A mantis garnélarák elsősorban golyószerű lyukasztásáról ismert, amely mind a szuper-erős kompozit anyagokat inspirálta a jövőbeli páncélzathoz, mind pedig egy vírusos internetes képregényt a kíváncsi rákokról. De kiderül, hogy az állat szeme ugyanolyan érdekes, mint a karja.
kapcsolodo tartalom
- Orvosi fagyöngy: Lehetséges-e az üdülõ növény a rákkal szemben?
Kutatók egy csoportja azon dolgozik, hogy modellezzék a sárgaréz garnélarák összetett szemét és a polarizált látást, és hozzanak létre egy kamerát, amely felismerheti a rák különféle formáit. Most már van egy koncepciókoncepció-kamera-érzékelő, amely kisebb, egyszerűbb és pontosabb, mint a polarizált képalkotás korábbi kísérletei.
Az interdiszciplináris csoport, köztük az ausztráliai Queenslandi Egyetem neurobiológusa, a St. Louis washingtoni egyetemi számítógépes mérnök, valamint a Baltimore megyei Marylandi Egyetem és az angliai Bristoli Egyetem nemrégiben publikálta a munkát a az IEEE folyóirata (Villamos és Elektronikai Mérnöki Intézet) .
A sáskás garnélarák, mint néhány rovar, tintahal és más lábasfejű lábak, a polarizált fény különbségeit is láthatja - azaz a fény, amely különböző iránysíkokban sugárzik - ugyanúgy, mint a fekete fal és a fehér közötti kontrasztot. asztal. Az állatok ezt a képességet használják arra, hogy felfedezzék a zsákmányt, találjanak társat és elkerüljék az evést.
A polarizált fény azonban felhasználható olyan dolgok látására is, amelyeket az emberi szem nem képes, például a rákos sejtek. A csapat kutatása azt mutatja, hogy érzékelője képes rákos elváltozásokat észlelni, még mielőtt a sejtek száma elegendő számú lenne, hogy látható tumorokká váljanak.
A polarizációs képalkotó érzékelő, hasonlóan az okostelefonokban már alkalmazott képalkotó érzékelők típusához, elég kicsi ahhoz, hogy képeket készítsen a rákról az emberi testben. (Timothy York, Viktor Gruev) Viktor Gruev, a washingtoni egyetem számítástechnikai és mérnöki egyetemi docens, amelynek laboratóriuma az érzékelő felépítésén dolgozott, azt mondja, hogy a rákos sejtek polarizált fényben könnyen megfigyelhetők, mert rendezetlen és invazív szerkezetük eltérően szórja meg a fényt, mint a normál testsejtek.
Noha a kutatók a múltban polarizált képalkotó eszközöket hoztak létre, hajlamosak nagyok, több érzékelőt alkalmazni és összetettek, mivel optikai, műszaki és fizikai szakértőket igényelnek a megfelelő működéshez. Ez természetesen azt is jelenti, hogy az eszközök nagyon drágák.
De a nanotechnológia fejlődésének, az okostelefonokban szokásos apró CMOS (ingyenes fém-oxid-félvezető) érzékelőknek és a mantis garnélarák látórendszerének működésének alapjainak kombinálásával a csapat sokkal egyszerűbb képalkotó érzékelőt készített. Egy centnél kisebb, az érzékelő nagyon érzékeny, és korábban képes detektálni a rákos sejteket, mint a polarizált képalkotás korábbi kísérletei, állóképek és videók felhasználásával egyaránt. Gruev szerint végzős hallgatója, Timothy York, a papír fő szerzője nagy része a kamerával és a lehetséges orvosi alkalmazásokkal kapcsolatos munkát végzett.
Az egér vastagbél endoszkópiás képe ebben az érzékelőben a tumorszövet kék színű, míg az egészséges szövet sárga színű. (IEEE) (IEEE) Például vastagbélrák esetén az orvos általában endoszkópot használ rákosnak látszó szövetek megkeresésére, majd elvégzi a biopsziát. A ráknak azonban a fejlõdés egy bizonyos fázisában kell lennie, mielõtt az emberi szem másképp néz ki. A polarizált képalkotó sokkal korábban észlelheti a rákos sejteket, de a korábbi képalkotó eszközök túl nagyok voltak ahhoz, hogy korábban ilyen módon lehessen használni.
„A több kamera használatától az egy chipre épülő megoldáshoz költözöttünk” - mondja Gruev. „Nehéz több kamerát feltenni egy endoszkópba, és fényképezni. Készülékünkkel az összes szűrő a kamerán van, és az optikai padon elhelyezett oldalaktól az endoszkóp végén lévőre megy. "
A kamera drasztikusan csökkentheti a biopsziák szükségességét - mindaddig, amíg a technológiát nem finomítják, nem világos, hogy ezt milyen mértékben fogja megtenni.
Justin Marshall, a Queenslandi Egyetem neurobiológusa és a cikk egy másik szerzője a mantis garnélarákkal kapcsolatos szakértelmét hozta a projektbe. Több mint 25 éve vizsgálja a garnélarák látását. Ő és Gruev egyaránt egyetértenek abban, hogy az egyik következő kihívás az lesz, hogy megtalálják a módját, hogy a hagyományos színes látást beépítsék az érzékelőbe. A jelenlegi helyzetben az érzékelő eltéréseket láthat a polarizációban, de nem a színeket, amelyeket látunk. Ez problémát jelent azoknak az orvosoknak, akik egy nap használhatják az ilyen típusú érzékelőket, mivel jellemzően vizuális útmutatók segítségével irányítják őket érzékeny eljárások során. A garnélarák eme fronton is nyújthat némi segítséget.
"Úgy tűnik, hogy a [Mantis garnélarák] nagyon különös módon határozza meg az információgyűjtés módját, mind a szín, mind a polarizáció szempontjából" - mondja Marshall. „Körbehúzzák a szemüket, hogy az érzékelőket átjuttassák a világon, kissé olyan, mint egy műholdas pásztázás. Lehet, hogy vannak trükkök is, amelyeket kölcsön is kölcsönözhetünk. ”
Marshall szerint az érzékelőt először a vastagbélrák szűrésére lehet használni, mivel ez egy speciális terület, amelyen a csapat dolgozott, és az a terület, ahol a többi polarizált képalkotó kamera mérete és összetettsége problémát jelentett a múltban. Az egyszerűbb polarizációs hatóköröket már használják a bőrrák ellenőrzésére Ausztráliában, ahol a betegség 70-koruk előtt kilencvenként diagnosztizálják a betegséget. A kutatók a polarizált fény használatával is kísérleteznek a szöveti kontraszt növelése érdekében, hogy az orvosok megmondják, hol kell a vágás megkezdése és leállítása műtét alatt.
Mivel a garnélarák ihlette chip olyan kompakt és könnyen használható, a technológia hordozható eszközökké és akár okostelefonokká is bejuthat. Marshall szerint az emberek egy napon önellenőrizhetik a rákot és csökkenthetik a túlterhelt egészségügyi rendszerek terheit.
Noha a polarizált képalkotó technológiában rengeteg potenciál rejlik, Gruev szerint még sok tennivaló van, mind a színérzékelés beépítésében, mind a polarizáció érzékelésének érzékenységének finomításában, hogy növeljük a felbontást, és még jobbá tegyük a súlyos észlelést. korai betegségek.
"Most csak azt a felületet kovácsoljuk le, hogy miként lehet megvizsgálni a biológiát és felépíteni a képalkotó rendszereket, amelyek segíthetnek a rák és más betegségek diagnosztizálásában" - mondja.
