JP2944350B2 - 超音波診断装置のプローブ用接触媒体 - Google Patents

超音波診断装置のプローブ用接触媒体

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は超音波診断装置の探触子
(プローブ)用接触媒体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、内臓器疾患の治療においては、患
者の体力的負担を軽減し、予後の経過を良好にせしめる
ために、大がかりな外科手術を行うことなく治療する方
法が多数試みられている。また、仮に開腹手術を行うと
しても、術前に病巣部の様子を詳細に知ること、並びに
術中に臓器表面を切開することなく内部の様子を知るこ
とは、実際の手術の際に極めて有意義な情報をもたらす
ことになる。本目的を達成するために、超音波診断が近
年著しく発展普及し、これを用いた術前診断の正確さ
は、最近の手術成績の向上に大いに役立っている。特に
甲状腺疾患に超音波診断法と穿刺吸引細胞診を組み合わ
せることにより診断能の飛躍的向上がなされた。
【0003】しかしながら、体表面もしくは臓器表面に
直接超音波診断装置のプローブを当てて内部の状態を観
察しようとした際に超音波診断装置の特性上、表面下数
cm以内の領域での鮮明な画像を得ることは非常に困難で
ある。また、実際の体・臓器表面は平らな状態ではな
く、各々に特徴的な湾曲・凹凸を持つことになるため、
ある一定の形態を保った不可変なプローブでは目的の部
位に密着させることは不可能である。すなわち、生体と
プローブの間に空気が介在すると超音波伝播率の著しい
低下が起こり、診断装置上に正確な画像を結ばなくな
る。
【0004】かかる上記の問題を解決するため、プロー
ブと生体との間に適当なスペーサー(接触媒体)を介在
せしめることが有効である。接触媒体はシート状にして
診断の際にプローブと体表面等との間に挟むか、あるい
は適当な形状に成形しプローブに直接または治具で装着
して使用できるものが好ましい。このような接触媒体に
は適当な柔軟性と機械的強度及び良好な音響特性(超音
波減衰率が低いこと等)を有することが要求され、例え
ば、特開昭55-63636には特定の含水高分子ゲルが開示さ
れている。しかしながら、ここで開示されているゲルは
機械的強度が不十分であったり音波の減衰が大きいなど
の問題を有しており、その後、これらを改善すべくさま
ざまな努力がなされている。例えば、ポリビニルアルコ
ール系高分子ゲル(特開昭 62-298342、特公平 2-4621
1)、高吸水性樹脂(特開平 4-53544)、各種有機・無
機高分子(特公平 2-2152)のものが知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような高分子ゲルは依然として種々の問題を有してい
た。すなわち、合成高分子を用いたものは、穿刺時ある
いは術中にゲルの一部もしくはゲル自体が生体内に混入
・留置される可能性があり、ゲルそのものや残留モノマ
ーに由来する毒性が懸念され、安全性の上で問題があっ
た。また、安全性が高いと考えられる天然高分子やポリ
ビニルアルコールゲルも音響特性が不十分であり(例え
ば減衰率が高い)、この様な音響特性を向上させるに
は、含水率を上げる必要があり、一方、含水率をあげる
と機械的強度が低下してしまうという欠点があった。ま
たポリビニルアルコールゲルは圧力を加えると離水し易
く、体・臓器表面に押し付けて使用するプローブ用接触
媒体としては不向きであった。加えて滅菌性に劣る(簡
便な滅菌法であるオートクレーブによる121℃の加熱
で完全に溶解し、原形をとどめ得ない)ため実用化に至
っていない。このような状況から、従来より穿刺・術中
にも使用可能で安全なプローブ用接触媒体が望まれてい
た。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者等は、上
記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、天然多糖
類であるカードランを主成分とするゲルを高圧処理して
プローブ用接触媒体として用いることにより、これらの
問題が全て解決されることを見いだし、本発明を完成し
た。カードランより調製したゲルは、安全性が極めて高
く、仮に体内に留置されても長時間かけて生体内で徐々
に分解される性質を有する(薬学雑誌 110 (10) 869-87
5, 1990 )。しかしながら、高度に精製されたカードラ
