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Eletrônica

Criado um projetor para imagens de ultra-som

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/11/2020

Criado um projetor para imagens de ultra-som
Demonstração da técnica usando micropartículas para formar as imagens.
[Imagem: MPI for Intelligent Systems]

Imagens de pressão

Se você já viu um exame de ultra-som, como os que são feitos para checar a saúde do bebê ainda no útero, sabe bem porque dependemos de especialistas treinados para nos dizer o que a imagem está mostrando.

Agora, pesquisadores alemães criaram uma nova tecnologia que promete não apenas facilitar a visualização das imagens de ultra-som, como também criar novas opções de terapias usando essa técnica tão testada e tão disseminada.

Na verdade, Zhichao Ma e colegas do Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes e da Universidade de Stuttgart criaram um projetor de imagens de ultra-som.

A tecnologia, incorporada em um chip, é capaz de modular campos ultrassônicos tridimensionais e gerar "perfis de pressão sonora" de alta resolução - esses perfis de pressão equivalem às imagens feitas com luz, só que usam outros aparatos como telas.

"Para modular o perfil de pressão sonora, aproveitamos as diferentes propriedades acústicas da água e do ar," contou Ma. "Embora uma onda ultrassônica passe por um líquido sem qualquer impedimento, ela é totalmente refletida por bolhas de ar". Para apagar a imagem e mostrar outra, basta eliminar as bolhas no chip.

Já existiam técnicas para manipular várias fontes sonoras individuais, mas como essas fontes não podem ser miniaturizadas, a resolução desses perfis de pressão sonora é limitada a 1.000 píxeis. Com a nova tecnologia, os pesquisadores primeiro geram uma onda ultrassônica e depois modulam seu perfil de pressão sonora de forma independente, essencialmente matando dois coelhos com uma cajadada só.

Os transmissores de som são tão pequenos que a pressão do som é suficiente para fins diagnósticos e - esta é uma novidade - também para fins terapêuticos. Além disso, a imagem pode chegar as 10.000 píxeis.

Criado um projetor para imagens de ultra-som
No "holograma eletrolítico", os eletrodos do chip produzem bolhas de hidrogênio que refletem as ondas de ultra-som, mostrando as imagens em uma folha de plástico.
[Imagem: MPI for Intelligent Systems]

Projeto de ultra-som

A equipe demonstrou o novo projetor de ultra-som escrevendo o alfabeto em uma espécie de "filme" de perfis de pressão sonora. Para tornar as letras visíveis, eles capturaram micropartículas nos vários perfis de pressão sonora. Dependendo do padrão de som, as partículas se organizaram em letras individuais.

Outra demonstração mais interessante envolveu estênceis de plástico que se deformam ao serem atingidos pelo perfil de pressão, criando uma espécie de holograma. No entanto, os hologramas de plástico fornecem apenas imagens estáticas - para cada novo padrão, é necessário usar um molde de plástico diferente, embora cada "imagem de som" possa ser gerada em cerca de 10 segundos, e isso usando apenas um chip - dispositivos com mais chips serão mais rápidos.

A projeção de ultra-som poderá ser usada não apenas para fins diagnósticos e terapêuticos, mas também em laboratórios biomédicos. Por exemplo, para organizar células em organoides, os chamados orgãos em um chip. "Esses organoides permitem testes úteis de ingredientes farmacêuticos ativos e podem, portanto, substituir, pelo menos parcialmente, os experimentos com animais," disse o professor Peer Fischer.

Bibliografia:

Artigo: Spatial ultrasound modulation by digitally controlling microbubble arrays
Autores: Zhichao Ma, Kai Melde, Athanasios G. Athanassiadis, Michael Schau, Harald Richter, Tian Qiu, Peer Fischer
Revista: Nature Communications
Vol.: 11, Article number: 4537
DOI: 10.1038/s41467-020-18347-2





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