固态超声耦合剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种固态超声耦合剂及其制备方法。该固态超声耦合剂具有与聚焦超声发射装置的超声换能器的形状相匹配的形状，是以魔芋精粉为主要原料而制成，所述魔芋精粉中葡甘聚糖的含量大于70%、粘度大于5000mPa·s。本发明的固态超声耦合剂柔韧而富有弹性，表面光洁，其声传导性能与水接近，超声传导效果良好。
【专利说明】固态超声耦合剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种固态超声耦合剂及其制备方法，尤其涉及一种魔芋葡甘聚糖固态 超声耦合剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚焦超声治疗已经成为一种较成熟的医疗技术。由于超声无法在空气中传播，因 此目前的聚焦超声发射装置都使用液态超声耦合剂作为传导介质。较普遍的液态超声耦合 剂是脱气水。在聚焦超声发射装置的换能器前方使用一个可灌注液体的容器。在聚焦超声 治疗时，先将液态超声耦合剂灌注在容器中作为将超声由换能器传导到人体组织之间的介 质。
[0003] 在灌注液体充满容器的过程中，需要完全排除气泡以避免气泡对超声传导的干 扰。这种操作较为不便。无论是在使用过程中还是在储存及运输过程中，如果空气重新溶 解在液态耦合剂中，就会导致其声传导性能下降。这就需要液态超声耦合剂时时刻刻保持 处于密闭的条件之下，由此致使其的运输、储存和使用复杂化且经济性下降。同时，因液体 接触对换能器可能造成的腐蚀及液体泄漏对聚焦超声发射装置电器安全性的潜在危害，均 会对导致聚焦超声装置的设计及使用复杂化，从而导致经济成本的增加及便利性的下降。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明提供了一种固态超声耦合剂，以其代替聚焦超声发射装置 中使用的液态超声耦合剂，提高聚焦超声治疗中超声耦合剂的操作便利性及经济性。
[0005] 本发明所提供的固态超声耦合剂，具有与聚焦超声发射装置的超声换能器的形 状相匹配的形状，是以魔芋精粉为主要原料而制成，所述魔芋精粉中葡甘聚糖的含量大于 70%、粘度大于 5000mPa · s。
[0006] 其中，所述魔芋精粉的粒度为80目至120目。
[0007] 所述固态超声耦合剂的技术性能如下：声速在1520-1620m/s之间，声阻抗率在 L 5-1. 6xl06pa. s/m 之间，声衰减为不大于 0· 05dB/cm.MHz。
[0008] 所述固态超声耦合剂的表面pH值为5. 5-8. 0。
[0009] 本发明还提供了上述固态超声耦合剂的制备方法，包括如下步骤：
[0010] 1)将魔芋精粉的水溶液进行碱化处理，所述魔芋精粉中葡甘聚糖的含量大于70%、 粘度大于5000mPa · s ;
[0011] 2)将碱化后的魔芋精粉的水溶液灌注到成型模具中；
[0012] 3)进行固化处理使碱化的魔芋精粉的水溶液转化为固态；
[0013] 4)脱模，清洗至中性，获得固态耦合剂；
[0014] 其中，所述固态耦合剂具有与聚焦超声发射装置的超声换能器的形状相匹配的形 状。
[0015] 其中，所述魔芋精粉的水溶液中魔芋精粉的质量浓度在2%-8%之间。
[0016] 其中，所述魔芋精粉的水溶液的温度在l〇°C -45°c之间。
[0017] 其中，所述魔芋精粉的水溶液经过真空脱泡处理。
[0018] 其中，所述真空脱泡处理的温度在KTC -45°C之间。
[0019] 其中，所述碱化处理使魔芋精粉的水溶液的pH值达到9. 0以上。
[0020] 其中，所述碱化处理中使用的碱化剂为氢氧化钠或碱性钠盐。
[0021] 其中，所述步骤1)及步骤2)可以在真空条件下进行。
[0022] 其中，所述固化处理为使碱化魔芋精粉的水溶液在75°C以上的热环境中凝固1小 时以上。
[0023] 其中，所述固化处理中以每分钟不大于5°C的速率升高温度至75°C以上。
