CN113640392B - 基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器及内窥装置 - Google Patents
基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器及内窥装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器及内窥装置，探测器包括：外壳、保护层、耦合层、匹配层、透明柔性复合电极、透光压电元件、金属环、光学玻璃，光学背衬层和高绝缘电缆；内窥装置包括基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器、反光镜、光线转换模块、内窥装置外壳、透镜固定模块、微型扫描镜、微电机固定模块、聚焦透镜、透镜垫片、螺旋转接支柱和光纤准直器；本发明优势在于采用高透光性、高导电的柔性透明电极和高耦合系数压电元件制作的超声探测器具有高灵敏度和透光效果，可微型化光声成像探头结构、显著减小工作距离使声场分布均匀和降低系统光路/声路复杂性，推进光声成像向临床转化。
Description
技术领域
本发明涉及超声探测器及光声显微成像研究领域，具体涉及一种基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器及内窥装置。
背景技术
光声成像是近十多年来迅速发展起来的一种高特异性、高对比度的新型介观成像技术，正在逐步成为生物医学影像技术新的研究方向。该成像技术基于光声效应，利用短脉冲光源作为激发源照射生物组织，生物组织吸收光能以后产生光致超声波信号，因此该技术不仅具有纯光学成像的高选择特性，而且具有纯超声的深穿透特性，在原理上能够克服光学散射的限制，实现对深层活体组织的高对比度、高分辨成像特性，能够观察到生物组织从细胞尺度到器官跨度的结构学和功能学特征。此技术不仅能够反映内源性物质，例如含氧血红蛋白、脱氧血红蛋白、黑色素、脂质等，而且可以高灵敏度识别具有分子特异性的外源性发色团，例如功能性光学纳米探针等，因而其可广泛应用于生物医学各个领域，包括肿瘤生物学，血管生物学等各个方面，为现代精准医疗提供强有力的技术手段。光声内窥镜应用是光声成像一种重要分支，其将光声成像系统集合在微型探头中，已应用于消化道炎症检测、血管内斑块脂质三维成像、早期胃肠道肿瘤识别、克罗恩病血管特征成像等各种空腔的结合功能成像的应用。光声内窥镜能够为组织和器官提供一定深度的微血管网络成像，并为疾病的诊断和治疗提供新的技术手段，光声内窥镜适用于检测狭窄腔道，需要同时实现快速扫描和小型化。
传统的光分辨光声显微成像系统，一方面由于使用聚焦换能器，声场视野有限，不仅需要激光照明和声学检测之间的共聚焦校准，而且需要通过电极对成像目标进行机械扫描，极大地限制了光声成像速度。另一方面由于传统超声探测器其光学不透明性影响光的传输，其限制光声系统小型化和工作流程。申请号201610307366.2的专利申请公开了双频中空聚焦超声探测器，该设计的声学视场仍然有限并且随着换能器的离开中心部分会导致扫描图像质量、对比度和灵敏度降低。另一种侧向接收设计，光学分辨光声显微镜的设置中，使用直角棱镜和菱形棱镜紧压在一层薄硅油上的声/光棱镜组合来实现同轴对准，组织产生的光声波通过菱形棱镜传播，并被硅油层反射到附着在棱镜上的超声检测器；申请号201911376532.4的专利申请公开了一种光声显微成像笔及成像方法，该装置使用声反射器的光声束组合器。这种设计需要声学和光学上复杂的设计，增加系统工作距离，不仅会随着工作距离的增大会声场自然聚焦不均匀，而且需要在设备和组织之间有较厚的耦合介质(水)、引入伪影和超声衰减的损失，导致设备体积庞大，限制了设备架构，并在深度和分辨率方面限制了效率。还有一些其他的全光超声检测技术：如法布里-珀罗传感器、微环谐振器等光子集成电路，虽然这些是提供高光声灵敏度的透明探测技术，但它们需要复杂的光纤集成与额外的激光源和其他光学检测仪器。