דארווין קווירוז בוחן גבולות חדשים בלייזרים מיניאטוריים עם יישומים ביו -רפואיים עיקריים.
כשקירוז החל לראשונה לעבוד עם אופטיקה כתואר ראשון, הוא פיתח מגנטומטרים אטומיים. חוויה זו עוררה סקרנות הולכת וגוברת לגבי האופן בו אור מתקשר עם חומר, עניין שהוביל אותו כעת לטכניקה חדשה בהדמיה אופטית.
קווירוז, סטודנט לתואר שלישי במחלקה להנדסת חשמל, מחשבים ואנרגיה באוניברסיטת קולורדו בולדר, הוא מחבר ראשוני של מחקר חדש המדגים כיצד ניתן להשתמש במכשיר אופטי מבוסס נוזלים המכונה פריזמה אלקטרואטית כדי להניע לייזרים במהירות גבוהה ליישומי הדמיה מתקדמים.
היצירה שפורסמה ב- Optics Express, שנערכה יחד עם בוגר PHD של הנדסה מכנית אדוארדו מיסלים ומו זוהראבי, עמיתת מחקר בכירה, פותחת את הדלת לטכנולוגיות חדשות במיקרוסקופיה, לידר, תקשורת אופטית ואפילו הדמיית מוח.
מרבית סורקי הלייזר משתמשים כיום במראות מכניות כדי להנחות קורות אור. הגישה שלנו מחליפה את זה במכשיר משדר ולא מכני שהוא קטן יותר, כוח נמוך יותר ופוטנציאלי קל יותר להדרכה למערכות הדמיה מיניאטוריות. "
דארווין קווירוז, סטודנט לתואר שלישי במחלקה להנדסת חשמל, מחשבים ואנרגיה באוניברסיטת קולורדו בולדר
מיקרוסקופיית סריקת לייזר מסורתית פועלת על ידי הכוונת קרן אור ממוקדת על פני מדגם כמו רשת אחת בשורה בכל פעם. שיטה זו מספקת תמונות עוצמתיות ברזולוציה גבוהה של תאים ונוירונים, אך היא דורשת היגוי מהיר ומדויק של קרן הלייזר.
זה המקום בו נכנסת הפריזמה החשמלית. בניגוד למראות מוצקות, הפריזמה משתמשת בשכבה דקה של נוזל שעל פניו ניתן לשלוט במדויק באמצעות מתח. על ידי שינוי צורת הנוזל, החוקרים יכולים להתכופף ולהנחות קורות אור מבלי להזיז חלקים מכניים.
העבודות הקודמות עם פריזמות אלקטרו-טייטינג היו מוגבלות למהירויות סריקה איטיות או היגוי קרן חד ממדי.
קירוז ומיסקס דחפו את הטכנולוגיה עוד יותר, והפגינו סריקה דו ממדית במהירויות בין 25-75 הרץ, אבן דרך לקראת הפיכת המכשירים למעשיים להדמיה בעולם האמיתי.
"אתגר גדול היה ללמוד כיצד להניע את המכשיר באופן שמייצר סריקה ליניארית וצפויה ללא עיוות", אמר קוויירוז. "גילינו שלפריזמה יש מצבים מהדהדים כמו גלים עומדים שנוכל למעשה למנף לסריקה במהירויות גבוהות יותר."
ההבטחה לטכנולוגיה זו משתרעת הרבה מעבר למעבדה. מכיוון שפרסמות אלקטרו -חשמליות הן קומפקטיות וחסכוניות באנרגיה, ניתן לשלב אותן במיקרוסקופים מיניאטוריים קטנים מספיק כדי לשבת על ראשו של עכבר.
"תאר לעצמך להיות מסוגל לצפות בפעילות המוח בזמן אמת בזמן שבעל חיים עובר במבוך", אמר קוויירוז. "זה סוג ההדמיה in vivo הטכנולוגיה הזו יכולה לאפשר והיא יכולה לשנות את האופן בו אנו חקרו מצבים נוירולוגיים כמו PTSD או מחלת אלצהיימר."
הפרויקט בונה על עבודה קודמת במעבדות Gopinath ו- Bright, שם סטודנט לשעבר של דוקטורט, OMKAR Supekar, שילב לראשונה פריזמה אלקטרונית במערכת מיקרוסקופ לסריקה חד ממדית.
על ידי הרחבת הטכניקה לשני ממדים ומהירויות גבוהות יותר, קוארוז ומגזרים ביססו מסגרת לכיול ואפיון סורקי אלקטרו -טייטינג למגוון רחב של יישומים.
במבט קדימה, קוארוז מקווה שמחקר זה לא רק משפר את מערכות ההדמיה אלא גם מעורר שיתופי פעולה עתידיים על פני שדות.
"עבודה זו מראה מה אפשרי כשאתה משלב גישות פיזיקה והנדסיות", אמר קירוז. "המטרה הסופית היא לבנות כלים שעוזרים לנו לראות ולהבין את המוח בדרכים שלא יכולנו קודם לכן."
