科學家創造出新型換能器,有望大幅降低超音波設備成本

作者 | 發布日期 2018 年 09 月 16 日 23:50 | 分類 生物科技 , 醫療科技 follow us in feedly

超音波設備通常非常笨重,價格經常也上看數萬至數十萬美元,但現在透過加拿大英屬哥倫比亞大學(UBC)科學家創造的新型超音波換能器(ultrasound transducer),未來這些醫療機器在價格及使用上都有望能更為平易近人。



一般來說,醫用超音波設備的探頭會使用壓電晶體(piezoelectric crystals)形成的換能器,透過將電子脈衝激發的振動傳送到體內,待振動抵達邊界被彈回後再將訊號轉換成電流,進而轉換為影像呈現。

研究主要作者、UBC 的電機與電腦工程博士候選人 Carlos Gerardo 指出,用來測量震動的換能器通常使用剛性矽材料製成,而這需要昂貴、環境控制的製造過程,這阻礙了它們在超音波中的使用。

以電容式超音波換能器(CMUT)來說,雖然本身具有許多優點,但因為容易受到聲學干擾,在組織穿透深度上也有限,在使用上具有許多侷限性必須考慮,但 UBC 團隊製造的 polyCMUT 原型則消除了這些問題。

「透過聚合物樹脂的使用,我們得以使用最少量的設備來製造 polyCMUT,進而做到顯著節省成本。」

在 2017 年底時,新創公司 Butterfly Network 曾推出一款超音波檢測儀只需要 2,000 美元,而團隊估計在 polyCMUT 的使用下,他們將能讓製造成本降低到 100 美元左右。

不僅價格降低,在後續實驗中,團隊發現設備比起壓電晶體產生的超音波圖片更加清晰,同時在 OK 繃大小之下,搭載的設備可以非常靈活且需要的功率很小,這意味著它在醫療領域中有新的可能性,甚至可以內置到服裝中。

「與剛性超音波探頭不同,我們的換能器有被裝在柔軟材料中的潛力,可以纏繞在身體上以便更輕易的掃描並得出更詳細的視野,而不會大幅增加成本。」

由於 polyCMUT 只需要 10 伏特即可運行,它將可以透過智慧型手機供電,對於在偏遠地區或低功率場所使用非常適合。團隊希望建立一套原型來探索新技術的各種潛在用途,然後進行臨床測試。

共同作者 Robert Rohling 指出,換能器小型化後可以用來來觀察動脈和靜脈,「你可以將它們貼在胸前,在日常生活中對心臟進行持續監測。這開闢了許多不同的可能性。」

(首圖來源:UBC Media Relations Twitter)