JP6858313B2 - 超音波トランスデューサの音響結合 - Google Patents

Description

本発明は、超音波トランスデューサを身体領域に音響的に結合するための音響結合層に関する。

本発明は更に、そのような音響結合層を含む超音波トランスデューサに関する。

本発明は更に、そのような超音波トランスデューサを含むウェアラブルパッチに関する。

本発明は更に、そのような超音波トランスデューサを患者の身体部分に取り付けるためのパッチに関する。

超音波撮像は、ますます重要な診断ツールになってきている。超音波撮像は、病院や他の医療現場での高解像度撮像に加えて、長期間にわたる患者モニタリングにますます使用されるようになってきている。このようなシナリオでは、患者は、通常、１つ以上の超音波トランスデューサセルを含む超音波トランスデューサを含むパッチを着用する。このトランスデューサを使用して、長期間にわたって患者の解剖学的構造の特定の部分をモニタリングする。

このようなウェアラブル超音波パッチは、例えば血流、脈圧、脈波伝播速度、心拍出量、動脈の断面寸法等のパラメータがモニタリングされる血行力学的モニタリングや、例えば病院の臨床環境において、患者の尿生産率及び水分補給率がモニタリングされる膀胱モニタリングや、造影Ｘ線透視法では視覚化することができない大きい冠動脈慢性完全閉塞病変（ＣＴＯ）（＞１０ｃｍ）を視覚化するＣＴＯモニタリングや、抹消疾患の超音波に基づく診断及び治療を目的とした血管アクセスモニタリングにおける使用が考えられる。このような長期間の超音波患者モニタリングの他の応用は、当業者には明らかであろう。

それ自体はよく知られているように、超音波トランスデューサと患者の身体との間の良好な音響結合を達成するために、結合剤、即ち、超音波伝導性ゲル等の流体が、通常、超音波トランスデューサと患者の身体との間に塗布される。このような超音波トランスデューサを患者の身体に付けている間に、結合剤から気泡を排出するために圧力が加えられて、所望の音響接触が確立される。病院等の臨床現場での超音波検査の時間は比較的短く、例えば５分から１５分であり、これは、結合剤が乾燥又は分解する時間がないことを意味する。

このような結合剤は、ウェアラブル超音波パッチと患者の身体との間に望ましい音響結合を確立するために、ウェアラブル超音波パッチを患者の身体に付ける際にも同様に望ましい。しかし、このコンテキストでの結合剤の使用には課題がないわけではない。まず、接着型パッチの場合、結合剤が患者の身体へのパッチの接着を妨げないように注意する必要がある。更に、患者がパッチを着用している期間における結合剤の劣化、例えば乾燥を可能な限り防がなければならない。

米国特許第６，３４３，５１２Ｂ１号は、一体型接触媒質として架橋親水性材料を含む超音波プローブについて開示している。接触媒質の音響インピーダンス及び／又は機械的特性を制御するために、接触媒質中に追加の親水性材料又は非親水性材料を分散させることができる。しかし、患者の身体領域と接触する際に摩擦が十分に低いそのような材料で一体型接触媒質を得ることは困難である。

