JP2012176197A - フィルム状エコーゲル及び超音波センサユニット - Google Patents

Abstract

【課題】超音波透過率が高く、強度・柔軟性に富み、剥離後のべた付き感かなく、人体に安全であり、しかも使い捨てを可能にしたフルム状エコーゲル、及びこのフィルム状エコーゲルを有した超音波センサユニットを提供するものである。
【解決手段】本発明のフィルム状エコーゲルは、超音波センサと人体との音響結合に用いられるエコーゲルであって、フィルム状に成型され水を含有した天然由来の高分子系ゲルから成る。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波センサと人体との音響結合に用いられるフィルム状エコーゲルに関する。
本発明は、上記フィルム状エコーゲルを有した超音波センサユニットに関する。

従来、超音波センサと人体と音響結合材のエコーゲルとしては、ゼリー状ゲル、あるいは液体を含む膨潤ゾルが用いられて来た。また、グリセリンフィルム状パッド、ポリウレタンを用いた高分子系フィルム状ゲル（特許文献１参照）なども知られている。

特開２００７−１６７４２４号公報

高齢者医療において、尿障害や尿失禁の患者に対する排尿管理が重要となって来ている。排尿管理の１つとして、超音波を利用して膀胱内の蓄尿量を定期的に自動計測し、ある限界蓄尿量に達したならば、排尿を促すことで失禁を未然に防ぐこと、あるいは患者からの排尿日誌などデータを管理センターに送り、患者の治療に役立てるシステムも提案されている。このような場合、超音波センサと人体との音響結合材であるエコーゲルを長時間にわたり人体に接触させておく必要がある。

ところで、従来のゼリー状エコーゲルあるいは液体を含む膨潤ゾルの場合は、べた付きがあり、人体に付着した際に不快感が伴うのみならず、衣類を汚染するため、日常生活を送りながらの使用は困難であった。使用後は、拭き取る必要もある。つまり、付着時のべたつきや、拭き取り残しによる不快感及び衣類の汚染があるため、長時間の使用は、患者の精神的負担が非常に大きい。また、揮発性が高く、長時間の使用に耐えないものであった。

グリセリンフィルム状パッドの場合も、長時間使用していると、体積が減って機能が低下する。

さらに、事業化を考えたときに、衛生面の観点からは使い捨てであることが望ましい反面、価格を抑える必要もある。

一方、ポリウレタンを用いた合成高分子系エコーゲルは、フィルム状であるため、衣服汚染がなく、使用後の拭き取りの必要もない。長時間の使用が可能であり、べたつき感や人体に付着した際の不快感がなく、従来の上記問題点が改善される。しかしながら、合成高分子を利用しているため、破棄したときにも自然消滅されずに残る点で環境面に問題がある。ポリウレタンを用いた高分子系エコーゲルは、化学反応で作られるが、反応しないで残った成分により、皮膚にかぶれが生じる懼れがあり、安全面でも問題がある。原料が反応性試薬であり、製造面でも問題がある

本発明は、上述の点に鑑み、超音波透過率が高く、強度・柔軟性に富み、べた付き感がなく、人体に安全であり、しかも使い捨てを可能にしたフルム状エコーゲルを提供するものである。
本発明は、このようなフィルム状エコーゲルを有した超音波センサユニットを提供するものである。

本発明に係るフィルム状エコーゲルは、超音波センサと人体との音響結合に用いられるエコーゲルであって、フィルム状に成型され水を含有した天然由来の高分子系ゲルから構成される。天然由来の高分子としては、例えば、アルギン酸を用いることができる。

天然由来の高分子系ゲルの好ましい形態は、アルギン酸と、グルコノデルタラクトンと、第２リン酸カルシウムと、炭酸ナトリウムと、水との反応生成物で構成される。

本発明に係る超音波センサユニットは、超音波センサと、超音波センサと人体との間に介挿される音響結合に用いられるフィルム状エコーゲルとを有し、フィルム状エコーゲルが、上記水を含有した天然由来の高分子系ゲルからなるフィルム状エコーゲルで構成される。

