Ultraschall kann viel mehr als nur Bilder von ungeborenen Babys erzeugen. Seit es in den 1930er Jahren ein nahezu unverzichtbares medizinisches Werkzeug wurde, hat die Technologie, mit der Schallwellen erzeugt werden, die so hoch sind, dass Menschen sie nicht hören können, in fast allen Industriezweigen Verwendung gefunden. Die dabei entstehenden Vibrationen können Bakterien abtöten, Kunststoffe verschweißen und sogar dazu beitragen, Brände innerhalb weniger Tage anstatt Jahre zu reifen.
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Heute hält Ultraschall Einzug in noch mehr Anwendungen und treibt Erfindungen an, die das Potenzial haben, große Änderungen in ihren Bereichen vorzunehmen. Hier sind nur einige davon:
1. Wirklich Freisprecheinrichtungen
Wir stehen vor einer echten kontaktlosen Alternative zur Touchscreen-Technologie. Geräte wie Microsoft Kinect können erkennen, wo sich Ihre Hände befinden, und diese Informationen als Anweisungen verwenden. Es ist jedoch immer noch schwierig genug, die Hände genau an die richtige Stelle zu legen, um die gewünschten Anweisungen zu geben, damit diese Art von gestenbasiertem Steuerungssystem nicht weiter verbreitet wird.
Ein Unternehmen verwendet Ultraschall, um unsichtbare Knöpfe in der Luft zu erzeugen, die Sie fühlen können. Eine Reihe von Ultraschallsendern erzeugt und formt Schallwellen, um an einer bestimmten Stelle kleine Bereiche von Kraftempfindungen auf der Haut zu erzeugen. Anstatt also mit der Hand herumzuwedeln und zu hoffen, dass sie am richtigen Ort ist, wissen Sie sofort, wann Sie die Gestenerkennung aktiviert haben.
Dies hat das Potenzial, Alltagsgeräte wie Smartphones vollständig wasserdicht, berührungslos und effektiv auf die Umgebung aufmerksam zu machen. Die Technologie kann auch mit Virtual-Reality-Systemen kombiniert werden, damit Sie Ihre künstlich erzeugte Umgebung spüren können, die Videospielen und Unterhaltung eine neue Dimension verleihen würde.
Es gibt Gerüchte, dass die nächste Generation von Smartphones die Ultraschall-Fingerabdruckerkennung verwendet, sodass Sie Ihr Telefon nicht einmal berühren müssen, um es zu entsperren. Diese Telefone könnten sogar Ultraschall zum drahtlosen Laden enthalten, wobei Ultraschallenergie innerhalb des Telefons in elektrische Energie umgewandelt werden könnte. Diese Energie wird von einer Sendeeinheit projiziert, die beispielsweise an der Wand Ihres Hauses gespeichert ist.
2. Akustische Hologramme
Ultraschall wird seit langem verwendet, um zweidimensionale Bilder des Körpers zu erstellen, die Ärzte untersuchen können. Eine jüngste Entwicklung, die in Zukunft voraussichtlich im Gesundheitswesen eine herausragende Rolle spielen wird, ist das Ultraschall-Akustik-Hologramm.
Bei dieser Technik wird Ultraschall verwendet, um Mikroteilchen in einem bestimmten Medium zu bewegen, um ein gewünschtes Bild zu erzeugen. Wenn Sie beispielsweise Schallwellen durch eine speziell gestaltete strukturierte Platte in Wasser mit Kunststoffpartikeln projizieren, werden diese in eine bestimmte Ausrichtung gebracht. Forscher glauben, dass diese Art der akustischen Holographie zur Verbesserung der medizinischen Bildgebung, aber auch zur besseren Fokussierung von Ultraschallbehandlungen eingesetzt werden könnte.
3. Brille für Blinde
Eine weitere mögliche medizinische Anwendung von Ultraschall besteht darin, Blinden zu ermöglichen, auf ähnliche Weise wie Fledermäuse nach dem Prinzip der Echolokalisierung zu „sehen“. Anstatt reflektierte Lichtwellen zu erkennen, um Objekte zu sehen, senden Fledermäuse Ultraschallwellen aus und verwenden den reflektierten Schall, um herauszufinden, wo sich die Dinge befinden. Diese Echos können Informationen über die Größe und Position dieses Objekts liefern.
Forscher in Kalifornien haben einen Ultraschallhelm entwickelt, der ähnliche Ultraschallwellen aussendet. Es wandelt dann die reflektierten Signale in hörbare Geräusche um, die das menschliche Gehirn zu einem detaillierten mentalen Bild der Umgebung verarbeiten kann. Mit der Zeit könnte diese Technologie praktischer und tragbarer werden, vielleicht sogar eines Tages in speziell gestaltete Brillen integriert.
4. Traktorstrahlen
Bei ausreichender Leistung ist es möglich, Objekte nur mit Schallwellen per Ultraschall zu schweben und sie in verschiedene Richtungen zu bewegen, praktisch wie ein Science-Fiction-Traktorstrahl. Forscher der Universität Bristol haben gezeigt, dass durch die Steuerung und Fokussierung von Schallwellen aus einer Reihe von Ultraschallquellen genügend Kraft erzeugt werden kann, um ein perlengroßes Objekt vom Boden abzuheben.
Das Anheben größerer Gegenstände, wie beispielsweise eines Menschen, würde sehr hohe Leistungsniveaus erfordern, und es ist nicht vollständig geklärt, wie schädlich die akustischen Kräfte für eine Person sein würden. Die Technologie hat jedoch das Potenzial, eine Reihe von medizinischen Anwendungen zu revolutionieren. Zum Beispiel könnte es verwendet werden, um Medikamente durch den Körper zu bewegen, um sie zu ihren Zielzellen zu bringen.
5. Mars-Scanner
Die Ultraschalltechnologie wird bereits als Erkundungsinstrument untersucht. Bei hoher Leistung können Ultraschallvibrationen verwendet werden, um Material effizient zu verdichten, wie eine Art Bohrer, der sich durch das Material bohrt. Dies wurde für die Suche nach unterirdischen Öl- und Gasvorkommen vorgeschlagen. Die Ultraschall-Echolokalisierung kann auch als eine Art Sensor verwendet werden, um Luftdrohnen dabei zu unterstützen, Hindernissen auszuweichen und sie an gefährliche und schwer zugängliche Orte zu befördern.
Die Erforschung ist jedoch nicht auf den Planeten Erde beschränkt. Wenn Menschen jemals den Mars besuchen wollen, brauchen wir neue Methoden zur Analyse der Marsumgebung. Aufgrund der geringen Schwerkraft auf dem Mars könnten konventionelle Bohrer nicht mit so viel Kraft nach unten drücken, weshalb Forscher untersuchen, wie Ultraschallgeräte stattdessen zum Sammeln von Proben verwendet werden könnten.
Dieser Artikel wurde ursprünglich auf The Conversation veröffentlicht.
Andrew Feeney, wissenschaftlicher Mitarbeiter in Ultraschall, University of Warwick
