เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง เครื่องตรวจจับเอ็กซ์เรย์แบบยืดหยุ่นที่สร้างขึ้นโดยไม่มีโลหะหนักที่เป็นอันตราย

เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง เครื่องตรวจจับเอ็กซ์เรย์แบบยืดหยุ่นที่สร้างขึ้นโดยไม่มีโลหะหนักที่เป็นอันตราย

เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง เครื่องตรวจจับเอ็กซ์เรย์ที่สวมใส่ได้และยืดหยุ่นซึ่งสร้างขึ้นโดยไม่ใช้โลหะหนักที่เป็นอันตราย ได้รับการพัฒนาโดยนักวิจัยจากประเทศจีนและสหรัฐอเมริกา ต้นแบบซึ่งทำจากโครงโลหะอินทรีย์ที่เคลือบด้วยอิเล็กโทรดสีทองและพลาสติก สามารถให้เส้นทางที่ปลอดภัยและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้นไปยังอุปกรณ์รังสีวิทยารุ่นต่อไป เครื่องตรวจจับรังสีแบบทั่วไปสำหรับการถ่ายภาพเอ็กซ์เรย์ 

ไม่ว่าจะรวมเข้ากับเครื่องมือขนาดใหญ่

ที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ เช่น เครื่องสแกน CT หรือเครื่องตรวจจับการกัดขนาดเล็กที่ทันตแพทย์ใช้ มักจะถูกออกแบบให้เป็นแผงแข็ง อย่างไรก็ตาม สำหรับการใช้งานบางประเภท เซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่นจะเหมาะสมกว่า เช่น อนุญาตให้เครื่องตรวจจับปรับให้เข้ากับส่วนต่างๆ ของร่างกายที่โค้งมน หรือถูกหล่อหลอมเข้าไปด้านในของพื้นที่จำกัด ด้วยเหตุนี้ นักวิจัยจึงหันไปใช้สิ่งที่เรียกว่า กรอบโครงสร้างโลหะ-อินทรีย์ ซึ่งเป็นวัสดุกึ่งตัวนำที่ยืดหยุ่นและตอบสนองต่อรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าโดยการผลิตกระแสไฟฟ้าที่วัดได้

อย่างไรก็ตาม น่าเสียดายที่โครงข่ายโลหะ-อินทรีย์เหล่านี้จำนวนมากมีข้อเสียเช่นเดียวกับเครื่องตรวจจับเอ็กซ์เรย์แบบแข็งทั่วไป: ส่วนประกอบบางส่วนทำจากตะกั่ว การขุดและการใช้งานทำให้เกิดความเสี่ยงต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพ

วิศวกรเครื่องกล Shenqiang Renจาก State University of New York ที่บัฟฟาโลอธิบายว่า “แม้ว่าเครื่องตรวจจับแบบห่อหุ้มจะมีความเสี่ยงต่ำต่อการสัมผัสผู้ป่วย แต่ก็มีความเสี่ยงด้านสุขภาพที่สำคัญต่อบุคลากรด้านการผลิตและการบำรุงรักษาที่เกี่ยวข้อง”

ในการศึกษาของพวกเขา Ren และเพื่อนร่วมงาน

ได้ผลิตกรอบโลหะไร้สารตะกั่วโดยผสมเกลือนิกเกิลคลอไรด์กับ 2,5-ไดอะมิโนเบนซีน-1,4-ไดไทออล (DABDT) เป็นเวลาหลายชั่วโมง นิกเกิลเชื่อมโยงโมเลกุล DABDT ส่งผลให้สารประกอบมีความไวต่อรังสีเอกซ์ 20 keV (เหมาะสำหรับการใช้งานในการถ่ายภาพเพื่อการวินิจฉัย) มากกว่าเครื่องตรวจจับแบบยืดหยุ่นที่เพิ่งรายงานซึ่งทำจากซีลีเนียมอสัณฐาน Cs 2 TeI 6หรือแกลเลียม (III) ไตรออกไซด์ . ในการสร้างอาร์เรย์เซ็นเซอร์พื้นฐาน ทีมงานได้ประกบพิกเซลแต่ละพิกเซลของกรอบโลหะอินทรีย์ระหว่างอิเล็กโทรดสีทองก่อนที่จะติดแต่ละพิกเซลเข้ากับพื้นผิวพลาสติกและเชื่อมต่อกับสายไฟทองแดง ในที่สุด พวกเขาเคลือบอุปกรณ์ทั้งหมดด้วยพอลิเมอร์ที่ใช้ซิลิโคนที่ยืดหยุ่นได้

