摘要
介绍了柔性可穿戴压电超声传感器压电层、背衬层、匹配层、封装层、电极层的结构设计和材料选择,论述了利用有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)技术进行柔性可穿戴压电超声传感器模拟设计的优势,阐述了电极图案化等柔性可穿戴压电超声传感器制造领域中的关键技术,分析了柔性可穿戴压电超声传感器在深层组织成像、血流动力学监测、促进骨损伤恢复、辅助透皮给药等领域的应用情况。展望了柔性可穿戴压电超声传感器的发展方向,指出未来可通过应用高性能信号处理技术、改进超声探测成像算法、优化传感器结构设计方案等手段,进一步提升柔性可穿戴压电超声传感器的测量准确性、使用安全性和集成化程度,促进该类传感器市场化、产业化发展。
The structural design and material selection of the piezoelectric layer,backing layer,matching layer,encapsulation layer,and interconnecting electrodes of flexible wearable piezoelectric ultrasound transducers are introduced,the advantages of the simulation design of the transducers using finite element analysis(FEA)technology are discussed,and key technologies in the transducers fabrication,such as electrode patterning,are described.The applications of this type of sensors in the fields of deep tissue imaging,haemodynamic monitoring,promoting the recovery of bone damage,and assisting transdermal drug delivery are analysed.The development direction of the sensors is outlooked,and it is pointed out that in the future,the measurement accuracy,safety and integration degree of flexible wearable piezoelectric ultrasound sensors can be further improved through the application of high-performance signal processing technology,improvement of ultrasound detection and imaging algorithm,and optimisation of the sensor structural design scheme,etc.,so as to promote the marketable and industrial development of this kind of sensors.
作者
张敏
修坤皓
孙敬尧
王子莹
赵丽滨
ZHANG Min;XIU Kunhao;SUN Jingyao;WANG Ziying;ZHAO Libin(School of Mechanical Engineering,Hebei University of Technology,Tianjin 300401,China;Key Laboratory of Advanced Intelligent Protective Equipment Technology—Ministry of Education,Tianjin 300401,China)
出处
《计测技术》
2024年第3期72-83,共12页
Metrology & Measurement Technology
基金
国家自然科学基金项目(52104189)
河北省基础研究重大项目(A2023202049)
河北省自然科学基金优秀青年科学基金项目(E2023202096)。
关键词
可穿戴医疗监测
柔性可穿戴电子
超声传感器
医疗超声
结构与材料设计
wearable medical monitoring
flexible wearable electronics
ultrasound transducers
medical ultrasound
structure and material design
作者简介
第一作者:张敏(2000-),女,硕士研究生,主要研究方向为柔性超声传感器设计;通信作者:王子莹(1991-),女,副教授,硕士/博士生导师,入选河北工业大学元光学者“启航A”岗,研究方向为柔性智能感知技术。河北省优青获得者,获中国电子教育学会2019年博士学位论文优秀奖。近五年累计发表SCI论文57篇,其中,以第一作者/通信作者发表SCI论文20篇,总被引用3000余次,H-index为30,已申请国家发明专利7项,主持国家/省部级项目6项。Soft Science青年编委,Nano Materials Science优秀青年编委,河北工业大学学报青年编委,中国电子学会、中国力学学会、中国复合材料学会、中国仪器仪表学会、中国微米纳米技术学会、中国生物医学工程学会高级会员,Frontiers In Chemistry和Frontiers In Materials期刊副编辑,Science Advance、Advanced Materials、Nano-Micro Letters、《计测技术》等高水平期刊审稿专家;通信作者:赵丽滨(1976-),女,现为河北工业大学机械工程学院院长,教授,博士生导师,国家级人才。1996年于北京航空航天大学获得学士学位,2001年于北京航空航天大学获得博士学位。长期从事先进复合材料结构的破坏理论、飞行器结构的分析、测试和优化研究,在高端装备结构技术领域具有丰富的工程实践经验。主持863课题4项,工信部民机专项2项,航空航天院所型号预研与攻关项目80余项。发表SCI论文100余篇,EI论文50余篇,获授权发明专利20余项、软件著作权10余项。出版专著1部,参编2部。被聘为中国力学学会理事、中国复合材料学会监事会秘书、北京力学学会副秘书长、国际华人计算力学学会执行委员会委员、工程计算方法联络委员会委员等。
