1、定义及结构

医用超声换能器是一种将电磁能转化为机械能（声能）的装置，通常由压电陶瓷或其它磁致伸缩材料制成，常见的超声波清洗器、超声雾化器、B超探头等都是医用超声换能器的应用实例。

压电晶体是主体功能件，用来发射和接收超声波，完成声-电和电-声转换工作。其几何形状和尺寸是根据诊断要求来设计的。由于压电晶体较脆及要求绝缘、密封、防腐蚀等，故必须将压电晶体装入壳体内。压电晶体两端镀上电极，上、下电极分别焊有一根引线，与壳体上的电极插件相连，用来传输电信号。

垫衬吸声材料（又称为吸收块、吸声块）用于衰减并吸收压电晶体背向辐射的超声能量，使之不在探头中来回反射而使晶体的振铃时间加长，因此要求垫衬具有较大的衰减能力，并具有与压电材料接近的声阻抗，以使来自压电晶体背向辐射的声波全部进入垫衬中并不再反射回到晶体中去吸声材料一般为环氧树脂加钨粉，或铁氧体粉加橡胶粉配合而成。

声学绝缘层，防止超声能量传至探头外壳引起反射，造成对信号的干扰。

保护层，用以保护振子不被磨损。由于保护层与振子和人体组织同时接触，是介于振子与人体组织之间的一层物质，要求保护层既要起到防止磨损，保护振子的功能，又要在传递超声波中尽量没有衰减，具有良好的透射功能；因此，要求保护层的声阻抗接近人体组织的声阻抗，并且具有既有耐磨性，又有良好的透射性的最佳厚度。保护层应该选择衰减系数低并耐磨的材料，并将保护层兼作为层间插入的声阻抗渐变层，其厚度应为λ/4。

外壳作为探头内部材料的支承体，起支撑、容纳、密封、绝缘、承压、屏蔽及保护振子的作用，并用来固定电缆引线，壳体上通常标明该探头的型号、标称频率。有时壳体内还装有阻抗变换器、前置放大器、阻尼电阻以及调节电感等附件。

2、分类情况

医用超声换能器按照换能器工作时所产生的波束多少可分为单波束和多波束；按照换能器阵元空间排列的维数可分为一维阵（一维线阵，一维凸线阵，一维相控阵）、1.5维阵、1.75维阵、两维声学基阵；根据换能器工作频率的范围，可分为低频、高频换能器；按照换能器制作的材料可分为压电陶瓷换能器、压电薄膜换能器、压电厚膜换能器、压电单晶换能器、复合材料换能器、微机械加工的电容式换能器和微机械加工的压电式换能器等。

从产业链来看，医用超声换能器产业链上游原材料及零部件主要包括：压电晶体、声匹配材料、声学绝缘材料、保护层材料、金属外壳及电极线缆，以及柔性电路板和连接器等电子元器件。产业链中游为医用超声换能器的设计集成与封装制造环节。产业链下游则用于制造超声诊断设备，并最终进入各类医疗机构，包括综合医院、专科诊所、体检中心及第三方影像中心，其终端服务对象为接受超声检查与治疗的患者。

随着国民收入水平的提高、居民医疗保健意识的增强、医保覆盖范围的扩大，近年来，我国无论医疗机构数量还是医疗卫生水平均取得重大突破。国家卫生健康委数据统计，2024年末，我国医疗卫生机构达109.36万个，同比增长2.13%，其中，医院3.87万个，同比增长0.9%；基层医疗卫生机构104万个，同比增长2.34%，我国医疗卫生机构数量稳步增长为医用超声换能器行业发展带来广阔的增长空间。

