एक मंटिस चिंराट कैंसर का पता लगाने के लिए एक नया कैमरा प्रेरित करता है

मेंटिस झींगा ज्यादातर अपने बुलेट जैसे पंच के लिए जाना जाता है, जिसने भविष्य के शरीर के कवच के लिए सुपर-मजबूत मिश्रित सामग्री और जिज्ञासु क्रस्टेशियन के बारे में वायरल वेब कॉमिक दोनों को प्रेरित किया है। लेकिन यह पता चला है कि जानवर की आंखें उसके पंजे की तरह ही दिलचस्प हैं।

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शोधकर्ताओं के एक समूह ने एक कैमरा बनाने के लिए मंटिस झींगा की मिश्रित आंखों और ध्रुवीकृत दृष्टि को मॉडल बनाने के लिए एक तरीके पर काम किया है जो कैंसर के विभिन्न रूपों का पता लगा सकता है। उनके पास अब एक प्रूफ-ऑफ-कॉन्सेप्ट कैमरा सेंसर है जो ध्रुवीकृत इमेजिंग में पिछले प्रयासों की तुलना में छोटा, सरल और अधिक सटीक है।

अंतःविषय समूह, क्वींसलैंड विश्वविद्यालय, ऑस्ट्रेलिया में एक न्यूरोबायोलॉजिस्ट सहित, सेंट लुइस में वाशिंगटन विश्वविद्यालय में एक कंप्यूटर इंजीनियर, और मैरीलैंड विश्वविद्यालय, बाल्टीमोर काउंटी और इंग्लैंड में यूनिवर्सिटी ऑफ ब्रिस्टल के अन्य लोगों ने हाल ही में काम में प्रकाशित किया। आईईईई की कार्यवाही (इंस्टीट्यूट ऑफ इलेक्ट्रिकल एंड इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियर्स) ।

कुछ कीड़े, विद्रूप और अन्य सेफलोपोड्स की तरह मंटिस झींगा, ध्रुवीकृत प्रकाश में अंतर देख सकता है - यह प्रकाश है जो दिशा के विभिन्न विमानों में विकिरण कर रहा है - एक समान तरीके से कि हम एक काली दीवार और एक सफेद के बीच विपरीत देख सकते हैं। तालिका। जानवर इस क्षमता का उपयोग शिकार का पता लगाने, एक साथी को खोजने और खाने से बचने से करते हैं।

लेकिन ध्रुवीकृत प्रकाश का उपयोग उन चीजों को देखने के लिए भी किया जा सकता है जो मानव आंख नहीं कर सकती हैं, जैसे कि कैंसर कोशिकाएं। टीम के शोध से पता चलता है कि इसके सेंसर में कैंसर के घावों का पता लगाने की क्षमता है, इससे पहले कि कोशिकाओं को दिखाई देने वाले ट्यूमर के रूप में प्रकट होने के लिए कई पर्याप्त हो।

ध्रुवीकरण इमेजिंग सेंसर, पहले से ही स्मार्टफोन में उपयोग किए जाने वाले इमेजिंग सेंसर के प्रकार के समान है, मानव शरीर के अंदर कैंसर की छवियों को लेने के लिए काफी छोटा है। (टिमोथी यॉर्क, विक्टर ग्रुव)

वाशिंगटन विश्वविद्यालय में कंप्यूटर विज्ञान और इंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर विक्टर ग्रुव, जिनकी प्रयोगशाला ने सेंसर के निर्माण पर काम किया, का कहना है कि कैंसर कोशिकाओं को ध्रुवीकृत प्रकाश के तहत देखना आसान है क्योंकि उनकी अव्यवस्थित और आक्रामक संरचनाएं सामान्य शरीर की कोशिकाओं की तुलना में अलग तरह से प्रकाश बिखेरती हैं।

जबकि शोधकर्ताओं ने अतीत में ध्रुवीकृत इमेजिंग उपकरणों का निर्माण किया है, वे कई सेंसर का उपयोग करते हुए बड़े होते हैं, और जटिल होते हैं, जिसमें उन्हें ठीक से संचालित करने के लिए प्रकाशिकी, इंजीनियरिंग और भौतिकी विशेषज्ञों की आवश्यकता होती है। यह, ज़ाहिर है, साधन भी बहुत महंगे हैं।

लेकिन नैनोटेक्नोलॉजी में उन्नति को देखते हुए, छोटे CMOS (मानार्थ धातु-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर) सेंसर स्मार्टफ़ोन में आम हैं और मूल सिद्धांतों की दृष्टि प्रणाली कैसे काम करती है, टीम एक बहुत सरल इमेजिंग सेंसर बनाने में सक्षम थी। एक पेनी की तुलना में छोटा, सेंसर बहुत संवेदनशील है और ध्रुवीकृत इमेजिंग पर पिछले प्रयासों की तुलना में पहले भी छवियों और वीडियो दोनों का उपयोग करके कैंसर कोशिकाओं का पता लगा सकता है। ग्रुव कहते हैं कि उनके स्नातक छात्र, टिमोथी यॉर्क, कागज पर प्रमुख लेखक, ने कैमरे और इसके संभावित अनुप्रयोगों के साथ बहुत काम किया।

माउस कोलन की इस एंडोस्कोपी छवि में, संवेदक नीले रंग में ट्यूमर के ऊतक को दिखाता है, जबकि स्वस्थ ऊतक पीले रंग में दिखाई देता है। (IEEE) (IEEE)

