基于PCB的低成本可扩展的2D传感器阵列用于体积光声成像

科学领域:

• 生物医学成像技术 生物医学成像技术
• 超声波技术 超声波技术 超声波技术
• 材料科学 材料科学 材料科学

背景情况:

• 光声学成像 (PA) 提供了具有光学对比度和超声波分辨率的深层组织分子成像.
• 目前的PA成像通常仅限于2D平面,实时3D成像需要昂贵,复杂的2D超声波传感器.
• 现有的传感器制造方法昂贵,困难,并限制了设计的可扩展性.

研究的目的:

• 为了引入新的,低成本的,可扩展的基于PCB的2D矩阵超声波传感器阵列用于光声成像.
• 为了证明这些阵列在没有专门的超声波制造工具的情况下批量制造的可行性.
• 为了展示增强实时3D光声学成像的潜力.

主要方法:

• 为2D矩阵超声波传感器阵列设计和制造定制PCB基板.
• 通过直接将聚乙烯化物 (PVDF) 压电材料粘合到PCB基板上,利用了批量制造技术.
• 创建了低频 (11MHz,8x8阵列) 和高频 (40MHz,4x4阵列) 传感器原型.
• 具有特征的PA获得灵敏度,并在散射介质中进行体积PA成像.

主要成果:

• 经过证明的宽带PA对低频 (87%) 和高频 (188%) 阵列都具有灵敏度.
• 通过使用现有的PCB设计和制造工具,成功制造了可扩展的2D超声波阵列.
• 在使用更大的光圈大小进行体积PA成像时,实现了更好的空间分辨率和视野.
• 展示了新型传感器阵列的低成本,批量制造能力.

结论:

• 新型基于PCB的2D矩阵超声波传感器阵列为PA成像提供了低成本,可扩展的解决方案.
• 这些阵列促进了经济高效的实时3D PA成像,克服了当前技术的局限性.
• 开发的技术对推进深层组织分子成像应用具有重大潜力.