ンから得られるゲルは121℃、20分間のオートクレ
ーブ滅菌でひび割れを生じるなど、耐熱性の点ではまだ
十分に満足できるものではなかった。しかし、本発明者
らはゲル化に引き続いて高圧処理を施すことによって、
カードランゲルの加熱耐性を向上させ得ることを見いだ
し、この問題を解決したのである。すなわち高圧処理カ
ードランゲルは、簡便な滅菌装置オートクレーブで加熱
滅菌が可能であり、超音波診断装置用プローブの接触媒
体、特に穿刺・術中に使用するプローブの接触媒体とし
て極めて優れている。以下、本発明の構成について詳述
する。
【0007】
【構成の具体的な説明】本プローブ用接触媒体はカード
ランを主成分とする高含水ゲルである。カードランにつ
いては、日本食品工業学会誌Vol.38,No.8,736-742(199
1) などに記載されており、微生物(Alcaligenes faeca
lis var.myxogenesまたはAgrobacteriumの多くの菌株や
Rizobium)が産生する多糖類の一種で、構成糖はD-グル
コースのみであり、そのグルコシド結合の99%以上が
β-1,3結合である。カードランは水に不溶であるが、水
酸化ナトリウムなどのアルカリ性水溶液には溶解する。
カードランの均一な水分散液の調製法としては、カード
ラン粉末に水を加え高速ホモジナイザーもしくはカッタ
ーミキサー等で激しく撹拌するか、55℃程度の温水に
手やプロペラ撹拌機等を用いて撹拌しながらカードラン
を加えた後、冷却する方法が知られている。この水分散
液を加熱するとゲルを形成する。加熱によって得られる
ゲルは、その処理温度により2つの型に大別される。す
なわち、80℃以上の加熱により得られる熱不可逆性の
ゲルと、約60℃で加熱した後、冷却して得られる熱可
逆性のゲルであり、各々ハイセットゲルおよびローセッ
トゲルと呼ばれる。また加熱をしなくてもカードランを
アルカリ性水溶液に溶解し、これを静置したまま炭酸ガ
ス等で中和するか、透析膜を用いて水酸化ナトリウムを
除去することでもゲルを調製することができる。また
は、アルカリ性水溶液にカルシウムイオンやマグネシウ
ムイオンなどのカチオンを添加して解離した水酸基とカ
チオンによる架橋構造をつくらせることによってもゲル
形成させることができる。
【0008】本発明のプローブ用接触媒体は、カードラ
ンを主成分とし含水率が80%以上のゲルであり、加熱
によるゲル化に次いで高圧処理を行うことによって得ら
れるものである。場合によっては、更に再加熱すること
により無菌化とゲル強度の向上を図ることが可能であ
る。次に、製造方法の一例を紹介する。まず前述のカー
ドラン水分散液を調製する。カードラン濃度としては、
1〜10%好ましくは2〜5%とする。この分散液を真
空下で脱気後、平板または成形用鋳型に静かに注入し、
再び真空下で充分に脱気を行う。これを加熱滅菌装置も
しくは湯浴中で60℃以上好ましくは80℃以上の温度
で、好ましくは10分間以上加熱しゲル化を行う。冷却
後、ゲルを100kg/cm2以上好ましくは1000kg/cm2
以上で高圧処理し、その後、60℃以上好ましくは80
℃以上の温度で、好ましくは10分間以上加熱を行うか
放射線照射による滅菌操作により、より強固なゲルが得
られる。この時の加熱温度は1回目以上でより長時間行
うほどゲルの強度を増すことができる。
【0009】最近、カードランの水分散液を高圧処理
し、次いで加熱処理することにより、ゲル強度を上げる
方法が開示されている(特開平4-158752)が、そのメカ
ニズムはいまだ明らかになっていない。穿刺・術中用に
使用する接触媒体は使用時には無菌状態でなければなら
ない。そのため接触媒体の無菌化には、病院内で簡便に
滅菌操作が行え、最も普及している加熱滅菌装置(オー
トクレーブ)が使用できることが望ましい。食品レベル
で用いられているカードラン粉末中には培地・微生物由
来の不純物が多く含まれ、粉末はわずかに褐色を帯びて
いる。穿刺・術中用に使用する接触媒体の原料として
は、当然このような不純物を含まない高度に精製された
原料を使用することが望ましい。しかしながら、このよ
うに精製されたカードラン粉末を用い、加熱ゲルを調製
すると温度の上昇(多くは100℃以上)にともないゲ
ルにひび割れを生ずるようになる。上記のようなひび割
れの原因には加熱に伴うカードラン分子の結晶化が予想
されるが、このような結晶化を抑制するには、他の物質
を添加する方法が一般的である。カードランの場合、水
