传统可穿戴超声传感器长期受制于输出功率低、结构稳定性差的问题，难以满足高分辨率成像或治疗性应用的需求。韩国科学技术院（KAIST）的一项最新研究打破了这一限制，研发出一种可静态调节曲率的柔性超声传感器，为未来可穿戴医疗设备的精准成像和非侵入治疗提供了新思路。相关研究成果发表在《npj Flexible Electronics》上。
创新结构：柔性与刚性自由切换
KAIST电气工程学院李炫珠（Hyunjoo Jenny Lee）教授带领的团队设计了一种“柔转刚（flex-to-rigid, FTR）”电容式微机电系统超声换能器（CMUT），能够在柔性和刚性之间自由切换。该器件通过半导体晶圆加工工艺（MEMS）制备，并在传感器内部嵌入低熔点合金（LMPA）。通电加热时，合金熔化使结构可自由变形；冷却后，合金再次凝固，将传感器固定为所需曲率，从而实现静态曲率调节。
相比传统聚合物膜CMUT存在的弹性模量低、声功率不足、焦点模糊且缺乏曲率调节等缺点，这种FTR结构将刚性硅基板与柔性弹性桥接结合，既保证了高输出性能，又提供了机械柔性。通过嵌入LMPA，换能器的形状可通过电控在固态与液态之间切换，实现自动调焦而无需额外波束成形电子设备，同时在多次弯曲后仍保持稳定的电学和声学性能。
高精度成像与非侵入治疗潜力
新型传感器的声输出达到了低强度聚焦超声（LIFU）水平，可在不损伤组织的情况下温和刺激目标区域以产生治疗效果。动物实验显示，该装置可通过非侵入方式刺激脾脏，降低炎症并改善关节炎模型动物的运动能力。
研究团队计划将该技术扩展至二维阵列结构，通过将多个传感器排列成网格，实现同时高分辨率超声成像和治疗，为下一代智能医疗系统奠定基础。由于该技术兼容半导体制造工艺，未来可实现大规模量产，并适用于可穿戴及家庭使用的超声系统。
本研究由李炫珠教授指导，李尚穆（Sang-Mok Lee）、梁晓佳（Xiaojia Liang，联合第一作者）及其团队共同完成。
参考文献：Sang-Mok Lee et al, Flexible ultrasound transducer array with statically adjustable curvature for anti-inflammatory treatment, npj Flexible Electronics (2025). DOI: 10.1038/s41528-025-00484-7
编辑：王洪
排版：李丽
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