Hong Chen och medlemmar av hennes labb designade och 3D-printade ett flexibelt och mångsidigt verktyg känt som Airy beam-enabled binary akustiska metasytor (AB-BAM) för ultraljudsstrålemanipulation. De visade sedan förmågan hos AB-BAM i vatten. Kredit:Chen lab
Forskare vid Washington University i St Louis uppfann nyligen en teknik för att generera ultraljudsvågor som kan böja sig själv, som regnbågen.
Luftiga strålar är en klass av akustiska vågor som rör sig på en krökt, bågliknande bana och kan autofokusera runt hinder som är direkt i strålens väg, vilket gör dem väl lämpade för ultraljudstillämpningar inom biomedicinsk bildbehandling, terapi, icke-förstörande testning och partikelmanipulation.
Men att generera luftiga strålar i vatten kräver stor, dyr utrustning, vilket har begränsat deras breda tillämpningar inom ultraljud.
Hong Chen, docent i biomedicinsk teknik vid McKelvey School of Engineering och strålningsonkologi vid WashU School of Medicine, och medlemmar av hennes ultraljudslaboratorium designade och 3D-printade ett flexibelt och mångsidigt verktyg känt som Airy beam-enabled binary akustiska metasytor ( AB-BAMs) för ultraljudsstrålemanipulation. De visade sedan förmågan hos AB-BAM i vatten. De rapporterade sina resultat den 22 juli i Physical Review Applied .
Enligt Zhongtao Hu, en postdoktoral forskarassistent och första författare till uppsatsen, är deras team först med att utveckla de 3D-printade AB-BAM:erna för att framgångsrikt generera luftiga strålar för ultraljudsfokusering.
"Luftiga strålar är unika eftersom vi kan ställa in storleken på fokalområdet", sa han. "Dessa 3D-printade AB-BAM kan användas i breda tillämpningar, inklusive ultraljudsmedierad tumörablation eller läkemedelsleverans."
Deras 3D-printade AB-BAM möjliggör flexibel och mångsidig ultraljudsstrålehantering, inklusive en skarpt fokuserad, inställbar, styrbar stråle, som är användbar för olika ultraljudstillämpningar.
Till exempel kräver högintensiv fokuserad ultraljudsbehandling (HIFU) en kort stråle som kan generera intensiv värme vid en enda punkt för att förstöra en cancertumör utan att skada närliggande frisk vävnad. Å andra sidan kräver vanlig ultraljudsundersökning som används för att diagnostisera sjukdom en stråle med smala laterala fokala dimensioner för att förbättra upplösningen.
Förutom Chen och Hu, inkluderar andra medlemmar i forskargruppen WashU-studenterna Yaoheng Yang och Lu Xu, samt Yun Jing, en fakultetsmedlem i akustikprogrammet vid Penn State University. + Utforska vidare
