Сенсор размером меньше клетки крови улучшил аппарат УЗИ

Немецкие исследователи создали самый маленький сенсор с помощью технологии кремниевой фотоники. Его можно будет использовать для ультразвуковой диагностики сверхвысокого разрешения. Центр имени Гельмгольца по исследованию окружающей среды и здоровья в Нойхерберге Несколько сенсоров на подложке

В современных аппаратах УЗИ одна часть устройства создает ультразвуковые волны, а другая улавливает. Качество и детализация полученного изображения напрямую зависит именно от сенсора, который улавливает ультразвуковые волны. Сегодня в качестве таких датчиков используются пьезоэлектрические материалы, которые преобразуют давление, создаваемое ультразвуком в электрический сигнал.

Чувствительность этого элемента напрямую зависит от его размера — чем меньше сенсор, тем точнее обнаружение сигнала. Теперь немецкие исследователи научились создавать детекторы, размер которых не превышает диаметр эритроцита. Кроме того, они работают немного по другому принципу, который позволяет измерить ультразвуковой сигнал точнее пьезоэлектрических сенсоров. Статью о разработке они опубликовали в журнале Nature.

Для этого авторы использовали технологию кремниевой фотоники. Этот элемент способен ограничивать свет и управлять его движением на наномасштабе. Новый детектор получил название «эталонный воловодный кремниевый датчик» (silicon waveguide-etalon detector, SWED). Он улавливает изменения интенсивности света по мере его распространения через фотонные схемы. Это позволяет избежать процедуры измерения напряжения с помощью пьезоэлектрических кристаллов.

Устройство SWED имеет размер около половины микрометра и по меньшей мере в 10 000 раз меньше самых маленьких пьезоэлектрических детекторов, которые используются в клинической практике. Это дает возможность отображать объекты размером менее микрометра. Такой подход к сверхразрешающей визуализации можно использовать, чтобы получить изображения клеток и тканей. Это откроет новые возможности биомедицинских исследований и клинической диагностики.