新兴生物医学超声技术：柔性微机械超声换能器

一篇新的综述文章揭示了柔性微机械超声换能器（MUT）的世界，MUT是可穿戴设备、超声和MEMS交叉领域的一项新兴技术。这些尖端设备包括压电（PMUT）和电容（CMUT）变体，可以提供灵活性和用户友好的医疗保健解决方案。灵活的MUT能够适应身体的轮廓，可以实现连续监测和有针对性的刺激。该研究深入探讨了这些革命性器件的制造方法、性能基准和潜在应用

超声技术是医学成像的基石，通常使用刚性探头，其厚度模式依赖于压电振动。虽然有效，但这些探针由于其制造方法（如机械切割）而存在局限性

为了克服这些挑战，已经开发了PMUT和CMUT等微机械替代品。这些器件具有尺寸更小、功耗更低、与CMOS电子器件兼容以及高效批量制造等优点。

与此同时，随着灵活传感器技术的出现，用户友好型替代品的新时代正在出现。柔性超声换能器通过引入像人体一样符合曲面的能力，进一步推动了MEMS的进步。持续的皮肤接触可以减少诊断错误并提高结果质量。这项技术可以消除对经验丰富的操作员和操作员依赖的可变性的需求，这是传统临床环境中使用的传统刚性探头的要求

然而，在实现高性能材料堆叠设计、开发可靠的制造工艺以及确保与现有医疗系统的无缝集成方面仍存在关键障碍。克服这些挑战对于在生物医学领域广泛采用柔性微机械超声换能器（MUT）至关重要

2025年1月16日，鲁汶大学的一个研究小组在《微系统与纳米工程》杂志上发表了一篇深入的综述，重点介绍了柔性微机械超声换能器的开发。该综述对柔性微机械超声换能器这一生物医学诊断领域的新兴技术进行了全面的探索

该综述论文讨论了超声换能器对灵活性的需求，强调了潜在的应用，并探讨了柔性PMUT和CMUT在满足生物医学研究不断变化的需求方面的潜力。然后，作者研究了压电（PMUT）和电容（CMUT）变体的制造技术，详细介绍了在不影响性能的情况下实现灵活性的创新方法

该研究比较了谐振频率、灵敏度和灵活性等关键性能参数，揭示了每种类型的独特优势。例如，PMUT以其低电压操作而闻名，而CMUT则以其超高带宽能力而脱颖而出

该研究强调了材料选择和设计优化在实现所需性能特征方面的关键作用。本文还探讨了将这些柔性设备与电子系统集成的挑战，并提出了克服这些障碍的解决方案

这项全面的分析不仅总结了该领域的现状，还概述了释放灵活MUT在生物医学应用中的全部潜力所需的未来研究方向，为研究人员、工程师和医疗保健专业人员提供了宝贵的见解

该研究的主要作者之一Sanjog Vilas-Joshi评论道：“柔性微机械超声换能器的出现为生物医学超声开辟了有趣的可能性，例如，以远程患者监测的智能贴片形式将柔性MUT集成到日常医疗保健中。然而，实现这些开创性目标需要解决技术限制，如综述中概述的那些。

”；D需要灵活的基于MUT的技术。在柔性超声的最新研究领域，体压电换能器在各种演示应用中显示出巨大的前景，包括可穿戴超声成像和连续监测。

“另一方面，柔性CMUT正在出现，展示了成像的概念验证。柔性PMUT仍然是最新的一种，具有重大的优化挑战。尽管如此，通过持续的研究，柔性MUT有可能缩小与其他成熟超声模式的差距，并在可穿戴超声中开辟新的机会，以帮助诊断和疾病预防。”