に不溶性であるため、分子レベルで完全に均一な混合液
を調製することが難しい。そのためこれまで精製カード
ランゲルのひび割れを回避することは非常に困難であっ
た。
【0010】しかしながら、前述の加圧処理(100kg
/cm2以上、好ましくは1000〜10000kg/cm2)を
行うことにより加熱に伴うひび割れの問題を解消するこ
とが可能となった。加圧処理の方法としては100kg/c
m2以上の高圧が得られるのであればいずれの方法でもよ
いが、近年、三菱重工業より任意の温度下で、高圧処理
の行える装置が市販されている。加圧処理の手順は、特
開平4-158752にあるようにカードラン分散液を加圧処理
してから加熱ゲル化するよりも、先にひび割れの起こら
ない温度、好ましくは60〜100℃で加熱ゲル化して
から加圧処理する方が望ましく、加熱に伴う割れに対し
て高い耐性が得られる。加圧処理する際の温度は、すで
にゲル化してあるためにゲル化温度以下で行う必要はな
く、任意の温度に設定できる。
【0011】カードランの濃度としては、均一な分散液
の得られる濃度であればいずれでもよいが、1〜10%
好ましくは2〜5%が望ましい。1%以下では調製され
たゲルの強度が不充分であり、10%以上となると分散
液の粘度が高くなり気泡を含まない均一なゲルを得るこ
とが難しくなる。また、同ゲルを接触媒体として用いる
場合、優れた音響特性を与えるために高含水率である必
要があり、カードラン濃度として5%以下であることが
望ましい。2〜5%の濃度であってもゲルの強度は充分
であり、体表面に押し付けて変形を伴う操作にも破壊さ
れることはない。
【0012】本発明のプローブ用接触媒体には、ゲルの
主成分であるカードラン以外に、他の高分子物質(例え
ば、アルギン酸、カラギナン、寒天、グルコマンナン、
でんぷん、ヒアルロン酸、スクレログルカン、シゾフィ
ラン、レンチナン、パラミロン、カロース、ラミナラ
ン、セルロース、メチルセルロース、エチルセルロー
ス、ニトロセルロース、ポリビニルアルコール)や各種
の塩類(例えば、リン酸、酢酸、乳酸、クエン酸、ホウ
酸の各ナトリウム塩もしくはカリウム塩、塩化ナトリウ
ム)、各種の糖類(例えば、グルコース、シュクロー
ス、マルトース、ガラクトース、マンノース、ラクトー
ス等)、尿素、グリセリン、シリコーンのうち1種類も
しくは2種以上の物質を配合することによっても、より
優れた特性を示すゲルが得られる。
【0013】このようにして調製されるゲルは、適度な
柔軟性を有すると共に、成形が極めて容易であり、一定
の形状を持つプローブと接触媒体との接続を考えた場
合、非常に有利である。このようにして調製されたゲル
は、全て良好な音響特性を示した。すなわち、音速は水
の場合に近い 1490 〜 1543 m/s 、減衰は 0.05 〜 0.2
3 dB/MHz・cmであり、これまで知られているゲルのうち
で最も低い減衰率を示した。また、同ゲルの機械的強度
を測定したところ、破壊強度 5.91x102 〜 4.64x103g/c
m2、ヤング率 2.16x106 〜 7.38x106 dyn/cm2 を示し、
プローブ用接触媒体として使用するのに充分な強度を持
つことも明かであった。
【0014】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明する。 実施例1 カードラン(武田薬品工業(株))3.5 重量部に 96.5
重量部の水を加え、高速ホモジナイザーで10分間撹拌
した。上記カードラン水分散液を真空下で充分に脱気
後、型に注入し100℃、10分間の加熱によりゲル化
を行った。冷却し型から取り出した後、ヒートシールパ
ックに充填し高圧処理装置により21℃、3000kg/c
m2、10分間の処理を行った。その後、加熱滅菌器で1
21℃、20分間の加熱を行い、この操作により完全な
ゲル化と滅菌が同時に可能であった。上記のように調製
したゲルについて音響特性を測定した結果、音速150
2m/s、減衰0.14dB/MHz・cmとの値を得た。また、
レオメーター(不動工業(株)製;NRM-2010J-CW)で物
性を測定したところ、破壊強度 2.97x103 g/cm2 、ヤン
グ率 5.19x106 dyn/cm2 を示した。次に、上記接触媒体
を超音波診断装置のプローブと皮膚の間に置き画像診断
を行ったところ、ゲルを介在せしめない場合に比較し明
かに鮮明な画像が得られた。
【0015】比較例1 高圧処理を除き、実施例1と全く同様の操作でカードラ
ンゲルを得た。同ゲルは121℃、20分間の加熱によ
