حسگر شفاف و دقیق کره‌ای برای تشخیص پرتو UVA؛ هشدار لحظه‌ای برای پیشگیری از سرطان پوست

تیم تحقیقاتی دانشگاه کیونگ هی کره جنوبی به رهبری پروفسور کانگ سونگ-جون، موفق به توسعه یک حسگر انقلابی، بسیار دقیق، پربازده و کاملاً شفاف شده‌اند که قادر است میزان قرار گرفتن در معرض پرتو فرابنفش نوع A (UVA) را با دقتی بی‌سابقه شناسایی کند. این پیشرفت بزرگ در فناوری‌های پوشیدنی، نویدبخش ابزاری قدرتمند برای مدیریت سلامت پوست و پیشگیری از بیماری‌های مرتبط با نور خورشید است.

خطر پنهان پرتو UVA و نیاز به فناوری شفاف

پرتو فرابنفش (UV) بر اساس طول موج به سه نوع UVA، UVB و UVC تقسیم می‌شود. در این میان، پرتو UVA خطرناک‌ترین نوع محسوب می‌شود، زیرا برخلاف سایر انواع، از لایه اوزون عبور کرده و عمیقاً به لایه‌های زیرین پوست نفوذ می‌کند. این نفوذ عمیق می‌تواند منجر به عوارضی چون پیری زودرس، چین و چروک و انواع خاصی از سرطان پوست شود.

اگرچه دستگاه‌های تشخیص‌دهنده نور خورشید پیش از این نیز وجود داشته‌اند، اما دستگاه‌های پوشیدنی غیرشفاف با محدودیت‌های جدی مواجه بودند. این حسگرهای قدیمی قادر به اندازه‌گیری دقیق میزان پرتو UVA نبودند، زیرا تنها بخش کوچکی از نور می‌توانست از آن‌ها عبور کند. این محدودیت، انطباق فناوری را با دستگاه‌های موجود مانند عینک‌های هوشمند دشوار می‌ساخت.

به دلیل سبکی و شفافیت بی‌نظیر، حسگر جدید می‌تواند به راحتی در طیف وسیعی از محصولات پوشیدنی ادغام شود:

• لباس‌ها و منسوجات
• دستبندها و مچ‌بندهای تناسب اندام
• ساعت‌های هوشمند

این قابلیت، مدیریت پرتو فرابنفش را حتی در طول فعالیت‌های روزمره در فضای باز ممکن می‌سازد و کمک شایانی به پیشگیری از سرطان پوست و مدیریت سلامت عمومی پوست می‌کند.

ساختار فنی و عملکرد انتخابی حسگر

محققان برای ساخت این آشکارساز، فرآیند دقیقی را دنبال کردند. آن‌ها کار را با یک پایه شیشه‌ای شفاف آغاز کرده و سپس نیمه‌هادی‌های اکسیدی شفافی را به آن افزودند که به طور خاص تنها به نور UVA واکنش نشان می‌دهند. در نهایت، یک لایه نازک از اکسید قلع ایندیم (Indium Tin Oxide) شفاف، مدار الکتریکی این آشکارساز کوچک را تکمیل کرد.

«در این مطالعه، یک فتودیود کاملاً شفاف مبتنی بر نیمه‌هادی اکسیدی ساخته شد که شفافیت بالایی را در طیف مرئی نور حفظ می‌کند و به‌طور انتخابی، پرتو UV را در اوج حساسیت ۳۴۰ تا ۳۵۰ نانومتر تشخیص می‌دهد.»

این ترکیب منحصربه‌فرد، امکان ترکیب آسان حسگر با دستگاه‌های پوشیدنی موجود را فراهم می‌آورد.

نحوه هشداردهی و نظارت لحظه‌ای

تیم تحقیقاتی دستگاه حسگر را به یک برد مدار متصل کردند که شامل یک تقویت‌کننده برای تقویت سیگنال‌های ضعیف UVA و یک چیپ بلوتوث برای ارسال داده‌ها بود. این سیستم امکان ارسال داده‌ها را به‌صورت لحظه‌ای به گوشی هوشمند کاربر فراهم می‌کند.

نمونه اولیه آشکارساز UVA تحت نور خورشید در روزهای صاف و ابری آزمایش شد و نتایج آن با تجهیزات نظارت بر UV تخصصی مطابقت کامل داشت. در گوشی هوشمند، میزان تجمعی قرار گرفتن در معرض پرتو محاسبه می‌شود و هنگامی که سطح پرتو به ۸۰٪ از آستانه سوختگی پوست می‌رسد، به کاربر هشدار داده می‌شود.

این هشدار حیاتی به عنوان نشانه‌ای عمل می‌کند که زمان استفاده مجدد از کرم ضدآفتاب یا پناه گرفتن از نور خورشید فرا رسیده است. محققان تأکید کردند که این دستگاه مراقبت‌های بهداشتی، که با یک گوشی هوشمند ادغام شده است، پتانسیل خود را به عنوان یک رویکرد عملی برای پیشگیری از خطرات مرتبط با قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض UV نشان می‌دهد و به‌عنوان یک ابزار نظارتی در زمان واقعی، محدودیت‌های کرم ضدآفتاب را تکمیل می‌کند.

آینده فناوری و سلامت عمومی

با استفاده از این حسگر فرابنفش شفاف، می‌توان میزان قرار گرفتن افراد در معرض پرتو فرابنفش را با دقت شناسایی کرد، که این امر امکان هشدار زودهنگام و پیشگیری از بیماری‌هایی مانند سرطان پوست، پیری نوری و آب مروارید را فراهم می‌کند. به گفته محققان، این فناوری در آینده می‌تواند رقابت‌پذیری کره جنوبی را در صنایع الکترونیک شفاف و حسگرهای نوری به طور قابل توجهی تقویت کند.