具有核殼結(jié)構(gòu)的襯墊及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種襯墊，具體涉及一種不產(chǎn)生圖像偽影而且具有生物相容性的襯墊。
【背景技術(shù)】
[0002]聚合物發(fā)泡和其他軟材料廣泛用于健身器材和醫(yī)療設(shè)備配件中，例如病人用的襯墊、支持部件和保護(hù)部件上的襯墊。通常在臨床檢查中會用到這些帶有襯墊的設(shè)備，由于病人直接接觸這些襯墊，所以在諸如X-射線透射、CT檢查等造影檢查中，這些襯墊也會出現(xiàn)在檢查的視野中。為了避免襯墊對檢查結(jié)果的影響，應(yīng)盡力避免圖像偽影一即襯墊本身形成的圖像對檢查的影響。
[0003]另外，在臨床應(yīng)用中，由于患者通常皮膚直接接觸襯墊，這就需要襯墊能夠達(dá)到體感溫暖、舒適并且具備患者安全性的性質(zhì)，并得到理想的愉悅外觀的相應(yīng)醫(yī)療設(shè)備附件的制備材料。
[0004]當(dāng)前使用的大部分醫(yī)用配件供應(yīng)商生產(chǎn)由低密度聚合物發(fā)泡材料制成的襯墊，例如聚乙烯(PE)，聚氨酯(PU)和乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物。對于醫(yī)療應(yīng)用，對發(fā)泡材料的表面、組成、化學(xué)有害物含量、密度均一性和顯像質(zhì)量等有諸多要求。例如，聚合物表面不能引起患者過敏；聚合物表面應(yīng)該是防水的；材料本身的微結(jié)構(gòu)不能引起圖像偽影。為了改善表面性質(zhì)，例如使其無粘性并且防水，一些生產(chǎn)者在材料的表面用噴涂的方法形成聚合物涂層。但是，隨著使用和暴露于X-射線的過程，涂層的性能會變差。由于噴涂主要是利用聚合物的物理吸附，還有耐久性差的問題。涂層制備工藝也會導(dǎo)致環(huán)境問題和健康方面的問題。此外，上述涂層工藝還會導(dǎo)致生產(chǎn)成本高的問題。迄今為止，仍然缺乏具有成本效益的廉價解決方案來得到能夠滿足醫(yī)療成像、耐用性和表面功能的患者臨床檢查用的襯墊泡沫產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種能夠避免圖像偽影的襯墊，而且該襯墊兼具耐久性、安全性、防水性、自清潔性等性質(zhì)，所述襯墊能夠用低成本的方法大規(guī)模生產(chǎn)。所述襯墊可用于醫(yī)學(xué)成像設(shè)備上。例如，可用作醫(yī)療設(shè)備中起支持、保護(hù)等作用的襯墊，例如X-射線檢查以及CT檢查中患者所躺的襯墊。
[0006]在一個實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了一種襯墊，所述襯墊由聚合物材料形成，其中所述襯墊具有核殼結(jié)構(gòu)，所述殼與所述核具有相同而且均勻的密度，其中所述核與所述殼是分別制備的。本發(fā)明利用核殼結(jié)構(gòu)中的殼取代現(xiàn)有技術(shù)中的涂層，增強(qiáng)了其耐磨性和耐久性。即使經(jīng)過多次射線檢查，殼也不會像普通物理涂敷的涂層那樣易于損壞。而且，由于核與殼具有相同密度，其不會產(chǎn)生偽影。由于核與殼分別制備，對于襯墊用于不同環(huán)境時所需要的不同性質(zhì)，可以在襯墊最終成型之前只對殼進(jìn)行處理，從而降低了處理難度，而且減少了制備成本。例如，只對殼進(jìn)行熱壓縮處理，以得到具有疏水性表面的殼。對于襯墊密度并無特殊限定，只要其符合使用環(huán)境所需的力學(xué)性能和機(jī)械強(qiáng)度要求即可，例如具備一定的支持性。
[0007]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)其需要選擇合適的聚合物。例如可以選擇密度在20kg/m3至200kg/m3范圍內(nèi)的聚合物。
[0008]在一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述聚合物為對人體接觸無毒的聚合物，而且所述襯墊通過物理發(fā)泡成型工藝制備，所述襯墊不含有毒的化學(xué)殘留物。而且由于襯墊由無毒聚合物制成，避免了對病人皮膚的刺激，保障了安全性。所述襯墊通過物理發(fā)泡成型工藝制備，物理發(fā)泡成型工藝由于不涉及化學(xué)修飾，因此不會含有毒的化學(xué)殘留物。物理發(fā)泡形成工藝成本低，而且簡單方便，最重要的是物理方法不會涉及化學(xué)試劑，從而不會引入有毒的化學(xué)殘留物。進(jìn)一步保障了病人使用時的安全性。
