You are more transparent than you think - Sajan Saini

תרגום: Ido Dekkers עריכה: Allon Sasson

It’s an increasingly common sight in hospitals around the world:

זה מראה נפוץ יותר ויותר בבתי חולים מסביב לעולם:

a nurse measures our height, weight, blood pressure,

האחות מודדת את הגובה, המשקל ולחץ הדם שלנו,

and attaches a glowing plastic clip to our finger.

ומחברת קליפ פלסטיק זוהר לאצבענו.

Suddenly, a digital screen reads out the oxygen level in our bloodstream.

פתאום, מסך דיגיטלי מראה את רמת החמצן בדם שלנו.

How did that happen?

איך זה קרה?

How can a plastic clip learn something about our blood…

איך קליפ פלסטיק רואה משהו בקשר לדם שלנו....

without a blood sample?

בלי דוגמית דם?

Here’s the trick:

הנה הטריק:

our bodies are translucent,

הגוף שלנו מעביר אור,

meaning they don’t completely block and reflect light.

מה שאומר שהוא לא חוסם לגמרי ומחזיר אור.

Rather, they allow some light to actually pass through our skin,

במקום, הוא מאפשר לחלק מהאור לעבור למעשה דרך העור,

muscles, and blood vessels.

השרירים, וכלי הדם.

Don’t believe it?

לא מאמינים?

Hold a flashlight to your thumb.

החזיקו פנס על אצבעכם.

Light, it turns out, can help probe the insides of our bodies.

אור, מסתבר, יכול לעזור לחקור את תוכן הגוף שלנו.

Consider that medical fingerclip—

חשבו על קליפ האצבע הרפואי --

it’s called a pulse oximeter.

הוא נקרא גלאי חמצן פולסי.

When you inhale, your lungs transfer oxygen into hemoglobin molecules,

כשאתם שואפים, הראות שלכם מעבירות חמצן למולקולות ההמוגלובין,

and the pulse oximeter measures the ratio of oxygenated to oxygen-free hemoglobin.

ומודד החמצן הפולסי מודד את היחס של ההמוגלובין המחומצן מול הרגיל.

It does this by using a tiny red LED light on one side of the fingerclip,

הוא עושה זאת על ידי שימוש באור LED זעיר בצד אחד של הקליפ,

and a small light detector on the other.

וגלאי אור קטן בצד השני.

When the LED shines into your finger,

כשה LED מאיר לתוך האצבע,

oxygen-free hemoglobin in your blood vessels absorbs the red light

המוגלובין נטול חמצן בכלי הדם סופג אור אדום

more strongly than its oxygenated counterpart.

יותר מכשהוא מחומצן.

So the amount of light that makes it out the other side

אז כמות האור שעוברת לצד השני

depends on the concentration ratio of the two types of hemoglobin.

תלויה ביחסי הריכוז בין שני סוגי ההמוגלובין.

But any two patients will have different-sized blood vessels in their fingers.

אבל לכל שני חולים יש כלי דם בגדלים שונים באצעותיהם.

For one patient, a saturation reading of ninety-five percent

לחולה אחד, רווית חמצן של תשעים וחמישה אחוזים

corresponds to a healthy oxygen level,

מתאים לרמת חמצן תקינה,

but for another with smaller arteries,

אבל לאחר עם עורקים צרים יותר,

the same reading could dangerously misrepresent the actual oxygen level.

אותה הקריאה יכולה ליצג באופן מסוכן ושגוי את רמת החמצן האמיתית.

This can be accounted for with a second infrared wavelength LED.

עם זה אפשר להתמודד בעזרת LED אינפרה אדום נוסף.

Light comes in a vast spectrum of wavelengths,

אור מגיע בספקטרום רחב של אורכי גל,

and infrared light lies just beyond the visible colors.

ואור אינפרא אדום נמצא מעבר לאור הנראה.

All molecules, including hemoglobin,

כל המולקולות, כולל המוגלובין,

absorb light at different efficiencies across this spectrum.

סופגות אור ביעילויות שונות ברחבי הספקטרום.

So contrasting the absorbance of red to infrared light

אז ניגוד הספיגה של אדום לאינפא אדום

provides a chemical fingerprint to eliminate the blood vessel size effect.

מספק טביעת אצבע כימית כדי לבטל את השפעת גודל כלי הדם.

Today, an emerging medical sensor industry is exploring all-new degrees

היום, תעשיית גלאים רפואיים חדשה חוקרת כל מיני תחומים

of precision chemical fingerprinting,

של טביעות אצבעות כימיות מדוייקות,

using tiny light-manipulating devices no larger than a tenth of a millimeter.

בשימוש במכשירים מפיצי אור קטנטנים שאינם גדולים מעשירית המילימטר.

This microscopic technology,

הטכנולוגיה המיקרוסקופית הזו,

called integrated photonics,

שנקראת פוטוניקה משולבת,

is made from wires of silicon that guide light—

בנויה מחוטים של סיליקון שמנחים את האור --

like water in a pipe—

כמו מים בצינורות --

to redirect, reshape, even temporarily trap it.