उदाहरण के लिए, बृहदान्त्र कैंसर के साथ, एक डॉक्टर आमतौर पर किसी भी ऊतक को देखने के लिए एक एंडोस्कोप का उपयोग करेगा जो कैंसर दिखता है, फिर एक बायोप्सी लें। लेकिन कैंसर को मानव आंखों से अलग दिखने से पहले विकास के एक निश्चित चरण में होना चाहिए। ध्रुवीकृत इमेजिंग कैंसर कोशिकाओं को बहुत पहले से ही देख सकती है, लेकिन पिछले इमेजिंग उपकरणों को इस तरह से उपयोग करने के लिए बहुत बड़ा है।

ग्रुव कहते हैं, "हमने कई कैमरों को सिंगल-चिप समाधान से स्थानांतरित कर दिया है।" “एक एंडोस्कोप पर कई कैमरे लगाना और तस्वीरें लेना मुश्किल है। हमारे डिवाइस के साथ, सभी फ़िल्टर कैमरे पर हैं और यह कुछ ऐसे से जाता है जो आपके ऑप्टिकल बेंच पर बैठता है जो एंडोस्कोप के अंत में जाता है। "

कैमरा काफी हद तक बायोप्सी की आवश्यकता को कम कर सकता है - लेकिन जब तक कि तकनीक को परिष्कृत नहीं किया जाता है, तब तक यह ऐसा नहीं करेगा।

जस्टिन मार्शल, क्वींसलैंड विश्वविद्यालय के एक न्यूरोबायोलॉजिस्ट और कागज के एक अन्य लेखक ने परियोजना के लिए मंटिस चिंराट पर अपनी विशेषज्ञता लाई। वह 25 से अधिक वर्षों से चिंराट की दृष्टि की जांच कर रहा है। वह और ग्रुव दोनों सहमत हैं कि अगली चुनौतियों में से एक सेंसर में पारंपरिक रंग दृष्टि को शामिल करने का एक तरीका खोजना होगा। जैसा कि यह अब खड़ा है, सेंसर ध्रुवीकरण में अंतर देख सकता है, लेकिन रंग जो हम देखते हैं। यह डॉक्टरों के लिए एक समस्या है जो एक दिन इस प्रकार के सेंसर का उपयोग कर सकते हैं, क्योंकि वे नाजुक प्रक्रियाओं के दौरान मार्गदर्शन करने के लिए आमतौर पर दृश्य संकेतों का उपयोग करते हैं। लेकिन झींगा उस मोर्चे पर भी कुछ मदद दे सकता था।

"मोंटिस झींगा] रंग और ध्रुवीकरण के संदर्भ में जिस तरह से वे जानकारी इकट्ठा करते हैं, उसके बारे में बहुत विशेष प्रतीत होता है, " मार्शेल कहते हैं। "वे दुनिया भर में अपने सेंसर को धकेलने के लिए अपनी आंखों को चारों ओर लाते हैं, एक उपग्रह स्कैनिंग की तरह। वहाँ कुछ तरकीबें हो सकती हैं जिनसे हम उधार भी ले सकते हैं। ”

मार्शल को लगता है कि सेंसर का उपयोग सबसे पहले कोलन कैंसर के रोगियों की जांच के लिए किया जा सकता है, क्योंकि उनकी टीम एक विशिष्ट क्षेत्र पर काम कर रही है और जहां अन्य ध्रुवीकृत इमेजिंग कैमरों का आकार और जटिलता अतीत में एक समस्या रही है। ऑस्ट्रेलिया में त्वचा के कैंसर की जांच के लिए पहले से ही सरल ध्रुवीकरण स्कोप का इस्तेमाल किया जा रहा है, जहां 70 वर्ष की आयु से पहले दो में तीन लोगों को इस बीमारी का पता चलता है। शोधकर्ता डॉक्टरों को यह बताने में मदद करने के लिए ऊतक के विपरीत को बढ़ाने के लिए ध्रुवीकृत प्रकाश का उपयोग भी कर रहे हैं कि कहां बताएं सर्जरी के दौरान काटना शुरू कर दें।

क्योंकि झींगा प्रेरित चिप इतनी कॉम्पैक्ट और उपयोग में आसान है, तकनीक पोर्टेबल उपकरणों और यहां तक ​​कि स्मार्टफोन में अपना रास्ता बना सकती है। यदि ऐसा होता है, तो मार्शल कहते हैं, लोग एक दिन कैंसर के लिए स्व-निगरानी कर सकते थे और अतिभारित स्वास्थ्य प्रणालियों पर बोझ को कम कर सकते थे।

जबकि ध्रुवीकृत इमेजिंग तकनीक में काफी संभावनाएं हैं, ग्रुव का कहना है कि रंग संवेदना को शामिल करने और समाधान बढ़ाने के लिए ध्रुवीकरण का पता लगाने की संवेदनशीलता को परिष्कृत करने और गंभीर का पता लगाने में इसे बेहतर बनाने के लिए अभी भी बहुत काम करना है। जल्दी बीमारियाँ।

"हम सिर्फ जीव विज्ञान को देख सकते हैं और इमेजिंग सिस्टम का निर्माण कर रहे हैं, जिससे कैंसर और अन्य बीमारियों के निदान में मदद मिल सकती है।"