米国特許出願公開第２０１７／２８０４２Ａ１号は、ゲル等の外部接触媒質を必要としない超音波伝送のためのデバイス及び方法について開示している。

米国特許第６，０３９，６９４号は、超音波トランスデューサに共形に配置された均質で、固体で、弾性の生体適合性のシースについて開示している。

国際特許公開ＷＯ２０１５／１３０８４１Ａ１は、超音波結合デバイス、システム及び方法について開示している。

本発明は、超音波トランスデューサを身体領域に低摩擦で音響的に結合するための音響結合層を提供することを目的とする。

本発明は更に、そのような音響結合層を含む超音波トランスデューサを提供することを目的とする。

本発明は更に、そのような超音波トランスデューサを含むウェアラブルパッチを提供することを目的とする。

本発明は更に、そのような超音波トランスデューサを患者の身体部分に取り付けるためのパッチを提供することを目的とする。

一態様によれば、超音波トランスデューサを身体領域に音響的に結合するためのパッチが提供される。パッチは、超音波トランスデューサ用のホルダと、超音波トランスデューサを身体領域に音響的に結合するための音響結合層とを含む。音響結合層は、超音波トランスデューサがホルダ内に取り付けられると、超音波トランスデューサと身体領域との間の界面層を提供し、音響結合層は、エラストマーに埋め込まれた極性液体吸収性ポリマーを含む。本発明は、極性液体吸収性ポリマーがこのような音響結合層内の液体リザーバとして使用される一方で、エラストマーが音響結合層にボリュームに関して必要な安定性を提供すると同時に、超音波トランスデューサとそのような超音波トランスデューサを使用して検査又は治療される患者の皮膚領域とに適用されるときの音響結合層との低摩擦接触を確実にするという洞察に基づいている。

極性液体吸収性ポリマーは、複数の粒子の形態でエラストマーに埋め込まれ、これには、音響結合層が簡単且つ費用効果の高いやり方で製造することができるという利点がある。加えて、このような粒子を音響結合層全体に分散させることにより、例えば水である極性液体、アルコール又はこれらの混合物の局在リザーバが音響結合層全体にわたって提供され、これにより、患者の皮膚との音響結合層の接触面の実質的に均一な湿潤がこの態様で提供される。

粒子の直径は、超音波トランスデューサによって生成される任意の音響波長の１０％未満であり、したがって、粒子はこのような超音波に対して実質的に音響透過性であり、これにより、粒子によって引き起こされるこのような超音波の散乱効果が最小限に抑えられる。

少なくとも幾つかの実施形態では、極性液体吸収性ポリマーは、その自重の少なくとも１０倍の極性液体吸収能力、好適にはその自重の少なくとも５０倍の極性液体吸収能力、より好適にはその自重の少なくとも１００倍の極性液体吸収能力を有する。例えば極性液体吸収性ポリマーは、超吸収性ポリマーであってよい。このような超吸収性ポリマーの例としては、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミドコポリマー、エチレン無水マレイン酸コポリマー、架橋カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコールコポリマー、架橋ポリエチレンオキシド及びデンプングラフト化ポリアクリロニトリルコポリマーから選択されるコポリマーが挙げられる。極性液体吸収性ポリマーは、ポリアクリル酸ナトリウムコポリマーであることが好適である。

少なくとも幾つかの実施形態では、エラストマーは、ポリウレタン及びポリエーテルブロックアミドから選択される。これは、このようなエラストマーは、患者の皮膚との音響結合層の低摩擦接触面を提供するのに特に適しているからである。エラストマーは、エラストマーマトリックス内への極性液体吸収性ポリマーの安定した埋め込みと音響結合層の低摩擦接触面とを確実にするために、好適には５０ショアＡ未満の硬度を有するエラストマーマトリックスを形成することができる。極性液体吸収性ポリマーは、エラストマー（マトリックス）内に極性液体吸収性ポリマーを特に安定して埋め込むために、エラストマーに化学的に結合されてよい。

極性液体吸収性ポリマーに極性液体を装填してもよく、また、任意選択的に、極性液体吸収性ポリマーに装填された極性液体中に溶解されるゲル形成添加剤を更に含んでよい。これは、例えば音響結合層がウェアラブルパッチ等に付けられて、ウェアラブルパッチが使用できる状態である場合であってよい。

別の態様によれば、身体領域に接触するための主面と、主面を覆う本明細書に説明される実施形態のいずれかの音響結合層とを含む超音波トランスデューサが提供される。このような超音波トランスデューサは、超音波トランスデューサと身体領域との間の界面から失われる例えば水又はヒドロゲルである任意の極性液体が、音響結合層内の極性液体吸収性ポリマーによって提供される極性液体のリザーバから補充されるので、超音波トランスデューサと身体領域との間の接触液体が定期的に補充されることを必要とせずに、患者の皮膚上での長期使用に適している。

更に別の態様によれば、本明細書に説明する実施形態のいずれかの超音波トランスデューサを含むウェアラブルパッチが提供される。このようなウェアラブルパッチは、超音波トランスデューサと患者の皮膚との間の界面から失われた又は劣化した極性液体が音響結合層内の極性液体吸収性ポリマーによって提供される極性液体のリザーバから補充されるため、超音波トランスデューサと患者の皮膚との間の安定した音響結合を確保しながら、長期間にわたって患者が着用することができる。

