เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง ศัลยแพทย์ที่ทำการผ่าตัดอาจปรับทิศทางตัวเองในร่างกายมนุษย์โดยใช้การมองเห็นและการสัมผัส แต่ประสาทสัมผัสของมนุษย์ไม่สามารถแยกสิ่งต่างๆ เช่น เซลล์มะเร็งกลุ่มเล็กๆ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ Urbana-Champaign จัดการกับความท้าทายนี้โดยการพัฒนาเซ็นเซอร์ภาพใหม่ที่เสริมการมองเห็นของศัลยแพทย์ และขึ้นอยู่กับว่าตั๊กแตนตำข้าวมองโลกอย่างไร
เซ็นเซอร์หลายชั้นขนาดเท่าแสตมป์
ตั๊กแตนตำข้าวมีระบบการมองเห็นที่ซับซ้อนที่สุดเท่าที่เคยศึกษามา (พวกมันยังมีสถิติโลกอีกด้วย) ตาประกอบของพวกมันมีเซลล์รับแสงสามชั้น และแต่ละชั้นจะตอบสนองต่อความยาวคลื่นของแสงที่แตกต่างกันเล็กน้อย โดยรวมแล้ว ตั๊กแตนตำข้าวมีเซลล์รับแสงมากถึง 16 ชนิด
ในทางตรงกันข้าม มนุษย์มีเซลล์รับแสงการมองเห็นสีเพียงสามสี (แดง เขียว น้ำเงิน) ที่ตอบสนองต่อแสงที่มองเห็นได้ เพื่อรองรับการมองเห็นของมนุษย์ เซ็นเซอร์ภาพทั่วไปมักจะแยกชั้นวัสดุที่ไวต่อแสงออกเป็นส่วนๆ เนื่องจากแต่ละส่วนมีความไวต่อความยาวคลื่นของแสงที่แตกต่างกัน ศัลยแพทย์จะมองเห็นได้มากเพียงใดโดยใช้กล้อง และความละเอียดของภาพที่ผลิตขึ้น จึงถูกจำกัดด้วยจำนวนส่วนที่เซ็นเซอร์รับภาพมี
ตั๊กแตนตำข้าวพร้อมรูปถ่ายขยายของตาประกอบ สตีเวน แบลร์นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาในห้องทดลองของ Viktor Gruevและผู้เขียนนำผลการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science Translational Medicineได้พัฒนาเซ็นเซอร์ภาพขนาดเท่าตราไปรษณียากรที่เหมือนกับตากุ้งตั๊กแตนตำข้าว มีชั้นเดียวแต่ไม่ถึงสามชั้น วัสดุไวแสง
กล้องที่ใช้เซ็นเซอร์สามารถแสดงผลด้วยความละเอียดสูงและเมื่อรวมกับวัสดุกรองแสงสองชนิด แสงที่มองเห็นได้และแสงใกล้อินฟราเรดสูงสุดหกสี ซึ่งจะทำให้ศัลยแพทย์สามารถใช้กล้องตัวเดียวเพื่อแยกโครงสร้างในร่างกายมนุษย์ที่อาจมองไม่เห็นได้
ฟิลเตอร์และสีย้อม
ศัลยแพทย์ที่ต้องการเห็นสิ่งที่มองไม่เห็นเป็นอย่างอื่นสามารถฉีดสีย้อมเรืองแสงเข้าไปในผู้ป่วยได้ สีย้อมจับกับเซลล์เนื้องอกที่ซ่อนอยู่ และปล่อยแสงที่มองเห็นได้หรือใกล้อินฟราเรดออกจากโครงสร้างที่อาจมีเซลล์เนื้องอกอยู่ภายใน เซ็นเซอร์ภาพทั่วไปจะรวบรวมแสงและสร้างฟีดวิดีโอแบบเรียลไทม์ที่แสดงภาพจากอินฟราเรดที่มองเห็นได้หรือใกล้อินฟราเรดที่ศัลยแพทย์สามารถอ้างอิงได้ขณะปฏิบัติการ
แต่จะเป็นอย่างไรหากศัลยแพทย์จำเป็นต้องมองเห็นแสงอินฟราเรดที่มองเห็นและใกล้ในเวลาเดียวกัน เช่น กรณีที่โครงสร้างอยู่ใกล้ทั้งพื้นผิวและส่วนลึกภายในร่างกาย นักวิจัยได้แก้ปัญหานี้ด้วยการใส่วัสดุกรองแสง 2 ชนิดไว้ที่ชั้นบนสุดของเซนเซอร์ ทำให้สามารถจับภาพสีและภาพใกล้อินฟราเรดได้พร้อมกัน
“คุณอาจต้องการแยกเนื้อเยื่อหลายๆ ชิ้นในห้องผ่าตัด” แบลร์กล่าว “เซ็นเซอร์ของเราสามารถมองเห็นสีย้อมเรืองแสงได้หลายแบบและสามารถให้ศัลยแพทย์ทำแผนที่ของเนื้อเยื่อทั้งหมดเหล่านี้ได้”
