用于超声探头的导电介质垫的制作方法

本申请要求在2014年4月24日提交的、题为“Conductive Medium Pad For Ultrasound Probe”的美国临时专利申请No.61/983,598、以及在2015年4月3日提交的、题为“Dual-Surface Hydrogels for Acoustic Coupling”的美国临时专利申请No.62/142,718的优先权，它们的全部内容通过引用包含于此。

背景技术：

超声能量可以被很差地通过空气传输。空气通常填充两个相邻表面之间的空隙和不规则体，并且可以增大经由相邻表面之间的界面的超声能量的传输的阻抗。液体凝胶已经被使用来填充空隙，但液体凝胶是麻烦的，并且需要在每次使用之后清洁测试对象和超声换能器。在许多程序中，液体凝胶必须在程序期间通常从不保持无菌的大的容器储藏器被频繁地补充。气泡也可能由于超声能量的空穴作用而形成在液体凝胶内，这可以减少超声能量在相邻表面之间的传输。

技术实现要素：

根据本公开内容的一个方面，超声导电垫包括第一光滑表面、第二不太光滑的表面、以及第一水凝胶薄膜。第一水凝胶薄膜包括一种或多种水溶性聚合物，其被困在通过将配方中的一种或多种单体与水溶性聚合物聚合和交联而形成的不溶性水凝胶网络中。

在一些实施方式中，第二粘性表面被配置为与超声探头和碎石术波纹管中至少之一可逆地耦合。导电垫也可以包括第二水凝胶薄膜。第一水凝胶薄膜可以包括第一光滑表面，以及第二水凝胶薄膜可以包括第二粘性表面。

在一些实施方式中，第一水凝胶薄膜包括一种或多种水溶性聚合物，以及第二水凝胶薄膜不包括一种或多种水溶性聚合物。

在一些实施方式中，第二粘性表面包括耦合至第一水凝胶薄膜的粘合表面。在一些实施方式中，一种或多种水溶性聚合物可以包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、和聚氧化乙烯。交联水凝胶网络可以包括多官能丙烯酸酯。在一些实施方式中，第一水凝胶薄膜包括与基于甲基丙烯酸-2-羟基乙酯和多官能丙烯酸酯的总重量的在约0.5％至约10.0％之间的多官能丙烯酸酯交联的甲基丙烯酸-2-羟基乙酯。多官能丙烯酸酯可以包括聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和聚乙二醇二丙烯酸酯中至少之一。

根据本公开内容的另一方面，降低超声检查记录中的阻抗的方法包括提供导电垫。导电垫包括第一光滑表面、第二粘性表面以及第一水凝胶薄膜。第一水凝胶薄膜包括与基于甲基丙烯酸-2-羟基乙酯和多官能丙烯酸酯的总重量的在约0.5％至约10.0％之间的多官能丙烯酸酯交联的甲基丙烯酸-2-羟基乙酯，并包括一种或多种水溶性聚合物。一种或多种亲水性聚合物被困在交联水凝胶网络内。该方法还包括将导电垫耦合至换能器，以及将超声能量经由导电垫传输并进入第一表面中。

在一些实施方式中，第二粘性表面被配置为与换能器可逆地耦合。换能器可以是超声探头和碎石术波纹管中至少之一的换能器。

在一些实施方式中，导电垫还包括第二水凝胶薄膜。第一水凝胶薄膜可以包括第一光滑表面，以及第二水凝胶薄膜可以包括第二粘性表面。第一水凝胶薄膜包括一种或多种水溶性聚合物，以及第二水凝胶薄膜不包括一种或多种水溶性聚合物。在一些实施方式中，第二粘性表面可以包括耦合至第一水凝胶薄膜的粘合表面。

在一些实施方式中，一种或多种水溶性聚合物包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、和聚氧化乙烯中至少之一，以及交联水凝胶网络由与基于甲基丙烯酸-2-羟基乙酯和多官能丙烯酸酯的总重量的在约0.5％至约10.0％之间的多官能丙烯酸酯交联的甲基丙烯酸-2-羟基乙酯组成。在一些实施方式中，水凝胶薄膜包括基于甲基丙烯酸-2-羟基乙酯和多官能丙烯酸酯的总重量的在约0.5％至约10.0％之间的多官能丙烯酸酯。

