CN113950292A - 超声耦合装置 - Google Patents

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CN113950292A
CN113950292A CN202080042940.0A CN202080042940A CN113950292A CN 113950292 A CN113950292 A CN 113950292A CN 202080042940 A CN202080042940 A CN 202080042940A CN 113950292 A CN113950292 A CN 113950292A
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coupling device
hydrogel
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ultrasound coupling
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亚历克西斯·J·扬
罗纳德·D·叶斯梅
尼古拉斯·T·加布里尔
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Abstract

本发明公开了一种超声耦合装置。该超声耦合装置包括水凝胶，其中该水凝胶具有至少10重量％的水含量；和近场通信装置。

Description

超声耦合装置
背景技术
超声已在医学领域中使用数十年。传统的较大器械用于对妊娠进展进行成像或诊断不同组织的疾病。除了成像之外，还研究了超声的治疗潜力及其对装置无线供电的能力。
发明内容
因此，在一个方面，本公开提供了一种超声耦合装置，该超声耦合装置包括水凝胶，其中水凝胶具有至少10重量％的水含量；和近场通信装置。
在另一方面，本公开提供了一种用于将超声辐射递送至受试者的系统，该系统包括本公开的超声耦合装置和具有探针的超声换能器，其中该超声换能器的探针与水凝胶接触。
已汇总了本公开的示例性实施方案的各个方面和优势。以上发明内容并不旨在描述本公开的每个例示的实施方案或每种实施方式。另外的特征和优点在随后的实施方案中公开。下面的附图和具体实施方式更具体地举例说明了使用本文所公开的原理的某些实施方案。
定义
对于以下给出定义的术语，除非基于以下定义中使用的术语的修改形式的具体引用，在权利要求中或在说明书中的其它地方提供了不同的定义，否则整个说明书、包括权利要求都应该以这些定义为准：
关于数值或形状的术语“约”或“大约”意指数值或性能或特性的+/-5％，但是也明确包括在数值或性能或特性的+/-5％内的任何窄范围以及精确的数值。例如，“约”100℃的温度指从95℃到105℃的温度，但是也明确地包括任何更窄的温度范围或甚至在该范围内的单个温度，包括，例如，精确为100℃的温度。例如，“约”1Pa-sec的粘度是指从0.95Pa-sec至1.05Pa-sec的粘度，但也明确地包括刚好1Pa-sec的粘度。类似地，“基本上正方形”的周边旨在描述具有四条侧棱的几何形状，其中每条侧棱的长度为任何其它侧棱的长度的95％至105％，但也包括其中每条侧棱刚好具有相同长度的几何形状。
关于特性或特征的术语“基本上”是指该特性或特征表现出的程度大于该特性或特征的相对面表现出的程度。例如，“基本上”透明的基材是指与不透射(例如，吸收和反射)相比透射更多辐射(例如，可见光)的基材。因此，透射多于50％的入射在其表面上的可见光的基材是基本上透明的，但透射50％或更少的入射在其表面上的可见光的基材不是基本上透明的。
术语“一个”、“一种”和“该/所述”包括多个指代物，除非本文内容另外明确指明。因此，例如，提及包含“一种化合物”的材料包括两种或更多种化合物的混合物。
附图说明
结合附图考虑到以下对本公开的各种实施方案的详细说明可以更全面地理解本公开，其中：
图1A为超声耦合装置的一个实施方案的顶部透视图；
图1B为图1A的装置的剖视图；
图2A为超声耦合装置的另选的实施方案的顶部透视图；
图2B为图2A的装置的剖视图；
虽然可能未按比例绘制的上述附图示出了本公开的各种实施方案，但还可以设想其它实施方案，如在具体实施方式中所指出。在所有情况下，本公开通过示例性实施方案的表示而非通过表达限制来描述当前公开的发明。应当理解，本领域的技术人员可想出许多其它修改和实施方案，这些修改和实施方案落在本公开的范围和实质内。
具体实施方式
在详细解释本公开的任何实施方案之前，应当理解在本申请中本发明不限于在下文描述中提及的部件的使用、构造和布置的细节。本发明容许其它实施方案并且容许以各种方式操作或进行，对于本领域的普通技术人员而言，在阅读本公开时，这些方式将变得显而易见。另外，应当理解，本文中所用的用语和术语均出于说明目的，并且不应被视为限制性的。本文中“包括”、“包含”或“具有”及其变型的使用意指涵盖其后所列举的项目及其等同形式以及附加的项目。应当理解，可利用其它实施方案，并且可在不脱离本公开范围的前提下，作出结构变化或逻辑变化。
如本说明书所使用，通过端点表述的数值范围包括该范围内所包含的所有数值(例如1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.8、4和5等)。
