В СПбПУ разработали мультисенсорный зонд для медицины и промышленности
Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) создали новую мультисенсорную платформу, основанную на оптической когерентной томографии (ОКТ). Этот волоконный зонд, по толщине сопоставимый с человеческим волосом, способен не только строить изображения тканей, но и одновременно измерять их упругость, температуру, показатель преломления и давление. Об этом сообщает издание ТАСС.
Оптическая когерентная томография представляет собой оптический аналог ультразвукового исследования, где вместо звуковых волн используется инфракрасный свет. Глубина, на которой происходит отражение, определяется по отраженному спектру излучения. Хотя глубина обзора меньше, чем у ультразвука, она позволяет различать детали размером в несколько микрометров. В этом волокне также размещены датчики, что поможет более точно различать здоровые и больные ткани, как пояснил руководитель проекта, профессор Николай Ушаков.
Врачам-эндоскопистам часто приходится использовать несколько приборов: один для визуализации, другой для измерений. Это может снижать точность и увеличивать травматичность. Петербургские ученые объединили эти функции в одном волокне.
Также была разработана возможность опрашивания нескольких зондов с помощью одного модуля, что позволяет программно собирать изображения из разных точек и создавать 3D-картину без механического движения.
Система способна различать неоднородности размером 20 мкм поперек и 7 мкм вглубь, что позволяет фиксировать малейшие изменения свойств тканей на ранних стадиях.
Испытания проводились на моделях из желатина и альбумина, которые имитировали стенки пищевода, дыхательных путей и кожу. Ученые проверили визуализацию, упругость и проникновение жидкостей, что открывает новые возможности для контроля доставки лекарств.
Разработка также имеет применение в промышленности, где точность измерения толщины пленок достигает нескольких нанометров, а разрешение лучше 1 мкм, что необходимо для неразрушающего контроля полупроводников и волоконной оптики.
Ушаков отметил, что в России пока нет серийных ОКТ-систем, и все исследования проводятся на западных приборах. Новизна разработки заключается в интеграции зондов с датчиками и возможности опрашивать несколько зондов одним устройством. Прототип был собран из стандартных телеком-компонентов и может быть воспроизведен в любой лаборатории.
Команда также предложила метод подавления паразитных отражений с помощью квантово-вдохновленной интерферометрии. В планах - создание бесконтактной эластографии, улучшение разрешения до 1-2 мкм и разработка зонда без движущихся частей. Основная цель - запустить серийное производство ОКТ-систем в России.
