眼科病人的福音：高精度3D打印超聲波傳感器

近日，來自于新加坡南洋理工大學(xué)一個研究團隊研發(fā)了一個3D打印超聲波傳感器,，它主要用來控制高壓超聲波，能夠控制移動甚至消除微小的物體目標，比如顆粒，滴狀物,，生物組織等等。在南極熊看來,，在臨床手術(shù)和醫(yī)學(xué)實驗研究中，這項發(fā)明會起到至關(guān)重要的作用,。

在最新一期的《應(yīng)用物理快報》上,，該研究團隊詳細描述了傳感器的應(yīng)用原理，這個傳感器能夠控制激光產(chǎn)生的光聲波,，是一種非侵害式傳感器（或者叫無創(chuàng)傳感器）,，只有該實驗室特定的3D打印技術(shù)才能制作出來。很多傳統(tǒng)的傳感器只能產(chǎn)生平面的聲波,，用來聚焦能量,。而這種超聲波傳感器能夠把激光脈沖轉(zhuǎn)換成振動的形式。一個玻璃層面覆蓋在碳納米管的表面,，起到鏡片的作用,。當激光掃描到該表面時，玻璃層面迅速膨脹,，引發(fā)的振動足以產(chǎn)生高頻率的聲波,。

新加坡南洋理工大學(xué)的Claus-Dieter Ohl說：“這項技術(shù)最先進的地方，就是它是非侵害性的,。我們現(xiàn)在對光聲波有著很好的控制力,，這些聲波能夠起到機械作動器的作用,。”

雖然傳統(tǒng)的傳感器也很高效,，但是它們的玻璃鏡片只限于在平面,，圓柱形或者球狀的表面。而3D打印的傳感器采用透明樹脂制成,，能夠擺脫形狀的禁錮,，它能夠應(yīng)用于各種不同的形狀表面上，產(chǎn)生不同的聲波形態(tài),。因此聲波能夠同時把能量聚焦于空間上的不同點,，或者在不同的時間點。通過這樣的方式,，傳感器裝置能夠為滴狀物,、顆粒物或者生物組織施加剪應(yīng)力，并進行分類,、隔離,、控制等操作。

三種打印機可以用來制造這種傳感器：a Formlabs Form 1+光固化打印機 (如下圖),，StratasysObjet Eden260VS jet打印機和Ultimaker 2 FDM打印機,。研究者使用前兩者打印機的時候采用532nm的激光波長，而Ultimaker打印機則需要一個額外的模具成型步驟,，用來獲得一個透明的基底,。

南極熊認為這項發(fā)明不但成本極低（一個兩平方厘米大小的傳感器的成本只有大概兩美元），而且對于超聲波有著極強的控制力,，精確度也極高,，今后在醫(yī)學(xué)實驗以及對抗癌細胞方面必定是一個強大的武器。研究者相信這項技術(shù)能夠很快地應(yīng)用于白內(nèi)障手術(shù),。

目前,，該研究相關(guān)的論文《Laser-generated focusedultrasound for arbitrary waveforms》發(fā)表到了《應(yīng)用物理快報》期刊上。不過你也可以直接下載閱覽：論文.pdf,，請關(guān)注南極熊3D打印網(wǎng),。

編譯自3ders

延伸閱讀：

哈佛大學(xué)用3D打印技術(shù)制造帶傳感器的器官芯片

科學(xué)家成功3D打印出碳納米管傳感器