মেটা-অপটিক্যাল ফাইবারগুলি এন্ডোস্কোপের আকার কমিয়ে দেয় - পদার্থবিজ্ঞানের বিশ্ব

মেটা-অপটিক্স নামে পরিচিত আল্ট্রাথিন অপটিক্যাল উপাদানগুলি এন্ডোস্কোপের ডগা দৈর্ঘ্য কমাতে পারে, যা এই মেডিকেল ডিভাইসগুলির সীমিত কারণগুলির মধ্যে একটি। এটি ওয়াশিংটন বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকদের সর্বশেষ আবিষ্কার, যারা টিপের দৈর্ঘ্য এক তৃতীয়াংশ কমানোর জন্য একটি বিপরীত নকশা পদ্ধতি ব্যবহার করেছেন। তারা আরও দেখায় যে এন্ডোস্কোপ সম্পূর্ণ দৃশ্যমান বর্ণালীতে রিয়েল টাইমে ভিডিও ক্যাপচার করতে পারে, যা পূর্ববর্তী পদ্ধতির সাথে কঠিন প্রমাণিত হয়েছে।

এন্ডোস্কোপিতে শরীরের অভ্যন্তরীণ টিস্যুগুলির ছবি পেতে একটি দীর্ঘ, নমনীয় টিউব (একটি ক্যামেরা এবং একটি হালকা গাইড সমন্বিত) ঢোকানো জড়িত। বিদ্যমান ডিভাইসগুলিতে, টিউবটি একটি অনমনীয় অপটিক্যাল উপাদান দিয়ে টিপ করা হয়, যার দৈর্ঘ্য ধমনীর মতো ছোট আবর্তিত নালীগুলির মধ্য দিয়ে ভ্রমণ করতে সক্ষম হওয়ার জন্য একটি মৌলিক সীমাবদ্ধতা।

নীতিগতভাবে, এই সমস্যাটি শুধুমাত্র একটি অপটিক্যাল ফাইবার বা ফাইবারের বান্ডিল থেকে একটি এন্ডোস্কোপ তৈরি করে সমাধান করা যেতে পারে, কিন্তু এখানে সমস্যা হল যে কিছু আলো ফাইবারগুলির নীচে ভ্রমণ করে ত্রুটির কারণে বিক্ষিপ্ত হয় এবং স্বীকৃতির বাইরে বিকৃত হয়ে যায়। তাই এটি একটি সঠিক ইমেজ প্রাপ্ত করার জন্য পুনর্গঠন করা যাবে না. এই ধরনের ডিভাইসগুলি ছোট কাজের দূরত্বের মধ্যেও সীমাবদ্ধ।

ফ্ল্যাট মেটা অপটিক্স একটি প্রতিশ্রুতিশীল বিকল্প প্রদান করে। এগুলি হল সাবওয়েভেলংথ ডিফ্র্যাকটিভ অপটিক্যাল উপাদান যার মধ্যে ন্যানোস্কেল লাইট স্ক্যাটারার অ্যারেগুলি একটি ঘটনা তরঙ্গফ্রন্টের ফেজ এবং প্রশস্ততাকে আকার দেওয়ার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। তবে আবারও একটি সমস্যা রয়েছে যে এই উপাদানগুলি শক্তিশালী বিকৃতি (বা ঝাপসা) থেকে ভুগছে, যা বড় ফিল্ড-অফ-ভিউ (FoV) এবং ফুল-কালার ইমেজিংকে কঠিন করে তোলে – যা ক্লিনিকাল এন্ডোস্কোপির জন্য গুরুত্বপূর্ণ। প্রকৃতপক্ষে, যদিও ধাতব পদার্থগুলি সাধারণত একটি নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের জন্য তীক্ষ্ণ চিত্র তৈরি করে (সবুজ বলুন), তারা অন্যান্য রঙগুলি (লাল এবং নীল) দৃঢ়ভাবে ঝাপসা করে।

যদিও বিচ্ছুরণ প্রকৌশলের মাধ্যমে এই সমস্যাগুলি কিছুটা সমাধান করা যেতে পারে, ফলস্বরূপ ডিভাইসগুলি ছোট অ্যাপারচারে ভোগে (উদাহরণস্বরূপ, প্রায় 125 µm), ছোট কাজের দূরত্ব (প্রায় 200 µm) বা জটিল গণনামূলক পোস্ট-প্রসেসিং প্রয়োজন, যা বাস্তব- সময় ইমেজিং চ্যালেঞ্জিং.

