10月13日，发表在《npj Flexible Electronics》上的一项突破性研究，展示了一种新型的超声成像系统，由来自荷兰埃因霍温理工大学和荷兰应用科学研究组织等团队完成，该系统巧妙地融合了柔性电子、低功耗芯片设计和前端数据压缩技术，一举攻克了长期阻碍可穿戴超声设备走向实用的三大“拦路虎”：如蛛网般复杂的内部连接、无法承受的电池功耗以及海啸般的数据传输量。

该研究旨在开发可穿戴的柔性超声贴片，以实现对人体内部器官的连续、居家监测。要将这一愿景扩展到能够覆盖如心脏等大面积器官（例如数十平方厘米）时，面临三大核心挑战：

“我们的核心思想，是在柔性基板上完成尽可能多的工作，以减轻后端处理芯片的负担，”该论文的第一作者Martijn Timmermans在邮件中解释道。

图1：超声系统原型。(a) 超声原型机实物图。(b) 超声换能器特写。(c) 4×8-1 多路复用器柔性电路板弯曲状态及复用器电路特写。(d) 集成AFE与ADC的硅芯片显微图像。(e) 接收器（RX）电子模块框图。(f) 完整系统实现框图。

为应对上述挑战，该研究团队提出并验证了一个集成了多项创新的超声成像系统原型，其核心创新点体现在三个方面：

首次将柔性超声换能器与基于非晶铟镓锌氧化物（a-IGZO）的柔性薄膜晶体管（TFT）多路复用器集成在一起。TFT多路复用器如同一个“数据立交桥”，能将大量的换能器信号通路合并成少数几条，从而将连接到后端硅芯片的接口数量减少了8倍。这一方案不仅解决了连接难题，还因为TFT技术本身适合大面积、低成本制造在柔性基板上，为未来大面积柔性超声贴片的商业化铺平了道路。

设计了一种新颖的功率自适应前端电路。该电路的核心——跨阻放大器（TIA）——能够根据所需探测信号的强弱动态调整自身功耗。例如，在探测来自远距离组织的微弱回波时，电路会暂时切换到“低噪声”高功耗模式以确保信号质量；而在其他时间则维持在较低功耗状态。这种智能调节使得前端电路的功耗降低了42%。

采用了一种创新的“对数-增量”（log-delta）模数转换器（ADC）。传统ADC需要用至少10个比特来记录每个采样点的数据，而该新型ADC通过在芯片上直接进行对数压缩、包络检波和增量编码等处理，仅用2个比特就能有效描述超声信号，从而将需要传输的数据量减少了五倍，极大地降低了数据传输的功耗。

在一个水箱中，这个系统原型成功地对三根细小的铜丝进行了清晰成像，验证了其设计的有效性。

图2：系统性能。(a) 平面波发射的完整瞬态超声回波响应（通过对数增量ADC输出解码获得）。(b) 铜线反射信号的放大视图。(c) 使用平面波成像采集的B模式图像。(d) 功耗分解，对比传统实现方案与采用所提出技术的单通道功耗。

尽管目前该原型还需在人体和真实应用场景下进行更多测试，例如评估其在弯曲状态下的性能稳定性，并进一步向能够实现3D成像的二维阵列扩展，但它所展示的潜力是毋庸置疑的。

这项研究不仅仅是一次技术上的成功，它更预示着一场医疗监测领域的范式转移：从偶发的、在特定地点（医院）进行的检测，转向连续的、在自然生活状态下（家庭）进行的监测。这将为慢性病管理、高危孕妇监护、以及重症康复等领域带来革命性的变化，最终有望降低医疗成本，并改善数百万人的生活质量。