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供种基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器及内窥装置，可以最大程度减小系统的工作距离，增加视场，在空间受限的内窥镜应用中，可将光声内窥成像系统设置成简单且小型化设备，光路和声路可共享相同的传播路径。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明一方面提供了一种基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器，包括外壳，以及同轴设置在外壳中的保护层、耦合层、匹配层、透明柔性复合电极、透光压电元件、金属环、光学玻璃、光学背衬层和高绝缘电缆；所述光学背衬层包括外侧光学背衬层和内侧光学背衬层；所述透明柔性复合电极包括透明柔性复合电极正极和透明柔性复合电极负极；
所述外壳设置倒角和侧壁孔，用于固定探测器和对透明柔性复合电极负极进行接地；
所述保护层设置在外壳顶部并与倒角顶部贴平，可直接接触到被测样品；
所述耦合层设置在倒角上端和倒角下端之间，用于高频超声波的传输；
所述透光压电元件设置外侧光学背衬层进行位置固定，并装入外壳的内侧且与外壳倒角底端平行；
所述透明柔性复合电极分别设置在透光压电元件的上下端面，透明柔性复合电极的上端为透明柔性复合电极负极，即信号电极负极；下端为透明柔性复合电极正极，即信号电极正极，所述透明柔性复合电极的面积不超过压电元件的面积；
所述金属环设置在透明柔性复合电极的下端，并通过导电银胶粘合；
所述内侧光学背衬层设置在金属环的内部，内侧光学背衬层的高度和金属环高度相同；
所述光学玻璃设置在并通过内侧光学背衬层下方；
所述高绝缘电缆设置在外壳侧壁孔中，高绝缘电缆内电缆和信号电极正极相连接，其电屏蔽层和信号电极负极相连接。
作为优选的技术方案，所述透明柔性复合电极为银纳米线溶液和石墨烯溶液共同制备得到的导电膜，制备过程为：
将0.4～2mL浓度为0.25mg·mL-1银纳米线溶液涂布在透明压电元件上，银纳米线溶液直径范围从十几纳米到几百纳米，快速加热干燥蒸发完全，得到具有均匀分布的纳米银线电极导电膜；对具有纳米银线电极的导电膜涂布0.2～2mL浓度为0.1mg·mL-1改性石墨烯的醇溶液或者还原氧化的石墨烯溶液，经过紫外光线的照射，快速加热干燥蒸发完全，得到均匀的透明柔性复合电极。
作为优选的技术方案，所述透光压电元件采用高机电耦合系数的双面抛光极化的铌酸锂压电晶体材料或者铁电晶体，厚度为1～500μm，压电元件的直径大小为1～10mm。
作为优选的技术方案，所述的保护层为聚二甲基硅氧烷薄膜，其厚度为20～500μm，所述聚二甲基硅氧烷薄膜包括硅氧烷弹性体和硅氧烷弹性体固化剂，其质量比为10:1，在玻璃器皿中均匀搅拌混合、抽真空脱气、离心、再真空脱气、倒入丙烯酸板烘干固化处理，得到的PDMS薄膜全波段透光率>92％，其下方为所述的耦合层为密封的去离子水溶液，声阻抗和生物组织相近，进行高频声波传导。
作为优选的技术方案，所述的金属环为黄铜或者不锈钢材料，其直径小于压电元件的直径，范围在4～10mm，通过导电银胶的常温下固化>24小时，导出一侧电极，改变边界条件；其内侧环氧树脂材料高度与金属圆环保持一致，其顶端放置光学玻璃防止背衬固化产生畸变。所述的导电银胶为双组分类型、固化周期短、高电导率的胶水，探头外壳焊点的形成通过导电银胶组分A和组分B的质量比为1:1，经过搅拌混合，连接射频线屏蔽网和探头外壳以及烘干固化。
作为优选的技术方案，所述的光学玻璃为钠钙玻璃材料，光学玻璃直径大于金属圆环直径范围在8～12mm，厚度在130～160μm。
