Ультразвуковые технологии делают видимым то, что остается скрытым от наших невооруженных глаз: врачи изучают изменения тканей нашего тела с помощью сонографии; оборудованные подводные лодки используют гидроакустические системы, чтобы ориентироваться в темноте морских глубин; а для испытаний материалов и компонентов ультразвук является неразрушающей альтернативой дорогостоящим технологиям, которые не работают в реальном времени. В зависимости от области применения могут использоваться различные технологии. «Готовые системы обычно разрабатываются на основе уникальных спецификаций клиентов.
В этом контексте это позволяет использовать их только в очень ограниченной области, однако затраты на разработку действительно довольно высоки », — объясняет Штеффен Третбар из Института биомедицинской инженерии им. Фраунгофера IBMT в Санкт-Петербурге. Ингберт.
Поэтому Третбар и его команда идут по новому пути: ученые разработали многоканальную ультразвуковую платформу, которая использует модульную конфигурацию, чтобы ее можно было адаптировать к набору приложений, которые полностью отличаются друг от друга, например, для мониторинга лечения в реальном времени. «Таким образом, мы можем как быстро реагировать на запросы клиентов в отношении самого широкого спектра приложений, так и предлагать решения, позволяющие сэкономить деньги», — говорит Третбар. В системе используются базовые компоненты, такие как основная плата, источник питания и управляющее программное обеспечение, которые всегда остаются неизменными. «Затем мы помещаем компоненты для конкретных приложений — интерфейсные платы — в эту основную плату, как в случае системы строительных блоков», — объясняет Третбар.
Чтобы адаптировать приложение, частотный диапазон ультразвуковых волн является ключевым регулирующим винтом.
Гидролокаторы обычно перемещаются в низкочастотном диапазоне (от килогерцового диапазона до примерно двух МГц). Таким образом, вы, по общему признанию, не получите высокого пространственного разрешения изображений; тем не менее, вы можете «видеть» на глубине до нескольких сотен метров.
В отличие от его использования в медицине: здесь врачу нужны записи с максимально возможным разрешением. Для этого звуковые волны не должны проходить какие-либо длинные отрезки, а просто проникают на пару сантиметров в тело. По этой причине медицинский ультразвук обычно колеблется в диапазоне частот от 2 до 20 МГц.
Очень высокие частоты, вплоть до диапазона 100 МГц, обеспечивают разрешение в мкм-диапазоне, e.грамм., для тестирования материалов или получения изображений мелких животных, что необходимо с развитием новых технологий. Исследователи разработали соответствующие интерфейсные платы для всех трех областей.
Быстрые интерфейсы к компьютеру
Для точной настройки системы вам просто нужно соответствующим образом настроить программное обеспечение. «Мы реализовали очень быстрые интерфейсы к ПК.
Таким образом, мы можем управлять системами в реальном времени, обеспечивать очень быструю обработку сигналов с частотой повторения в кГц / диапазоне и просто внедрять новые программные алгоритмы, адаптированные для различных приложений », — объясняет Третбар. Еще одно преимущество ультразвуковой платформы: ученые могут обращаться не только к классическим данным изображения, но и к необработанным необработанным сигналам каждого элемента в ультразвуковой матрице. Это позволяет им разрабатывать совершенно новые технологии.
Различные модули готовы к развертыванию — в первую очередь корпорации из области медицины заявили о своей заинтересованности в таких разработках.
Чтобы превратить технологию в конкретные продукты, эксперты IBMT предлагают два подхода: либо они применяют программные интерфейсы к ультразвуковым системам, которые интегрируются непосредственно в систему клиента. Или второй вариант — интегрировать приложение заказчика в программное обеспечение ультразвуковой системы, а затем реализовать программный продукт для всего приложения.
В рамках исследовательской платформы опыт разработки IBMT охватывает все технологические компоненты — от ультразвуковых преобразователей и новых ультразвуковых технологий до полных систем и их сертификации или утверждения в качестве медицинского продукта.