Nous nous concentrons sur le COVID-19 , mais la possibilité de générer des diagnostics précis dans des cas de différentes maladies sans quitter la maison pourrait être un progrès pour les soins primaires et précoces de nombreuses pathologies. Sur cette voie se trouve un groupe de scientifiques qui seraient un pas de plus vers la réalisation d'appareils capables de réagir s'ils proviennent d'un coronavirus, d'un rhume, d'une grippe ou d'une autre condition.
Une technologie intelligente qui pourrait aider les gens à diagnostiquer rapidement, facilement et avec précision à domicile pourrait être à portée de main dans quelques années, selon une équipe de scientifiques norvégiens qui affirment avoir franchi une étape importante dans un développement sur cette voie.
Dans un article récent publié dans la revue scientifique Nature , l'équipe de chercheurs a noté les progrès qu'ils ont réalisés dans ce qu'ils appellent les "premières microcavités de haute qualité", qui peuvent accéder au spectre infrarouge lointain de la lumière pour une meilleure détection et imagerie de différents pronostics de santé.
« Nous avons construit le microrésonateur de manière à garantir la perte la plus faible pour le spectre infrarouge lointain . Parce que le spectre infrarouge lointain fournit des informations définitives sur les produits chimiques, il ouvre de nouvelles possibilités pour les applications de capteurs », a expliqué Dingding Ren, chercheur au Département des systèmes électroniques de l'Université norvégienne des sciences et technologies (NTNU), à l'occasion de présenter publiquement vos recherches.
Détecter ce qui est nécessaire
Étant donné que les symptômes de virus comme la grippe, le rhume et le COVID-19 peuvent être similaires ou se chevaucher, être capable de s'auto -diagnostiquer rapidement avec un petit appareil pourrait changer la donne dans des situations aussi élémentaires que les soins de santé et aussi complexes. que les coûts de main-d'œuvre dus à l'absence.
Dans leur article, les chercheurs pensent que cette technologie pourrait un jour être également utilisée pour détecter le diabète. Les microcavités sont un type de cavité optique qui peut stocker une quantité importante d'informations optiques dans un petit conteneur. A l'intérieur du microrésonateur, la lumière se déplace en cercle et amplifie ses propriétés.
"Nous pouvons comparer le microrésonateur à ce qui arrive au son dans la Whispering Gallery de la cathédrale Saint-Paul de Londres", a expliqué Ren. Là, si une personne à un bout de la pièce chuchote, une autre personne à l'autre bout peut toujours l'entendre, bien qu'il ne devrait normalement pas être possible d'entendre un chuchotement à cette distance.
Ce qui se passe, c'est que la cathédrale amplifie les ondes sonores par la précision de sa forme et de ses murs les uns par rapport aux autres. Quelque chose de similaire se produit avec les ondes lumineuses dans un microrésonateur . Les applications des microcavités optiques sont nombreuses ; par exemple, ils prennent en charge la transmission de données longue distance sur fibre optique et sont essentiels à la lecture ou à l'écriture laser de CD et de DVD.
Astrid Aksnes, professeur au département des systèmes électroniques de NTNU, a noté que "la capacité de mesurer dans la partie IR à grande longueur d'onde du spectre lumineux, de 8 à 14 microns, signifie plus d'opportunités d'utilisation dans la surveillance de l'environnement et la biomédecine. De nombreuses molécules ont des bandes vibrationnelles fondamentales dans la gamme IR de longueur d'onde moyenne (2-20 microns), la région dite de l'empreinte moléculaire. En mesurant dans cette gamme de longueurs d'onde, nous obtenons une sensibilité plus élevée.
« Notre microcavité est environ 100 fois meilleure que ce qui était auparavant disponible pour le spectre infrarouge lointain. Il peut retenir la lumière 100 fois plus longtemps que les versions précédentes, ce qui augmente le champ optique à l'intérieur et facilite grandement les processus non linéaires tels que la génération de peignes de fréquence », a poursuivi Aksnes.
Les peignes de fréquence optique ont d'abord été développés pour les horloges atomiques afin de les maintenir précises grâce à une transmission soigneuse des informations. On les trouve maintenant dans les appareils GPS et à fibre optique utilisés dans les ordinateurs et les téléphones. En plus d'améliorer la facilité de génération de peignes de fréquence, cette nouvelle microcavité peut être utile pour l'identification chimique spectroscopique, en utilisant la lumière pour analyser un échantillon pour les virus et les bactéries.
« En ce qui concerne les mesures dans ce spectre de lumière infrarouge à ondes longues, la technologie en est encore à ses balbutiements. Mais notre amélioration nous donne la possibilité d'identifier plusieurs produits chimiques différents en temps réel dans un avenir proche », a déclaré Ren. Les chercheurs ont réalisé cette microcavité de meilleure qualité en utilisant du germanium natif, un élément chimique couramment utilisé dans les transistors ou les dispositifs à semi-conducteurs de nombreux appareils électroniques.
Actuellement, la technologie qui utilise la spectroscopie pour identifier les substances chimiques ne se trouve que dans les hôpitaux et autres installations très complexes. Les chercheurs ont noté que l'accès à des longueurs d'onde encore plus longues pourrait nécessiter l'utilisation de matériaux autres que le germanium, comme le diamant ou même un certain type de sel.
« Nous sommes encore loin de la technologie intelligente qui utilise des microrésonateurs pour identifier nos maladies dans notre maison en quelques secondes. Mais avec cette nouvelle recherche, il semble faire des progrès dans cette direction", a conclu Ren.
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