JP6359280B2 - 医用音響カプラ - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、超音波プローブの超音波放射面に粘着される医用音響カプラに関する。

従来、超音波プローブを被検体に当接する際、超音波プローブと被検体との間に音響カプラが配置されることがある。音響カプラは、被検体表面近傍の音響インピーダンスと超音波プローブの音響放射面の音響インピーダンスとの間の音響インピーダンスを有する。音響カプラは、板状の弾性体（弾性ゲル等）により構成される。音響カプラは、被検体の体表近傍に対応する超音波画像の高画質化に寄与する。また、音響カプラは、凹凸のある被検体表面と超音波プローブの超音波放射面との音響的な結合を確保することができる。

音響カプラは、柔軟性と粘着性とを有する。これにより音響カプラは、超音波プローブの外形に沿って粘着することができる。音響カプラの形態保持および取扱性を確保するために、音響カプラは、超音波プローブに粘着される面側に、粘着性が小さくかつ薄いフィルムが設けられることがある。

例えば、音響カプラの厚みの増加、音響カプラの剛性の増加、または粘着性の不足等を起因として、超音波プローブの外形に沿って折り曲げて粘着された音響カプラは、音響カプラ自身の弾性力により、超音波プローブから剥離しやすくなる問題がある。

特開２０１２−１７６１８０号公報 特開平２−１３１７５３号公報

目的は、超音波プローブからの剥離を低減させ、音響整合性を向上可能な医用音響カプラを提供することにある。

本実施形態に係る医用音響カプラは、超音波プローブの超音波放射面の前面に着脱可能に設けられる医用音響カプラであって、前記超音波放射面に粘着可能な粘着力を有する弾性体を具備し、前記弾性体は、前記超音波放射面に対応する大きさを有する中央部分と、前記超音波プローブにおいて対向する２つの側面に粘着される複数の端部分と、前記端部分各々と前記中央部分との間に設けられ、前記中央部分と前記端部分とにおける厚みより薄い溝部分とを有する。

図１は、第１の実施形態に係る医用音響カプラにおいて、医用音響カプラの当接面の外形を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係り、図１におけるａ−ａ’の断面において、Ｖ字型の断面形状を有する溝部分の一例を示す図である。 図３は、第１の実施形態に係り、保護シートを剥離させた医用音響カプラを超音波プローブの超音波放射面に粘着させた状態を示す図である。 図４は、第１の実施形態に係り、医用音響カプラを超音波プローブの外形に沿って折り曲げて、医用音響カプラの全域を超音波プローブに粘着させた一例を示す図である。 図５は、第１の実施形態に係り、医用音響カプラの全域を超音波プローブに粘着させた一例を示す図である。 図６は、第１の実施形態の変形例に係り、図１におけるａ−ａ’の断面において、Ｕ字型の断面形状を有する溝部分の一例を示す図である。 図７は、第１の実施形態の変形例に係り、図１におけるａ−ａ’の断面において、半円型の断面形状を有する溝部分の一例を示す図である。 図８は、第１の実施形態の変形例に係り、図１におけるａ−ａ’の断面において、凹型の断面形状を有する溝部分の一例を示す図である。 図９は、第２の実施形態に係る医用音響カプラにおいて、医用音響カプラの当接面の外形を示す図である。 図１０は、第２の実施形態に係り、図９におけるａ−ａ’の断面を示す図である。 図１１は、第２の実施形態に係り、保護シートを剥離させた医用音響カプラを超音波プローブの超音波放射面に粘着させた状態を示す図である。 図１２は、第２の実施形態に係り、医用音響カプラを超音波プローブの外形に沿って折り曲げて、医用音響カプラの全域を超音波プローブに粘着させた一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。なお、以下の説明において、略同一の構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る医用音響カプラ１を被検体に当接される面（以下、当接面と呼ぶ）の外形を示す図である。図１に示すように医用音響カプラ１は、略楕円の外形を有する。なお、医用音響カプラ１の外形形状は、粘着される超音波プローブの形状に応じて、略楕円形状に限定されず、矩形であってもよい。医用音響カプラ１は、超音波プローブの超音波放射面に着脱可能に設けられる。

医用音響カプラ１は、柔軟性のある複合弾性体である。これにより、医用音響カプラ１は、超音波プローブの外形の形状に沿って、変形可能である。具体的には、医用音響カプラ１は、所定の厚みを有する弾性体のゲル状層と、被検体に当接される当接面を含む面に設けられるフィルム層とを有する。フィルム層は、超音波プローブに粘着されるゲル状層の粘着面に対向する対向面に設けられる。

