Создан новый биочип, способный быстро и точно подсчитать количество кровяных клеток



Новый микрожидкостный биодатчик из серии лаборатория-на-чипе, разработанный исследователями из университета Иллинойса (University of Illinois at Urbana-Champaign, UIUC) может быстро и точно подсчитать электрическим методом количество эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов, используя только одну каплю крови. Это устройство является практически полной заменой гематологического анализатора, громоздкого и сложного лабораторного устройства, которое требует работы специально обученного персонала и стоит достаточно внушительной суммы денег.

Биодатчик считает количество разных клеток, основываясь на их размерах и свойствах их клеточных мембран. Для подсчета количества лейкоцитов, эритроциты и тромбоциты выборочно разрушаются, и производится подсчет количества оставшихся клееток. А клетки других типов, таких, как нейтрофилы, подсчитываются путем многодиапазонного частотного анализа, который позволяет определить некоторые из свойств мембран этих клеток. Следует отметить, что за счет использования достаточно сложных алгоритмов фильтрации и обработки электрических сигналов точность подсчета клеток крови весьма высока и в некоторых случаях превышает точность подсчета клеток большими и дорогостоящими анализаторами.

В устройстве, которое имеет размер, сопоставимый с размером кредитной карты, используются специальные картриджи, наполнять кровью которые может человек, имеющий минимальный уровень подготовки. Ожидается, что такие устройства будут в первую очередь широко использоваться в частных и государственных клиниках, функционирующих в сложных условиях стран третьего мира.

Более того, при помощи таких биодатчиков люди смогут самостоятельно проводить анализы собственной крови, тратя на все это менее 20 минут времени. Полученные результаты анализов могут быть переданы специализированному программному обеспечению, выполняющему функции мониторинга состояния пациента, или могут быть переданы через Интернет лечащему врачу. Использование нового биодатчика позволит снизить стоимость гематологического анализа крови до 10 долларов, что существенно ниже 100 долларов, в которые обходится проведение такого же анализа на традиционном оборудовании.

Источник

Разработан новый метод обнаружения единственных молекул загрязнителей, взрывчатых или отравляющих веществ и болезнетворных организмов



Исследователи из Пенсильванского университета разработали новый метод обнаружения единственных молекул многих химических и биологических соединений в газообразных, жидких или твердых образцах исследуемых материалов. Этот новый метод может быть использован в аналитической химии, молекулярной медицинской диагностике, в экологическом контроле и в различных системах обеспечения безопасности. Изобретенный метод получил название SLIPSERS (Slippery Liquid-Infused Porous Surfaces" (SLIPS), Surface Enhanced Raman Scattering (SERS)) и его основу составляет технология рамановской спектроскопия (Raman spectroscopy).

"Реализация технологий идентификации единичных молекул в какой-либо определенной среде является достаточно трудным делом. А задача идентификации молекул, которые могут находиться в газообразной, жидкой или твердой среде, сложней первой задачи в несколько раз" - рассказывает Тaк-Син Вонг (Tak-Sing Wong), профессор из Пенсильванского университета.

На свете существует несколько методов идентификации молекул, находящихся на поверхности различных материалов, но все эти методы надежно работают, как правило, в водной среде. Технология SLIPSERS работает в любой жидкой среде, включая и жидкости органических химических соединений, что делает эту технологию подходящей для экологического контроля и обнаружения следов различных веществ в почве, воздухе или воде.

Ключевым моментом новой технологии является рамановская спектроскопии, метод анализа материалов, находящихся в воде, при помощи света лазера. Все молекулы, находящиеся в жидкости вибрируют, отражая падающий на них свет лазера. Каждая молекула определенного вида вибрирует со своим уникальным набором параметров и эта вибрация определяет уникальную частоту фотонов отраженного света, позволяя производить идентификацию этих молекул.

Однако, сигнал, переносимый отражаемым светом, достаточно слаб и его стремятся усилить любыми доступными способами. Пенсильванские ученые использовали для этого золотые наночастицы, которые расположены на определенном расстоянии друг от друга. Попадающий на эти наночастицы свет лазера с определенной длиной волны производит поверхностные плазмоны, колеблющиеся облака свободных электронов. Эти плазмоны, в свою очередь, создают сильные магнитные поля в области промежутка между наночастицами. Переменные магнитные поля приводят к увеличению амплитуды колебаний находящихся там молекул, что приводит к значительному усилению "рамановского" сигнала, заключенного в фотонах отраженного света.