根据本公开内容的另一方面，制造导电垫的方法包括制备第一配方。第一配方包括溶解在水中的一种或多种水溶性聚合物。该方法还包括制备第二配方，第二配方包括水溶性单体和交联剂。第一和第二配方被组合以形成第三配方。第三配方被浇铸至浇铸模具中，并且之后被固化。在一些实施方式中，该方法包括将基于水的催化剂组合至第三配方。

在一些实施方式中，浇铸模具的表面具有大于约90°的水接触角。该方法还可以包括在浇铸模具的表面和浇铸第三配方的界面处形成第一表面；以及在浇铸第三配方和气体的界面处形成第二表面。在一些实施方式中，第一表面具有比第二表面更大的润滑性。

在一些实施方式中，方法还包括形成不包括水溶性聚合物的第四配方以在导电垫上制造粘性表面。在一些实施方式中，第四配方被浇铸至浇铸模具中并且至少部分地固化，并且之后将第三配方浇铸在其顶部上以制造一个光滑表面，并且两个层被固化在一起。在一些实施方式中，第三配方被首先浇铸并部分固化，并且之后，第四配方被浇铸在其顶部上，并且两个层被固化在一起。

在一些实施方式中，该方法包括将第三配方在其被固化之前浇铸在粘合剂衬垫材料上。在一些实施方式中，具有至第三配方的良好粘附特性的粘合剂衬垫首先通过将纤维材料粘附至压力敏感粘合剂并且之后在固化之前将第三配方浇铸在纤维侧的顶部上来制备。在一些实施方式中，一种或多种水溶性聚合物包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、和聚氧化乙烯中至少之一，以及水溶性单体包括至少一种亲水性烯属不饱和单体，并且交联剂包括多烯交联剂。

在一些实施方式中，水溶性单体包括甲基丙烯酸-2-羟基乙酯，以及交联剂包括多官能丙烯酸酯。在一些实施方式中，第二配方包括基于甲基丙烯酸-2-羟基乙酯和多官能丙烯酸酯的总重量的在约0.5％至约10.0％之间的多官能丙烯酸酯。在一些实施方式中，多官能丙烯酸酯包括聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和聚乙二醇二丙烯酸酯中至少之一。

附图说明

本领域技术人员可以理解这里描述的图仅用于示意目的。可以理解，在一些实例中，所述实施方式的各个方面可以被夸大或放大地示出以便于所述实施方式的理解。在附图中，相同的附图标记一般指各个图中的相同的特征、功能类似和/或结构类似的元件。附图不必须按比例，而是强调示出本教导的原理。附图不意图以任何方式限制本教导的范围。本系统和方法可以参考以下附图根据以下所示出的描述更好地理解，其中：

图1示出用于将超声系统与导电垫一起使用的示例系统。

图2A-2C示出用于与图1所示的系统一起使用的示例导电垫。

图3示出用于制造用于与图1所示的系统一起使用的导电垫的示例方法的流程图。

图4示出用于使用图1所示的系统来降低超声检查记录中的阻抗的示例方法的流程图。

具体实施方式

以上提出并在以下更详细地论述的各个概念可以以许多方式之一实现，因为所述概念不限于实施的任何特定化学过程或方式。具体实施和应用的示例主要提供用于示意目的。

图1示出用于将超声系统与导电垫一起使用的示例系统100。系统100包括探头102，探头102用于将超声能量输送至表面104之下。系统100包括导电垫106，其被配置为将探头102声学地耦合至表面104。在一些实施方式中，超声能量用于在表面104以下成像(例如，创建超声图像)或用于硬化块的破坏(例如，利用碎石术装置对肾结石的破坏)。

系统100的探头102可以是发射超声能量的任何类型的探头。例如，探头102可以是超声机器的探头。在另一实施方式中，探头102可以是碎石术波纹管。在其他实施方式中，探头102可以是任何其他类型的医学或非医学超声换能器。

表面104可以是患者的皮肤。例如，当探头102是超声机器的探头时，探头102可以用于在患者皮肤的表面之下成像。表面104可以是在超声成像的目标位置之上的患者的皮肤。

系统100的垫106被配置为将探头102声学地耦合至表面104。导电垫106和制造导电垫106的方法在下面进一步详细描述，但通常，导电垫106被配置为产生在发射超声能量的探头102的表面与表面104之间的紧密接触。探头102的表面与表面104之间的紧密接触可以降低当空气存在于探头102的表面与表面104之间时所导致的阻抗。

