Thu. Sep 29th, 2022

환자로서 복부 초음파를 위해 병원에 갔더니 진찰대 위에 구겨진 종이 위에 누워 있었다. 임상의는 두꺼운 점액층을 복부에 바르고 작은 탐침을 눌러 환자에게 음파를 보냅니다. 이 파동은 연조직과 체액에서 반사되어 프로브로 돌아와 2차원 이미지로 변환됩니다. 탐침이 환자의 위장을 가로질러 움직이면 흐릿한 흑백 사진이 임상의가 읽을 수 있도록 화면에 나타납니다.

초음파 기술은 많은 의료 환경에서 지배적인 기술이지만 종종 크고 부피가 큽니다. MIT 기계 엔지니어 Xuanhe Zhao의 목표는 전체 장치를 소형화 및 단순화하여 웨어러블로 만드는 것입니다.안에 종이 오늘 게시됨 과학, Zhao와 그의 팀은 피부에 적용했을 때 아래의 고해상도 이미지를 제공하는 작은 초음파 패치를 개발했습니다. 과학자들은 이 기술이 초음파를 장기 모니터링에 더 적합하게 만들 수 있기를 희망합니다. 심지어 의사의 사무실이 아니라 집에서도 말이죠.

초음파 장치가 너무 커서 사무실에 가야 하기 때문에 이미징 기능은 일반적으로 “단 몇 초에 불과한 단기적”이어서 시간이 지남에 따라 장기의 변화를 관찰하는 능력이 제한된다고 Zhao가 말했습니다. 예를 들어, 의사는 약을 먹거나 운동을 한 후 환자의 폐가 어떻게 변하는지 확인하기를 원할 수 있습니다. 이는 사무실 방문 중에는 달성하기 어렵습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 과학자들은 신체의 거의 모든 곳에 부착할 수 있고 며칠 동안 착용할 수 있는 약 1인치 정사각형 및 몇 밀리미터 두께의 패치를 설계했습니다. Zhao는 “우표처럼 보입니다.”라고 말했습니다.

피부에서 생체 접착식 초음파 장치를 분리합니다.

사진: Zhao Xuanhe

패치는 캔디 웨이퍼처럼 다층으로 되어 있으며 두 가지 주요 구성 요소가 있습니다. 초음파 프로브는 프로브에서 신체로의 음파 전송을 용이하게 하는 재료인 커플런트 위에 적층됩니다. 과학자들은 두 회로 사이에 끼워진 압전 소자(또는 변환기)의 2차원 배열을 사용하여 프로브를 얇고 뻣뻣하게 설계했습니다. 이 연구의 공동 저자 중 한 명인 Wang Chonghe에 따르면 이러한 요소는 “전기 에너지를 기계적 진동으로 변환”할 수 있습니다. 이러한 진동은 파동으로 신체로 이동하고 이미지로 변환하기 위해 외부 이미징 시스템으로 다시 반사됩니다. Wang은 이러한 진동이 “완전히 비침습적입니다. 인간은 이를 전혀 느낄 수 없습니다”라고 덧붙였습니다.

초음파 프로브를 만들기 위해 과학자들은 3D 프린팅, 레이저 미세 가공 및 리소그래피를 사용했습니다. 여기서 빛은 감광성 재료에 패턴을 만드는 데 사용됩니다. 그런 다음 땀과 같은 물 손상으로부터 프로브를 보호하는 데 도움이 되는 에폭시 코팅을 프로브에 바르십시오. 이러한 기술의 높은 처리량으로 인해 장치는 약 2분 만에 제작될 수 있다고 과학자들은 말했습니다.

젤리 같은 커플런트 층은 이러한 초음파가 몸에 들어오는 것을 돕습니다. 그것은 물에 머물기 위해 폴리 우레탄 층으로 보호되는 하이드로 겔 층을 포함합니다. 모두 폴리머 블렌드의 얇은 층으로 코팅되어 있어 전체가 잘 달라붙는 데 도움이 되는 슈퍼 아교와 같은 물질로 작용합니다. 과학자들은 패치가 피부에 최소 48시간 동안 남아 있을 수 있고, 잔여물을 남기지 않고 제거될 수 있으며, 방수 기능이 있다는 것을 발견했습니다.

MIT 팀은 지난 몇 년 동안 유사한 소형 초음파 장치를 생산한 소규모 연구실 그룹 중 하나입니다.연구실은 다음 위치에 있습니다. UC 샌디에이고 그리고 토론토 대학교 관련 프로젝트 작업 – Wang은 UCSD에서 초기 패치 모델을 만들었습니다. 그러나 일반적으로 이미징 기능이 제한되거나 우표보다 큽니다.

By admin1

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