JPH0292343A - 超音波探触子用音響カプラー及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は超音波診断装置等に用いられる探触子用の音響
カプラーに関する。

（従来の技術） 超音波診断法とは、被検者の体表に超音波探触子を接触
せしめ、この探触子から超音波を体内に放射し体内から
の反射波を受波する事により１体内組織の異常の有無や
血流の脈動等を診断する方法であり、現在広く医療機関
等で用いられている。

この方法では、被検者体表と探触子との間に超音波の減
衰や異常反射を防止するための接触媒質が必要である。

この接触媒質としては、例えば水、動植物油、グリセリ
ンや天然もしくは合成高分子物質の水溶液などがあげら
れ、これらを溶液状。

ゲル状もしくはシート状にして用いている。そして上記
接触媒質を被検者体表に直接塗布するかあるいはゲル状
やシート状のものは被検者体表に直接貼付する事により
、体表と探触子間に空隙が生じないようにして使用され
る。このようにこれらの接触媒質は、被検者体表に直接
塗布もしくは貼付されるものであり、被検者に不快感を
与えたり皮膚などへ影響を及ぼさない事が必要であり、
かつ診断後に接触媒質の除去が容易である事が要求され
る。

しかしながら一般に水や動植物油などの溶液状接触媒質
では、被検者体表においてベトつきを呈し不快感を与え
たり、また皮膚の脂肪のために塗布した接触媒質が均一
な層を形成しにくく、塗布ムラを生じるなどの問題があ
った。また動植物油やグリセリン、エチレングリコール
などでは、接触媒質のベトつきによる被検者の不快感に
加え、診断後における接触媒質の除去に手数がかかりこ
の点でも被検者の不快感を助長するという問題があった
。

一方ゲル状もしくはシート状から成る接触媒質は、診断
後における除去操作等の問題は少ないものの、これを形
成する材料として、（ｉ）形状保持性には優れるが超音
波の透過特性が充分でない材料と、（ｉｆ）形は崩れ易
いが超音波の透過特性に優れる材料の２種類に大別され
、どちらも使用するにはそれぞれ問題があり満足できる
結果が得られなかった。またこのゲル状もしくはシート
状から成る接触媒質を１例えば乳腺、甲状腺などの超音
波診断部等に用いる場合、その被検者の湾曲部分が多く
材料によっては体長と接触媒質との密着性が充分でない
という問題もあった。

このため乳腺、甲状腺をはじめとする湾曲部分や手術後
の縫合部位等の超音波診断では、被検者体表と接触子と
の接触を良くするために、例えば接触子の郡部に脱気水
などを充填した氷袋を用いたり、ゴムもしくはプラスチ
ック製の氷袋に探触子を挿入してこれを診断部位に接触
せしめる方法がとられている。しかしながらこの場合に
おいても被検者体表と氷袋とを完全に密着させて気泡を
取り込んだりすることがないようにする必要があり、や
はり被検者体表と氷袋との間に接触媒質が用いられるた
め、前述したような従来の接触媒質の有する問題の解決
には至らなかった。

（発明が解決しようとする課ｊ！ｊｌｔ）本発明は上記
問題点を解決する為になされたものであり、超音波診断
法において被検者に不快感を与える事がなく、かつ超音
波診断時において探触子の操作により形が崩れる事の無
い超音波診断用探触子の音響カプラーを提供する事を目
的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明の超音波探触子用音響カプラーは、多孔性マトリ
ックス材中に含水ゲル化合物を保持してなる事を特徴と
するものである。

本発明の多孔性マトリックス材は１例えば合成高分子化
合物から成り、かさ比重が０．４ｇ／ａｄ以下で連続空
孔を有するものを用いる事ができる。

この連続空孔は挿入される含水ゲル化合物によって閉鎖
されるが、さらにこのゲル化合物とマトリックス材との
間に空間部が存在しないよう水等を含有させてもよい。

このマトリックス材となる合成高分子化合物は、ポリウ
レタン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、等が挙げられるが、これら
は音響インピーダンス特性が生体の値＝　１．４５〜１
．６５　Ｘ　１０’ｋｇ　／　ｒｒｒ”　・ｓｅｃに近
く音速もまた１４５０〜１６５０ｍ／ｓｅｅを有して生
体のそれに近くかつ超音波の吸収が小さいものが望まし
い。そのため特にポリウレタン、ポリビニルアルコール
が好ましい６又、マトリックス材の連続空孔は、マトリ
ックス材形成時フロンガス、炭酸ガス、水蒸気、等によ
って発砲させて形成する方法や、ポリエチレングリコー
ル、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム等の界面活
性剤を混入させてマトリックス材形成後、水洗によりこ
の界面活性剤を除去する事で連続空孔を形成する方法等
がある。

