Investigadores de la Universidad de Strathclyde han fabricado una versión miniaturizada de un instrumento musical que podría usarse para mejorar la calidad de las imágenes médicas.

Los investigadores de ciencia e ingeniería han creado un órgano de tubos miniaturizado, basado en la amplia gama de tubos que se ven en el instrumento de tamaño completo.

El dispositivo ha sido diseñado para mejorar las imágenes, como las de los fetos, de los escáneres ampliando la gama de frecuencias utilizadas para emitir ondas sonoras. Los investigadores han demostrado su capacidad para producir estas frecuencias y han creado los mejores diseños para el órgano utilizando una impresora 3D.

El estudio ha sido publicado en la revista Transacciones IEEE sobre ultrasonidos, Ferroeléctricos, y control de frecuencia .

Profesor Tony Mulholland, Jefe del Departamento de Matemáticas y Estadística de Strathclyde y socio en la investigación, dijo:"Los instrumentos musicales tienen una amplia variedad de diseños, pero todos tienen una cosa en común:emiten sonido en una amplia gama de frecuencias. Por lo tanto, hay un tesoro de ideas de diseño para futuros sensores de imágenes médicas esperando ser descubiertos entre esta amplia gama de diseños.

"Alrededor del 20% de las exploraciones médicas se realizan mediante ultrasonido. El escáner crea imágenes emitiendo ondas sonoras con una frecuencia superior a la audición humana. El escáner funciona en una sola frecuencia, similar a un piano que puede tocar una sola nota, y esto explica en parte la resolución relativamente pobre que se ve en las imágenes de ultrasonido.

"Si tuviéramos un escáner que pudiera emitir ondas en una amplia gama de frecuencias, esto proporcionaría una mejora notable en la capacidad de generación de imágenes ".

Profesor James Windmill, del Centro de Ingeniería Ultrasónica de Strathclyde, quien también es coautor de la investigación, dijo:"El desarrollo de sistemas de ultrasonido de ancho de banda amplio podría brindar mejoras significativas en la capacidad de generación de imágenes. El uso de impresoras 3-D de alta resolución nos permite probar nuevas, diseños de dispositivos tridimensionales con ciclos de desarrollo mucho más rápidos.

"Los instrumentos musicales crean sonidos en una amplia gama de frecuencias y han sido cuidadosamente diseñados a lo largo de los siglos para ser muy eficientes al hacerlo. Es bien sabido que los tubos de frecuencia más alta son los más pequeños en longitud, como en, por ejemplo, un flautín, así que para darse cuenta de las frecuencias que están más allá del oído humano (ondas de ultrasonido), la longitud tiene que ser muy pequeña, de milímetros de largo.

"Esto sería extremadamente difícil de construir utilizando técnicas de fabricación tradicionales como las que se utilizan para construir instrumentos musicales, pero la clave es utilizar una impresora 3D de alta resolución".

El equipo multidisciplinario de investigadores desarrolló y probó los diseños utilizando modelos matemáticos y simulaciones por computadora para acelerar el proceso de diseño.

Si bien su desarrollo se encuentra en una etapa temprana, la tecnología también podría tener implicaciones significativas en el diseño de audífonos, en sonar submarino y pruebas no destructivas de estructuras críticas para la seguridad, como plantas nucleares.