مواد و ساختارهای بیومیمتیک و الهام گرفته از زیستی

مواد و ساختارهای بیومیمتیک و الهام گرفته از زیستی

طبیعت منبع عظیمی از الهام برای ایجاد مواد و ساختارهایی است که حس کنند و سازگار شوند، چند منظوره باشند یا خواص برجسته ای داشته باشند، همه اینها در حالی که مواد خود را در شرایط محیطی دما و فشار پردازش می کند. تحقیقات اخیر مکانیسم‌ها و اصول مواد و سازه‌های طبیعی را به منظور جابجایی آن‌ها به مواد مصنوعی و متناسب با الزامات کاربردهای مهندسی رمزگشایی کرده است.

اگرچه نمونه‌های زیادی از بیومیمیک و مواد الهام‌گرفته از زیست وجود دارد، اما هنوز چالش‌های زیادی برای غلبه بر آن‌ها وجود دارد، مانند چگونگی ایجاد پیچیدگی از تعداد کم بلوک‌های ساختمانی، نحوه افزایش مقیاس، و نحوه استفاده از این دانش برای ساختن آینده‌ای پایدارتر.

نمونه هایی از موضوعاتی که این سمپوزیوم به آنها خواهد پرداخت عبارتند از:

روباتیک با الهام از زیستی

مواد الهام گرفته شده از زیست برای کاربردهای زیست پزشکی

مواد الهام گرفته شده از زیست برای هوافضا

مواد با ساختار سلسله مراتبی

مواد نرم با الهام از زیستی

خصوصیات و مدل سازی مواد و ساختارهای الهام گرفته شده از زیستی

مواد بیومیمتیک و زیست الهام گرفته شده در کاربردها

روش های ساخت با الهام از زیستی

بیوسنسورهای نوری و بیوفوتونیک

تحقیقات بر روی حوزه دستگاه های میکرو و نانوساخت برای تجزیه و تحلیل زیستی یا برای کاربردهای زیست پزشکی متمرکز شده است. اینها یا نوری، میکروسیالی (سیستم‌های میکرو الکترومکانیکی بیولوژیکی که به اختصار BioMEMS نامیده می‌شود)، یا دستگاه‌های خود مونتاژ می‌شوند.

دستگاه های نوری مبتنی بر اکسید فلز در کاربردهای زیست پزشکی

بخش 3: دستگاه های نوری مبتنی بر اکسید فلز در کاربردهای زیست پزشکی

12. فناوری الیاف مبتنی بر اکسید فلز در شیمی دارویی و پزشکی

13. اکسید فلز شامل تکنولوژی LED در جراحی و درمان زیبایی است

14. اکسید فلزی حاوی کاوشگرهای درخشان و مغناطیسی برای پزشکی شخصی

15. متا ساختارهای اکسیدهای فلزی و کاربرد بیولوژیکی آنها

عملیات تخلیه سد دی الکتریک

عملیات تخلیه سد دی الکتریک

تخلیه سد دی الکتریک اولین وسیله ای بود که برای تولید پلاسمای پراکنده فشار اتمسفر با حجم زیاد استفاده شد. چندین دهه استفاده باعث درک و بهبود عملکرد آن شد [4، 5، 6، 15، 16، 17، 18، 19، 20، 21، 22، 23]. DBD ها از مواد دی الکتریک مانند شیشه یا آلومینا برای پوشش حداقل یکی از دو الکترود استفاده می کنند. الکترودها توسط ولتاژهای بالا (چند کیلو ولت) در فرکانس های محدوده کیلوهرتز تغذیه می شوند. پلاسمای تولید شده توسط DBD ها می تواند برای پردازش سطح، به عنوان محرک های کنترل جریان و برای تولید ازن استفاده شود [16، 24، 25]. از اواسط دهه 1990 که گزارش شد پلاسمای سرد تولید شده توسط DBD ها باکتری ها را به طور موثر غیرفعال می کند، DBD ها نیز به طور گسترده برای کاربردهای زیست پزشکی مورد استفاده قرار گرفته اند [11، 12، 13، 14].

DBD ها را می توان در پیکربندی های هندسی مختلف طراحی کرد. شکل 2.1 تعدادی از آنها را نشان می دهد.

تغییر شکل بافت شناسی با یادگیری عمیق

یادگیری عمیق دسته ای از تکنیک های یادگیری ماشینی است که از شبکه های عصبی مصنوعی چند لایه برای تجزیه و تحلیل خودکار سیگنال ها یا داده ها استفاده می کند. این نام از ساختار کلی شبکه‌های عصبی عمیق گرفته شده است که از چندین لایه از نورون‌های مصنوعی تشکیل شده‌اند که هر یک عملیات غیرخطی را انجام می‌دهند و روی هم قرار گرفته‌اند. فراتر از کاربردهای رایج، مانند تشخیص و برچسب گذاری ویژگی های خاص در تصاویر، یادگیری عمیق فرصت های متعددی را برای ایجاد تحول در شکل گیری تصویر، بازسازی و میدان های حسی در اختیار دارد. در واقع، یادگیری عمیق بسیار قدرتمند است و محققان اپتیک را با آنچه می تواند برای پیشرفت میکروسکوپ نوری و معرفی روش های جدید بازسازی و تبدیل تصویر به دست آورد، شگفت زده کرده است. طراحی‌ها و دستگاه‌های نوری الهام‌گرفته از فیزیک به سمت طرح‌های مبتنی بر داده حرکت می‌کنند که سخت‌افزار نوری و نرم‌افزار نوری نسل بعدی میکروسکوپ و سنجش را تغییر می‌دهند و این دو را به روش‌های جدیدی ترکیب می‌کنند.

