在中耳感染的情况下，特别是在婴儿和幼儿中，抗生素往往是治疗的选择。然而，用于诊断这种情况的设备几十年来一直停滞不前。因此，医生只能给出主观和不可靠的诊断。平均而言，这种疾病的诊断准确率低至50%，尤其是在区分细菌感染和病毒感染时。这意味着给很多孩子开不必要的抗生素。这反过来又在世界范围内引发了越来越多的抗生素耐药性。然而，由夫琅和费光子微系统研究所(Fraunhofer Institute for photomicrosystems IPMS)开发的一种新型超声波换能器可以解决这个难题。它使用空气耦合超声来精确诊断中耳感染，这种情况也被称为中耳炎。
美国OtoNexus医疗技术公司已经开发出了包含该技术的耳镜。他们的设备目前正在进行临床研究。儿科医生和其他医生将能够使用它来检查外耳道，尤其是鼓膜后面的区域。在几秒钟内，他们就能分辨出中耳里是空气还是液体，并描述这种液体的特征。这将使他们能够区分疾病的不同阶段，从而确定适当的治疗方法。德累斯顿Fraunhofer IPMS的物理学家桑德罗·科赫博士解释说:“经典的耳镜是一种光学系统，几十年来没有改变过。”“但当它与我们的超声波换能器(既是发射器又是接收器)配合使用时，它就能开发出新的功能。”换能器发出超声波脉冲，捕捉从鼓膜反射回来的回声。在这些数据的基础上，该设备生成一个读数，告诉医生感染的程度。
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小型化，适合大规模生产
这种创新的换能器是通过空气介质来工作的。它的特点是由两个电极组成的电容器由一个小的充满空气的间隙隔开。“其中一个电极是可弯曲的，”科赫解释说。“我们利用电极的振动来传输超声波脉冲。当信号的回声击中柔性膜时，产生的振动就会转化为可检测的电信号。”由行业合作伙伴OtoNexus开发的专有软件可以分析回波信号。初步的临床研究证实了分析的准确性。换句话说，该读数为医生提供了中耳感染的可靠指示。
超声换能器是一种所谓的电容式微加工超声换能器。它是通过弗劳恩霍夫IPMS公司开发的特殊的微机电系统(MEMS)技术在硅片上生产的。该换能器功耗低，可以廉价批量生产。“而且，与传统的陶瓷压电超声换能器不同，我们的MEMS换能器可以小型化，”科赫说。“这是一个主要的优势，因为这意味着CMUT可以更容易地融入耳镜中。”
采用夫琅和费CMUT的新型耳镜目前还处于原型阶段，预计将在几年内上市。
MEMS传感器的用途并不局限于医疗应用。例如，超声波换能器还可以安装在智能手机和平板电脑上，实现手势控制或安装在车辆上，以控制车载信息娱乐系统。它们还可以提供机器人的各种功能，包括距离测量。
来源:弗劳恩霍夫研究所
