一个高度灵活的压电超声波传感器用于可穿戴骨密度测试

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 医疗器械 医疗器械

背景情况:

• 骨质疏松症影响老年人由于骨的损失,需要定期检查骨状况.
• 当前的骨检测设备往往是繁的,强调了需要便携式,实时的医疗保健解决方案.
• 可穿戴实时医疗保健设备正在成为主动健康管理的关键研究领域.

研究的目的:

• 设计和开发一种高性能,灵活的超声波骨检测系统,用于实时检测骨质疏松症.
• 利用定量超声学理论和轴向传输技术进行增强的骨评估.
• 创建一个可穿戴设备,方便和持续监测骨健康.

主要方法:

• 使用固态反应,X射线衍射和SEM,合成和描述一种新型稀土元素合的PMN-PZT压电陶.
• 在PDMS基板上制造一个灵活的硬件电路,集成脉冲激发模块,超声波阵列,放大,过,数字对模拟转换和无线传输.
• 开发一种灵活的超声波阵列,用于轴向传输测量.

主要成果:

• 在1%La/Sm-doped 0.17 PMN-0.47 PZ-0.36 PT陶中实现了高的压电系数 (d33 = 525 pC/N) 和电机械合系数 (k33 = 0.77, kt = 0.58, kp = 0.63).
• 在灵活的硬件电路中证明了高功率传输效率 (35%) 和功率强度 (55.4 mW/cm2).
• 通过灵活的设备成功检查了手腕,股骨和骨,在移动客户端上显示实时骨状况.

结论:

• 开发的灵活的超声波骨检测系统显示了在可穿戴医疗保健中临床应用的巨大潜力.
• 该系统能够实时,非侵入性地监测骨状况,特别是在骨质疏松症风险较高的老年人中.
• 这种可穿戴技术为个性化和可访问的健康诊断提供了有希望的进步.