因其简略、安全及高本钱效益,很合适传感器交融运用。将USI与各种OI形式(如光声成像、光学相干断层扫描、荧光成像和白光成像等)结合运用能够给我们供给互补的,前进疾病诊断和监测的活络度及特异性,一同最大极限地削减每种形式独自运用时的缺陷。但是,现在仍存在两个首要妨碍:一是在同一封装中无缝集成USI和OI形式,二是坚持每种形式的最佳功能。
使用通明超声换能器(TUT)或通明光学探测器能够战胜外观标准应战,完成USI和OI的无缝集成。但现有研讨的TUT声学功能不如传统的不通明超声换能器(OUT)。已有报导经过通明聚集光学传感器展现了高质量的多标准光声成像,但其光学传感器无法生成超声图画。
制作声学功能比美OUT的有用TUT需求三个先决条件:(1)声阻抗为7~9 MRayl(1 Rayl = 1 Pa·s·m⁻¹ = 1 kg/(m²·s))的通明前匹配资料,以最大极限地前进传输功率;(2)超越5 MRayl的通明背衬资料,以经过平衡电学和声学Q因子来消除振铃(ringdown);(3)一切层之间的结实衔接,没有导致超声换能器质量下降的空隙。
第一个先决条件,前匹配层保证了安稳而高的水传输压,尤其是在双匹配结构中与声阻抗为2~3 MRayl的纯聚合物一同运用时。在此,研讨人员的方针是使用由7.5 MRayl第一层和2.36 MRayl第二层组成的双匹配层来完成平整的高增益。背衬资料的声阻抗要求平衡了声学和电学Q因子。鉴于正面标准,声阻抗为7.2 MRayl的背衬资料能轻松完成最佳带宽。在具有相似规划的超声换能器中,通常会选用5~6 MRayl的声阻抗,这样既不会使Q因子严峻失衡,又能提高活络度。本研讨也期望选用略低的声阻抗,因而选用了共振中心声阻抗为6.1 MRayl的双层衬底结构。该规划选用了一个3.8 MRayl的匹配层,以增加反面的有用声阻抗,一同又不丢失通明度。
为保证各层之间的结实衔接,比较声波波长,粘合空隙应最小。消除粘合空隙最有用的办法是将匹配的背衬资料用作粘合剂,并直接固化在粘合面上。因而,本研讨旨在发明一种粘度合适粘合剂粘合的资料。100 McPs的粘度被认为是上限,由于粘度较高的资料很难在表面上均匀浇注或铺展。
本文所提出的通明超声换能器(TUT)、传统不通明超声换能器(OUT)和传统TUT的核算功能比较
据麦姆斯咨询报导,近期,韩国浦项科技大学的研讨人员在Nature Communictions期刊上宣布了一篇题为“An ultrasensitive and broadband transparent ultrasound transducer forultrasound and photoacoustic imaging in-vivo”的文章。为了一同满意上述三个要求,研讨人员使用试验和模仿规划了一种配方,以供给所需求的声学、流变学和光学特性。本研讨所提出的粘合剂SiO₂/epoxy复合资料具有优化的光学通明度、声阻抗和流动性。根据这些立异,研讨人员开发出了一种宽带(63%带宽)超活络TUT,一同坚持了光学通明度(>
80%)。
此外,研讨人员还将这种高功能TUT运用于活体动物和人体的全集成双模显微超声成像和光声成像体系。经过使用所开发的TUT,该高清晰度、高对比度超声成像和光声成像体系完成了史无前例的功能:两种形式的成像深度均超越15 mm,超声成像的轴向分辨率达到了32.6 μm(相当于深度分辨率比>
500),光声成像的轴向分辨率达到了40.4 μm(相当于深度分辨率比>
370)。这一严重前进完成了真实的双模超声成像和光声成像,初次一同供给了高清晰度的超声成像和光声成像。研讨人员信任,这项研讨成果为TUT规划树立了新标杆,并将推进传感器交融技能的开展。
选用高功能通明超声换能器(TUT)的集成超声(US)和光声(PA)显微体系示意图及其成像功能
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