除非另外指明，否则本说明书和实施方案中所使用的表达量或成分、特性测量等的所有数值在所有情况下均应理解成由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附实施方案列表中示出的数值参数可根据本领域的技术人员利用本公开的教导内容寻求获得的期望特性而变化。最低程度上说，并且在不试图将等同原则的应用限制到受权利要求书保护的实施方案的范围内的情况下，每个数值参数应至少根据所报告的有效位数并通过应用惯常的四舍五入法来解释。
本发明提供了一种超声耦合装置。如图1A和图1B所示，超声耦合装置100包括水凝胶120和附接到水凝胶120的近场通信装置110。在一些实施方案中，近场通信装置110可具有孔112，并且水凝胶至少部分地填充在孔112中。在一些实施方案中，水凝胶可完全填充在孔112中。
在一些实施方案中，如图2A和图2B所示，超声耦合装置200还可包括水凝胶220与近场通信装置210之间的聚合物基材230。近场通信装置210可具有孔212，并且聚合物基材230可具有孔232。水凝胶可至少部分地填充在孔212和孔232中。在一些实施方案中，水凝胶可完全填充在孔212和孔232中。超声耦合装置200还可包括在近场通信装置210与聚合物基材230之间的粘合剂层240。粘合剂层240可具有孔242，并且水凝胶可至少部分地填充在孔242中。在一些实施方案中，水凝胶可完全填充在孔242中。超声耦合装置200还可包括水凝胶220上的第二聚合物基材250和第二聚合物基材250上的第二粘合剂层260。第二聚合物基材250可具有孔252，并且第二粘合剂层260可具有孔262。在一些实施方案中，水凝胶可完全填充在孔252和孔262中。水凝胶可至少部分地填充在孔252和孔262中。超声耦合装置200还可包括在近场通信装置210上的第三粘合剂层270，其中近场通信装置210在粘合剂层240与第三粘合剂层270之间。第三粘合剂层270可具有孔272。水凝胶可至少部分地填充在孔272中。在一些实施方案中，水凝胶可完全填充在孔272中。
在一些实施方案中，水凝胶可共价键合到聚合物基材230或第二聚合物基材250。在一些实施方案中，近场通信装置还可包括聚合物基材。本公开的基材为有机聚合物基材，更具体地讲，包含典型地为氢原子的可提取原子的聚合物基材。示例性聚合物基材包括聚酰胺诸如尼龙、聚酯诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚烯烃诸如聚丙烯以及聚氨酯。
本公开中使用的水凝胶可包括WO 2017/058698 A1(Young等人)和WO 2018/183098 A1(Young等人)中描述的那些。例如，本公开的水凝胶具有至少10重量％、15重量％、20重量％、30重量％、40重量％或甚至50重量％的水含量。水凝胶可来源于包含亲水性单体、水溶胀性粘土和两种不同的水溶性光引发剂的pH小于9.5的水性组合物。
在本公开的一个实施方案中，本文公开的水凝胶在吸收渗出物或汗液或其它流体之后保持附接到聚合物基材。
亲水性单体是可溶于水中和/或可溶于包含可与水混溶的有机溶剂且具有作为主要组分的水的混合溶液中的单体。在一个实施方案中，该单体具有小于或等于20的亲脂性指数。如本文所用，术语“亲脂性指数”或“LI”是指用于表征单体的疏水特征或亲水特征的指数。通过在等体积(1:1)的非极性溶剂(例如，己烷)和极性溶剂(例如，75:25的乙腈-水溶液)中分配单体来确定亲脂性指数。亲脂性指数等于分配之后保留在非极性相中的单体的重量百分比。疏水性更好的单体趋于具有更高的亲脂性指数；类似地，亲水性更好的单体趋于具有更低的亲脂性指数。亲脂性指数的测量进一步描述于Drtina等人，高分子，第29卷，第4486-4489页(1996年)(Drtina et al.,Macromolecules,29,4486-4489(1996))中。具有足够低的亲脂性指数的非离子性单体的示例包括但不限于：(甲基)丙烯酸羟烷基酯，诸如丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸3-羟丙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯(例如，LI为1)和甲基丙烯酸3-羟丙酯(例如，LI为2)；丙烯酰胺(例如，LI小于1)和甲基丙烯酰胺(LI小于1)；单甲基丙烯酸甘油酯和单丙烯酸甘油酯；N-烷基(甲基)丙烯酰胺，诸如N-甲基丙烯酰胺(例如，LI小于1)、N,N-二甲基丙烯酰胺(例如，LI小于1)、N-甲基甲基丙烯酰胺和N,N-二甲基甲基丙烯酰胺；N-乙烯基酰胺，诸如N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺和N-乙烯基吡咯烷酮；(甲基)丙烯酸乙酰氧烷基酯，诸如丙烯酸2-乙酰氧乙基酯和甲基丙烯酸2-乙酰氧乙基酯(例如，LI为9)；(甲基)丙烯酸缩水甘油酯，诸如丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯(例如，LI为11)；以及乙烯基烷基吖内酯，诸如乙烯基二甲基吖内酯(例如，LI为15)。
