JPH0221252B2

JPH0221252B2 -

Info

Publication number: JPH0221252B2
Application number: JP57194153A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Myamoto; Akira Oosaka
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1982-11-04
Filing date: 1982-11-04
Publication date: 1990-05-14
Also published as: JPS5982838A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は超音波診断装置用探触子の接触媒体に
関するものである。さらに、本発明は含水率70％
以上で実質的に気泡を含まず、針入度が30mm以下
のゲル硬度を有する厚さ５mm以上の高分子含水ゲ
ルからなる超音波診断装置用探触子の接触媒体に
関するものである。

近年、人体内の器管の異常の有無や皮膚、皮下
組織の検査、あるいは胎児心拍動や血流の脈動等
の検出に超音波診断装置が普及し多くの医療機関
で手軽に使用されるようになつた。この診断装置
を用いて検査を行う際には通常、探触子と人体の
皮膚の間での超音波の減衰を防ぐため水、植物
油、鉱物油、グリセリン、流動パラフイン、ある
いは無定形のゲルを塗りつけたり、自己粘着性の
フイルムを当てたりしている。水や油、流動パラ
フイン等の液体を塗布する場合は接触媒体として
の厚味はせいぜい１〜２mmまでであり、油や流動
パラフイン等の場合は診断後被診断者の皮膚から
きれいにぬぐい取る必要がある。また接触媒体と
して厚さを必要とする場合は水浸法と称してプラ
スチツク製の水袋に水を入れてこれを被診断者の
測定部位に当てているが、この場合使用する水は
超音波の擬エコーを防ぐため脱気水を用いる必要
があり、また水袋を用いる場合水がこぼれるおそ
れがある。無定形のゲルを用いる場合は厚みの調
節は水や油より広範囲で可能であるがせいぜい１
〜２cm位に止まる。しかも探触子の移動により崩
れやすく厚みを一定に出来ないし、診断後にはぬ
ぐい去る必要がある。自己粘着フイルムの場合は
厚みは一定になり診断後容易に剥離出来るが厚み
はせいぜい１mm以下である。

これに対し、本発明による超音波診断装置用探
触子の接触媒体は含水率70％以上で弾性があり、
針入度が30mm以下のゲル硬度を有する含水ゲルで
あり探触子と皮膚の間に挿入することにより超音
波の減衰をほぼ完全に防止することが出来、しか
も診断時に接触媒体を単に皮膚の上に乗せるだけ
で皮膚との密着性も良く、診断後も洗い落すこと
なく単に取り外せば良い。したがつて被診断者に
不快感を全く与えることなく診断が可能である。
また水袋を使用する場合の煩雑な脱気水の作製も
不要である。さらに本発明による含水ゲルは充分
な強度を有し、たとえばエコー法で断面像を得る
際探触子を左右に移動させて診断を行うが、この
際ゲルが崩れる心配もない。

最近超音波診断装置の開発が進み診断目的に応
じた接触子が開発されている。たとえば局部の検
出精度を上げるため多数の振動素子の位相差を利
用した電子フオーカス式の探触子が用いられる。
この場合探触子の先端から集域までの距離は１つ
の探触子については一定であり、被診断部位の皮
膚表面からの位置が変われば従来の接触媒体では
厚みの調節が困難であり探触子を変換する必要が
あつた。ところが本発明の接触媒体はゲル強度が
充分強く、ゲルを切断することによつて容易に厚
みを調節することが出来、また場合によつては二
枚重ねで使用することも可能であり、上記電子フ
オーカス式の探触子を用いた診断の際にも探触子
を変えることなく接触媒体の厚みの調節により皮
膚表面からの位置の異つた部位の診断が行なえる
利点がある。特に最近市販されているリアルタイ
ム表示の動的画像を得るような装置では探触子１
本当りの価格が高く、これを各種取り揃えること
は経済的にも大きな負担となるが、本発明による
接触媒体を用いた場合は探触子が１本でも広範囲
の診断が可能になる。

さらに、本発明による接触媒体はゲル強度が充
分強いため場合によつては探触子の先端にはめ込
んで使用することも可能である。このような使用
により経直腸的診断が容易になり、かつ鮮明な画
像が得られる。また、例えば臓器内の手術を行う
場合は胸部を開腹した後直接臓器表面に本発明に
よる接触媒体をはめ込んだ探触子を当てることに
より臓器内部の診断が容易に行なわれ適切な手術
が迅速に行なえる利点を有する。

本発明の利点は上に述べた他にエコー法による
診断の場合ゲルを構成する高分子の種類と含水率
の組合せを適当に調節することによりゲル密度を
皮膚の密度により近くすることが可能であり、こ
れにより皮膚と接触媒体の音響インピーダンスの
差が小さくなり、したがつて皮膚面の超音波反射
率が小さくなり、より鮮明な皮膚や皮下組織のエ
コー像が得られる点にある。これに対して従来の
水浸法では水、プラスチツク製水袋、皮膚間の音
響インピーダンスの不整合のため各境界面に多重
エコーが出現し皮膚面を中心とした鮮明なエコー
像を得ることは困難であつた。

