Tilbake til søkeresultatene

NANO2021-Nanoteknologi og nye materiale

Frontend and transducer technology for next generation cardiovascular ultrasound probes

Alternativ tittel: Frontend og transducer teknologi for neste generasjon kardiovaskulære ultralyd prober

Tildelt: kr 7,3 mill.

Prosjektnummer:

317769

Søknadstype:

Prosjektperiode:

2021 - 2024

Formålet med dette prosjektet er å spare menneskeliv ved å forbedre bildekvaliteten på ultralyd i bruk for hjertediagnostikk og assistanse under operasjoner. CFRON prosjektet vil, hvis det utføres som planlagt, øke bildekvaliteten i pasienter med hjertelidelser. Videre vil det gi teknologi i forskningsfronten til hver av partnerne, som gir kunnskap egnet for å beholde en verdensledende posisjon innenfor ultralyd for hjerteavbildning. Harmonisk avbildning (HA) er den mest brukte moden for ultralyd hjerteavbildning på grunn av den overlegne bildekvailteten, og spesielt på grunn av evnen til å undertrykke gjenklang. HA mottar på den dobbelte frekvensen av utsendt signal, og utnytter ikke-lineær akustisk bølgeutbredelse når pulsen går gjennom muskler og vev. For en konvensjonell ultralyd probe i bruk med HA må tilgjengelig båndbredde deles mellom mottak og sending. Derfor kan den fulle båndbredden ikke utnytts for hverken sending eller mottak, og dette gjør den eksisterende løsningen sub-optimal. CMUT er en ny teknologi som har potensiale til størrre båndbredde. De tekniske utfordringene som skal løses, samt fremdrift gjennom 2021, er: 1) Montering og integrasjon av piezoelektriske transudcere med CMUT i samme fotavtrykk. De første teststrukturene for lavfrekvens-delen av transduseren ble fabrikkert i 2021. Dummy-versjoner ble montert og delt opp i elementer ved hjelp av en skivesag for å tilpasse og optimalisere fabrikasjonsprosessen. I tillegg har FEM-modeller blitt utviklet for å forstå resultatene, spesielt innflytelsen fra forskjellige fyll-materialer. 2) Effektiv kobling mellom elektronikk (ASIC) og akustikk (CMUT/piezoleketriske) transducere. Testbrikker har blitt designet og satt i produksjon. Konfigurasjonen av disse er laget for så godt som mulig emulere en ferdig transducer, men samtidig med mulighet for å måle og karakteriserer parasittiske elementer som er uunngåelige. Slik informasjon er vesentlig for å optimalisere sammenstillingsprosessen og forsikre at funksjonaliteten til sluttproduktet er tilfredsstillende. Videre er nødvendig utstyr og deler til karakteriseringsprosessene evaluert. 3) Elektro-akustisk modellereing og karakterisering av en hybrid piezoelektrisk-CMUT probe, og CMUT transducere integrert med CMOS elektronikk, inkludert akustisk backing og bindelag. Gjennom 2021 har det blitt gjort forstudier gjennom simulering og modellering av elektriske egenskaper til den hybride transducer stacken man ønsker å fremstille.

The vision for this project is to save human lives by improving the ultrasound image quality used for heart disease diagnosis and interventional guidance. Such improvements are obtained by integration of new transducer technology with existing ultrasound imaging platforms. In brief, the main approaches of the project will i) bridge a conventional ultrasound transducer based on piezoelectric material (e.g. SC) with a new technique for transducer production, known as Capacitive Micromachined Ultrasound Transducer (CMUT), into a hybrid solution; and ii) integrate pure CMUT directly to specially designed ASIC. This will improve bandwidth and sensitivity of the transducers. The image quality will therefore be increased , increasing diagnostic confidence. The high integration level in 3D ultrasound medical probes makes it necessary to develop the in-probe necessary electronics to transmit and receive ultrasound pulses suitable for cardiac imaging. To enhance real time imaging, compact and reliable integration of the acoustic and electronic elements is crucial. For high quality imaging and cost-effective production processes, the ultrasound array is traditionally made with conventional single crystal (SC) material. The new technique for transducer production known as CMUT is highly cost effective. Direct connections between the acoustic elements and the ASICs with low signal parasitic capacitance are required using the new CMUT technology. This means 3D stacking of ASICs and transducers. Therefore, assembly technology for electro acoustic modules (EAM) in which the CMUT array is attached directly to the active electronics for transmit and receive contained in an ASIC is an innovative approach that will be studied in this project.

Aktivitet:

NANO2021-Nanoteknologi og nye materiale