রিয়েল-টাইম ফুল-কালার ছবি ক্যাপচার করা

নেতৃত্বে গবেষক ড জোহানেস ফ্রোচ এবং অর্ক মজুমদার এখন একটি বিপরীত-ডিজাইন করা মেটা-অপ্টিক্স উপাদানের সাথে এই চ্যালেঞ্জগুলির একটি সমাধান থাকতে পারে যা তারা 1-মিমি-ব্যাসের সুসংগত ফাইবার বান্ডেলের সাথে রিয়েল-টাইম ফুল-কালার ছবিগুলি ক্যাপচার করতে অপ্টিমাইজ করেছে। তাদের সিস্টেমটি 22.5° এর FoV, 30 মিমি-এর বেশি গভীরতা-অফ-ফিল্ড (DoF) এবং একটি অনমনীয় টিপ যা মাত্র 2.5 মিমি পরিমাপ করার অনুমতি দেয় - অর্থাৎ, প্রথাগত বাণিজ্যিক "গ্রেডিয়েন্ট-ইনডেক্স" লেন্সের চেয়ে 33% ছোট। ইন্টিগ্রেটেড ফাইবার বান্ডিল এন্ডোস্কোপ। ছোট ফোকাল দৈর্ঘ্য এবং আল্ট্রাথিন মেটা-অপটিকের কারণে এই কৃতিত্ব সম্ভব।

"মেটা-অপটিক্স হল অপটিক্যাল উপাদান যা আমাদের দৈনন্দিন জীবনে অভ্যস্ত লেন্সগুলিতে আলোকে বিভিন্ন উপায়ে পরিচালনা করে," ফ্রোচ ব্যাখ্যা করেন। "একটি বাঁকা কাচের পৃষ্ঠের পরিবর্তে, মেটা-অপ্টিক্সগুলি ছোট ন্যানোস্ট্রাকচার দ্বারা গঠিত যা আলোকে কীভাবে বিচ্ছুরিত হয় তা প্রভাবিত করে। এর অর্থ হল আমরা এটিকে মূলত বাঁকতে পারি এবং এটিকে নির্দিষ্ট দিকনির্দেশে বা অন্যান্য বহিরাগত কার্যকারিতা রাখতে পারি।"

বিপরীত নকশা একটি পদ্ধতি যেখানে মেটা-অপ্টিক্সের কাঠামো প্রয়োজনীয় কার্যকারিতার উপর ভিত্তি করে ডিজাইন করা হয়, তিনি যোগ করেন। "আমরা মূলত আমরা যে ফলাফলটি চাই তা দিয়ে শুরু করি এবং তারপর সেই কাঠামোটি খুঁজে পাই যা সেই নির্দিষ্ট ফলাফলটিকে সবচেয়ে ঘনিষ্ঠভাবে তৈরি করবে," তিনি বলেন ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড.

মেটা-অপ্টিক্সের পদ্ধতি এবং বানোয়াট খুব সঠিক হতে হবে এবং গবেষকরা বলছেন যে তারা প্রক্রিয়ার সমস্ত পদক্ষেপগুলিকে অপ্টিমাইজ করার জন্য সঠিক সফ্টওয়্যার সরঞ্জাম এবং বানোয়াট অবস্থার বিকাশ করতে বেশ কয়েক বছর ব্যয় করেছেন।

এন্ডোস্কোপিক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য পুরোপুরি উপযুক্ত

