ERI: Non-Contact Ultrasound Generation and Detection for Tissue Functional Imaging and Biomechanical Characterization

ERI:用于组织功能成像和生物力学表征的非接触式超声波生成和检测

基本信息

  • 批准号:
    2347575
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 20万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2024
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2024-06-01 至 2026-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Traditional ultrasound imaging and sensing systems have limitations in resolution and specificity, often requiring direct contact with the medium under investigation through a coupling medium. However, in biomedical diagnosis, this direct contact can cause irritation, resulting in discomfort. As a scientific research tool, direct contact often leads to pollution of samples or inconvenience in operation. To address these issues, this project aims to develop integrated non-contact ultrasound generation and detection systems capable of achieving high-resolution and highly specified detection and imaging for biological functional imaging and biomechanical characterization. The developed non-contact systems can provide the scientific research and biomedical community with a very useful tool for specific biochemical and functional observations at a very small scale. The developed systems can also offer the tissue engineering community a non-contact and non-destructive method for characterizing the mechanical properties of their developed tissues. This project will provide research training opportunities for undergraduate and graduate students and will promote the engagement and interest of high school students in science, technology, engineering and mathematics (STEM) through its outreach activities. This project aims to develop and validate systems that integrate broadband ultrasound generation using both photoacoustic and air-coupled ultrasound techniques. These systems will incorporate a compact fiber optic Sagnac interferometer capable of multiband detection to accommodate different spatial resolution requirements and enable the detection of transverse ultrasound waves for biomechanical characterization of biological tissues. The integration of these non-contact ultrasound generation and detection techniques will enable non-contact tissue functional imaging with optical resolution, as well as non-contact biomechanical characterization of tissues. The research plan represents the first systematic study exploring the potential applications of a compact fiber optic Sagnac interferometer in biological tissue imaging. The compact fiber optic Sagnac interferometer could become a powerful, affordable, and attractive tool for enhancing biomedical diagnosis and research, offering improved accuracy and non-contact capabilities. Additionally, for the first time, this project investigates the feasibility of using the compact fiber optic Sagnac interferometer for multiband non-contact photoacoustic signal detection in biological tissue, particularly, in the ultra-high-frequency range, up to 400MHz. Success in this endeavor could replace the current expensive piezo-based single transducer in high-frequency ultrasound detection. Furthermore, the research plan introduces non-contact air-coupled ultrasound-induced transverse waves to evaluate cardiovascular path biomechanical properties, opening doors for engineered tissue mechanical characterization using this proposed non-contact ultrasound generation and detection technique.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
传统的超声成像和感测系统在分辨率和特异性方面具有局限性,通常需要通过耦合介质与被研究的介质直接接触。然而,在生物医学诊断中,这种直接接触会引起刺激,导致不适。作为一种科学研究工具,直接接触往往会导致样品污染或操作不便。为了解决这些问题,本项目旨在开发集成的非接触式超声发生和检测系统,能够实现高分辨率和高特异性的检测和成像,用于生物功能成像和生物力学表征。所开发的非接触式系统可以为科学研究和生物医学界提供非常有用的工具,用于在非常小的尺度上进行特定的生物化学和功能观察。开发的系统还可以为组织工程界提供一种非接触和非破坏性的方法,用于表征其开发的组织的机械性能。该项目将为本科生和研究生提供研究培训机会,并将通过其外联活动促进高中生对科学、技术、工程和数学的参与和兴趣。该项目旨在开发和验证使用光声和空气耦合超声技术集成宽带超声生成的系统。这些系统将包括一个紧凑的光纤Sagnac干涉仪,能够进行多波段检测,以适应不同的空间分辨率要求,并能够检测横向超声波,用于生物组织的生物力学表征。这些非接触式超声产生和检测技术的集成将使非接触式组织功能成像具有光学分辨率,以及组织的非接触式生物力学表征。该研究计划代表了第一个系统的研究,探索了紧凑型光纤Sagnac干涉仪在生物组织成像中的潜在应用。紧凑的光纤Sagnac干涉仪可以成为一个强大的,负担得起的,有吸引力的工具,用于加强生物医学诊断和研究,提供更高的精度和非接触能力。此外,该项目首次研究了使用紧凑型光纤Sagnac干涉仪进行生物组织中多波段非接触光声信号检测的可行性,特别是在超高频范围内,高达400 MHz。这一奋进的成功可以取代目前昂贵的基于压电的单换能器在高频超声检测。此外,该研究计划引入了非接触式空气耦合超声诱导横波来评估心血管路径的生物力学特性,为使用这种拟议的非接触式超声生成和检测技术进行工程组织力学表征打开了大门。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Jinjun Xia其他文献

