一種治療用超聲耦合介質材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于聚焦超聲波治療設備技術領域，具體涉及一種治療用超聲耦合介質材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]聚焦超聲治療設備是新型的無創(chuàng)治療儀器，它能將超聲波能量聚焦到一定的區(qū)域，通過超聲波的熱效應、空化效應和機械效應使焦點處的組織產生不可逆轉的凝固性壞死，而不傷及超聲經過的正常組織。由于聚焦超聲的頻率較高(一般在2MHZ以上)不能在空氣中傳播，必須通過耦合介質才能輸出超聲波，所以超聲設備通常使用脫氣去離子水來充當耦合介質。為了保持聚焦超聲的良好的透聲效果還必須不斷循環(huán)和更換脫氣去離子水，脫氣去離子水使用起來麻煩，且設備復雜，成本偏高。
[0003]現有技術中也使用高分子凝膠類物質為耦合介質，通常選用聚丙烯酰胺水凝膠，充當治療頭能量輸出的介質，讓超聲波有效輸出。聚丙烯酰胺水凝膠通常使用水作為溶劑，但是溶劑水分易揮發(fā)，從而導致凝膠變硬，進而透聲效果也會逐漸下降。且由于聚焦超聲的機械效應和空化效應容易使聚丙烯酰胺水凝膠產生氣泡，阻礙聚焦超聲的輸出。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供一種治療用超聲耦合介質材料及其制備方法，該耦合介質有良好的透聲性，在聚焦超聲的作用下性能穩(wěn)定、不液化、不變稀。
[0005]解決本發(fā)明技術問題所采用的技術方案是提供一種治療用超聲耦合介質材料，其配方包括:單體、交聯劑、引發(fā)反應的還原劑、引發(fā)反應的氧化劑、有機溶劑和水，其中，所述單體為甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸酯類衍生物中的任意一種。得到的治療用超聲耦合介質材料為果凍狀的聚合物凝膠。配方中的引發(fā)反應的還原劑、引發(fā)反應的氧化劑發(fā)生氧化還原反應后得到了生成物，該生成物會引發(fā)單體的鍵斷裂，同時單體在交聯劑的作用下發(fā)生交聯反應，最終制得治療用超聲耦合介質材料。
[0006]優(yōu)選的是，所述的治療用超聲耦合介質材料配方組成包括:所述單體的質量百分比為5?60%，所述交聯劑的質量百分比為0.03?0.3%，所述引發(fā)反應的還原劑的質量百分比為0.02?0.1%，所述引發(fā)反應的氧化劑的質量百分比為0.03?0.15%，所述有機溶劑的質量百分比為30?90%，所述水的質量百分比為3?25%。
[0007]通過控制交聯劑和單體的用量，調節(jié)最終得到的產物硬度。
[0008]通過控制引發(fā)反應的氧化劑和還原劑的用量，調節(jié)聚合反應的快慢。
[0009]優(yōu)選的是，所述丙烯酸酯類衍生物為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯中的任意一種。
[0010]優(yōu)選的是，所述有機溶劑為乙二醇或丙三醇。
[0011]優(yōu)選的是，所述交聯劑為N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺。此交聯劑的作用是使得丙烯酰胺發(fā)生交聯反應后形成三維網狀結構，使反應后的產物不流動且保持一定形狀。
[0012]優(yōu)選的是，所述引發(fā)反應的還原劑為偏重亞硫酸鹽和/或亞硫酸鹽。
[0013]優(yōu)選的是，所述偏重亞硫酸鹽為偏重亞硫酸鈉和/或偏重亞硫酸鉀，所述亞硫酸鹽為亞硫酸氫鈉和/或亞硫酸氫鉀。
[0014]優(yōu)選的是，所述引發(fā)反應的氧化劑為過硫酸鹽和/或過氧化苯甲酰。
[0015]優(yōu)選的是，所述過硫酸鹽為過硫酸銨和/或過硫酸鉀。
[0016]優(yōu)選的是，在20?40°C時，聚焦超聲治療設備的超聲波在該治療用超聲耦合介質材料中傳播時，聲速為1480?1680m/s，聲阻抗率為1.2X106?2.0X106Pa.s/m，聲衰減系數為 0.05 ?1.0dB/cm.MHz。
[0017]本發(fā)明還提供一種以上所述的治療用超聲耦合介質材料的制備方法，包括以下步驟:
[0018](1)將單體溶于有機溶劑中，再加入使所述單體交聯反應的交聯劑，待完全溶解后進行脫氣處理，其中，所述單體為甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸酯類衍生物中的任意一種；
[0019]在上述單體、有機溶劑、交聯劑的混合過程中會產生大量微氣泡，如不進行脫氣處理，那么當單體發(fā)生交聯反應凝固后這些微氣泡凝固在透明凝膠中會阻礙聚焦超聲治療設備的超聲波的傳導，影響治療效果，且會因為超聲波的傳導不暢，而發(fā)熱發(fā)燙，影響設備的使用壽命，所以需要進行脫氣處理。
[0020](2)將引發(fā)反應的還原劑和引發(fā)反應的氧化劑溶于水中，然后進行脫氣處理；
