【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超声传感器，具体涉及一种超声微机电系统传感器、传感器装置及声波成像方法。
技术介绍
1、传统的医学诊断设备主要依赖于超声、x射线或磁共振等技术进行图像化诊断。这些设备大多庞大而昂贵，使用和维护都需要专业的人员操作。同时，不同技术的成像效果和对人体的影响也各不相同。因此，研发小型、便宜、高解析度、同时能尽量减少对人体影响的新型医学诊断设备，是医疗器械领域的创新焦点。
2、现有技术在成像分辨率、操作便携性、设备成本和影像实时性等方面存在一些不足。例如，超声成像技术虽小型且成本相对较低，但其分辨率通常不高，且对操作者的技术要求较高。而x射线和mri等设备虽分辨率高，但设备庞大昂贵，且患者接受检查存在一定辐射和风险。普通超声通过声学成像分辨率较低，对微血流不敏感。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，提供一种超声微机电系统传感器，解决以上技术问题；
2、本专利技术的目的还在于，提供一种传感器装置，解决以上技术问题；
3、本专利技术的目的还在于，提供一种声波成像方法，解决以上技术问题；
4、本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
5、一种超声微机电系统传感器，包括，
6、一激光发生器，用于产生特定频率的激光；
7、一光纤本体，连接所述激光发生器，所述光纤本体的柱状腔体内设有超声传感器，用于接收所述激光穿过探测物体产生的声波信号，所述超声传感器包括，
8、下电极，设
9、衬底层，设于所述下电极上，用于支撑所述超声传感器的结构；
10、空腔，设于所述衬底层上，用于储存和放大所述声波信号，所述空腔内设有用于防止所述空腔的上下层介质粘连的防塌陷层；
11、振动薄膜，设于所述空腔上，用于接收所述声波信号；
12、上电极，设于所述振动薄膜上，和所述下电极共同用于将所述声波信号转化为电信号；
13、柔性贴合层，设于所述上电极上，用于减少反射和声波能量损失；
14、透镜层，设于所述柔性贴合层上，用于聚焦和集中声波能量；
15、匹配层，设于所述透镜层上，位于所述柱状腔体的顶部，用于匹配所述声波信号与周围介质之间的声阻抗。
16、优选的，所述柔性贴合层由软质凝胶基体结构包裹聚合物基微泡结构形成，所述聚合物基微泡结构包括壳层的聚合物组分和惰性气体组分，所述聚合物基微泡结构由遥爪聚合物和交联剂制备获得，所述软质凝胶基体结构经80％鱼胶粉混合凝制成胶制得。
17、优选的，所述防塌陷层为片状结构，包括下绝缘片和设于所述下绝缘片的上金属片，所述防塌陷层设于所述空腔的中间位置，所述防塌陷层与所述上电极电连接产生与所述振动薄膜相同的极性。
18、优选的，所述空腔的边缘设有绝缘支撑墙，所述绝缘支撑壁的底部设于所述衬底层上，所述绝缘支撑墙的顶部连接所述振动薄膜，在所述振动薄膜和所述衬底层之间形成所述空腔。
19、优选的，所述光纤本体的外侧设有硅衬底外壳，所述衬底层为硅衬底。
20、优选的，所述硅衬底外壳的直径为300um～600um，所述上电极的厚度为0.1um～0.3um，所述下电极的厚度为0.1um～0.3um，所述衬底层的厚度为50um～300um，所述柔性贴合层的厚度为1um～10um，所述防塌陷层的厚度为0.05um～0.1um。
21、优选的，所述激光发生器的激光发射频率为3mhz～15mhz。
22、一种传感器装置，包括组合成阵列的多个传感器单元，所述传感器单元为所述的超声微机电系统传感器。
23、一种声波成像方法，应用于所述的超声微机电系统传感器，包括，
24、步骤s1，所述激光发生器产生特定频率的所述激光，通过所述光纤本体传输到照射位置，所述激光照射到所述探测物体内，引起热膨胀，从而产生所述声波信号，所述声波信号通过传递到所述超声传感器上被接收；
25、步骤s2，所述匹配层和所述透镜层将所述声波信号传递到所述上电极上并形成振动；
26、步骤s3，所述上电极施加电场使所述振动薄膜绷紧，所述空腔储存和放大所述声波信号，所述声波信号穿过所述柔性贴合层并进入所述振动薄膜；
27、步骤s4，所述上电极和所述下电极接收所述声波信号，并将所述声波信号转化为电信号，外部成像系统基于所述电信号进行成像。