การพิสูจน์แนวคิด

การทดสอบการถ่ายภาพด้วยตัวอักษรอะลูมิเนียม “H” ที่วางอยู่บนอาร์เรย์ของเครื่องตรวจจับยืนยันว่าเอาต์พุตปัจจุบันที่ต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญถูกบันทึกโดยพิกเซลที่ปกคลุมด้วยรูปร่างโลหะมากกว่าที่ไม่มีสิ่งกีดขวาง Ren กล่าวว่าเครื่องตรวจจับ “แสดงความไวในการตรวจจับสูงและขีดจำกัดการตรวจจับต่ำ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงเครื่องตรวจจับเอ็กซ์เรย์ที่สวมใส่ได้ซึ่งพิสูจน์แนวคิดสำหรับการตรวจสอบและการถ่ายภาพรังสี”

ในขณะที่ต้นแบบของนักวิจัยนำเสนอตารางขนาด 12 x 12 เท่านั้น และวัดได้ 6 x 6 ซม. การออกแบบนี้สามารถปรับขยายได้ทั้งความละเอียดและความหนาแน่นของพิกเซลที่สูงขึ้น “เครื่องเอกซเรย์จำลองแบบดั้งเดิมมีความแข็งและไม่สะดวกที่จะสวมใส่บนร่างกายหรือวางไว้ใกล้กับอวัยวะที่ตรวจ” Ren อธิบาย “เครื่องตรวจจับแบบยืดหยุ่นที่แสดงในงานนี้สามารถติดตั้งกับวัตถุที่มีรูปทรงโค้งมนและพื้นผิวที่ซับซ้อน เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้” นอกเหนือจากการใช้งานสำหรับการถ่ายภาพทางการแพทย์แล้ว เซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่นยังสามารถใช้สำหรับการวัดปริมาณรังสีและสำหรับการสแกนวัตถุที่ไม่ทำลายล้าง

เมื่อเร็ว ๆ นี้ความจำเป็นในการใช้เครื่องตรวจจับรังสี

ที่ใช้พลังงานต่ำและเป็นไปตามข้อกำหนดได้ก่อให้เกิดการแสวงหาแพลตฟอร์มวัสดุใหม่ที่สามารถตรวจจับรังสีไอออไนซ์ได้อย่างน่าเชื่อถือ” เบียทริซฟราโบนีนักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยโบโลญญาประเทศอิตาลีกล่าว มีส่วนร่วมในการศึกษาในปัจจุบัน กรอบโลหะอินทรีย์ที่พัฒนาขึ้นโดย Ren และเพื่อนร่วมงาน เธอเสริมว่า “ผู้สมัครที่แปลกใหม่และมีแนวโน้มที่ดีเมื่อเปรียบเทียบกับแพลตฟอร์มวัสดุอื่น ๆ ที่เสนอมาสำหรับงานนี้ – เซมิคอนดักเตอร์อินทรีย์และ perovskites – และให้สารตะกั่วและด้วยเหตุนี้ ทางเลือกที่ยั่งยืน”

เครื่องตรวจจับที่ยืดหยุ่นใช้ภาพเอ็กซ์เรย์ความละเอียดสูงในรูปแบบ 3D Imalka Jayawardena – วิศวกรจากมหาวิทยาลัย Surrey ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษาด้วย – เห็นด้วยโดยสังเกตว่ากรอบโลหะอินทรีย์ได้แสดงให้เห็นถึงสัญญาในด้านอื่น ๆ รวมถึงการตรวจจับแสงและการจัดเก็บพลังงาน “งานนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงศักยภาพของระบบวัสดุดังกล่าวสำหรับเทคโนโลยีเครื่องตรวจจับรังสีเอกซ์ในอนาคตซึ่งไม่ควรมีความไวสูงเท่านั้น แต่ยังสามารถโค้งงอเพื่อให้สอดคล้องกับรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนได้” เขากล่าว

เมื่อการศึกษาเบื้องต้นเสร็จสิ้น นักวิจัยกำลังดำเนินการสำรวจการออกแบบโครงสร้างและประสิทธิภาพการตรวจจับที่ควบคุมได้ของกรอบโลหะอินทรีย์ต่างๆ ที่หลากหลาย ควบคู่ไปกับการปรับปรุงความละเอียดของการออกแบบเครื่องตรวจจับและสำรวจศักยภาพในการผลิตขนาดใหญ่

การวิเคราะห์คนตาบอด

ข้อสงสัยเหล่านี้แบ่งปันโดยFrancis Halzenจาก University of Wisconsin-Madison ในสหรัฐอเมริกา ผู้ตรวจสอบหลักของเครื่องตรวจจับนิวตริโน IceCube ในขั้วโลกใต้ เขาชี้ให้เห็นว่า Oyama ไม่ได้ใช้ “การวิเคราะห์แบบคนตาบอด” ซึ่งจะเลือกช่วงเวลาและกรอบเวลาเชิงมุมก่อนที่จะทราบข้อมูล เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง