Miniaturiserende medicinsk billeddannelse, sensorteknologi

Forskere i Christine Hendons og Michal Lipsons forskningsgrupper ved Columbia University, New York, har brugt en mikrochip til at kortlægge bagsiden af ​​øjet til sygdomsdiagnose.

Interferens -teknologien, som flagermus -ekkolod, men ved hjælp af lys i stedet for lydbølger, brugt i mikrochippen har eksisteret i et stykke tid. Dette er første gang, at tekniske forhindringer er blevet overvundet for at fremstille en miniaturenhed, der er i stand til at fange billeder i høj kvalitet.

Øjenlægeres nuværende optiske kohærens tomografi (OCT) -apparater og landmåleres lysdetekterings- og rækkevidde (LIDAR) maskiner er omfangsrige og dyre. Der er et pres på miniaturisering for at producere billige håndholdte OLT og LIDAR, der er små nok til at passe ind i selvkørende biler.

I AIP Photonics , teamet demonstrerer deres mikrochips evne til at producere OLT -billeder med høj kontrast 0,6 millimeter dybere i humant væv.

"Tidligere har vi har været begrænsede, men ved hjælp af den teknik, vi udviklede i dette projekt, vi kan sige, at vi kan lave et hvilket som helst størrelsessystem på en chip, "sagde medforfatter Aseema Mohanty." Det er en stor ting! "

Forfatter Xingchen Ji er på samme måde begejstret og håber, at arbejdet modtager branchestøtte til at udvikle en lille, fuldt integreret håndholdt OCT -enhed til overkommelig distribution uden for et hospital i lav ressourceindstillinger. Tydeligt at se fordelene ved miniaturisering i interferens teknologier, både National Institute of Health og U.S. Air Force finansierede Jis projekt.

Centralt for chip-skala interferometer er fremstilling af den afstembare forsinkelseslinje. En forsinkelseslinje beregner, hvordan lysbølger interagerer, og ved at indstille forskellige optiske stier, der er som forskellige brændvidder på et kamera, det samler interferensmønsteret for at producere et 3D-billede med høj kontrast.

Ji og Mohanty rullede en 0,4 meter Si3N4 forsinkelseslinje ind i et kompakt 8 mm2 område og integrerede mikrochippen med mikrovarmere for optisk at indstille den varmefølsomme Si3N4.

"Ved at bruge varmeapparaterne, vi opnår forsinkelse uden bevægelige dele, hvilket giver høj stabilitet, hvilket er vigtigt for billedkvaliteten af ​​interferensbaserede applikationer, "sagde Ji.

Men med komponenter stramt bøjet i et lille rum, det er svært at undgå tab, når den fysiske størrelse på den optiske sti ændres. Ji har tidligere optimeret fremstilling for at forhindre optisk tab. Han anvendte denne metode sammen med en ny konisk region for præcist at sy litografiske mønstre sammen - et vigtigt trin for at opnå store systemer. Teamet demonstrerede den afstembare forsinkelseslinjemikrochip på et eksisterende kommercielt OLT -system, viser, at dybere dybder kunne undersøges, samtidig med at billeder i høj opløsning bevares.

Denne teknik bør være gældende for alle interferensanordninger, og Mohanty og Ji begynder allerede at skalere LIDAR -systemer, et af de største fotoniske interferometri systemer.