近年来，中国医用超声换能器领域的专利活动持续活跃，技术创新成果不断涌现。例如，2025年1月，国家知识产权局信息显示，合肥领航微系统集成有限公司申请一项名为“一种压电超声换能器及其制备方法”的专利，公开号CN 119237275 A，申请日期为2024年9月。本发明采用氧化硅作为结构层，可以有效降低谐振频率；悬臂梁可以将PMUT从高斯振型转换为类活塞振型提高灵敏度，同时可以提供良好的支撑。2026年7月，国家知识产权局信息显示，北京智芯微电子科技有限公司申请一项名为“压电微机械超声换能器及优化方法、电子设备”的专利，公开号CN122322126A，申请日期为2026年4月。本发明提供一种压电微机械超声换能器及优化方法、电子设备，属于微机电系统传感器领域。上述专利申请充分反映出国内企业在材料创新、结构设计及系统优化等方面的持续深耕，也标志着中国医用超声换能器技术正朝着更高灵敏度、更低功耗和更广应用场景的方向加速发展。

医用超声换能器作为超声诊断设备的核心部件，其性能优劣直接关系到医疗诊断的准确性和患者安全。随着超声技术在疾病诊断、介入治疗和健康筛查中的广泛应用，医用超声换能器的临床地位日益凸显，对其成像分辨率、灵敏度及可靠性的要求也不断提升。当前，国内医用超声换能器产业正处于技术追赶与产能扩张并行的发展阶段，本土企业在压电材料制备、多层匹配层设计及微型阵列封装等关键环节持续取得突破，产品种类逐步覆盖线阵、凸阵、相控阵及经食管等主流探头类型。与此同时，下游超声诊断设备厂商对高频化、宽频带及专用化探头的需求持续释放，推动医用超声换能器市场规模稳步扩大。据统计，2025年中国医用超声换能器行业市场规模为12.39亿元，同比增长7.19%，预计2026年中国医用超声换能器行业市场规模将增至13.28亿元。

从企业竞争格局来看，中国医用超声换能器市场长期由飞利浦、GE医疗、西门子等外资品牌凭借深厚的材料技术与高端探头产品线占据主导地位。与此同时，国内企业正加速追赶，涌现出一批具备自主研发能力的代表企业，包括广州多浦乐电子科技股份有限公司、深圳市索诺瑞科技有限公司、河北奥索电子科技有限公司、无锡怡声微纳医疗科技有限公司、北京东方金荣超声电器有限公司、深圳市普联威科技有限公司等，这些企业在中端及部分高端探头的材料制备、阵列设计与封装工艺方面不断取得突破，逐步推动国产替代进程。

1、医用超声换能器设计向高频化与超宽频带方向持续突破

随着临床诊断对浅表组织微细结构和血流动力学精细评估的需求日益提升，医用超声换能器的工作频率不断向更高频段延伸，同时为兼顾深部组织探测能力，器件需在宽频带范围内保持稳定的电声转换效率。这促使上游压电材料体系从传统PZT陶瓷向复合压电材料和高频单晶材料升级，并通过多层匹配层结构设计优化声阻抗过渡，使换能器能够在更宽的频率区间内实现高灵敏度和低损耗的声学性能。

2、制造工艺向微型化与阵列集成化方向加速演进

面向介入超声、心腔内超声及神经调控等新兴临床场景，医用超声换能器需要在毫米级乃至亚毫米级尺寸内集成数十至数百个独立阵元，这对晶片切割、电极互连和封装隔离等工艺提出了极高精度要求。行业正通过引入半导体MEMS加工技术和高密度柔性互连方案，实现微小阵元的高一致性制备与低寄生电容引出，从而在有限孔径内获得高分辨率成像所需的阵元密度和电气性能。

3、医用超声换能器的功能形态向多模态融合与智能化感知方向拓展

传统单一成像模式的医用超声换能器正逐步向集超声成像、声辐射力检测、热疗监测及靶向给药等多种声学功能于一体的复合型器件演进，同时器件内部开始嵌入微型温度传感器和驱动反馈电路，实现对自身工作状态的实时监测与自适应调节。这种功能融合趋势使得换能器从单纯的声学传感器演变为具备一定环境感知能力的智能声学终端。