Ультразвук может сделать гораздо больше, чем создавать изображения нерожденных детей. С тех пор, как в 1930-х годах он впервые стал практически незаменимым медицинским инструментом, технология, которая производит звуковые волны, настолько высокие, что люди не могут их слышать, нашла применение почти во всех отраслях промышленности. Вибрации, которые он создает, могут убивать бактерии, сваривать пластмассу и даже помогать созреванию бренди в считанные дни, а не годы.
Связанный контент
- Этот ручной ультразвуковой сканер может стать следующим стетоскопом
- С ее ультразвуковой трансляцией на Facebook, орангутан в зоопарке считается беременным
Сегодня ультразвук находит свое применение в еще большем количестве применений, создавая изобретения, которые могут внести огромные изменения в их области. Вот только некоторые из них:
1. Действительно громкие телефоны
Мы находимся на грани реальной бесконтактной альтернативы технологии сенсорного экрана. Такие устройства, как Microsoft Kinect, могут определять, где вы находитесь, и использовать эту информацию в качестве инструкций. Но поместить руки в правильное место, чтобы дать нужные инструкции, все еще достаточно сложно, чтобы не допустить более широкого использования системы управления на основе жестов.
Одна компания использует ультразвук для эффективного создания невидимых кнопок в воздухе, которые вы можете почувствовать. Множество ультразвуковых передатчиков производит и формирует звуковые волны для создания небольших зон ощущений силы на коже в определенном месте. Поэтому вместо того, чтобы размахивать рукой и надеяться, что она окажется в нужном месте, вы сразу узнаете, когда активировали распознавание жестов.
Это может сделать повседневные устройства, такие как смартфоны, полностью водонепроницаемыми, бесконтактными и эффективно осведомленными об окружающей среде. Эта технология также может быть объединена с системами виртуальной реальности, чтобы вы могли почувствовать свое искусственно созданное окружение, которое придаст новое измерение видеоиграм и развлечениям.
Ходят слухи, что следующее поколение смартфонов будет использовать ультразвуковое распознавание отпечатков пальцев, поэтому вам даже не нужно прикасаться к телефону, чтобы разблокировать его. Эти телефоны могут даже включать ультразвук для беспроводной зарядки, где энергия ультразвука может быть преобразована в электрическую энергию внутри телефона. Эта энергия будет проецироваться от передающего устройства, хранящегося, например, на стене в вашем доме.
2. Акустические голограммы
Ультразвук издавна использовался для создания двумерных изображений тела для изучения врачами. Но очень недавней разработкой, которая, вероятно, станет заметной в здравоохранении в будущем, является ультразвуковая акустическая голограмма.
В этом методе ультразвук используется для перемещения микрочастиц в конкретной среде для формирования желаемого изображения. Например, проецирование звуковых волн через специально разработанную узорчатую пластину в воду, содержащую пластиковые частицы, вынуждает их к определенному выравниванию. Исследователи считают, что этот вид акустической голографии может быть использован для улучшения медицинской визуализации, а также для улучшения фокусировки ультразвукового лечения.
3. Очки для слепых
Другое потенциальное медицинское применение ультразвука - дать возможность слепым людям «видеть» подобно тому, как летучие мыши используют принцип эхолокации. Вместо того, чтобы обнаруживать отраженные световые волны, чтобы видеть объекты, летучие мыши посылают ультразвуковые волны и используют отраженный звук, чтобы определить, где что находится. Эти эхо-сигналы могут предоставить информацию о размере и местоположении этого объекта.
Калифорнийские исследователи создали ультразвуковой шлем, который посылает подобные ультразвуковые волны. Затем он преобразует отраженные сигналы в слышимые звуки, которые человеческий мозг может научиться преобразовывать в детальный ментальный образ окружающей среды. Со временем эта технология может стать более практичной и портативной, возможно, даже когда-нибудь, встроенной в специально разработанные очки.
4. Тракторные балки
При наличии достаточной мощности можно ультразвуковым образом поднимать объекты звуковыми волнами и перемещать их в разных направлениях, эффективно, как луч научной фантастики. Исследователи из Бристольского университета показали, что, контролируя и фокусируя звуковые волны от множества источников ультразвука, можно создать достаточно силы, чтобы поднять объект размером с бусинку над землей.
Подъем более крупных объектов, таких как человек, потребует очень высоких уровней мощности, и не до конца понятно, насколько вредны акустические силы для человека. Но эта технология может революционизировать спектр медицинских приложений. Например, его можно использовать для перемещения лекарств по всему телу, чтобы доставить их в клетки-мишени.
5. Марсианские сканеры
Ультразвуковая технология уже исследуется в качестве инструмента исследования. При высокой мощности ультразвуковые колебания могут использоваться для эффективного уплотнения материала, например, в виде сверла, пробивающего себе путь. Это было предложено для использования при поиске подземных месторождений нефти и газа. Ультразвуковая эхолокация может также использоваться в качестве типа датчика, который помогает воздушным дронам избегать препятствий, чтобы их можно было отправлять в опасные и труднодоступные места.
Но исследование не ограничивается планетой Земля. Если люди когда-либо посетят Марс, нам понадобятся новые способы анализа марсианской среды. Из-за низкой силы тяжести на Марсе обычные дрели не смогут придавливать с такой большой силой, поэтому исследователи смотрят на то, как вместо этого можно использовать ультразвуковые устройства для сбора образцов.
Эта статья была первоначально опубликована на разговор.
Эндрю Фини, научный сотрудник в области ультразвука, Университет Уорика