本発明に係る超音波センサユニットは、超音波出射角度が異なる複数のセンサ素子からなる超音波センサと、超音波センサ側に貼り付けられた音響結合に用いられる１次フィルム状エコーゲルと、１次フィルム状エコーゲルと人体との間に介挿される音響結合に用いられる２次フィルム状エコーゲルとを有し、２次超音波エコーゲルが、上記水を含有した天然由来の高分子系ゲルからなるフィルム状エコーゲルで構成される。

本発明に係るフィルム状エコーゲルによれば、フィルム状に成型された水を含有した天然由来の高分子系ゲルで構成されるので、柔軟性と長時間の使用が可能な強度を有し、音響結合に最適な水を含有するため、超音波透過率が高い。人体に付着したときのべたつき感、あるいは剥離した後のべたつき感がなく、人体に安全であり、使い捨てを可能にする。

本発明に係る超音波センサユニットによれば、音響結合材として、本発明の水を含有する天然由来の高分子系ゲルによるフィルム状エコーゲルを用いるので、フィルム状エコーゲルの使い捨てが可能になり、人体に対し常に清潔で安全な状態で超音波による観察を可能にする。

本発明に係る超音波センサユニットによれば、音響結合材として、１次フィルム状エコーゲルと２次フィルムエコーゲルを組み合わせて用いている。１次フィルム状エコーゲルで超音波出射面側の平坦でない面を埋め込んで平坦化するので、超音波の透過を阻害する空気層の形成がなくなる。人体に接触する２次フィルム状エコーゲルに、本発明の水を含有する天然由来の高分子系ゲルによるフィルム状エコーゲルが用いられるので、２次フィルム状エコーゲルの使い捨てが可能になり、人体に対し常に清潔で安全な状態で超音波による観察を可能にする。

本発明に係るフィルム状エコーゲルの概略構成図である。 Ａ，Ｂ 本発明によるアルギン酸含有のフィルム状エコーゲルと、従来のグリセリンを用いたフィルム状エコーゲルと密着度を比較した写真図である。 Ａ，Ｂ 本発明によるアルギン酸含有のフィルム状エコーゲルと、従来のゼリー状ゲルによる超音波透過率を比較したエコー画像である。 本発明による第１実施の形態に係る超音波センサユニットを人体に装着した状態を示す概略図である。 Ａ，Ｂ 本発明による第１実施の形態に係る超音波センサユニットの概略構成図である。 本発明による第２実施の形態に係る超音波センサユニットを人体に装着した状態を示す概略図である。 本発明による第２実施の形態に係る超音波センサユニットの概略構成図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１に、超音波センサと人体との音響結合材として用いられる本発明に係るフィルム状エコーゲルの一実施の形態を示す。本実施の形態に係るフィルム状（あるいはシート状ともいう）エコーゲル１は、超音波センサと人体の所要部位との間に空気が存在しないように密着して用いられる。

本実施の形態に係るフィルム状エコーゲル１に要求される物性は、超音波の透過率が高いこと、強度及び柔軟性に優れること、密着性が良いこと、人体に安全であること、使い捨てが可能であり、環境に優しいこと、しかも低価格で製造できること等である。

本実施の形態に係るフィルム状エコーゲル１は、天然由来の高分子を含有し、水を含んだ天然由来の高分子系ゲルで構成される。天然由来の高分子としては、例えばアルギン酸を用いることができる。アルギン酸以外で本発明に適用される天然由来の高分子としては、ペクチン、ジェランガム、カラギーナンセルロース（カルボン酸塩）がある。汎用性を考慮すると、アルギン酸が優位である。

上記天然由来の高分子系ゲルの好ましい例は、アルギン酸、グルコノデルタラクトン、第２リン酸カルシウム及び炭酸ナトリウムを有する成分と、水との反応生成物で構成される。

次に、本実施の形態に係るフィルム状エコーゲルの最も好ましい具体的一例をその製法と共に示す。
下記の成分配合比で構成された混合粉体を用意する。
アルギン酸 ２８．２重量％
第２リン酸カルシウム １６．３重量％
グルコノデルタラクトン ４８．５重量％
炭酸ナトリウム ７．０重量％
プロペラ型攪拌器にて精製水を強攪拌して渦を作り、出来た精製水の渦の壁面へ上記成分配合された混合粉体を少しずつ、ふりかけるように投入する。混合粉体を精製水に振りかけた時点で粘度が増加する。すなわち、精製水と混合粉体が接触すると、すぐにゲル化が起こる。次に、精製水に混合粉体を分散させたら、そのまま１５秒程度攪拌する。次に、真空脱泡器にて３０秒程度脱泡する。次に、例えばシャレーに流し入れて３０分程度静置する。精製水と混合粉体との配合比は、精製水６０ｍｌに対して混合粉体が１．８ｇとした。これによりフィルム状のエコーゲルが得られる。