作为优选的技术方案，所述的背衬材料为光学环氧树脂材料，属于双组份胶水包括组分A环氧树脂基材和组分B环氧树脂固化剂，其质量比为3:1，在玻璃器皿中均匀搅拌混合、抽真空脱气、导入金属环中、放置抛光面玻璃、烘干固化后，形成光学背衬，其可见光的透过率>99％@400～1200nm；所述匹配层为上述相同的光学环氧树脂材料，为双组份胶水包括组分A环氧树脂基材和组分B环氧树脂固化剂，其质量比为3:1，在玻璃器皿中均匀搅拌混合、抽真空脱气、涂布在透明柔性复合电极上方、固化得到匹配层。
作为优选的技术方案，所述的金属外壳为不锈钢金属材料，直径6～18mm，顶端为内侧倒角设计，侧边打孔设计用于信号传输进行走线。
作为优选的技术方案，所述高绝缘电缆包括外绝缘层、电屏蔽层、导电石墨和内电缆，高绝缘电缆的电阻>1013Ω。
本发明另一方面还提供一种内窥装置，包括所述的基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器、反光镜、光线转换模块、内窥装置外壳、透镜固定模块、微型扫描镜、微电机固定模块、聚焦透镜、透镜垫片、螺旋转接支柱和光纤准直器；
所述内窥装置外壳的上端通过内窥装置外壳上螺纹和和微电机固定模块下螺纹相连接，下端通过内窥装置外壳下螺纹和光线转换模块上螺纹相连接；
所述光线转换模块内壁嵌入反光镜，下端的光线转换模块下螺纹连接基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器；
所述微电机固定模块内壁嵌入微型扫描镜，右侧微电机固定模块上螺纹和透镜固定模块下螺纹相连接；
所述透镜固定模块，其内侧固定聚焦透镜，另一侧透镜固定模块上螺纹和螺旋转接支柱下螺纹相连接；
所述螺旋转接支柱，顶端卡住透镜垫片，另一侧螺旋转接支柱上螺纹和光纤准直器相连连接；
上述模块连接完毕后，均保持和激光同轴设置。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明采用一种基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器，其设计易于实现，造价成本可控，成品效果显著；解决了目前常规超声探测器的光学不透过性，使得换能器光声成像系统中应用时可以微型化，增加了超声探测器的应用场景。
(2)本发明通过实验总结经验，采用Y-36°方向切割的压电元件时的声学特性最佳，并通过双面抛光达到效果可见的透光性；
(3)本发明采用银纳米线和石墨烯材料共同制备的透明柔性复合电极具有优异的透光性和导电性，且不存在莫瑞干涉问题更容易制作高灵敏和透光特性的探测器。
(4)本发明通过结合基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器设计出内窥，其结构小型化，体积轻便，可以手持，使得能够检测肝、肠、胃、卵巢、肺、心脏、口腔、宫颈等距离体表较深的部位。
附图说明
图1为本实施例超声探测器二维结构图剖视；
图2为本实施例三维结构图；
图3为本实施例腹腔镜二维结构图剖视；
图4为本实施例高绝缘电缆二维结构图剖视；
图5为本实施例光声探测器XY面的声场分布图；
图6为本实施例光声探测器XZ面不同深度距离的声场分布图；
图7为本实施例时域信号图；
图8为本实施例频域信号图；
图9为本实施例的制作流程图。
附图标号说明：
A-入射激光，U为基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器，10为外壳，11为外壳螺纹，12为外壳侧壁孔，13为外壳倒角，13-1为外壳倒角顶端，13-2为外壳倒角底端，20为保护层，21为耦合层，22为匹配层，30为透明柔性复合电极，30-1为透明柔性复合电极正极，30-2透明柔性复合电极负极，31为透光压电元件，32为导电银胶，33为金属环，40为光学背衬层，40-1为内侧光学背衬层，40-2为外侧光学背衬层，41为光学玻璃，50为高绝缘电缆,50-1为内电缆，50-2为电绝缘层，50-3为特殊护套，50-4为电屏蔽层，50-5为外绝缘层，60为光纤准直器，61为聚焦透镜，62为透镜垫片，63为反光镜，64为微型扫描镜，70为内窥装置外壳，70-1为内窥装置外壳上螺纹，70-2为内窥装置外壳下螺纹,71为螺旋转接支柱，71-1为螺旋转接支柱上螺纹，71-2为螺旋转接支柱下螺纹；72为透镜固定模块，72-1为镜固定模块上螺纹，72-2为镜固定模块下螺纹；73为微电机固定模块，73-1为微电机固定模块上螺纹，73-2为微电机固定模块下螺纹；74为光线转换模块，74-1为光线转换模块上螺纹，74-2为光线转换模块下螺纹。