亲水性单体是本领域已知的并且包括乙烯基单体诸如(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酰胺。
示例性(甲基)丙烯酸酯单体包括：丙烯酸(3-磺丙基)酯(SPA)及其盐、N,N-二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯及其盐、[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]二甲基-(3-磺丙基)氢氧化铵、[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯和聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯。
示例性(甲基)丙烯酰胺单体包括：N-取代的(甲基)丙烯酰胺衍生物，诸如N-甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、环丙基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-甲基甲基丙烯酰胺、环丙基甲基丙烯酰胺、N-异丙基甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、羟乙基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)及其盐；和N,N-二取代的(甲基)丙烯酰胺衍生物，诸如N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基丙基丙烯酰胺、N-甲基-N-乙基丙烯酰胺、N-甲基-N-异丙基丙烯酰胺、N-甲基-N-正丙基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺。N-丙烯酰基吡咯烷、N-丙烯酰基哌啶、N-丙烯酰基-N'-甲基高哌啶和N-丙烯酰基-N'-甲基哌啶、N-丙烯酰基吗啉或其取代的衍生物，和N,N二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺。
常规交联剂(即，将聚合物链共价键合在一起的化合物)适合用于提供必要的机械稳定性并任选地控制水凝胶的粘合性质。所需的交联剂的量对于本领域技术人员来说将是显而易见的，诸如总聚合反应混合物的约0.01重量％、0.05重量％或甚至0.08重量％至约0.5重量％、0.4重量％或甚至0.3重量％。典型的交联剂包含至少两个可聚合双键，并且包括三丙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯(聚乙二醇(PEG)分子量介于约100和约4000之间，例如PEG400或PEG600)和亚甲基双丙烯酰胺。在一个实施方案中，组合物基本上不含(即，小于0.001重量％或甚至0.01重量％)本领域已知的常规交联剂，并且例如公开在Haraguchi等人，大分子，第36卷(2003)第5732-5741页(Haraguchi et al.in Macromolecules v.36(2003)p.5732-5741)中。
本发明中的亲水性单体在聚合时优选与水溶胀性粘土相互作用。优选地，亲水性单体中的一些具有可以与水溶胀性粘土形成氢键、离子键和配位键以及共价键的官能团。此类官能团的示例包括酰胺基团、氨基基团、羟基基团、四甲基铵基团、硅烷醇基团和环氧基团。
可将粘土添加到水凝胶组合物中以增强包含大量水的复合材料的机械特性。本公开的水溶胀性粘土是能够在水或水与有机溶剂的混合溶剂中溶胀并均匀分散的粘土矿物。在一个实施方案中，水溶胀性粘土是能够以分子形式(单层)或水平接近于此的形式均匀分散在水中的无机粘土矿物。更具体地讲，水溶胀性粘土可以含有钠作为夹层离子。示例性水溶胀性粘土包括：合成锂蒙脱石[Na0.3(Mg,Li)3Si4O10(OH)2]、滑石粉[Ca0.25(Mg,Fe)3((Si,Al)4O10)(OH)2·n(H2O)]、蒙脱土[(Na,Ca)0.33(Al,Mg)2(Si4O10)(OH)2·nH2O]、锂皂石[Na+.07[(Si3Mg5.5Li0.3)O20(OH)4]-.07]、monitrite和合成云母。
相对于水性组合物的总重量而言，本公开的水性组合物可包含至少0.1重量％的水溶胀性粘土。在一个实施方案中，相对于水性组合物的总重量而言，在水性组合物中水溶胀性粘土的量为至少0.3重量％、0.5重量％或甚至1重量％；且为至多10重量％、15重量％或甚至20重量％。
本公开的水性组合物可包含I型或II型光引发剂中的至少一种。
本公开的水性组合物在一些实施方案中可包含至少两种不同的引发剂：第一引发剂，其为I型光引发剂；和第二引发剂，其为II型光引发剂。
用于自由基聚合的光引发剂在本领域中被分类为裂解(I型)引发剂和夺氢(II型)引发剂。I型引发剂在吸收光时自发进行“α-裂解”，立即产生引发基团。II型引发剂是一种光引发剂，其在被光化辐射活化时，通过从第二(H-供体)化合物夺取氢而形成自由基，以产生实际的引发自由基。该第二化合物被称为聚合增效剂或共引发剂。