[0024] 本发明的固态超声耦合剂柔韧而富有弹性，表面光洁，其声传导性能与水接近，超 声传导效果良好。此外，本发明的固态超声耦合剂为固态，因而运输、储存和使用方便且经 济。
【专利附图】
【附图说明】
[0025] 图1表示本发明的一个【具体实施方式】中固态耦合剂与超声换能器装配后的示意 图。
[0026] 图2表示本发明的一个【具体实施方式】中成型模具的示意图。
【具体实施方式】
[0027] 本发明涉及一种固态超声耦合剂，本发明涉及的固态超声耦合剂作为在聚焦超声 治疗中由换能器至人体组织之间的一种超声传导介质。
[0028] 本发明的固态超声耦合剂，其具有与聚焦超声发射装置的超声换能器的形状相 匹配的形状，是以葡甘聚糖含量大于70%、粘度大于5000mPa · s的魔芋精粉为主要原料而 制成。魔芋精粉是一种生物有机材料，有良好的生物相容性，对人体安全无害，已经广泛 地应用于食品、医药等领域。在聚焦超声治疗过程中，魔芋固态耦合剂可以长时间与人体 组织直接接触，对人体安全且舒适。其中，魔芋精粉的葡甘聚糖的含量大于70%、粘度大于 5000mPa *s能够保证所制备出的固态超声耦合剂具有良好的物理及生物性能。魔芋精粉优 选为食品级的魔芋精粉，以保证生物安全性的要求。魔芋精粉的粒度越大，溶解性越好，但 在溶质中的分散性就变差，会增加搅拌难度。优选地，魔芋精粉粒度在80目至120目之间 为宜。
[0029] 本发明的固态超声耦合剂的规格大小根据需要设定，其主要由固态耦合剂与超声 换能器的贴合面、超声换能器到人体组织部位的距离、超声进入人体组织时的穿射面三个 因素决定。本发明的固态超声耦合剂的形状除了与聚焦超声发射装置的超声换能器的形状 相匹配外，还可以考虑安装需要，通常可以为圆柱或圆锥形。
[0030] 在一个【具体实施方式】中，根据聚焦超声发射装置的情况，固态耦合剂设计形状为 近似圆柱体，直径l〇cm、高6cm，与人体接触面为平面，与超声换能器贴合面为球面，球面弧 度与换能器一致。固态耦合剂与超声换能器装配后如图1所示。图1中，1表示固态耦合 剂，2表示聚焦超声发射装置的超声换能器。
[0031] 本发明的固态超声耦合剂可以通过使用结构较简单的固定装置将其直接安装在 聚焦超声发射装置的换能器前方，操作简单方便。
[0032] 本发明的固态超声耦合剂柔韧而富有弹性，表面光洁，其声传导性能与水接近，超 声传导效果良好。
[0033] 本发明的固态超声耦合剂的主要技术性能如下：
[0034] 声速在1520-1620m/s之间，声阻抗率在L 5-1. 6xl06pa. s/m之间，声衰减为不大 于 0· 05dBAcm. MHz)。
[0035] 本发明的固态超声耦合剂的表面pH值为5. 5-8. 0。
[0036] 本发明的固态超声耦合剂可以按照如下方法制备：
[0037] 1)将葡甘聚糖含量大于70%、粘度大于5000mPa · s的魔芋精粉的水溶液进行碱化 处理；
[0038] 2)将碱化后的魔芋精粉的水溶液灌注到成型模具中；
[0039] 3)进行固化处理使碱化的魔芋精粉的水溶液转化为固态；
[0040] 4)脱模，清洗至中性，获得固态耦合剂；
[0041] 其中，所述固态耦合剂具有与聚焦超声发射装置的超声换能器的形状相匹配的形 状。
[0042] 其中魔芋精粉在制备过程中显示出良好的可塑性及适形性，因而可根据不同聚焦 超声发射装置的超声换能器的配套要求，制成的多种形状及规格，以适用于各种聚集超声 治疗。
[0043] 在上述制备方法中使用的成型模具可以根据固态耦合剂所需的形状和规格大小 由对魔芋精粉不产生污染同时不易发生变形及磨损的耐温材料制成，诸如玻璃、不锈钢等。 模具应设计为可以密封的结构，在注好魔芋精粉的水溶液后，完全密封以避免固化过程中 水分蒸发流失过多。
[0044] 在一个具体的实施方式中，成型模具由不锈钢制成，如附图2所示。其形状为近似 圆筒形，底面为球面，内部直径为l〇cm、内部高度为6cm。该模具使用密封盖达到密封效果。
[0045] 在上述制备方法中，所使用魔芋精粉的水溶液为魔芋精粉在纯化水中充分溶解所 得，以保证所制备的耦合剂具有良好的声学性能。
