一种治疗用超声耦合介质材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于聚焦超声波治疗设备技术领域，具体涉及一种治疗用超声耦合介质材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]聚焦超声治疗设备是新型的无创治疗仪器，它能将超声波能量聚焦到一定的区域，通过超声波的热效应、空化效应和机械效应使焦点处的组织产生不可逆转的凝固性坏死，而不伤及超声经过的正常组织。由于聚焦超声的频率较高(一般在2MHZ以上)不能在空气中传播，必须通过耦合介质才能输出超声波，所以超声设备通常使用脱气去离子水来充当耦合介质。为了保持聚焦超声的良好的透声效果还必须不断循环和更换脱气去离子水，脱气去离子水使用起来麻烦，且设备复杂，成本偏高。
[0003]现有技术中也使用高分子凝胶类物质为耦合介质，通常选用聚丙烯酰胺水凝胶，充当治疗头能量输出的介质，让超声波有效输出。聚丙烯酰胺水凝胶通常使用水作为溶剂，但是溶剂水分易挥发，从而导致凝胶变硬，进而透声效果也会逐渐下降。且由于聚焦超声的机械效应和空化效应容易使聚丙烯酰胺水凝胶产生气泡，阻碍聚焦超声的输出。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种治疗用超声耦合介质材料及其制备方法，该耦合介质有良好的透声性，在聚焦超声的作用下性能稳定、不液化、不变稀。
[0005]解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种治疗用超声耦合介质材料，其配方包括:单体、交联剂、引发反应的还原剂、引发反应的氧化剂、有机溶剂和水，其中，所述单体为甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸酯类衍生物中的任意一种。得到的治疗用超声耦合介质材料为果冻状的聚合物凝胶。配方中的引发反应的还原剂、引发反应的氧化剂发生氧化还原反应后得到了生成物，该生成物会引发单体的键断裂，同时单体在交联剂的作用下发生交联反应，最终制得治疗用超声耦合介质材料。
[0006]优选的是，所述的治疗用超声耦合介质材料配方组成包括:所述单体的质量百分比为5?60%，所述交联剂的质量百分比为0.03?0.3%，所述引发反应的还原剂的质量百分比为0.02?0.1%，所述引发反应的氧化剂的质量百分比为0.03?0.15%，所述有机溶剂的质量百分比为30?90%，所述水的质量百分比为3?25%。
[0007]通过控制交联剂和单体的用量，调节最终得到的产物硬度。
[0008]通过控制引发反应的氧化剂和还原剂的用量，调节聚合反应的快慢。
[0009]优选的是，所述丙烯酸酯类衍生物为丙烯酸甲酯、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种。
[0010]优选的是，所述有机溶剂为乙二醇或丙三醇。
[0011]优选的是，所述交联剂为N，N'-亚甲基双丙烯酰胺。此交联剂的作用是使得丙烯酰胺发生交联反应后形成三维网状结构，使反应后的产物不流动且保持一定形状。
[0012]优选的是，所述引发反应的还原剂为偏重亚硫酸盐和/或亚硫酸盐。
[0013]优选的是，所述偏重亚硫酸盐为偏重亚硫酸钠和/或偏重亚硫酸钾，所述亚硫酸盐为亚硫酸氢钠和/或亚硫酸氢钾。
[0014]优选的是，所述引发反应的氧化剂为过硫酸盐和/或过氧化苯甲酰。
[0015]优选的是，所述过硫酸盐为过硫酸铵和/或过硫酸钾。
[0016]优选的是，在20?40°C时，聚焦超声治疗设备的超声波在该治疗用超声耦合介质材料中传播时，声速为1480?1680m/s，声阻抗率为1.2X106?2.0X106Pa.s/m，声衰减系数为 0.05 ?1.0dB/cm.MHz。
[0017]本发明还提供一种以上所述的治疗用超声耦合介质材料的制备方法，包括以下步骤:
[0018](1)将单体溶于有机溶剂中，再加入使所述单体交联反应的交联剂，待完全溶解后进行脱气处理，其中，所述单体为甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸酯类衍生物中的任意一种；
[0019]在上述单体、有机溶剂、交联剂的混合过程中会产生大量微气泡，如不进行脱气处理，那么当单体发生交联反应凝固后这些微气泡凝固在透明凝胶中会阻碍聚焦超声治疗设备的超声波的传导，影响治疗效果，且会因为超声波的传导不畅，而发热发烫，影响设备的使用寿命，所以需要进行脱气处理。
[0020](2)将引发反应的还原剂和引发反应的氧化剂溶于水中，然后进行脱气处理；