I型和II型光引发剂是本领域已知的。然而，这些光引发剂可能不具有足以用于本公开的水凝胶组合物中的水中溶解度。为了改善光引发剂的溶解度，如本领域已知，光引发剂可以用(更)亲水性基团衍生，可以调节抗衡离子以改善化合物的水中溶解度，和/或可以使用共溶剂以助于光引发剂溶解于水性组合物中。
I型光引发剂的示例是苯偶姻衍生物、羟甲基苯偶姻和4-苯甲酰基-1,3-二氧戊环衍生物、苯偶酰缩酮、α,α-二烷氧基苯乙酮、α-羟基烷基苯基酮、α-氨基烷基苯基酮、酰基氧化膦、双酰基氧化膦、酰基硫化膦、卤代苯乙酮衍生物等等。示例性水溶性I型光引发剂包括：4-[2-(4-吗啉代)苯甲酰基-2-二甲基氨基]-丁基苯磺酸盐和苯基-2,4,6-三甲基-苯甲酰基亚膦酸盐。合适的盐包括例如钠和锂阳离子。合适的水溶性I型光引发剂的商业示例以商品名：“IRGACURE 2959”(2-羟基-4'-(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯丙酮)购自德国路德维希港的巴斯夫公司(BASF SE,Ludwigshafen,Germany)。
II型光引发剂的示例为改性的二苯甲酮、苯偶酰和噻吨酮。
示例性的水溶性II型光引发剂包括：4-(3-磺基丙氧基)二苯甲酮和2-(3-磺基丙氧基)噻吨-9-酮，以及2-、3-和4-羧基二苯甲酮。
在本公开中，该至少一种I型光引发剂和该至少一种II型光引发剂都是水溶性的，这意味着在环境条件(例如，23℃)下，光引发剂在水中的溶解度为至少0.01重量％、0.1重量％、0.25重量％、0.5重量％、1重量％、2重量％、5重量％或甚至8重量％。如果光引发剂在水中的溶解度太低，则光引发剂将不能用于产生自由基。
在一个实施方案中，基于水性组合物的总重量计，水性组合物包含至少0.01重量％、0.05重量％、0.1重量％或甚至0.5重量％；且至多1重量％、2重量％、4重量％或甚至5重量％的第一引发剂，I型。
在一个实施方案中，基于水性组合物的总重量计，水性组合物包含至少0.01重量％、0.05重量％、0.1重量％、0.2重量％或甚至0.5重量％；且至多1重量％、2重量％、4重量％或甚至5重量％的第二引发剂，II型。
通常，I型光引发剂:II型光引发剂的重量比在10:1和1:10之间，优选在5:1和1:5之间。
在一个实施方案中，采用的粘土、单体(或其中的杂质)和/或添加剂(或其中的杂质)的添加可以增加水性组合物的pH值。水性组合物可包含至少0.1％的水溶胀性粘土。
此类附加成分选自本领域已知的添加剂，这些添加剂包括例如水、有机增塑剂、表面活性剂、湿润剂、防腐剂、粒子、聚合物材料(疏水性或亲水性，包括蛋白质、酶、天然存在的聚合物和树胶)、有和没有侧链羧酸的合成聚合物、电解质、渗透剂、pH调节剂、着色剂、氯化物源、生物活性化合物以及它们的混合物。在一些实施方案中，附加成分可以用于多于一种目的。例如，甘油可以用作有机增塑剂和渗透剂。
示例性湿润剂可包括甘油、山梨糖醇、木糖醇、麦芽糖醇、聚乙二醇、丙二醇、丁二醇和脲。示例性防腐剂可包括双咪唑烷基脲、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸丙酯、对羟基苯甲酸丁酯、异噻唑啉酮、苯氧基乙醇或有机酸诸如苯甲酸、山梨酸、乙酰丙酸和茴香酸。示例性粒子可包括具有至少一个小于100nm的维度的那些粒子，诸如二氧化硅、氧化锆、金和银纳米粒子，以及天然粘土和合成粘土。
粘合剂层可包括粘弹性或弹性体粘合剂。粘弹性或弹性体粘合剂可以包括美国专利申请公布2016/0016338(Radcliffe等人)中描述的那些，例如，压敏粘合剂(PSA)、橡胶类粘合剂(例如，橡胶、氨基甲酸酯)和有机硅类粘合剂。粘弹性或弹性体粘合剂还包括热活化粘合剂，其在室温下不发粘，但在高温下变得暂时发粘并且能够粘结到基底。热活化粘合剂在活化温度下被活化，并且在温度高于该温度时具有与PSA相似的粘弹性特征。粘弹性或弹性体粘合剂可为基本上透明的和光学清晰的。本说明书的粘弹性或弹性体粘合剂中的任一种可以是粘弹性光学透明的粘合剂。弹性体材料可具有大于约20％、或大于约50％、或大于约100％的断裂伸长率。粘弹性或弹性体粘合剂层可作为基本上100％的固体粘合剂直接应用，或者可以通过涂覆溶剂型粘合剂并蒸发溶剂而形成。粘弹性或弹性体粘合剂可为热熔融粘合剂，该热熔融粘合剂可被熔融、以熔融形式施加并且然后被冷却以形成粘弹性或弹性体粘合剂层。合适的粘弹性或弹性体粘合剂包括弹性聚氨酯或有机硅粘合剂以及粘弹性光学透明的粘合剂CEF22、817x和818x，以上所有均可购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3MCompany,St.Paul,Minn)。其它可用的粘弹性或弹性体粘合剂包括基于苯乙烯嵌段共聚物、(甲基)丙烯酸嵌段共聚物、聚乙烯醚、聚烯烃和聚(甲基)丙烯酸酯的PSA。粘合剂层可包含UV固化的粘合剂。
在一些实施方案中(例如，如图1A-图1B、图2A-图2B以及图3A-图3B所示)，可通过在将水性组合物置于孔中之后固化该水性组合物来形成水凝胶。