也参考图2A-2C，在一些实施方式中，导电垫106被配置为单层水凝胶薄膜、具有粘合剂衬垫的单层水凝胶、或具有双表面的多层水凝胶薄膜。图2A示出具有单个层200以及第一表面202和第二表面204的导电垫106。在具有双表面的构造中，一个表面可以是光滑的表面，其能够实现对表面104的可重新定位的耦合(例如，光滑的表面创建了导电垫106和表面104之间的低摩擦系数)。导电垫106的相对表面可以是大致非光滑的、粘性的或比第一表面更不光滑的，并且能够使得导电垫106可逆地耦合至探头102。例如，光滑的表面能够使得导电垫106在表面104上滑动，并且粘性的或不太光滑的表面使得当导电垫106在表面104上滑动时，导电垫106保持贴附至探头102。在一些实施方式中，第一表面202和第二表面204的不同性质由于以下描述的浇铸过程而产生。例如，薄膜的高光滑侧可以通过将水凝胶浇铸在具有大于约90°的水接触角的疏水表面上而在浇铸材料界面处被制造。当浇铸在由疏水材料制成的模具中时，高光滑表面202在模具界面处创建，并且不太光滑的表面204在图2A中导电垫106的空气界面处创建。在一些实施方式中，浇铸表面是诸如玻璃的高能表面，其具有小于60°的水接触角。高能表面在模具界面处制造不太光滑的表面，并在空气界面处制造高光滑表面。在一些实施方式中，水凝胶被浇铸在具有20°和60°之间、40°和60°之间、或50°和60°之间的水接触角的表面上。

图2B示出具有粘合剂衬垫206的单层水凝胶106。在一些实施方式中，与粘合剂衬垫206相对的侧面是光滑的。在一些实施方式中，为了将导电垫106更好地耦合至探头102，粘合剂衬垫206耦合至导电垫106。粘合剂衬垫206可以包括纤维材料或易熔网带和双面压力敏感粘合剂的组合。

图2C示出双层水凝胶106。双层水凝胶106包括第一层208和第二层210。第一层208和第二层210可以包括不同或相同的水凝胶聚合物成分。例如，可以耦合至探头102的第一层208可以被配置为比与患者的皮肤交界的光滑的第二层210基本上更有粘性。

在一些实施方式中，导电垫106的光滑侧具有在约0.02和约0.15之间、在约0.02和约0.12之间、或在约0.02和约0.08之间的摩擦系数。在一些实施方式中，系统100的导电垫106被配置为具有与发射超声能量的探头102的表面相同的形状。导电垫106在形状上可以是大致矩形的、圆形的或正方形的。在矩形或正方形的实施方式中，垫106的表面积在1cm²和20cm²之间、2cm²和12cm²之间、或3cm²和6cm²之间。在圆形实施方式中，例如，用于与碎石术一起使用，导电垫106的直径在约50mm和约500mm之间、约70mm和约300mm之间、或约80mm和约150mm之间。在一些实施方式中，导电垫106的厚度在约1mm和约25mm之间、约2mm和约20mm之间、约2mm和约15mm之间、或约2mm和约10mm之间。在一些实施方式中，导电垫106基本上大于探头102的表面。例如，导电垫106可以是铺设在探头102将被移动的区域上的垫。在该示例中，导电垫106的粘性侧可以朝向表面104放置，并且导电垫106的光滑表面朝向探头102放置以使得当探头102在导电垫106的光滑表面上滑动时，导电垫106在表面104上保持就位。

导电垫106包括合并至高水含量水凝胶的水溶性聚合物。可以通过将水溶性聚合物溶解在水中并与亲水单体、交联剂和催化剂组合以制备预固化水凝胶配方(这里一般称为“配方”)来将水溶性聚合物合并至水凝胶中。交联剂可以是可以与水凝胶单体聚合并且增长两个或更多个聚合物链的分子。

