Оптические биоинженерные технологии

Оптические биоинженерные технологии — технологии создания оптических систем с использованием имеющихся в природе принципов биологических оптических систем.

В ходе эволюции природой создано не менее 10 систем зрения, которые образованы в зависимости от условий обитания живых существ. Как пишет Science < академический журнал Американской ассоциации содействия развитию науки >, муха, осьминог, омар — это прототипы оптических приборов нового поколения: камер, датчиков движения, навигационных устройств, протезов сетчатки глаза для людей.

Главные типы биологических оптических систем

* Глаз (камера с единственной линзой)
** Бионический глаз
* Сложные фасеточные глаза

Бионический глаз

(Bionic Eye), обладающий целым рядом преимуществ перед предыдущими проектами лечения слепоты с помощью электронных имплантантов. [http://www.membrana.ru/articles/health/2005/04/07/205000.html ]

Электронный имплантант Дэниела Паланкера

Разработанный Паланкером Протез сетчатки глаза отличается применением фотодатчика с отверстиями в теле с количеством фотодиодов более 2,5 тыс. и расстоянием между ними в 7 мкм. Это позволило в десятки раз повысить разрешающую способность сетчатки глаза. Старый протез на базе сплошной конструкции с выступающими катодами в количестве не более 100 штук не позволял увеличивать количество фотодтодов (пикселей) из-за нагрева нервных окончаний сетчатки глаза. [http://www.membrana.ru/articles/health/2005/04/07/205000.html ]

Дырчатая конструкция после имплантации позволяет нервным клеткам сетчатки автоматически перетекать с верхней и нижней поверностей фотодатчика через полости и соединяться автаматически, уменьшить нагрев пикселей и увеличить их количество.

Сложные фасеточные глаза

, которыми оснащены машины в данный момент не смогут с ними сравниться. [http://www.membrana.ru/print.html?1132336800 ] Фасеточные глаза — основной парный орган зрения насекомых, ракообразных и других беспозвоночных, образованые специфичными структурными элементами — омматидиями, роговичная линза которых имеет вид выпуклого шестигранника — фасетки ( _fr. facette — грань).

Схема устройства омматидия (фотопического (А)) и (скотопического (Б))

*1 — хрусталик;
*2 — главные (корнеагенные) пигментные клетки;
*3 — кристаллический конус;
*3 — крисовые (внешние) пигментные клетки;
*5 — рабдом;
*6 — зрительные клетки;
*7 — ретинальные (базальные) пигментные клетки;
*8 — базальная мембрана;
*9 — редуцированная зрительная клетка;
*10 — нитевидная часть зрительной клетки;
*11 — центральный отросток зрительной клетки;

Животные располагают двумя главными типами зрительных систем: глаз-камера с единственной линзой, проецирующей изображение на сетчатку, и сложные фасеточные глаза , имеющие множество линз — иногда — тысячи.(Например, глаза мухи.)

(фасетку) — элементарную светоприёмную ячейку сложного глаза стрекоз и многих других насекомых.Омматидии посылают свои сигналы в мозг одновременно, позволяя насекомым эффективно и быстро обнаруживать движение и распознать изображения (это один из секретов мух, так ловко уклоняющихся от мухобоек). Искусственный аналог фасетки содержит крошечную линзу, связанную с волноводом, который направляет свет вниз на оптико-электронное устройство.Исследователи используют системы оптики животных, про которых до недавнего времени даже не предполагали, что у них есть зрение. Несколько лет назад учёные обнаружили, что одна из разновидностей морских звёзда (brittle star) «оснащена» особыми кристаллами кальцита по всему телу, которые служат необычными светоприёмниками, формирующими систему, родственную сложному глазу насекомых. Эти сложные кристаллы, как оказалось, могут дать толчок к развитию новых оптоволоконных систем.

Ли [http://www.membrana.ru/print.html?1132336800 ] сообщает, что в конструкциях своих оптических систем применяет не твёрдые полупроводники, металл и стекло, а гибкие полимеры, жидкости и тому подобное, подражая природе. Он утверждает, что такой подход позволит улучшить разные качества оптико-электронных систем формирования изображений, придав им новые свойства.Возможно, что в ближайшее время роботы, охранные системы или летающие машины получат «глаза», по своему строению более приближенные к глазам живым, в отличие от нынешних традиционныж видеокамер.

См. также

* Бионика
* Оптические системы
* Омматидий
* Бионический глаз

Ссылки

* http://www.membrana.ru/print.html?1132336800
* http://www.membrana.ru/articles/health/2005/04/07/205000.html
* [http://www.medicreferat.com.ru/pageid-1391-1.html Пространственная ориентация живых организмов посредством зрения]