เพื่อให้การวินิจฉัยโรคและความผิดปกติต่างๆ ประสบความสำเร็จ แพทย์จำเป็นต้องมีเครื่องมือที่ดีที่สุดในการมองเห็นภายในร่างกายมนุษย์ อย่างไรก็ตาม การถ่ายภาพส่วนที่แคบที่สุดของร่างกายโดยไม่สร้างความเสียหายอาจเป็นเรื่องยากและจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ที่มีลักษณะคล้ายกล้องซึ่งมีขนาดเล็กกว่าที่เคยทำได้ในการออกแบบ ขณะนี้ทีมนักวิจัยนานาชาติได้เอาชนะความท้าทายทางเทคนิคเหล่านี้
เพื่อสร้าง
กล้องที่มีขนาดเล็กพอที่จะมองเห็นภายในได้แม้กระทั่งเส้นเลือดที่แคบที่สุด ทีมงานซึ่งนำโดยนักวิจัยจากได้ผลิตโพรบภาพ 3 มิติที่เล็กที่สุดเท่าที่เคยมีรายงานมา พวกเขาใช้การพิมพ์ไมโคร 3 มิติเพื่อใส่เลนส์ขนาดเล็กลงบนปลายเส้นใยแก้วนำแสงที่มีความหนาเท่ากับเส้นผมของมนุษย์
เมื่อใช้ร่วมกับปลอกหุ้มเพื่อป้องกันเนื้อเยื่อรอบ ๆ และขดลวดพิเศษเพื่อช่วยหมุนและสร้างภาพ 3 มิติ หัววัดทั้งหมดมีความหนาน้อยกว่าครึ่งมิลลิเมตร ความหนาเท่ากับกระดาษไม่กี่แผ่น โล่ประกาศเกียรติคุณโรคหัวใจเข้ามาให้ความสำคัญอุปกรณ์ขนาดเล็กเช่นนี้สามารถเข้าถึงพื้นที่เล็กๆ ที่อยู่ลึกเข้าไป
ในร่างกายได้ ทีมงานยังสามารถเห็นภายในหลอดเลือดเล็กๆ ของหนูที่เป็นโรคและหลอดเลือดแดงของมนุษย์ที่ตีบตันอย่างรุนแรง ความสามารถในการมองเข้าไปภายในหลอดเลือดเหล่านี้ทำให้นักวิจัยมีความหวังว่า โพรบของพวกเขาจะปรับปรุงวิธีที่เราเข้าใจและรักษาโรคหัวใจได้ ผู้ร่วมเขียนงานวิจัย
ที่ตีพิมพ์อธิบายว่า “ปัจจัยหลักในการเกิดโรคหัวใจคือคราบพลัค ซึ่งประกอบด้วยไขมัน คอเลสเตอรอล และสารอื่นๆ ที่สะสมในผนังหลอดเลือด” “กล้องเอนโดสโคปขนาดจิ๋วซึ่งทำหน้าที่เหมือนกล้องขนาดเล็ก ช่วยให้แพทย์เห็นว่าคราบพลัคเหล่านี้ก่อตัวอย่างไร และสำรวจวิธีใหม่ๆ ในการรักษา” เธอกล่าว
การพิมพ์ไมโคร 3D เปิดประตูใหม่ อุปกรณ์ใหม่นี้ไม่ได้เป็นเพียงอุปกรณ์ที่เล็กที่สุดเท่านั้น นอกจากนี้ยังแก้ปัญหาต่างๆ ที่ทำให้อุปกรณ์สร้างภาพขนาดเล็กอื่นๆ สร้างภาพคุณภาพต่ำได้อีกด้วย ก่อนหน้านี้ เลนส์ที่เล็กที่สุดที่สามารถทำได้คือรูปทรงที่เรียบง่ายและมักจะเป็นทรงกลม
สิ่งนี้นำไป
สู่เอฟเฟกต์ที่ไม่ต้องการ เช่น ความคลาดเคลื่อนทรงกลมและสายตาเอียง ซึ่งทำให้ภาพไม่สามารถโฟกัสได้อย่างถูกต้องและทำให้ภาพเบลอ การออกแบบขนาดเล็กยังมีปัญหาในการหาสมดุลที่ดีระหว่างความละเอียดสูงและระยะชัดลึกที่ดี ซึ่งเป็นตัววัดว่าภาพอยู่ในโฟกัสมากน้อยเพียงใด
เทคนิคใหม่ของการพิมพ์ 3 มิติไมโครออปติกที่ซับซ้อนมากขึ้นโดยตรงบนไฟเบอร์ช่วยแก้ปัญหาเหล่านี้ได้ รับผิดชอบในการผลิตเลนส์ขนาดเล็กเหล่านี้ “จนถึงตอนนี้ เราไม่สามารถสร้างกล้องเอนโดสโคปคุณภาพสูงที่มีขนาดเล็กขนาดนี้ได้” เขากล่าว “การใช้ 3D micro-printing ทำให้เราสามารถพิมพ์เลนส์
