Новая технология ультразвуковых датчиков Mappie от Hitachi

"Мы первые в мире достигли успеха в разработке и коммерческой реализации медицинского полупроводникового ультразвукового датчика"

Исполнительный директор и президент компании "Хитачи Медико" Хамаматсу Киёси

Внешний вид

Акционерному обществу «Хитачи Медико», при общей поддержке группы компаний «Хитачи» первому в мире удалось разработать медицинский полупроводниковый ультразвуковой датчик Mappie («Маппи»). Благодаря передовой технологии cMUT, датчики Mappie обладают высокой чёткостью изображения и широким диапазоном частот. На первоначальном этапе развития технологии предполагается применение новых датчиков в основном для исследования поверхностных органов, в частности молочной железы. 

Об устройстве

В датчик встроено ультразвуковое сканирующее устройство, посылающее ультразвуковой сигнал внутрь человеческого тела и принимающее ответную ультразвуковую волну, образующуюся в результате отражения на границе сред с разным акустическим сопротивлением внутри человеческого тела. Внутри датчика располагаются элементы, так называемые «осцилляторы», преобразующие электрические сигналы в звуковые и наоборот.

До настоящего времени в качестве материала, из которых изготовлен осциллятор, используется пьезокерамика. В таких датчиках акустическое сопротивление тканей тела и осциллятора сильно различается, для передачи ультразвукового сигнала в ткани требуется устанавливать дополнительные согласующие слои между пьезокерамическими элементами и рабочей поверхностью датчика. Это приводит к потерям в эффективности передаче/приема УЗ сигнала.

В случае Mappie датчика, при использовании новой технологии и другого типа материала (силикон) вышеуказанное согласование акустического сопротивления не требуется.

Особенности 

В датчиках Mappie реализована передовая технология cMUT (Capacitive Micromachined Ultrasound Technology). Благодаря усилиям всей группы компаний «Хитачи» удалось впервые в мире представить новый тип датчика, доступного для подключения к коммерческому УЗ сканеру Hitachi.

Суть cMUT в том, что в силиконовой пластине располагается множество микроскопических мембран (микрополостей), которые под воздействием электрического импульса за счет изменения своих размеров излучают и принимают ультразвуковые сигналы.  Поскольку акустическое сопротивление силикона очень близко к тканям тела человека, затухание ультразвукового сигнала крайне незначительно, поэтому сканирование осуществляется с максимально эффективным результатом.

Благодаря технологии cMUT, Mappie обладает более широким частотным диапазоном частот сканирования и высоким разрешением изображения сканируемого участка по сравнению с другими ультразвуковыми датчиками.

*1: cMUT： capacitive Micro-machined Ultrasonic Transducers

Микромеханическая технология (на базе полупроводников), осуществляющая «ёмкостные» приём и излучение ультразвукового сигнала. Каждая микрополость в датчике работает как «наноконденсатор».

*2: Акустическое сопротивление:

Акустическое сопротивление биологической ткани, в которой распостраняется ультразвук, определяется удельной плотностью данной ткани и скоростью распостранения ультразвука в ней. Интенсивность УЗ сигнала, отраженного на границе тканей, зависит от разницы акустического сопротивления данных тканей.

Примеры изображений