Onderzoekers van het Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) hebben een revolutionaire draagbare ultrasone sensor ontwikkeld die zich aanpast aan de vorm van het lichaam en zowel diagnostische als therapeutische toepassingen ondersteunt.
Waar conventionele draagbare ultrasone systemen vaak kampen met een laag vermogen en beperkte structurele stabiliteit, biedt deze nieuwe sensor een flexibel én vormvast ontwerp dat nauwkeurige beeldvorming én gerichte behandeling mogelijk maakt, zonder chirurgische ingrepen.
Van flexibel naar vormvast
Het onderzoeksteam, geleid door professor Hyunjoo Jenny Lee van de faculteit Elektrotechniek, ontwikkelde een zogenoemde “flex-to-rigid” (FTR) CMUT-sensor (capacitive micromachined ultrasonic transducer). De innovatie maakt gebruik van een legering met een laag smeltpunt (LMPA) die bij verhitting vloeibaar wordt en het apparaat flexibel maakt. Zodra de stroom wordt uitgeschakeld, stolt het metaal weer, waardoor de sensor in de gewenste gebogen vorm wordt gefixeerd.
Dankzij deze techniek kan de sensor zich nauwkeurig aanpassen aan de contouren van het lichaam, wat essentieel is voor betrouwbare metingen en effectieve therapie. Dit maakt het mogelijk om gericht ultrageluid toe te passen zonder complexe beamforming-elektronica. Het onderzoek is onlangs gepubliceerd in npj Flexible Electronics
Hogere prestaties en stabiliteit
In vergelijking met traditionele polymeren sensoren, die vaak vervagen bij trilling en beperkte focus bieden, combineert de FTR-structuur een stijve siliciumbasis met een elastomere brug. Hierdoor levert de sensor een hogere akoestische output, een scherpere focus en blijft hij stabiel, zelfs na herhaald buigen.
Het systeem kan automatisch de juiste focus instellen afhankelijk van de lichaamsvorm, terwijl het elektrisch en akoestisch stabiel blijft. Deze combinatie van mechanische flexibiliteit en hoge signaalsterkte is een belangrijke stap richting nauwkeurige, patiëntvriendelijke medische beeldvorming.
Potentie voor behandeling en thuistoepassing
De sensor bereikt een akoestisch vermogen dat vergelijkbaar is met Low-Intensity Focused Ultrasound (LIFU), een niet-invasieve behandelmethode die weefsel kan stimuleren zonder schade te veroorzaken. In dierproeven leidde gerichte stimulatie van de milt tot verminderde ontsteking en verbeterde mobiliteit bij artritis.
In de toekomst wil het KAIST-team de technologie uitbreiden tot een tweedimensionale sensormatrix, waarmee tegelijkertijd hoge-resolutiebeeldvorming en gerichte behandeling mogelijk worden. Dit kan de weg vrijmaken voor een nieuwe generatie slimme, draagbare zorgsystemen voor gebruik in ziekenhuizen én thuis.
Omdat de technologie compatibel is met bestaande halfgeleiderproductieprocessen, is grootschalige productie en integratie in draagbare of thuiszorgsystemen goed haalbaar. De onderzoekers verwachten dat deze innovatie een belangrijke stap vormt richting persoonlijke, continue en niet-invasieve medische monitoring en therapie.
Flexibele echo pleister
Vorig jaar ontwikkelde TNO een innovatieve technologie waarmee organen continu kunnen worden gemonitord via een flexibele echopleister op de huid. Deze zogenoemde PillarWave gebruikt geluidsgolven om langdurig beelden te maken van organen, zoals het hart of de bloedsomloop. Zo kunnen patiënten thuis worden gevolgd, wat ziekenhuisbezoeken vermindert en de werkdruk voor zorgprofessionals verlaagt.
De pleister bestaat uit ultradunne plasticfolie met geprinte structuren die geluidsgolven weerkaatsen. Daardoor ontstaat een scherp en gedetailleerd beeld van het lichaam. Omdat de pleister langdurig metingen kan uitvoeren, biedt dit een betrouwbaarder basis voor diagnoses en kan onnodige chirurgie worden voorkomen.
De technologie is gepatenteerd en TNO werkt aan de commercialisering via de nieuwe spin-off PillarWave, die de pleisters betaalbaar en grootschalig wil produceren voor toepassingen in de kliniek en thuiszorg.
