據(jù)麥姆斯咨詢報道，為了使醫(yī)療市場上超聲波換能器更便宜，英屬（不列顛）哥倫比亞大學(xué)（University of British Columbia，簡稱UBC）的研究人員已經(jīng)利用聚合物代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硅材料，設(shè)計出了電容式微機械超聲波換能器（capacitive micromachined ultrasound transducers，以下簡稱CMUT，亦稱電容式MEMS超聲波換能器）。

英屬（不列顛）哥倫比亞大學(xué)研究員Carlos Gerardo展示了新型超聲波換能器

該研究在題為“Fabrication and testing of polymer-based capacitive micromachined ultrasound transducers for medical imaging”的論文中詳細論述，該論文發(fā)表于Microsystems & Nanoengineering期刊。研究人員在論文中闡述了，如何使用如SU-8光敏聚合物和Omnicoat等更經(jīng)濟的材料代替硅基來構(gòu)建薄且敏感的超聲波換能器陣列。

圖a為安裝在PCB上的由64列poly-CMUT陣元組成的線性陣列；圖b中6列CMUT陣元的間距為550μm；圖c中CMUT單元可顯示出頂部電極與底部腔體的互連

僅需6個步驟，且以預(yù)計低于100美元的單位成本，研究人員就制造出了微米級生物相容性的聚對二甲苯密封聚合物CMUT（以下簡稱poly-CMUT）。該器件是由64列CMUT陣元組成的線性陣列，每列陣元均包含4 × 75個CMUT單元（即為塑料MEMS），各列陣元的間距為550μm。線性陣列使得研究人員能夠利用波束成形技術(shù)進行精確超聲成像實驗。制造這些poly-CMUT的關(guān)鍵在于將金屬電極封裝在薄膜內(nèi)部而非頂部，可實現(xiàn)與多晶硅或氮化硅制造的傳統(tǒng)CMUT相近的薄堆棧和低工作電壓。

研究人員在論文中報告，poly-CMUT可以被預(yù)偏置，從而在接收中作為無源器件運行，并在超聲波傳輸期間具有低激勵電壓（即在10?V直流電信號上疊加12V交流電信號）。該研究另一個有趣地方在于，其最大工藝溫度不會超過150°C，這就意味著這些poly-CMUT可直接在如波束成形器和Tx/Rx開關(guān)等硅基電子器件上制造。

研究人員預(yù)計，這種超聲波收發(fā)器可以被集成到適形可穿戴健康監(jiān)測系統(tǒng)的柔性襯底中。論文的合著者、UBC電子與計算機工程教授Robert Rohling評論道：“有了這個技術(shù)，就可以將這些傳感器縮小，用它們來觀察你的動脈和靜脈。還可以將它們貼胸前，在日常生活中持續(xù)監(jiān)測你的心臟。該技術(shù)開啟了多種不同的可能性?！?/p>