[0021]在上述引發(fā)反應的還原劑、引發(fā)反應的氧化劑的混合過程中會產生大量微氣泡，如不進行脫氣處理，那么當單體發(fā)生交聯反應凝固后這些微氣泡會阻礙聚焦超聲治療設備的超聲波的傳導，影響治療效果，且會因為超聲波的傳導不暢，而發(fā)熱發(fā)燙，影響設備的使用壽命，所以需要進行脫氣處理。
[0022](3)將步驟(1)和步驟(2)得到的溶液進行混合，得到用作為治療用超聲耦合介質材料的果凍狀的聚合物凝膠。
[0023]本發(fā)明由引發(fā)還原劑和引發(fā)氧化劑反應產生自由基，自由基引發(fā)單體斷鍵，再與交聯劑發(fā)生連鎖式的聚合反應，最終形成三維網狀結構的透明凝膠。由于本發(fā)明采用的是氧化還原反應產生自由基，不需加熱(50°C以上)提供活化斷鍵所需的能量，所以在較低溫度(5?30°C)即可發(fā)生反應。這樣既方便治療用超聲耦合介質材料的合成，也保護了聚焦超聲治療設備的發(fā)射單元不受高溫的損害。
[0024]優(yōu)選的是，所述步驟(1)中的脫氣處理的真空度為-0.095?-0.08Mpa ；
[0025]所述步驟(2)中的脫氣處理的真空度為-0.095?_0.08Mpa。
[0026]本發(fā)明中的治療用超聲耦合介質材料主要用于聚焦超聲治療設備的超聲發(fā)射單元和透聲窗之間的輸出耦合，其特點為透聲效果好、性能穩(wěn)定。解決了現有技術中使用去離子脫氣水的繁瑣，擴大了使用范圍，降低設備復雜程度，減小設備成本。
【具體實施方式】
[0027]為使本領域技術人員更好地理解本發(fā)明的技術方案，下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0028]實施例1
[0029]本實施例提供一種治療用超聲耦合介質材料制備的原料配方包括:丙烯酰胺、使所述丙烯酰胺交聯反應的交聯劑、引發(fā)反應的還原劑、引發(fā)反應的氧化劑、有機溶劑和水。
[0030]本實施例提供一種上述治療用超聲耦合介質材料的制備方法，包括以下步驟:
[0031](1)將丙烯酰胺溶于有機溶劑中，再加入使所述丙烯酰胺交聯反應的交聯劑，然后進行脫氣處理；
[0032](2)將引發(fā)反應的還原劑和引發(fā)反應的氧化劑溶于水中，然后進行脫氣處理；
[0033](3)將所述步驟(1)和所述步驟(2)得到溶液混合，得到治療用超聲耦合介質材料。
[0034]在20°C時，聚焦超聲治療設備的超聲波在該治療用超聲耦合介質材料中傳播時，聲速為1520m/s，聲阻抗率為1.7父10%1*8/111，聲衰減系數為0.5(^/011^取。該治療用超聲耦合介質材料達到醫(yī)用超聲耦合劑的國家標準。
[0035]實施例2
[0036]本實施例提供一種治療用超聲耦合介質材料制備的原料配方的組成為:甲基丙烯酰胺的質量百分比為5%，使甲基丙烯酰胺交聯反應的交聯劑的質量百分比為0.03%,-51發(fā)反應的還原劑偏重亞硫酸鈉的質量百分比為0.05%，引發(fā)反應的氧化劑過氧化苯甲酰的質量百分比為0.05 %，有機溶劑乙二醇的質量百分比為90 %，水的質量百分比為4.87 %。
[0037]本實施例提供一種上述治療用超聲耦合介質材料的制備方法，包括以下步驟:
[0038](1)將甲基丙烯酰胺溶于有機溶劑乙二醇中，再加入使甲基丙烯酰胺交聯反應的交聯劑，然后進行脫氣處理，其中，脫氣處理的真空度為-0.0095Mpa，脫氣處理的時間為20分鐘?2小時；
[0039](2)將引發(fā)反應的還原劑偏重亞硫酸鈉和引發(fā)反應的氧化劑過氧化苯甲酰溶于水中，然后進行脫氣處理，其中，脫氣處理的真空度為-0.0095Mpa，脫氣處理的時間為20分鐘?2小時；
[0040](3)將步驟⑴和步驟⑵得到溶液混合，得到治療用超聲耦合介質材料。
[0041]在30°C時，聚焦超聲治療設備的超聲波在該治療用超聲耦合介質材料中傳播時，聲速為1480m/s，聲阻抗率為1.6X106Pa*s/m，聲衰減系數為1.0dB/cm.MHz。該治療用超聲耦合介質材料達到醫(yī)用超聲耦合劑的國家標準。
[0042]實施例3
[0043]本實施例提供一種治療用超聲耦合介質材料制備的原料配方的組成為:丙烯酸的質量百分比為40%，使丙烯酸交聯反應的交聯劑N，N'-亞甲基雙丙烯酸的質量百分比為0.08%，引發(fā)反應的還原劑亞硫酸氫鉀的質量百分比為0.02%，引發(fā)反應的氧化劑過硫酸銨的質量百分比為0.03%，有機溶劑丙三醇的質量百分比為50%，水的質量百分比為9.87%。
[0044]本實施例提供一種上述治療用超聲耦合介質材料的制備方法，包括以下步驟:
[0045](1)將丙烯酸溶于有機溶劑丙三醇中，再加入使丙烯酸交聯反應的交聯劑N，N'-亞甲基雙丙烯酸，然后進行脫氣處理，其中，脫氣處理的真空度為_0.085Mpa，脫氣處理的時間為20分鐘?2小時；
[0046](2)將引發(fā)反應的還原劑亞硫酸氫鉀和引發(fā)反應的氧化劑過硫酸銨溶于水中，然后進行脫氣處理