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本方案的工作原理为入射脉冲激光A进入光通道后依次经过换能器光学玻璃41，内侧光学背衬层40-1，透明柔性复合电极负极30-2，透光压电元件31，透明柔性复合电极正极30-1，耦合层21，匹配层22，到达最终被测样品，激发出超声波信号，超声回波信号沿着原光路返回到基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器U，产生电信号经过高绝缘电缆50后传导。
如图1、图2所示，本实施例的基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器U，包括：外壳10、保护层20、耦合层21、匹配层22、透明柔性复合电极30、透光压电元件31、金属环33、光学玻璃41，光学背衬层40和高绝缘电缆50，所述保护层20、耦合层21、匹配层22、透明柔性复合电极30、透光压电元件31、金属环33、光学玻璃41，光学背衬层40和高绝缘电缆50同轴设置在外壳内，工作时，入射激光A在外壳等部件同轴设置形成的腔体内射出。
所述外壳设置为外壳倒角13、侧壁开孔12和外壳螺纹11，可以固定基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器U和对透明柔性复合电极负极31-2进行接地。
所述保护层20设置在外壳10顶部并与外壳倒角顶端13-1贴平，可直接接触到被测样品。
所述耦合层21设置在外壳倒角顶端13-1和外壳倒角底端13-2之间，用于高频超声波的传输。
所述透光压电元件31设置外侧背衬层进行位置固定，并装入外壳10的内侧并与外壳倒角底端13-2平行。
所述透明柔性复合电极30分别设置在透光压电元件31的上下端面，其上端为透明柔性复合电极负极30-2，即信号电极负极，下端为透明柔性复合电极正极30-1，即信号电极正极，其透明柔性复合电极30的面积不超过透光压电元件31的面积。
所述金属环33设置在透明柔性复合电极30的下端，并通过导电银胶32进行粘合。
所述光学背衬层40包括内侧光学背衬层40-1和外侧光学背衬层40-2，所示内侧光学背衬层40-1设置在金属环33的内部，其高度和金属环33高度相一致。
所述光学玻璃41设置在并通过内侧光学背衬层40-1下方，可防止内侧光学背衬层40-1固化时发生畸变现象。
所述高绝缘电缆50设置在外壳侧壁孔12中，其内电缆50-1和透明柔性复合电极正极30-1相连接，其电屏蔽层50-4和透明柔性复合电极负极30-2相连接。
进一步的，所述透明柔性复合电极30为银纳米线溶液和石墨烯溶液共同制备得到的导电膜，将0.4～2mL浓度为0.25mg·mL-1银纳米线溶液涂布在透明压电元件31上，银纳米线溶液直径范围从十几纳米到几百纳米，放置100℃烤箱中干燥蒸发完全，得到具有纳米银线电极的导电膜；对具有纳米银线电极的导电膜涂布0.2～2mL浓度为0.1mg·mL-1改性石墨烯的醇溶液或者还原氧化的石墨烯溶液，经过紫外光线的照射，放置100℃烤箱中干燥蒸发完全，得到透明柔性复合电极30。纳米银线的与ITO、金属网格的性能对比如表1所示。
表1
可以理解的是，为了获得较佳的光声成像的效果，在理论上，利用光声理论的基本方程：
推导出光声信号和时间t与距离r的关系，分析出光声场的分布情况，发现距离声源越近，光声压越大。
