比血細胞還小:科學家打造出全球最小超音波探測器

據外媒報道,德國科學家成功研製出有史以來最小的超聲波探測器,它不僅比血細胞還小,而且還為超分辨率成像開辟了新的可能性。研究人員稱這一結果令人震驚並希望這項技術能對生物組織展開前所未有的詳細研究。

比血細胞還小:科學家打造出全球最小超音波探測器

據悉,這個由亥姆霍茲慕尼黑中心(環境與健康研究中心)和慕尼黑工業大學的們開發的新設備代表了一種不同於傳統超聲成像背後的技術,後者通常依賴於壓電設備–超聲波產生的壓力會把它變成一個電壓。通過這種方法產生的圖像質量直接跟壓電探測器的大小有關,探測器越小、分辨率越高,但這反過來會損害器件的靈敏度。但在這項新研究中,研究人員轉向了一種依賴於硅光子學的成像技術。

據了解,硅光子學技術在下一代計算和數據傳輸等領域有着巨大的潛力,它可以將微型光學組件組裝在小型硅芯片上。硅可以將光限制在很小的范圍內,科學家們則可以利用這種能力來製造出他們的開創性設備。

這個被叫做硅波導-標准具探測器(SWED)的裝置其工作原理是設備在光通過小型光子電路傳播時捕捉光強度的變化,而不再是通過壓電晶體追蹤電壓。該團隊表示,該設備比血細胞還小,着標志着該種尺寸的檢測器首次被用於檢測超聲波。

該項研究小組負責人、來自慕尼黑工業大學的Vasilis Ntziachristos教授指出,由於使用了硅光電子技術,所以他們能夠使新探測器小型化,而與此同時又能保持高靈敏度。

SWED設備尺寸約0.5微米,比臨床使用的最小壓電探測器至少小上1萬倍,這使得它能對小於1微米的特徵進行成像。這種被稱為超分辨率成像的方法可以應用於細胞和組織,它將不僅能為生物醫學研究和臨床診斷開辟新的可能性,而且也可以讓超聲波以以往不可能實現的方式被研究。

Ntziachristos表示:「最初開發這種探測器是為了推進光聲成像的性能,這是我們在亥姆霍茲慕尼黑中心和慕尼黑大學的主要研究重點。然而,我們現在預見它將能應用於更廣泛的傳感和成像領域。」

來源:cnBeta