本公开中使用的近场通信装置可包括WO 2016/160359 A1(Jesme等人)中描述的那些。有时期望将电子器件附接到人类皮肤。此类电子器件包括可用于例如感测、健康监测或验证应用的射频识别(RFID)或近场通信(NFC)标签。例如，人员可以将NFC标签附接到其皮肤，然后该NFC标签可以经由NFC自动向该人员可以使用的支持NFC的计算机、平板电脑、电话等提供期望的验证。近场通信装置可被配置为根据NFC论坛(https://nfc- forum.org/)定义的近场通信标准或其它合适的标准包括例如ISO/IEC 18092、ECMA-340或ECMA-352、ISO/IEC 15693、ISO/IEC 14443、ISO/IEC 18000-3进行操作。近场通信装置可被配置为基于其模拟属性诸如谐振频率或品质因数在电磁近场中操作。
在一些实施方案中，近场通信装置可包括具有加密密钥的存储器。在一些实施方案中，近场通信装置可具有带有唯一标识(ID)的存储器。近场通信装置可具有带有可锁定使用信息的存储器。近场通信装置可具有带单个回路的天线。天线包括形成单个回路的导电迹线。已发现，当设置在皮肤上或皮肤附近或设置在具有不同水合水平的其它含流体介质诸如水凝胶上或附近时，仅具有一个回路或仅具有几个回路的近场通信装置可提供改善的且更一致的性能。
在一些实施方案中，近场通信装置包括与天线和集成电路电并联的电容器。近场通信装置可具有感测水凝胶的水合水平的能力。近场通信装置可包括在其天线和水凝胶之间的顺应性分段导电屏蔽层。近场通信装置可包括在其天线和水凝胶之间的低介电涂层或间隔层。近场通信装置可具有一个或多个不同的非粘合区域作为附接件以将应力与近场通信装置的较高模量部分隔离。
近场通信装置可具有WO 2016/109168 A3(Gabriel等人)中所述的导体。导体可以是对中在沿着导体长度的轴线上的细长导体，使得该轴线相对于参考线具有连续一阶导数，该参考线平行于导体的伸长方向，并且在多个间隔开的第一位置处的一阶导数为零。在一些实施方案中，轴线相对于参考线具有二阶导数，该二阶导数在至少一个第二位置处不连续，并且在每个第一位置处的导体宽于在每个第二位置处的导体。在一些其它实施方案中，轴线相对于参考线具有二阶导数，该二阶导数在至少一个第二位置处基本上为零，并且在每个第一位置处的导体宽于在每个第二位置处的导体。在一些实施方案中，该至少一个第二位置包括至少两个第二位置。
在一些实施方案中，导体能够对中在沿着导体长度并且限定导体平面的轴线上，该导体具有沿着平行于导体平面的方向的宽度。轴线具有连续的曲率半径，并且在多个间隔开的第一位置处，轴线具有局部最小曲率半径并且导体具有局部最大宽度。在一些实施方案中，每个第一位置处的局部最大宽度大于导体在不是第一位置的任何其它位置处的宽度。在一些实施方案中，轴线相对于参考线的二阶导数的量值沿导体的长度是连续的，该参考线平行于导体的伸长方向。
在一些实施方案中，导体可以是沿导体的长度伸长的电连续导体，该导体具有沿导体的长度基本上恒定的高度、变化的宽度和变化的曲率半径。沿着导体的长度，导体的较大曲率半径对应于导体的较小宽度，并且导体的较小曲率半径对应于导体的较大宽度。在一些实施方案中，沿着导体的长度，基本上相等曲率半径的位置对应于基本上相等的宽度。
在一些实施方案中，导体可以是沿导体的长度伸长的电连续导体，该导体具有沿导体的长度变化的宽度和变化的曲率半径。沿着导体的长度，导体的宽度随着导体的曲率半径的减小而增大，并且导体的宽度随着导体的曲率半径的增大而减小。
在一些实施方案中，导体可以是对中在沿着导体长度的轴线上的细长导体。在轴线上的多个间隔开的第一位置中的每个第一位置处，在第一位置处与轴线相切的线平行于导体的伸长方向，并且在轴线上的多个间隔开的第二位置中的每个第二位置处，在第二位置处与轴线相切的线不平行于参考线。导体在每个第一位置处较宽，并且在每个第二位置处较窄。
在一些实施方案中，导体可以是沿导体的长度伸长的电连续导体，该导体具有沿导体的长度变化的厚度和变化的曲率半径。沿着导体的长度，导体的较大曲率半径对应于导体的较小厚度，并且导体的较小曲率半径对应于导体的较大厚度。在一些实施方案中，导体沿导体的长度具有变化的宽度，使得沿着导体的长度，导体的较大曲率半径对应于导体的较小宽度，并且导体的较小曲率半径对应于导体的较大宽度。
在一些实施方案中，近场通信装置可与水凝胶接触。在一些实施方案中，近场通信装置可附接到水凝胶。在一些实施方案中，孔可具有圆形、卵形、椭圆形或多边形(诸如3边-12边多边形)形状的横截面。一些典型的多边形形状包括正方形、矩形、五边形、六边形、七边形和八边形形状。在一些实施方案中，近场通信装置具有孔。在一些实施方案中，近场通信装置孔可为圆形、卵形、椭圆形或多边形(诸如3边-12边多边形)形状。一些典型的多边形形状包括正方形、矩形、五边形、六边形、七边形和八边形形状。在一些实施方案中，聚合物基材和近场通信装置孔具有相同的形状。
在一些实施方案中，聚合物基材孔和近场通信装置孔具有相同的直径。在一些实施方案中，聚合物基材孔具有约1mm至100mm的直径。在一些实施方案中，聚合物基材孔具有约5mm至75mm的直径。在一些实施方案中，聚合物基材孔具有约10mm至50mm的直径。