กล้องที่ได้รับแรงบันดาลใจจากชีวภาพใน ORเพื่อตรวจสอบว่าเซ็นเซอร์ทำงานอย่างไร นักวิจัยได้สร้างกล้องโดยติดเลนส์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และตัวเรือนเข้ากับเซ็นเซอร์ พวกเขาเชื่อมต่อกล้องกับจอแสดงผลภายนอกเพื่อให้เห็นฟีดวิดีโอแบบเรียลไทม์ของสีที่ซ้อนทับและภาพใกล้อินฟราเรด นักวิจัยแสดงให้เห็นว่ากล้องของพวกเขาสามารถเห็นภาพเครื่องหมายของมะเร็ง 2 แบบ การเติบโตของเซลล์ที่ผิดปกติ และการดูดซึมกลูโคสที่ผิดปกติ เมื่อสีย้อมเรืองแสงสองสีที่มุ่งเป้าไปที่ลักษณะเด่นเหล่านี้ถูกฉีดเข้าไปในหนูที่มีเนื้องอกต่อมลูกหมาก พวกเขายังสามารถตรวจพบเนื้องอกได้อย่างแม่นยำมากขึ้นโดยใช้เครื่องหมาย (สีย้อม) ทั้งสองแบบรวมกันมากกว่าแต่ละอันเพียงอย่างเดียว
ต่อจากนั้นก็นำกล้องเข้าไปในห้องผ่าตัด
พวกเขาพบว่ากล้องสามารถรับการปล่อยแสงใกล้อินฟราเรดที่อ่อนแอได้ภายใต้แสงผ่าตัดที่แรง ซึ่งอาจช่วยให้ศัลยแพทย์ระบุต่อมน้ำเหลืองที่อาจก่อให้เกิดมะเร็งใกล้กับเนื้องอกในเต้านมของมนุษย์ กุ้งตั๊กแตนตำข้าวเป็นแรงบันดาลใจให้เซ็นเซอร์วัดแสงแบบไฮเปอร์สเปกตรัมและโพลาริเมตริก
เนื่องจากกล้องมีขนาดกะทัดรัด (ขนาดโดยประมาณของกล้องดิจิตอล SLR) จึงสามารถรวมเข้ากับห้องผ่าตัดได้ กล้องนี้สามารถใช้เพื่อระบุขอบเขตของเนื้องอกและเนื้องอกที่อยู่ระหว่างรอการอนุมัติด้านกฎระเบียบ ซึ่งสามารถปรับปรุงผลลัพธ์ของผู้ป่วยและย่นระยะเวลาการฟื้นตัวหลังการผ่าตัด
“ธรรมชาติได้พัฒนาระบบการมองเห็นที่หลากหลายอย่างไม่น่าเชื่อ ซึ่งเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมทุกประเภท” แบลร์กล่าว “เราพิจารณาแรงบันดาลใจที่ธรรมชาติมอบให้เราและเครื่องมือที่เราหาได้ในฐานะวิศวกร และเราได้พัฒนาเซ็นเซอร์ที่พบจุดกึ่งกลางระหว่างธรรมชาติกับวิศวกรรม”
เพื่อสร้างการระเบิดดังกล่าว Ahmed และเพื่อนร่วมงานของเขาได้พัฒนาเครื่องยนต์ต้นแบบชื่อ HyperReact (สถานที่ทำปฏิกิริยาไฮเปอร์โซนิกที่มีเอนทัลปีสูง) อุปกรณ์นี้แบ่งออกเป็นสามส่วน ในตอนแรก ห้องผสมไอพ่นของไฮโดรเจนและอากาศจะถูกจุดไฟ สิ่งนี้จะสร้างอากาศแรงดันสูงที่ร้อนซึ่งไหลเข้าสู่ส่วนถัดไป ซึ่งเป็นหัวฉีดแบบ converging-diverging (CD) ซึ่งมีหน้าตัดสี่เหลี่ยมจัตุรัสสมมาตรตามแนวแกนตลอดความยาวทั้งหมด เมื่ออากาศเข้าสู่หัวฉีด CD จะมีการเติมไฮโดรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นพิเศษ รูปร่างของหัวฉีด CD ได้รับการออกแบบมาเพื่อเร่งความเร็วของส่วนผสมให้มีความเร็วประมาณ 4.5 มัคเมื่อเข้าสู่ส่วนการทดสอบ ในห้องสุดท้ายนี้มีทางลาดมุมเลี้ยว 30 องศา
ทีมงานพบว่าด้วยการจัดการส่วนผสมของเชื้อเพลิง อุณหภูมิ และการไหลของอากาศผ่านห้องเพาะเลี้ยง พวกเขาสามารถสร้างแรงกระแทกแบบเฉียงบนทางลาดที่สร้างการระเบิดที่เสถียรบนทางลาดได้ การระเบิดของคลื่นนิ่งนี้กินเวลาในช่วงของการเติมเชื้อเพลิง ซึ่งใช้เวลาประมาณสามวินาที นักวิจัยกล่าวว่าสิ่งนี้ยาวนานกว่าการระเบิดปกติอย่างมากและแสดงให้เห็นถึงการพิสูจน์แนวคิด เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง
