей из химического факультета Токийского университета искала новый способ определения различных состояний здоровья и экологических проблем неинвазивным и экономически эффективным способом.
«Несколько лет назад я столкнулся с увлекательным методом производства прочных растягивающихся электронных компонентов, разработанным другой исследовательской группой Токийского университета. Эти устройства изготовлены из ультратонких нитей, покрытых золотом, поэтому их можно без проблем прикрепить к коже, поскольку золото никак не реагирует с кожей и не раздражает ее. Однако, как датчики, они были ограничены обнаружением движения, и мы искали что-то, что могло бы определять химические сигнатуры, биомаркеры и лекарства. Поэтому мы развили эту идею и создали неинвазивный датчик, который превзошел наши ожидания и вдохновил нас на поиск путей дальнейшего улучшения его функциональности», — поделился Лимей Лю, ученый и лектор, Университет Янчжоу.
Основным компонентом датчика является тонкая золотая сетка, поскольку золото не реагирует, а это означает, что при контакте с веществом, которое команда хочет измерить — например, потенциальным биомаркером заболевания, присутствующим в поте, — оно не изменяет химически это вещество.
Но вместо этого, поскольку золотая сетка настолько тонкая, она может обеспечить удивительно большую поверхность для связывания этого биомаркера, и именно здесь вступают в действие другие компоненты датчика. Когда маломощный лазер направлен на золотую сетку, часть лазерного излучения поглощается, а часть отражается. Большая часть отраженного света имеет ту же энергию, что и входящий свет.
Однако часть входящего света теряет энергию для биомаркера или другого измеряемого вещества, и расхождение в энергии между отраженным и падающим светом уникально для рассматриваемого вещества. Датчик, называемый спектрометром, может использовать этот уникальный энергетический отпечаток для идентификации вещества. Этот метод химической идентификации известен как рамановская спектроскопия.
«Мы считаем, что благодаря этому возможны такие приложения, как мониторинг уровня глюкозы, идеально подходящие для людей, страдающих диабетом, или даже обнаружение вирусов», — сказал доцент Тинхуэй Сяо.