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超音波傳感器有助於中耳炎的診斷

來源 : 亞洲健康互聯海外中心
update : 2019/09/05
得益於Fraunhofer IPMS開發的傳感器技術,OtoNexus Medical Technologies的新設備將從根本上加強對中耳感染的診斷。圖片來源:Fraunhofer IPMS

一種新型超音波換能器應該很快就可以快速可靠地診斷中耳炎。美國公司OtoNexus Medical Technologies位於德國德累斯頓的研究機構FraunhoferIPMS,正在合作開發並應用這項技術。該傳感器整合在耳鏡中,可以幫助醫生確定是否真的需要使用抗生素。

用於診斷中耳感染的醫療器材已經停滯了數十年,並且,醫生只能提供主觀且不可靠的診斷。

平均而言,中耳炎的診斷準確率只有50%,尤其是在區分細菌和病毒感染時,而抗生素通常是選擇的補救措施。這意味著許多易感的兒童其實不必要使用抗生素。反過來說,這又增加了對全球抗生素的抵抗力。

德國Fraunhofer IPMS光學微系統研究院開發的一種新型超音波換能器可以解決上述難題。它採用空氣耦合超音波,可以準確診斷中耳炎。美國公司OtoNexus Medical Technologies開發了一種採用該技術的耳鏡。該設備正在進行臨床研究,可讓醫生用來檢查外耳道,特別是耳鼓後面的區域。幾秒內,醫生將能夠判斷中耳是否有空氣或液體,以及表徵這種液體,使他們能夠區分疾病的不同階段,從而確定適當的治療方法。

迴聲信號顯示感染程度
Fraunhofer IPMS物理學家Sandro Koch博士解釋說:「經典的耳鏡是一種光學系統,幾十年來一直沒有改變,但我們的超音波換能器,既是發射器又是接收器,具有新的功能。」換能器發出超音波脈衝並捕獲從鼓膜反射的迴聲。
該裝置根據這些數據產生讀數,告訴醫生感染的程度。

創新的傳感器設計用於透過空氣介質運行。特點是由兩個電極組成的電容器,由一個小的充氣間隙隔開。Koch 說:「我們利用其中一個靈活的電極的振動來傳輸超音波脈衝。當來自該信號的回波撞擊柔性膜時,由此產生的振動被轉換成可檢測的電信號」。由合作夥伴OtoNexus開發的專有軟體分析回波信號。最初的臨床研究證實了分析的準確性。換句話說,讀數為醫生提供了中耳感染的可靠指示。

小型化,適合大規模生產
超音波換能器是所謂的電容微機械超音換能器CMUT。它透過Fraunhofer IPMS開發的特殊微機電系統(MEMS)技術在矽晶片上生產。換能器具有低功耗並且可以平價地批量生產。而且,與傳統陶瓷壓電超音波換能器不同,這個MEMS換能器可以小型化。而小型化是一個主要優勢,因為這意味著CMUT可以更容易地整合到耳鏡中。

採用Fraunhofer CMUT的新型耳鏡目前處於原型階段,預計在幾年內上市。

MEMS換能器不限於醫療應用。例如,超音波換能器也可以結合在智能手機和平板電腦中,以實現手勢控制或安裝在車輛中,以控制車載資訊娛樂系統。它們還可以在機器人中提供各種功能,包括距離測量。