ゲル状層は、例えば、ポリウレタンを主成分とするゲル状弾性体である。ゲル状弾性体とは、例えば、ポリウレタンゲルである。ポリウレタンゲルは、後述する粘着性に加えて、超音波プローブの外形の形状に追従可能な所定の可撓性または硬さ、超音波プローブへの多数回の脱着に耐えることができる機械的強度、被検体に対する安全性、耐水性を有する。

ゲル状層は、例えば、１．１乃至２ＭＲａｙｌの音響インピーダンスを有する。この音響インピーダンスの範囲は、超音波プローブにおける音響放射面と、超音波プローブが医用音響カプラを介して当接される被検体表面との間の音響的な結合性を向上させることに寄与する。

加えて、ゲル状層は、例えば、所定の粘着力を有する弾性体である。所定の粘着力とは、ゲル状層の表面全体において、医用音響カプラの自重以上を支えることが可能な粘着力である。また、所定の粘着力は、超音波プローブに粘着された医用音響カプラ１を、操作者により剥離可能な粘着力を有する。この所定の粘着力により、例えば、医用音響カプラ１は、超音波プローブに粘着して保持される。加えて、超音波プローブに粘着された医用音響カプラ１は、操作者により超音波プローブから剥離させることが可能となる。

ゲル状層は、１乃至１０ｍｍの厚みを有する。この範囲の厚みにより、医用音響カプラ１は、超音波プローブの外形の形状に沿って変形させて、超音波プローブに密着させて装着させることができる。また、この厚みの範囲により、医用音響カプラ１は、被検体の体表面近傍に関する生体組織に関して、良好な超音波画像の発生に寄与することができる。加えて、この厚みの範囲を有する医用音響カプラ１は、この厚みの範囲外の医用音響カプラに比べて、超音波プローブに対する追従性を向上させることができる。また、ゲル状層の厚みが１乃至５ｍｍの範囲であれば、超音波画像がより良好となり、超音波プローブに対する追従性も向上する。

フィルム層は、ゲル状層より高い剛性を有する。フィルム層は、例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアミド、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリメチルペンテン、ポリオレフィン、ポリフェニレンサルファイドのうちいずれか一つを主成分とする均一な層である。具体的には、フィルム層は、例えば、０．２乃至５ＧＰａのヤング率を有する。この剛性により、フィルム層は、医用音響カプラ１の剛性を向上させることができる。具体的には、ゲル状層の切断、破損などを防止することができる。

フィルム層は、例えば、１．６乃至５ＭＲａｙｌの音響インピーダンスを有する。この音響インピーダンスの範囲は、超音波プローブにおける音響放射面と、ゲル状層との間の音響的な結合性を向上させることに寄与する。フィルム層は、ゲル状層の粘着力に比べて、粘着力が小さい粘着力を有する。具体的には、フィルム層の表面の粘着力は、医用音響カプラ１の自重未満の粘着力である。このフィルム層の粘着力により、操作者は、医用音響カプラ１を装着した超音波プローブを、当接された被検体体表面から剥離させることが可能となる。

フィルム層は、ゲル状層の厚みの１／２０以下の厚みを有する。具体的には、フィルム層の厚みは、例えば、０．００５乃至０．１ｍｍである。この範囲の厚みにより、医用音響カプラ１は、適切な剛性を維持しつつ、適度な可撓性を有することができる。また、フィルム層は、超音波プローブにおける音響放射面と、ゲル状層との間の音響的な結合性を良好に保つことができる。

ゲル状層を挟んでフィルム層に対向するゲル状層の面には、超音波プローブに粘着される前にゲル状層を保護する保護シートが設けられる。保護シートは、医用音響カプラ１を超音波プローブに粘着させる際に、取り外される。

医用音響カプラ１におけるゲル状層は、図１に示すように超音波プローブの超音波放射面に対応する領域１１に対応する大きさ（例えば、面積、形状など）より大きい中央部分１００（平坦部）と、超音波プローブの側面に粘着される複数の端部分２００と、中央部分１００と端部分２００との間に設けられ、中央部分１００の厚みおよび端部分２００の厚みより薄い溝部分３００とを有する。中央部分１００の厚みと端部分２００の厚みとは、説明を簡単にするために同じ厚みであるとする。なお、中央部分１００の厚みと端部分２００の厚みとは異なっていてもよい。