交联过程将聚合链连接至被“交联”的分子网络。配方被催化或“固化”以实现聚合和交联，产生形状稳定的水凝胶。一旦被固化，水溶性聚合物被困在水凝胶结构的交联网络中，并且水溶性聚合物保持被高水含量的水凝胶溶解。水凝胶内的水溶性聚合物的该结构可以被称为互穿网络(IPN)。当高分子量的水溶性聚合物在水凝胶中用作IPN时，由于交联水凝胶网络内的分子缠结，高分子大小的水溶性聚合物可以防止水溶性聚合物从水凝胶表面释放。

如下所述，具有大致平滑和光滑表面的导电垫106可以通过控制配方中的水溶性聚合物与水凝胶聚合物的比率和水百分比来制造。在一些实施方式中，如果过多的水溶性聚合物与太高的水含量结合，则所产生的水凝胶可能在单独在许多超声应用中使用时太不牢固。相反，如果水溶性聚合物与水凝胶聚合物的过低比率和水凝胶中较低量的水结合使用，则结果可能是非常牢固且耐用但不是非常光滑的水凝胶。

在一些实施方式中，困在水凝胶内以制造光滑表面的水溶性聚合物可以包括但不限于聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)和聚氧化乙烯(PEO)、高分子量形式的PEG。在一些实施方式中，聚合物的分子量(mw)的范围从非常低(<1000道尔顿(Dalton))到非常高(>1百万道尔顿)。如这里定义的，高于100000道尔顿的分子量被分类为高分子量聚合物。例如，PVP K-90具有约360000的平均分子量并被认为是高mw水溶性聚合物。在一些实施方式中，PVP K-90是优选的水溶性聚合物。在其他实施方式中，PVP可以具有2000和1,500,000道尔顿之间的分子量。

在一些实施方式中，用于形成导电垫106的聚合物可以是丙烯酸酯单体，诸如甲基丙烯酸-2-羟基乙酯(HEMA)。在一些实施方式中，HEMA可以通过丙烯酸酯乙烯基的自由基引发来聚合以产生线性HEMA聚合物。在一些实施方式中，单体是烯属不饱和单体并且可以包括甲基丙烯酸、甲基丙烯酸盐、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯的盐和酸、甲基丙烯酸酰胺、甲基丙烯酸的N烷基酰胺、甲基丙烯酸的N烷基酰胺的盐和酸、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺、丙烯酰胺衍生物、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺衍生物、丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸-2-羟丙酯、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸、3-磺丙基丙烯酸酯钾盐(3-sulfopropyl acrylate potassium salt)、[2-(丙烯酰氧基)乙基]三甲基铵甲基硫酸盐及其无机盐、[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]三甲基铵甲基硫酸盐及其无机盐、或它们的组合。在一些实施方式中，交联剂包括乙二醇二甲基丙烯酸酯、二丙烯酸乙二醇酯、聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)二丙烯酸酯、聚(乙二醇)双丙烯酰胺、N，N′-亚甲基双丙烯酰胺、哌嗪双丙烯酰胺、戊二醛、表氯醇、包含1,2-二醇结构的交联剂、包含官能化肽的交联剂、以及包含蛋白质的交联剂。

在一些实施方式中，导电垫106的聚合物可以与双官能或多官能丙烯酸酯单体交联。多官能丙烯酸酯可以是具有两个或更多个可聚合丙烯酸酯基的分子。例如，双官能丙烯酸酯单体可以是乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDM)，其可以使得HEMA的水溶液能够被催化以产生形状稳定的交联水凝胶网络，该网络可以包含约50％至约90％之间的水、约60％至约80％之间的水、或约65％至约75％之间的水。在一些实施方式中，配方可以包括基于甲基丙烯酸-2-羟基乙酯和多官能丙烯酸酯的总重量的在约0.5％至约10.0％之间的多官能丙烯酸酯、在约1％至约5％之间的多官能丙烯酸酯、或在约1.0至约3.0％之间的多官能丙烯酸酯。在一些实施方式中，使用较高分子量的丙烯酸酯交联剂。例如，聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDM)可以用作交联剂以制造导电垫106，在PEGDM中，EGDM的单个乙二醇被聚乙二醇(PEG)代替。乙二醇的重复单元提供产生HEMA链之间的较长交联的在反应性丙烯酸酯端基之间的较大距离，并且与由EGDM制造的水凝胶相比，这可以产生具有较大强度、耐久性和弹性的水凝胶。PEGDM中的PEG可以包含乙二醇的8至9个重复单元。在一些实施方式中，PEGDM可以包含PEG的2至500之间、5至100之间、或5至25之间的重复单元。