Nonlinear photoacoustic contrast enhancement with gold nanospheres coated emulsion beads
金纳米球涂层乳胶珠的非线性光声对比度增强
  • DOI:
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Chen;Michael Lombardo;Kjersta L. Larson;I. Pelivanov;Camilo Perez;Jinjun Xia;D. Pozzo;T. Matula;M. O’Donnell
  • 通讯作者:
    M. O’Donnell
Magnetic trapping and photoacoustic detection of rare circulating tumor cells
罕见循环肿瘤细胞的磁捕获和光声检测
Contrast-enhanced photoacoustic imaging
对比度增强光声成像
  • DOI:
    10.1109/ultsym.2010.5935859
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    C. Jia;Jinjun Xia;I. Pelivanov;Sheng;Yongdong Jin;C. Seo;Lingyun Huang;J. Eary;Xiaohu Gao;M. O’Donnell
  • 通讯作者:
    M. O’Donnell
Inertial cavitation manipulation in nanoemulsion induced by low frequency acoustic wave with laser irradiation for potential therapeutic applications
低频声波激光照射诱导的纳米乳剂惯性空化操纵的潜在治疗应用
  • DOI:
    10.1109/ultsym.2013.0033
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Jinjun Xia;Chen;B. Arnal;I. Pelivanov;Michael Lombardo;Camilo Perez;T. Matula;D. Pozzo;M. O’Donnell
  • 通讯作者:
    M. O’Donnell
PR-957 retards rheumatoid arthritis progression and inflammation by inhibiting LMP7-mediated CD4sup+/sup T cell imbalance
PR-957 通过抑制 LMP7 介导的 CD4+T 细胞失衡来延缓类风湿关节炎的进展和炎症。
  • DOI:
    10.1016/j.intimp.2023.110860
  • 发表时间:
    2023-11-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.700
  • 作者:
    Qingyang Liu;Jin Shen;Jian Wang;Jinjun Xia;Jian Yin;Guowei Cheng;Ximing Qian;Yun Jiang;Xin Ge;Qiubo Wang
  • 通讯作者:
    Qiubo Wang

Jinjun Xia的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

相似国自然基金

Non-CG DNA甲基化平衡大豆产量和SMV抗性的分子机制
  • 批准号:
    32301796
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
long non-coding RNA(lncRNA)-activatedby TGF-β(lncRNA-ATB)通过成纤维细胞影响糖尿病创面愈合的机制研究
  • 批准号:
    LQ23H150003
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
染色体不稳定性调控肺癌non-shedding状态及其生物学意义探索研究
  • 批准号:
    82303936
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
变分法在双临界Hénon方程和障碍系统中的应用
  • 批准号:
    12301258
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
BTK抑制剂下调IL-17分泌增强CD20mb对Non-GCB型弥漫大B细胞淋巴瘤敏感性
  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Non-TAL效应子NUDX4通过Nudix水解酶活性调控水稻白叶枯病菌致病性的分子机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
一种新non-Gal抗原CYP3A29的鉴定及其在猪-猕猴异种肾移植体液排斥反应中的作用
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    33 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
非经典BAF(non-canonical BAF,ncBAF)复合物在小鼠胚胎干细胞中功能及其分子机理的研究
  • 批准号:
    32170797
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Non-Oberbeck-Boussinesq效应下两相自然对流问题的建模及高效算法研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
植物胚乳发育过程中non-CG甲基化调控的分子机制探究
  • 批准号:
    LQ21C060001
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目

相似海外基金

Non-contact, high-resolution optical approach to assessing retinal neurovascular coupling in the healthy and glaucomatous retina
非接触式高分辨率光学方法评估健康和青光眼视网膜中的视网膜神经血管耦合
  • 批准号:
    487714
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Operating Grants
Machine Learning Enabled Non-contact Sensing Platform for Blood Pressure and Glucose Prediction
用于血压和血糖预测的机器学习非接触式传感平台
  • 批准号:
    23K11341
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Resonance investigation for SILA: novel linear actuation with non-contact magnetic transmission
SILA 共振研究:具有非接触式磁传输的新型线性驱动
  • 批准号:
    10060949
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Collaborative R&D
Research on non-contact vital sign sensing technology for laboratory animals
实验动物非接触式生命体征传感技术研究
  • 批准号:
    23K11301
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Development of Non-contact Nucleic Acid Drug Delivery System to Whole Body Skin - Challenge to SF Culture Tank -
开发全身皮肤非接触式核酸给药系统 - 挑战SF培养罐 -
  • 批准号:
    23K18592
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Design and Characterization of a Blackbody for the calibration of non-contact medical thermometers
用于校准非接触式医用温度计的黑体的设计和表征
  • 批准号:
    10074441
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Collaborative R&D
Non contact measurement of Semiconductor Properties
半导体特性的非接触式测量
  • 批准号:
    10074644
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Grant for R&D
Non-Contact Sleep Stage Estimation: Machine Learning in Multi-Imbalance Data for Improvements in Accuracy and Interpretability
非接触式睡眠阶段估计:多重不平衡数据中的机器学习,以提高准确性和可解释性
  • 批准号:
    22KJ1367
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Non-contact blood volume pulse measurement based on multidimensional signal processing
基于多维信号处理的非接触式血容量脉搏测量
  • 批准号:
    23KJ1961
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Non-contact imaging of ultrasound pressure field to elucidate and control the mechanism of determining the area of cell tissue damage
超声压力场非接触成像阐明和控制确定细胞组织损伤面积的机制
  • 批准号:
    23KJ0859
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了