中央部分の幅１１０は、例えば、５乃至３０ｍｍの長さを有する。中央部分の幅１１０は、超音波プローブにおける振動素子の幅に応じて決定される。例えば、超音波プローブが１次元アレイ超音波プローブである場合、中央部分の幅１１０は、振動素子のエレベーション方向の長さ１２０に所定の幅１３０（例えばフットプリント１４０に対応する領域）を加算した長さとなる。

溝部分３００は、図１に示すように矩形形状の中央部分１００の対向する２つの長辺に平行に設けられる。なお、溝部分３００は、中央部分１００の対向する２つの短辺に平行に設けられてもよい。また、中央部分１００の形状が正方形である場合、溝部分３００は、正方形の任意の対向する２辺に平行に設けられてもよい。また、中央部分１００の形状が円形である場合（アニュラアレイプローブに対応する場合）、溝部分３００は、中央部分１００の周囲に中央部分１００を取り囲むように設けられる。

溝部分３００は、ゲル状層の厚さ（中央部分１００の厚さと端部分２００の厚さ）より薄い厚みを有する。具体的には、溝部分３００の深さは、中央部分１００の厚みの１／５以上４／５以下の長さを有する。溝部分３００の断面形状は、例えば、Ｖ字型、Ｕ字型、半円型、凹型などの断面形状を有する。第１の実施形態においては、Ｖ字型の断面形状を有する溝部分３００について説明する。

図２は、図１におけるａ−ａ’の断面において、Ｖ字型の断面形状を有する溝部分３００の一例を示す図である。図２に示すように、溝部分３００における最深部分ｂにおける深さｄは、ゲル状層１０の厚さｔの１／５以上の長さを有する。すなわち、ｔ≧ｄ≧１／５×ｔである。図２に示すように溝部分３００には、Ｖ字状の空隙部分３１０を有する。溝部分３００の幅ｗは、溝部分３００の最深の深さｄより広い（ｗ＞ｄ）。図２に示すように、溝部分３００の最深部分ｂと溝部分３００の幅ｗとにより規定される空隙部分３１０に対応する３角形は、鋭角３角形である。

端部分２００は、溝部分３００に隣接して設けられる。保護シート２０が剥離された端部分２００は、超音波プローブの側面に粘着される。端部分２００の形状は、超音波プローブ３の外形の形状に合わせた形状を有していてもよい。

図３は、保護シート２０を剥離させた医用音響カプラ１を超音波プローブ３の超音波放射面に粘着させた状態を示す図である。図３に示すように、医用音響カプラ１の中央部分１００は、超音波プローブ３の超音波放射面に粘着される。この時、溝部分３００の空隙部分３１０は、超音波プローブ３側に配置される。図３における矢印は、保護シート２０を剥離させた医用音響カプラ１を、超音波プローブ３に配置させる配置方法を示している。

図４は、医用音響カプラ１を超音波プローブ３の外形に沿って折り曲げて、医用音響カプラ１の全域を超音波プローブ３に粘着させた一例を示す図である。図４に示すように、端部分２００は、超音波プローブ３の側面に粘着される。これにより、図４に示すように、医用音響カプラ１の溝部分３００における空隙部分３１０は、ゲル状層１０により密着される。

図５は、医用音響カプラ１の全域を超音波プローブ３に粘着させた一例を示す図である。図５は、図４における視線方向に直交する方向から見た図である。図５に示すように、医用音響カプラ１の端部分２００は、超音波プローブ３の側面に粘着される。

（変形例）
第１の実施形態との相違は、溝部分３００の断面形状がＶ字型と異なる形状を有することにある。

図６は、図１におけるａ−ａ’の断面において、Ｕ字型の断面形状を有する溝部分３００の一例を示す図である。図７は、図１におけるａ−ａ’の断面において、半円形型の断面形状を有する溝部分３００の一例を示す図である。図６、図７に示すように、溝部分３００における最深部分ｂの保護シート２０上での位置は、溝部分３００の幅ｗの内側に位置する。図８は、図１におけるａ−ａ’の断面において、凹型の断面形状を有する溝部分３００の一例を示す図である。図８に示すように、溝部分３００における最深部分の幅は、溝部分３００の幅ｗと同一となる。

以上に述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
第１の実施形態の医用音響カプラ１によれば、ゲル状層１０において、中央部分１００と複数の端部分２００との間に、空隙部分３１０を有する溝部分３００を有する。本医用音響カプラ１は、超音波プローブ３の外形に沿って変形させて、超音波プローブ３に密着して粘着させることができる。すなわち、溝部分３００の空隙部分３１０が密着することにより、変形されたゲル状層１０の弾性力を低減させることができる。以上のことから、本医用音響カプラ１によれば、医用音響カプラ１が超音波プローブ３から剥離することを低減させることができる。