在一些实施方式中，用于形成导电垫106的催化剂可以通过自由基引发来聚合单体。例如，自由基可以进攻丙烯酸酯的乙烯基的碳-碳双键，通过与配方中的其他乙烯基反应而导致链增长。在一些实施方式中，催化剂可以通过热分解或利用紫外光的光分解来产生自由基。催化剂可以包括过氧化苯甲酰、过硫酸铵、亚硫酸氢钠、和过硫酸钾。在一些实施方式中，催化剂是过硫酸钠(SPS)—无机过氧化物。SPS在水中是容易溶解的，并且容易地配制到HEMA水凝胶配方的水中。SPS可以在相对较低的温度(例如从约75℃至90℃)通过热分解激活。在一些实施方式中，过硫酸钾盐可以用作催化剂。在一些实施方式中，催化剂被选择以使得催化剂在分解时不生成气体副产品，诸如氧气或氮气，因为反应的气体副产品可以产生微气泡，其可能减弱通过导电垫106的超声能量。

图3示出用于制造导电垫的示例方法300的流程图。方法300可以包括制备配方(步骤302)。配方之后被浇铸至模具中或表面上(步骤304)，并且之后配方被固化(步骤306)。

如上所述，示例方法300包括制备配方(步骤302)。具体示例配方在下文示例部分中描述。一般地，制备配方包括制备水凝胶溶液，其包括单体或聚合物、交联剂、催化剂和水溶性聚合物。例如，并且如以下进一步描述，配方可以包括制备水溶性聚合物在水中的第一溶液、之后添加水凝胶单体、交联剂和催化剂至配方，之后混合直到配方是均匀的。在一个示例中，通过将PVP K-90溶解在蒸馏水中来制备第一溶液，制备PEGDM交联剂和HEMA单体的第二溶液，并且之后制备SPS在水中的第三溶液。以上三种溶液之后被组合以形成配方。

在一些实施方式中，导电垫包括多个层。多个层可以各自包括不同的配方。例如，导电垫可以被制造成包括本质上光滑的第一层和本质上粘性或粘合的第二层。多个层的使用可以实现具有两个不同表面的导电垫的制造，一个表面用于固定至探头，并且另一个用于探头在患者的表面上或在另一测试对象的表面上的低摩擦重新定位。在一个示例中，被配置为光滑的第一层可以如上所述被制造，并且被配置为粘性的第二层可以包括相同的成分，除了水溶性聚合物(例如，PVP)未被添加至第二层的配方以外。

在一些实施方式中，导电垫的一个或多个层还包括另外的化学制品，诸如但不限于助滑添加剂、延缓干燥的保湿剂、盐、润滑剂(emollient)、防止病原微生物的生长和传播的抗菌剂、和防止霉菌生长的防腐剂。

参考图3，一旦配方被制备，配方可以被浇铸至模具中(步骤304)。浇铸配方可以包括将配方倾倒至模具中并且之后给配方进行除气以移除配方内的气泡和溶解的空气。

在一些实施方式中，浇铸模具的表面可以影响所形成的导电垫的特性。在一些实施方式中，浇铸模具的表面可以用于生成双面垫。例如，当配方被浇铸在具有高水接触角的支承表面(诸如疏水聚合物表面)上时，配方中的水溶性聚合物可以在与疏水支承表面的界面处累积。在水溶性聚合物的界面处的累积可以在面向浇铸模具的垫表面上制造更光滑的表面并在与空气共享其界面的相对表面处产生不太光滑的水凝胶表面。

当浇铸在具有较小水接触角的材料(诸如玻璃)上时，配方至浇铸表面材料的湿润和粘着可以在浇铸表面界面处产生固化水凝胶的不太光滑的表面，并在空气界面处产生更光滑的水凝胶表面。诸如聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯和含氟聚合物的疏水聚合物都具有大于90°的水接触角，并且可以用于生成导电垫，该导电垫在模具界面处具有光滑表面，并且在相对的空气界面处具有不太光滑的表面。诸如玻璃的更可润湿的表面具有小于60°的水接触角，并且可以用于创建导电垫，其可以在空气界面处具有它们的最光滑的表面并且在与低水接触角材料的界面处具有不太光滑的表面。在一些实施方式中，浇铸表面包括玻璃、涂釉陶瓷或硼硅酸盐玻璃。