28、优选的，步骤s3还包括，所述防塌陷层与所述上电极电连接产生与所述振动薄膜相同的极性，于所述振动薄膜向下弯曲靠近所述防塌陷层时所述防塌陷层通过斥性排开所述振动薄膜。
29、本专利技术的有益效果：由于采用以上技术方案，本专利技术提供设备小巧且价格低廉的传感器，通过利用激光产生声波，具备高分辨率和低辐射的效果，同时能实现实时成像。
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1.一种超声微机电系统传感器，其特征在于，包括，
2.根据权利要求1所述的超声微机电机械系统传感器，其特征在于，所述柔性贴合层(36)由软质凝胶基体结构包裹聚合物基微泡结构形成，所述聚合物基微泡结构包括壳层的聚合物组分和惰性气体组分，所述聚合物基微泡结构由遥爪聚合物和交联剂制备获得，所述软质凝胶基体结构经80％鱼胶粉混合凝制成胶制得。
3.根据权利要求1所述的超声微机电机械系统传感器，其特征在于，所述防塌陷层(331)为片状结构，包括下绝缘片和设于所述下绝缘片的上金属片，所述防塌陷层(331)设于所述空腔(33)的中间位置，所述防塌陷层(331)与所述上电极(35)电连接产生与所述振动薄膜(34)相同的极性。
4.根据权利要求1所述的超声微机电机械系统传感器，其特征在于，所述空腔(33)的边缘设有绝缘支撑墙(332)，所述绝缘支撑壁的底部设于所述衬底层(32)上，所述绝缘支撑墙(332)的顶部连接所述振动薄膜(34)，在所述振动薄膜(34)和所述衬底层(32)之间形成所述空腔(33)。
5.根据权利要求1所述的超声微机电机械系统传感
6.根据权利要求5所述的超声微机电机械系统传感器，其特征在于，所述硅衬底外壳的直径为300um～600um，所述上电极(35)的厚度为0.1um～0.3um，所述下电极(31)的厚度为0.1um～0.3um，所述衬底层(32)的厚度为50um～300um，所述柔性贴合层(36)的厚度为1um～10um，所述防塌陷层(331)的厚度为0.05um～0.1um。
7.根据权利要求1所述的超声微机电机械系统传感器，其特征在于，所述激光发生器(1)的激光发射频率为3MHz～15MHz。
8.一种传感器装置，其特征在于，包括组合成阵列的多个传感器单元，所述传感器单元为权利要求1-7中任意一项所述的超声微机电系统传感器。
9.一种声波成像方法，应用于如权利要求1-7中任意一项所述的超声微机电系统传感器，其特征在于，包括，
10.根据权利要求9所述的声波成像方法，其特征在于，步骤S3还包括，所述防塌陷层(331)与所述上电极(35)电连接产生与所述振动薄膜(34)相同的极性，于所述振动薄膜(34)向下弯曲靠近所述防塌陷层(331)时所述防塌陷层(331)通过斥性排开所述振动薄膜(34)。
...【技术特征摘要】
1.一种超声微机电系统传感器，其特征在于，包括，
2.根据权利要求1所述的超声微机电机械系统传感器，其特征在于，所述柔性贴合层(36)由软质凝胶基体结构包裹聚合物基微泡结构形成，所述聚合物基微泡结构包括壳层的聚合物组分和惰性气体组分，所述聚合物基微泡结构由遥爪聚合物和交联剂制备获得，所述软质凝胶基体结构经80％鱼胶粉混合凝制成胶制得。
3.根据权利要求1所述的超声微机电机械系统传感器，其特征在于，所述防塌陷层(331)为片状结构，包括下绝缘片和设于所述下绝缘片的上金属片，所述防塌陷层(331)设于所述空腔(33)的中间位置，所述防塌陷层(331)与所述上电极(35)电连接产生与所述振动薄膜(34)相同的极性。
4.根据权利要求1所述的超声微机电机械系统传感器，其特征在于，所述空腔(33)的边缘设有绝缘支撑墙(332)，所述绝缘支撑壁的底部设于所述衬底层(32)上，所述绝缘支撑墙(332)的顶部连接所述振动薄膜(34)，在所述振动薄膜(34)和所述衬底层(32)之间形成所述空腔(33)。
5.根据权利要求1所述的超声微机电机械系统传感器，其特征在于，所述光纤本体(2)的外侧设有硅衬底外壳，所述衬底层(3...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄孟钦，朱瑞星，
申请(专利权)人：上海深至信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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