パッチは、超音波トランスデューサを身体領域に音響的に結合する。パッチは、超音波プローブ用のホルダと、超音波トランスデューサがホルダ内に取り付けられたときに超音波トランスデューサと身体領域との間に界面層を提供する本明細書に説明する実施形態の音響結合層とを含む。このようなパッチは使い捨てであり、これにより、例えば超音波プローブ等である超音波トランスデューサは、パッチを超音波トランスデューサに単に取り付けることによって、患者との相互作用のための準備ができる。その一方で、使用後、パッチは超音波トランスデューサから簡単に取り外すことができ、これにより、超音波トランスデューサはそのような使用のために簡単に準備ができる一方で、例えば結合ゲルといった結合流体の間違った塗布によって、超音波トランスデューサの正しい又は最適な動作を阻止する超音波トランスデューサの不適切な準備のリスクが回避される。

パッチは更に、パッチが使用されていない間に界面層が乾燥するのを防ぐために、界面層に取り外し可能な水不透過性ホイルを含んでよい。また、パッチは、界面層の周りに水不透過性シールを含んでこのような乾燥を防ぎ、超音波トランスデューサの使用中に極性液体が界面層と患者の皮膚との間に確実に含まれるようにする。

本発明の実施形態について、添付図面を参照して、より詳細に且つ非限定的な例として説明する。

図１は、一実施形態による音響結合層を概略的に示す。 図２は、一実施形態によるウェアラブルパッチを概略的に示す。 図３は、一実施形態によるウェアラブルパッチアセンブリを概略的に示す。 図４は、別の実施形態によるパッチを概略的に示す。 図５は、超音波トランスデューサを含む図４のパッチを概略的に示す。 図６は、一実施形態による超音波トランスデューサを概略的に示す。

図面は、単なる概略図であり、縮尺通りには描かれていないことを理解されたい。また、図面全体を通して、同じ又は類似の部品を示すために同じ参照符号が使用されていることを理解されたい。

図１は、本発明の例示的な実施形態による音響結合層２０の断面図を概略的に示す。音響結合層２０は、極性液体吸収性ポリマー２４が埋め込まれたエラストマー２２を含む。極性液体吸収性ポリマー２４は、極性液体が極性液体吸収性ポリマー２４に装填されると、音響結合層２０の外面、例えば外面２５が極性液体吸収性ポリマー２４中の極性液体によって湿るように、極性液体のリザーバとして機能する。この結果、極性液体が、例えば蒸発によって外面２５から離れて運ばれると、外面２５上の極性液体は、極性液体吸収性ポリマー２４から脱着することにより、極性液体吸収性ポリマー２４に貯蔵された極性液体によって補充される。極性液体は、好適な実施形態では水であるが、本発明の実施形態はこれに限定されないことを理解されたい。例えばアルコールといった異なる極性液体や、アルコール／水混合物といった極性液体の混合物を音響結合層２０に装填することも同様に実現可能である。このような音響結合層２０は、患者の皮膚領域と超音波トランスデューサとの間に、以下で更に詳細に説明するように、実質的に空気がなく、長期間保持することができる音響結合を提供することができる。

極性液体吸収性ポリマー２４は、通常、その自重の少なくとも１０倍の極性液体吸収能力を有する。好適には極性液体吸収性ポリマー２４は、その自重の少なくとも５０倍の極性液体吸収能力を有し、より好適には極性液体吸収性ポリマー２４は、その自重の少なくとも１００倍の極性液体吸収能力を有する。極性液体吸収性ポリマー２４は、超吸収性ポリマーであることが好適である。特に適切な種類の超吸収性ポリマーは、ポリアクリル酸ナトリウムと呼ばれることもあるポリアクリル酸ナトリウム塩を形成するように、開始剤の存在下で水酸化ナトリウムと混合されたアクリル酸の重合から作られてよい。しかし、例えばポリアクリルアミドコポリマー、エチレン無水マレイン酸コポリマー、架橋カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコールコポリマー、架橋ポリエチレンオキシド及びデンプングラフト化ポリアクリロニトリルコポリマーといった上記超吸収性ポリマーの代替実施形態も考えられる。