在一些实施方式中，配方被浇铸在预形成的粘合片上。当配方被固化时，粘合片可以用于将导电垫耦合至探头或其他换能器。在一些实施方式中，粘合剂是粘合水凝胶，并且在光滑的水凝胶被固化之前，该光滑的水凝胶可以通过与粘合水凝胶反应或与其表面形成互穿网络来直接与粘合水凝胶结合。在一些实施方式中，粘合片包括压力敏感粘合剂(PSA)。因为PSA本质上可以是疏水的，所以本发明的光滑亲水水凝胶可以很差地粘着至PSA，导致两个层的分层。为了实现水凝胶和疏水粘合剂之间的改进的耦合，纤维层可以包括在粘合片和配方之间以提供水凝胶可以粘附至其上的支架。例如，粘合水凝胶片被制造并且纤维片被结合至粘合水凝胶片。液体水凝胶配方之后被浇铸在附接至粘合水凝胶的纤维层的顶部上，并且水凝胶在固化时结合至纤维层。在另一示例中，配方可以被浇铸在模具的底部中的的纤维部分上。以这种方式，液体水凝胶配方可以在固化之前注入在Velcro纤维内。一旦被固化，水凝胶材料围绕纤维聚合，将水凝胶层锁定就位在疏水粘合片上。在一些实施方式中，一片PSA首先被粘附至纤维支架材料片，并且配方之后被浇铸在粘附至PSA的纤维片上。在一些实施方式中，PSA可以基于但不限于丙烯酸树脂、丁基橡胶、天然橡胶、丁腈橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯、硅橡胶、以及苯乙烯-橡胶嵌段共聚物。

参考图3所示的方法300，浇铸配方之后被固化(步骤306)。在一些实施方式中，浇铸配方可以通过热量、紫外线或它们的组合被固化。例如，浇铸配方可以通过热量被固化，在约170°F和约190°F之间或约175°F和约185°F之间加热约1小时至约4小时或约1.5小时至约3小时。在一些实施方式中，浇铸配方可以分阶段被固化。例如，当导电垫包括多个层时，第一层可以被部分固化，并且之后第二配方可以被浇铸在部分固化的配方上并且之后被固化。继续该示例，第一层粘合水凝胶配方可以被浇铸至模具中并且被部分固化。接着，光滑水凝胶配方可以被浇铸在部分固化的粘合水凝胶的顶部上，部分固化的粘合水凝胶之后被全部固化以形成多层导电垫。在另一示例中，光滑的水凝胶可以首先被浇铸、部分固化，并且之后，粘合水凝胶可以在完成最终的固化之前被浇铸在光滑水凝胶的顶部上。

图4示出用于降低超声检查记录中的阻抗的示例方法400的流程图。该方法包括提供导电垫(步骤402)。导电垫之后耦合至探头(步骤404)，并且超声能量被传递通过导电垫至第一表面(步骤406)。

如上所述，方法400可以包括提供导电垫(步骤402)。导电垫可以是本文描述的导电垫中的任一个。在一些实施方式中，导电垫包括第一光滑表面和第二粘性表面。导电垫可以由困在交联水凝胶网络内的一个或多个水溶性聚合物配制。在一些实施方式中，导电垫包括多个水凝胶薄膜层。例如，第一光滑表面可以是包括水溶性聚合物的第一水凝胶薄膜的表面，并且第二粘性表面可以是不包括水溶性聚合物的第二水凝胶薄膜的表面。

方法400还可以包括将导电垫耦合至换能器(步骤404)。也参考图1，在一些实施方式中，换能器是碎石术装置或超声装置的探头102。在一些实施方式中，导电垫的第二粘性表面抵靠换能器布置并耦合至换能器。导电垫可以可逆地耦合至换能器。例如，新的导电垫可以在对患者成像之前施加至超声成像装置。在成像程序完成之后，导电垫可以从换能器移除并丢弃。

方法400可以包括将超声能量传输通过导电垫(步骤406)。导电垫可以用作换能器和超声能量被传输至的表面之间的声耦合剂。作为耦合剂，导电垫可以降低超声能量的至表面的传输的阻抗。导电垫可以通过减少在超声能量在没有导电垫的情况下传输时在液体耦合凝胶中出现的空泡来增大超声能量的传输的效能。

