2010年6月7日 星期一

聲音子彈能治療癌症並取代超音波

中文:http://only-perception.blogspot.com/2010/05/blog-post_6649.html

Sound bullets could treat cancers and replace ultrasound (w/ Video)
http://www.physorg.com/news189837358.html

By Lin Edwards, April 7, 2010

(PhysOrg.com) -- 聲學裝置用於一系列應用中,例如超音波掃描器,不過它們效能會因為它們的不正確聚焦與低聚焦力(focal power)而受限。現在一群美國科學家開發出一種聲學透鏡(acoustic lens),那能將聲波以前所未見的能量將聲波聚焦,藉此製造出「聲音子彈(sound bullets)」,那能找到許多用途,包括能有效摧毀腫瘤或腎結石的非侵入式聲音手術刀(sonic scalpels)。

來自加州理 工 Graduate Aerospace Laboratories 的 Alessandro Spadoni 以及應用物理系的 Chiara Daraio 設計出新的聲學透鏡以用於醫療應用中。由密實的聲音脈衝,或聲音子彈,所引發的高壓,使焦點溫度上升,故聲音子彈能用來燃燒組織而不會影響周遭的組織。如 果以不同方式調控,它也能用來產生近乎照片品質的體內影像,而且沒有 X 光的輻射風險。

這種新聲音透鏡是以超材料 (metamaterial)製成,並利用了「牛頓的搖籃(Newton's cradle)」原理,這玩意兒為眾人周知:相同大小的金屬球以細線懸吊,被設計來示範能量的轉換。當一端的球被拉出然後釋放,在另一端的球會以相同速度 擺盪出去。這種超材料由 21 條平行的鏈子組成,每一條包含 21 個不鏽鋼球體,但這些鋼球並非傳送運動(channeling motion)而是傳送聲波,那被轉換成一種衝擊波,稱為「孤立波(solitary wave)」。離開透鏡的能量,因鏈子的長度,並不會透過鏈子反彈回去,它反而會聚焦在其前面幾公分處。

Daraio 教授表示,聲音轉換到孤立波是必要的,因為孤立波比聲音容易控制,且能使它們在所發出的聲音中達到高聚焦強度,而且它的位置能在不需要改變透鏡結構的情況 下受到控制。Daraio 表示,如果外側鏈子被擠在一起而靠近內側的鏈子,在外側鏈子的孤立波會行進更快,導致連續的聲音脈衝。科學家們也能夠調整聲音子彈的強度,所以它們強到足 以被當成聲音手術刀使用,或溫和到足以用來進行體內造影。後面這種用途將會是超音波的改良,因為聲音的聚焦度更高,而且能輕易復位。

這套系統仍在開發中,而且尚未對活細胞測試過。在它能有醫療或其他應用前可能需要幾年時間。

這份研究論文發表在本週的 PNAS 期刊上。

※ 相關報導:

* Generation and control of sound bullets with a nonlinear acoustic lens
http://www.pnas.org/content/107/16/7230

Alessandro Spadonia and Chiara Daraiob
PNAS April 20, 2010 vol. 107 no. 16 7230-7234
doi: 10.1073/pnas.1001514107
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