在一些实施方案中，近场通信装置孔限定1mm2至10000mm2的面积。在一些实施方案中，近场通信装置孔限定25mm2至5625mm2的面积。在一些实施方案中，近场通信装置孔限定10mm2至2500mm2的面积。在一些实施方案中，近场通信装置具有与孔相对的第二孔。在一些实施方案中，该装置包含在两个孔之间的开放通道，并且水凝胶的至少一部分在通道中。在一些实施方案中，通道在两个孔之间的距离为约0.5mm至10mm。
在一些实施方案中，提供了一种用于向受试者递送超声辐射的系统。该系统可包括本专利申请的超声耦合装置和具有探针的超声换能器。超声换能器的探针可与水凝胶接触。
以下实施方案旨在举例说明本公开而非进行限制。
实施方案
实施方案1是一种超声耦合装置，该超声耦合装置包括水凝胶，其中水凝胶具有至少10重量％的水含量；和近场通信装置。
实施方案2是根据实施方案1所述的超声耦合装置，其中水凝胶来源于水性组合物，该水性组合物包含：能够进行自由基聚合的亲水性单体，该亲水性单体选自(甲基)丙烯酸酯或(甲基)丙烯酰胺中的至少一种；和自由基聚合的引发剂。
实施方案3是根据实施方案1所述的超声耦合装置，其中水性组合物具有小于9.5的pH。
实施方案4是根据实施方案1-3中任一项所述的超声耦合装置，其中水性组合物还包含I型或II型光引发剂中的至少一种。
实施方案5是根据实施方案1-4中任一项所述的超声耦合装置，其中水凝胶还包含具有至少一个小于100nm的维度的粒子。
实施方案6是根据实施方案1-5中任一项所述的超声耦合装置，其中近场通信装置包括孔，并且水凝胶至少部分地填充在近场通信装置的孔中。
实施方案7是根据实施方案1-6中任一项所述的超声耦合装置，其中近场通信装置与水凝胶接触。
实施方案8是根据实施方案1-7中任一项所述的超声耦合装置，其中近场通信装置附接到水凝胶。
实施方案9是根据实施方案1-8中任一项所述的超声耦合装置，其中近场通信装置包括具有可锁定使用信息的存储器。
实施方案10是根据实施方案1-9中任一项所述的超声耦合装置，其中近场通信装置包括具有单个回路的天线。
实施方案11是根据实施方案1-10中任一项所述的超声耦合装置，其中水性组合物还包含湿润剂，该湿润剂选自甘油、山梨糖醇、木糖醇、麦芽糖醇、聚乙二醇、丙二醇、丁二醇和脲。
实施方案12是根据实施方案1-11中任一项所述的超声耦合装置，其中水性组合物还包含防腐剂，该防腐剂选自双咪唑烷基脲、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸丙酯、对羟基苯甲酸丁酯、异噻唑啉酮、苯氧基乙醇或有机酸诸如苯甲酸、山梨酸、乙酰丙酸和茴香酸。
实施方案13是根据实施方案1-12中任一项所述的超声耦合装置，其中近场通信装置包括与天线和集成电路电并联的电容器。
实施方案14是根据实施方案1-13中任一项所述的超声耦合装置，近场通信装置包括聚合物基材。
实施方案15是根据实施方案1-13中任一项所述的超声耦合装置，该超声耦合装置还包括在水凝胶和近场通信装置之间具有孔的聚合物基材。
实施方案16是根据实施方案15所述的超声耦合装置，其中水凝胶共价键合到聚合物基材。
实施方案17是根据实施方案15所述的超声耦合装置，该超声耦合装置还包括在近场通信装置与聚合物基材之间的粘合剂层。
实施方案18是根据实施方案15所述的超声耦合装置，其中聚合物基材包含聚氨酯、聚酰胺、聚酯和聚丙烯中的至少一种。
实施方案19是根据实施方案15所述的超声耦合装置，该超声耦合装置还包括具有孔的第二聚合物基材，并且水凝胶共价键合到第二聚合物基材。
实施方案20是根据实施方案1-19中任一项所述的超声耦合装置，其中近场通信装置具有孔。
实施方案21是根据实施方案20所述的超声耦合装置，其中近场通信装置具有与孔相对的第二孔。
实施方案22是根据实施方案21所述的超声耦合装置，其中该装置包括在近场通信装置的两个孔之间的开放通道，并且水凝胶的至少一部分位于通道中。
实施方案23是一种用于向受试者递送超声辐射的系统，该系统包括根据实施方案1-22中任一项所述的超声耦合装置和具有探针的超声换能器，其中超声换能器的探针与水凝胶接触。
以下工作例旨在举例说明本公开而非进行限制。
实施例
材料
Figure BDA0003403881860000171
除非另有说明，否则所有水性组合物都用来自水净化系统(以商品名“Milli-Q”购自马萨诸塞州比尔里卡的EMD密理博公司(EMD Millipore,Billerica,MA))的18MΩ水制备。
使用配备有8157BNC Ross Ultra pH/ATC三极电极(马萨诸塞州沃尔瑟姆的赛默科技公司(Thermo Scientific,Waltham,MA))的Orion3STAR pH计测量pH。pH计使用遵循供应商提供的程序用校准标准物在pH 4、7和10下的三点校准(BDH，阿拉伯联合酋长国迪拜(BDH,Dubai,UAE))来校准。
水性组合物的制备
玻璃广口瓶(0.95L)配备有顶置式搅拌器(VOS PC顶置式搅拌器，购自宾夕法尼亚州拉德诺的VWR国际公司(VWR International,Radnor,PA))，其具有60cm的半月形叶轮。将广口瓶用水(522mL)填充，并且将顶置式搅拌器设置为400rpm。缓慢地添加锂皂石XLG粘土(18g)，并且将混合物搅拌30分钟。向所得澄清溶液充入含有溶解于N,N-二甲基丙烯酰胺(62.4mL)中的IRGACURE 2959(300mg)的溶液。接着添加亚甲基双丙烯酰胺(3mL，2重量％)的水性溶液，并且将反应搅拌30分钟。然后添加柠檬酸(6mL，10重量％)的水性溶液，并且将反应搅拌5分钟。停止混合，并且将所得水性组合物保持15分钟-60分钟，以便构建制剂的粘度。水性组合物的pH测量为7.0。