示例

以下示例是这里描述的光滑、双面和双层水凝胶的实施例。示例可以在不背离其精神或本质特征的情况下以其他具体形式实现。前述示例因此被认为在所有方面是示意性的，而不是限制本发明。除非以其他方式声明，所论述的所有百分比是重量百分比。

示例1-光滑声学耦合水凝胶的制备

通过将79.0g的水中PVP K-90的按重量15％的溶液与20.9g的溶解在HEMA单体中的按重量2.8％的PEGDM的溶液组合来制备包含PVP的液体水凝胶配方。配方被搅拌直到均匀，并且之后3.6g的在水中的过硫酸钠(SPS)的2.0％的溶液被添加至配方。所得到的水凝胶配方包含68.3％的水，PVP构成聚合物固体的36.2％，以及SPS构成配方的水凝胶固体的0.3％。液体配方被浇铸至双面、矩形的聚丙烯模具并且在真空下被除气以移除溶解的空气。模具之后在175°F被放置在烤炉中3小时以将水凝胶聚合成形状稳定的固体。所得到的水凝胶膜从模具移除并且在蒸馏水中冲洗。水凝胶膜的两面是高度光滑的并且摸起来是滑的。当薄膜在皮肤上摩擦时，除了水以外的非常少的残留物留在皮肤上。

示例2-使用疏水聚合物模具的双面水凝胶垫的制造

使用来自示例1的水凝胶配方，并且34.0g的配方被浇铸至由聚甲基戊烯(PMP)制成的100mm直径的有盖培养皿中。液体之后在真空下被除气。盖被放置在培养皿上，并且水凝胶在175°F在烤炉中被固化2.5小时。有盖培养皿的盖之后被移除，并且模具在175°F被固化额外的30分钟以干燥水凝胶的表面。所得到的100mm直径的水凝胶垫大约4mm厚。其在对空气开放的表面上是干燥的和轻微粘性的，但甚至在蒸馏水中冲洗之后，在与模具接触的表面上是高度光滑的。

示例3-使用玻璃模具的双面水凝胶垫的制造

使用来自示例1的水凝胶配方，并且24.0g的配方被浇铸至由硼硅酸盐玻璃制成的90mm直径的有盖培养皿中，之后是液体在真空下的除气。盖被放置在玻璃有盖培养皿上，并且水凝胶在175°F在烤炉中被固化3小时。所得到的90mm直径的水凝胶垫大约3mm厚。其在与玻璃接触的表面上是轻微粘性的，但是暴露至空气的表面甚至在蒸馏水中冲洗之后是湿的和高度光滑的。

示例4-双层水凝胶垫的制造

与示例1描述的类似但没有PVP的粘性水凝胶配方通过首先制备HEMA单体中的1.5％的PEGDM的溶液来制造。交联水平针对没有PVP的层从2.8％的PEGDM降低至1.5％，因为发现在配方中没有PVP时膨胀较少，并且期望匹配两个层的膨胀行为。7.5g的该HEMA溶液之后与20.9g的蒸馏水组合以制造透明溶液，并且之后1.3g的水的2％SPS溶液作为催化剂被添加。没有PVP的该水凝胶配方包含74.7％的水，并且SPS构成配方的总固体的0.3％。10.0g的透明液体水凝胶配方被添加至90mm的玻璃有盖培养皿并且在真空下除气以移除溶解的空气。模具之后被覆盖并在175°F在烤炉中放置45分钟以部分地固化水凝胶，之后在烤炉中放置额外的15分钟，其中模具打开以干燥水凝胶表面。与示例1中制备的类似的光滑水凝胶配方在真空下被单独地除气，并且之后22.0g的除气后的液体被浇铸在没有PVP的部分固化的水凝胶的顶部上。模具被覆盖并在175°F放回在烤炉中2小时，以完成分层水凝胶的固化。所得到的水凝胶垫从模具移除并在蒸馏水中被冲洗。其大约为4mm厚，并且具有高度光滑的一个表面和相对表面，该相对表面是粘性粘合水凝胶。