כדי לשנות, לעצב מחדש, ואפילו זמנית ללכוד אותו.

A ring resonator device, which is a circular wire of silicon,

מכשיר רזונטור טבעתי, שהוא חוט מעגלי מסיליקון,

is a light trapper that enhances chemical fingerprinting.

הוא לוכד אור שמגביר טביעות אצבע כימיות.

When placed close to a silicon wire,

כשהיא ממוקמת קרוב לחוט סיליקון,

a ring siphons off and temporarily stores only certain waves of light—

טבעת מנקזת ואוגרת זמנית רק אורכי גל מסויימים --

those whose periodic wavelength fits a whole number of times

אלה שאורכי הגל המחזוריים שלהן מתאימים למספר שלם של פעמים

along the ring’s circumference.

לאורך הקף הטבעת.

It’s the same effect at work when we pluck guitar strings.

זה אותו אפקט שפועל כשפורטים על מיתרי גיטרה.

Only certain vibrating patterns dominate a string of a particular length,

רק תבניות רטיטה מסויימות שולטות בשרשרת של אורכים מסויימת,

to give a fundamental note and its overtones.

כדי להוציא תו מסוים ואת ההרמוניות שלו.

Ring resonators were originally designed

רזונטורי טבעת תוכננו במקור

to efficiently route different wavelengths of light—

לנתב ביעילות אורכי גל שונים -

each a channel of digital data—

כל אחד ערוץ של מידע דיגיטלי --

in fiber optics communication networks.

ברשתות תקשורת של סיבים אופטיים.

But some day this kind of data traffic routing

אבל יום אחד סוג זה של ניתוב תנועת מידע

may be adapted for miniature chemical fingerprinting labs,

יוכל להיות מותאם לתגיות טביעות אצבע כימיות זעירות,

on chips the size of a penny.

על שבבים בגודל של מטבע.

These future labs-on-a-chip may easily, rapidly,

המעבדות-על-שבב העתידיות האלו יוכלו בקלות, ובמהירות,

and non-invasively detect a host of illnesses,

ובלי חדירה לגלות מגוון מחלות,

by analyzing human saliva or sweat in a doctor’s office

על ידי ניתוח רוק אנושי או זיעה במשרד הרופא

or the convenience of our homes.

או בנוחיות של הבית שלנו.

Human saliva in particular

רוק אנושי במיוחד

mirrors the composition of our bodies’ proteins and hormones,

משקף את ההרכב של החלבונים וההורמונים בגוף שלנו,

and can give early-warning signals for certain cancers

ויכול לתת אותות אתרעה מוקדמת לסוגי סרטן מסויימים

and infectious and autoimmune diseases.

ומחלות מדבקות ואוטו אימוניות.

To accurately identify an illness,

כדי לזהות במדוייק מחלה,

labs-on-a-chip may rely on several methods,

מעבדות על שבב יכולות להסתמך על מספר שיטות,

including chemical fingerprinting,

כולל טביעות אצבע כימיות,

to sift through the large mix of trace substances in a sample of spit.

כדי לסנן את התערובת הגדולה של חומרים בדוגמית רוק.

Various biomolecules in saliva absorb light at the same wavelength—

ביו-מולקולות מגוונות ברוק סופגות אור באותם אורכי גל --

but each has a distinct chemical fingerprint.

אבל לכל אחת יש טביעות אצבע כימיות.

In a lab-on-a-chip, after the light passes through a saliva sample,

במעבדה על שבב, אחרי שהאור עובר דרך דוגמית הרוק,

a host of fine-tuned rings

מגוון של טבעות מכווננות

may each siphon off a slightly different wavelength of light

יכולות כל אחת לסנן אורך גל מעט שונה

and send it to a partner light detector.

ולשלוח אותו לגלאי אור משוייך.

Together, this bank of detectors will resolve

יחד, מאגר הגלאים הזה יגלה

the cumulative chemical fingerprint of the sample.

את טביעות האצבע המצטברות של דוגמית.

From this information, a tiny on-chip computer,

מהמידע הזה, מחשב זעיר על השבב,

containing a library of chemical fingerprints for different molecules,

שמכיל ספריה של טביעות אצבע כימיקליות של מולקולות שונות,

may figure out their relative concentrations,

יכול לדעת את הריכוזים היחסיים,

and help diagnose a specific illness.

ולעזור לאבחן מחלות מסויימות.

From globe-trotting communications to labs-on-a-chip,

מתקשורת גלובלית למעבדות על שבב,

humankind has repurposed light to both carry and extract information.

האנושות מצאה שימוש חדש לאור - להעביר וגם למצות מידע אנושי.

Its ability to illuminate continues to astonish us with new discoveries.

היכולת להאיר ממשיכה להדהים אותנו עם גילויים חדשים.