Bærbar terahertz -scanningsenhed til inspektion af medicinsk udstyr og menneskekroppen

Forskere ved Tokyo Institute of Technology har udviklet en bærbar og bærbar terahertz-scanningsenhed, der bruger arrays af kulstofnanorør til ikke-invasiv inspektion af tredimensionelle objekter uden at kræve omfangsrige perifere optiske komponenter. Enheden forventes at have en bred vifte af anvendelser, herunder ikke-invasive inspektioner af medicinsk udstyr og medicinudleveringsudstyr såsom sprøjter, samt billeddannelse af kræftceller, blodpropper, svedkirtler og tænder. Resultaterne er offentliggjort i Natur fotonik , November 2016.

Billedudstyr baseret på terahertz -bølger viser løfte om ikke -invasiv inspektion af faste genstande og bløde væv i menneskekroppen. Imidlertid, terahertz-bølger har svært ved at afbilde og gengive de buede konturer af tredimensionelle objekter. Desuden, terahertz-enheder, der i øjeblikket bruges til helkropsscanninger i lufthavne, skal rotere 360 ​​grader rundt om menneskekroppen, og er således store, omfangsrig, og ikke-bærbar. Ud over, de materialer, der bruges til at fremstille konventionelle terahertz -systemer, er ikke fleksible, og terahertz -detektorerne skal afkøles for at opnå høj detekteringsfølsomhed.

Derfor, forskere søger terahertz billeddannelsessystemer, der er bærbare, fleksibel, og fungere effektivt ved stuetemperatur. For at løse disse udfordringer, Yukio Kawano og kolleger ved Laboratory for Future Interdisciplinary Research of Science and Technology, Tokyo Institute of Technology, har demonstreret en terahertz -billeddannelsesenhed fremstillet med arrays af carbon nanorør (CNT). Især CNT'er er tidligere blevet brugt til fremstilling af fotodetektorer, der opererer i det synlige, infrarød, og terahertz -områder i det elektromagnetiske spektrum.

Tokyo Tech -teamet fremstillede en fleksibel, bredbånds terahertz-scanner ved at integrere 23 CNT-detektorelementer i et enkelt array. Den mekaniske styrke af CNT -filmen, der bruges i detektoren, kan let bøjes over en lang række vinkler, i modsætning til konventionelle halvledermaterialer, der er skrøbelige og går i stykker under stress. Vigtigere, CNT -filmene absorberer også elektromagnetisk stråling over et bredt terahertz -område, hvilket eliminerer behovet for plane antenner til at scanne objekter. Terahertz-scanneren udviklet af Kawano og hans team blev med succes brugt til aktiv billeddannelse af flade og buede prøver; multiview-scanning af cylindriske prøver; og passiv bærbar billeddannelse af en menneskelig hånd.

I fremtiden, forskergruppen forventer, at applikationerne af deres terahertz -scanner vil forbedre evnen til ikke -invasive inspektioner i lægemidler, fødevarekvalitetskontrol, og medicinsk overvågning. Disse applikationer er mulige, fordi terahertz-scanneren er bærbar, transportabel, og kan scanne 3D-objekter uden at kræve kompleks optik eller udstyr.