高精度3D打印超聲波傳感器

寂靜天花板

近日，來(lái)自于新加坡南洋理工大學(xué)一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一個(gè)3D打印超聲波傳感器，它主要用來(lái)控制高壓超聲波，能夠控制移動(dòng)甚至消除微小的物體目標(biāo)，比如顆粒，滴狀物，生物組織等等。在臨床手術(shù)和醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中，這項(xiàng)發(fā)明會(huì)起到至關(guān)重要的作用。

在最新一期的《應(yīng)用物理快報(bào)》上，該研究團(tuán)隊(duì)詳細(xì)描述了傳感器的應(yīng)用原理，這個(gè)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(wú)創(chuàng)傳感器），只有該實(shí)驗(yàn)室特定的3D打印技術(shù)才能制作出來(lái)。很多傳統(tǒng)的傳感器只能產(chǎn)生平面的聲波，用來(lái)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(dòng)的形式。一個(gè)玻璃層面覆蓋在碳納米管的表面，起到鏡片的作用。當(dāng)激光掃描到該表面時(shí)，玻璃層面迅速膨脹，引發(fā)的振動(dòng)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(shuō)：“這項(xiàng)技術(shù)最先進(jìn)的地方，就是它是非侵害性的。我們現(xiàn)在對(duì)光聲波有著很好的控制力，這些聲波能夠起到機(jī)械作動(dòng)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(shù)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(shí)把能量聚焦于空間上的不同點(diǎn)，或者在不同的時(shí)間點(diǎn)。通過(guò)這樣的方式，傳感器裝置能夠?yàn)榈螤钗�、顆粒物或者生物組織施加剪應(yīng)力，并進(jìn)行分類、隔離、控制等操作。

三種打印機(jī)可以用來(lái)制造這種傳感器：a Formlabs Form 1+光固化打印機(jī) ，StratasysObjet Eden260VS jet打印機(jī)和Ultimaker 2 FDM打印機(jī)。研究者使用前兩者打印機(jī)的時(shí)候采用532nm的激光波長(zhǎng)，而Ultimaker打印機(jī)則需要一個(gè)額外的模具成型步驟，用來(lái)獲得一個(gè)透明的基底。這項(xiàng)發(fā)明不但成本極低（一個(gè)兩平方厘米大小的傳感器的成本只有大概兩美元），而且對(duì)于超聲波有著極強(qiáng)的控制力，精確度也極高，今后在醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)以及對(duì)抗癌細(xì)胞方面必定是一個(gè)強(qiáng)大的武器。研究者相信這項(xiàng)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(bào)》期刊上。

RJ45

厲害

hawk23

目前我所知道的精度最高的3D打印機(jī)是雙光子打印