Услышать молекулы

30.01.2019

Ультразвуковые технологии широко используются людьми в течение нескольких десятилетий, обеспечивая неразрушающий контроль технологических процессов, позволяя медикам увидеть внутренние органы человека без необходимости хирургического вмешательства и т.п. Вполне естественно, что с увеличением общего уровня развития современных технологий, ультразвуковые технологии так же становятся более совершенными, чувствительными и функциональными. И то, чего удалось добиться исследователям из университета Квинсленда, можно охарактеризовать фразой "достижение совершенства", разработанное ими ультразвуковое устройство имеет столь высокую чувствительность, что оно способно "услышать" колебания отдельных молекул воздуха или же перемещения отдельных живых клеток, в том числе и бактерий.

В традиционных ультразвуковых технологиях излучатель и приемник изготовлены из кристаллов пьезоэлектрических материалов. Эти материалы, как известно, начинают вибрировать при подаче на них электрического тока, создавая звуковые колебания, частота которых находится за пределами чувствительности человеческого уха. Ультразвуковые волны, пройдя сквозь воздух или воду, отражаются от более твердых поверхностей и возвращаются к приемнику, где происходит обратное преобразование механических колебаний в электрический сигнал. Вычислительные устройства могут расшифровать информацию, заключенную во времени задержки прибытия отраженных волн, их форме, фазе и построить на основе этой информации достаточно четкое изображение.

Естественно, у ультразвуковых технологий имеются свои пределы возможностей, определенные чувствительностью и другими параметрами используемой техники. Поэтому исследователям из Квинсленда пришлось использовать нетрадиционный подход для получения повышенной чувствительности их устройства. А устройство, собственно, представляет собой кварцевый диск, диаметров 148 микрон и толщиной в 1.8 микрона, помещенный поверх структуры полупроводникового лазера. Поскольку звуковые колебания воздействуют на материал диска в различных точках по-разному, это приводит к возникновению крошечных деформаций, значения которых считываются при помощи лазера и что используется впоследствии для построения более высококачественных изображений.

Этот новый ультразвуковой датчик минимум в сто раз более чувствителен, чем любой существующий из современных высокоточных датчиков. Он позволяет измерять искажения ультразвуковых волн, вызванных воздействием очень слабых сил, таких, как силы гравитации, тянущие вниз одну молекулу. Другими словами, этот датчик может услышать колебания отдельных молекул или "отзвуки" процессов, происходящих внутри отдельных живых клеток.

<< Назад: Убирать за собакой на улице станет проще 30.01.2019

>> Вперед: Умный дверной замок US:E 29.01.2019

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Рыжий ген и ускоренная эволюция 30.04.2026

Вопрос о том, как и насколько быстро меняется человеческий вид, давно занимает биологов и генетиков. Долгое время считалось, что эволюционные процессы происходят крайне медленно, однако новые данные заставляют пересматривать эти представления. Особенно интересные результаты связаны с изменением частоты редких генетических признаков, включая рыжий цвет волос. Рыжеволосость сегодня остается редкой чертой: ее носители составляют менее 2 процентов мирового населения. Однако анализ древней и современной ДНК показывает, что ген, связанный с этим признаком, за последние примерно 10 тысяч лет стал заметно более распространенным, особенно среди популяций Европы. Более того, вместе с ним исследователи фиксируют и другие изменения в генетическом профиле человека, затрагивающие внешность и физиологические особенности. Среди сопутствующих тенденций, выявленных в генетических данных, отмечается увеличение частоты светлой кожи, снижение вероятности мужского облысения, а также некоторые физиолог ...>>

Нейтринный лазер 30.04.2026

Нейтринный лазер - это гипотетическое устройство, способное управлять потоками одних из самых трудноуловимых частиц во Вселенной. Такая разработка открывает новые горизонты в изучении фундаментальных законов природы и может изменить представления о космосе. Идею нового типа излучателя представили физики из Massachusetts Institute of Technology, предложив лазер, который вместо света генерирует поток нейтрино. Эти частицы, почти не взаимодействующие с материей, настолько слабо проявляют себя, что их часто называют "частицами-призраками". Тем не менее они пронизывают все вокруг: по оценкам, триллионы нейтрино ежесекундно проходят через человеческое тело, не оставляя следа. Несмотря на их колоссальную распространенность во Вселенной, нейтрино остаются одними из наименее изученных частиц. Их крайне сложно регистрировать, а еще сложнее контролировать, поэтому традиционно их получают в крупных установках вроде ядерных реакторов или ускорителей частиц. Такие комплексы требуют огромных за ...>>

Мороженое не такое вредное, как принято считать 29.04.2026

В питании часто встречаются продукты, которые одновременно вызывают удовольствие и сомнения с точки зрения здоровья. К таким относится и мороженое: оно воспринимается как типичный десерт с высоким содержанием сахара и жиров, однако современные научные данные постепенно усложняют это привычное представление. Долгое время считалось, что мороженое не может быть частью рационального питания, однако исследования последних лет показывают более неоднозначную картину. Ученые подчеркивают, что влияние этого продукта на организм зависит не только от его сладости или калорийности, но и от состава, качества ингредиентов и общего образа жизни человека. Одни из наиболее масштабных данных были получены в рамках долгосрочных наблюдений в США, включавших проекты Nurses Health Study, Nurses Health Study II и Health Professionals Follow-Up Study. В этих исследованиях на протяжении 20-40 лет наблюдали примерно 190 тысяч взрослых участников, регулярно собирая данные об их питании, физической активнос ...>>