通过声学中声压的计算公式：
可以推导出光声探测器的声压分布，并结果Matlab软件的Fieldii工具包进行仿真得到如图5、图6所示本实施例光声探测器各种距离的XY面的声场分布图以及XZ面，从而对光声探测器不同尺度进行设计。
进一步的，所述透光压电元件31采用高机电耦合系数的双面抛光极化的铌酸锂(LiNbO3)压电晶体材料或者Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT)铁电晶体，厚度为1～500μm，透光压电元件31的直径大小为1～10mm，透光压电元件31切割方向可采用不同方向切割，优选的是Y-36°方向切割的透光压电元件31，如表2所示。
表2
进一步的，所述的保护层20为聚二甲基硅氧烷薄膜(PDMS)，其厚度为20～500μm，所述聚二甲基硅氧烷薄膜包括硅氧烷弹性体和硅氧烷弹性体固化剂，其质量比为10:1，在玻璃器皿中均匀搅拌混合、抽真空脱气、离心、再真空脱气、倒入丙烯酸板烘干固化处理，得到的PDMS薄膜全波段透光率>92％，其下方为所述的耦合层21为去离子水溶液，声阻抗和生物组织相近，进行高频声波传导，耦合层21的作用是在探头内提供成像窗口和光声探测器U之间的声学耦合。
进一步的，所述的金属环33为黄铜或者不锈钢材料，其直径小于压电元件31的直径，范围在4～10mm，，通过导电银胶的常温下固化>24小时，导出一侧电极，改变边界条件；其内侧光学背衬层40-1的高度与金属环33保持一致，其顶端放置光学玻璃41防止光学背衬层固化产生畸变。所述的导电银胶32为双组分类型、固化周期短、高电导率的胶水，探头外壳焊点的形成通过导电银胶组分A和组分B的质量比为1:1，经过搅拌混合，连接电屏蔽层50-4和外壳10以及烘干固化。
进一步的，所述的光学玻璃41为钠钙玻璃材料，光学玻璃直径大于金属环33的直径，范围在8～12mm，厚度在130～160μm。
进一步的，所述的光学背衬层40为光学环氧树脂材料，属于双组份胶水包括组分A环氧树脂基材和组分B环氧树脂固化剂，其质量比为3:1，在玻璃器皿中均匀搅拌混合、抽真空脱气、导入金属环中、放置抛光面玻璃、烘干固化后，形成光学背衬层40，其可见光的透过率>99％@400～1200nm；所述匹配层22为上述相同的光学环氧树脂材料，为双组份胶水包括组分A环氧树脂基材和组分B环氧树脂固化剂，其质量比为3:1，在玻璃器皿中均匀搅拌混合、抽真空脱气、涂布在透明柔性复合电极负极30-2、固化得到匹配层22。
进一步的，所述的导电银胶32所述导电银胶为双组分类型、高电导率、固化短期周期的胶水，探头外壳焊点的形成通过导电银胶组分A和组分B的质量比为1:1，经过搅拌混合，连接射频线屏蔽网和探头外壳以及烘干固化。
进一步的，所述的金属外壳为不锈钢金属材料，直径6～18mm，顶端为内侧倒角设计，外侧打孔设计用于信号传输进行走线。
优选的是，所述信号传输线路为高绝缘电缆50，包括外绝缘层50-5，电屏蔽层50-4，特殊护套50-3(导电石墨)，电绝缘层50-2，内电缆50-1，如图4所示，高绝缘电缆的电阻>1013Ω。
最后经过如图9所示的本实施例的制作流程图，制作出的基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器，制作步骤如下：
(1)在亚克力板上放置好切割后的透光压电元件31，将透明柔性复合电极30均匀涂布在透光压电元件31的两侧；
(2)在亚克力板上放置好外侧光学背衬层40-2，将导电银丝放置在带有透明柔性复合电极30的透光压电元件31上端，并带有脱模剂的使用石英玻璃压制成型；
(3)将倒置的透光压电元件31放置在亚克力板上，上放置均匀涂抹导电银胶的金属环33，其金属环33内部装有内侧光学背衬层40-1，并且使用光学玻璃41防止内侧光学背衬层40-1固化畸变；
(4)将成型的基于透明柔性复合电极的高灵敏度全透明换能器U的芯部装入金属外壳10，并用封灌胶将其固定位置；