本発明の接触媒体は高分子物質の含水ゲルから
構成されており、高分子物質の１成分としては充
分なる強度と保水性を持ち、含水率が70％以上の
含水ゲルが得られるなら有機高分子物質か無機高
分子物質かを問わない。たとえばポリアクリルア
ミド、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポ
リビニルアルコール（他のモノマーとの共重合体
を含む）、ポリビニルピリジン、ポリビニルピロ
リドン、ポリビニルベンジルトリメチルアンモニ
ウムクロライド、ポリアクリル酸（またはNa塩、
NH₄塩）、ポリアクリル塩エステル、ポリスチレ
ンスルホン酸、ポリエチレングリコール、ポリエ
チレンオキサイド（またはそのエステル）、ポリ
リシン、ポリグルタミン酸、ポリアミノスチレ
ン、スチレン−無水マレイン酸（またはNa塩、
NH₄塩）共重合体、酢酸ビニル−無水マレイン
酸（またはNa塩、NH₄塩）共重合体、酢酸ビニ
ル−クロトン酸（またはNa塩、NH₄塩）共重合
体、イソブテン−無水マレイン酸（またはNa塩、
NH₄塩）共重合体等の有機合成高分子、カルボ
キシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロ
ース、メチルセルロース等の有機半合成高分子、
でんぷん、グアーガム、カラギーナン、寒天、ア
ルギン酸、デキストラン、アミロース、プルラ
ン、ゼラチン等の有機天然高分子、ポリケイ酸ナ
トリウム等の無機高分子が挙げられる。これらの
中で実用上、ポリアクリルアミド、ポリヒドロキ
シエチルメタクリレート、ポリビニルアルコール
（他のモノマーとの共重合を含む）、ポリアクリル
酸エステル、ポリビニルピロリドン、酢酸ビニル
−無水マレイン酸（またはNa塩、NH₄塩）共重
合体、イソブテン−無水マレイン酸（またはNa
塩、NH₄塩）共重合体、カルボキシメチルセル
ロース、ヒドロキシエチルセルロース、でんぷ
ん、グアーガム、カラギーナン、寒天、アルギン
酸、デキストラン、プルラン、ゼラチン、ポリケ
イ酸ナトリウム等が好ましい。これらの高分子は
単独でも、あるいは他の高分子や、無機物との混
合物や低分子による架橋物、グラフト物等として
も使用可能であり、また、高分子の重合度や、共
重合組成、置換度等は特に限定されるものではな
い。

本発明の接触媒体の製造方法は含水率が70％以
上で実質的に気泡を含まず、針入度が30mm以下の
ゲル硬度を有する厚さ５mm以上の含水ゲルが得ら
れるならば如何なる方法でもよく、製造方法が特
に限定されるものではない。たとえば、ポリアク
リルアミドやポリビニルアルコール等の水溶液へ
の放射線照射、でんぷん等の水溶液中でのアクリ
ル酸エステルや酢酸ビニル等のセリウム塩でのグ
ラフト共重合、ジアルデヒド、エピクロルヒドリ
ン、ジビニル化合物等の低分子橋かけ剤によるポ
リビニルアルコール、ポリアクリルアミド、デキ
ストラン、プルラン等の高分子の三次元網状化、
アクリルアミド、ヒドロキシエチルメタクリレー
ト等のモノマーの固相重合による三次元網状化、
ポリビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロ
ライド等のポリカチオンとポリスチレンスルホン
酸等のポリアニオンとの結合、アルギン酸、カラ
ギーナン等の金属塩によるゲル化、イソブテン−
無水マレイン酸（またはNa塩、NH₄塩）共重合
体等の変性架橋、寒天等のゲル等が列挙される。
本発明の含水ゲルには主体となる高分子物質以外
に短繊維や繊維状物、無機物等の補強材を添加し
てもよく、また可塑剤やゲル化剤、消泡剤等を添
加してもよい。ただし、本発明の目的を達成する
ためには含水ゲルは超音波に対して均質であるこ
とが必要であるため、これらの添加物は含水ゲル
中での分散は出来るだけ均一にし、含水ゲル中に
密度差を生ぜしめないようにする必要がある。

本発明の含水ゲルの水分率は、含水ゲル中を超
音波が通過する際超音波の減衰をなるべく防ぎ、
ゲルと皮膚との密度差をより小さくするため出来
るだけ高い方が好ましく、少くともゲル重量全体
の70％以上は必要であり、好ましくは80％以上で
ある。含水率が70％より低い場合は超音波の吸収
係数が大きくなり、また皮噴の含水率（約70％以
上）との差が大きくなつて皮膚と含水ゲルの界面
での超音波の吸収、反射が起り、鮮明な画像が得
られにくくなる。含水率の上限はゲル硬度により
決まり、用いる高分子によつて異なる。たとえ
ば、ポリビニルアルコールの場合は製法により異
なるが約95％、寒天ゲルの場合はほぼ97％が限界
である。