实施例1.超声耦合装置
将在一侧上具有白色纸张载体背衬(130微米厚)的半透明聚氨酯膜片(20微米厚)(以商品名“3M 9832F Film on White Paper Carrier”购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Corporation,St.Paul,MN))层合到膜的暴露聚氨酯表面上的双面胶带(以商品名“3M1509Medical Tape”购自3M公司)。移除白纸，暴露相对的聚氨酯表面。使用#14Mayer棒，用1重量％的二苯甲酮的己烷溶液涂覆新暴露的聚氨酯膜表面。涂层在环境条件下干燥。使用圆形口模从层合物中切出19mm的孔。然后将纸剥离件从双面胶带移除，并将新暴露的粘合剂层合至涂覆有机硅剥离涂层(51微米厚，购自特拉华州威尔明顿的杜邦公司的杜邦帝人薄膜公司(Dupont Teijin Films,Dupont Company,Wilmington,DE))的透明PET剥离衬件，使得剥离涂层与粘合剂接触。从层合物切割正方形部分(大约12.7cm×12.7cm)，其中19mm的孔定位在正方形的中心。然后将大约20mL上述水性组合物施加到层合物的聚氨酯表面。将涂覆有机硅剥离涂层(51微米厚，购自杜邦帝人薄膜公司(Dupont Teijin Films)的透明PET剥离衬件施加到水性组合物的顶部(其中剥离表面面向水性组合物)。该水性组合物铺展在填充孔的聚氨酯表面上。使用压力将该构造填隙至3.2mm的厚度。紫外(UV)光引发的接枝通过使用UV光台(明尼苏达州奥克代尔的经典制造公司(Classic Manufacturing,Inc.,Oakdale,MN))将涂布的片材照射20分钟来进行。该光台配备有十六个40瓦，350nm的黑光管[Sylvania RG2 F40/350BL/ECO管(117cm长)]，其中8个光管定位在片材上方的一排中，并且8个管定位在片材下方的一排中。每排中的光管中心间隔5.1cm，并且距片材的表面3.8cm定位。在固化工序之后，移除两个PET剥离衬件。从水凝胶-聚氨酯膜层合物中冲切出38mm的圆，其中聚氨酯膜的水凝胶填充的孔直接定位在中心。在Smartrac BULLSEYE NFC标签(#3002646，荷兰阿姆斯特丹的Smartrac公司(Smartrac Company,Amsterdam,Netherlands))的中心(塑料基材部分)冲切出19mm的孔。将标签与膜部件的外径对齐，其中标签的粘合剂表面粘附到聚氨酯膜上的粘合剂表面。
实施例2.超声耦合装置
穿过1624W TEGADERM膜粘合剂绷带(购自3M公司(3M Corporation))的中心(塑料基材部分)冲切出19mm的孔。绷带的粘合剂表面附接到实施例1的NFC标签的表面，使得绷带的孔与标签的孔对齐。
实例3超声耦合装置
将在一侧上具有白色纸张载体背衬(130微米厚)的半透明聚氨酯膜片(20微米厚)(以商品名“3M 9832F Film on White Paper Carrier”购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Corporation,St.Paul,MN))层合到膜的暴露聚氨酯表面上的双面胶带(以商品名“3M1509Medical Tape”购自3M公司)。移除白纸，暴露相对的聚氨酯表面。使用#14Mayer棒，用1重量％的二苯甲酮的己烷溶液涂覆新暴露的聚氨酯膜表面。涂层在环境条件下干燥。使用圆形口模在带涂层的膜中切出两个19mm的孔，这些孔在中心处以10.16cm的距离间隔开。然后将纸剥离件从双面胶带移除，并将暴露的粘合剂层合至涂覆有机硅剥离涂层(51微米厚，购自杜邦帝人薄膜公司(Dupont Teijin Films))的透明PET剥离衬件，使得剥离涂层与粘合剂接触。从层合物切出两个正方形部分(大约7.26cm×7.26cm)，其中每个部分具有定位在中心的19mm孔。然后将大约20mL上述水性组合物施加到正方形部分中的一个正方形部分的聚氨酯表面。将具有孔的第二正方形聚氨酯膜设置在第一正方形部分上的水性组合物上，其中聚氨酯表面面向水性组合物，并且正方形部分的边缘和中心孔对齐。水性组合物铺展在填充孔的聚氨酯表面上。使用压力将该构造填隙至3.2mm的厚度。紫外(UV)光引发的接枝通过使用UV光台(明尼苏达州奥克代尔的经典制造公司(Classic Manufacturing,Inc.,Oakdale,MN))将涂布的片材照射20分钟来进行。该光台配备有十六个40瓦，350nm的黑光管[Sylvania RG2 F40/350BL/ECO管(117cm长)]，其中8个光管定位在片材上方的一排中，并且8个管定位在片材下方的一排中。每排中的光管中心间隔5.1cm，并且距片材的表面3.8cm定位。在固化工序之后，移除两个PET剥离衬件。从聚氨酯膜-水凝胶-聚氨酯膜层合物中冲切出38mm的圆，使得聚氨酯膜的水凝胶填充的孔定位在圆的中心。在Smartrac BULLSEYENFC标签(#3002646，Smartrac公司(Smartrac Company))的中心(塑料基材部分)冲切出19mm的孔。将标签与聚氨酯膜层中的一个聚氨酯膜层的外径对齐，并且将标签的粘合剂表面粘附到聚氨酯膜上的粘合剂表面。
