Hong Chen e i membri del suo laboratorio hanno progettato e stampato in 3D uno strumento flessibile e versatile noto come metasuperfici acustiche binarie abilitate al raggio Airy (AB-BAM) per la manipolazione del raggio di ultrasuoni. Hanno quindi dimostrato la capacità di AB-BAM in acqua. Credito:laboratorio Chen
I ricercatori della Washington University di St. Louis hanno recentemente inventato una tecnica per generare onde ultrasoniche che possono piegarsi da sole, come l'arcobaleno.
I fasci ariosi sono una classe di onde acustiche che si muovono su una traiettoria curva, ad arco e possono auto-focalizzarsi attorno agli ostacoli che si trovano direttamente nel percorso del raggio, il che li rende adatti per applicazioni a ultrasuoni nell'imaging biomedico, nella terapia, non distruttivo test e manipolazione delle particelle.
Tuttavia, la generazione di raggi Airy nell'acqua richiede apparecchiature grandi e costose, che ne hanno limitato le ampie applicazioni negli ultrasuoni.
Hong Chen, professore associato di ingegneria biomedica presso la McKelvey School of Engineering e di radiologia oncologica presso la WashU School of Medicine, e membri del suo laboratorio di ultrasuoni hanno progettato e stampato in 3D uno strumento flessibile e versatile noto come metasuperfici acustiche binarie abilitate al fascio di Airy ( AB-BAM) per la manipolazione del fascio di ultrasuoni. Hanno quindi dimostrato la capacità di AB-BAM in acqua. Hanno riportato i loro risultati il 22 luglio in Physical Review Applied .
Secondo Zhongtao Hu, un ricercatore post-dottorato e primo autore dell'articolo, il loro team è il primo a sviluppare gli AB-BAM stampati in 3D per generare con successo fasci Airy per la messa a fuoco degli ultrasuoni.
"I raggi ariosi sono unici perché possiamo regolare le dimensioni della regione focale", ha affermato. "Questi AB-BAM stampati in 3D possono essere utilizzati in ampie applicazioni, tra cui l'ablazione del tumore mediata da ultrasuoni o la somministrazione di farmaci".
I loro AB-BAM stampati in 3D consentono una manipolazione flessibile e versatile del raggio di ultrasuoni, incluso un raggio ben focalizzato, sintonizzabile e orientabile, utile per varie applicazioni a ultrasuoni.
Ad esempio, la terapia a ultrasuoni focalizzati ad alta intensità (HIFU) richiede un raggio corto in grado di generare calore intenso in un unico punto per distruggere un tumore canceroso senza danneggiare i tessuti sani vicini. D'altra parte, l'imaging ecografico regolare utilizzato per diagnosticare la malattia richiede un raggio con dimensioni focali laterali strette per migliorare la risoluzione.
Oltre a Chen e Hu, altri membri del gruppo di ricerca includono gli studenti laureati WashU Yaoheng Yang e Lu Xu, così come Yun Jing, un membro della facoltà nel corso di laurea in acustica presso la Penn State University. + Esplora ulteriormente
