Znajdź zawartość

Na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego (UCSD) powstał specjalny plaster, który w czasie rzeczywistym monitoruje przepływ krwi w głęboko położonych tkankach. Posłuży on do wczesnego wykrywania problemów z układem krążenia. Podobne plastry są wykorzystywane do monitorowania parametrów skóry czy struktur położonych tuż pod nią. Tymczasem urządzenie z UCSD jest w stanie odbierać sygnały z mikrometrowej wielkości struktur położonych nawet 14 centymetrów pod skórą. Takie urządzenie może dostarczyć bardziej spójnego, dokładnego obrazu tego, co dzieje się w głęboko położonych tkankach i organach takich jak serce czy mózg, mówi główny autor badań profesor nanoinżynierii Sheng Xu. Plaster składa się z macierzy 144 milimetrowej wielkości przetworników ultradźwiękowych umieszczonych na cienkim polimerowym podłożu. Ułożono je w macierz o wymiarach 12x12. Ich sygnał może penetrować tkanki na głębokość do 14 centymetrów. Stało się to możliwe dzięki temu, że każdy z przetworników można kontrolować indywidualnie. Mogą one działać albo w synchronicznie, emitując skupioną wiązkę ultradźwięków o wysokiej intensywności, albo też asynchronicznie, gdy każdy z przetworników bada interesującą nas strukturę pod nieco innym kątem. O ile konwencjonalne urządzenia tego typu trzeba przesuwać, by uzyskać inny kąt, w przypadku urządzenia z San Diego nie ma takiej potrzeby. Pracuje ono w zakresie od -20 do 20 stopni. Dzięki temu można monitorować znacznie większy obszar niż ten znajdujący się bezpośrednio pod plastrem. Możemy manipulować wiązką ultradźwięków. To daje nam wiele możliwości, możemy monitorować różne organy czy przepływ krwi w dużej rozdzielczości. Nie byłoby to możliwe za pomocą pojedynczego przetwornika, mówi doktorantka Muyang Lin. Plaster można nosić przez dłuższy czas. Dzięki temu może on dostarczyć cennych danych, w tym informacji o nieodpowiednim funkcjonowaniu zastawek, złej cyrkulacji krwi czy skrzeplinach. W prototypowym urządzeniu dane odczytywano podłączając doń przekaźnik. Teraz, gdy okazało się, że plaster działa jak należy, jego twórcy pracują nad zaimplementowaniem na nim modułu bezprzewodowego przesyłania danych. « powrót do artykułu

Naukowcy z Politechniki Krakowskiej opracowali technologię opartą na ultradźwiękach, która znacząco skróci czas produkcji leków. Najlepsze efekty osiągamy przy lekach przeciwdepresyjnych, gdzie skrócenie czasu otrzymywania produktu wynosi aż 90 proc. W innych grupach skrócenie czasu produkcji wynosi od 30 do 50 proc. – tłumaczy dr inż. Jolanta Jaśkowska, która stoi na czele zespołu badawczego. Uniwersalna metoda obniży koszty produkcji Technologia znajduje zastosowanie w produkcji leków antydepresyjnych, przeciwnowotworowych oraz przeciwbólowych. Jak podkreślono w komunikacie prasowym uczelni, rozwiązanie jest już objęte zgłoszeniem patentowym. Obecnie INTECH PK, spółka celowa Politechniki Krakowskiej, pomaga znaleźć inwestora branżowego. Koncerny farmaceutyczne, które będą wykorzystywać tę metodę, będą mogły znacząco obniżyć koszty produkcji, a to powinno się przełożyć na niższy koszt leku dla pacjenta. Wg oszacowań naukowców, ceny leków wykorzystujących opisywaną metodę mogą spaść o ok. 20-30%. Grupy leków, dla których to rozwiązanie jest między innymi wykorzystywane, czyli antydepresyjne oraz nowotworowe, należą do jednych z droższych leków na polskim rynku, nie wszystkie też są refundowane. Liczymy na to, że nasze rozwiązanie ułatwi życie wielu ciężko chorującym - powiedziała cytowana przez PAP dr inż. Jaśkowska. Co istotne, leki opracowane dzięki tej metodzie cechuje o wiele większa czystość; dzięki temu proces ich oczyszczania jest łatwiejszy i tańszy w porównaniu do klasycznych metod produkcji. Ograniczenie negatywnego wpływu na środowisko Wykorzystując ultradźwięki, można