Sign in to follow this
Followers
0
Metamateriały zwiększą nam rozdzielczość
By
KopalniaWiedzy.pl, in Technologia
-
Similar Content
-
By KopalniaWiedzy.pl
Obrazowanie ultradźwiękowe (USG) jest bezpieczną nieinwazyjną metodą, dzięki której lekarz może zdobyć cenne informacje na temat organów wewnętrznych pacjenta. Obecnie jednak wymaga ono stosowania dużego, nieporęcznego i kosztownego sprzętu, dostępnego jedynie w gabinetach lekarskich. Inżynierowie z MIT opracowali projekt miniaturowego systemu USG, który – na podobieństwo plastra – można przykleić do skóry i prowadzić obrazowanie przez 48 godzin.
Eksperymenty przeprowadzone na ochotnikach wykazały, że urządzenie dobrze trzyma się skóry, zapewnia dobrej jakości obraz głównych naczyń krwionośnych oraz głębiej położonych organów. Co więcej, można było za jego pomocą rejestrować zmiany w organach podczas różnych aktywności, gdy badani siedzieli, stali, biegali czy jeździli na rowerze.
Na obecnym etapie prototyp wymaga przewodowego połączenia z urządzeniem przekładającym odbite fale na obrazy. Jednak, jak zapewniają jego twórcy, może przydać się już teraz. Może zostać np. wykorzystany w szpitalu do ciągłego monitorowania pacjenta bez potrzeby obecności lekarza wykonującego badanie.
Obecnie trwają prace nad zapewnienie plastrom łączności bezprzewodowej. Wówczas takie plastry USG można by założyć w gabinecie lekarskim lub nawet w domu, wysyłać dane np. na telefon pacjenta, skąd obraz mógłby być przesyłany dalej lub też analizowany na bieżąco przez algorytmy sztucznej inteligencji. Sądzimy, że otworzyliśmy nową epokę przenośnego obrazowania. Za pomocą kilku plastrów będzie można obserwować organy wewnętrzne człowieka, mówi główny autor badań, profesor inżynierii Xuanhe Zhao z MIT.
Dotychczas nie udało się opracować urządzenia, które pozwalałoby na długotrwały monitoring USG o wysokiej jakości. Ubieralne urządzenie do obrazowania ultradźwiękowego miałoby olbrzymi potencjał w diagnostyce. Istniejące obecnie plastry USG zapewniają jednak obraz o dość niskiej rozdzielczości i nie obrazują głęboko położonych organów, mówi Chonghe Wang z MIT.
Naukowcom z Massachusetts udało się połączyć elastyczną warstwę samoprzylepną ze sztywną macierzą przetworników. To pozwoliło na umieszczenie urządzenia na skórze przy jednoczesnym utrzymaniu położenia przetworników względem siebie, co zapewnia lepszy obraz. W dotychczas stosowanych rozwiązaniach podobnego typu macierze przetworników są elastyczne, co zmienia ich położenie względem siebie, a to skutkuje deformacją obrazu i obniżeniem jego rozdzielczości.
Element samoprzylepny urządzenia wykonany został z dwóch warstw elastomeru, pomiędzy którymi zamknięto elastyczny rozciągliwy żel. Elastomer zabezpiecza żel przed wyschnięciem, wyjaśnia współautor urządzenia, Xiaoyu Chen. Dolna warstwa elastomeru jest samoprzylepna, w górnej znajdują się przetworniki. Całość ma powierzchnię około 2 cm2 i grubość 3 mm.
Podczas testów na ochotnikach ubieralne USG dobrze trzymało się skóry przez 48 godzin i zapewniało dobry obraz w czasie, gdy badani siedzieli, stali, biegali na mechanicznej bieżni, jeździli na rowerze stacjonarnym i podnosili ciężary. Naukowcy byli np. w stanie obserwować różnicę w średnicy naczyń krwionośnych pomiędzy badanym siedzącym a stojącym. Plastry rejestrowały zmiany kształtu serca podczas ćwiczeń fizycznych czy zmiany żołądka w czasie picia napojów. A gdy uczestnicy podnosili ciężary, USG wykrywało jasne ślady w mięśniach, wskazujące na tymczasowe mikrouszkodzenia. Dzięki temu możemy np. wychwycić moment, w którym ćwiczenia prowadzą do przeciążenia mięśnia i je przerwać, wyjaśnia Chen.
