英屬（不列顛）哥倫比亞大學(xué)研究員Carlos Gerardo展示了新型超聲波換能器

　　據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，為了使醫(yī)療市場(chǎng)上超聲波換能器更便宜，英屬（不列顛）哥倫比亞大學(xué)（University of British Columbia，簡(jiǎn)稱UBC）的研究人員已經(jīng)利用聚合物代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硅材料，設(shè)計(jì)出了電容式微機(jī)械超聲波換能器（capacitive micromachined ultrasound transducers，以下簡(jiǎn)稱CMUT，亦稱電容式MEMS超聲波換能器）。

　　該研究在題為“Fabrication and testing of polymer－based capacitive micromachined ultrasound transducers for medical imaging”的論文中詳細(xì)論述，該論文發(fā)表于Microsystems ＆ Nanoengineering期刊。研究人員在論文中闡述了，如何使用如SU－8光敏聚合物和Omnicoat等更經(jīng)濟(jì)的材料代替硅基來(lái)構(gòu)建薄且敏感的超聲波換能器陣列。

　　圖a為安裝在PCB上的由64列poly－CMUT陣元組成的線性陣列；圖b中6列CMUT陣元的間距為550μm；圖c中CMUT單元可顯示出頂部電極與底部腔體的互連

　　僅需6個(gè)步驟，且以預(yù)計(jì)低于100美元的單位成本，研究人員就制造出了微米級(jí)生物相容性的聚對(duì)二甲苯密封聚合物CMUT（以下簡(jiǎn)稱poly－CMUT）。該器件是由64列CMUT陣元組成的線性陣列，每列陣元均包含4 × 75個(gè)CMUT單元（即為塑料MEMS），各列陣元的間距為550μm。線性陣列使得研究人員能夠利用波束成形技術(shù)進(jìn)行精確超聲成像實(shí)驗(yàn)。

　　制造這些poly－CMUT的關(guān)鍵在于將金屬電極封裝在薄膜內(nèi)部而非頂部，可實(shí)現(xiàn)與多晶硅或氮化硅制造的傳統(tǒng)CMUT相近的薄堆棧和低工作電壓。研究人員在論文中報(bào)告，poly－CMUT可以被預(yù)偏置，從而在接收中作為無(wú)源器件運(yùn)行，并在超聲波傳輸期間具有低激勵(lì)電壓（即在10V直流電信號(hào)上疊加12V交流電信號(hào)）。

　　該研究另一個(gè)有趣地方在于，其最大工藝溫度不會(huì)超過(guò)150°C，這就意味著這些poly－CMUT可直接在如波束成形器和Tx／Rx開關(guān)等硅基電子器件上制造。研究人員預(yù)計(jì)，這種超聲波收發(fā)器可以被集成到適形可穿戴健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的柔性襯底中。

　　論文的合著者、UBC電子與計(jì)算機(jī)工程教授Robert Rohling評(píng)論道：“有了這個(gè)技術(shù)，就可以將這些傳感器縮小，用它們來(lái)觀察你的動(dòng)脈和靜脈。還可以將它們貼胸前，在日常生活中持續(xù)監(jiān)測(cè)你的心臟。該技術(shù)開啟了多種不同的可能性。”