NOISE-BASED HIGH RESOLUTION ULTRASOUND IMAGING USING MICROENGINEERED SURFACES AND TRANSDUCERS

使用微工程表面和换能器进行基于噪声的高分辨率超声成像

基本信息

  • 批准号:
    1202118
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 35.93万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2012-05-01 至 2016-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The objective of this research is to develop ultrasonic imaging methods using the ubiquitously available but rarely exploited broad band thermal-mechanical noise in electromechanical systems. The theoretical approach is based on Green's function retrieval from diffuse noise sources and deep sub-wavelength resolution imaging with evanescent waves on engineered propagation surfaces. Micromachined ultrasonic transducers are used to record thermal-mechanical noise and provide a tunable microscale engineered surface for evanescent waves, forming the experimental platform to achieve sub-wavelength resolution imaging. Optimal configurations for controlling evanescent wave velocity, hence the effective sub-wavelength resolution, will be investigated and implemented through microscale engineering. Effects of noise field characteristics on the wave excitation and detection, and imaging performance will be explored. Feasibility of high resolution ultrasonic imaging within the diffraction limit (F-number 0.1-0.5) will be demonstrated in the 3-10MHz range using micromachined arrays integrated with low noise electronics. The results would impact design and implementation of microsystems for bio-imaging and bio-microfluidics. This project will impact integrated low-power biomedical systems such as medical implants through imaging and monitoring mechanical properties down to the cellular level. Noise-based high-frequency ultrasonics using microscale engineered surfaces can provide a transformative tool for many imaging applications requiring high resolution at lower frequencies. The project involves science teachers from predominantly minority enrolled high schools to create modular curriculum materials in physics and provides opportunities for student site visits to university laboratories. It will also lead to modular curriculum materials for undergraduate classes, and an interdisciplinary component for graduate classes taught by the PIs.
这项研究的目的是使用无处不在但很少利用机电系统中的宽带热机械噪声来开发超声成像方法。理论方法是基于Green从扩散的噪声源的功能检索和深层的亚波长分辨率成像,并在工程传播表面上具有复活波。微机械超声传感器用于记录热机械噪声,并为evanevanevanscent波浪提供了可调的显微镜工程表面,从而形成了实验平台以实现亚波长度分辨率成像。用于控制evanescent波速度的最佳配置,因此将通过微观工程研究和实施有效的次波长分辨率。将探索噪声场特征对波动激发和检测的影响,并探索成像性能。使用与低噪声电子集成的微机械阵列在3-10MHz范围内,将在3-10MHz范围内证明高分辨率超声成像的可行性。结果将影响生物形象和生物微流体学的微型系统的设计和实施。 该项目将通过成像和监测到细胞水平的机械性能来影响综合的低功率生物医学系统,例如医疗植入物。使用显微镜工程表面的基于噪声的高频超声波可以为许多成像应用提供一个变革性的工具,需要在较低频率下高分辨率。该项目涉及来自主要少数群体的高中的科学教师,以在物理学中创建模块化课程材料,并为大学实验室的学生访问提供机会。它还将导致本科课程的模块化课程材料,以及PIS教授的研究生班级的跨学科组成部分。

项目成果

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