Celem naukowców jest obecnie stworzenie bezprzewodowej wersji plastra USG, który mógłby być stosowany w gabinecie lekarskim czy w domu.Dzięki temu możliwe byłoby nie tylko monitorowanie organów, ale np. obserwowanie postępów guzów nowotworowych czy rozwoju płodu.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Cornell University zaproponowali nowatorską metodę jednoczesnego modulowania w czasie rzeczywistym właściwości absorpcyjnych i refrakcyjnych metamateriałów. To zaś pozwoli na kontrolowanie w czasie i przestrzeni propagacji fal w metamateriałach, co może mieć olbrzymie znaczenie zarówno w fizyce, jak i inżynierii.
Autorami teoretycznej pracy, opublikowanej na łamach pisma Optica, są doktoranci Zeki Hayran i Aobo Chen oraz ich opiekun naukowy profesor Francesco Monticone. Dotychczas naukowcy zajmujący się metamateriałami badali je pod kątem możliwości kontrolowania albo absorpcji, albo refrakcji fal elektromagnetycznych. Jednak młodzi naukowcy z Monticone Research Grooup wykazali właśnie, że jeśli będziemy w stanie manipulować obiema właściwościami w czasie rzeczywistym, możliwości metamateriałów zostaną znacznie zwiększone. Metamateriały, których właściwości można zmieniać w czasie – zwane chronometamateriałami – mogą przyczynić się do olbrzymich postępów technologicznych.
Wykazaliśmy, że jeśli będziemy modulować w czasie obie te właściwości jednocześnie, uzyskamy znacznie lepszą absoprcję fal elektromagnetycznych niż w strukturze stabilnej lub takiej, w której można modulować w jednym momencie tylko jedną z tych cech. Uzyskujemy w ten sposób znacznie bardziej efektywny system, mówi Monticone.
Odkrycie możne doprowadzić do stworzenia nowych metamateriałów o bardzo pożądanych właściwościach. Na przykład materiał pochłaniający szerokie pasmo fal radiowych musi mieć grubość powyżej pewnej grubości granicznej, jednak może to znacząco utrudniać projektowanie urządzeń go wykorzystujących. Żeby zmniejszyć grubość takiego materiału, a jednocześnie zwiększyć zakres pochłanianych fal, trzeba pokonać ograniczenia konwencjonalnych materiałów. Jednym ze sposobów na to jest modulowanie ich struktury, wyjaśnia Hayran.
Badacze chcą, by ich prace przyczyniły się do dokonania dużego skoku technologicznego. Nie szukamy możliwości stopniowych zmian technologicznych. Chcemy dokonać przełomowych zmian. To nas naprawdę motywuje. Jak można dokonać takich zmian? Trzeba zacząć od samych podstaw, dodaje Monticone.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Na University of California San Diego powstał najmniejszy na świecie laser pracujący w temperaturze pokojowej. Zbudowano też laser, który nie posiada żadnej wartości progowej.
Głównymi zaletami obu urządzeń są ich minimalne zapotrzebowanie na energię oraz miniaturowe rozmiary.
Każdy laser wymaga współdziałania układu pompującego o takiej mocy, która pozwala na przekroczenie progu akcji laserowej, czyli takiego poziomu wzbudzenia, w której większość emisji lasera stanowi uporządkowany stymulowany promień światła, przeważający nad emisją spontaniczną i nieuporządkowaną. Im mniejszy jest laser, tym większa energia konieczna do osiągnięcia progu.
Aby poradzić sobie z tym problemem naukowcy zaprojektowali laser, który wykorzystuje kwantowy efekt elektrodynamiczny zachodzący we współosiowych nanownękach. Laserowa wnęka zawiera metalowy pręcik otoczony pierścieniem półprzewodnikowych kwantowych studni pokrytych metalem.