też zmniejszyć negatywny wpływ na środowisko. Mimo ogromnego znaczenia, jakie ma branża farmaceutyczna dla całego społeczeństwa, nie możemy pozostać obojętni na uboczne skutki produkcji leków. Dlatego opracowana przez mój zespół metoda wyróżnia się przede wszystkim mniejszym zużyciem energii oraz możliwością zastąpienia toksycznych rozpuszczalników np. wodą – tłumaczy dr inż. Jaśkowska. Jak donosi Nauka w Polsce, inspiracją dla krakowskiej badaczki było... mycie szkła w laboratorium. Efekty, jakie osiągaliśmy, czyszcząc drobne elementy szklane przy pomocy myjki ultradźwiękowej, skłoniły nas do szukania innych rozwiązań dla tej technologii. Pierwsze też kroki, jeśli chodzi o testowanie metody, podjęliśmy właśnie z wykorzystaniem myjki. Po uzyskaniu bardzo obiecujących wyników przenieśliśmy proces na zaawansowane urządzenia, gdzie w pełni można było kontrolować warunki. Poszukiwania inwestora branżowego Odnosząc się do kwestii poszukiwań inwestora branżowego, Krzysztof Oleksy z INTECH PK ujawnił, że spółka jest już po kilku rozmowach z potencjalnie zainteresowanymi firmami. Technologia jest na tyle rewolucyjna, że zainteresowanie jest bardzo duże. INTECH PK jest jednym z partnerów tworzących ogólnopolskie Porozumienie Spółek Celowych (PSC). PSC to forum współpracy 26 spółek celowych uczelni i instytutów badawczych, które powołano, aby komercjalizować wyniki badań, tworzyć spółki typu spin-off, a także realizować zlecone projekty B+R. « powrót do artykułu

Zaburzenia neurologiczne, jak choroba Parkinsona czy epilepsja, są częściowo leczone poprzez głęboką stymulację mózgu. Jednak taka metoda wymaga chirurgicznego wszczepienia implantów. Naukowcy z Washington University poinformowali o opracowaniu nowej techniki precyzyjnego stymulowania wybranych obszarów mózgu za pomocą ultradźwięków. Mogli dzięki niej włączać i wyłączać wybrane neurony, kontrolując motorykę organizmu, bez potrzeby chirurgicznej implementacji urządzenia. Zespół pracujący pod kierunkiem profesor Hong Chen wykazał, że możliwe jest aktywacji konkretnych rodzajów neuronów za pomocą indukowanych ultradźwiękami zmian temperatury i genetyki. Twórcy nowej techniki nazwali ją sonotermogenetyką. W trakcie naszych badań dostarczyliśmy dowodów na to, że sonotermogenetyka – biorąc na cel głębokie struktury mózgu – wywołuje reakcję behawioralną u swobodnie przemieszczającej się myszy. Sonotermogenetyka może zmienić nasze podejście do badań neurologicznych i ułatwi opracowanie nowych metod rozumienia i leczenia schorzeń mózgu, mówi Chen. Najpierw naukowcy, za pomocą wektora wirusowego, dostarczyli do neuronów, wybranych na podstawie cech genetycznych, receptor TRPV1. Następnie za pomocą ultradźwięków o niskiej częstotliwości zmienili temperaturę tych neuronów. Ciepło, o kilka stopni wyższe niż temperatura organizmu, doprowadziło do aktywacji kanału jonowego TRPV1, który zadziałał jak przełącznik umożliwiający aktywowanie i dezaktywowanie neuronów. Możemy swobodnie przesuwać urządzenie umieszczone na głowie myszy tak, by brać na cel różne miejsca w mózgu. To nieinwazyjna technika, którą można skalować na większe zwierzęta, w tym na człowieka, mówi Yaoheng Yang, główny autor artykułu. Twórcy sonotermogenetyki już teraz zapewniają, że ich technika jest w stanie brać na cel milimetrowej wielkości struktury w całym mózgu, nie czyniąc przy tym żadnej szkody.   « powrót do artykułu