加えて、本医用音響カプラ１は、溝部分３００におけるゲル状層１０の剛性の低下を、フィルム層３０で補間することができる。これにより、本医用音響カプラ１は、溝部分３００の深さおよび溝部分３００の幅を、超音波プローブ３の超音波放射面と側面との角度、およびゲル状層１０の厚さに応じて形成することができる。また、溝部分３００の形状を、折り曲げ角度に応じて形成することができる。

さらに、本医用音響カプラ１によれば、溝部分３００により、医用音響カプラ１と超音波プローブ３との密着性を向上させることができる。すなわち、医用音響カプラ１を超音波プローブ３に装着させたとき、医用音響カプラ１にしわが発生しないため、医用音響カプラ１と超音波プローブ３との間に空気が混入しにくくなる。このため、超音波プローブ３と被検体の当接面との音響整合性が向上する。以上のことから、本医用音響カプラ１を用いることで、超音波画像の画質を向上させることができる。

以上のことから、第１の実施形態に係る医用音響カプラ１によれば、例えば、医用音響カプラ１の厚みの増加、医用音響カプラ１の剛性の増加、または粘着性の不足等を起因として、医用音響カプラ１自身の弾性力により、超音波プローブ３から剥離しやすくなる問題を解消することができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態との相違は、超音波放射面に対応する大きさを有する弾性体と、弾性体に設けられ、医用音響カプラ１の自重以上を支えることが可能な粘着力を有し、超音波プローブ３において対向する２つの側面に粘着可能なフィルム層とを有することにある。

図９は、第２の実施形態に係る医用音響カプラ１を被検体に当接される当接面の外形を示す図である。図１０は、図９におけるａ−ａ’の断面を示す図である。図９、図１０に示すように、医用音響カプラ１は、弾性体５とフィルム層３０とを有する。

弾性体５は、例えば、音響整合層としてのゲル状層である。弾性体５は、超音波プローブ３の超音波放射面に粘着可能な粘着面を有する。弾性体５は、超音波プローブ３の超音波放射面に対応する大きさを有する。すなわち、弾性体５の粘着面は、例えば図９に示すように、超音波放射面に対応する領域１１を包含する広さを有する。超音波プローブ３が１次元アレイ超音波プローブ３である場合、弾性体５は、振動素子のエレベーション方向の長さ１２０より長い幅を有する。医用音響カプラ１が超音波プローブ装着前において、弾性体５の粘着面、側面およびフィルム層３０の下面には、図１０に示すように保護シート２０が設けられる。

フィルム層３０は、弾性体５の粘着面に対向する対向面に設けられる。フィルム層３０は、弾性体５の厚みより薄い厚みを有する。フィルム層３０は、粘着部分と非粘着部分とを有する。フィルム層３０の粘着部分は、超音波プローブ３において対向する２つの側面に粘着される。フィルム層３０における粘着部分は、例えば、医用音響カプラ１の自重以上を支えることが可能な粘着力を有する。図９、図１０にお示すように、非粘着部分は、フィルム層３０の端部に設けられる。なお、非粘着部分は、省略されてもよい。すなわち、フィルム層３０の下面は、粘着部分により構成されてもよい。

医用音響カプラ１を超音波プローブ装着させる時、弾性体５から保護シート２０が取り外され、粘着面が超音波放射面に粘着される。図１１は、保護シート２０を剥離させた医用音響カプラ１を超音波プローブ３の超音波放射面に粘着させた状態を示す図である。図１１に示すように、医用音響カプラ１の弾性体５は、超音波プローブ３の超音波放射面に粘着される。図１１における矢印は、保護シート２０を剥離させた医用音響カプラ１を、超音波プローブ３に配置させる配置方法の一例を示している。

図１２は、医用音響カプラ１を超音波プローブ３の外形に沿って折り曲げて、医用音響カプラ１の全域を超音波プローブ３に粘着させた一例を示す図である。図１２に示すように、フィルム層３０の粘着部分は、超音波プローブ３の２つの側面に粘着される。これにより、図１２に示すように、医用音響カプラ１の弾性体と５フィルム層３０とは、超音波プローブ３に密着される。フィルム層３０の非粘着部分を用いて、超音波プローブ３から本医用音響カプラ１を取り外すことができる。

