手術台上，外科醫師有條不吝地操作著手術刀、剪刀、鑷子、止血鉗等器具，這是我們熟知的手術情景；但未來，可能有一種不用動刀、不用見血的「聲鉗」醫療技術，可讓醫師在不碰觸患者的前提下執行一系列醫療行為。
2 個月前，高齡 96 歲的 Arthur Ashkin 以 1986 年開發的光鉗（optical tweezers，也稱光學鑷子）技術榮獲 2018 年諾貝爾物理學獎，這種工具利用光線的輻射壓來操縱極微小物體，比如人體細胞。
現在，科學家設法將相同原理轉移到聲學領域，也就是聲鉗（acoustic tweezers）：利用多道聲波組成複雜聲場，操控聲場中的物體。這些年來，我們看過一系列漂亮的聲鉗技術，比如把水滴懸浮在半空中、一種很像外星飛碟用來抓人類的「聲波曳引束」等，雖然就目前生活而言不怎麼實用。
但若應用在生物醫療領域，聲鉗將大放異彩，比光鉗還更具優勢。這是因為雷射光只透過透明介質傳播，如果要在人體組織內遊刃有餘的操作，能安全穿透人體的聲鉗會比光鉗更有開發前景。
來自英國布里斯托大學的超音波工程學教授 Bruce Drinkwater 與西班牙納瓦拉大學的電腦科學家 Asier Marzo Pérez，現在已經成功研發出能操縱微小物體的聲學懸浮裝置，且可同時將多個物體往不同方向移動，團隊將之稱為全像聲鉗（Holographic Acoustic Tweezers，HAT）。
▲（Source：納瓦拉大學）
原型設備是兩面「喇叭陣列」，一面陣列有 256 個寬度各僅 1 公分的喇叭，彼此相對（距離 23 公分）形成錯綜複雜的聲場，而喇叭發出的聲音頻率極高，達 40kHz（4 萬赫茲），人耳聽不到。
在該聲場中，「高強度區域」會排斥物體，「低強度區域」則成為物體安頓的避難所，透過控制每個喇叭發聲的時間點，研究人員成功在聲場內移動 25 個保麗龍小球，不只可以操控它們跳一場空中舞蹈，甚至還能叫它們穿針引線「縫衣服」。
▲ 在聲場內以聲波控制線穿過洞，詳細實驗過程可於下方影片欣賞。（Source：納瓦拉大學）
這項技術讓我們看見一個令人激動的未來：外科手術可能不必「開刀」了，醫師將直接操縱無形的聲鉗於你體內進行手術。新論文發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）。
（首圖來源：納瓦拉大學）
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- 本文授權轉載自:TechNews(科技新報)
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