エラストマー２２は、極性液体吸収性ポリマー２４が埋め込まれた熱可塑性エラストマーマトリックスを形成することができる。このようなエラストマーマトリックスは、水（又は別の極性液体）が極性液体吸収性ポリマー２４から音響結合層２０の外面２５に又はその逆に移ることができるように水透過性であることが好適である。このような熱可塑性エラストマーのような適切な材料には、ポリウレタン、ポリエーテルブロックアミド（例えばアルケマ社製のＰＥＢＡＸ）又はコポリエステルを含む。他の適切なエラストマーも考えられる。

エラストマー２２は、エラストマー２２と極性液体吸収性ポリマー２４との間の安定した界面を確実にするために、極性エラストマーであることが好適である。エラストマー２２が非極性エラストマーで作られている場合、極性液体吸収性ポリマー２４が非極性エラストマー２２から分離する傾向があるため、音響結合層２０の長期安定性を達成することが困難になる場合がある。これは、音響結合層２０内に安定剤を使用することによって克服できるかもしれないが、音響結合層２０の寸法安定性を長期間にわたって保証できず、これにより、例えば超音波トランスデューサ上にあるときに、音響結合層２０と、音響結合層２０が付けられる患者の皮膚領域との間の接触の品質に負の影響を及ぼす可能性があることが分かっている。このような問題は、極性エラストマー２２を使用することによって克服することができる。

エラストマーは、比較的少ない摩擦で患者の皮膚領域上を動かすことができる比較的柔軟なエラストマー２２を提供するために、５０ショアＡ未満の硬度を有することが好適である。エラストマー２２及び極性液体吸収性ポリマー２４は、それらを患者と安全に接触することができるように、生体適合性ポリマーであることが好適である。

極性液体吸収性ポリマー２４は、粒子又は顆粒の形態でエラストマー２２内に埋め込まれる。このような粒子又は顆粒の直径は、その最大直径が、音響結合層２０が取り付けられる超音波トランスデューサによって生成される任意の超音波の波長の１０分の１よりも小さくなるように選択される。このようにすると、粒子又は顆粒は、実質的に音響的に透過性であり、これにより、音響結合層２０を通過するときの超音波散乱が最小限に抑えられる。例えば組織といった媒体を介して１５００ｍ／ｓの速度ｖで移動する約１０ＭＨｚの周波数ｆを有する超音波を生成する超音波トランスデューサの場合、波長λ＝ｖ／ｆは１５０ミクロンであり、したがって、エラストマーマトリックスと粒子との間に音響インピーダンスの不整合があるシナリオでは、このような粒子による超音波の反射を回避するためには、粒子の直径を１５ミクロン未満に保つ必要がある。当然ながら、当業者には容易に理解されるように、超音波の異なる主波長に対して、粒子直径を適宜に調整することができる。特に、音響結合層２０がこのような超音波トランスデューサに配置される場合、超音波トランスデューサによって生成される周波数スペクトルに基づいて、粒子サイズが前述のサイズ制限に従うかどうかがすぐに明らかになる。

極性液体吸収性ポリマー２４を任意の適切なやり方でエラストマー（マトリックス）２２内に埋め込むことができる。例えば極性液体吸収性ポリマー２４の粒子、例えば極性液体吸収性ポリマー２４の粉末を、高温でエラストマー２２内に分散又は混合することができ、その後、極性液体吸収性ポリマー２４の粒子は、冷却によってエラストマー２２内に固定される。例えば化学結合を介して極性液体吸収性ポリマー２４を取り付けることができる極性液体吸収性ポリマー２４の担体材料を、エラストマー２２に埋め込むことができる。このような担体材料は、例えば極性液体吸収性ポリマー２４単独ではエラストマー２２への結合が不十分である場合に、例えばエラストマー２２と極性液体吸収性ポリマー２４との結合を向上させる更なるポリマーであってよい。或いは、極性液体吸収性ポリマー２４をエラストマー２２中に溶解して、エラストマー２２中に極性液体吸収性ポリマー２４の分散液を形成してもよく、又は、エラストマー２２及び極性液体吸収性ポリマー２４を共押出して、極性液体吸収性ポリマー２４をエラストマー（マトリックス）２２に組み込んでもよい。このような共押出は、極性液体吸収性ポリマー２４がエラストマー２２に化学的に結合される（例えば共有結合又はイオン結合する）反応性共押出であってよい。当然ながら、極性液体吸収性ポリマー２４をエラストマー２２に埋め込む任意の他の適切な方法も考えられる。

