JP7374824B2 - 超音波プローブ、音響レンズ、超音波診断装置、及び超音波プローブ用カプラ - Google Patents
超音波プローブ、音響レンズ、超音波診断装置、及び超音波プローブ用カプラ Download PDFInfo
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Description
図1を用いて、実施形態に係る超音波プローブ100の構成例を説明する。図1は、実施形態に係る超音波プローブ100の構成例を示す図である。図1に示すように、例えば、実施形態に係る超音波プローブ100は、被検体に対して超音波を送信するとともに、被検体内で反射された超音波(反射波)を受信し、受信信号に変換して超音波診断装置(装置本体)に送信する装置である。例えば、超音波プローブ100は、振動子アレイ110、整合層120、バッキング層130、及び音響レンズ140を有する。
基材150は、ポリオレフィンを含む。基材150の材質としては、減衰係数が低く、音響インピーダンスがゲル10に含まれる水に近い方が良好な超音波画像が得られるため好ましい。ポリオレフィンの種類としては、公知の材料を任意に選択することができる。一例としては、ポリオレフィンとして、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテンが挙げられ、音響特性の観点からポリメチルペンテンがより好ましい。ポリオレフィンには、酸化チタンやカーボンブラックなどの着色材、その他の微量成分が含まれていてもよい。
基材150は、任意の製造方法で製造可能である。一例を挙げると、基材150は、射出成形、トランスファー成形、キャスティング、圧縮成形、切削加工、3Dプリンタ等により製造可能である。
有機層151は、基材150の表面に形成され、エポキシ樹脂及びシリケートオリゴマーを含む。
次に、有機層151の製造方法について説明する。まず、有機層151を形成するためには、少なくともエポキシ樹脂とシリケートオリゴマーを含む塗料を調合し、調合した塗料を基材150の表面に成膜後、硬化して膜を形成する。以下に、有機層151の塗料の調合方法、成膜方法、硬化方法について述べる。
有機層151の塗膜中に含まれる材料の比率としては、エポキシ樹脂とシリケートオリゴマーの含有比率が10:0.1~10:5体積%であることが好ましい。また、エポキシ樹脂とシリケートオリゴマーの含有比率が10:1~10:2体積%であることがより好ましい。エポキシ樹脂とメチルシリケートオリゴマーの含有比率が10:0.1体積%未満になると基材150への塗布性が悪化することがある。エポキシ樹脂とシリケートオリゴマーの含有比率が10:5体積%を超えると耐水性が悪化することがある。
有機層152は、有機層151の表面に形成され、親水性を有する。有機層152は、親水性であれば任意のものを用いることができる。親水性の材料の一例としては、アクリレート、ウレタン、ウレタンアクリレート、シリコーン、シルセスキオキサン、フェノール、有機向きハイブリッド系などが挙げられる。これらは、1種類を用いてもよいし複数種類を混合して用いてもよい。
有機層152の製造方法について説明する。まず、有機層152を形成するためには、塗料を調合し、調合した塗料を有機層151の表面に成膜後、硬化して膜を形成する。以下に、有機層152の塗料の調合方法、成膜方法、硬化方法について述べる。
超音波プローブ100に用いられるゲル10としては、公知のゲルを任意に適用可能である。例えば、一般的に超音波診断装置用に用いられるものであれば任意のゲルを用いることができる。
図4を用いて、実施形態に係る音響レンズ140の特性について説明する。図4は、実施形態に係る音響レンズ140の特性について説明するための図である。図4において、界面Aは、基材150と有機層151との間の面であり、界面Bは、有機層151と有機層152との間の面である。
なお、本実施形態は、超音波診断装置として提供されても良い。
近年、超音波の送受信に関する主要な機能を超音波プローブの筐体内に組み込み、この超音波プローブ(以下、「高機能型超音波プローブ」と称する)をパーソナルコンピュータやタブレット端末等の汎用的な情報処理装置に接続することで、超音波診断装置を実現する技術が知られている。上述した実施形態に係る超音波プローブ100は、高機能型超音波プローブにも適用することができる。
また、本実施形態は、音響カプラとして提供されても良い。音響カプラとは、超音波プローブの音響放射面に取り付けられる器具である。例えば、音響カプラは、音響焦点位置を変更したり、被検体との接触面積を拡大させたりすることを目的として、超音波プローブの音響放射面に取り付けられる。なお、音響カプラは、超音波プローブ用カプラの一例である。
以下に、好適な実施例について説明する。実施例1から実施例12における塗料の調整、膜の成膜・硬化、耐水性の評価、親水性の評価は、下記の方法で行った。
耐水性の評価方法について説明する。まず、ゲル中に本発明の膜が形成された測定用のサンプルが浸漬されたガラス容器を恒温炉で60℃に加温し、1300時間後に、本実施形態に係る膜(有機層151及び有機層152に対応)が形成された測定用サンプルを取り出した。次に、取り出した測定用サンプルに対してクロスカット試験(JIS5600-5-6準拠)を行い密着性の評価を行った。また、外観を目視で確認し、膜の剥がれや浮きなどの変化の有無を確認した。
A:クロスカット試験での剥がれ無し、外観変化無
B:クロスカット試験での剥がれ有、外観変化無
C:クロスカット試験での剥がれ無し、外観変化有
