Une version miniaturisée d'un instrument de musique qui pourrait être utilisé pour améliorer la qualité des images médicales a été fabriquée par des chercheurs de l'Université de Strathclyde.

Les chercheurs en sciences et en génie ont créé un orgue à tuyaux miniaturisé, sur la base de la large gamme de tuyaux vus dans l'instrument de taille normale.

L'appareil a été conçu pour améliorer les images, comme celles des fœtus, des scanners en élargissant la gamme de fréquences utilisées pour émettre des ondes sonores. Les chercheurs ont démontré sa capacité à produire ces fréquences et ont créé les meilleurs designs pour l'orgue en utilisant une imprimante 3D.

L'étude a été publiée dans la revue Transactions IEEE sur les ultrasons, Ferroélectrique, et contrôle de fréquence .

Professeur Tony Mulholland, Chef du département de mathématiques et statistiques de Strathclyde et partenaire de la recherche, a déclaré :« Les instruments de musique ont une grande variété de conceptions, mais ils ont tous une chose en commun :ils émettent des sons sur une large gamme de fréquences. Il existe donc un trésor d'idées de conception pour les futurs capteurs d'imagerie médicale qui attendent d'être découverts parmi cette vaste gamme de modèles.

« Environ 20 % des analyses médicales sont effectuées à l'aide d'ultrasons. Le scanner crée des images en émettant des ondes sonores dont la fréquence se situe au-dessus de l'audition humaine. Le scanner fonctionne à une seule fréquence, semblable à un piano qui ne peut jouer qu'une seule note. explique en partie la résolution relativement faible que l'on voit dans les images échographiques.

"Si nous avions un scanner capable d'émettre des ondes sur une large gamme de fréquences, cela apporterait une nette amélioration de la capacité d'imagerie."

le professeur James Windmill, du Centre d'ingénierie ultrasonique de Strathclyde, qui est également co-auteur de la recherche, a déclaré : « Le développement de systèmes à ultrasons à large bande passante pourrait améliorer considérablement la capacité d'imagerie. L'utilisation d'imprimantes 3D haute résolution nous permet d'essayer de nouvelles, conceptions d'appareils en trois dimensions avec des cycles de développement beaucoup plus rapides.

"Les instruments de musique créent des sons sur une large gamme de fréquences et ont été soigneusement conçus au fil des siècles pour être très efficaces. Il est bien connu que les tuyaux de fréquence les plus élevés sont les plus petits en longueur, un péché, par exemple, un piccolo, donc pour réaliser des fréquences qui sont au-delà de l'audition humaine - les ondes ultrasonores - la longueur doit être vraiment très petite, de millimètres de longueur.

"Ce serait extrêmement difficile à construire en utilisant des techniques de fabrication traditionnelles telles que celles utilisées pour construire des instruments de musique, mais la clé est d'utiliser une imprimante 3D haute résolution."

L'équipe multidisciplinaire de chercheurs a développé et testé les conceptions à l'aide de modèles mathématiques et de simulations informatiques pour accélérer le processus de conception.

Alors que son développement n'en est qu'à ses débuts, la technologie pourrait également avoir des implications importantes dans la conception des appareils auditifs, dans les sonars sous-marins et les essais non destructifs de structures critiques pour la sécurité telles que les centrales nucléaires.