荷兰TNO研究所的科学家们最近在《自然通讯》上发表了一项突破性研究，开发出一种新型柔性超声波传感器技术，有望彻底改变医疗超声成像领域。

传统超声探头的局限性

2024医疗器械展览会Medtec认为，目前的超声探头普遍存在体积大、刚性强的问题，难以贴合人体曲面。这限制了超声技术在家庭保健和长期监测等领域的应用。此外，传统探头通常采用含铅压电材料，存在环境风险。

创新的制造工艺

研究团队采用热压印技术，使用不含铅的压电聚合物P(VDF-TrFE)制造出柔软、轻薄且大面积的超声波阵列。具体工艺如下：

1. 在14微米厚的聚酰亚胺基底上沉积500纳米厚的底电极。

2. 层压40微米厚的P(VDF-TrFE)薄膜。

3. 使用PDMS软模具在160°C下热压印，形成高约70微米的柱状结构。

4. 再次层压10微米P(VDF-TrFE)薄膜，形成平整表面。

5. 进行极化处理，增强压电性能。

6. 沉积500纳米厚的顶电极。

最终得到的超声传感器阵列总厚度仅约100微米，具有出色的柔韧性。

优异的性能指标

据2024医疗器械展览会Medtec了解，研究人员制造了一个128元件线性阵列，用于颈动脉成像。该阵列在8.2 MHz频率下工作，-6 dB带宽达78%。最大发射效率为1.3 kPa/V，接收灵敏度为150 μV/Pa，脉冲回波效率达0.2。这些性能指标与传统刚性探头相当。

技术优势与前景

这项新技术具有多方面优势：

1. 柔性好：可贴合人体曲面，提高成像质量和佩戴舒适度。

2. 大面积可行：采用大面积制造工艺，最大可达32 x 35厘米²。

3. 成本低：简化的制造工艺有望大幅降低生产成本。

4. 环保：使用无铅材料，符合环保要求。

研究人员表示，该技术有望推动超声设备小型化、便携化，使其走出医院，进入家庭和日常生活。未来，我们可能会像使用创可贴一样简单地使用超声贴片，实时监测身体状况，为疾病预防和健康管理带来革命性变化。

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（参考文献：van Neer, P.L.M.J., Peters, L.C.J.M., Verbeek, R.G.F.A. et al. Flexible large-area ultrasound arrays for medical applications made using embossed polymer structures. Nat Commun 15, 2802 (2024)）

文章来源：掌上超声应用