Microsystems&Nanoengineering | 无源声学超材料作为可植入的温度传感器

文摘   2024-09-05 08:50   浙江  


苏黎世联邦理工学院研究团队在《Microsystems & Nanoengineering》(IF=7.3上发表文章 “An in vitro demonstration of a passive, acoustic metamaterial as a temperature sensor with mK resolution for implantable applications”,无源声学超材料作为可植入应用的mK分辨率温度传感器

无线医疗传感器通常利用电磁耦合或超声波进行能量传输和传感。能量供应是一个复杂的问题,通常限制植入式传感器系统的适用性。


本研究报告了一种新的无源温度传感方案,该方案基于嵌入聚二甲基硅氧烷基体中的硅制成的声学超材料。与其他方法相比,该概念的实现无需额外的电气元件,也不需要定制的接收单元。


本演示使用标准超声波换能器直接激发和收集反射信号。超材料在5MHz频率谐振,并表现出高品质因数。结合超材料的设计特点和聚二甲基硅氧烷基体的高温敏感性,实现了30mK的温度分辨率。该值低于红外测温中监测术后并发症所需的标准分辨率 (0.1K)。在 29–43°C (~302–316K) 温度范围内制造、模拟、体外测试并比较了三种声学传感器设计。展示了无源超材料传感器能够为基于声学传感的新型零功耗智能医疗植入概念开辟道路。


骨植入物中声学温度传感器的概念


随温度变化的实验超声波装置


计算ROI中一个像素的温度敏感性的算法


三个传感器的温度灵敏度和分辨率的平均和提取

温度灵敏度、分辨率分析以及与实验的比较




文章链接

https://doi.org/10.1038/s41378-023-00632-x



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