D:クロスカット試験での剥がれ有、外観変化有
親水性の評価方法について説明する。親水性は、測定用のサンプルに接触角計(VCA-2500:テックサイエンス)を用いて水(純水)の接触角を測定し、評価した。測定用のサンプルには30mm角で厚みが5mmのポリメチルペンテンの板に有機層151及び有機層152を成膜して用いた。
A:接触角が60°未満
B:接触角が60°以上70°未満
C:接触角が70°以上
鉛筆硬度の評価方法について説明する。鉛筆硬度は、JIS5600-5-4に準拠して測定した。測定用のサンプルには30mm角で厚みが5mmのポリメチルペンテンの板に有機層151及び有機層152を成膜して用いた。
ゲル内の気泡発生の有無による超音波画像の評価について説明する。本実施形態に係る膜を形成した音響レンズを超音波プローブに組み込み、超音波診断装置に接続して超音波画像を撮影し、気泡発生による超音波画像の悪化有無を評価した。
A:超音波画像の黒抜け量が1%未満
B:超音波画像の黒抜け量が1%以上10%未満
C:超音波画像の黒抜け量が10%以上15%未満
D:超音波画像の黒抜け量が15%以上
超音波プローブ静止時の超音波画像の評価について説明する。本実施形態に係る膜を形成した音響レンズを超音波プローブに組み込み、超音波診断装置に接続して超音波画像を評価した。まず、本実施形態に係る膜を形成していない超音波プローブの超音波画像を撮影し、その後、本実施形態に係る膜を形成した超音波プローブの超音波画像を撮影した。撮影した各々の超音波画像に対する輝度を測定し、本実施形態に係る膜を形成していない超音波プローブの輝度を100%とした場合の本実施形態に係る膜を形成した超音波プローブの輝度比を算出して超音波画像の鮮明さを判別した。
A:超音波画像の輝度比が95%以上
B:超音波画像の輝度比が90%以上95%未満
C:超音波画像の輝度比が90%未満
<塗料の調整>
実施例1は以下の方法で塗料を作製した。有機層151は、エポキシ樹脂100g(塗膜換算71.4体積%)、メチルシリケートオリゴマー10g(塗膜換算7.1体積%)、溶剤40g、アミン系硬化剤30g(塗膜換算21%)を秤量し、遊星回転装置(AR-100;シンキー)にて2分間撹拌して、実施例1の有機層151の塗料を得た。エポキシ樹脂にはjER806(三菱化学)を用いた。エポキシ樹脂とシリケートオリゴマーの体積比率は10:1になるように混合した。メチルシリケートオリゴマーにはMS51(三菱化学)を用いた。また、溶剤には1-メトキシ-2-プロパノール(キシダ化学)を用いた。また、硬化剤には、アデカハードナーEH-6019(ADEKA)を用いた。
実施例1では以下の方法で膜を作製した。上記の塗料について膜硬度評価用、親水性評価用、耐水性評価用、ゲル内への気泡発生の有無による超音波画像の評価用、超音波プローブ静止時の超音波画像評価用の試験片を以下の方法で作製した。
実施例2~12では、下記の表1及び表2の材料及び条件に変更した点を除き、実施例1と同様にして、塗料及び膜を作製した。
上記の方法により、親水性、耐水性、超音波画像の黒抜け量、超音波プローブ静止時の超音波画像評価について実施例1から実施例12の結果を、下記の表3及び表4に表した。
比較のための塗料の調整、膜の調整、膜硬度評価用、親水性評価用、耐水性評価用、ゲルの泡巻き込み有無による超音波画像の評価用、超音波プローブ静止時の超音波画像評価用の試験片を前述の実施例1から実施例12と同様に行った。実施例1から実施例12と異なる点について以下に示す。
140 音響レンズ
150 基材
151 有機層
152 有機層
200 超音波診断装置
Claims (9)
- ポリオレフィンを含む基材と、
前記基材の表面に形成され、エポキシ樹脂及びシリケートオリゴマーを含む第1有機層と、
前記第1有機層の表面に形成され、親水性を有する第2有機層と
を有する超音波プローブ。 - 前記第1有機層は、前記シリケートオリゴマーとして、メチルシリケートオリゴマー及びエチルシリケートオリゴマーのうち少なくとも一方を含む、
請求項1に記載の超音波プローブ。 - 前記第2有機層は、鉛筆硬度で3H以上の膜硬度を有する、
請求項1又は2に記載の超音波プローブ。 - 前記第1有機層は、前記エポキシ樹脂と前記シリケートオリゴマーの含有比率が10:0.1~10:5体積%である、
請求項1~3のいずれか一つに記載の超音波プローブ。 - 前記第1有機層は、前記エポキシ樹脂と前記シリケートオリゴマーの含有比率が10:1~10:2体積%である、
請求項1~3のいずれか一つに記載の超音波プローブ。 - 前記第1有機層は、前記シリケートオリゴマーが加水分解したケイ素酸化物を有する、
請求項1~4のいずれか一つに記載の超音波プローブ。 - オレフィンを含む基材と、
前記基材の表面に形成され、エポキシ樹脂及びシリケートオリゴマーを含む第1有機層と、
前記第1有機層の表面に形成され、親水性を有する第2有機層と
を有する音響レンズ。 - オレフィンを含む基材と、
前記基材の表面に形成され、エポキシ樹脂及びシリケートオリゴマーを含む第1有機層と、
前記第1有機層の表面に形成され、親水性を有する第2有機層と
を有する超音波プローブ、
を備える超音波診断装置。 - オレフィンを含む基材と、
前記基材の表面に形成され、エポキシ樹脂及びシリケートオリゴマーを含む第1有機層と、
前記第1有機層の表面に形成され、親水性を有する第2有機層と
を有する超音波プローブ用カプラ。
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