このようにして得られた本実施の形態のフィルム状エコーゲルは、超音波透過率が高く、強度及び柔軟性に富み、密着性もよく、べた付き感がなく、人体に安全であり、しかも使い捨てを可能にする等の物性を有している。

精製水と上記成分配合の混合粉体との配合比は、次の通りである。精製水３０ｍｌに対して、混合粉体が０．４ｇ〜１．２ｇの配合比であれば、本実施の形態に係る上記物性を有するフィルム状エコーゲルが得られる。混合粉体の配合比が０．４ｇより少ないと、強度不十分となり、混合粉体の配合比が１．２を越えると、精製水に混合粉体が均一に混合できず、成型が困難であった。

図２Ａ，Ｂを用いて本実施の形態に係るフィルム状エコーゲルの密着性を検証する。フィルム状エコーゲルと皮膚との間の密着度が低いと、体毛などにより空気が入るため、体内組織の観察が不可能になる。

図２Ａは、円形状をなした本実施の形態に係るアルギン酸含有のフィルム状エコーゲル１を基板３上に配置した太さ０．５ｍｍのシャープペンの芯４の上から密着したときの写真図である。図２Ｂは、円形状をなしたグリセリンを用いたフィルム状エコーゲル（商品名：ｓｏｎｔａｃ ジェルパッド）５を基板３上に配置した太さ０．５ｍｍのシャープペンの芯４の上から密着したときの写真図である。本実施の形態のフィルム状エコーゲル１では、基板上のシャープペンの芯４の段差部、すなわち芯４の側面とフィルム状エコーゲル１との間に空気の層が見られず、密着性が優れていることが確認できる。これに対して、グリセリンを用いたフィルム状エコーゲル５では、基板上のシャープペンの芯４の段差部、すなわち芯４の側面とフィルム状エコーゲル１との間に空気の層６（白く見える線）が見られ、密着性が本実施の形態より劣ることが確認できる。

図３Ａ，Ｂを用いて本実施の形態に係るフィルム状エコーゲルの超音波透過性を検証する。この検証で、超音波診断装置（エコー）で膀胱を観察し、膀胱に尿が溜まった状態で、超音波センサ（いわゆるプローブ）と下腹部との間にそれぞれ本実施の形態のフィルム状エコーゲル及び従来のゼリー状ゲルを介挿してエコーの見え方を比較した。図３Ａは、本実施の形態のフィルム状エコーゲルを用いたときのエコー画像である。図３Ｂは、従来のゼリー状ゲルを用いたときのエコー画像である。両者を比較してみると、大きな差異が見られず、共に超音波透過率が高い。従って、超音波センサと人体間の音響結合材として、本実施の形態のフィルム状エコーゲルを使用できることが確認できる。

表１に、従来のゼリー状ゲル、ポリウレタンを用いた合成高分子系フィルム状エコーゲル（いわゆるポリウレタンフィルム状エコーゲル）、グリセリンを用いたフィルム状エコーゲル（いわゆるグリセリンゲルパッド）、及び本実施の形態のアルギン酸含有のフィルム状エコーゲルのそれぞれの物性を示す。表１では、超音波透過率、強度・柔軟性、べたつき感の有無、安全性・環境に優しいか否か、密着度、低価格及び使い捨て可能か否か、等の物性を評価した。○印は良、×印は不可を表す。

上述の本実施の形態に係るフィルム状エコーゲルによれば、天然由来の高分子系ゲルで構成されるので、人体に対して安全であると同時に、環境に優しく、環境破壊の心配がない。皮膚との密着度も優れており、体毛などにより空気層が形成されることがなく、超音波の透過を阻害することがない。低価格で製造することができ、使い捨てを可能にする。従って、衛生面が向上する。さらに、超音波透過率が高く、従来のゼリー状ゲルと同等の超音波透過率を有する。フィルムの強度及び柔軟性も十分あり、人体に付着したときのべたつき感、あるいはフィルム状エコーゲルの剥離後のべたつき感がない。従って、不快感を与えることがない。

