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(biāo)，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(xì)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(dāng)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(rèn)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(xì)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

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