[0009]所述聚合物可以為任何能夠用物理方法形成泡沫的無毒聚合物，包括但不限于聚乙烯，聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中的至少一種。其中核與殼可以由相同材料形成，也可以由不同種材料形成。由于成本的關(guān)系可以選擇最具成本效益的材料分別形成殼和核，殼主要對表面性質(zhì)產(chǎn)生影響，需要選擇具有相關(guān)性質(zhì),如疏水性等的材料。而核主要對機(jī)械強(qiáng)度產(chǎn)生影響，因此可以根據(jù)機(jī)械強(qiáng)度的要求對其進(jìn)行選擇。并在綜合成本最低的情況下進(jìn)行組合，從而進(jìn)一步節(jié)約成本。
[0010]在一個優(yōu)選實(shí)施方式中，所述殼的表面為無縫的。因為制備過程中不需縫合，所述核殼結(jié)構(gòu)襯墊表面沒有縫隙，從而避免了空氣和水的滲入，以免造成密度不均一導(dǎo)致的圖像偽影，并防止了由于液體滲漏導(dǎo)致的襯墊損壞。
[0011]在一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述殼的表面為疏水表面。例如可以通過熱壓縮處理改變殼的表面微結(jié)構(gòu)，例如粗糙度，從而獲得一定的疏水性。例如1nm至10 μ m的低粗糙度可以增加其疏水性。
[0012]在一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述聚合物發(fā)泡材料具有封閉的多孔結(jié)構(gòu)，所述多孔結(jié)構(gòu)具有封閉孔，而且所述多孔結(jié)構(gòu)的孔徑小于0.5_。具有此多孔結(jié)構(gòu)的發(fā)泡材料具有更加適宜的機(jī)械強(qiáng)度，從而能夠為病人提供更加舒適的體感。
[0013]在一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述襯墊的殼外表面具有疏水涂層，所述疏水涂層由具有反應(yīng)性端基的氟代硅烷形成，所述反應(yīng)性端基為能夠與所述殼的表面反應(yīng)的基團(tuán)，而且所述涂層通過化學(xué)接枝與所述殼的表面相連。與物理吸附形成的疏水涂層相比，化學(xué)接枝的涂層能夠牢固地存在于所述殼的表面，在帶來疏水性的同時，提供抵抗潮濕環(huán)境和耐磨的性能。
[0014]在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，所述反應(yīng)性端基選自酰氯、氯和烷氧基中的至少一種。這些反應(yīng)性端基為可水解的基團(tuán)。以烷氧基為例，在與水反應(yīng)之后，生成連接在Si上的羥基，其與殼表面上的羥基反應(yīng)，脫水形成與殼表面的共價連接。共價連接的涂層能夠更加牢固地結(jié)合到殼表面，從而防止了硅烷分子接觸水時有可能引發(fā)的分子重排，避免了疏水性的損失，并增強(qiáng)了耐久性。
[0015]所述烷氧基的碳原子數(shù)并無特殊限制，只要其能夠被水解，從而能夠與所述制品的基底層反應(yīng)即可。在一個優(yōu)選實(shí)施方式中，所述烷氧基可以為C1至C6烷氧基中的至少一種，優(yōu)選甲氧基、乙氧基和/或丙氧基。
[0016]在一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述反應(yīng)性端基的氟代硅烷為具有通式I的全氟代烷基娃燒:
[0017]CF3 — (CF2)n — (CH2)m — SiX3 通式 I
[0018]其中η為O至12的整數(shù)；m是O至12的整數(shù)，X為可水解的基團(tuán)。在一個優(yōu)選實(shí)施方式中，其中X為酰氯、氯或烷氧基。
[0019]雖然具有相同的密度，所述襯墊的殼與核的孔結(jié)構(gòu)可以相同或者不同。例如，殼可以具有閉孔微結(jié)構(gòu)，而核可以具有開放的孔。
[0020]本發(fā)明還提供了一種制備上述襯墊的方法，包括如下步驟:
[0021]利用聚合物材料分別形成核部件和殼部件，使所述核和所述殼具有相同并且均勻的密度；
[0022]和粘結(jié)所述核部件和殼部件，使核殼結(jié)構(gòu)成型。所述粘結(jié)的方法可選自熱熔粘結(jié)、熱壓縮粘結(jié)、膠水粘結(jié)、塑料焊接及其組合方法，但不限于此，只要能夠?qū)⒑瞬考蜌げ考Y(jié)合到一起，而且在所述襯墊內(nèi)不會造成空隙即可。不可使用縫制工藝，因為縫制會導(dǎo)致針眼和縫線的存在，破壞其完整性，進(jìn)而影響其微結(jié)構(gòu)，可能會導(dǎo)致空氣或液體滲入，不但有可能造成圖像偽影，還有可能造成襯墊的損壞。