Vasilis Ntziachristos i jego koledzy z Uniwersytetu Technicznego w Monachium oraz Helmholtz Zentrum München są autorami najmniejszego na świecie wykrywacza ultradźwięków. To niezwykle czułe urządzenie pozwala na obrazowanie struktur mniejszych niż komórka. Jest przy tym tanie w produkcji i można je wykonać w dobrze opanowanej technologii silicon-on-insulator (SOI). Jego twórcy zapewniają, że po dalszej optymalizacji urządzenie można będzie masowo produkować i używać w bardzo wielu dziedzinach. Tradycyjne czujniki ultradźwiękowe wykorzystują przetworniki piezoelektryczne zarówno do emitowania dźwięku o wysokiej częstotliwości, jak i jego rejestrowania po odbiciu od obrazowanego przedmiotu. Rozdzielczość takich czujników można zwiększyć poprzez zmniejszenie ich rozmiarów. Jednak wiąże się to z drastycznym spadkiem ich czułości. Ostatnio opracowano techniki radzenia sobie z problemem rozdzielczości w systemach obrazowania ultradźwiękowego. Jeden z takich sposobów to wykrawanie zmian w drganiach powodowanych ultradźwiękami we wnęce optycznej. Dotychczas jednak nie udawało się zejść poniżej rozdzielczości 50 mikrometrów, która stanowiła nieprzekraczalną barierę. Ntziachristos i jego zespół stworzyli „silicon waveguide-etalon detector” (SWED). Falowód jest tutaj zamknięty w okresowej siatce Bragga. Każdy z fragmentów siatki dzieli pewna przestrzeń, ale jeden z nich został zastąpiony wnęką. Na końcu falowodu umieszczono odbijającą warstwę srebra. Gdy naukowcy wprowadzili do SWED ciągły promień lasera, zauważyli, że ultradźwięki wprowadzają do odbitego światła pewne specyficzne zmiany w jego intensywności. Powierzchnia na której SWED wykrywa fale ma wymiary 220x500 nanometrów, jest więc 10-kotnie mniejsze od średnicy krwinki i 10 000 razy mniejsza niż powierzchnia wcześniejszych czujników. To zaś pozwala na obrazowanie struktur 50-krotnie mniejszych niż długość fali wykorzystanej do uzyskania obrazu. Jednocześnie SWED jest 1000 razy bardziej czuły niż obecnie stosowane czujniki optyczne i około 100 000 000 razy bardziej czuły niż wykrywacze piezoelektryczne o tych samych rozmiarach. Możliwości SWED oznaczają, że czujnik można umieścić na układzie wielkości pół mikrometra. To zaś pozwala na wykorzystanie go w licznych zastosowaniach medycznych czy przemysłowych. Więcej o SWED można przeczytać na łamach Nature. « powrót do artykułu

Wyobraźmy sobie, że każdą powierzchnię – stół, drzwiczki do piekarnika, deskę rozdzielczą samochodu – można by zamienić w dotykowy interfejs użytkownika. Zniknęła by konieczność stosowania mechanicznych przycisków, a urządzenia elektroniczne stałyby się wodoodporne. Taki jest właśnie cel firmy UltraSense Systems, która zaprezentowała najmniejszy podobno czujnik ultradźwiękowy typu sensor-on-chip. Pozwala on na odbieranie dotyku i gestu niezależnie od rodzaju i grubości materiału. Dwa firmowe produkty, TouchPoint oraz TouchPointZ, mają już w przyszłym roku trafić do pierwszych urządzeń. UltraSense zostało założone przez dwóch byłych menedżerów InvenSense. Gdy w 2017 roku TDK przejęło InvenSense Dan Goehl został w firmie przez kolejnych 15 miesięcy, a Mo Maghsoudnia odszedł, by zająć się technologiami ultradźwiękowymi w medycynie. Z czasem Maghsoudnia stwierdził, że ze względu na specyfikę rynku medycznego jego pomysły będą wdrażane powoli, zainteresował się więc rynkiem konsumenckim. Na pierwszy ogień pójdzie rynek smartfonów. Nowe technologie trafiają tutaj dość szybko, a my rozpoczynamy pracę we właściwym momencie, wraz z początkiem epoki 5G, mówi Goehl. Producenci smartfonów są wstępnie zainteresowani nową technologią, gdyż chcieliby się pozbyć fizycznych przycisków z urządzeń. Tymczasem czujniki UltraSense działają, jak twierdzą ich twórcy, nawet gdy na powierzchni znajduje się wilgoć, brud czy tłuszcz. Współpracują z każdym materiałem o każdej grubości. Goehl pytany, czy istnieją dla nich jakieś ograniczenia fizyczne, mówi, że jedynymi są odległość i moc. Pierwsze produkty zaprojektowaliśmy tak, by były wydajne pod względem energetycznym. Skupiliśmy się na rynku urządzeń mobilnych zatem działają przez 5-milimetrowej grubości aluminium, 5-milimetrowe szkło i 2-milimetrową warstwę stali. Teoretycznie, biorąc pod uwagę technologię którą