Следующими шагами, которые намерены предпринять ученые, станут поиски определенных биомаркеров в крови и других жидкостях тела человека, которые соответствуют проявлениям различных заболеваний. Это позволит производить диагностику заболеваний, таких как рак, на самых их ранних стадиях, тогда, когда эти заболевания еще относительно легко поддаются лечению.

"Сама технология SLIPS запатентована, но мы не собираемся получать патентную защиту на разработанную нами технологию SLIPSERS" - рассказывает профессор Вонг, - "Эта технология обещает стать одним из мощных диагностических инструментов, и мы хотим дать возможность использовать ее всем, кто в этом нуждается".

Источник

Орбитальный аппарат MRO сделал снимок необычного кратера, поверхность которого покрыта паутиной трещин



Кружевная паутина разломов, заполненных сверкающим льдом, покрывает поверхность одного кратера, расположенного неподалеку от марсианского Северного Полюса. Этот кратер имеет размер порядка 5 километров в диаметре, и его необычная внешность сформировалась под воздействием тысячелетий и бесчисленного количества циклов замораживания и таяния воды, которые "разломали" поверхность на множество многоугольников. Такой цикл является достаточно распространенным не только на Марсе, подобные картины можно встретить и в некоторых местах на Земле, но на этом снимке марсианского кратера можно увидеть все детали этого явления в самых мельчайших деталях.

Как можно заметить, разломы поверхности, образующие многоугольники, становятся более частыми ближе к центру и ближе к краям кратера. Вот как объясняют это ученые, входящие в группу анализа снимков, сделанных камерой HiRISE орбитального аппарата Mars Reconnaissance Orbiter (MRO): "Внешний вал кратера ограничивает формирование многоугольных разломов, а возникающие в этой области трещины имеют кольцевые формы, близкие к форме самого вала. Многоугольники, находящиеся ближе к центру кратера, имеют более типичные формы, а в самом центре большие многоугольники раскалываются на меньшие многоугольники, которые, в свою очередь, раскалываются на многоугольники еще меньших размеров".



Данный снимок поверхности кратера, покрытой паутиной разломов, был сделан камерой HiRISE в сентябре 2015 года. Напомним нашим читателям, что космический аппарат MRO, запущенный в космос 12 августа 2005 года, занимается изучением поверхности Красной Планеты с 2006 года. Его основным инструментом является камера высокого разрешения High-Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE), которой управляет группа исследователей из Аризонского университета и Лаборатории НАСА по изучению реактивного движения. Эта камера позволяет получать высокодетализированные изображения участков марсианской поверхности в диапазоне видимого и инфракрасного света, что существенно поднимает информативность получаемых снимков.

Камера HiRISE способна "разглядеть" объекты на поверхности, размерами около одного метра, находясь на высоте порядка 314 километров.Вы можете увидеть еще множество самых свежих снимков, сделанных камерой HiRISE, перейдя по этому адресу.

каталог снимков

Источник

Израильский беспилотник AirMule VTOL совершил первый самостоятельный полет



Вертолеты могут взлетать и садиться на площадки, на которые не могут сесть обычные самолеты, однако, рассекающие воздух лопасти ротора все же ограничивают пространство для маневров этих летательных аппаратов. Для преодоления этой проблемы израильская компания Tactical Robotics Ltd создала беспилотный летательный аппарат AirMule, который способен, подобно вертолету, совершать вертикальные взлет и посадку, но лопасти ротора которого скрыты внутри его корпуса. В первый раз мы рассказывали об этом аппарате пару лет назад, а недавно опытный образец AirMule совершил очередной испытательный полет, на этот раз полностью в автономном режиме.

Полет беспилотника AirMule может проходит при помощи дистанционного управления или под управлением собственной системы управления. Этот аппарат предназначен для снабжения грузами и эвакуации раненых солдат с поля боя в условиях плотного зенитного огня и огня из стрелкового оружия. Кроме этого, беспилотник AirMule может использоваться в качестве своего рода малой палубной авиации на судах, размеры которых слишком малы для базирования на них полноразмерных беспилотных вертолетов.