以上に述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
第２の実施形態の医用音響カプラ１によれば、超音波放射面に対応する大きさであって超音波放射面に粘着可能な粘着面を有する弾性体５と、粘着面に対向する対向面に設けられ、超音波プローブ３の２つの側面に粘着されるフィルム層とを有する。本医用音響カプラ１は、超音波プローブ３の外形に沿って変形させて、超音波プローブ３に密着して粘着させることができる。以上のことから、本医用音響カプラ１によれば、医用音響カプラ１が超音波プローブ３から剥離することを低減させることができる。

また、本医用音響カプラ１によれば、超音波放射面に対応する大きさを有する弾性体５により、医用音響カプラ１と超音波プローブ３との密着性を向上させることができる。すなわち、医用音響カプラ１を超音波プローブ３に装着させたとき、医用音響カプラ１にしわが発生しないため、医用音響カプラ１と超音波プローブ３との間に空気が混入しにくくなる。このため、超音波プローブ３と被検体の当接面との音響整合性が向上する。以上のことから、本医用音響カプラ１を用いることで、超音波画像の画質を向上させることができる。加えて、本医用音響カプラに１によれば、フィルム層３０の非粘着部分を操作者がつまむことにより、より簡便に、超音波プローブ３から本医用音響カプラ１を取り外すことができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１…医用音響カプラ、３…超音波プローブ、５…弾性体、１０…ゲル状層、２０…保護シート、３０…フィルム層、１００…中央部分、１１０…中央部分の幅、１２０…振動素子のエレベーション方向の幅、１３０…所定の幅、１４０…フットプリント、２００…端部分、３００…溝部分、３１０…空隙部分

Claims (10)

1. 超音波プローブの超音波放射面に着脱可能に設けられる医用音響カプラにおいて、
   前記医用音響カプラは、
   前記超音波放射面に粘着可能な粘着力を有する弾性体を具備し、
   前記弾性体は、
   前記超音波放射面に対応する大きさを有する中央部分と、
   前記超音波プローブにおいて対向する２つの側面に粘着される複数の端部分と、
   前記端部分各々と前記中央部分との間に設けられ、前記中央部分と前記端部分とにおける厚みより薄い溝部分とを有する医用音響カプラ。
2. 前記中央部分は矩形形状を有し、
   前記溝部分は、前記矩形形状における対向する２辺に平行に設けられる請求項１に記載の医用音響カプラ。
3. 前記弾性体において前記超音波プローブに粘着される粘着面に対向する対向面に設けられるフィルム層をさらに具備し、
   前記フィルム層は、前記中央部分の厚みより薄い厚みを有し、前記粘着力より小さい粘着力と前記弾性体の剛性より高い剛性とを有する請求項１に記載の医用音響カプラ。
4. 前記溝部分の深さは、前記中央部分の厚みの１／５以上の長さを有する請求項１に記載の医用音響カプラ。
5. 前記溝部分の断面形状は、凹型とＶ字型とＵ字型と半円形型とのうちいずれか一つの形状を有する請求項１に記載の医用音響カプラ。
6. 前記溝部分の幅は、前記中央部分の厚みより長い長さを有する請求項１に記載の医用音響カプラ。
7. 前記弾性体の音響インピーダンスは、１．１乃至２ＭＲａｙｌであり、
   前記フィルム層の音響インピーダンスは、１．６乃至４ＭＲａｙｌであり、
   前記フィルム層のヤング率は、０．２乃至５ＧＰａであり、
   前記フィルム層の厚みは、前記弾性体の厚みの１／２０以下である請求項３に記載の医用音響カプラ。
8. 超音波プローブの超音波放射面に着脱可能に設けられる医用音響カプラにおいて、
   前記医用音響カプラは、
   前記超音波放射面に対応する大きさと、前記超音波放射面に粘着可能な粘着面とを有する弾性体と、
   前記粘着面に対向する対向面に設けられ、前記弾性体の厚みより薄い厚みを有し、前記超音波プローブにおいて対向する２つの側面に粘着され、前記弾性体より高い剛性を有するフィルム層と、
   を具備する医用音響カプラ。
9. 前記フィルム層の端部は、非粘着部分を有する請求項８に記載の医用音響カプラ。
10. 前記弾性体の音響インピーダンスは、１．１乃至２ＭＲａｙｌであり、
    前記フィルム層の音響インピーダンスは、１．６乃至４ＭＲａｙｌであり、
    前記フィルム層のヤング率は、０．２乃至５ＧＰａであり、
    前記フィルム層の厚みは、前記弾性体の厚みの１／２０以下である請求項８に記載の医用音響カプラ。

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