اوزجان یک تصویر را نمونه برداری می کند و سپس با استفاده از کامپیوتر روی آن عمل می کند. با استفاده از یادگیری عمیق، میکروسکوپ‌ها و حسگرهای نوری نسل بعدی یک صحنه یا یک شی را درک می‌کنند و بر این اساس تصمیم می‌گیرند که چگونه و چه چیزی را براساس یک کار مشخص نمونه‌برداری کنند. این امر مستلزم پیوند کامل یادگیری عمیق با سخت افزار میکروسکوپ نوری جدید است که بر اساس داده ها طراحی شده است. برای چنین میکروسکوپ فکری، یادگیری بدون نظارت کلیدی برای افزایش تأثیر آن بر حوزه‌های مختلف علم و مهندسی است، که در آن دسترسی به داده‌های تصویر برچسب‌گذاری شده ممکن است فوراً در دسترس نباشد یا ممکن است پرهزینه و دشوار باشد. او مروری بر کار اخیر در مورد استفاده از شبکه‌های عصبی عمیق در پیشرفت میکروسکوپ محاسباتی و سیستم‌های سنجش ارائه می‌کند و کاربردهای زیست پزشکی این سیستم‌ها را پوشش می‌دهد.

ریز سیستم های ضبط عصبی

ریز سیستم های ضبط عصبی

امروزه ، چندین روش ضبط عصبی ، به عنوان مثال ، الکترو انسفالوگرافی (EEG) و تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) ، به طور گسترده ای به عنوان روش های تشخیصی پزشکی موفقیت آمیز استفاده می شود. آنچه باعث جذابیت این رویکردها می شود عدم تهاجمی بودن رویکردها است ، به این معنی که هیچ آسیبی به موضوع نمی رساند. با این حال ، این روش ها قادر به گزارش فعالیت های عصبی متوسط ​​در مغز هستند.  

دستگاه های CAP

دستگاه های CAP را برای کاربردهای زیست پزشکی می توان بر اساس فناوری مورد استفاده برای تولید پلاسما به دو دسته تقسیم کرد. در نوع اول ، پلاسما درون دستگاه ایجاد می شود که از طریق یک گاز حامل مانند آرگون به محل درمان منتقل می شود. این روش ها از سوزن های نازک پلاسما تا مشعل های بزرگ متفاوت است. برای نوع دوم ، پلاسما توسط دستگاه های تخلیه سد دی الکتریک (DBD) در محل تصفیه در هوای محیط با اعمال ولتاژ بالا ایجاد می شود. دستگاه های DBD از هیچ الکترود شمارنده (سطح DBD) استفاده نمی کنند یا از بدنه به عنوان الکترود شمارنده (حجم DBD) استفاده می کنند. اثرات ضد باکتریایی DBD های سطحی در چندین مطالعه آزمایشگاهی نشان داده شده است

کاربردهای زیست پزشکی ذرات مغناطیسی

کاربردهای زیست پزشکی ذرات مغناطیسی در مورد فیزیک و شیمی ذرات مغناطیسی بنیادی بحث می کند و کاربردهای مهم زیست پزشکی و چالش های آینده را بررسی می کند.

بخش اول با توضیح تئوری مغناطیس ، توصیف تکنیک های سنتز ذرات مغناطیسی ، جزئیات روش ها برای توصیف ذرات مغناطیسی و توصیف کمی نیروهای مغناطیسی اعمال شده ، گشتاورها و حرکات ذره حاصل ، اصول این زمینه را ارائه می دهد. بخش دوم طیف گسترده ای از کاربردهای پزشکی ، شامل سنسورهای شیمیایی ، محرک های سلولی ، دارورسانی ، هایپرترمی مغناطیسی ، تقویت کنتراست تصویربرداری تشدید مغناطیسی و سمیت را توصیف می کند.

تصویربرداری دامنه فرکانس نوری

در این فصل ، ما در مورد یک روش دامنه فرکانس ، تصویربرداری ناحیه فرکانس نوری (OFDI) بحث می کنیم ، که مبتنی بر بازتاب سنجی حوزه فرکانس نوری است و از یک لیزر جارو شده با طول موج و آشکارسازهای استاندارد تک عنصر استفاده می کند. فصل با مروری بر جنبه های اساسی فناوری ، از جمله سیگنال شناسایی شده ، حساسیت ، دامنه عمق و وضوح ، آغاز می شود و سپس به بحث در مورد فناوری های م componentلفه های خاص از جمله منبع نور ، تداخل سنج و الکترونیک اکتسابی و پردازش تصویر می پردازد. بخش پایانی فصل نگاهی اجمالی به برخی از کاربردهای زیست پزشکی دارد که مستقیماً از سرعت و حساسیت بهبود یافته OFDI بهره می برند.

توموگرافی نوری هماهنگ از ساختارهای غیرخطی

خلاصه

میکروسکوپ نسل دوم هارمونیک یک روش ارزشمند و بدون برچسب برای تصویربرداری از ساختارهای غیر سانتروسیمتری است و دارای کاربردهای زیست پزشکی مهمی از تصویربرداری سلول زنده تا تشخیص سرطان است. میکروسکوپ نسل دوم هارمونیک معمولی سیگنالهای شدت را که از پرتوهای لیزر کاملاً متمرکز نشات می گیرند ، اندازه گیری می کند و از محققان در حل مسئله معکوس پراکندگی مواد غیرخطی مرتبه دوم جلوگیری می کند.