Il rilevatore a ultrasuoni è 100 volte più piccolo del capello umano medio, eppure può farlo
Dallo sviluppo dell'ecografia medicaimaging negli anni '50, la principale tecnologia per il rilevamento delle onde ultrasoniche era principalmente focalizzata sull'uso di rivelatori piezoelettrici che convertono la pressione delle onde ultrasoniche in tensione elettrica. La risoluzione dell'immagine ottenuta con gli ultrasuoni dipende dalle dimensioni del rilevatore piezoelettrico utilizzato. Diminuendo questa dimensione si ottiene una risoluzione più alta. Tuttavia, un'ulteriore diminuzione delle dimensioni dei rivelatori piezoelettrici riduce drasticamente la loro sensibilità, rendendoli inadatti all'uso pratico.
La tecnologia fotonica del silicio è ampiamente diffusaUtilizzato per miniaturizzare i componenti ottici e imballarli saldamente su una piccola superficie di un chip di silicio. Sebbene il silicio non mostri piezoelettricità, la sua capacità di confinare la luce a una lunghezza d'onda inferiore a quella ottica è già stata ampiamente utilizzata per sviluppare circuiti fotonici in miniatura.
Ricercatori di Helmholtz Zentrum Munchen e TUMha approfittato di questi circuiti fotonici in miniatura per creare il più piccolo rilevatore di ultrasuoni al mondo: il Silicon Waveguide Reference Detector, o SWED. Invece di rilevare la tensione dai cristalli piezoelettrici, SWED monitora i cambiamenti nell'intensità della luce che si propaga attraverso circuiti fotonici in miniatura.
“Questa è la prima volta che il rilevatore è più piccolo.le cellule del sangue vengono utilizzate per rilevare gli ultrasuoni utilizzando la tecnologia fotonica del silicio, spiega Rami Schneiderman, sviluppatore di SWED. "Se il rilevatore piezoelettrico fosse ridimensionato alla scala SWED, sarebbe 100 milioni di volte meno sensibile".
“La misura in cui siamo stati in grado di miniaturizzareil nuovo rivelatore, pur mantenendo un'elevata sensibilità grazie all'uso della fotonica al silicio, era semplicemente mozzafiato ", sottolinea il professor Vasilis Ntsiahristos, capo del gruppo di ricerca. Lo SWED è di circa mezzo micron (= 0.0005 millimetri). Questa dimensione corrisponde a un'area che è almeno 10.000 volte più piccola dei più piccoli rivelatori piezoelettrici utilizzati nelle applicazioni di imaging clinico. SWED è anche fino a 200 volte più piccola della lunghezza d'onda degli ultrasuoni utilizzata, il che significa che può essere utilizzata per eseguire il rendering di parti piccole come un micrometro, ottenendo così la cosiddetta immagine ad altissima risoluzione.
“Il rilevatore è stato originariamente progettato per migliorarecaratteristiche dell'imaging optoacustico, che è l'obiettivo principale della nostra ricerca presso Helmholtz Zentrum München e TUM. Tuttavia, ora prevediamo la sua applicazione nel campo più ampio del rilevamento e della visualizzazione ", conclude Ntziachristos.
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