PENELITI dari University of Cambridge bersama perusahaan pemula (start-up) GlitterinTech berhasil mengembangkan sensor optik miniatur revolusioner seharga US$10 (sekitar Rp150 ribu). Perangkat berukuran beberapa sentimeter ini menawarkan presisi setingkat peralatan laboratorium, yang berpotensi memungkingkan pemantauan kadar gula darah tanpa perlu menusuk kulit.
Spektrometer jenis baru yang dinamakan convolutional spectrometer ini memanfaatkan prinsip matematis teorema konvolusi untuk menganalisis cahaya. Metode ini menggeser cara kerja spektrometer konvensional yang berukuran besar dan berbiaya mahal, sehingga dapat diintegrasikan ke dalam perangkat elektronik portabel maupun teknologi kesehatan sandang (wearable).
Dalam pengujian terhadap berbagai bahan seperti plastik, obat-obatan, kopi, tepung, dan teh, alat ini mencatat tingkat akurasi klasifikasi hingga 100%. Sensor tersebut juga mampu mengukur konsentrasi pada larutan berbasis air dan organik dengan akurasi sekitar 0,01%, mengungguli kinerja spektrometer komersial berukuran besar dalam eksperimen tersebut.
“Gagasan utamanya adalah kembali ke dasar matematika dan mempertanyakan apakah ada cara yang secara fundamental lebih bersih untuk mengambil spektrum,” ujar Dr. Chunhui Yao, salah satu penulis utama studi tersebut. “Dengan menggunakan teorema konvolusi secara langsung pada domain optik, kami menghindari banyak keterbatasan yang selama ini menghambat miniaturisasi spektrometer. Hal ini memberi kami presisi tinggi, toleransi kebisingan yang kuat, serta beban komputasi yang sangat rendah dalam sistem yang ringkas dan murah.”
Potensi Besar di Bidang Kesehatan dan Industri
Di sektor medis, uji coba sensor ini menunjukkan hasil yang menjanjikan. Perangkat mampu mengukur sejumlah penanda biologis (biomarker) manusia, termasuk kelembapan kulit, kadar alkohol dalam darah, laktat darah, hingga pemantauan gula darah secara non-invasif dalam jangka panjang pada subjek uji coba.
Ketua proyek penelitian, Prof. Qixiang Cheng, menyoroti kesiapan teknis alat ini untuk diterapkan secara praktis di luar laboratorium.
“Demonstrasi biomedis ini sangat menggairahkan,” kata Prof. Qixiang Cheng. “Yang membuat karya ini unggul bukan hanya kinerjanya di laboratorium, melainkan kesiapan teknisnya. Kontribusi Dr. Chunhui Yao sangat krusial dalam menerjemahkan konsep matematis menjadi sistem yang utuh dan tangguh, yang beroperasi secara andal di tengah suhu ekstrem maupun kondisi dunia nyata. Kombinasi itulah yang membuka pintu bagi penerapannya secara praktis.”
Sensor ini terbukti tetap beroperasi stabil pada rentang suhu -20°C hingga 80°C. Daya tahan tersebut dinilai sangat vital untuk penggunaan pada perangkat wearable, peralatan pabrik, hingga pemantauan lingkungan di luar ruangan.
Prof. Richard Penty, yang berkontribusi dalam desain dan integrasi sistem fotonik, memuji kesederhanaan arsitektur perangkat ini. “Ini adalah contoh indah bagaimana rekayasa yang elegan dapat menghasilkan dampak nyata,” ujar Prof. Richard Penty. “Arsitekturnya sederhana, dapat ditingkatkan skalanya, dan mudah diproduksi, namun menyampaikan presisi yang menyaingi atau melampaui instrumen yang jauh lebih besar. Dr. Chunhui Yao memainkan peran sentral dalam menyatukan desain fotonik, integrasi sistem, dan validasi eksperimental yang memungkinkan hal ini terjadi.”
Para peneliti berharap teknologi ini dapat memproduksi pengukuran optik canggih secara massal untuk penggunaan sehari-hari.
“Visi kami adalah menjadikan spektrometri sama hadirnya di mana-mana seperti pemantauan suhu atau gerak,” tambah Prof. Qixiang Cheng. “Karya ini menunjukkan bahwa informasi spektral berkualitas tinggi tidak harus terbatas di laboratorium, ia dapat ditanamkan langsung ke dalam teknologi yang digunakan orang sehari-hari.” (Science Daily/Z-2)