Медики из Нидерландов обратились к опыту космических телескопов, занимающихся поисками и исследованием экзопланет, дабы модернизировать используемые ими хирургические микроскопы, цель которых – сохранение зрения людям, которым грозит полная слепота.
Доктора из клиники University Eye Clinic Maastricht выяснили, что из-за того, что используемый ими микроскоп «дрожит», проведение многих операций по сохранению зрения пациентам становится невозможным.
Решение этой проблемы было найдено в виде революционного устройства «Hummingbird» («Колибри»). Первоначально разработанный для тестирования потенциальной космической обсерватории «Darwin», прибор «Hummingbird» позволил инженерам офтальмологического оборудования стабилизировать микроскоп и расширить его потенциал для проведения хирургический операций по предотвращению полной потери зрения.
Для увеличения оперируемой области глазного яблока, хирурги используют мощный микроскоп, установленный на потолке операционной.
По словам хирурга-офтальмолога и главы клиники University Eye Clinic, функционирующей на базе Maastricht University Medical Centre, профессора Carroll Webers, когда хирурги работают над глазной областью, диаметром менее 1 мм, «шаткий» микроскоп не то, чтобы бесполезен, а более того – опасен.
Carroll Webers объясняет, что если у пациента отслойка сетчатки, то хирургическое вмешательство – это единственный способ предотвратить полную потерю зрения. По его словам, проведение офтальмологической операций требует особой осторожности и практически ювелирного подхода, так как сетчатка глаза очень тонкая – порядка полмиллиметра – а эпиретинальная макулярная мембрана, покрывающая внутреннюю часть задней стенки глаза, примерно в 10 раз тоньше.
Webers отмечает, что невозможно проводить такие хирургические операции, глядя на колеблющиеся изображения.
Несмотря на долгие исследования, в ходе которых с дороги, пролегающей недалеко от клиники, даже пришлось убрать «лежачего полицейского», так как каждый раз, когда через него проезжал тяжелый транспорт, наблюдалась «дрожь» оборудования, причину вибраций локализировать так и не удалось. И лишь голландская машиностроительная компания MECAL нашла истинную причину «дрожания» офтальмологического оборудования. Специалистами компании было установлено, что достаточно сильного потока ветра, чтобы потолок, на котором установлен микроскоп, начал вибрировать.
По словам Johan van Seggelen из MECAL, высокие стеклянные здания в последнее время стали весьма популярными, но никто не задумывается, что они больше подвержены низкочастотным колебаниям, нежели бетонные строения.
Невидимые невооружённым глазом колебания примерно в 100 раз меньше диаметра человеческого волоса, но их достаточно, чтобы привести в движение офтальмологический микроскоп, таким образом, очень часто их вполне достаточно для того, чтобы поставить проведение хирургического вмешательства под угрозу.
Хирург-офтальмолог нуждается в абсолютно неподвижном оборудовании. По словам медиков, идея монтажа «Hummingbird» между потолком и микроскопом, для того, чтобы изолировать его от вибраций, возникла совершенно спонтанно.
Как итог, был создан первый активный «поглотитель» вибраций для противодействия низкочастотным колебаниям в хирургических микроскопах. Это стало возможным благодаря новаторской работе команды инженеров, тестирующих ключевые элементы телескопа Европейского космического агентства «Darwin».
Учёные ESA, воодушевлённые поисками планет, подобных нашей, предложили реализацию проекта «Darwin», предусматривающеего запуск 4-5 космических телескопов, предназначенных для поиска экзопланет, похожих на Землю, и проведения анализа их атмосферы.
Для этого проекта датская научно-исследовательская организация TNO разработала ‘Optical Delay Line’, который предусматривает комбинацию излучения, замеченного каждым из телескопов для создания единого детализированного изображения.
По словам Len van der Wal и TNO, при создании «Optical Delay Line» инженеры столкнулись с проблемой. Всё оборудование в лаборатории было подвержено низкочастотным колебаниям, так как недалеко от лаборатории пролегала весьма оживлённая трасса. Для устранения вибрации был создан «Hummingbird».
Несмотря на то, что проект «Darwin» так и остался на этапе научной и технологической проработки, команда TNO создала инновационное самостоятельно приспособление, имеющие важное практическое значение.
По словам Johan Van Seggelen, выделяют два вида вибраций: высокочастотные колебания, возникающие в результате быстрого движения, и низкочастотные колебания, причиной которых может быть ветер, шторм на море или даже шаги человека.
Для изоляции высокочастотных колебаний используются пружины. Естественно, что для колебаний здания, создаваемых потоками ветра, они не подойдут.
«Hummingbird» отслеживает крошечные колебания и смещает микроскоп в противоположном направлении, компенсируя тем самым возникающие вибрации.
Противодействие вибрациям – это далеко не новая технология, но у «Hummingbird» есть отличительная особенность. Команда изобрела и запатентовала механизм «горизонтального сцепления», который поддерживает горизонтальный уровень датчиков вибрации, предотвращая тем самым ошибки, возникающие, когда горизонтальные колебания противостоят ультранизким частотам одного цикла каждые 2 секунды.
По словам хирургов-офтальмологов, благодаря «Hummingbird» их пациенты могут чувствовать себя в безопасности. Команда TNO в настоящее время работает над созданием инновационной версии «Hummingbird».
