AlN压电微机械超声换能器阵列

腕带式血管监测

用于无创监测桡动脉硬度与连续血压，集成于芯片，为可穿戴血管健康监测提供微型化超声方案。

吴胜 · 刘康福 · Wei-Li, Liu · 吴涛 · 杨恒 · 李昕欣

Micromachines 2023

参数信息

位移灵敏度

24.47 nm/V

品质因子

278

-3 dB带宽

0.76 MHz

距离检测极限

25 mm

桡动脉深度变化

3.8 mm

桡动脉直径变化

0.23 mm

截面扩张性

4.03e-3 /mmHg

顺应性

1.87e-2 mm²/mmHg

技术优势

芯片级集成

在3×3 mm²芯片上集成四个六边形PMUT阵列，便于集成到可穿戴设备中。

灵敏度高

单个PMUT在5.94 MHz处位移灵敏度达24.47 nm/V，品质因子278（空气中），有利于微弱回波检测。

可测血管力学参数

结合一维血管模型提取截面扩张性、顺应性和硬度指数，与最新医学研究一致。

应用场景

• 可穿戴血压监测：通过连续监测桡动脉直径变化和一维血管模型，实现逐搏血压估计，替代传统袖带式间断测量。
• 柔性超声阵列：采用AlN薄膜和表面微加工工艺，有望与柔性衬底集成，实现适形贴附的超声阵列。
• 心血管MEMS传感器：作为微型化超声探头，直接测量桡动脉深度和直径变化，为心血管参数提取提供原始数据。
• 血管健康传感：提取血管截面扩张性、顺应性和硬度指数等生物力学参数，评估血管硬化程度。