Išmanieji laikrodžiai niekada nebebus tik paprasti laikrodžiai. Šis pigus lustas yra laboratorija ant jūsų riešo

Pulsas, žingsniai ir miego trukmė jau tapo įprastais išmaniojo laikrodžio rodmenimis. Tačiau galimybė tuo pačiu įrenginiu tirti medžiagų sudėtį būtų visai kitas žingsnis. Kembridžo universiteto mokslininkų ir startuolio „GlitterinTech“ pristatomas miniatiūrinis optinis spektrometras žada priartinti tokią galimybę: kelių centimetrų dydžio sprendimo kaina, kūrėjų teigimu, siekia apie 10 JAV dolerių.

Vis dėlto tarp medžiagas atpažįstančio prototipo ir laikrodžio, patikimai matuojančio gliukozę per odą, dar yra didelis skirtumas. Šio projekto įdomumas slypi galimybėje sumažinti ir atpiginti sudėtingą optinę analizę. Tai galėtų atverti kelią naujoms nešiojamųjų įrenginių funkcijoms, tačiau laboratorinių bandymų rezultatai dar nereiškia, kad jos jau paruoštos kasdieniam naudojimui.

Ką toks lustas iš tikrųjų matuoja?

Spektrometras analizuoja šviesą ir tai, kaip jos skirtingus bangos ilgius veikia tiriama medžiaga. Gautą spektrą galima palyginti su savotišku medžiagos atspaudu: jis padeda nustatyti, kas yra mėginyje, o tinkamomis sąlygomis – ir kokia tam tikros medžiagos koncentracija. Dėl to spektrometrija naudojama įvairiose analizės srityse, kur neužtenka vien pasižiūrėti į mėginio spalvą ar išvaizdą.

Tokie prietaisai nėra vienodo dydžio ar sudėtingumo, tačiau mažinant juos tenka spręsti tikslumo, matavimo diapazono ir kainos klausimus. Kembridžo komanda pasirinko metodą, kuriame konvoliucija – matematinė signalų apdorojimo operacija – atliekama optinėje srityje. Pasak kūrėjų, tai leidžia išlaikyti geras analizės galimybes naudojant paprastesnę ir pigesnę konstrukciją. Praktinis tikslas aiškus: prietaisą, kuriam anksčiau reikėjo daugiau vietos, priartinti prie kasdien nešiojamos elektronikos.

Bandymuose atpažino kavą, arbatą ir plastiką

Pristatant projektą skelbiama, kad bandymuose įrenginys atpažino plastiką, vaistus, kavą, miltus ir arbatą. Šioms užduotims nurodomas 100 proc. atpažinimo tikslumas. Tačiau šį skaičių reikia suprasti konkretaus eksperimento ribose: jis apibūdina tirtų mėginių atpažinimą, o ne gebėjimą neklystant nustatyti bet kokią nežinomą medžiagą.

Taip pat pranešama apie medžiagų koncentracijos matavimus vandenyje ir organiniuose tirpaluose, minint 0,01 proc. tikslumą. Be išsamesnių matavimo sąlygų šio rodiklio negalima tiesiogiai perkelti į žmogaus sveikatos stebėjimą. Nurodomas ir platus veikimo temperatūros intervalas – nuo minus 20 iki plius 80 laipsnių Celsijaus. Tai aktualu galimam naudojimui skirtingoje aplinkoje, tačiau savaime nepatvirtina medicininių matavimų patikimumo.

Gliukozė be adatos – patraukliausia, bet sudėtingiausia perspektyva

Didžiausią susidomėjimą kelia galimybė ateityje stebėti gliukozę nepraduriant odos. Toks sprendimas pakeistų daugelio žmonių kasdienybę, tačiau medžiagos koncentracijos nustatymas paruoštame tirpale ir jos matavimas žmogaus organizme yra skirtingos užduotys. Per odą gaunamą optinį signalą veikia ne vien ieškoma medžiaga: reikšmės turi audinių savybės, kraujotaka, judėjimas ir jutiklio kontaktas.

Todėl aprašyti bandymai neleidžia teigti, kad šis lustas jau gali pakeisti gliukozės matuoklį ar medicininį jutiklį. Tam reikėtų atskirų tyrimų su žmonėmis, palyginimo su patvirtintais matavimo metodais ir patikimumo įvertinimo įvairiomis sąlygomis. Panašiai reikėtų vertinti ir minimas alkoholio, laktato ar hidratacijos stebėjimo galimybes: tai galimos pritaikymo kryptys, kurių kiekvieną būtina patikrinti atskirai.

Dešimties dolerių komponentas dar nereiškia pigaus laikrodžio

Net jei paties spektrometro kainą pavyktų išlaikyti ties maždaug 10 dolerių riba, galutinio įrenginio kainą sudarytų gerokai daugiau dalių. Reikėtų šviesos šaltinių, elektronikos, energijos tiekimo, patikimo korpuso, programinės įrangos ir kalibravimo. Sveikatos funkcijoms papildomai svarbūs tyrimai bei jų rezultatų patvirtinimas.

Vis dėlto pigesnė ir mažesnė analizės įranga gali paskatinti gamintojus išbandyti funkcijas, kurioms anksčiau trukdė komponentų dydis ar kaina. Vartotojui vertingiausia bus žinoti, ką būsimas įrenginys iš tiesų išmatuoja, kokia jo paklaida ir kokiomis sąlygomis rezultatu galima pasitikėti. Būtent šie atsakymai lems, ar „laboratorija ant riešo“ taps naudingu kasdieniu įrankiu.