초음파 감지기는 사람의 평균 머리카락보다 100배 작지만
의료용 초음파의 발달 이후1950년대 초음파를 검출하기 위한 주요 기술은 초음파의 압력을 전압으로 변환하는 압전 검출기의 사용에 중점을 두었습니다. 초음파로 얻은 이미지 해상도는 사용된 압전 검출기의 크기에 따라 다릅니다. 이 크기를 줄이면 해상도가 높아집니다. 그러나 압전 검출기의 크기가 더 작아지면 감도가 급격히 감소하여 실용에 적합하지 않습니다.
실리콘 포토닉스 기술은 널리광학 부품을 소형화하여 실리콘 칩의 작은 표면에 단단히 포장하는 데 사용됩니다. 실리콘은 압전성을 나타내지 않지만 광파장 미만으로 빛을 제한하는 능력은 이미 소형 광자 회로를 개발하는 데 널리 사용되었습니다.
Helmholtz Zentrum Munchen 및 TUM의 연구원이 소형 광자 회로를 활용하여 세계에서 가장 작은 초음파 감지기인 SWED(Silicon Waveguide Reference Detector)를 만들었습니다. 압전 결정에서 전압을 감지하는 대신 SWED는 소형 광자 회로를 통해 전파되는 빛의 강도 변화를 모니터링합니다.
“검출기가 작아진 것은 이번이 처음입니다.혈액 세포는 실리콘 포토닉스 기술을 사용하여 초음파를 감지하는 데 사용된다고 SWED의 개발자인 Rami Schneiderman은 설명합니다. "압전 감지기가 SWED 규모로 축소되면 1억 배 덜 민감할 것입니다."
“우리가 소형화할 수 있었던 정도는연구팀장인 Vasilis Ntsiahristos 교수는 “새로운 검출기는 실리콘 포토닉스를 사용해 고감도를 유지하면서도 숨이 멎을 정도로 놀라웠다”고 강조했다. SWED는 약 0.0005밀리미터(0.0005밀리미터)입니다. 이 크기는 임상 영상 응용 분야에 사용되는 가장 작은 압전 감지기보다 10,000배 이상 작은 영역에 해당합니다. SWED는 또한 사용된 초음파 파장보다 최대 200배 더 작습니다. 즉, 1마이크로미터만큼 작은 부품을 렌더링하는 데 사용할 수 있어 소위 초고해상도 이미징이 가능합니다.
"검출기는 원래 개선을 위해 설계되었습니다.Helmholtz Zentrum München 및 TUM에서 우리 연구의 주요 초점인 광음향 이미징의 특성. 그러나 이제 우리는 감지 및 시각화의 더 넓은 분야에서의 응용을 예상합니다.”라고 Ntsiahristos는 결론지었습니다.
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