(5)基于透明柔性复合电极的高灵敏度全透明换能器U的顶端装有PDMS材料保护层20，用利用高绝缘电缆50将透光压电元件31的产生的压电信号导出。
进一步的，在制作得到高灵敏全透明光声探测器后再行脉冲超声回波实验，得到如图7所示本实施例时域信号图以及如图8所示本实施例频域信号图。
如图3所示，本发明另一方面提供一种基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器的内窥装置，包括所述基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器U、反光镜63、光线转换模块74、内窥装置外壳70、透镜固定模块72、微型扫描镜64、微电机固定模块73、聚焦透镜61、透镜垫片62、螺旋转接支柱71、光纤准直器60。
所述内窥装置外壳70的上端通过内窥装置外壳上螺纹70-1和微电机固定模块下螺纹73-2相连接，下端通过内窥装置外壳下螺纹70-2和光线转换模块上螺纹74-1相连接。
所述光线转换模块74内壁嵌入反光镜63，下端的光线转换模块下螺纹74-2连接基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器U。
所述微电机固定模块73其内壁嵌入微型扫描镜64，右侧微电机固定模块上螺纹73-1和透镜固定模块下螺纹72-2相连接。
所述透镜固定模块72，其内侧固定聚焦透镜61，另一侧透镜固定模块上螺纹72-1和螺旋转接支柱下螺纹71-1相连接。
所述螺旋转接支柱71，顶端卡住透镜垫片63，另一侧螺旋转接支柱上螺纹71-1和光纤准直器60相连连接；
上述模块连接完毕后，均保持和激光同轴设置。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器，其特征在于，包括外壳，以及同轴设置在外壳中的保护层、耦合层、匹配层、透明柔性复合电极、透光压电元件、金属环、光学玻璃、光学背衬层和高绝缘电缆；所述光学背衬层包括外侧光学背衬层和内侧光学背衬层；所述透明柔性复合电极包括透明柔性复合电极正极和透明柔性复合电极负极；
所述外壳设置倒角和侧壁孔，用于固定探测器和对透明柔性复合电极负极进行接地；
所述保护层设置在外壳顶部并与倒角顶部贴平，可直接接触到被测样品；
所述耦合层设置在倒角上端和倒角下端之间，用于高频超声波的传输；
所述透光压电元件设置外侧光学背衬层进行位置固定，并装入外壳的内侧且与外壳倒角底端平行；
所述透明柔性复合电极分别设置在透光压电元件的上下端面，透明柔性复合电极的上端为透明柔性复合电极负极，即信号电极负极；下端为透明柔性复合电极正极，即信号电极正极，所述透明柔性复合电极的面积不超过压电元件的面积；
所述金属环设置在透明柔性复合电极的下端，并通过导电银胶粘合；
所述内侧光学背衬层设置在金属环的内部，内侧光学背衬层的高度和金属环高度相同；
所述光学玻璃设置在并通过内侧光学背衬层下方；
所述高绝缘电缆设置在外壳侧壁孔中，高绝缘电缆内电缆和信号电极正极相连接，其电屏蔽层和信号电极负极相连接；
所述透明柔性复合电极为银纳米线溶液和石墨烯溶液共同制备得到的导电膜，制备过程为：
将0.4~2mL浓度为0.25mg·mL-1银纳米线溶液涂布在透明压电元件上，银纳米线溶液直径范围从十几纳米到几百纳米，快速加热干燥蒸发完全，得到具有均匀分布的纳米银线电极导电膜；对具有纳米银线电极的导电膜涂布0.2~2mL浓度为0.1 mg·mL-1改性石墨烯的醇溶液或者还原氧化的石墨烯溶液，经过紫外光线的照射，快速加热干燥蒸发完全，得到均匀的透明柔性复合电极。
2.根据权利要求1所述基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器，其特征在于，所述透光压电元件采用高机电耦合系数的双面抛光极化的铌酸锂压电晶体材料或者铁电晶体，厚度为1~500μm，压电元件的直径大小为1~10mm。
