Полімерна композиція для імітації тканин людини за електродинамічними параметрами

Винахід відноситься до органічних високомолекулярних сполук, а саме композицій полівінілового спирту, який одержується реакціями гюлімераналогічннх перетворень, зокрема полімерних композиційних матеріалів, які можуть бути використані у промисловості, медицині та як імітатор тканин людини. Найбільш близькою до запропонованої є полімерна композиція для імітації тканин людини за електродинамічними параметрами, що містить наповнювач і зв’язуюче (Р.Кинг, Г.Смит. Антенны в материальных средах-М.,Мир 1984, т.2,с.715). Процес отвердження такої композиції відбувається тривалий час (до 24-х годин). Консистенція композиту є твердою, що ускладнює інвазивний контроль параметрів електромагнітного поля у фантомі людини за допомогою давачів. Матеріал дозволяє імітувати тільки два види тканин - жир та кістки. Крім того, композит не може використовуватись повторно, В основу винаходу поставлена задача створення полімерної композиції для імітації тканин людини за електродинамічними параметрами, в якій використання нових матеріалів і певного співвідношення між ними дозволило би забезпечити імітацію всіх видів тканин людини, а також дало змогу багаторазового використання композиції. Поставлена задача вирішується тим, що полімерна композиція для імітації тканин людини, за електродинамічними параметрами, яка складається зі зв’язуючого, наповнювача згідно винаходу і додатково містить модифікатор і дистильвану воду при такому співвідношенні компонентів (%, мас.): полівініловий спирт 10, наповнювач 3...12 модифікатор 5...30 дистильована вода 48...80 Використання модифікатора і наповнювача (графіту, міді, алюмінія) дає змогу регулювати діелектричну проникність і провідність відповідно, а використання в якості зв’язуючого полівінілового спирту забезпечує можливість багаторазовою використання композиції і інвазивного контролю параметрів електромагнітного поля у фантомі людини. Зміна співвідношення полівінілового спирту та води і введення нових наповнювачів дозволяє забезпечити імітацію усіх видів тканин людини за електродинамічними параметрами, таких як кістка, жир, м’язи, мозок, шкіра, легкість формування фантому людини, доступність для давачів електромагнітного поля будь-якої точки у фантомі людини, виготовленому з композитного матеріалу, стабільність його електродинамічних характеристик. Розчинність полівінілового спирту у воді дає можливість використовува ти композицію багаторазово. Полімерну композицію готували змішуванням таких компонентів(%мас) : полівініловий спирт - 10, наповнювач - 3...12, модифікатор - 5...30, дистильована вода - 48...80 . Як наповнювач вибраний або графіт, або мідь , або алюміній, як модифікатор - емульсійний полістирол, полівінілпірролі-дон, емульсійний полістирол. Змішування проводили протягом 5...10 хвилин при швидкості перемішування 15...20 об/хв. , після чого композицію заливали у форми. Повне тверднення композиції проходило при температурі 293 К протягом 20...30 хвилин. Приклад 1. Для імітації кісткової тканини полівініловий спирт 10 %, мас ГОСТ 10779-69 розчиняли у дистильованій воді 48%, мас. змішували з модифікатором, а саме емульсійним полістиролом 30%, мас. ГОСТ 20282 - 74 та наповнювачем графітом 12%, мас. (табл.1, приклад1). Приготовлену полімерну композицію заливали у форми і витримували 20 хвилин. Для імітації жиру, м’язів мозку, шкіри підготовлені були композиції зі складвми відповідно прикладам 2, 3, 4, 5. Таблиця 1 Компонентний склад композиції №з/п. Компоненти,%, мас. 1. 2. 3. Полівініловий спирт Дистильована вода Наповнювачі - графіт - мідь - алюміній Модифікатори: - емульсійний полістирол, - полівінілпірролідон, - емульсійний полівінілхлорид. 4. Номери та типи складів приклад 2. приклад 1. приклад 3. приклад 4. приклад 5. Імітатор кістки Імітатор Імітатор м’язів Імітатор мозку Імітатор шкіри жиру 10 10 10 10 10 48 55 80 67 80 12 5 5 3 5 30 25 5 5 5 5 15 5 Зразки для визначення електродинамічних параметрів виготовлялись вигляді дисків діаметром 18 мм і товщиною 1...3 мм, що відповідало формі розміру поперечного перерізу вимірювальної коаксіальної лінії DML121. Для вимірювання був застосований метод реактивних навантажень. Визначались відносна діелектрична проникність e та тангенс кута діелектричних втрат tg d дециметровому діапазоні хвиль. Зразки полімерних композицій досліджувалися у порівнянні з прототипом Таблиця 2 Електродинамічні параметри композицій на частоті f № з/п. 1 2 3 4 5 Композиція Імітатор кістки Імітатор жиру Імітатор м’язів Імітатор мозку Імітатор шкіри f, МГц e 915 1000 915 915 1000 4,9 6,0 55 45 44 s , См/м 0,15 0,091 1,45 0,88 1,1 tg d 0,55 0,27 0,47 0,35 0,45 Як видно з таблиці 2 , параметри імітаторів тканин людини відповідають електродинамічним характеристикам тканин , наведеним в літературі, наприклад : для жиру та шкіри - Р.Кинг, Г.Смит. Антенны в материальных средах - М., Мир, 1984, T1, с. 263; для кістки , м’язів, мозку - Gutschling S.,Weiland Т Detailed SAR distribution m high resolution human head models. –11 th International Zurich Symposium and Technical Exhibition on Electromagnetik Compatibility, 1995, p. 292.