Gli ultrasuoni possono fare molto di più che creare immagini di bambini non ancora nati. Da quando è diventato per la prima volta uno strumento medico quasi indispensabile negli anni '30, la tecnologia che produce onde sonore così acuminate che gli umani non riescono a sentirle ha trovato uso in quasi tutti i settori dell'industria. Le vibrazioni che crea possono uccidere i batteri, saldare la plastica e persino aiutare a far maturare i brandy in pochi giorni piuttosto che anni.
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Oggi, gli ultrasuoni si stanno facendo strada in ancora più applicazioni, alimentando invenzioni che hanno il potenziale per fare enormi cambiamenti nei loro campi. Eccone alcuni:
1. Telefoni veramente a mani libere
Siamo sull'orlo di una vera alternativa senza contatto alla tecnologia touch-screen. Dispositivi come Microsoft Kinect sono in grado di rilevare dove sono le tue mani e utilizzare tali informazioni come istruzioni. Ma mettere le mani esattamente nel posto giusto per dare le istruzioni che vuoi è ancora abbastanza complicato da impedire che questo tipo di sistema di controllo basato sui gesti venga usato più ampiamente.
Un'azienda utilizza gli ultrasuoni per creare efficacemente pulsanti invisibili nell'aria che puoi sentire. Una serie di trasmettitori a ultrasuoni produce e modella le onde sonore per creare piccole aree di sensazioni di forza sulla pelle in una posizione specifica. Quindi, invece di agitare la mano e sperare che sia nel posto giusto, sai immediatamente quando hai attivato il riconoscimento dei gesti.
Ciò ha il potenziale per rendere i dispositivi di tutti i giorni come gli smartphone completamente impermeabili, senza contatto ed effettivamente consapevoli dell'ambiente circostante. La tecnologia può anche essere combinata con i sistemi di realtà virtuale per permetterti di sentire i tuoi ambienti generati artificialmente, il che porterebbe una nuova dimensione ai videogiochi e all'intrattenimento.
Si dice che la prossima generazione di smartphone utilizzerà il riconoscimento delle impronte digitali ad ultrasuoni, quindi non è nemmeno necessario toccare il telefono per sbloccarlo. Questi telefoni potrebbero anche incorporare gli ultrasuoni per la ricarica wireless, dove l'energia degli ultrasuoni potrebbe essere convertita in energia elettrica all'interno del telefono. Questa energia verrebbe proiettata da un'unità di trasmissione immagazzinata, ad esempio, sul muro di casa tua.
2. Ologrammi acustici
L'ecografia è stata a lungo utilizzata per creare immagini bidimensionali del corpo che i medici possono studiare. Ma uno sviluppo molto recente che probabilmente avrà un ruolo di primo piano nell'assistenza sanitaria in futuro è l'ologramma acustico a ultrasuoni.
In questa tecnica, gli ultrasuoni vengono utilizzati per spostare le microparticelle in un mezzo particolare per formare l'immagine desiderata. Ad esempio, la proiezione di onde sonore attraverso una piastra modellata appositamente progettata in acqua contenente particelle di plastica le costringe a un particolare allineamento. I ricercatori ritengono che questo tipo di olografia acustica possa essere utilizzato per migliorare l'imaging medico ma anche per focalizzare meglio i trattamenti ad ultrasuoni.
3. Occhiali per non vedenti
Un'altra potenziale applicazione medica degli ultrasuoni è quella di consentire ai non vedenti di "vedere" in modo simile a come fanno i pipistrelli usando il principio dell'ecolocalizzazione. Invece di rilevare le onde di luce riflessa per vedere gli oggetti, i pipistrelli emettono onde ultrasoniche e usano il suono riflesso per capire dove sono le cose. Questi echi possono fornire informazioni sulla dimensione e posizione di quell'oggetto.
I ricercatori in California hanno creato un casco ad ultrasuoni che emette onde ultrasoniche simili. Converte quindi i segnali riflessi in suoni udibili che il cervello umano può imparare a elaborare in un'immagine mentale dettagliata dell'ambiente. Col tempo, questa tecnologia potrebbe diventare più pratica e portatile, forse anche un giorno incorporata in occhiali appositamente progettati.
4. Travi del trattore
Con una potenza sufficiente, è possibile levitare ultrasonicamente gli oggetti solo con le onde sonore e spostarli in diverse direzioni, in modo efficace come un raggio traente di fantascienza. I ricercatori dell'Università di Bristol hanno dimostrato che controllando e focalizzando le onde sonore provenienti da una serie di fonti di ultrasuoni è possibile creare una forza sufficiente per sollevare un oggetto delle dimensioni di un tallone da terra.
Sollevare oggetti più grandi, come un essere umano, richiederebbe livelli di potenza molto elevati e non si comprende appieno quanto dannose sarebbero le forze acustiche per una persona. Ma la tecnologia ha il potenziale per rivoluzionare una vasta gamma di applicazioni mediche. Ad esempio, potrebbe essere utilizzato per spostare i farmaci in tutto il corpo per portarli alle loro cellule bersaglio.
5. Scanner marziani
La tecnologia ad ultrasuoni è già allo studio come strumento di esplorazione. Ad alta potenza, le vibrazioni ad ultrasuoni possono essere utilizzate per compattare in modo efficiente materiale, come una sorta di trapano che si fa strada attraverso il trapano. Questo è stato proposto per l'uso nella ricerca di depositi sotterranei di petrolio e gas. L'ecolocalizzazione ecografica può anche essere utilizzata come un tipo di sensore per aiutare i droni aerei a evitare gli ostacoli, in modo che possano essere inviati in luoghi pericolosi e difficili da raggiungere.
Ma l'esplorazione non si limita al Pianeta Terra. Se gli umani visiteranno Marte, avremo bisogno di nuovi modi per analizzare l'ambiente marziano. A causa della bassa gravità su Marte, i trapani convenzionali non sarebbero in grado di comprimere con tanta forza, quindi i ricercatori stanno studiando come utilizzare i dispositivi ad ultrasuoni per raccogliere campioni.
Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation.
Andrew Feeney, Research Fellow in Ultrasonics, Università di Warwick