3.根据权利要求1所述基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器，其特征在于，所述的保护层为聚二甲基硅氧烷薄膜，其厚度为20~500μm，所述聚二甲基硅氧烷薄膜包括硅氧烷弹性体和硅氧烷弹性体固化剂，其质量比为10:1，在玻璃器皿中均匀搅拌混合、抽真空脱气、离心、再真空脱气、倒入丙烯酸板烘干固化处理，得到的PDMS薄膜全波段透光率>92%，其下方为所述的耦合层为密封的去离子水溶液，声阻抗和生物组织相近，进行高频声波传导。
4.根据权利要求1所述基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器，其特征在于，所述的金属环为黄铜或者不锈钢材料，其直径小于压电元件的直径，范围在4~10mm，通过导电银胶的常温下固化>24小时，导出一侧电极并改变边界条件；其内侧环氧树脂材料高度与金属圆环保持一致，其顶端放置光学玻璃防止背衬固化产生畸变，所述的导电银胶为双组分类型、固化周期短、高电导率的胶水，探头外壳焊点的形成通过导电银胶组分 A 和组分 B 的质量比为1:1，经过搅拌混合，连接射频线屏蔽网和探头外壳以及烘干固化。
5.根据权利要求1所述基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器，其特征在于，所述的光学玻璃为钠钙玻璃材料，光学玻璃直径大于金属圆环直径范围在8~12mm，厚度在130~160μm。
6.根据权利要求1所述基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器，其特征在于，所述的背衬层材料为光学环氧树脂材料，属于双组份胶水包括组分 A 环氧树脂基材和组分 B 环氧树脂固化剂，其质量比为3:1，在玻璃器皿中均匀搅拌混合、抽真空脱气、导入金属环中、放置抛光面玻璃、烘干固化后，形成光学背衬，其可见光的透过率>99% @ 400~1200nm；所述匹配层为上述相同的光学环氧树脂材料，为双组份胶水包括组分 A 环氧树脂基材和组分 B 环氧树脂固化剂，其质量比为3:1，在玻璃器皿中均匀搅拌混合、抽真空脱气、涂布在透明柔性复合电极上方、固化得到匹配层。
7.根据权利要求4所述基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器，其特征在于，所述的外壳为不锈钢金属材料，直径6~18mm，顶端为内侧倒角设计，侧边打孔设计用于信号传输进行走线。
8.根据权利要求4所述基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器，其特征在于，所述高绝缘电缆包括外绝缘层、电屏蔽层、导电石墨和内电缆，高绝缘电缆的电阻>1013Ω。
9.一种内窥装置，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器、反光镜、光线转换模块、内窥装置外壳、透镜固定模块、微型扫描镜、微电机固定模块、聚焦透镜、透镜垫片、螺旋转接支柱和光纤准直器；
所述内窥装置外壳的上端通过内窥装置外壳上螺纹和和微电机固定模块下螺纹相连接，下端通过内窥装置外壳下螺纹和光线转换模块上螺纹相连接；
所述光线转换模块内壁嵌入反光镜，下端的光线转换模块下螺纹连接基于透明柔性复合电极的高灵敏全透明光声探测器；
所述微电机固定模块内壁嵌入微型扫描镜，右侧微电机固定模块上螺纹和透镜固定模块下螺纹相连接；
所述透镜固定模块，其内侧固定聚焦透镜，另一侧透镜固定模块上螺纹和螺旋转接支柱下螺纹相连接；
所述螺旋转接支柱，顶端卡住透镜垫片，另一侧螺旋转接支柱上螺纹和光纤准直器相连连接；
上述模块连接完毕后，均保持和激光同轴设置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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