図２は、例示的な実施形態による、患者の皮膚領域１に配置されるウェアラブルパッチ１０の断面図を概略的に示す。ウェアラブルパッチ１０は、典型的には例えばプラスチック、金属、金属合金、複合材料又はこれらの組み合わせである任意の適切な材料で作られる担体又はハウジング３５を含む。担体又はハウジング３５には、皮膚領域１に向くように超音波トランスデューサ３０の主面に沿って配置された１つ以上の超音波トランスデューサ素子（図示せず）を含む超音波トランスデューサ３０が取り付けられる。１つ以上の超音波トランスデューサ素子は、圧電性トランスデューサ素子（例えばＰＺＴ）又はＣＭＵＴといった容量性トランスデューサ素子といった任意の適切なタイプの超音波トランスデューサ素子であってよい。容量性マイクロマシン超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ）素子は、圧電性トランスデューサ素子と比較して、その優れた帯域幅と製造の容易さによって特に適している。１つ以上の超音波トランスデューサ素子は、通常、そのような素子によって生成される超音波が、当該超音波が患者の皮膚領域１を浸透することができるように皮膚に面する主面を通って超音波トランスデューサ３０を出るように配置される。

超音波トランスデューサ３０の皮膚に面する主面は、超音波トランスデューサ３０と患者の皮膚領域１との間の界面が、音響結合層２０内の極性溶媒吸収性ポリマー２４に貯蔵された極性溶媒、例えば水によって継続的に湿っているように、本明細書に説明する実施形態のいずれかによる音響結合層２０によって覆われる。ウェアラブルパッチ１０が皮膚領域１に付けられると、水不透過性シール４０、例えばゴムシール等が、ハウジング担体３５から患者の皮膚領域１まで延在することができる。水不透過性シール４０は、担体又はハウジング３５と皮膚領域１との間の超音波トランスデューサ３０及び音響結合層２０が配置される空間をシールして、極性液体、例えば水が、この空間から容易に漏れず、これにより、ウェアラブルパッチ１０の動作寿命が更に延長される。

ウェアラブルパッチ１０の音響結合層２０は、水といった極性溶媒が予め装填されていてよい。このために、ウェアラブルパッチ１０の使用前に音響結合層２０を乾燥させないように、ウェアラブルパッチ１０を皮膚領域１に付ける前に取り外すことができる取り外し可能な水不透過性のテープ又はホイル（図示せず）を音響結合層２０に配置することができる。音響結合層２０からの例えば水である極性溶媒の損失率を減らすために、極性溶媒は更に、ポリビニルアルコール又はニトロセルロースといったゲル形成添加剤又は任意の他の適切なゲル形成添加剤を含んでもよい。

ウェアラブルパッチ１０は更に、ウェアラブルパッチ１０を皮膚領域１に接着するために、皮膚領域１との接触面に感圧接着剤といった接着剤を含んでもよい。例えば接着剤は、水不透過性シール４０に塗布されてよい。このようにすると、ウェアラブルパッチ１０は、ウェアラブルパッチ１０が患者の皮膚領域１から脱落するリスクなしに、長期間にわたって患者が着用することができる。当然ながら、ウェアラブルパッチ１０が、ウェアラブルパッチ１０を患者の皮膚領域１に固定するためのストラップ等の固定手段を含む場合、このような接着剤を省略してもよい。

