Partikkelteknologi for høyenergi ultralyd for medisinsk terapi

Det foreslåtte forprosjektet til NANO2021 vil studere og utvikle materialteknologi for ultralydstransdusere basert på metallbelagte monodisperse polymerpartikler. Hensikten er å etablere en mere kostnadseffektiv og nøyaktig fremstilling av akustiske match elag i transduserne, samt redusere akustiske tap og øke varmetransporten fra transduseren. Dette gir muligheter for fremstilling av ultralyd transdusere med stor båndbredde, høy effekt og redusert produksjonskostnad. Ultralyd har tradisjonelt vært anvendt til terapi ved å varme opp vev for å øke blodstrøm (fysioterapi) eller til så høy temperatur at vevet destrueres (cancer terapi). I forsøk på dyr ved NTNU har en også vist stor nytte av ultralyd strålingskraft for øket transport av cellegift inn i kreft svulster. Disse anvendelsene trenger mye høyere trykk enn ved ultralyd avbildning, og stiller derfor krav om ultralyd transdusere med lite tap for å unngå uakseptabel egenoppvarming og dermed termisk destruksjon av transduserne. For å øke båndbredden er i mpedanstilpassning mellom piezokeram og vevet svært kritisk. Blandingen av myk, viskoelastisk polymer og harde metallpartikler som brukes tradisjonelt gir stor effektdissipasjon ved høye frekvenser. Det samme gjelder også for keramikk/polymer kompositten, og denne løsningen gir derfor en egenoppvarming av transduserne som er svært uheldig ved terapi anvendelser. Dagens terapi transdusere er derfor smalbåndet. Fremstillingen av kvartbølge matchelag foretas i dag ved sliping av blandingen av polymer og meta l partikler, som er en tid og kostnadskrevende operasjon, og bidrar til høy pris på transduserne. Monodisperse kuler gir en mulighet for direkte fremstilling av matchelag med ønsket tykkelse, typisk 10 til 100 µm, ved at blandinger av kuler med gitt dimen sjon og polymerlim presses mellom to flater.