You are more transparent than you think - Sajan Saini

Tłumaczenie: Agnieszka Fijałkowska Korekta: Rysia Wand

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

Coraz bardziej zwyczajny widok w szpitalach na świecie:

a nurse measures our height, weight, blood pressure,

pielęgniarka mierzy nam wzrost, wagę i ciśnienie,

and attaches a glowing plastic clip to our finger.

a potem zakłada świecący plastikowy klips na palec.

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

Nagle na monitorze widać poziom tlenu we krwi.

How did that happen?

Jak to się dzieje?

How can a plastic clip learn something about our blood…

Co plastikowy klips może wiedzieć o krwi

without a blood sample?

bez pobrania próbki?

Here’s the trick:

Oto sekret:

our bodies are translucent,

nasze ciała są prześwitujące,

meaning they don’t completely block and reflect light.

czyli nie do końca blokują i odbijają światło.

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

Trochę światła przechodzi przez skórę,

muscles, and blood vessels.

mięśnie i naczynia krwionośne.

Don’t believe it?

Ciężko uwierzyć?

Hold a flashlight to your thumb.

Przyłóż latarkę do kciuka.

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

Okazuje się, że światło może pomóc w badaniu wnętrzności.

Consider that medical fingerclip—

Medyczny klips na palec

it’s called a pulse oximeter.

to pulsoksymetr.

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

Podczas wdechu płuca przenoszą tlen do cząsteczek hemoglobiny,

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

a pulsoksymetr mierzy stosunek utlenowanej do nieutlenowanej hemoglobiny.

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

Robi to za pomocą małego czerwonego światła LED po jednej stronie klipsa

and a small light detector on the other.

i małego detektora światła po drugiej.

When the LED shines into your finger,

Kiedy dioda LED świeci w palec,

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

nieutlenowana hemoglobina w naczyniach krwionośnych absorbuje czerwone światło

more strongly than its oxygenated counterpart.

silniej niż jej utlenowany odpowiednik.

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

Ilość światła przedostająca się na drugą stronę

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

zależy od stosunku stężenia dwóch rodzajów hemoglobiny.

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

Jednak naczynia w palcach pacjentów różnią się wielkością.

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

Dla jednego pacjenta odczyt nasycenia wynoszący 95%

corresponds to a healthy oxygen level,

odpowiada zdrowemu poziomowi tlenu,

but for another with smaller arteries,

ale dla innego pacjenta z mniejszymi tętnicami

the same reading could dangerously misrepresent the actual oxygen level.

ten sam odczyt może zakłamać rzeczywisty poziom tlenu.

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

Można to sprawdzić za pomocą drugiej podczerwonej diody LED.

Light comes in a vast spectrum of wavelengths,

Światło ma szerokie spektrum długości fal,

and infrared light lies just beyond the visible colors.

a światło podczerwone jest nieco poza widocznymi kolorami.

All molecules, including hemoglobin,

Wszystkie cząsteczki, w tym hemoglobina,

absorb light at different efficiencies across this spectrum.

pochłaniają światło w tym spektrum z różną skutecznością.

So contrasting the absorbance of red to infrared light

Porównanie absorpcji światła czerwonego z podczerwonym

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

daje chemiczny odcisk palca

bez względu na rozmiar naczyń krwionośnych.

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

Obecnie rozwijane czujniki medyczne badają w zupełnie nowym stopniu

of precision chemical fingerprinting,

dokładność chemicznej daktyloskopii,

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

manipulując światłem urządzeniami mniejszymi od jednej dziesiątej milimetra.

This microscopic technology,

Ta mikrotechnologia,

called integrated photonics,

czyli zintegrowana fotonika,

is made from wires of silicon that guide light—

wykonana jest z drutów krzemowych przewodzących światło

like water in a pipe—

jak woda w rurze.

to redirect, reshape, even temporarily trap it.

Przekierowuje je, zmienia kształt, a nawet tymczasowo przetrzymuje.

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

Rezonator pierścieniowy, czyli okrągły drut krzemu,

is a light trapper that enhances chemical fingerprinting.

jest pułapką dla światła, która poprawia jakość chemicznej daktyloskopii.

When placed close to a silicon wire,

Pierścień umieszczony blisko drutu krzemowego

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

wysysa i tymczasowo magazynuje tylko niektóre fale światła:

those whose periodic wavelength fits a whole number of times

te, których okresowa długość fali

pasuje do długości obwodu pierścienia.

along the ring’s circumference.

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

Tak samo pracują struny w grającej gitarze.

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

Tylko niektóre wibracje dominują na strunach o określonej długości,

to give a fundamental note and its overtones.

co nadaje im ton i alikwoty.

Ring resonators were originally designed

Rezonatory pierścieniowe pierwotnie stworzono

to efficiently route different wavelengths of light—

do skutecznego kierowania różnymi długościami fal światła

each a channel of digital data—

każdego kanału danych cyfrowych

in fiber optics communication networks.

w światłowodowych sieciach komunikacyjnych.

But some day this kind of data traffic routing

Kiedyś ten rodzaj trasowania danych może znajdzie zastosowanie

may be adapted for miniature chemical fingerprinting labs,

w miniaturowych laboratoriach daktyloskopii chemicznej

on chips the size of a penny.

na czipach wielkości grosza.

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

Te przyszłe laboratoria w czipie mogą łatwo, szybko

and non-invasively detect a host of illnesses,

i nieinwazyjnie wykrywać wiele chorób,

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

analizując ślinę lub pot w gabinecie lekarskim

or the convenience of our homes.

lub w domowych pieleszach.

Human saliva in particular

Szczególnie ludzka ślina

mirrors the composition of our bodies’ proteins and hormones,

odzwierciedla skład białek i hormonów w organizmie.

and can give early-warning signals for certain cancers

Może być wczesnym ostrzeżeniem w przypadku niektórych nowotworów,

and infectious and autoimmune diseases.

chorób zakaźnych i autoimmunologicznych.

To accurately identify an illness,

Żeby dokładnie zidentyfikować chorobę,

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

laboratorium w czipie może polegać na kilku metodach,

including chemical fingerprinting,

w tym na daktyloskopii chemicznej,

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

w celu badania dużych próbek substancji śladowych w ślinie.

Various biomolecules in saliva absorb light at the same wavelength—

Różne biocząsteczki w ślinie pochłaniają światło o tej samej długości fali.

but each has a distinct chemical fingerprint.

ale każda z nich ma inny, wyraźny chemiczny ślad.

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

W laboratorium w chipie, po przejściu światła przez próbkę śliny,

a host of fine-tuned rings

ciąg precyzyjnie dostrojonych mechanizmów

may each siphon off a slightly different wavelength of light

może izolować inne długości fal światła

and send it to a partner light detector.

i wysyłać je do innego detektora światła.

Together, this bank of detectors will resolve

W efekcie zestaw detektorów

the cumulative chemical fingerprint of the sample.

określi skumulowany chemiczny ślad próbki.

From this information, a tiny on-chip computer,

Na podstawie tych informacji niewielki komputer w chipie,

containing a library of chemical fingerprints for different molecules,

zawierający bibliotekę chemicznych śladów różnych cząsteczek,

may figure out their relative concentrations,

może ustalić ich względne stężenie

and help diagnose a specific illness.

i pomóc zdiagnozować konkretną chorobę.

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

Od światowej komunikacji po laboratoria na czipach

humankind has repurposed light to both carry and extract information.

ludzkość posługuje się światłem do przenoszenia i zdobywania informacji.

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

Jego umiejętność oświecania wciąż nas zaskakuje nowymi odkryciami.