Kolumnares Blei-Zirkonat-Titanat für leistungsstarke Ultraschall-Arrays
Die konventionelle medizinische Ultraschalldiagnostik ist hinsichtlich ihres räumlichen Auflösungsvermögens begrenzt. Nur mit einer deutlichen Erhöhung der Schallfrequenz kann es gelingen, noch kleinere anatomische Strukturen sichtbar zu machen, als das bislang möglich ist. Damit würden aber neue Anwendungen in der Augenheilkunde, der Dermatologie, der Gefäßwanddiagnostik und für die Untersuchung von Kleintieren möglich.
Dieses Ziel konnte aber noch nicht erreicht werden. Zur Ultraschallerzeugung werden piezoelektrische Materialien benötigt, die in der Lage sind, elektrische Energie in Schallwellen umzuwandeln. Eine Erhöhung der Schallfrequenz ist dabei physikalisch nur durch eine Verringerung der Materialdicke zu erreichen und das wiederum setzt voraus, dass man dünne piezoelektrische Schichten herstellen kann. Dafür gibt es jedoch bislang keine technische Lösung.
Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Dünnschichttechnologie am Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik (IBMT) haben gezeigt, dass man mit innovativen Techniken dünne Schichten aus Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) aus einer Gasphase abscheiden kann. PZT ist ein kostengünstiger piezoelektrischer keramischer Werkstoff. Mit diesen PZT-Schichten lassen sich Ultraschallgeber für hohe Frequenzen aufbauen. Diese könnten auch in der zerstörungsfreien Materialprüfung, zum Beispiel zur Verbesserung der Qualitätssicherung in der Halbleitertechnik, eingesetzt werden.
Im Vorhaben KOLUMBUS soll die Technik hinsichtlich ihrer Einsatzfähigkeit in der medizinischen Diagnostik validiert werden. Die Verwertung soll voraussichtlich über eine Lizensierung erfolgen, wobei im Rahmen der Validierung auch die Gründung eines Spin-Offs geprüft werden soll.