次に、本実施の形態に係るフィルム状エコーゲルを備えた超音波センサユニットの実施の形態について説明する。

図４に、超音波センサユニットの第１実施の形態を示す。本実施の形態の超音波センサユニットは、超音波センサ（いわゆるプローブ）の超音波出射面側が平坦な場合に適用され、超音波センサ１２と、超音波センサ１２と人体１３との間に介挿される上述の本発明のフィルム状エコーゲル１とにより構成される。第１実施の形態の超音波センサユニットは、膀胱を観察（蓄尿量の計測を含む）するための超音波センサユニット１１Ａ、のどの体内組織を観察する超音波センサユニット１１Ｂ、その他の体内組織を観察する超音波センサユニットなどに適用できる。例えば、のどに密着させるフィルム状エコーゲル１の場合は、のどの表面が凹凸状であるので、比較的に厚い膜厚のフィルム状エコーゲルが用いられる。膀胱観察での下腹部に密着させるフィルム状エコーゲル１の場合は、皮膚表面がなめらかであるので、比較的に薄い膜厚のフィルム状エコーゲルが用いられる。

図５Ａに、第１実施の形態に係る膀胱を観察するための超音波センサユニット１１Ａの概略を示す。本実施の形態に係る超音波センサユニット１１Ａは、複数のセンサ素子１２ａを有し、各センサ素子１２ａの超音波出射面が面一に配置された超音波センサ（いわゆるプローブ）１２と、上述の本発明に係る水を含有する天然由来の高分子系ゲルによるフィルム状エコーゲル１とから構成される。

図５Ｂに、のどの体内組織を観察するためのセンサユニット１１Ｂの概略を示す。センサ素子１２ａを有し、センサ素子１２ａの超音波出射面が平坦に配置された超音波センサ（いわゆるプローブ）１２と、本実施の形態に係る水を含有する天然由来の高分子系ゲルによるフィルム状エコーゲル１とから構成される。

第１実施の形態に係る超音波センサユニット１１［１１Ａ，１１Ｂ］によれば、音響結合材として、本発明の水を含有する天然由来の高分子系ゲルによるフィルム状エコーゲルを用いるので、フィルム状エコーゲルの使い捨てが可能になり、人体に対し常に清潔で安全な状態で超音波による観察を可能にする。

図６に、超音波センサユニットの第２実施の形態を示す。本実施の形態の超音波センサユニット１４は、超音波センサ（いわゆるプローブ）の超音波出射面側の面が平坦でない場合に適用される。本実施の形態の超音波センサユニット１４は、超音波センサ１５と、超音波センサ１５側に貼り付けられた音響結合材に用いられる１次フィルムエコーゲル１６と、１次フィルム状エコーゲルと人体との間に介挿される音響結合材に用いられる２次フィルム状エコーゲル１とを有して構成される。２次フィルム状エコーゲル１は、使い捨て可能とされた上述の本発明のフィルム状エコーゲルで構成される。１次フィルム状エコーゲル１６は、超音波センサ１５側の平坦でない面を埋め込んで空気層が形成されないようにするためのものであり、例えば、前述したポリウレタンを使用した合成高分子系ゲルによるフィルム状エコーゲルにて構成することができる。

図７に、第２実施の形態に係る膀胱を観察（蓄尿量の計測を含む）するための超音波センサユニット１４の概略を示す。本実施の形態に係る超音波センサユニット１４は、超音波出射角度が異なる複数のセンサ素子１５ａが配列された超音波センサ１５と、１次フィルム状エコーゲル１５と、２次フィルム状エコーゲル１とを有して構成される。超音波センサ１５は、図６に示すように人体１３の下腹部に装着される。超音波センサ１５は、図示しないが、各センサ素子１５ａからの超音波が恥骨と腹膜の間の限られた隙間を透過して、膀胱の前壁の近傍に対応する部分で交差して立体的に広がり、膀胱の後壁へ指向するように構成される。この超音波センサ１４では、交差後に立体的に広がる超音波を利用することにより、膀胱の立体形状がより正確に測定でき、蓄尿量をより正確に検知することができる。

