基于石墨烯玻璃的红外发射内窥镜镜头及其制备方法与流程

本发明属于内窥镜镜头制备领域，具体涉及一种基于石墨烯玻璃的红外发射内窥镜镜头及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，温热疗法因其无创、有效且毒副作用小的特点受到广泛关注。该疗法采用物理能量(如远红外线、射频和超声波等)加热肿瘤组织使温度升高至有效治疗温度，利用正常组织和肿瘤细胞对热的耐受能力和敏感度的差异，使肿瘤细胞凋亡。常用的卤素灯或陶瓷材料作红外发射源时，器件的电稳定性和高温使疗效与副作用间的平衡较难实现；而用基于碳纤维的加热器件代替卤素灯时，难以有效保障疗效。因此，亟需发展一种安全且发射光谱与组织的吸收光谱相匹配来提高能量利用率的红外发射源。

技术实现思路

1、本发明的一个方面提供了一种红外发射内窥镜镜头，该镜头的结构包括附着有红外发射材料的玻璃基体，所述玻璃优选为石英玻璃、蓝宝石玻璃或硼酸盐玻璃中的一种或多种。

2、根据本发明一实施方式，所述玻璃基体为凸透镜玻璃基体，所述内窥镜镜头的结构包括所述凸透镜玻璃基体和凹透镜两个光学透镜以及二者之间的红外发射材料和红外反射膜两个功能层。

3、优选地，所述红外反射膜的材料是镀银膜。

4、根据本发明一实施方式，所述红外发射材料包括石墨烯、碳纳米管、金属氧化物、纳米银线、金属网格、聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯中的一种或多种。

5、根据本发明一实施方式，所述红外发射材料为石墨烯。石墨烯的红外线特征发射峰与人体以及裸鼠皮肤的特征吸收峰极为相似，较强的共振效应提高了红外线穿透能力以及组织对石墨烯发射的红外能量的吸收能力，被证实可有效抑制癌细胞生长、转移，促进癌细胞凋亡(hu,k.et al.adv.therap.2020,3,1900195)。

6、根据本发明一实施方式，所述石墨烯为石墨烯薄膜结构。

7、根据本发明一实施方式，所述石墨烯薄膜层上设计并固定了两个微小的电极。

8、优选地，所述微小的电极为120nm银电极。

9、根据本发明一实施方式，附着有石墨烯的玻璃基体的制备方法为直接生长石墨烯薄膜法、金属衬底上生长的石墨烯薄膜转移法或氧化石墨烯液相涂膜法，优选直接生长石墨烯薄膜法。

10、根据本发明一实施方式，附着有石墨烯的玻璃基体的制备方法为：采用化学气相沉积法，在玻璃基体的表面上直接生长石墨烯薄膜。

11、根据本发明一实施方式，所述化学气相沉积法的碳源选自甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、甲醇、乙醇等气体或液体碳源中的一种或多种。

12、本发明的内窥镜镜头具备红外发射能力。因此，本发明的另一方面提供了上述内窥镜镜头在制备红外热疗设备中的应用。

13、石墨烯薄膜在导电性、导热性、透明性、机械强度和化学稳定性等方面展现出了众多优异特性，是主导未来高科技竞争的战略材料，具有巨大的科研价值和广阔的应用前景。石墨烯薄膜和玻璃衬底结合让两者性能实现互补，一方面，玻璃表面由电、热的绝缘体变成了导电、导热通道，使得石墨烯玻璃能够被用作透明导电电极、触摸屏和智能窗；另一方面，玻璃表面由亲水性变成疏水性，使得石墨烯玻璃具有一定的防污、除雾能力。因此，研究者一直致力于拓宽石墨烯玻璃的应用范围，让石墨烯玻璃材料从实验室走向市场落地。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：(1)本发明利用化学气相沉积法，可在曲面玻璃衬底上直接生长没有堆叠或裂纹且具有更强附着力的完整石墨烯薄膜，从而获得具有良好的透明性和导电性的石墨烯玻璃；(2)基于直接生长的石墨烯玻璃对内窥镜镜头结构进行设计，在石墨烯/凸透镜上施加适当的电压，基于石墨烯薄膜的红外发射特性，该镜头可以产生能够与水、蛋白质等物质产生共振作用而被吸收的远红外波段光。发射的远红外光被石墨烯薄膜和凹透镜之间的类似碗状红外反射薄膜聚焦并反射，提高了红外能量利用率；(3)构筑的内窥镜镜头可用于红外治疗领域，拓宽了石墨烯玻璃材料的应用场景。

技术特征：

1.一种红外发射内窥镜镜头，其特征在于，包括附着有红外发射材料的玻璃基体，所述玻璃优选为石英玻璃、蓝宝石玻璃或硼酸盐玻璃中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的内窥镜镜头，其特征在于，所述玻璃基体为凸透镜玻璃基体，所述内窥镜镜头的结构包括所述凸透镜玻璃基体和凹透镜两个光学透镜以及二者之间的红外发射材料和红外反射膜两个功能层。

3.根据权利要求1或2所述的内窥镜镜头，其特征在于，所述红外发射材料包括石墨烯、碳纳米管、金属氧化物、纳米银线、金属网格、聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的内窥镜镜头，其特征在于，所述红外发射材料为石墨烯。

5.根据权利要求4所述的内窥镜镜头，其特征在于，所述石墨烯为石墨烯薄膜结构。

6.根据权利要求5所述的内窥镜镜头，其特征在于，所述石墨烯薄膜层上设计并固定了两个微小的电极；

7.根据权利要求4所述的内窥镜镜头，其特征在于，附着有石墨烯的玻璃基体的制备方法为直接生长石墨烯薄膜法、金属衬底上生长的石墨烯薄膜转移法或氧化石墨烯液相涂膜法，优选直接生长石墨烯薄膜法。

8.根据权利要求7所述的内窥镜镜头，其特征在于，附着有石墨烯的玻璃基体的制备方法为：采用化学气相沉积法，在玻璃基体的表面上直接生长石墨烯薄膜。

9.根据权利要求8所述的内窥镜镜头，其特征在于，所述化学气相沉积法的碳源选自甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、甲醇、乙醇等气体或液体碳源中的一种或多种。

10.一种红外热疗设备，其特征在于，所述红外热疗设备包括权利要求1-9任一项所述的内窥镜镜头。

技术总结
本发明公开一种红外发射内窥镜镜头，包括凸透镜玻璃基体和凹透镜两个光学透镜以及二者之间的红外发射材料和红外反射膜两个功能层；所述红外发射材料包括石墨烯、碳纳米管、金属氧化物、纳米银线、金属网格、聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯中的一种或多种，优选石墨烯；石墨烯玻璃的制备方法为直接生长石墨烯薄膜法、金属衬底上生长的石墨烯薄膜转移法或氧化石墨烯液相涂膜法，优选为采用化学气相沉积法的直接生长石墨烯薄膜法。还公开了所述的内窥镜镜头在制备红外热疗设备中的应用。

技术研发人员：刘忠范,刘若娟,孙靖宇,李志
受保护的技术使用者：北京石墨烯研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14