Capitanato da Infineon Austria, è partito il progetto di ricerca europeo “Listen2Future” che coinvolge 27 partner di 7 diversi Paesi: l’obiettivo è lo sviluppo di microfoni e sensori a ultrasuoni sempre piccoli da utilizzare in applicazioni di analisi nei settori della medicina e industriale. Grazie a questo progetto sarà possibile realizzare apparecchi acustici miniaturizzati, controllare in modo rapido mediante ultrasuoni eventuali infezioni nei neonati e sviluppare cerotti a ultrasuoni.
Veri e propri organi sensoriali tecnologici, i sensori miniaturizzati come quelli a ultrasuoni e i microfoni rivestono un ruolo sempre più importante: in qualità di “orecchi digitali”, sono in grado di registrare segnali acustici e accelerare la fase di indagine. Grazie a “Listen2Future” sarà possibile da un lato migliorare sensibilmente le prestazioni dei sistemi esistenti e dall’altro realizzare soluzioni completamente nuove delle quali potrà beneficiare la società nel suo complesso.
Sabine Herlitschka
“Le più importanti fasi dell’innovazione, ha sostenuto Sabine Herlitschka, CEO di Infineon Technologies Austria – spesso si sviluppano lungo le interfacce di diverse discipline. Come nel caso in cui la medicina si coniuga con la microelettronica, grazie alla quale è possibile rilevare e misurare i segnali del corpo umano in maniera molto più precisa. Ciò si traduce in un significativo miglioramento dell’assistenza sanitaria. Con questi importante progetto europeo vogliamo dimostrare le enormi potenzialità di un vero e proprio “orecchio digitale, non solo nel campo della medicina, ma anche in altri comparti applicativi, fornendo un contributo importante a questa fondamentale area applicativa dell’acustica”.
L’innovazione digitale nei settori industriale e della medicina
Uno degli obiettivi del progetto è la produzione in elevati volumi di sensori MEMS estremamente compatti che saranno disponibili a prezzi competitivi da utilizzare in una pluralità di applicazioni nei settori industriali e della medicina. Questa ricerca permetterà di realizzare sonde a ultrasuoni caratterizzate da livelli di risoluzione delle immagini molto più elevati e apparecchi acustici robusti e miniaturizzati che si distingueranno per l’elevata qualità audio i consumi estremamente ridotti. L’Europa, d’altra parte, vanta la leadership nel comparto dei sensori MEMS, detenendo una quota superiore al 40% del mercato globale, e grazie a questo progetto le aziende del Vecchio Continente potranno rafforzare ulteriormente la loro posizione.
Il progetto si articolerà su altre due direttrici: lo sviluppo di cerotti a ultrasuoni indossabili, utili per la diagnosi precoce delle malattie cardiache, e di dispositivi a ultrasuoni per il rapido controllo delle infezioni nei neonati. Nel comparto industriale, invece, vi è la necessità di implementare un controllo di qualità continuo dei materiali e un monitoraggio “intelligente” delle infrastrutture energetiche.
Acquisire e visualizzare il suono
I microfoni MEMS miniaturizzati assicurano una perfetta qualità sonora a fronte di consumi energetici molto bassi e vengono ampiamente utilizzati in apparecchi e sonde acustiche, smartphone e in molti altri dispositivi “hands-free”. In medicina l’esame a ultrasuoni (ecografia) è tra i più comuni e viene impiegato a esempio per i controlli durante la gravidanza, o per gli esami della ghiandola tiroidea, del cuore o del fegato. Nel mondo industriale, gli ultrasuoni vengono sfruttati per “sentire” attriti, vibrazioni o aree danneggiate di un apparato o sistema. Grazie a essi è possibile localizzare eventuali problemi in maniera più semplice e veloce durante le operazioni di manutenzione (sia tradizionale sia predittiva). Allo stato attuale, i MEMS soffrono di alcune limitazioni: il loro comportamento non è omogeneo in tutti gli intervalli di frequenza, sono in grado di fornire solamente immagini istantanee, le loro dimensioni spesso non sono quelle ideali e il costo è abbastanza elevato. I team di ricerca impegnati nel progetto “Listen2Future” si pongono l’obiettivo di superare questi limiti.
Trasduttori di nuova generazione
I ricercatori stanno lavorando su sensori e microfoni a ultrasuoni piezoelettrici basati su nuovi materiali flessibili a film sottile. Grazie a questi materiali e una “rivisitazione” del concetto di sensori, l’elettronica che verrà utilizzata sarà in grado di fornire segnali e immagini più accurate, oltre a una percezione sonora di qualità di più elevata. Questi dispositivi saranno inoltre estensibili e adattabili in maniera flessibile e, ovviamente, consumeranno pochissima energia. La ricerca in corso coinvolge l’intera catena di sviluppo – materiali, elaborazione del segnale, assemblaggio e packaging, sviluppo software, implementazione di algoritmi di intelligenza artificiale – che porterà alla realizzazione di soluzioni complete miniaturizzate che saranno integrate all’interno di un sistema. Quest’ultimo risulterà quindi più piccolo, “intelligente”, robusto ed efficiente in termini energetici.