کوچکترین ردیاب سونوگرافی جهان ! ساده و ارزان !

کوچکترین ردیاب سونوگرافی جهان ! ساده و ارزان !

محققان Helmholtz Zentrum München و دانشگاه فنی مونیخ (TUM) کوچکترین ردیاب سونوگرافی جهان را تولید کرده اند. این مدار بر اساس مدارهای فوتونیکی کوچک شده در بالای تراشه سیلیکون ساخته شده است. با ردیابی 100 برابر کوچکتر از موی متوسط انسان ، ردیاب جدید می تواند ویژگی هایی را تجسم کند که بسیار کوچکتر از حد ممکن بوده و منجر به آنچه تصویربرداری با وضوح فوق العاده می شود.

از زمان توسعه تصویربرداری سونوگرافی پزشکی در دهه 1950 ، فناوری اصلی تشخیص امواج اولتراسوند در درجه اول بر استفاده از آشکارسازهای پیزوالکتریک متمرکز شده است که فشار ناشی از امواج اولتراسوند را به ولتاژ الکتریکی تبدیل می کند. وضوح تصویربرداری با سونوگرافی به اندازه آشکارساز پیزوالکتریک به کار رفته بستگی دارد. کاهش این اندازه منجر به وضوح بالاتر می شود و می تواند آرایه های اولتراسوند یک یا دو بعدی با تراکم کمتری را با قابلیت بهبود یافته در تشخیص ویژگی های موجود در بافت یا ماده تصویر شده ارائه دهد. با این حال ، کاهش بیشتر اندازه آشکارسازهای پیزوالکتریک حساسیت آنها را بطور چشمگیری مختل می کند ، و آنها را برای کاربردهای عملی غیرقابل استفاده می کند.

استفاده از فناوری تراشه رایانه ای برای ایجاد ردیاب سونوگرافی نوری

فناوری فوتونیک سیلیکون به طور گسترده ای برای کوچک سازی اجزای نوری و بسته بندی انبوه آنها در سطح کوچک تراشه سیلیکون استفاده می شود. در حالی که سیلیکون هیچ پیزوالکتریکی از خود نشان نمی دهد ، توانایی آن در محدود کردن نور در ابعادی کوچکتر از طول موج نوری قبلاً به طور گسترده ای برای توسعه مدارهای فوتونی کوچک شده مورد بهره برداری قرار گرفته است.

محققان Helmholtz Zentrum München و TUM با بهره گیری از مزایای این مدارهای فوتونی کوچک شده و کوچکترین ردیاب سونوگرافی جهان را ساختند: آشکارساز سیلیکون موجبر - اتالون یا SWED. SWED به جای ضبط ولتاژ از بلورهای پیزوالکتریک ، تغییرات شدت نور را از طریق مدارهای فوتونی کوچکشده کنترل می کند.

رامی شنیدرمن ، توسعه دهنده SWED می گوید: "این اولین باری است كه از یك ردیاب كوچكتر از اندازه سلول سلول خونی برای تشخیص سونوگرافی با استفاده از فناوری فوتونیك سیلیكون استفاده می شود." "اگر یک آشکارساز پیزوالکتریک در مقیاس SWED کوچک شود ، 100 میلیون برابر حساسیت کمتری خواهد داشت."

تصویربرداری با وضوح فوق العاده

پروفسور Vasilis Ntziachristos ، سرپرست تیم تحقیق می گوید: "درجه ای که توانستیم ردیاب جدید را کوچک کنیم در حالی که به دلیل استفاده از فوتونیک سیلیکون حساسیت بالایی داریم." اندازه SWED حدود نیم میکرون (= 0،0005 میلی متر) است. این اندازه مربوط به منطقه ای است که حداقل 10،000 برابر كمتر از كوچكترین ردیاب های پیزوالكتریك در كاربردهای تصویربرداری بالینی باشد. SWED همچنین تا 200 برابر کوچکتر از طول موج اولتراسوند است ، به این معنی که می توان از آن برای تجسم ویژگی های کوچکتر از یک میکرومتر استفاده کرد و منجر به آنچه تصویربرداری با وضوح فوق العاده می شود شد.

ارزان و قدرتمند
همانطور که این فناوری از قدرت و قابلیت ساخت آسان سکوی سیلیکون بهره می برد ، تعداد زیادی آشکارساز با کسری اندک از هزینه آشکارسازهای پیزوالکتریک تولید می شود و تولید انبوه را عملی می کند. این امر برای توسعه تعدادی از برنامه های مختلف تشخیص بر اساس امواج اولتراسوند مهم است. شنیدرمن می افزاید: "ما همچنان به بهینه سازی هر پارامتر از این فناوری ادامه خواهیم داد - حساسیت ، ادغام SWED در آرایه های بزرگ و اجرای آن در دستگاه های دستی و آندوسکوپ ها."

_{توسعه و برنامه های آینده}
"آشکارساز در ابتدا برای پیشبرد عملکرد تصویربرداری آکوستیک ساخته شده است که مرکز تحقیقات اصلی ما در Helmholtz Zentrum München و TUM است. با این حال ، ما اکنون برنامه های کاربردی را در زمینه وسیع تری از سنجش و تصویربرداری پیش بینی می کنیم. "

در حالی که هدف اصلی محققان کاربردهای تشخیص بالینی و تحقیقات پایه پزشکی است ، اما کاربردهای صنعتی نیز ممکن است از این فناوری جدید بهره مند شوند. افزایش وضوح تصویربرداری ممکن است منجر به مطالعه جزئیات بسیار ریز در بافتها و مواد شود. اولین خط تحقیق شامل تصویربرداری فوق تصویری از سلول ها و رگهای بزرگ عروقی در بافت ها است ، اما همچنین می توان از SWED برای مطالعه خواص اساسی امواج اولتراسونیک و فعل و انفعالات آنها با ماده در مقیاسی که قبلاً امکان پذیر نبود استفاده کرد. .