示例5-双层水凝胶垫的制造

双层水凝胶垫如示例4所述被制备，除了使用100mm PMP的有盖培养皿模具以外。针对该较大的模具，11.2g的粘性水凝胶配方首先被添加至模具，并且24.0g的光滑水凝胶配方被添加在部分固化的粘性水凝胶的顶部上。通过该方法制造大约4mm厚的较大的双层水凝胶垫，其具有一个粘性表面和一个光滑表面。

示例6-双层水凝胶垫的制造

双层水凝胶垫如示例4中所述被制备，除了光滑水凝胶配方被首先浇铸，并且玻璃或PMP有盖培养皿模具被使用以外。具有一个粘性表面和一个光滑表面的双面水凝胶垫通过该方法制造。

示例7-利用涂布的双层水凝胶垫的制造

光滑水凝胶薄膜如示例2或示例3中描述被制备，但在175°F仅具有2小时的总固化时间。水凝胶垫从模具移除，并且粘性侧向上放置在干净的表面上。粘性表面被允许空气干燥30分钟，并且之后来自示例4的粘性水凝胶配方的薄层被刷涂在干燥的水凝胶表面上。涂布的水凝胶垫之后在175°F在烤炉中固化额外的一小时。

示例8-利用涂布的双层水凝胶垫的制造

如在示例7中制备的双层水凝胶薄膜，除了粘性水凝胶层通过仅指向粘性水凝胶层的辐射热源固化以外。

示例9-具有粘合剂衬垫的光滑水凝胶

矩形的聚丙烯模具通过利用粘合剂将垫的纤维部分粘附至模具的底部来修改。如示例1中制备的光滑水凝胶配方以以下量被浇铸在模具的底部中的的顶部上：该量完全覆盖并在纤维的表面之上提供1-2mm的水凝胶液体。模具在真空下被除气以移除溶解的空气和困在Velcro纤维中的空气。模具之后被覆盖并在175°F放置在烤炉中3小时以将水凝胶聚合成形状稳定的固体。固化的光滑水凝胶通过围绕Velcro纤维和Velcro纤维内的聚合作用而牢固地附接至Velcro纤维。

示例10-具有定制的粘合剂衬垫的光滑水凝胶垫

定制的粘合剂衬垫由聚酯易熔网带(Wonder-Web)制造，网带利用压力粘附至Scotch双面胶(剪贴带)的一面，Scotch双面胶在一面上具有防粘衬里。该具有粘合剂的定制的纤维片被粘附至矩形聚丙烯模具的底部，并且在示例1中制备的光滑水凝胶配方被浇铸至粘合剂的纤维侧的顶部上的模具中。水凝胶在真空下被除气并且之后在175°F被放置在烤炉中3小时以将水凝胶聚合成形状稳定的固体，该固体被牢固地粘附至粘合剂。水凝胶从模具移除并且其边缘被修剪以匹配粘合剂的边缘，从而制造矩形声耦合水凝胶垫，其具有用于可重新定位耦合至皮肤的一个光滑侧和用于可逆耦合至超声探头的一个粘合剂侧。当利用超声探头测试时，具有定制粘合剂的水凝胶与没有粘合剂的光滑水凝胶垫以及仅声耦合凝胶同样地表现。

示例11-用于在碎石术中使用的光滑水凝胶垫

来自示例5的圆形双层水凝胶垫或薄膜通过在没有任何附加润滑剂的情况下将粘性侧向下放置在机器的硅胶波纹管上而在碎石术机器上被测试。注意，垫足够好地粘附至波纹管表面以防止其在波纹管上滑动或容易地重新定位。波纹管之后被提高以与测试室结合并且之后通过将聚焦的冲击波经由它朝向压力换能器发送来被测试。双层垫与本发明的声耦合凝胶或单层光滑垫同样有效地传输冲击波。

尽管已经参考优选实施例描述了本公开内容，但熟悉本领域的技术人员应当理解，这些示例不是限制性的，并且更为广泛的水凝胶化学物质、成分、物理形式的水凝胶和应用的方法被本发明考虑。本公开内容的光滑水凝胶也可以包含许多其他的亲水性聚合物，如助滑添加剂、以及延缓干燥的保湿剂、各种盐和润滑剂、防止病原微生物的生长和传播的抗菌剂、和防止霉菌生长的防腐剂。本发明意图包括在不偏离以下权利要求的精神和范围的情况下对于本领域技术人员来说明显的本主题涉及的修改。