図３は、本発明の実施形態によるウェアラブルパッチ１０と、超音波トランスデューサ３０を制御する制御モジュール８０とを含むウェアラブルパッチアセンブリ１００を概略的に示す。制御モジュール８０は、例えば同軸ケーブル、個別に絶縁されたワイヤを含むケーブル、導電性トラックを含むリボン等の任意の適切なワイヤ又はケーブルであってよいワイヤ又はケーブル７０を通じて超音波トランスデューサ３０に接続されてよい。制御モジュール８０は、超音波トランスデューサ３０を制御するための回路８１を含んでよい。例えば回路８１は、アレイコントローラの一部を形成するか又は別個のエンティティであってよいダウンコンバージョン段に結合されたアレイコントローラを含む。ダウンコンバージョン段は、エコー信号のノイズフィルタリングと、例えばＭＨｚドメインからＫＨｚドメインへの周波数ダウンコンバージョンを適用し、ダウンコンバートされたエコー信号に信号エンベロープを使用して、取得したエコー信号から所望の膀胱情報を導出するために信号プロセッサに提供する必要があるデータ量を削減する。他の適切なデータ削減技術が、当業者にはすぐに明らかになろう。

回路８１は更に、超音波トランスデューサ３０から受信した信号を処理する信号プロセッサを含んでよい。或いは、このような信号プロセッサは、制御モジュール８０内のバッテリー８７の寿命を延長することができるようにウェアラブルパッチ１０に必要とされる計算量を低減するために、例えばスマートウォッチ等のウェアラブルスマートデバイス、携帯電話又はタブレットコンピュータ等のポータブルスマートデバイス、ラップトップコンピュータ、パーソナルコンピュータ等のリモートデバイスの一部を形成してもよい。

回路８１は、制御モジュール８０に搭載された例えばメモリ等であるデータ記憶装置８３と通信可能に結合されてよい。また、無線通信モジュール８５が、例えばリモートデバイスからの通信要求に応じて、データ記憶装置８３に記憶された取得エコー信号に関するデータをリモートデバイスに定期的に通信するようにデータ記憶装置８３に通信可能に結合される。例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉ−Ｆｉ、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ等のモバイル通信プロトコル、近距離無線通信（ＮＦＣ）等の任意の適切な無線通信プロトコルが制御モジュール８０とリモートデバイスとの間の通信のために配備されてよい。

前述のように、制御モジュール８０からこのようなリモートデバイスに通信される取得エコー信号に関連するデータは、サイズが縮小されて、このやり方で通信する必要があるデータ量を最小限に抑えて、バッテリー８７の寿命を延長することが好適である。回路８１が信号プロセッサを含む別の実施形態では、無線通信モジュール８５を使用して、信号プロセッサの処理結果をリモートデバイスに、例えばリモートデバイスのディスプレイでの処理結果の視覚化のために通信することができることを理解されたい。

更に別の実施形態では、制御モジュール８０は、取得エコー信号に関連するデータを、無線通信モジュール８５を用いて、リモートデバイスがそこから記憶データをダウンロードすることができる中間データ記憶装置として機能するリモートデータリポジトリにアップロードする。これには、リモートデバイスが無線通信モジュール８５の通信範囲内にある必要がなく、代わりに、このデータを評価するために任意の適切な時点でデータをダウンロードすることができるという利点がある。例えばリモートデータリポジトリは、インターネットといったネットワーク接続を介して無線通信モジュール８５及びリモートデバイスの両方によってアクセスされるクラウドストレージソリューション等であってよく、この場合、無線通信モジュール８５は、取得エコー信号に関連するデータをリモートデータリポジトリにアップロードできる無線通信モジュール８５の通信範囲内のルータ等といったインターネットハブとの無線接続を確立する。

図４は、別の例示的な実施形態による、超音波プローブといった超音波トランスデューサ用の使い捨て界面モジュール又はパッチ５０の断面図を概略的に示す。使い捨てパッチ５０は、超音波トランスデューサの少なくとも一部を収容する取り外し可能なパッケージ又はシール５５内の中央空洞５２を含み、音響結合層２０は中央空洞５２の患者に面している端部に配置されて、これにより、超音波トランスデューサが使い捨てパッチ５０に取り付けられると、音響結合層２０が、超音波トランスデューサと使い捨てパッチ５０が付けられる患者の皮膚領域との間の界面層として機能する。中央空洞５２は、超音波トランスデューサが中央空洞５２の中に挿入されると超音波トランスデューサが中央空洞５２内の適所に固定されるように超音波トランスデューサの一部と係合するように作られた１つ以上の嵌合部材５１を含んでよい。このような固定機構自体はよく知られているので、簡潔さのためだけに更に詳細には説明しない。上記目的に、任意の適切な固定機構を使用することができることを述べるだけで十分である。