[0046] 其中，魔芋精粉的质量浓度优选在2%_8%之间。魔芋精粉的浓度过高会导致制备 的固态耦合剂的声传导性能下降；魔芋精粉的浓度过低会导致制备出的固态耦合剂的柔韧 性及弹性下降。
[0047] 其中，所述魔芋精粉的水溶液的温度优选在KTC _45°C之间，温度过低会降低魔 芋精粉的溶解性，温度过高会出现过量水分蒸发，导致质量浓度偏差较大。
[0048] 在上述制备方法中，魔芋精粉的葡甘聚糖的含量、粘度及粒度的要求可以保证的 魔芋精粉的溶解性及固态可成型性。
[0049] 在上述制备方法中，魔芋精粉的水溶液经过真空脱泡处理。充分除去魔芋精 粉的水溶液中的气泡可以避免可能产生的对超声传导性能的影响。脱泡处理温度应在 10°C -45°c之间为宜。
[0050] 在上述制备方法中，所述碱化处理为加入碱化剂使魔芋精粉的水溶液变为碱性。 应碱化至魔芋精粉的水溶液的PH值达到9. 0以上为宜，碱化程度不足会导致固化程度不足 或制备出的固态耦合剂的柔韧性、弹性不足。
[0051] 其中，碱化剂优选分子量较小的碱性试剂-例如氢氧化钠或碱性钠盐，碱性钠盐 的例子诸如碳酸钠-以使制备出的耦合剂的密度尽可能与水接近。碱性较强的碱化剂需要 使用其水溶液，弱碱性的碱化剂则可以使用固体粉末，在快速搅拌时加入魔芋精粉的水溶 液中。加入水溶液时，不应使魔芋精粉的质量浓度稀释至2%以下。
[0052] 其中，碱化过程应在真空条件下进行，以避免搅拌过程中有气泡形成。
[0053] 在上述制备方法中，当成型模具体积较大或结构形状较复杂时，为避免灌注过程 中形成气泡，灌注可以在真空条件下进行。
[0054] 在上述制备方法中，所述固化处理为使碱化魔芋精粉的水溶液在热环境中凝固。 固化处理的热环境温度应达到75°C以上，优选地为75°C -200°C，更优选地为75°C -KKTC， 碱化魔芋精粉的水溶液在热环境中保持时间应大于1小时，以保证固化的充分性。为避免 过快的不均匀受热导致固化变形以每分钟不大于5°C的速度升高温度至75°C以上。
[0055] 在上述制备方法中，脱模后的固态耦合剂应在水中充分浸泡、清洗，以彻底除去残 留的固化液，直至洗脱液呈中性。
[0056] 以下是本发明的具体实施例，所述的实施例是用于描述本发明，而不是限制本发 明。
[0057] 实施例1 :
[0058] 将葡甘聚糖的含量70%、粘度5000mPa *s、粒度120目的食品级魔芋精粉溶解于纯 化水中得到8%的魔芋精粉的水溶液。整个溶解过程的温度控制在45°C左右。将魔芋精粉 的水溶液置于温度45°C、-0. 09Mpa的真空条件下24小时，充分脱泡。在真空搅拌的情况 下，将氢氧化钠水溶液加入魔芋精粉的水溶液中，使魔芋精粉的水溶液的pH值升至11，同 时其质量浓度下降至6%左右。将碱化的魔芋精粉的水溶液灌注到成型模具中，然后将密封 好的成型模具置于恒温箱中。以每分钟5°C的速率缓慢加热到75°C，保持3小时。将固化 后的耦合剂从模具中倒出，在清水中浸泡清洗，每浸泡1小时，冲洗换水一次。5次后，浸泡 水经pH试纸测试呈中性，就制得魔芋固态耦合剂。该魔芋固态耦合剂柔韧而富有弹性，表 面光洁。
[0059] 实施例2 :
[0060] 将葡甘聚糖的含量78%、粘度7000mPa *s、粒度100目的食品级魔芋精粉溶解于纯 化水中得到6%的魔芋精粉的水溶液。整个溶解过程的温度控制在30°C左右。将魔芋精粉 的水溶液置于温度30°C、_0. 09Mpa的真空条件下30小时，充分脱泡。在真空搅拌的情况下， 将碳酸钠水溶液加入魔芋精粉的水溶液中，使魔芋精粉的水溶液的pH值升至10,同时其质 量浓度下降至5%左右。将碱化的魔芋精粉的水溶液灌注到成型模具中，然后将密封好的成 型模具置于恒温箱中。以每分钟5°C的速率缓慢加热到90°C，保持2小时。将固化后的耦 合剂从模具中倒出，在清水中浸泡清洗，每浸泡1小时，冲洗换水一次，5次后，浸泡水经pH 试纸测试呈中性，就制得魔芋固态耦合剂。该魔芋固态耦合剂柔韧而富有弹性，表面光洁。
[0061] 实施例3:
