Enquanto muitas necessidades actuais de imagem médica estão sendo atendidas com a tecnologia de tubo de vácuo tradicionais baseados em grandes segmentos do mercado de imagem de raios-X são mal servidas, e há uma demanda generalizada para melhorias de desempenho e redução de custos.
Baseado em tecnologia inovadora patenteada licenciada da UCLA, startup empresa Raio de Saúde está desenvolvendo uma leve, plana fonte de raios-X - Microemitter Array raios-X (MAX) tecnologia - que tem o potencial de atender a essas necessidades, permitindo que novos raios-X aplicações de imagem enquanto reduzem o custo das aplicações tradicionais.
A partida foi selecionado para entrar na UCLA no campus espaço na incubadora NanoSystems California Institute para desenvolver um emissor de raios-X leve empregando tecnologia MAX - uma fonte de raios-X em um chip capaz de fornecer o mesmo espectro de fontes tradicionais.
A tecnologia MAX foi desenvolvido por Gil Travish, Ph.D., um cientista da pesquisa no departamento do UCLA de Física e Astronomia, e seus colegas James Rosenzweig, um professor do UCLA da física, e Rodney Yoder, um professor assistente de física na Manhattanville Faculdade Nova Iorque
A tecnologia MAX funciona assim: Usando uma matriz de fontes de partículas de estruturas microfabricated, paralelo de raios-X são gerados de modo uniforme através de uma tela plana. A fonte MAX, que pode ser produzido a partir da geração atual dos processos de fundição de semicondutores, gera diagnósticos de raios-X sem a necessidade de tubos de vácuo frágil e volumosa, eletrônica de potência caro e materiais radioativos.
A tecnologia tem potencial para oferecer avançados - e potencialmente mais seguras - as opções de imagens que estão disponíveis com os atuais sistemas comerciais de raios-X, e alargar o «espaço de aplicação 'de radiologia raio-X.
"Moving nossas atividades de desenvolvimento em CNSI é o momento verdadeiro marco para nós", disse Mark Evans, CEO da Saúde para Radius. "O acesso às instalações e conhecimento vai ajudar muito nos acelerar o nosso produto no mercado e trazer esta tecnologia-chave mais próximo para a implantação de sistemas clínicos."
Raio da Saúde espera fazer uso extensivo das instalações de microfabricação no novo Sistema Integrado de Nanofabricação Cleanroom CNSI.
O uso das emissões pyroelectric é importante, pois a tensão necessária para gerar os elétrons dentro do processo de produção de raios-X é produzido dentro de um cristal, eliminando a necessidade de "limpar entregas» de energia, transformadores de alta voltagem eletrônicos e blindagem associados exigidos - eo mais importante, frágeis tubos de vácuo.
Ao contrário de esforços passados com fontes pyroelectric-based, Radius Saúde é capaz de controlar a emissão de elétrons e, assim, manter um quadro estável e controlado de emissão de raios-X, que permite este tipo de fonte a ser aplicada às aplicações clínicas.
A viagem a partir de tubos de vácuo para telas planas pode ser tão transformadora em raios-X como tem sido nos visores.
"Na maioria das áreas de desenvolvimento de produtos eletrônicos, como computadores, monitores e radar, a tecnologia de estado sólido tem substituído tecnologia tubo de vácuo, devido às melhorias na confiabilidade, consumo de energia e portabilidade", disse Travish. "Nós vemos esta história a ser alargado a fontes de raios-X".
A UCLA no campus do Programa Incubadora Tecnológica na CNSI é um recurso inovador com a missão de ajudar a acelerar o crescimento de empresas iniciantes empresarial e projetos em estágio inicial de pesquisa tecnológica que se originam na UCLA. A incubadora oferece partilha do, espaço flexível do laboratório dedicado à habitação de oito a 10 projetos em estágio inicial de incubação por períodos curtos de tempo.
A Califórnia NanoSystems no UCLA é um centro de investigação integrado operam conjuntamente na UCLA e UC Santa Barbara, cuja missão é promover a colaboração interdisciplinar para descobertas em nanosistemas e nanotecnologia; formar a próxima geração de cientistas, educadores e líderes de tecnologia e facilitar as parcerias com a indústria , gerando desenvolvimento econômico e social do bem-estar da Califórnia, nos Estados Unidos e do mundo. A CNSI foi criada em 2000 com US $ 100 milhões do estado de Califórnia
RADIUS HEALTH a startup company is developing a flat-panel source of x-rays that could help make the imaging technique portable. The company's panels are made using techniques commonplace in the semiconductor industry and would be combined with flat-panel image sensors to make a briefcase-sized x-ray machine powered by a laptop battery. Such a system might be used in the field by the military or instead of bulky bedside systems used in hospital intensive-care units. Early research also suggests it might expose patients to less radiation.