取り外し可能なパッケージ又はシール５５は、任意の適切な材料、例えばプラスチックや、アルミニウムといった金属で作られていてよい。使い捨てパッチ５０は更に、使い捨てパッチ５０を患者の皮膚領域に接着するために、例えば音響結合層２０に隣接するクランプリング（図示せず）に配置される接着層５３を含んでよい。取り外し可能な水不透過性のテープ又はホイル５７が、それ自体はよく知られているように、音響結合層２０や、ある場合には接着層５３に配置されてよい。或いは、例えば超音波トランスデューサを用いて患者の体の異なる部分の複数の超音波画像が収集される応用において、使い捨てパッチ５０を患者の皮膚上で動かすことができることが望ましい場合には、接着層５３を省略することもできる。前述のように、音響結合層２０には、使い捨てパッチ５０が使用されるときに音響結合層２０がすぐに湿るように、極性溶媒及び任意選択のゲル形成添加剤が事前に装填されていてよい。具体的には示していないが、使い捨てパッチ５０は更に、使い捨てパッチ５０内に極性溶媒を保持するための水不透過性シール（シール４０に類似）を含んでよい。前述のクランプリングが、このようなシールとして機能してもよい。使い捨てパッチ５０を使用のために準備するとき、まず、取り外し可能なパッケージ５５を取り外して、その後、ある場合に取り外し可能なテープ又はホイル５７を取り外して、使い捨てパッチを患者の皮膚領域に配置することができる。

図５は、超音波プローブ６０の超音波送信面が音響結合層２０に接触するように超音波プローブ６０が取り付けられ、これにより、音響結合層２０が超音波プローブ６０と患者の皮膚領域との間に音響結合を提供する使い捨て界面モジュール又はパッチ５０の断面図を概略的に示す。したがって、超音波プローブ６０のユーザは、例えば音響結合ジェル等を塗布することによって、超音波プローブ６０と皮膚領域との間の音響結合を準備する必要がない。代わりに、音響結合は、使い捨てパッチ５０内の音響結合層２０によってすぐに提供され、これには、超音波プローブ６０と患者の皮膚領域との間に一貫した品質の音響結合が提供されるという利点があり、これは、音響結合が超音波プローブ６０のユーザによって手動で与えられる場合には保証されない。加えて、使用後、超音波プローブ６０は、最低限の洗浄しか必要とせず、その一方で、使い捨てパッチ５０は簡単に処分することができ、これにより、使い勝手の良さが向上され、超音波検査の前後に超音波プローブを準備するのに必要な時間が短縮される。

図６は、更に別の例示的な実施形態による超音波トランスデューサ６０の断面図を概略的に示す。超音波トランスデューサ６０は、患者の皮膚領域１に接触する面上に、例えば圧電性トランスデューサ素子又は容量性トランスデューサ素子である超音波トランスデューサ素子６１の配列を含む。この面上に、超音波トランスデューサ素子６１と皮膚領域１との間の長期にわたる音響結合を提供するために、音響結合層２０が配置される。音響結合層２０は、任意の適切なやり方で、例えば接着によって、超音波トランスデューサ６０の超音波トランスデューサ素子担持面に固定される。超音波トランスデューサ６０は更に、超音波トランスデューサ素子６１と患者の皮膚領域１との間の音響インピーダンス整合を提供するように、音響整合層６３を含んでよい。音響整合層６３は、例えば超音波トランスデューサ素子６１と音響結合層２０との間に配置されてよい。音響整合層６３は任意の適切な材料で作られてよい。このような音響整合層自体はよく知られているので、簡潔さのためだけにこれについては更に詳細には説明しない。

