케임브리지대 연구팀이 약 10달러, 크기 몇 센티미터의 광학 분광기를 개발해 시계나 패치 안에서 실험실 수준의 화학 검사가 가능해질 전망을 열었다.
분사 기업 글리터린테크와 함께 개발한 이 장치는 빛이 물질과 상호작용하는 방식을 읽어 물질을 식별한다. 대학에 따르면 시험에서 식품, 플라스틱, 의약품을 100% 정확도로 판별했다. 팀은 채혈 없이 혈당, 알코올 및 기타 지표를 추적할 수도 있다고 말한다.
빛을 나누는 다른 방식
일반적인 분광기는 프리즘 또는 회절격자로 빛을 파장별로 분산하거나, 무거운 연산으로 스펙트럼을 재구성한다. 이런 설계를 소형화하면 보통 범위, 분해능, 정확도를 잃게 되며, 저렴한 센서가 물질이 무엇인지 찾는 데는 능하지만 얼마나 있는지는 측정하지 못하는 이유가 여기에 있다.
케임브리지 장치는 대신 컨볼루션이라는 수학적 연산을 입사광에 직접 적용해 컨볼루션 정리로 분광 정보를 부호화한다. 연구진은 같은 크기에서 여러 지표 면에서 분산 기반, 푸리에 변환, 연산 기반 설계를 능가한다고 말한다.
활용될 수 있는 곳
세 가지 용도가 두드러진다. 첫째는 웨어러블 건강 모니터링으로, 바늘이 필요 없는 센서는 당뇨 관리 방식을 바꿀 수 있다. 둘째는 식품 및 의약품 검사로, 불량 원료를 찾아내거나 알약이 라벨과 일치하는지 확인하는 데 쓰인다. 셋째는 산업 품질 관리로, 생산 라인의 저렴한 판독기가 출하 전 불량 배치를 표시할 수 있다.
아직 남은 과제
이 연구는 시제품 단계다. 통제된 시험에서의 정확도는 땀에 젖은 손목이나 움직이는 컨베이어 위에서의 정확도와 같지 않으며, 팀은 현장 결과를 발표하지 않았다. 그럼에도 10달러 부품은 측정의 경제성을 바꾼다. 시료를 실험실로 보내는 대신, 실험실이 시료와 함께 이동하는 것이다.
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