Taka architektura pozwoliła też na stworzenie najmniejszego lasera pracującego w temperaturze pokojowej. Jest on o cały rząd wielkości mniejszy od dotychczasowego rekordzisty. Średnica lasera wynosi mniej niż pół mikrona, czyli jest mniej więcej 1200 razy mniejsza niż kropka na końcu tego zdania.
Nanolasery mogą posłużyć do zbudowania komputerów optycznych, w których komunikacja, a być może i obliczenia, będą odbywały się za pomocą sygnałów świetlnych a nie elektrycznych.
Jakby tego było mało, uczeni nie wykluczają, że ich lasery można skalować, co oznacza, iż możliwe będzie wyprodukowanie jeszcze mniejszych urządzeń. To pozwoliłoby np. na badanie materiałów, których struktury są znacznie mniejsze od długości fali, przez co nie można ich badać za pomocą współczesnych laserów.
-
By KopalniaWiedzy.pl
O ultradźwiękach w roli męskiego środka antykoncepcyjnego myślano już 40 lat temu. Naukowców, którzy ostatnio analizowali tamte badania, interesowało, jakie rezultaty można uzyskać za pomocą współczesnego sprzętu. Okazało się, że w czasie eksperymentów na szczurach liczebność plemników spadła do takiego stopnia, że u ludzi wiązałoby się to z niepłodnością (Reproductive Biology and Endocrinology).
Pracami zespołu ze Szkoły Medycznej Uniwersytetu Karoliny Północnej kierował dr James Tsuruta. Zauważono, że zabieg polegający na wielokrotnym obwiedzeniu jąder głowicą USG - zastosowano ultradźwięki o częstotliwości 3 MHz - eliminuje większość gamet.
Najlepsze rezultaty osiągano przy dwóch 15-minutowych sesjach, które wykonywano w odstępie 2 dni. Skórę pokrywano roztworem soli fizjologicznej, spełniającej rolę przewodnika ultradźwięków, a jądra rozgrzewano do temperatury 37 st. Celsjusza. Wskaźnik liczebności plemników spadał wtedy do zera (na tył najądrza przypadały 3 mln ruchliwych plemników).
Tsuruta wyjaśnia, że Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) za oligospermię, czyli zbyt niską liczbę plemników w nasieniu, uznaje wartości niższe niż 15 mln plemników na mililitr. Choć taka metoda antykoncepcyjna byłaby niewątpliwie tania, w ramach przyszłych badań trzeba jeszcze określić, jak długo efekt potraktowania ultradźwiękami się utrzymuje i czy wielokrotne powtarzanie zabiegu jest bezpieczne.
-
By KopalniaWiedzy.pl
Nieinwazyjnie płeć dziecka można określić na usg. dopiero w 2. trymestrze ciąży, wygląda jednak na to, że niecierpliwi przyszli rodzice nie będą już musieli tyle czekać. By rozstrzygnąć, czy urodzi się chłopczyk, czy dziewczynka, wystarczy w 1. trymestrze określić stosunek enzymów DYS14 i GAPDH w matczynym osoczu (FASEB Journal).
Generalnie wczesne określanie płci było [wcześniej] możliwe dzięki inwazyjnym procedurom, takim jak biopsja kosmówki czy punkcja owodni. Nadal wiążą się one jednak z 1-2-proc. ryzykiem poronienia i nie mogą być przeprowadzane do 11. tygodnia ciąży. Ponadto wiarygodne określenie płci za pomocą ultrasonografii nie jest możliwe w pierwszym trymestrze, bo zewnętrzne narządy płciowe nie są jeszcze w pełni rozwinięte - wyjaśnia dr Hyun Mee Ryu ze Szkoły Medycznej KwanDong University w Seulu.
Koreańczycy badali osocze 203 kobiet w pierwszym trymestrze ciąży. Potwierdzono obecność płodowego DNA. Dzięki zastosowaniu zwielokrotnionej łańcuchowej reakcji polimerazy (PCR) w czasie rzeczywistym naukowcy mogli jednocześnie określić poziom DYS14 i GAPDH. Wyniki potwierdzono, odnotowując płeć dziecka po narodzinach.
-
-
Recently Browsing 0 members
No registered users viewing this page.