使用中、超音波トランスデューサ６０は、少なくとも音響結合層２０を、水といった極性溶媒に浸して、音響結合層２０内の極性溶媒吸収性ポリマー２４に極性溶媒を充填することによって準備され、これにより、音響結合層２０と患者の皮膚領域１との間の接触面は、音響結合層２０内の極性溶媒吸収性ポリマー２４から脱着する極性溶媒で連続的に補充されることができる。このようにして、超音波トランスデューサ６０は、超音波トランスデューサ６０と皮膚領域１との間の音響結合の劣化のリスクなしに長期間にわたって使用することができる。これは、この界面における気泡の形成が概して回避され、結合媒体の劣化が、極性溶媒吸収性ポリマー２４からの結合媒体、即ち、極性溶媒の補充によって防止されるからである。

上述の実施形態は、本発明を限定するものではなく、例示するものであり、当業者は、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく多くの代替実施形態をデザインすることができることに留意されたい。請求項において、括弧の間に置かれた参照符号は、請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。「含む」との用語は、請求項に記載されているもの以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。単数形の要素は、そのような要素が複数存在することを排除するものではない。本発明は、幾つかの別個の要素を含むハードウェアによって実施することができる。幾つかの手段を列挙する装置クレームでは、これらの手段の幾つかは、ハードウェアの同一のアイテムによって具現化されてよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。

Claims (13)

1. 超音波トランスデューサを身体領域に音響的に結合するためのパッチであって、
   前記超音波トランスデューサ用のホルダと、
   前記超音波トランスデューサを前記身体領域に音響的に結合するための音響結合層と、
   を含み、
   前記音響結合層は、前記超音波トランスデューサが前記ホルダ内に取り付けられると、前記超音波トランスデューサと前記身体領域との間の界面層を提供し、
   前記音響結合層は、エラストマーに埋め込まれた極性液体吸収性ポリマーを含み、
   前記極性液体吸収性ポリマーは、複数の粒子の形態で前記エラストマーに埋め込まれ、
   前記複数の粒子の直径は、前記超音波トランスデューサによって生成される任意の音響波長の１０％未満である、パッチ。
2. 前記極性液体吸収性ポリマーは、その自重の少なくとも１０倍の極性溶媒吸収能力を有する、請求項１に記載のパッチ。
3. 前記極性液体吸収性ポリマーは、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミドコポリマー、エチレン無水マレイン酸コポリマー、架橋カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコールコポリマー、架橋ポリエチレンオキシド及びデンプングラフト化ポリアクリロニトリルコポリマーから選択されるコポリマーであり、
   前記極性液体吸収性ポリマーは、好適にはポリアクリル酸ナトリウムコポリマーである、請求項１又は２に記載のパッチ。
4. 前記エラストマーは、ポリウレタン及びポリエーテルブロックアミドから選択される、請求項１から３のいずれか一項に記載のパッチ。
5. 前記エラストマーは、エラストマーマトリックスを形成する、請求項１から４のいずれか一項に記載のパッチ。
6. 前記エラストマーマトリックスは、５０ショアＡ未満の硬度を有する、請求項５に記載のパッチ。
7. 前記極性液体吸収性ポリマーは、前記エラストマーに化学的に結合される、請求項１から６のいずれか一項に記載のパッチ。
8. 前記極性液体吸収性ポリマーに極性液体が装填され、任意選択的に、前記極性液体吸収性ポリマーに装填された前記極性液体中に溶解されるゲル形成添加剤を更に含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のパッチ。
9. 前記界面層に、取り外し可能な水不透過性ホイルを更に含む、請求項１から８のいずれか一項に記載のパッチ。
10. 前記界面層の周りに水不透過性シールを更に含む、請求項１から９のいずれか一項に記載のパッチ。
11. 身体領域に接触するための主面と、
    前記主面を覆う音響結合層と、
    を含み、
    前記音響結合層は、複数の粒子の形態で、エラストマーに埋め込まれた極性液体吸収性ポリマーを含み、
    前記複数の粒子の直径は、超音波トランスデューサによって生成される任意の音響波長の１０％未満である、超音波トランスデューサ。
12. 前記音響結合層は、前記主面に取り外し可能に固定される、請求項１１に記載の超音波トランスデューサ。
13. 請求項１１又は１２に記載の超音波トランスデューサを含む、ウェアラブルパッチ。

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