本発明の含水ゲルは超音波診断装置用探触子の
接触媒体として使用することを目的としているた
め、ゲル中に気泡を含むことは極力避けねばなら
ない。気泡が大きい場合、あるいは多い場合はた
とえばエコー法診断装置に用いる場合擬エコーと
なり、Ａモード法では異常パルス、Ｂモード法で
はゴーストとなり、また超音波の散乱、吸収減衰
の原因ともなる。

本発明の含水ゲルの特徴は、従来の接触媒体と
異なり、超音波診断中接触媒体の形状が変わら
ず、また必要に応じてゲルを切断することにより
厚さを適当に調節して１つの探触子で皮膚表面か
らの深度の異なる幾つかの部位を診断することが
可能であり、さらに適当に成型することにより探
触子の先端にはめ込むことも可能である点に存す
る。したがつて、これらの目的的を達成するため
にはゲルの強度は充分強い必要があり、ゲルの強
度の代表特性として針入度で表わしたゲル硬度で
表現すれば、少くとも針入度30mm以下、であるこ
とが必要であり、好ましくは20mm以下である。針
入度が30mmより大きい場合はゲルの強度が弱く、
厚さ５mm以上の含水ゲル成型物を得ることが困難
であつたり、探触子を走査した場合崩れたり、厚
さを調節するための切断が不能であつたりして本
発明の目的を達することが出来ない。ここで針入
度は直径10mmの表面平滑な鋼鉄製プランジヤーを
ゲルの表面に当て、室温で全荷重150ｇをかけた
時に１分後にプランジヤーの先端が沈下する距離
（mm）で表示する。

本発明の含水ゲルの大きさは特に限定されない
が、厚さは５mm以上であることが必要であり、そ
れ未満では皮膚や皮下組織のエコー像を得る際鮮
明な画像が得られず、またゲルを切断して厚み調
節を行う際も厚みの範囲が狭く不便である。通常
１〜10cmの厚さが使用上便利である。

なお、本発明の含水ゲルを長期間保存した場
合、かびやバクテリヤが付着し、これらが繁殖す
るおそれがあるので、含水ゲル製造時に予め防腐
剤や防黴剤等の添加が好ましい。また特に臓器等
の診断に用いることを考慮して細菌感染を防ぐた
めガス殺菌や放射線殺菌等を行うことが望まし
い。

本発明の接触媒体の使用態様としてはエコー法
による超音波診用探触子にのみ使用されるのでは
なく、ドツプラー法による胎児モニターや血圧計
用の探触子にも使用可能である。

以下に実施例により、本発明をさらに説明す
る。

実施例１アクリルアミドモノマー150ｇおよびＮ，Ｎ−
メチレンビスアクリルアミド８ｇを含む水溶液
1000mlを調製し、この液に５％ジメチルアミノプ
ロピオニトリル水溶液100mlと１％過硫酸カリウ
ム100mlを加えて気泡を含まぬように注意しなが
らよく混合し、直ちにたて10cm、よこ15cm、深さ
10cmの容器に流し込んで40℃、10時間反応させ
た。ゲル化後容器より取り出し、蒸留水で表面を
洗滌し、付着水を拭い取つた後、超音波診断装置
用探触子と皮膚との間の接触媒体として用いてエ
コー法Ｂモード法により乳線の断面像を撮影した
ところ、皮膚と接触媒体との境界線の巾は狭く、
擬エコーもない鮮明な画像が得られた。

なお、ゲルの厚さは８cm、ゲルの含水率は86
％、ゲルの硬度は針入度５mm以下であつた。

実施例２加熱溶解した12％ポリビニルアルコール（クラ
レ製PVA−117）水溶液400mlを殺菌処理した、
たて10cm、よこ10cm、深さ10cmの容器に入れ、こ
れに加熱溶解した、５％ホウ酸水溶液200mlを添
加し、気泡が入れぬように緩やかに混合し、室温
で２時間放置してゲル化させた。得られた含水ゲ
ルは含水率90.3％で、ゲル硬度は針入度で10mmで
あつた。このゲルを厚さ２cmに切り実施例１と同
様の使用法で乳腺の断面像を撮影した場合実施例
１と同様に鮮明な画像が得られた。

実施例３殺菌処理した２％塩化カリウム水溶液600mlを
たて15cm、よこ20cm、深さ10cmの容器に流し込
み、これに殺菌処理した３％カラギーナン水溶液
500mlを少しずつ、泡が立たぬように緩く撹拌し
ながら加え、全部加え終つた後、室温で１夜放置
してゲル化させた。得られた含水ゲル（厚さ3.6
cm、含水率95％、針入度８mm）をたて10cm、よこ
５cmの大きさに切断し、探触子の接触媒体として
用いて右上腕部に存在する静脈瘤を市販の超音波
診断装置によりエコー断層像としてブラウン管上
に作成し、カメラ撮影を行つたところ鮮明なのう
腫状塊が認められた。

Claims

【特許請求の範囲】

１含水率70％以上で、実質的に気泡を含まず、
針入度が30mm以下のゲル硬度を有する厚さ５mm以
上の高分子含水ゲルからなる超音波診断装置用探
触子の接触媒体。