Горизонтальную тягу беспилотнику обеспечивают два вертикальных пропеллера, расположенные в его задней части. А вертикальную подъемную силу создает большой ротор, скрытый внутри корпуса летательного аппарата, который можно увидеть, только глядя на него сверху или снизу. Опытный образец AirMule, вес которого составляет порядка 900 килограмм, приводится в действие 730-сильным двигателем Turbomeca Arriel 1D1, а в окончательном варианте будет использоваться двигатель Arriel 2, имеющий мощность в 985 лошадиных сил.



Помимо модели чисто военного назначения, предназначенной для израильской армии, беспилотник AirMule будет выпускаться и в гражданском варианте. Это вариант, имеющий название Cormorant, будет легче своего бронированного собрата, благодаря чему он сможет поднимать в воздух груз, весом до 440 килограмм, развивать скорость 100 узлов (185 километров в час) и преодолевать расстояние в 300 километров, поднимаясь на максимальную высоту в 5500 метров.

Испытательный полет беспилотника AirMule был произведен 30 декабря 2015 года на аэродроме Мегиддо, располагающемся на севере Израиля. Этот полет был первым полетом аппарата, в течении которого он не был привязан к земле ни страховочными тросами, ни кабелями, обеспечивающими работу системы дистанционного управления. Руководство компании Tactical Robotics уже запланировало проведение еще целого ряда испытательных полетов, в ходе которых будет демонстрироваться грузоподъемность летательного аппарата и его способности к скрытному передвижения с использованием складок рельефа, зеленых насаждений и других особенностей окружающей местности.

Тем временем, еще одна израильская компания, Metro Skyways, разрабатывает на базе беспилотника AirMule свой вариант, который получил название SkyMule. Этот аппарат, размеры которого сопоставимы с размерами автомобиля, будет предназначен для перевозки пассажиров и он может стать первым из новой серии летающих автомобилей.


Источник

"Молот Тора", который будет сокрушать материалы давлением в 1 миллион атмосфер



В одном из помещений Национальной лаборатории Сандиа (Sandia National Laboratories) ведутся работы по подготовке к запуску нового импульсного генератора Thor, который, согласно расчетам, будет в 40 раз более эффективным, нежели Z-machine, самый большой и самый мощный в мире энергетический ускоритель в мире. Магнитное поле, генерируемое ускорителем Thor, будет оказывает воздействие на образцы испытуемых материалов, эквивалентное давлению в 1 миллион атмосфер, давление, сопоставимое с давлением в ядре Земли. Это, конечно, меньше давления в 5 миллионов атмосфер, которого можно достигнуть при помощи ускорителя Z-machine, однако, после завершения сооружения ускоритель Thor будет занимать площадь в 186 квадратных метров, а не 930 квадратных метров, и обладать большими возможностями в области управления длительностью и формой генерируемых импульсов.

Гибкость в управлении генерируемыми импульсами энергии ускорителю Thor даст новая энергетическая система, построенная на базе сотен конденсаторов относительно небольшой емкости. Для сравнения, в ускорителе Z-machine для накопления энергии используется три конденсатора большой емкости. Это родственно процессу увеличения вычислительной мощности в современных компьютерах, где вместо создания одного сложного вычислительного ядра на кристалл процессора устанавливаются множество относительно простых ядер, работа которых синхронизируется должным образом.

В старом ускорителе требуется, чтобы процессом разряда трех огромных конденсаторов управляли три мощных коммутирующих устройства, работа которых должна обеспечивать выдачу импульсов энергии, длительностью от 100 наносекунд до десятков микросекунд. Этим процессом гораздо проще управлять в случае наличия большого количества небольших конденсаторов, каждый из которых снабжен собственным твердотельным коммутационным элементом. Это позволит ускорителю Thor генерировать еще более короткие и более мощные импульсы, избегая при этом потерь энергии. Кроме этого, такой подход позволит формировать импульсы гораздо более сложных форм, нежели импульсы генерируемые ускорителем Z-machine.

Более точный контроль формы импульсов позволит производить более "тонкие" исследования структурных особенностей материалов. Импульсы определенной формы позволят избежать возникновения ударных нагрузок на образцы материала, что, в свою очередь, позволит ученым прослеживать все тонкости переходных процессов. "Иногда нам требуется, чтобы материал продолжал оставаться в твердом состоянии во время постепенного увеличения давления" - рассказывает Дэвид Реисмен (David Reisman), ведущий исследователь, - "Если мы начинаем воздействовать на материал слишком резко, он превращается в разогретую жидкость и это портит результаты эксперимента".



