پروژکتور اولتراسونیک برای دارو

0

پروژکتور اولتراسونیک برای دارو

پروژکتور اولتراسونیک برای دارو یک فناوری مبتنی بر تراشه که پروفایل های صوتی را با وضوح و شدت بالا تولید می کند ، می تواند گزینه های جدیدی را برای سونوگرافی درمانی ایجاد کند که موثرتر و آسان تر خواهد شد. تیمی از محققان به سرپرستی Peer Fischer از م Instituteسسه سیستم های هوشمند ماکس پلانک و دانشگاه اشتوتگارت پروژکری را تولید کرده اند که با تلاش فنی نسبتاً کم زمینه های سونوگرافی سه بعدی را به صورت انعطاف پذیر تنظیم می کند.

 بنابراین می توان پروفیل های فشار صدای پویا را با وضوح و فشار صوتی بالاتر از آنچه فن آوری فعلی اجازه می دهد تولید کرد. به زودی می توان پروفایل سونوگرافی را برای بیماران جداگانه تنظیم کرد. حتی ممکن است کاربردهای پزشکی جدیدی برای سونوگرافی ظاهر شود.

دانشکده ها : سونوگرافی به طور گسترده ای به عنوان یک ابزار تشخیصی در پزشکی و علوم مواد استفاده می شود. همچنین می تواند به صورت درمانی استفاده شود. به عنوان مثال ، در ایالات متحده ، تومورهای رحم و پروستات با سونوگرافی با قدرت بالا درمان می شوند . سونوگرافی با گرم شدن خاص بافت بیمار ، سلولهای سرطانی را از بین می برد. محققان در سراسر جهان از سونوگرافی برای مقابله با تومورها و سایر تغییرات پاتولوژیک در مغز استفاده می کنند.

Peer Fischer ، رهبر گروه تحقیقاتی در موسسه سیستم های هوشمند ماکس پلانک و استاد دانشگاه اشتوتگارت ، توضیح می دهد: “برای جلوگیری از آسیب دیدن بافت سالم ، باید مشخصات فشار صدا دقیقاً شکل بگیرد.” خیاط کردن یک میدان سونوگرافی فشرده به بافت بیمار تا حدودی در مغز دشوارتر است. این به این دلیل است که جمجمه موج صدا را تحریف می کند . مدولاتور اولتراسوند فضایی (SUM) که توسط محققان گروه فیشر ساخته شده است باید به بهبود این وضعیت کمک کند و در موارد دیگر درمان سونوگرافی را م effectiveثرتر و آسان تر کند. این اجازه می دهد تا شکل سه بعدی امواج اولتراسوند بسیار شدید با وضوح بالا متنوع باشد – و با تلاش فنی کمتری نسبت به آنچه در حال حاضر برای تعدیل پروفایل های سونوگرافی لازم است.

پروفیل های فشار صدا با شدت بالا با ۱۰،۰۰۰ پیکسل

روشهای متداول زمینه های صوتی را با چندین منبع صوتی جداگانه تغییر می دهند ، امواج آنها را می توان روی هم قرار داد و بر روی یکدیگر منتقل کرد. با این حال ، زیرا منابع صوتی جداگانه نمی توانند بنا به میل خود کوچک شوند ، وضوح این پروفیل های فشار صدا به ۱۰۰۰ پیکسل محدود می شود. فرستنده های صدا پس از آنقدر کوچک هستند که فشار صدا برای اهداف تشخیصی کافی نیست اما درمانی نیست. با استفاده از این فناوری جدید ، محققان ابتدا یک موج فراصوت تولید کرده و سپس پروفیل فشار صوتی آن را به طور مستقل تعدیل می کنند و اساساً دو پرنده را با یک سنگ می کشند.

کای ملد ، عضو فوق دکترا ، که بخشی از تیم توسعه دهنده SUM است ، توضیح می دهد: “به این ترتیب ، ما می توانیم از مبدل های اولتراسونیک بسیار قدرتمندتر استفاده کنیم.” “به لطف تراشه ای با ۱۰،۰۰۰ پیکسل که موج فراصوت را تعدیل می کند ، می توانیم یک پروفایل با وضوح بسیار دقیق تر تولید کنیم.”

Zhichao Ma ، عضو فوق دکترا در گروه فیشر ، که در توسعه فن آوری جدید SUM نقش مهمی داشت ، می گوید: “به منظور تعدیل نیمرخ فشار صدا ، ما از ویژگی های مختلف صوتی آب و هوا استفاده می کنیم.” “در حالی که یک موج اولتراسونیک بدون مانع از مایع عبور می کند ، کاملاً توسط حباب های هوا منعکس می شود.”

