Tecnología de ultrasonido biomédica emergente: transductores de ultrasonido micromachinados flexibles

Una nueva revisión artículo presenta el mundo de los transductores de ultrasonido micromachined flexibles (MUT), una tecnología emergente en la intersección de wearables, ultrasonido y MEMS. Estos dispositivos de vanguardia, que incluyen variantes piezoeléctricas (PMUT) y capacitivas (CMUT), pueden ofrecer flexibilidad y soluciones de atención médica fáciles de usar. Capaz de conformarse con los contornos del cuerpo, los Muts flexibles pueden permitir el monitoreo continuo y la estimulación dirigida. El estudio se sumerge profundamente en los métodos de fabricación, puntos de referencia de rendimiento y aplicaciones potenciales de estos dispositivos revolucionarios.

La tecnología de ultrasonido es una piedra angular de las imágenes médicas, comúnmente que utiliza sondas rígidas que dependen de la vibración piezoeléctrica en su modo de espesor. Si bien son efectivas, estas sondas tienen limitaciones debido a sus métodos de fabricación, como la cubierta mecánica.

Para superar estos desafíos, se han desarrollado alternativas micromachinadas como PMUT y CMUTS. Estos dispositivos ofrecen ventajas, como un tamaño más pequeño, un menor consumo de energía, compatibilidad con la electrónica CMOS y la fabricación de lotes eficiente.

Parallelly, una nueva era de alternativas fáciles de usar está surgiendo con el advenimiento de la tecnología de sensores flexibles. Los transductores de ultrasonido flexibles llevan más los avances de MEMS al introducir la capacidad de ajustarse a superficies curvas como el cuerpo humano. El contacto consistente de la piel puede reducir los errores de diagnóstico y mejorar la calidad de los resultados. Esta tecnología podría obviar la necesidad de operadores experimentados y variabilidad dependiente del operador, un requisito de sondas rígidas tradicionales utilizadas en entornos clínicos tradicionales.

Sin embargo, los obstáculos clave permanecen para lograr el diseño de materiales de alto rendimiento, desarrollar procesos de fabricación confiables y garantizar una integración perfecta con los sistemas médicos existentes. Superar estos desafíos es crucial para la adopción generalizada de transductores de ultrasonido micromachinados (MUT) flexibles en el campo biomédico.

El 16 de enero de 2025, un equipo de investigación de Ku Louven publicó un en profundidad revisar en Microsistemas y nanoingenieríacentrándose en el desarrollo de transductores de ultrasonido micromachinados flexibles. La revisión ofrece una exploración completa de transductores de ultrasonido micromachinados flexibles, una tecnología emergente en diagnósticos biomédicos.

El documento de revisión analiza la necesidad de flexibilidad en los transductores de ultrasonido, destacando las posibles aplicaciones y explora el potencial de PMUT flexibles y CMUT para satisfacer las demandas en evolución de la investigación biomédica. Luego, los autores examinan las técnicas de fabricación para las variantes piezoeléctricas (PMUT) y capacitivas (CMUT), que detallan los enfoques innovadores que permiten flexibilidad sin mucho compromiso en el rendimiento.

El estudio compara los parámetros de rendimiento clave, como la frecuencia de resonancia, la sensibilidad y la flexibilidad, revelando las ventajas únicas de cada tipo. Por ejemplo, los PMUT son conocidos por su operación de bajo voltaje, mientras que los CMUT se destacan por sus capacidades de ancho de banda ultra alta.

La investigación destaca el papel crítico de la selección de materiales y la optimización del diseño para lograr las características de rendimiento deseadas. El artículo también aborda los desafíos para integrar estos dispositivos flexibles con sistemas electrónicos, proponiendo soluciones para superar estos obstáculos.

Este análisis exhaustivo no solo resume el estado actual del campo, sino que también describe las instrucciones de investigación futuras necesarias para desbloquear todo el potencial de Muts flexibles en aplicaciones biomédicas, proporcionando información valiosa para investigadores, ingenieros y profesionales de la atención médica.

Sanjog Vilas Joshi, uno de los autores principales del estudio, comentó: «La aparición de transductores de ultrasonido micromachinados flexibles abre posibilidades interesantes en ultrasonido biomédico, por ejemplo, la integración de muts flexibles en el cuidado de la salud cotidiana en forma de parches inteligentes para los parches inteligentes para Sin embargo, el monitoreo remoto del paciente.

«Para lograr esto, se requiere una mayor inversión en I + D en tecnologías flexibles basadas en MUT. En el reciente dominio de investigación de ultrasonido flexible, los transductores piezoeléctricos a granel han mostrado una gran promesa con varias aplicaciones demostradas que incluyen imágenes de ultrasonido portátiles y monitoreo continuo.

«Por otro lado, los CMUT flexibles están surgiendo demostrando una prueba de concepto para las imágenes. Los PMUT flexibles siguen siendo el más reciente con desafíos de optimización significativos. Sin embargo, con una investigación sostenida, Muts flexibles tienen el potencial de cerrar la brecha con otras modalidades de ultrasonido maduros y Desbloquee nuevas oportunidades en ultrasonido portátil para ayudar a los diagnósticos y la prevención de enfermedades «.