The company behind the x-ray source, Radius Health, was spun out of the University of California, Los Angeles last year. It is developing a commercial version of a flat-panel x-ray source developed by physicists at the university. The company will make its first complete x-ray imager in three to four months and says it will have a full-scale prototype in a year.
The x-ray machines used in hospitals today employ a high-energy source of the radiation. A tungsten filament at one end of a long vacuum tube emits electrons when heated and those accelerate down the tube until they hit a metal electrode, causing it to produce x-rays.
Many groups are working to develop more compact and robust x-ray sources, says Dieter Enzmann, chair of radiological sciences at the University of California, Los Angeles Health System. Enzmann was not involved with the development of the new x-ray source but serves on Radius Health's advisory board.
A key advantage of Radius Health's system is that it uses an array of emitters, rather than a single source. "There is some potential to reduce the x-ray dose if you can control hundreds or thousands of x-ray sources independently," says Enzmann. This lower dose would be especially attractive for pediatric imaging, Enzmann says, adding "if you have a portable, thin design that generates good images, it could be used both in the field and within the hospital."
Radius Health's x-ray sources work through pyroelectricity--the ability of some materials to produce electrical fields when they're either heated or cooled--and uses an approach developed at the University of California, Los Angeles for controlling the emission of electrons by pyroelectric crystals.
Chemical etching is used to carve wafers of pyroelectric crystals into small tiles, which are then arrayed on top of a resistive heater. "We pattern the surface of the crystal with fine points that allow electrons to leave only at those points," says Gil Travish, a researcher in the university's particle beam physics laboratory and one of the company's cofounders. This ensures a steady beam of electrons that can then be used to generate aligned x-rays suitable for imaging. The crystals used include lithium niobate and lithium tantalate crystals, which are found in telecommunications devices and sensors. "We don't need unusual materials," says Travish.
The tiled wafers are topped with a metal foil that emits x-rays when bombarded by electrons from the crystal beneath. A conventional x-ray tube produces a cone-shaped beam of radiation with a hot spot in the middle, which means radiologists must place patients farther away from the x-ray source to get an image of a larger area--to make up for the loss in intensity over distance, the energy of the radiation has to be increased. The new system produces uniform, parallel rays that should have advantages when imaging large areas, says Travish.
Another company, Xintek, is developing a novel x-ray source that uses bundles of carbon nanotubes. The company is farther along in development, having brought its technology to clinical testing with Siemens. But Enzmann says the advantage of Radius Health's technology is that the panels can be readily fabricated over large areas using methods already employed in the microchip industry.
urrent situation
MAX Solution
Why this is important
Vacuum tubes are fragile.
Solid crystals are robust.
The fragility of vacuum tubes limits deployment mobility and life-span.
Vacuum tubes concentrate lots of power through one small point reducing efficiency , reducing life-span and creating thermal management issues.
By using an array MAX avoids the problems of a point source.
Significant elements of the solutionCoGS are driven by managing thermal effects.
High operational temperatures reduce operational life of vacuum tubes, and vacuum tube costs are a major driver of Through-Life Costs.
Vacuum tubes need high voltage electronics to work.
MAX creates the voltage within the crystal layer, eliminating the need for expensive transformers, and high voltage electronics and the heavy shielding required.
Reducing x-ray source weight reduces solution size and complexity and hence capital cost - particularly with respect to applications where mobility is key...such as image guided surgery and portable x-ray.
Vacuum Tube based solutions have a high on-site maintenance requirements .
MAX solutions are individual light-weight units that allow remote "swap-out" maintenance.
MAX allows source maintenance to become remote, and thus eliminate the need for a "man in a van" to go out to conduct service calls. Maintenance makes up a significant element of Through-Life Costs.
Vacuum tubes emit a conical beam creating the need to maintain a stand-off distance to avoid radiation burn.
MAX units can be configured to plane parallel emission which can be much nearer the patient, and potentially touching the patient.
Eliminating the need to a material skin-safe distance reduces engineering complexity, weight and reducing space requirements ...improving deployment options.
Vacuum Tube based solutions are heavy, and as a result taking radiology to the patient is impractical – existing "portable" solutions weigh 100kg or more (although some are as light as 40kg).
By reducing system weight and the equipment to maintain this heavy equipment in stand-off, a MAX solution can be lighter, cheaper and more portable reducing the FTE's required to obtain an x-ray.
In radiology in particular technology drives applications . A smaller, lighter solution can be more easily deployed in doctor's surgeries, elder care facilities and potentially to Emergency Responders, as well as more quickly deployed in an ICU setting.
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