dysponujemy i produkty, do jakich trafi ona w przyszłym roku, zasilanie nie jest problemem. Nasz czujnik może bez przeszkód działać przez 20-milimetrową płytę z aluminium. Goehl wyjaśnia, jak działa technologia oferowana przez firmę. Wysyłamy ultradźwięki przez materiał i mierzymy zmiany impedancji akustycznej na powierzchni. Informacje na ten temat wracają do czujnika, który na tej podstawie interpretuje siłę nacisku. Gdy lekko dotkniemy powierzchni, pomiędzy liniami papilarnymi wciąż znajduje się powietrze. Im mocnej naciskamy, tym większa deformacja linii papilarnych i powietrze jest wypychane. Wraz z tym rośnie kontrast, który nasze urządzenie rejestruje i interpretuje. Uspokaja, że nie ma ryzyka, iż znajdujący się w kieszeni telefon zostanie przypadkiem włączony. Czujnik został zaprojektowany tak, by sygnał rozpraszał się w powietrzu, jeśli więc smartfon jest w kieszeni i ociera się o niego materiał spodni, urządzenie jest w stanie rozpoznać, co się dzieje i nie przyjmuje takiego sygnału. TouchPoint potrafi rozpoznać wiele takich wzorców dotyku. Urządzenie ma wymiary 1,4x2,4x0,49 mm. W trybie czuwania potrzebuje 20 µA mocy. Działa niezależnie od procesora producenta, gdyż wszystkie algorytmy zostały wbudowane w sam czujnik. Może być on używany zarówno do prostych zadań, jako włącznik i wyłącznik smartfonu, lub też do sterowania całym urządzeniem, wówczas jest w stanie obsłużyć wielofunkcyjny interfejs z różnymi rodzajami gestów i dotyków. TouchPoint został już przetestowany przez producentów smartfonów i jest gotowy do masowej produkcji. UltraSense chce w ciągu najbliższych 2-3 lat rozpocząć podbój rynku motoryzacyjnego. Tam na przykład TouchPoint mógłby zamieniać deskę rozdzielczą w jeden wielki interfejs. Firma nie wchodzi na dziewicze terytorium, działają na nim bowiem już inne przedsiębiorstwa. Firma Sentons oferuje tensometry (czujniki naprężenia), a New Degree Technology czujniki nacisku. UltraSense zapewnia, że ich technologia to coś zupełnie innego. Inne technologie mają poważne ograniczenia dotyczące np. grubości materiału, w którym mogą być stosowane, złożoności procesu integracji w urządzenie czy czasu kalibracji. TouchPoint ograniczeń tych nie ma. Łatwo go umieścić w urządzeniu, a kalibracja zajmuje sekundy. Obecnie rynek dojrzał do takiej technologii. Być może kilka lat temu byłoby na nią zbyt wcześnie, mówi Goehl. « powrót do artykułu

Naukowcy z Uniwersytetu Jerzego Waszyngtona zaprezentowali całkowicie nowe podejście do leczenia wczesnej cukrzycy typu 2. Wykazali, że za pomocą terapii ultradźwiękowej można stymulować u myszy wydzielanie insuliny na żądanie. Wystawiając trzustkę na oddziaływanie pulsów ultradźwiękowych, zaobserwowano mierzalne wzrosty poziomu insuliny we krwi. Zespół ma zaprezentować uzyskane wyniki na dorocznej konferencji Amerykańskiego Towarzystwa Akustycznego w Louisville. Gdy poziom glukozy rośnie, np. po posiłku, komórki beta wysp trzustkowych nasilają produkcję insuliny. Na początkowych etapach rozwoju cukrzycy typu 2. komórki beta stają się jednak przeciążone, co wiąże się z akumulacją insuliny. By nie dopuścić, aby nagromadzenie hormonu zniszczyło komórki beta, można próbować wspomagać uwalnianie insuliny lekami. Tania Singh uważa, że chcąc uniknąć skutków ubocznych leków, w tym miejscu warto sięgnąć właśnie po ultradźwięki. Podczas testów po sesji ultradźwiękowej obserwowano znaczące wzrosty stężenia insuliny we krwi. W ramach przyszłych badań naukowcy chcą ocenić, czy terapia pulsami ultradźwiękowymi nie uszkadza trzustki i/lub okolicznych narządów. Co ciekawe, choć ekipa Singh zauważyła wzrost poziomu insuliny we krwi, nie towarzyszył temu spadek stężenia glukozy. Akademicy zamierzają się wkrótce zająć tą kwestią. Singh chce również rozszerzyć badania na większe zwierzęta. « powrót do artykułu