[0023]所述熱壓縮粘結(jié)條件包括但不限于:熱壓溫度60至200°C，時間為Imin (分鐘)至10min0
[0024]形成核結(jié)構(gòu)的部件的步驟可以為在模具內(nèi)發(fā)泡成型所述核結(jié)構(gòu)的部件，或從發(fā)泡材料中切割出具有所述核結(jié)構(gòu)的部件。形成殼結(jié)構(gòu)的部件的步驟可以是從切合所述核結(jié)構(gòu)部件的相同材料上切割成適宜形狀的殼，也可以用其他材料單獨(dú)形成殼，只要其密度與核相同，而且密度均一即可保證不產(chǎn)生圖像偽影。
[0025]在一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述粘結(jié)之前，所述殼表面被疏水化處理。從成本方面來說，僅僅對殼進(jìn)行表面處理優(yōu)于對已經(jīng)成型的核殼結(jié)構(gòu)襯墊進(jìn)行表面疏水化處理。而且，先對殼進(jìn)行表面疏水化處理的方法也更加簡便。
[0026]在一個更優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述疏水化處理為對所述殼結(jié)構(gòu)外表面用包括反應(yīng)性端基的氟代硅烷化合物化學(xué)接枝處理。
【附圖說明】
[0027]圖1為病人襯墊的結(jié)構(gòu)示意圖，其中A為核殼具有不同微結(jié)構(gòu)的襯墊示意圖；B為核殼具有相同微結(jié)構(gòu)的襯墊不意圖；
[0028]圖2為根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選的實(shí)施方式對殼表面進(jìn)行疏水化處理的化學(xué)反應(yīng)方程式;
[0029]圖3為本發(fā)明制成的襯墊的照片；
[0030]圖4為本發(fā)明所述襯墊的斷層X線攝影結(jié)果；
[0031]圖5本發(fā)明襯墊的壓縮應(yīng)力測試結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下文中將詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施方式。應(yīng)理解的是，下文中所列出的實(shí)施方式僅為示例說明本發(fā)明的目的而提供，不應(yīng)理解為對本發(fā)明范圍的限制。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書限定。
[0033]本發(fā)明涉及一種具有核殼結(jié)構(gòu)的發(fā)泡成型襯墊及其制備方法。該制備方法節(jié)約成本，而且由于不需縫制加工工藝，所以制得的附件表面密封，從而任何流體均不能浸入到該發(fā)泡成型附件的內(nèi)部。所述襯墊可以用作設(shè)備的保護(hù)結(jié)構(gòu)，或用作病人檢查時所躺的襯墊。
[0034]由于具有核殼結(jié)構(gòu),一方面通過殼控制表面性質(zhì),使得殼的耐久性、牢固性都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)中的涂層和化學(xué)修飾表面；另一方面，分別制備核與殼并僅僅對殼進(jìn)行所需的表面處理，大大節(jié)約了成本；第三，由于分別制備殼與核，而且可以選擇不同材料，使得成本的優(yōu)化有了更大的選擇余地。
[0035]所述襯墊主要用于需要獲取圖像的醫(yī)療設(shè)備上，例如X-射線透射、CT檢查等。所述襯墊由聚合物發(fā)泡材料形成，其中所述襯墊具有核殼結(jié)構(gòu)，所述殼與所述核具有相同而且均勻的密度，所述密度并無特別限定，只要其能夠符合其所用環(huán)境所需的輕、軟的要求即可，一般情況下，所述密度可以在20kg/m3至200kg/m3范圍內(nèi)，而且所述聚合物為對人體接觸無毒的聚合物。而且在其制備期間也不涉及有毒化學(xué)品的引入，因為其制備方法通過物理發(fā)泡成型工藝制備。
[0036]核材料和殼材料都是重量輕而且質(zhì)地軟的聚合物，這會使患者感覺舒適，并帶來溫暖的體感。發(fā)泡材料可以通過物理發(fā)泡成型工藝來制備。在發(fā)泡材料體內(nèi)不含有毒的化學(xué)殘留物。上述材料的密度均勻，而且僅僅為20?200kg/m3。因此，在進(jìn)行諸如X-射線等檢查時，該材料對得到的圖像產(chǎn)生極低的衰減。該