[0021]在上述引发反应的还原剂、引发反应的氧化剂的混合过程中会产生大量微气泡，如不进行脱气处理，那么当单体发生交联反应凝固后这些微气泡会阻碍聚焦超声治疗设备的超声波的传导，影响治疗效果，且会因为超声波的传导不畅，而发热发烫，影响设备的使用寿命，所以需要进行脱气处理。
[0022](3)将步骤(1)和步骤(2)得到的溶液进行混合，得到用作为治疗用超声耦合介质材料的果冻状的聚合物凝胶。
[0023]本发明由引发还原剂和引发氧化剂反应产生自由基，自由基引发单体断键，再与交联剂发生连锁式的聚合反应，最终形成三维网状结构的透明凝胶。由于本发明采用的是氧化还原反应产生自由基，不需加热(50°C以上)提供活化断键所需的能量，所以在较低温度(5?30°C)即可发生反应。这样既方便治疗用超声耦合介质材料的合成，也保护了聚焦超声治疗设备的发射单元不受高温的损害。
[0024]优选的是，所述步骤(1)中的脱气处理的真空度为-0.095?-0.08Mpa ；
[0025]所述步骤(2)中的脱气处理的真空度为-0.095?_0.08Mpa。
[0026]本发明中的治疗用超声耦合介质材料主要用于聚焦超声治疗设备的超声发射单元和透声窗之间的输出耦合，其特点为透声效果好、性能稳定。解决了现有技术中使用去离子脱气水的繁琐，扩大了使用范围，降低设备复杂程度，减小设备成本。
【具体实施方式】
[0027]为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述。
[0028]实施例1
[0029]本实施例提供一种治疗用超声耦合介质材料制备的原料配方包括:丙烯酰胺、使所述丙烯酰胺交联反应的交联剂、引发反应的还原剂、引发反应的氧化剂、有机溶剂和水。
[0030]本实施例提供一种上述治疗用超声耦合介质材料的制备方法，包括以下步骤:
[0031](1)将丙烯酰胺溶于有机溶剂中，再加入使所述丙烯酰胺交联反应的交联剂，然后进行脱气处理；
[0032](2)将引发反应的还原剂和引发反应的氧化剂溶于水中，然后进行脱气处理；
[0033](3)将所述步骤(1)和所述步骤(2)得到溶液混合，得到治疗用超声耦合介质材料。
[0034]在20°C时，聚焦超声治疗设备的超声波在该治疗用超声耦合介质材料中传播时，声速为1520m/s，声阻抗率为1.7父10%1*8/111，声衰减系数为0.5(^/011^取。该治疗用超声耦合介质材料达到医用超声耦合剂的国家标准。
[0035]实施例2
[0036]本实施例提供一种治疗用超声耦合介质材料制备的原料配方的组成为:甲基丙烯酰胺的质量百分比为5%，使甲基丙烯酰胺交联反应的交联剂的质量百分比为0.03%,-51发反应的还原剂偏重亚硫酸钠的质量百分比为0.05%，引发反应的氧化剂过氧化苯甲酰的质量百分比为0.05 %，有机溶剂乙二醇的质量百分比为90 %，水的质量百分比为4.87 %。
[0037]本实施例提供一种上述治疗用超声耦合介质材料的制备方法，包括以下步骤:
[0038](1)将甲基丙烯酰胺溶于有机溶剂乙二醇中，再加入使甲基丙烯酰胺交联反应的交联剂，然后进行脱气处理，其中，脱气处理的真空度为-0.0095Mpa，脱气处理的时间为20分钟?2小时；
[0039](2)将引发反应的还原剂偏重亚硫酸钠和引发反应的氧化剂过氧化苯甲酰溶于水中，然后进行脱气处理，其中，脱气处理的真空度为-0.0095Mpa，脱气处理的时间为20分钟?2小时；
[0040](3)将步骤⑴和步骤⑵得到溶液混合，得到治疗用超声耦合介质材料。
[0041]在30°C时，聚焦超声治疗设备的超声波在该治疗用超声耦合介质材料中传播时，声速为1480m/s，声阻抗率为1.6X106Pa*s/m，声衰减系数为1.0dB/cm.MHz。该治疗用超声耦合介质材料达到医用超声耦合剂的国家标准。
[0042]实施例3
[0043]本实施例提供一种治疗用超声耦合介质材料制备的原料配方的组成为:丙烯酸的质量百分比为40%，使丙烯酸交联反应的交联剂N，N'-亚甲基双丙烯酸的质量百分比为0.08%，引发反应的还原剂亚硫酸氢钾的质量百分比为0.02%，引发反应的氧化剂过硫酸铵的质量百分比为0.03%，有机溶剂丙三醇的质量百分比为50%，水的质量百分比为9.87%。
[0044]本实施例提供一种上述治疗用超声耦合介质材料的制备方法，包括以下步骤:
[0045](1)将丙烯酸溶于有机溶剂丙三醇中，再加入使丙烯酸交联反应的交联剂N，N'-亚甲基双丙烯酸，然后进行脱气处理，其中，脱气处理的真空度为_0.085Mpa，脱气处理的时间为20分钟?2小时；
[0046](2)将引发反应的还原剂亚硫酸氢钾和引发反应的氧化剂过硫酸铵溶于水中，然后进行脱气处理