মেটা-অপ্টিক্সের সাথে পূর্ণ-রঙের ইমেজিং অর্জন করাও অত্যন্ত চ্যালেঞ্জিং কারণ রঙের পরিসর বাড়ানোর সাথে রেজোলিউশনটি সাধারণত খারাপ হয়ে যায়। "মেটা-অপটিক্স প্রায়ই শুধুমাত্র একটি নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের জন্য কাজ করে, কিন্তু যখন আমরা এই বিষয়ে কাজ শুরু করি, তখন আমরা বুঝতে পারি যে মেটা-অপ্টিক ফাইবার এন্ডোস্কোপের রেজোলিউশন শেষ পর্যন্ত সুসংগত ফাইবার বান্ডিল দ্বারা সীমাবদ্ধ," ফ্রোচ বলেছেন। "আমরা এইভাবে এই অ্যাপ্লিকেশনের জন্য স্ট্যান্ডার্ড লেন্সের সাথে তুলনীয় পূর্ণ-রঙের ইমেজিং অর্জনের জন্য সঠিক উপায়ে রেজোলিউশনের সাথে রঙের ব্যান্ডউইথ বাণিজ্য করব।"

আল্ট্রাথিন ফটোঅ্যাকোস্টিক ইমেজিং প্রোব একটি সূঁচের ভিতরে ফিট করে

ইউনিভার্সিটি অফ ওয়াশিংটন দল, তার কাজের রিপোর্ট করছে ইলাইট, বলে যে মেটা-অপ্টিক্স পুরোপুরি এন্ডোস্কোপিক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত এবং এমনকি হাইপারস্পেকট্রাল ইমেজিং বা ফেজ-কন্ট্রাস্ট ইমেজিংয়ের মতো আরও বেশি বহিরাগত কার্যকারিতা উপলব্ধি করার জন্য সম্ভাব্যভাবে কাজে লাগানো যেতে পারে। "তারা সত্যিই অনেক সুযোগ উন্মুক্ত করে এবং আমরা এখন এই সম্ভাব্য অ্যাপ্লিকেশনগুলির অনেকগুলিতে কাজ করার জন্য অন্যান্য গবেষণা গোষ্ঠী এবং সার্জনদের সাথে যোগাযোগ করছি," ফ্রোচ প্রকাশ করে৷

বাস্তব-বিশ্বের অ্যাপ্লিকেশনগুলি দিনের আলো দেখার আগে, তবে, তিনি স্বীকার করেন যে এখনও অনেক চ্যালেঞ্জ রয়েছে যা অতিক্রম করা দরকার। একটির জন্য, মেটা-অপ্টিক্সের বৈশিষ্ট্যগুলি আরও ছোট টিপ দৈর্ঘ্য অর্জনের জন্য অপ্টিমাইজ করা দরকার। "আমাদের নিরাপদ অপারেশন নিশ্চিত করার জন্য এন্ডোস্কোপের সাথে মেটা-অপ্টিক্সকে আরও ভালভাবে সংহত করার একটি উপায় খুঁজে বের করতে হবে," তিনি বলেছেন। "অবশেষে, আমরা এমন একটি সমাধান খুঁজে পেতে চাই যা অপটিক্যাল ফাইবারের সাথে মেটা-অপ্টিক্সের একটি কম খরচে এবং মাপযোগ্য একীকরণের অনুমতি দেয় যাতে ডিভাইসগুলিকে ব্যাপকভাবে অ্যাক্সেসযোগ্য করা যায়।"

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• PlatoData.Network উল্লম্ব জেনারেটিভ Ai. নিজেকে ক্ষমতায়িত করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোএআইস্ট্রিম। Web3 ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোইএসজি। মোটরগাড়ি / ইভি, কার্বন, ক্লিনটেক, শক্তি, পরিবেশ সৌর, বর্জ্য ব্যবস্থাপনা. এখানে প্রবেশ করুন.
• ব্লকঅফসেট। পরিবেশগত অফসেট মালিকানার আধুনিকীকরণ। এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/meta-optical-fibres-downsize-endoscopes/