Благодаря использованию конденсаторов небольшой емкости их процесс заряда будет производиться намного быстрей, чем заряд конденсаторов ускорителя Z-machine. Это, в свою очередь, позволит ускорителю Thor "стрелять" гораздо чаще, чем может ускоритель Z-machine. Кроме этого, модульная структура ускорителя Thor значительно упростит и ускорит процессы ремонта и обслуживания этой установки, с которыми смогут справиться лишь несколько человек обслуживающего персонала.

И в заключение следует заметить, что конденсаторные модули для ускорителя Thor, содержащие внутри по два конденсатора и электронный переключатель, способный срабатывать с точностью в наносекунду, был разработан совместными усилиями специалистов лаборатории Сандиа и ученых из Института сильноточной электроники, Томск, Россия. Эти модули, словно кирпичики, складываются друг с другом, что не требует использования сильноточных соединительных кабелей, наличие которых обуславливает задержки распространения импульсов энергии и энергетические потери.

Ускоритель Thor не сразу приобретет свой законченный вид. Его сооружение будет производиться в несколько этапов, сейчас ведется строительство основных элементов его конструкции, после чего последуют две промежуточные стадии - Thor 24 и Thor 48. Числа в данном случае означают количество подключенных к установке конденсаторных модулей.

Конечный вариант ускорителя по аналогии с вышеприведенными наименованиями будет обозначаться Thor 144, в его конструкции будет использовано 144 конденсаторных модуля. И этот вариант будет способен развивать давление в 1 миллион атмосфер.

Источник

Периодическая система официально пополнилась четырьмя новыми элементами



Представители Международного союза чистой и прикладной химии (International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC) официально объявили о том, что периодическая система химических элементов, известная под названием таблицы Менделеева, пополнилась четырьмя новыми элементами с атомными числами 113, 115, 117 и 118. Напомним нашим читателям, что последний раз периодическая система обновлялась в 2011 году, когда в нее были добавлены элементы с атомными числами 114 и 116. А столь длительный промежуток времени, прошедший с момента предпоследнего обновления, объясняется тем, что экспертам из IUPAC пришлось заниматься тщательной проверкой результатов исследований, проведенных учеными из России, Соединенных Штатов и Японии.

Тяжелые элементы, которые были добавлены в периодическую систему, являются нестабильными и они могут быть получены только в специализированных лабораториях. Для получения ядер этих элементов ученые из Объединенного института ядерных исследований, Россия, Института физико-химических исследований RIKEN, Япония, Национальной лаборатории имени Лоуренса и Национальной лаборатории Ок-Ридж, США, сталкивали ядра более легких элементов, которые сливались в одно большое ядро, которое существовало в течение секунды в лучшем случае, распадаясь затем на ядра более легких элементов.

Элементы, которые заканчивают седьмой ряд периодической системы, имеют названия Унунтрий (Ununtrium, Uut, 113-й элемент), Унунпентий (Ununpentium, Uup, 115-й элемент), Унунсептий (Гnunseptium, Uus, 117-й элемент) и Унуноктий (Ununoctium, Uuo, 118-й элемент). Все названия этих элементов являются пока лишь предварительными и в течение нескольких последующих месяцев группы ученых, открывшие эти элементы, предложат свои варианты названий.

Следует отметить, что 113-й элемент является первым из тяжелых химических элементов, которые были открыты в Японии учеными из Института физико-химических исследований RIKEN и которые получили право дать ему название.

Несмотря на то, что периодическая система была впервые составлена в 1869 году, ученые так и не смогли пока заполнить все ее места. Это говорит о том, что еще остаются некоторые части, касающиеся строения и материи, из которой состоит вся окружающая Вселенная, остаются загадкой для современной науки. Тем не менее, ученые не собираются останавливаться на достигнутом, они продолжают работу в направлении синтеза новых тяжелых элементов, тех, которые находятся за пределами 119-го элемента, который, к слову, еще так и не был обнаружен. Вполне вероятно, что для этого ученым могут потребоваться новые технологии и исследовательские методы, которые, к примеру, позволят произвести быстрые прямые измерения атомного числа ядра элемента, которое существует лишь в течение очень короткого отрезка времени.

Источник