そして、超音波センサユニット１４は、１次フィルム状エコーゲル１６により超音波出射面側の平坦でない面が埋め込まれて、空気層の全く無い状態で、表面が平坦に整形される。この１次フィルム状エコーゲル１６は、取り替えることなく、長期間貼り付けられるので、合成高分子系ゲルによるフィルム状エコーゲルで構成されるのが好ましい。この１次フィルム状エコーゲル１６と下腹部との間に２次フィルム状エコーゲル１が介挿される。

１次フィルム状エコーゲル１６の物性としては、超音波透過率が高いこと、１次及び２次フィルム状エコーゲル１６及び１の界面での超音波の反射がないこと、凹凸を埋め込んで平坦化できる柔軟性かつ粘着性を有すること、長期使用でも消滅せずに残ること、等が要求される。この条件を有するものとして、上記のポリウレタンを用いた高分子系ゲルによるフィルム状エコーゲルが適する。

２次フィルム状エコーゲル１の物性としては、超音波透過率が高いこと、１次及び２次フィルム状エコーゲル１６及び１の界面での超音波の反射がないこと、２次フィルムエコーゲルと皮膚との界面での超音波の反射がないこと、皮膚がかぶれないこと、強度・受難性に富み、密着性が高いこと、使い捨て可能であること、等が要求される。この条件を有するものとして、本発明の水を含有した天然由来の高分子系ゲルによるフィルム状エコーゲルが適する。

第２実施の形態に係る超音波センサユニット１４によれば、音響結合材として、１次フィルム状エコーゲル１６と２次フィルムエコーゲル１を組み合わせて用いている。１次フィルム状エコーゲル１６で超音波出射面側の平坦でない面を埋め込んで平坦化するので、超音波の透過を阻害する空気層の形成がなくなる。人体に接触する２次フィルム状エコーゲル１に、本発明の水を含有する天然由来の高分子系ゲルによるフィルム状エコーゲルが用いられるので、２次フィルム状エコーゲル１の使い捨てが可能になり、人体に対し常に清潔で安全な状態で超音波による観察を可能にする。

１・・本発明のフィルム状エコーゲル（２次フィルムエコーゲル）、３・・基板、４・・シャープペンの芯、５・・グリセリンを用いたフィルム状エコーゲル、６・・空気層、１１［１１Ａ，１１Ｂ］、１３・・人体、１４・・超音波センサユニット、１２、１５・・超音波センサ、１２ａ、１５ａ・・センサ素子、１６・・１次フィルム状エコーゲル

Claims (7)

1. 超音波センサと人体との音響結合に用いられるエコーゲルであって、
   フィルム状に成型され水を含有した天然由来の高分子系ゲルから成る
   フィルム状エコーゲル。
2. 天然由来の高分子は、アルギン酸である
   請求項１記載のフィルム状エコーゲル。
3. 天然由来の高分子系ゲルは、
   アルギン酸、グルコノデルタラクトン、第２リン酸カルシウム及び炭酸ナトリウムを有する成分と、水との反応生成物で構成される
   請求項２記載のフィルム状エコーゲル。
4. 天然由来の高分子系ゲルは、
   アルギン酸、グルコノデルタラクトン、第２リン酸カルシウム及び炭酸ナトリウムが所要の配合比で混合された粉末を水に投入して得られた反応生成物で構成される
   請求項３記載のフィルム状エコーゲル。
5. 前記水と前記混合された粉末との配合比が、水３０ｍｌに対して、前記粉末が０．４〜１．２ｇである
   請求項４記載のフィルム状エコーゲル。
6. 超音波センサと、
   前記超音波センサと人体との間に介挿される音響結合に用いられるフィルム状エコーゲルと
   を有し、
   前記フィルム状エコーゲルが、請求項１乃至５のいずれかに記載のフィルム状エコーゲルで構成される
   超音波センサユニット。
7. 超音波出射角度が異なる複数のセンサ素子からなる超音波センサと、
   前記超音波センサ側に貼り付けられた音響結合に用いられる１次フィルム状エコーゲルと、
   前記１次フィルム状エコーゲルと人体との間に介挿される音響結合に用いられる２次フィルム状エコーゲルと
   を有し、
   前記２次フィルム状エコーゲルが、請求項１乃至５のいずれかに記載のフィルム状エコーゲルで構成される
   超音波センサユニット。