[发明专利]一种多电极CMUT单元及多频式电容微机械超声换能器

说明书

一种多电极CMUT单元及多频式电容微机械超声换能器，多电极CMUT单元有由下而上形成的硅底座、绝缘层、空腔、振动薄膜、由上电极和绝缘薄膜，上电极是由圆电极和第一环形上电极和第二环形上电极构成，之间相隔有第一间隔和第二间隔，硅底座的上端面一体形成有向上凸起的对应第一间隔和第二间隔的第一凸起环和第二凸起环。超声换能器是由若干个多电极CMUT单元构成的阵列结构，各多电极CMUT单元中硅底座一体构成整体地电极，各多电极CMUT单元中的圆电极串联构成第一正电极，各多电极CMUT单元中的第一环形上电极串联构成第二正电极，各多电极CMUT单元中的第二环形上电极串联构成第三正电极。本发明能够工作在多种频率模式下。

技术领域

本发明涉及一种电容微机械超声换能器。特别是涉及一种工作在未塌陷状态下的多电极CMUT单元及多频式电容微机械超声换能器。

背景技术

增加皮肤通透性具有重大意义。如透皮给药是药物通过皮肤经毛细血管吸收进入体循环产生药效的一种方法，它可避免肝脏的首过效应，延长半衰期较短药物的治疗效果，能较长时间维持恒定的速率给药。但是目前使用该方法的药物受限，主要原因是由于皮肤角质层的阻滞作用。另外，目前国内外有多个研究机构在进行透皮抽取组织液并分析组织液成分的研究。其中一个重要应用是微创血糖连续检测技术，该技术就是通过检测透皮抽取的组织液中的血糖浓度，来估测血糖的浓度，从而实现无痛、可实现性更强和测量速度快的血糖检测技术，为糖尿病患者带来福音。透皮抽取组织液，其首要问题也是提高皮肤的通透性从而便于组织液的透皮抽取。

超声辐照用以增强药物经皮传递及其疗效的研究近年来受到广泛关注，低频超声对提高皮肤通透性的意义重大。目前，低频超声促渗技术的研究被广泛应用于临床，成为传统经皮给药的一种极具潜力的替代方式。Ueda等也研究了三种不同频率超声(41kHz、158kHz和455kHz)的空化效应，发现频率越低空化效应越大。他们还发现，钙黄绿素在大鼠皮肤的渗透率与介质中空化的产生非常相关。现在人们已经达成共识：空化作用——空泡的形成和崩溃在低频超声增透效应中起主要作用，皮肤的增透程度随频率的增加而显著减小。

在特定频率下想要得到更大的皮肤渗透性，一般采用提高超声强度或延长超声时间的方法，但是这会有灼伤皮肤的危险。因此如果能采用其他方法增大皮肤的渗透性，将会受到很大关注。Schoellhammer等证实同时应用两种不同频率的超声(20kHz-3MHz)能够提高超声辐照效率。猪皮的离体实验表明当同时使用两种频率(低频和高频)时，渗透性和局部传输区域都得到极大的增强。Barati等采用荧光强度来评价超声空化强度，研究表明在相同的超声能量下，采用150kHz和1MHz的联合超声产生的荧光强度是采用这两种频率超声分别处理产生的强度之和的1.5倍，是单频超声产生强度的3.5倍。此外Saletes等表明，当应用双超声波频率而不是单一的频率时，减少高达40％的强度仍足以产生惯性空化。此外RuoFeng等人研究发现与双频超声相比，三种频率的超声波共同作用能够进一步增强超声空化效应。