ってひび割れを生じ、超音波診断装置のプローブ用接触
媒体としては不適切であった。これに対し、実施例1の
高圧処理ゲルは121℃、20分間の処理を繰り返して
もひび割れを全く生ずることがなく、明かに耐熱性が向
上していた。
【0016】比較例2(特開平4-158752の記載による) 実施例1に基づき、3.5 %カードラン分散液を調製し脱
気を行った。この分散液をヒートシールパックに充填
し、高圧処理装置により21℃、3000kg/cm2、10
分間の処理を行った。その後、この処理済み分散液を型
に静注し、100℃, 10分間の加熱によりゲル化を行
い、冷却後、型から取り外した。続いて121℃, 20
分間の加熱により滅菌を行ったところ、多数のひび割れ
を生じ、超音波診断装置のプローブ用接触媒体としては
不適切であった。
【0017】実施例2 上記実施例の水の代りに、等張の塩化ナトリウム水溶液
を用いさらに、カードラン濃度を2から5%に調整して
プローブ用接触媒体を調製した。この様に塩を添加する
ことにより、水の場合に比較して保存中のゲルの劣化防
止が可能となった。また、塩の添加による音響特性の低
下は全く認められず(表1)、上記プローブ用接触媒体
を使用することにより、鮮明な診断画像が得られた。
【0018】 〔表1〕カードランゲルの音響特性に及ぼす塩の影響 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 調製液 カードラン 音速 減衰 濃 度 m/s dB/MHz・cm ───────────────────────── 水 2 % 1495 0.07 3 % 1498 0.09 4 % 1508 0.13 5 % 1507 0.16 ───────────────────────── 生理的食塩水 2 % 1510 0.08 3 % 1515 0.09 4 % 1519 0.14 5 % 1522 0.17 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
【0019】実施例3 カードラン7重量部、アルギン酸 0.3重量部に 92.7 重
量部の水を加え高速ホモジナイザーで、13000回転
/分、5分間撹拌した。これを真空下で脱気した後、型
に注入し100℃、10分間の加熱によりゲル化を行っ
た。冷却し型から取りはずした後、10%塩化カルシウ
ム溶液に浸しアルギン酸のゲル化を行った。24時間後
にゲルを取り出して水洗後、ヒートシールパックに充填
し高圧処理装置により21℃、10分間で5000kg/c
m2の処理を行った。その後、加熱滅菌器で121℃、2
0分間の加熱を行い完全なゲル化と滅菌を同時に行っ
た。得られたプローブ用接触媒体を用いて超音波診断を
行ったところ、接触媒体を用いない場合に比較し、明か
に鮮明な画像が得られた。
【0020】
【発明の効果】本発明の超音波診断装置プローブ用接触
媒体は高含水率のゲルからなり、極めて優れた超音波特
性・機械的強度を持つものである。しかも、天然多糖類
を原料としているために安全性も高く、加えて安価に大
量に供給が可能である。また、通常の加圧滅菌装置が使
用でき無菌化も容易である。また、本発明のプローブ用
接触媒体は、適当な接続部品を用いて超音波診断装置の
プローブに直接固定することが可能であり、その使用性
は従来に比較してはるかに向上するものと考えられる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−257352(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A61B 8/00 - 8/15 JICSTファイル(JOIS)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カードランを主成分とするゲルを高圧処
    理して得られる超音波診断装置のプローブ用接触媒体。
  2. 【請求項2】 カードラン濃度が1〜10%であり、超
    音波伝播の音速 1480m/s〜 1550m/s、減衰率 0.3dB/MHz
    ・cm以下である、請求項1記載の超音波診断装置のプロ
    ーブ用接触媒体。
  3. 【請求項3】 高圧処理条件が100kg/cm2以上である
    請求項1又は2記載の超音波診断装置プローブ用接触媒
    体。
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