[0062] 将葡甘聚糖的含量85%、粘度IOOOOmPa *s、粒度80目的食品级魔芋精粉溶解于纯 化水中得到2%的魔芋精粉的水溶液。整个溶解过程的温度控制在KTC左右。将魔芋精粉 的水溶液置于温度KTC、_0. 09Mpa的真空条件下36小时，充分脱泡。在真空搅拌的情况下， 将碳酸钠粉末加入魔芋精粉的水溶液中，使魔芋精粉的水溶液的pH值升至9。将碱化的魔 芋精粉的水溶液灌注到成型模具中，然后将密封好的成型模具置于恒温箱中。以每分钟5°C 的速率缓慢加热到l〇〇°C，保持1小时。将固化后的耦合剂从模具中倒出，在清水中浸泡清 洗，每浸泡1小时，冲洗换水一次。5次后，浸泡水经pH试纸测试呈中性，就制得魔芋固态耦 合剂。该魔芋固态耦合剂柔韧而富有弹性，表面光洁。
[0063] 从实施例1-3中制备的壳聚糖固态耦合剂中随机抽取10个成品，检测主要技术性 能指标。结果如下表所示：
【权利要求】
1. 一种固态超声耦合剂，其具有与聚焦超声发射装置的超声换能器的形状相匹配的形 状，是以魔芋精粉为主要原料而制成，所述魔芋精粉中葡甘聚糖的含量大于70%、粘度大于 5000mPa · s。
2. 根据权利要求1所述的固态超声耦合剂，其特征在于，所述魔芋精粉的粒度为80目 至120目。
3. 根据权利要求1所述的固态超声耦合剂，其特征在于，所述固态超声耦合剂的技术 性能如下：声速在1520-1620m/s之间，声阻抗率在1. 5-1. 6xl06pa. s/m之间，声衰减为不大 于 0· 05dB/cm. MHz。
4. 根据权利要求1所述的固态超声耦合剂，其特征在于，所述固态超声耦合剂的表面 pH 值为 5. 5-8. 0。
5. -种固态超声耦合剂的制备方法，包括如下步骤： 1) 将魔芋精粉的水溶液进行碱化处理，所述魔芋精粉中葡甘聚糖的含量大于70%、粘度 大于 5000mPa · s ; 2) 将碱化后的魔芋精粉的水溶液灌注到成型模具中； 3) 进行固化处理使碱化的魔芋精粉的水溶液转化为固态； 4) 脱模，清洗至中性，获得固态耦合剂； 其中，所述固态耦合剂具有与聚焦超声发射装置的超声换能器的形状相匹配的形状。
6. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述魔芋精粉的水溶液中魔芋精粉 的质量浓度在2%-8%之间。
7. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述魔芋精粉的水溶液的温度在 10°C -45°C之间。
8. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述魔芋精粉的水溶液经过真空脱 泡处理。
9. 根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述真空脱泡处理的温度在 10°C -45°C之间。
10. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述碱化处理使魔芋精粉的水溶液 的pH值达到9.0以上。
11. 根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述碱化处理中使用的碱化剂为 氢氧化钠或碱性钠盐。
12. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)及步骤2)可以在真空 条件下进行。
13. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述固化处理为使碱化魔芋精粉的 水溶液在75°C以上的热环境中凝固1小时以上。
14. 根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述固化处理中以每分钟不大于 5°C的速率升高温度至75°C以上。
【文档编号】A61K49/22GK104225632SQ201310227639
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月8日 优先权日:2013年6月8日
【发明者】梁晓云, 王宏图 申请人:百仕联创新医学技术（北京）有限公司