Полет в самолете без пауз в бизнесе 29.04.2026

Авиаперелеты перестают быть просто временем в пути и превращаются в продолжение рабочего дня. Особенно это касается деловых пассажиров, которым важно сохранять продуктивность даже на высоте десяти километров. В ответ на этот запрос авиационная индустрия начинает предлагать решения, которые стирают границу между офисом и салоном самолета. Компания Boeing представила концепцию, которая радикально меняет представление о комфорте в полете. Речь идет о персональных рабочих капсулах, полностью изолированных от шума салона и спроектированных с учетом эргономики длительной работы. Идея этих модулей заключается в создании индивидуального пространства, где пассажир может сосредоточиться на задачах без отвлекающих факторов. Концепт предусматривает два формата использования: работу в сидячем положении и альтернативную конфигурацию, позволяющую работать стоя, что делает пространство более гибким и адаптируемым под разные сценарии. Особое внимание в проекте уделяется акустическому комфорту ...>>

Неконтролируемый смех и эффект откока 28.04.2026

Смех обычно воспринимается как простая и приятная реакция на шутку или забавную ситуацию, однако с точки зрения нейробиологии он представляет собой сложный процесс, в котором участвуют эмоции, социальное восприятие и системы вознаграждения мозга. Именно поэтому в некоторых ситуациях человеку бывает трудно удержаться от смеха, даже если он кажется неуместным. К такому выводу пришли исследователи из University of Gottingen, которые изучали механизмы возникновения и подавления смеха. В их работе было показано, что смех далеко не всегда является полностью сознательным действием и нередко запускается автоматическими процессами в нервной системе. Ученые выделяют два основных типа смеха, различающихся по своему происхождению. Первый - непроизвольный, "беспомощный" смех, возникающий спонтанно и практически не поддающийся контролю. Второй - социальный или вежливый смех, который человек использует осознанно для поддержания общения или выражения реакции в обществе. Нейробиологически эти ...>>

Случайная новость из Архива Состояние кишечной микрофлоры резко ухудшается в реанимации 16.09.2016 Доктор Пол Вишмейер (Paul Wischmeyer) и его коллеги из университета штата Колорадо (США) установили, что количество полезных бактерий в организме пациентов отделений интенсивной терапии сокращается, по сравнению с состоянием здоровых людей. Это увеличивает риск внутрибольничных инфекций, которые могут привести в этой ситуации к сепсису, полиорганной недостаточности и даже смерти. От чего зависит здоровье кишечной микрофлоры человека до сих пор достаточно не изучено. Тем не менее, исследователи догадывались, что тяжелое заболевание, требующее пребывания в отделении интенсивной терапии, приводит к потере полезной микрофлоры, которая поддерживает работу иммунной системы человека. Новое исследование американских ученых нашло доказательства этой гипотезы. "Результаты оказались именно такими, как мы боялись. Мы увидели массовое истощение нормальных, содействующих укреплению здоровья видов", - сказал Пол Вишмейер. Он работает в лаборатории, которая занимается проблемами питания пациентов в критическом состоянии. Доктор Вишмейер отметил, что типичные медицинские процедуры, используемые в отделениях интенсивной терапии - агрессивная антибиотикотерапия, препараты по поддержанию артериального давления, а также "стол № 0" (полное приостановление питания) - оказывают негативное влияние на популяцию полезных кишечных бактерий. Понимание того, как эти изменения влияют на результаты лечения пациентов, могли бы оказаться полезными при разработке целенаправленных мер по восстановлению бактериального баланса. Это, в свою очередь, может снизить риск заражения патогенными микроорганизмами. Ученые проанализировали образцы кожи, стула и мазки изо рта 115 пациентов реанимационных отделений четырех больниц США и Канады. Причем анализ проводился дважды: первый раз через 48 часов после забора, а затем спустя 10 дней в отделении интенсивной терапии (или когда пациент уже был выписан). Ученые также зафиксировали, что ели больные, какое лечение пациенты получали, и какие инфекции у них отмечались. Исследователи сравнили полученные результаты с данными практически здоровых людей. Они сообщают, что анализы пациентов реанимационных отделений показали более низкие уровни бактерий Firmicutes и Bacteroidetes - двух наиболее крупных групп микробов в кишечнике человека, и увеличение количества протеобактерий, которые включают в себя многие болезнетворные виды. Теперь, когда исследователи начали понимать, как изменяется состав кишечной микрофлоры пациентов в отделениях интенсивной терапии, по словам доктора Вишмейера, следующий шагом должно стать применение этих данных для разработки методов поддержания полезного микробиома человека, в том числе применения пробиотиков. Ведущий автор исследования, отмечает, что все, кто участвовал в проекте, включая диетологов, фармацевтов, статистиков, врачей-реаниматологов, а также программистов, работали в основном на добровольной основе без значительного финансирования для изучения изменения микробиома человека в отделениях интенсивной терапии.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026