بنابراین تیم تحقیقاتی از اشتوتگارت تراشه ای به اندازه یک تصویر کوچک ساخته اند که می توانند با استفاده از الکترولیز (یعنی تقسیم آب به اکسیژن و هیدروژن با برق) حباب هیدروژن روی ۱۰ هزار الکترود در یک فیلم آب نازک تولید کنند. الکترودها هر کدام طول لبه آنها کمتر از یک دهم میلی متر است و به صورت جداگانه قابل کنترل هستند.

 

یک پروژکتور اولتراسونیک برای دارو
هولوگرام الکترولیتی: هیدروژن در الکترودهای تراشه ای به اندازه یک تصویر بند انگشتی کوچک تولید می شود که باعث ایجاد حباب در الکترولیت می شود. حباب های گاز موج اولتراسونیک را مسدود می کنند تا یک پروفیل فشار صدا ایجاد شود. طبق مشخصات ، ذرات ریز خود را به صورت الگویی قرار می دهند که به محض خارج شدن حباب های گاز از تراشه ، دوباره حل می شود.

نمایش تصویری با سونوگرافی

اگر با مبدل (نوعی بلندگوی مینیاتوری) از طریق تراشه موج اولتراسونیک ارسال کنید ، آن بدون مانع از تراشه عبور می کند. اما به محض برخورد موج صوتی با حباب های هیدروژن به آب ، حرکت آن فقط از طریق مایع ادامه می یابد. مانند ماسک ، این یک پروفیل فشار صدا را با بریدگی در نقاطی که حباب هوا قرار دارد ایجاد می کند. برای تشکیل نیمرخ صوتی متفاوت ، محققان ابتدا حباب های هیدروژن را از تراشه پاک کرده و سپس حباب های گاز را با الگویی جدید تولید می کنند.

محققان با نوشتن الفبا در نوعی نمایش تصویری از پروفیل های فشار صدا ، نشان دادند که پروژکتور جدید برای سونوگرافی چگونه دقیق و متغیر کار می کند. آنها برای دیده شدن حروف ، ریز ذرات را در پروفایل های مختلف فشار صدا گرفتند. بسته به الگوی صدا ، ذرات به صورت حروف جداگانه قرار می گیرند.

 

 

پروژکتور اولتراسونیک برای دارو
با صدا نوشته شده است: الگوهای تطبیق حباب های گاز روی تراشه باعث ایجاد پروفیل های فشار صوتی می شود که در آن ریز ذرات و حروف خود را مرتب می کنند. نوشتن نامه جدید حدود ۱۰ دقیقه طول می کشد. با این حال ، می توان آن را سریعتر با تراشه های دیگر انجام داد.

مدل های ارگانوئیدی برای آزمایش دارو

برای تصاویر مشابه ، دانشمندان با Peer Fischer ، Kai Melde و Zhichao Ma پیش از این ریز ذرات با پروفیل فشار صدا ترتیب داده بودند که آنها را با استفاده از تکنیک کمی متفاوت مدل سازی کردند. آنها از شابلونهای پلاستیکی مخصوصی برای تغییر شکل نیمرخ فشار یک موج فراصوت مانند هولوگرام و ترتیب ذرات کوچک – و همچنین سلولهای بیولوژیکی در مایع – به الگوی دلخواه استفاده کردند. با این حال ، هولوگرام های پلاستیکی فقط تصاویر ثابت را ارائه می دهند. برای هر الگوی جدید ، آنها مجبور بودند یک الگوی پلاستیکی متفاوت بسازند. با استفاده از پروژکتور سونوگرافی ، تیم اشتوتگارت قادر است در مدت زمان ۱۰ ثانیه پروفایل صدای جدیدی ایجاد کند .

کای ملده ، رهبر تیم توسعه هولوگرام ، می گوید: “با تراشه های دیگر ، می توانیم نرخ فریم را به میزان قابل توجهی افزایش دهیم.”

این روش می تواند نه تنها برای اهداف تشخیصی و درمانی بلکه در آزمایشگاه های زیست پزشکی نیز مورد استفاده قرار گیرد. به عنوان مثال ، برای مرتب سازی سلول ها به مدل های ارگانوئیدی. فیشر می گوید: “این گونه ارگانوئیدها آزمایشات مفیدی را برای مواد فعال دارویی فراهم می کنند و بنابراین حداقل تا حدی می توانند جایگزین آزمایشات حیوانی شوند.

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.