חוקר מאוניברסיטת אסטון פיתח טכניקה חדשה המשתמשת באור שיכולה לחולל מהפכה באבחון רפואי לא פולשני ובתקשורת אופטית.
המחקר מציג כיצד ניתן לרתום סוג של אור הנקרא מומנטום זוויתי אורביטלי (OAM) לשיפור הדמיה והעברת נתונים דרך העור ורקמות ביולוגיות אחרות.
צוות בראשותו של פרופסור איגור מגלינסקי מצא שלאור OAM יש רגישות ודיוק ללא תחרות שעלולים לגרום למיותרות הליכים כמו ניתוח או ביופסיות. בנוסף, זה יכול לאפשר לרופאים לעקוב אחר התקדמות המחלות ולתכנן אפשרויות טיפול מתאימות.
OAM מוגדר כסוג של קרני אור מובנות, שהן שדות אור בעלי מבנה מרחבי מותאם. המכונה לעתים קרובות קורות מערבולת, הן יושמו בעבר על מספר התפתחויות ביישומים שונים כולל אסטרונומיה, מיקרוסקופיה, הדמיה, מטרולוגיה, חישה ותקשורת אופטית.
פרופסור מגלינסקי בשיתוף עם חוקרים מאוניברסיטת אולו, פינלנד ערך את המחקר אשר מפורט במאמר "שימור שלב של תנע זוויתי אורביטלי בסביבת פיזור מרובה" המתפרסם בכתב העת Nature Light Science & Application. המאמר הוגדר מאז כאחד מעבודות המחקר המרגשות ביותר של השנה על ידי ארגון חברות האופטיקה והפוטוניקה הבינלאומי, Optica.
המחקר מגלה כי OAM שומר על מאפייני הפאזה שלו גם כאשר הוא עובר דרך מדיה מפזרת מאוד, בניגוד לאותות אור רגילים. המשמעות היא שהוא יכול לזהות שינויים קטנים במיוחד עם דיוק של עד 0.000001 באינדקס השבירה, העולה בהרבה על היכולות של טכנולוגיות אבחון נוכחיות רבות.
פרופסור מגלינסקי, שבסיסו במכון אסטון לטכנולוגיות פוטוניות, אמר: "על ידי מראה שאור OAM יכול לעבור דרך מדיה עכורה או עכורה ומפזרת, המחקר פותח אפשרויות חדשות ליישומים ביו-רפואיים מתקדמים.
"לדוגמה, טכנולוגיה זו יכולה להוביל לדרכים מדויקות יותר ולא פולשניות יותר לניטור רמות הגלוקוז בדם, ולספק שיטה קלה יותר וכואבת פחות לאנשים עם סוכרת".
צוות המחקר ערך סדרה של ניסויים מבוקרים, העברת קרני OAM דרך מדיה עם רמות שונות של עכירות ומדדי שבירה. הם השתמשו בטכניקות זיהוי מתקדמות, כולל אינטרפרומטריה והולוגרפיה דיגיטלית, כדי ללכוד ולנתח את התנהגות האור. הם מצאו שהעקביות בין תוצאות ניסויים למודלים תיאורטיים הדגישה את יכולתה של הגישה מבוססת OAM.
החוקרים מאמינים שממצאי המחקר שלהם סוללים את הדרך למגוון יישומים טרנספורמטיביים. על ידי התאמת השלב הראשוני של אור OAM, הם מאמינים כי התקדמות מהפכנית בתחומים כמו מערכות תקשורת אופטיות מאובטחות והדמיה ביו-רפואית מתקדמת תתאפשרנה בעתיד.
פרופסור מגלינסקי הוסיף: "הפוטנציאל לניטור גלוקוז דרך עורית מדויק ולא פולשני מהווה קפיצת מדרגה משמעותית באבחון רפואי.
"המסגרת המתודולוגית של הצוות שלי והאימותים הניסויים מספקים הבנה מקיפה של האופן שבו אור OAM מקיים אינטראקציה עם סביבות פיזור מורכבות, ומחזקות את הפוטנציאל שלו כטכנולוגיה רב-תכליתית לאתגרי חישה והדמיה עתידיים."