ที่ซับซ้อนซึ่งเล็กเกินไปที่จะมองเห็นด้วยตาเปล่า” เนื่องจากโรคหัวใจคร่าชีวิตคน 1 คนทุกๆ 19 นาทีในออสเตรเลีย Li คาดการณ์ว่าอุปกรณ์ใหม่เหล่านี้สามารถตั้งค่าเพื่อสร้างผลกระทบที่ยิ่งใหญ่ได้ “มันน่าตื่นเต้นที่ได้ทำงานในโครงการที่เรานำนวัตกรรมเหล่านี้มาสร้างเป็นสิ่งที่มีประโยชน์มาก” เธออธิบาย
ของลำแสง การพิมพ์หินของอะตอมจะวาดลวดลายลำแสงของอะตอมด้วย “หน้ากาก” ที่ทำจากแสง อาจดูแปลก แต่ก็ใช้งานได้ดีอย่างน่าประหลาดใจ แม้ว่าจะยังเร็วเกินไปที่จะบอกว่าการพิมพ์หินอะตอมจะเป็นประโยชน์สำหรับการผลิตชิปหรือไม่ แต่ก็มีคุณสมบัติหลายประการที่ทำให้ควรค่าแก่การศึกษาเพิ่มเติม
พิจารณา
ปัญหาการเลี้ยวเบน อะตอมแทบไม่มีการเลี้ยวเบนเลยเนื่องจากความยาวคลื่น โดยทั่วไปมีเพียงไม่กี่พิโคเมตร อะตอมยังเป็นกลางทางไฟฟ้า ซึ่งหมายความว่าฟลักซ์ขนาดใหญ่สามารถบีบลงในพื้นที่เล็กๆ ได้ แต่อะตอมที่เป็นกลางจะแสดงการต่อต้านได้อย่างไร และลำแสงของอะตอม
จะมีรูปแบบได้อย่างไร การวิจัยที่ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาได้ให้คำตอบสำหรับคำถามทั้งสองนี้ เคล็ดลับอยู่ที่การใช้ก๊าซหายากที่แพร่กระจายได้ เช่น อาร์กอน ก๊าซที่หายากมีลักษณะเฉพาะตรงที่พวกมันเฉื่อยทางเคมีในสถานะพื้นดิน แต่มีสถานะที่แพร่กระจายได้ยาวนานซึ่งสามารถปลดปล่อยพลังงานจำนวนมาก
เมื่อพวกมันกระทบพื้นผิว อะตอมฮีเลียมที่เสถียรมีพลังงาน 20 eV ในขณะที่ก๊าซหายากอื่นๆ ให้ช่วงของพลังงานต่ำถึง 10 eV สำหรับซีนอน เมื่ออยู่ในสถานะ กฎการเลือกเชิงกลเชิงควอนตัมจะห้ามไม่ให้อะตอมปล่อยพลังงาน โดยมีเงื่อนไขว่าพวกมันจะเคลื่อนที่ผ่านสุญญากาศและไม่ได้มีปฏิสัมพันธ์
กับสิ่งอื่นใด หากกระทบพื้นผิว กฎจะไม่คงอยู่อีกต่อไปและพลังงานจะถูกปลดปล่อยออกมา นี่คือพื้นฐานของการพิมพ์หินอะตอม แทนที่จะสะสมพลังงานโฟตอนไว้ในตัวต้านทาน เช่นเดียวกับการพิมพ์หินด้วยแสง พลังงานของอะตอมที่แพร่กระจายได้จะถูกสะสมไว้ในตัวต้านทาน
ลักษณะที่แพร่กระจายได้ของอะตอมเหล่านี้ยังช่วยให้เกิดรูปแบบลำแสงได้ อะตอมจะเปลี่ยนแปลงพื้นผิวในบางพื้นที่ และปล่อยให้ส่วนอื่นไม่ได้รับผลกระทบ ดังนั้นเราจึงต้องการวิธี “ปลดชนวนระเบิด” ในพื้นที่ที่เลือก โดยปล่อยพลังงานที่เก็บไว้ในอะตอมที่แพร่กระจายได้เพื่อให้พวกมันกลับคืนสู่สภาพพื้นดิน
ที่ไม่เป็นอันตราย ทีมงาน ประสบความสำเร็จโดยใช้แสงเลเซอร์ที่ปรับไปยังเส้นการดูดกลืนแสงในอะตอมที่แพร่กระจายได้ เมื่ออะตอมดูดกลืนแสงที่ความถี่เฉพาะนี้ พวกมันจะถูกเลื่อนระดับพลังงานให้สูงขึ้นไปอีก แต่เพียงชั่วคราวเท่านั้น จากระดับนี้ กลศาสตร์ควอนตัมช่วยให้อะตอมคลายตัวเข้าสู่สถานะพื้น
โดยปล่อยโฟตอนรังสีอัลตราไวโอเลต ดังนั้นแสงจึงสามารถ “ดับ” อะตอมที่แพร่กระจายได้ และลำแสงที่มีรูปแบบของความเข้มต่างกันสามารถกำหนดรูปแบบเดียวกันบนลำแสงของอะตอมที่แพร่กระจายได้ บริเวณความเข้มสูงของลำแสงจะดับอะตอมที่แพร่กระจายได้ให้อยู่ในสถานะพื้น
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
