[发明专利]一种基于辐射检测的仿真人体皮肤肌肉的制作方法

说明书

技术领域

本发明属于医学、材料学等理工医交叉学科技术领域，涉及仿真人体皮肤肌肉的制作方法，具体涉及一种基于辐射检测的仿真人体皮肤肌肉的制作方法。

背景技术

人体模型从1945年诞生和应用以来，大多停留在实验室单个制作阶段；80年代后，人体模型虽有一定的规模，但缺乏标准化、系列化和批量化的生产。为了发展新兴的仿真人体模型技术，需要从原材料类型选择、设计方法和制作工艺方面进行系统性的研究。

人体模型表面的仿生皮肤肌肉作为人体模型所占面积最大的部分，具有非常重要的作用。而现有的仿生皮肤肌肉制作方法存在以下缺陷：

1、目前缺少能同时满足辐射等效、皮肤质感和良好加工性能的新型组织等效材料；辐射皮肤的等效性取决于元素组成，皮肤的质感取决其材料硬段和软段的相关比例，材料的机械加工性能取决于材料的大分子聚集态的结构。而现有的专利文献中，提供的已有高分子塑料有：有机玻璃、聚乙烯、人工或天然的橡胶材料、聚氨酯弹性体系、硅橡胶弹性体系，这些高分子材料均难以同时满足上述新型组织等效材料的基本要求；

2、现有皮肤肌肉材料大多未经特殊的分散剂处理，采用高温下的共聚共混，使得材料的内应力较大，导致仿真皮肤肌肉内部残存内应力，进而形成空泡和裂纹；严重影响产品的质量；

3、现有仿生皮肤肌肉为了降低其制作成本，通过加入含金属粉末的原材料来调整其电子密度和有效原子系数，这种金属粉末的加入，使得后期实验时，容易出现金属元素的特性谱线干扰，对辐射结果造成了很大的干扰和不良影响。

有鉴于此，现有的人体模型皮肤肌肉的制备方法还存在着以上不足之处，如何开发一种性能更优良的仿生人体皮肤肌肉的制备方法，具有十分重要的意义。

发明内容

    针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种基于辐射检测的仿真人体皮肤肌肉的制作方法，该方法制备出的仿生人体皮肤肌肉显著提高了组织材料的等效性，提高了材料稳定的物理性能和机械加工性能，并且辐射效果好、无干扰谱线出现。

    实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于辐射检测的仿真人体皮肤肌肉的制作方法，包括如下步骤：

   （1）聚合体的生成：在真空或惰性气体环境下，将高分子材料和多元醇反应形成预聚体，采用部分交联反应，扩大了分子量；再将预聚体与辅料在常温常压下反应12-24小时，缓慢扩链聚合，形成生长型的态势，实现材质的均匀性，同时减少内应力引起的裂纹；

    所述高分子材料包括多亚甲基多苯基多异氰酸酯；所述高分子材料与多元醇的质量比为1:3~1:5；所述辅料包括分散剂、耦联剂、扩链剂、表面活化剂和催化剂；其中，按所需要的质量密度、电子密度、材质硬度和机械性能不同，所述辅料的质量总和占预聚体材料质量百分数≤5%，根据所需基体软硬主要控制耦联剂质量占预聚体材料质量百分数0.5%-1%，其余各辅料组分各占预聚体材料质量百分数1%；

    （2）采用二次硫化的方法，第一次硫化过程采用远红外硫化方法，在60~100℃下保持2~6 h，进行初步定型；第二次硫化过程采用高频旋转硫化方法，在60~100℃下保持2~6 h，以期提高热能穿透能力和提高材质受热的均匀性，细化内部分子结构和改善表面状态；第二次硫化后，以20℃/10 min的速度进行阶梯度降温，直到常温为止。

   相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明采用“等效元素法”和“轻元素替代法”，进行C、H、O、N、S、P的相互等效取代，使材料总体在原子的辐射特性方面相近似，大大提高了辐射特效性能，等效误差与人体误差为3%。

2、本发明制备过程中不加入任何金属添加剂，减少辐射低能和高能能量的依赖性，使低能和高能的等效性误差最高可控制在2%以内；进而避免了金属元素特性谱线干扰和高能辐射时的感生同位素谱线干扰。

3、本发明采用“仿生生长结合技术”，将高分子材料和辅料形成预聚体，在常温常压下，反应一定的时间，缓慢扩链聚合，形成生长型的态势，实现了材质的均匀性，同时减少内应力引起的裂纹。