Мантис козица позната је понајвише по свом ударцу у облику метака, који је инспирисао и супер-јаке композитне материјале за будући оклоп тела и вирусним веб стриповима о радозналом раку. Али испада да су животињске очи једнако занимљиве као и канџе.
Сличан садржај
- Медицинска маглица: Да ли се биљка може заиста борити против рака?
Група истраживача је радила на томе да моделира сложене очи мантис козица и поларизовани вид како би створила камеру која може открити разне облике рака. Сада имају сензор камере са доказом који је мањи, једноставнији и прецизнији од претходних покушаја поларизованог снимања.
Интердисциплинарна група, укључујући неуробиолог са Универзитета у Квинсленду у Аустралији, инжењер рачунара са Универзитета Вашингтон у Сент Луису и други са Универзитета Мериленд, округа Балтиморе и Универзитета у Бристолу у Енглеској, недавно је објавила рад у Зборник ИЕЕЕ (Институт инжењера електротехнике и електронике) .
Мантис козице, попут неких инсеката, лигњи и других главоножаца, могу уочити разлике у поларизованој светлости - то је светлост која зрачи у различитим равнинама смера - на сличан начин на који бисмо могли видети контраст између црног зида и беле сто. Животиње користе ову способност да открију плен, пронађу паре и избегну да буду поједене.
Али поларизована светлост се такође може користити за гледање ствари које људско око не може, попут ћелија рака. Истраживање тима показује да његов сензор има способност откривања канцерозних лезија пре него што ћелије постану довољно бројне да се појављују као видљиви тумори.
Сензор поларизацијског снимања, сличан типовима сензора за обраду слике који се већ користе у паметним телефонима, довољно је мали да може да слика рака у људском телу. (Тимоти Иорк, Виктор Груев) Виктор Груев, ванредни професор рачунарске науке и инжењерства са Универзитета у Вашингтону, чија је лабораторија радила на изградњи сензора, каже да је ћелије рака лако видети под поларизованом светлошћу, јер њихове неорганизоване и инвазивне структуре распршују светло другачије од нормалних телесних ћелија.
Док су истраживачи у прошлости стварали поларизоване уређаје за обраду слике, они имају тенденцију да буду велики, користећи више сензора и сложени, јер захтевају стручњаке за оптику, инжењерство и физику да би правилно функционисали. То, наравно, такође значи да су инструменти веома скупи.
Али, комбинујући напредак у нанотехнологији, маленим ЦМОС (бесплатним метал-оксид-полуводичем) сензорима уобичајеним у паметним телефонима и основама рада видног система мантис козица, тим је успео да направи много једноставнији сензор за снимање. Мањи од пенија, сензор је веома осетљив и може открити ћелије рака раније него претходни покушаји поларизованог снимања, користећи и фотографије и видео записе. Груев каже да је његов дипломски студент, Тимотхи Иорк, водећи аутор на раду, много тога радио с камером и потенцијалним медицинским апликацијама.
У овој ендоскопској слици мишјег дебелог црева, сензор приказује туморско ткиво плаве боје, док се здраво ткиво приказује као жуто. (ИЕЕЕ) (ИЕЕЕ) На пример, код карцинома дебелог црева, лекар обично користи ендоскоп за тражење ткива које изгледа канцерозно, а затим му направи биопсију. Али рак мора да буде у одређеној фази развоја пре него што људско око изгледа другачије. Поларизовано снимање може уочити ћелије рака много раније, али су претходни уређаји за обраду слика превелики да би се раније користили на овај начин.
„Прешли смо са више камера на решење са једним чипом“, каже Груев. „Тешко је ставити више камера на ендоскоп и фотографисати. Код нашег уређаја сви су филтри на камери и крећу се од нечега што седи на вашој оптичкој клупи до оне која иде на крај ендоскопа. “
Камера би могла драстично умањити потребу за биопсијама - али док се технологија не прочисти, нејасно је у којој мери ће то учинити.
Јустин Марсхалл, неуробиолог са Универзитета у Куеенсланду и још један од аутора папира, у пројекат су донијели експертизу о мантис шкампима. Истражује визију козица више од 25 година. И он и Груев су сагласни да ће један од наредних изазова бити проналазак начина да се у сензор укључи и традиционално бојање боја. Као што сада стоји, сензор може уочити разлике у поларизацији, али не и боје које видимо. То је проблем лекарима који једног дана могу да користе ову врсту сензора, јер обично користе визуелне знакове да би их водили током деликатних процедура. Али козице би могле пружити и помоћ на том предњем делу.
"[Мантис шкампи] изгледају врло посебни у погледу начина на који прикупљају информације, и у погледу боје и поларизације", каже Марсхалл. "Они маше очима како би гурнули свој сензор на свет, помало налик сателитском скенирању. Можда тамо постоје неки трикови од којих можемо и да позајмимо. "
Марсхалл мисли да се сензор може прво користити за тестирање пацијената на рак дебелог црева, јер је то специфично подручје на којем његов тим ради и место где су величина и сложеност осталих поларизованих камера за сликање били проблем у прошлости. Једноставније домене поларизације већ се користе за провјеру рака коже у Аустралији, гдје је двоје од три особе дијагностицирано болест прије навршених 70 година. Истраживачи такође експериментишу помоћу поларизираног свјетла за повећање контраста ткива како би љекарима помогли да кажу гдје да започните и зауставите резање током операције.
Будући да је чип инспирисан козицама тако компактан и једноставан за употребу, технологија би могла да се пробије у преносне уређаје, па чак и паметне телефоне. Ако се то догоди, каже Марсхалл, људи би једног дана могли самостално надгледати рак и умањити оптерећење преоптерећених здравствених система.
Иако постоји пуно потенцијала у технологији поларизованог снимања, Груев каже да треба још много радити како на укључивању сензора у боји тако и на рафинирању осетљивости поларизацијског откривања ради веће резолуције и још бољег у откривању озбиљних ране болести.
"Ми само гребамо површину како можемо посматрати биологију и конструисати системе за обраду слика који могу помоћи у дијагностици рака и других болести", каже он.
