Tecnología de medición óptica
Dennis Lenz
(Imagen simbólica) Determinar el nivel de azúcar en sangre sin dañar la piel requiere mediciones ópticas muy sensibles. Un espectrómetro miniaturizado está destinado a obtener información química de la luz. Los experimentos hasta ahora muestran potencial técnico, pero aún no reemplazan los ensayos clínicos con un gran número de personas.
(Foto: © Investigación y conocimiento, imagen de IA)
En un experimento, un pequeño chip óptico puede detectar cambios en el azúcar en sangre sin necesidad de extraer sangre. Los desarrolladores estiman el coste de su espectrómetro en unos diez dólares estadounidenses. Sin embargo, solo se mostró una serie más larga de mediciones a un participante. El sistema aún no es un dispositivo aprobado para el tratamiento de la diabetes.
Investigadores de la Universidad de Cambridge y de la empresa GlitterinTech que surgieron del grupo de trabajo han desarrollado el llamado espectrómetro plegable. Descompone la información de medición de la luz en un espectro evaluable. El sistema se basa en fotónica integrada de nitruro de silicio. Además del azúcar en sangre, el equipo también examinó materiales y soluciones, entre otras cosas. Por tanto, el uso médico es una de las muchas aplicaciones probadas.
El azúcar en sangre deja una señal visual débil
Un espectrómetro registra la fuerza con la que se representan las diferentes longitudes de onda en una señal luminosa. Las moléculas no absorben la luz por igual en todas las longitudes de onda. De aquí se puede obtener información sobre la composición de una muestra. Cuando se trata de tejidos, la tarea es particularmente desafiante porque numerosas sustancias contribuyen a la señal simultáneamente. El agua, la piel y la sangre trabajan juntas para cambiar la luz que llega al sensor.
Entonces la glucosa debe reconocerse mediante una señal superpuesta. Una buena concordancia con los valores de referencia para una sola persona no responde a si la misma valoración funciona para otras personas. La textura de la piel, el flujo sanguíneo y el contacto de medición pueden variar. El movimiento y las condiciones ambientales cambiantes también se encuentran entre las influencias a las que debe enfrentarse un dispositivo en el uso diario. Esta es exactamente la razón por la que la calibración en una aplicación médica es tan importante como la sensibilidad del hardware.
El principio de cálculo y el procesamiento de la luz funcionan juntos
El nuevo concepto combina múltiples componentes ópticos con respuestas espectrales periódicas. A través de sus modificaciones coordinadas, la información de medición se registra de manera que el espectro original pueda recuperarse computacionalmente. El equipo utiliza el teorema de convolución matemático. El demostrador opera en el rango del infrarrojo cercano de 1.200 a 1.700 nanómetros. Según el anuncio, la medición y el procesamiento se realizan en menos de un segundo.
La principal importancia es obtener información espectral utilizable en un espacio pequeño. Un gran aparato de laboratorio ofrece mucho espacio para caminos ópticos y componentes individuales. Un sensor portátil debe resolver las mismas tareas básicas en un espacio y una potencia mucho más limitados. La fotónica integrada traslada algunas de estas funciones a una plataforma compacta. Desde esta plataforma es posible crear posteriormente diversos dispositivos de medición.
Diez dólares no es un precio de venta.
La suma mencionada describe el coste estimado del desarrollador para el espectrómetro. Un producto sanitario completo también requiere, entre otras cosas, una carcasa, una fuente de alimentación, un software y una cadena de medición probada. Además, existe desarrollo, control de calidad y, si es necesario, aprobación médica. Por lo tanto, una estimación de costes para el núcleo técnico no puede interpretarse directamente como un precio de venta al público. Incluso un componente barato se puede utilizar en un sistema global mucho más caro.
La comparación con sensores establecidos sigue siendo crucial
El objetivo de la medición sin contacto o no invasiva se persigue con varios enfoques de desarrollo, incluidos sensores para medir la glucosa en sangre en la muñeca. Lo crucial es el acuerdo con una referencia reconocida para todo el rango de medición relevante. Los valores particularmente bajos o que cambian rápidamente imponen altas exigencias. Un dispositivo debe detectar de forma fiable este tipo de situaciones y no limitarse a supervisar un día normal.
El desarrollo de sistemas de tratamiento controlados automáticamente por sensores muestra las consecuencias que pueden tener los datos de medición. Una vez que una medición desencadena una respuesta terapéutica, su confiabilidad es particularmente importante. Por lo tanto, el chip Cambridge puede considerarse inicialmente un avance en la tecnología de medición óptica. Su idoneidad para las decisiones médicas debería demostrarse por separado en estudios más amplios y diversos.
Fotónica de la Naturaleza, Espectrómetro Óptico Convolucional; doi:10.1038/s41566-026-01891-6
Construido con el apoyo de inteligencia artificial.
