潮科技 | 新型MEMS超声换能器问世，或可用于中耳感染快速诊断

编者按：本文来自微信公众号“MEMS”（ID：MEMSensor），作者麦姆斯咨询殷飞，原文题目《MEMS超声换能器革新中耳感染诊断》，36氪经授权发布。

据麦姆斯咨询报道，弗劳恩霍夫光子微系统研究所（Fraunhofer IPMS）开发了一种新型MEMS超声换能器，或能很快应用于中耳感染（中耳炎）的快速、可靠诊断。目前，美国医疗器械开发商OtoNexus Medical Technologies公司正在和Fraunhofer IPMS合作开发这项创新技术，并将其应用于中耳感染诊断。他们将这款MEMS超声换能器集成在耳镜中，帮助医生诊断中耳感染，确定是否真的需要使用抗生素进行治疗。

对于中耳感染，特别是在婴幼儿发病时，抗生素通常是一种可选择的治疗方案。然而，用于诊断这种疾病的医疗器械已经数十年没有改进。因此，医生只能提供主观、不够可靠的病情诊断。目前，对中耳感染的诊断准确率平均只有50%，尤其是在区分细菌或者病毒感染时。

这意味着许多婴幼儿在没有必要的情况下使用了抗生素。这在另一方面又增加了全球范围内的抗生素耐药性。Fraunhofer IPMS开发的这种新型MEMS超声换能器可以解决这一难题，它采用空气耦合超声传感实现中耳感染的准确诊断。

OtoNexus与Fraunhofer IPMS合作，应用该技术开发了一款新型耳镜。目前，这款医疗器械正在进行临床研究。儿科医生和其他医生能够用它来检查外耳道，特别是耳鼓后方的区域。利用这款耳镜，医生可以在几秒钟内判断患者的中耳是否存在液体，并表征这种液体。这可以帮助医生确定并区分中耳感染的不同阶段，从而选择适当的治疗方案。

回波信号显示感染程度

“经典的传统耳镜是一种光学系统，几十年来一直没有什么改进。”Fraunhofer IPMS物理学家Sandro Koch博士解释说，“通过集成我们的MEMS超声换能器，它既是发射器又是接收器，为耳镜开拓了新的功能。”这款MEMS超声换能器发射超声波脉冲，然后捕获从鼓膜反射的回波信号。根据这些信号，该耳镜可以获得读出数据，从而告诉医生中耳感染的程度。

这款革命性耳镜的核心是基于超声波技术的CMUT芯片

这款创新的传感器设计具有由两个电极组成的电容器，电极之间为充满空气的间隙，通过空气介质运行。“其中一个电极是柔性的，”Koch解释称，“我们利用这个电极的振动来传输超声波脉冲。当这个信号的回波撞击到传感器的柔性膜时，由此产生的振动便可以被转换成可检测的电信号。”利用OtoNexus开发的专有软件可以直接分析这些回波信号。最初的临床研究证实了分析的准确性。换句话说，这款MEMS超声换能器的信号读出，可以为医生提供了可靠的中耳感染诊断。

微型化且适于大批量生产

这款革命性耳镜的核心是一颗电容式MEMS超声换能器（CMUT）芯片。它利用Fraunhofer IPMS开发的MEMS工艺在硅晶圆上生产。因此，这款超声换能器具有低功耗和大规模批量生产的成本优势。“而且，与传统陶瓷压电超声换能器不同，我们的MEMS换能器可以实现微型化。”Koch说，“这是一个重要优势，因为这意味着CMUT芯片可以更容易地集成到耳镜中。”

采用Fraunhofer CMUT芯片的新型耳镜目前处于原型阶段，预计将在近期上市。

超声波技术的主要应用

来源：《医疗、工业和消费类应用的超声波传感技术》

当然，这款MEMS超声换能器的应用还不仅限于医疗领域。例如，这种超声换能器还可以集成进入智能手机和平板电脑以实现手势控制，或安装在车辆中实现对车载信息娱乐系统的手势控制。它们还可以为机器人提供各种功能，例如距离测量等。