Ultradźwięki mogą zrobić znacznie więcej niż tworzenie obrazów nienarodzonych dzieci. Od czasu, gdy po raz pierwszy stało się niemal niezbędnym narzędziem medycznym w latach 30. XX wieku, technologia, która wytwarza fale dźwiękowe tak wysokie, że ludzie ich nie słyszą, znalazła zastosowanie w prawie każdej gałęzi przemysłu. Wibracje, które wytwarza, mogą zabijać bakterie, spawać tworzywa sztuczne, a nawet pomagać dojrzewać brandy w ciągu kilku dni, a nie lat.
powiązana zawartość
- Ten ręczny skaner ultradźwiękowy może być następnym stetoskopem
- Dzięki swojej usłudze ultradźwiękowej na Facebooku Orangutan w zoo jest potwierdzony w ciąży
Dzisiaj ultradźwięki znajdują zastosowanie w jeszcze większej liczbie aplikacji, napędzając wynalazki, które mogą potencjalnie wprowadzić ogromne zmiany w swoich dziedzinach. Oto tylko kilka z nich:
1. Prawdziwie głośnomówiące telefony
Jesteśmy na krawędzi prawdziwej bezdotykowej alternatywy dla technologii ekranu dotykowego. Urządzenia takie jak Microsoft Kinect mogą wykrywać twoje ręce i wykorzystywać te informacje jako instrukcje. Ale umieszczenie rąk w dokładnie odpowiednim miejscu, aby przekazać instrukcje, których chcesz, jest wciąż wystarczająco trudne, aby uniemożliwić szersze stosowanie tego rodzaju systemu sterowania opartego na gestach.
Jedna firma używa ultradźwięków do skutecznego tworzenia niewidocznych przycisków w powietrzu, które można wyczuć. Szereg nadajników ultradźwiękowych wytwarza i kształtuje fale dźwiękowe, tworząc małe obszary odczuć siły na skórze w określonym miejscu. Zamiast więc machać ręką i mieć nadzieję, że znajdzie się we właściwym miejscu, od razu wiesz, kiedy aktywowałeś rozpoznawanie gestów.
Może to spowodować, że codzienne urządzenia, takie jak smartfony, będą całkowicie wodoodporne, zbliżeniowe i skutecznie rozpoznają otaczające środowisko. Technologię można również połączyć z systemami rzeczywistości wirtualnej, aby poczuć sztucznie wygenerowane otoczenie, które nadałoby nowy wymiar grom wideo i rozrywce.
Krążą plotki, że następna generacja smartfonów będzie korzystać z ultradźwiękowego rozpoznawania odcisków palców, więc nie trzeba nawet dotykać telefonu, aby go odblokować. Telefony te mogą nawet zawierać ultradźwięki do ładowania bezprzewodowego, w których energia ultradźwiękowa może być przekształcona w energię elektryczną w telefonie. Energia ta byłaby emitowana z jednostki nadawczej przechowywanej na przykład na ścianie w domu.
2. Hologramy akustyczne
Ultradźwięki od dawna są używane do tworzenia dwuwymiarowych obrazów ciała do badań przez lekarzy. Jednak najnowszym osiągnięciem, które prawdopodobnie będzie zajmować ważne miejsce w opiece zdrowotnej w przyszłości, jest ultradźwiękowy hologram akustyczny.
W tej technice ultradźwięki służą do przemieszczania mikrocząstek w określonym ośrodku w celu utworzenia pożądanego obrazu. Na przykład rzutowanie fal dźwiękowych przez specjalnie zaprojektowaną wzorzystą płytę do wody zawierającej cząstki tworzywa sztucznego zmusza je do określonego ustawienia. Naukowcy sądzą, że tego rodzaju akustyczna holografia może być wykorzystana do poprawy obrazowania medycznego, ale także do lepszego ukierunkowania zabiegów ultradźwiękowych.
3. Okulary dla osób niewidomych
Innym potencjalnym zastosowaniem ultradźwięków do celów medycznych jest umożliwienie osobom niewidomym „zobaczenia” w podobny sposób, jak nietoperze robią, stosując zasadę echolokacji. Nie wykrywając odbijanych fal świetlnych w celu dostrzeżenia obiektów, nietoperze wysyłają fale ultradźwiękowe i wykorzystują odbity dźwięk, aby sprawdzić, gdzie są rzeczy. Te echa mogą dostarczyć informacji o rozmiarze i lokalizacji tego obiektu.
Naukowcy z Kalifornii stworzyli hełm ultradźwiękowy, który wysyła podobne fale ultradźwiękowe. Następnie przekształca odbite sygnały w słyszalne dźwięki, które ludzki mózg może nauczyć się przetwarzać w szczegółowy mentalny obraz otoczenia. Z czasem ta technologia może stać się bardziej praktyczna i przenośna, być może nawet jednego dnia w specjalnie zaprojektowanych okularach.
4. Belki ciągnika
Przy wystarczającej mocy możliwe jest ultradźwiękowe lewitowanie obiektów za pomocą fal dźwiękowych i przemieszczanie ich w różnych kierunkach, skutecznie jak belka ciągnika science fiction. Naukowcy z University of Bristol wykazali, że kontrolując i skupiając fale dźwiękowe z szeregu źródeł ultradźwiękowych, można wytworzyć wystarczającą siłę, aby podnieść obiekt wielkości kulek z ziemi.
Podnoszenie większych obiektów, takich jak człowiek, wymagałoby bardzo dużych poziomów mocy i nie jest w pełni zrozumiałe, jak szkodliwe dla człowieka byłyby siły akustyczne. Ale technologia może zrewolucjonizować szereg zastosowań medycznych. Na przykład można go wykorzystać do przenoszenia leków w organizmie, aby dotrzeć do komórek docelowych.
5. Skanery marsjańskie
Technologia ultradźwiękowa jest już badana jako narzędzie eksploracyjne. Przy dużej mocy wibracje ultradźwiękowe mogą być wykorzystywane do wydajnego zagęszczania materiału, jak rodzaj wiertła wbijającego się w niego. Zostało to zaproponowane do wykorzystania w poszukiwaniu podziemnych złóż ropy i gazu. Echolokacja ultradźwiękowa może być również używana jako rodzaj czujnika, który pomaga powietrznym dronom omijać przeszkody, dzięki czemu mogą być wysyłane w niebezpieczne i trudno dostępne miejsca.
Ale eksploracja nie ogranicza się do Planety Ziemia. Jeśli ludzie kiedykolwiek odwiedzą Marsa, będziemy potrzebować nowych sposobów analizy środowiska marsjańskiego. Z powodu niskiej grawitacji na Marsie konwencjonalne wiertarki nie byłyby w stanie docisnąć z taką samą siłą, dlatego badacze przyglądają się, w jaki sposób można zamiast tego użyć urządzeń ultradźwiękowych do pobierania próbek.
Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w The Conversation.
Andrew Feeney, pracownik naukowy w dziedzinie ultradźwięków, University of Warwick
