一个低压驱动的MEMS超声波分相阵列传感器,用于快速的3D体积成像

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 超声波技术 超声波技术 超声波技术
• 微电子机械系统 (MEMS) 是一种微电子机械系统.

背景情况:

• 可穿戴式超声波成像对于持续深层组织监测至关重要,但在2D成像时面临着时间分辨率和体积覆盖的局限性.
• 现有的1D传感器阵列在成像速度和完整的3D视图之间的权衡中扎,阻碍了内部器官动态的解释.
• 当前技术中的高驱动电压限制了它们在可穿戴设备中的实际应用.

研究的目的:

• 为快速3D体积成像开发一个低电压,芯片兼容的2D超声波相位数组传感器.
• 克服现有的超声波技术在可穿戴应用中持续深层组织监测的局限性.
• 为了证明一种新的pMUT阵列设计的可行性,用于高速,深层组织成像.

主要方法:

• 利用微电机械系统 (MEMS) 技术创建了一个二维压电微机超声传感器 (pMUT) 阵列.
• 实施了一种创新的细胞-元素-数组设计,将pMUT细胞分组为定量合效应的表征.
• 在低5V的启动电压下实现了3D成像.

主要成果:

• pMUT阵列展示了快速的体积成像,覆盖范围为40mm x 40mm x 70mm.
• 实现了11kHz的高时间率,使得快速获取数据.
• 在线和血管幻影中进行了成功的成像,验证了该技术的性能.

结论:

• 开发的pmut阵列能够在低电压下快速进行3D体积成像,适用于可穿戴应用.
• 这项技术提供了深层组织结构的全体积视图,有助于诊断疾病.
• 这些发现为各种深部器官的先进的长期可穿戴成像解决方案铺平了道路.