MEMS超聲換能器助力中耳感染快速診斷

來源：麥姆斯咨詢? ?

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，弗勞恩霍夫光子微系統(tǒng)研究所（Fraunhofer IPMS）開發(fā)了一種新型MEMS超聲換能器，或能很快應(yīng)用于中耳感染（中耳炎）的快速、可靠診斷。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，弗勞恩霍夫光子微系統(tǒng)研究所（Fraunhofer IPMS）開發(fā)了一種新型MEMS超聲換能器，或能很快應(yīng)用于中耳感染（中耳炎）的快速、可靠診斷。目前，美國醫(yī)療器械開發(fā)商OtoNexus Medical Technologies公司正在和Fraunhofer IPMS合作開發(fā)這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，并將其應(yīng)用于中耳感染診斷。他們將這款MEMS超聲換能器集成在耳鏡中，幫助醫(yī)生診斷中耳感染，確定是否真的需要使用抗生素進(jìn)行治療。

對于中耳感染，特別是在嬰幼兒發(fā)病時(shí)，抗生素通常是一種可選擇的治療方案。然而，用于診斷這種疾病的醫(yī)療器械已經(jīng)數(shù)十年沒有改進(jìn)。因此，醫(yī)生只能提供主觀、不夠可靠的病情診斷。目前，對中耳感染的診斷準(zhǔn)確率平均只有50%，尤其是在區(qū)分細(xì)菌或者病毒感染時(shí)。

這意味著許多嬰幼兒在沒有必要的情況下使用了抗生素。這在另一方面又增加了全球范圍內(nèi)的抗生素耐藥性。Fraunhofer IPMS開發(fā)的這種新型MEMS超聲換能器可以解決這一難題，它采用空氣耦合超聲傳感實(shí)現(xiàn)中耳感染的準(zhǔn)確診斷。

OtoNexus與Fraunhofer IPMS合作，應(yīng)用該技術(shù)開發(fā)了一款新型耳鏡。目前，這款醫(yī)療器械正在進(jìn)行臨床研究。兒科醫(yī)生和其他醫(yī)生能夠用它來檢查外耳道，特別是耳鼓后方的區(qū)域。利用這款耳鏡，醫(yī)生可以在幾秒鐘內(nèi)判斷患者的中耳是否存在液體，并表征這種液體。這可以幫助醫(yī)生確定并區(qū)分中耳感染的不同階段，從而選擇適當(dāng)?shù)闹委煼桨浮?/p>

回波信號顯示感染程度

“經(jīng)典的傳統(tǒng)耳鏡是一種光學(xué)系統(tǒng)，幾十年來一直沒有什么改進(jìn)?！盕raunhofer IPMS物理學(xué)家Sandro Koch博士解釋說，“通過集成我們的MEMS超聲換能器，它既是發(fā)射器又是接收器，為耳鏡開拓了新的功能?！边@款MEMS超聲換能器發(fā)射超聲波脈沖，然后捕獲從鼓膜反射的回波信號。根據(jù)這些信號，該耳鏡可以獲得讀出數(shù)據(jù)，從而告訴醫(yī)生中耳感染的程度。

這款革命性耳鏡的核心是基于超聲波技術(shù)的CMUT芯片

這款創(chuàng)新的傳感器設(shè)計(jì)具有由兩個(gè)電極組成的電容器，電極之間為充滿空氣的間隙，通過空氣介質(zhì)運(yùn)行。“其中一個(gè)電極是柔性的，”Koch解釋稱，“我們利用這個(gè)電極的振動來傳輸超聲波脈沖。當(dāng)這個(gè)信號的回波撞擊到傳感器的柔性膜時(shí)，由此產(chǎn)生的振動便可以被轉(zhuǎn)換成可檢測的電信號?！崩肙toNexus開發(fā)的專有軟件可以直接分析這些回波信號。最初的臨床研究證實(shí)了分析的準(zhǔn)確性。換句話說，這款MEMS超聲換能器的信號讀出，可以為醫(yī)生提供了可靠的中耳感染診斷。

微型化且適于大批量生產(chǎn)

這款革命性耳鏡的核心是一顆電容式MEMS超聲換能器（CMUT）芯片。它利用Fraunhofer IPMS開發(fā)的MEMS工藝在硅晶圓上生產(chǎn)。因此，這款超聲換能器具有低功耗和大規(guī)模批量生產(chǎn)的成本優(yōu)勢?！岸?，與傳統(tǒng)陶瓷壓電超聲換能器不同，我們的MEMS換能器可以實(shí)現(xiàn)微型化。”Koch說，“這是一個(gè)重要優(yōu)勢，因?yàn)檫@意味著CMUT芯片可以更容易地集成到耳鏡中?！?/p>

采用Fraunhofer CMUT芯片的新型耳鏡目前處于原型階段，預(yù)計(jì)將在近期上市。

超聲波技術(shù)的主要應(yīng)用

來源：《醫(yī)療、工業(yè)和消費(fèi)類應(yīng)用的超聲波傳感技術(shù)》

當(dāng)然，這款MEMS超聲換能器的應(yīng)用還不僅限于醫(yī)療領(lǐng)域。例如，這種超聲換能器還可以集成進(jìn)入智能手機(jī)和平板電腦以實(shí)現(xiàn)手勢控制，或安裝在車輛中實(shí)現(xiàn)對車載信息娛樂系統(tǒng)的手勢控制。它們還可以為機(jī)器人提供各種功能，例如距離測量等。