实施例4.超声耦合装置
穿过1624W TEGADERM膜粘合剂绷带(购自3M公司(3M Corporation))的中心冲切出19mm的孔。将实施例3的装置的涂覆粘合剂的聚氨酯表面(即，与附接标签的表面相对定位的表面)附接到绷带的非粘合剂表面，使得聚氨酯膜的水凝胶填充的孔与绷带的孔对齐。
本文所引用的所有参考文献和公布全文均明确地以引用方式并入本公开。本文讨论了本发明的例示性实施方案，并且引用了本发明范围内可能的变型。例如，结合一个例示性实施方案描绘的特征可与本发明的其它实施方案结合使用。在不脱离本发明范围的前提下，本发明中的这些以及其它变型和修改对本领域内的技术人员将是显而易见的，并且应当理解，本发明并不限于本文阐述的例示性实施方案。因此，本发明仅受以下所提供的权利要求书及其等同物的限定。

Claims (20)

1.一种超声耦合装置，所述超声耦合装置包括：
水凝胶，其中所述水凝胶具有至少10重量％的水含量；和
近场通信装置。
2.根据权利要求1所述的超声耦合装置，其中所述水凝胶来源于水性组合物，所述水性组合物包含：
选自(甲基)丙烯酸酯或(甲基)丙烯酰胺中的至少一种的亲水性单体，所述亲水性单体能够进行自由基聚合；和
自由基聚合的引发剂。
3.根据权利要求1所述的超声耦合装置，其中所述水性组合物具有小于9.5的pH。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的超声耦合装置，其中所述水性组合物还包含I型或II型光引发剂中的至少一种。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的超声耦合装置，其中所述水凝胶还包含具有至少一个小于100nm的维度的粒子。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的超声耦合装置，其中所述近场通信装置包括孔，并且所述水凝胶至少部分地填充在所述近场通信装置的所述孔中。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的超声耦合装置，其中所述近场通信装置与所述水凝胶接触。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的超声耦合装置，其中所述近场通信装置附接到所述水凝胶。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的超声耦合装置，其中所述近场通信装置包括具有可锁定使用信息的存储器。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的超声耦合装置，其中所述近场通信装置包括具有单个回路的天线。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的超声耦合装置，其中所述水性组合物还包含湿润剂，所述湿润剂选自甘油、山梨糖醇、木糖醇、麦芽糖醇、聚乙二醇、丙二醇、丁二醇和脲。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的超声耦合装置，其中所述水性组合物还包含防腐剂，所述防腐剂选自双咪唑烷基脲、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸丙酯、对羟基苯甲酸丁酯、异噻唑啉酮、苯氧基乙醇或有机酸诸如苯甲酸、山梨酸、乙酰丙酸和茴香酸。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的超声耦合装置，其中所述近场通信装置包括与天线和集成电路电并联的电容器。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的超声耦合装置，所述近场通信装置包括聚合物基材。
15.根据权利要求1-13中任一项所述的超声耦合装置，所述超声耦合装置还包括在所述水凝胶和所述近场通信装置之间具有孔的聚合物基材。
16.根据权利要求15所述的超声耦合装置，其中所述水凝胶共价键合到所述聚合物基材。
17.根据权利要求15所述的超声耦合装置，所述超声耦合装置还包括在所述近场通信装置与所述聚合物基材之间的粘合剂层。
18.根据权利要求15所述的超声耦合装置，其中所述聚合物基材包含聚氨酯、聚酰胺、聚酯和聚丙烯中的至少一种。
19.根据权利要求15所述的超声耦合装置，所述超声耦合装置还包括具有孔的第二聚合物基材，并且所述水凝胶共价键合到所述第二聚合物基材。
20.一种用于向受试者递送超声辐射的系统，所述系统包括根据权利要求1-19中任一项所述的超声耦合装置和具有探针的超声换能器，其中所述超声换能器的所述探针与所述水凝胶接触。
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