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Neuartiges "Human Eye" -Gerät könnte Krankheiten diagnostizieren

Wissenschaftler haben ein neuartiges, vom menschlichen Auge inspiriertes Bildgebungsgerät entwickelt, das bei der Diagnose menschlicher Krankheiten und der Überwachung gefährlicher Substanzen helfen kann. Dies ist laut einer Studie in der Zeitschrift veröffentlicht Optik Buchstaben.

Forscher der Universität Freiburg hoffen, dass die Technologie eines Tages zu neuen bildgebenden Instrumenten und Mikroskopen führen wird, die in der Medizin und in der wissenschaftlichen Forschung eingesetzt werden könnten, etwa bei Geräten zur Früherkennung von Hautkrebs.

Den Forschern zufolge ist das neue Bildgebungssystem die erste Technologie, die Bildgebungsfähigkeiten auf solch hohem Niveau zeigt, indem herkömmliche feste Linsen durch eine formbare "Linse" und eine flüssige Komponente, die als "Iris" wirkt, ersetzt werden.

Die Wissenschaftler sagen, das System fokussiert das Licht auch fast so gut wie sein Pendant im Auge.

Gerät basiert auf der Mechanik des menschlichen Auges

Um zu erklären, wie das bildgebende System erstellt wurde, erklären die Forscher zunächst die Mechanik der Inspiration dahinter - das menschliche Auge.

Das Auge besteht aus Muskeln, die eine dehnbare Linse beeinträchtigen, um die Brennweite, den Abstand zwischen der Linse und den Punkt, an dem die Lichtstrahlen fokussiert werden, zu ändern. Um die Lichtmenge zu steuern, die durch die Linse hindurchgeht, öffnet und schließt sich die Iris des Auges.

Aus diesem Wissen kombinierten die Forscher zwei Bildelemente, die sie zuvor entwickelt hatten, um das neue Gerät zu entwickeln.

Erstens haben sie mit Hilfe von Silikon eine Linse geschaffen, die von mehreren Mini-Motoren umgeben ist, die in der Lage sind, den Fokus durch Beeinträchtigung der Linse einzustellen.

Hans Zappe, der Gisela und Erwin Sick Professor für Mikrooptik an der Universität Freiburg und Co-Autor der Arbeit, sagt:

"Was wir jetzt machen, ist ein ganz anderes Mittel, um das Tuning zu machen. Sie können es quetschen und dehnen, so wie Ihr Auge es drückt und es dehnt, um seine Brennweite anzupassen."

Zweitens integrierten die Forscher eine Iris-ähnliche Komponente vor der Linse. Dieses enthält zwei Flüssigkeiten in einer einzigen flachen Kammer.


Dies zeigt die Iris-Komponente des neuen Bildgebungsgeräts, das von Forschern der Universität Freiburg entwickelt wurde.
Bildnachweis: © Gisela und Erwin Sick Lehrstuhl für Mikrooptik

Eine der Flüssigkeiten ist opak und umgibt die klare Flüssigkeit. Die Forscher sagen, dies bildet, was wie ein "Donut schwarzer Tinte" aussieht.

Sie erklären, dass, weil die klare Flüssigkeit auf Öl basiert, die beiden Flüssigkeiten getrennt bleiben. Außerdem haben beide Flüssigkeiten die gleiche Dichte, so dass sie an ihrem Platz bleiben, wenn das Gerät gedreht oder geschüttelt wird.

Die Forscher verwendeten eine elektrische Spannung an die Flüssigkeiten, Electrowetting genannt, um einige ihrer Eigenschaften zu ändern. Dies bedeutete, dass die Flüssigkeiten manipuliert werden konnten, wodurch die Forscher die dunklen Ringe ausdehnen und zusammenziehen konnten, so dass mehr oder weniger Licht durch die klare Flüssigkeit in der Mitte fließen konnte.

Gerät ist "State of the Art"

Die Forscher testeten die Optik des Gerätes im Detail und analysierten, wie stark es ein Bild verzerren könnte.

Sie fanden heraus, dass die beiden Hauptkomponenten - die irisähnlichen Flüssigkeiten und die verformbare Iris - beide so konstruiert sein können, dass sie alle anderen Kuriositäten ausgleichen können.

Dr. Zappe sagt, dass dies zu einer besseren optischen Qualität führt als die separate Verwendung der Komponenten.

Er fügt hinzu, dass, obwohl das Gerät möglicherweise nicht so gut wie herkömmliche herkömmliche visuelle Bilderzeuger ist, es für ein abstimmbares Gerät "Stand der Technik" ist.

Die Forscher planen, die Größe des Geräts weiter zu reduzieren, aber Dr. Zappe sagt, ihre Hauptpriorität ist es, mehr Funktionalität hinzuzufügen:

"Wir suchen nach qualitativ hochwertigen Bildern, mit denen wir Dinge darstellen können, die ein normaler Mensch nicht sehen könnte."

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