本発明で用いられる含水ゲル化合物の原料としては天然
又は合成の高分子化合物から成り、例えば寒天、ゼラチ
ン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリ
ビニルピロリドン、アクリル酸ビニルアルコール共重合
体、アクリル酸ナトリウム重合体、ポリエチレンオキサ
イド変成物、等が挙げられる。特にポリビニルアルコー
ル、ポリアクリルアミドが良好な超音波特性（生体に近
い音響インピーダンス及び音速と超音波吸収の少なさ）
を得られる事から好ましい。更にはアクリル酸ナトリウ
ム重合体、アクリル酸ビニルアルコール共重合体、等の
高い吸水能力を有する材料と混合使用してもよい。そし
てこれらの原料に水溶液を混合して含水ゲル化合物とす
る。ここで用いる水溶液は、音速及び音響インピーダン
スが生体のそれに近く、かつ超音波の吸収が小さいもの
が望ましい。例えば、水、エチレングリコール、プロピ
レングリコール、グリセリン、ジエチレングリコール、
トリエチレングリコール等である。これらは混合使用し
ても良いし、又、ショ糖や塩化ナトリウム等を加えて溶
液の音響特性を調製する事もできる。

又、本発明の音響カプラーの製造方法としては、連続空
孔杏有する多孔性マトリックス材に音響特性等を考慮し
たゲル化合物原料及び水溶液を充分に含有させた後、ゲ
ル化する方法があげられる。

この時ゲル化する原料及び水溶液を充分にマトリックス
材中に含有させる為に、あらかじめマトリックス材に高
吸水能を有する吸水剤を分散させておけば、連続空孔内
に空気が残存する事が無くなり超音波の透過特性に優れ
た音響カプラーを得る事ができる。このゲル化は、化学
反応による架橋反応や凍結解凍等の物理的負荷により結
晶性を増化する方法等があり、原料及び水溶液の混合物
を含水ゲル化合物とする方法であればいかなる方法でも
良い。

本発明の音響カプラーはマトリックス材にゲル化合物が
マトリックス材の連続空孔中に充填される形態であれば
良好な超音波特性を得る事ができるが、被検者と音響カ
プラーとの密着性を増す為にマトリックス材の被検者体
表と接する表面側を凹凸にすれば更に良好な超音波特性
が得られる。

この凹凸はマトリックス材の表面を波形に加工しても良
いし、マトリックス材に均一に分散する連続空孔の断面
を利用しても良い。

本発明の音響カプラーは、乾燥した環境中で取扱う場合
ゲル化合物中の水溶液の蒸発によりカプラーの超音波物
性が変化するのを防止する為にカプラーの外面を、水分
蒸発が少なく柔軟でかつ音響特性が生体に近い値を有す
る材料で被覆層を形成する事ができる。この被覆層はカ
プラーのマトリックス材とゲル化合物との混合物を得た
後、被覆層となる材料を適当な溶媒に溶解した状態で塗
布、又は材料そのものを直接塗布し反応させる、等して
形成する事ができる。又、カプラーのマトリックス材の
外面にマトリックス材からなる皮膜を予め形成しておい
ても良いし１袋状の容器の中にカプラーを収納する方法
で水分の蒸発防止を行っても良い。この被覆層は水分の
蒸発が防止でき、引裂き等に強い機械的強度が充分であ
れば厚さは薄い方が良い。これらの材料として、例えば
ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン。

ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール
、エチルセルロース等が挙げられる。

本発明の音響カプラーはマトリックス材の全部分がゲル
化合物を含有した形では無くマトリックス材の一部分の
みがゲル化合物を含有した形とする事ができる。これよ
りゲル化合物を含有しないマトリックス材の部分を音響
カプラー取扱い時の取っ手部として用いる事ができ、か
つ音響カプラーの超音波物性の種類に応じて取っ手部の
色や形を変える事により類別する事ができる。又、本発
明の音響カプラーの取っ手部は予め手で握り易い形状や
指を通す穴等を設ける形状に工夫すると更に良い。

（作用） 本発明の超音波診断用探触子の音響カプラーはマトリッ
クス材と含水性ゲル化合物とを組合せた事により、生体
に近い音速と音響インピーダンスを有し、かつ超音波の
吸収は小さく、機械的強度が大きい材料を得る事ができ
る。又、本発明に用いるゲル化合物に含有される水溶液
の種類を選択、又は混合調製する事により各々の被検部
位に適した超音波物性に近づける事が可能となる。

本発明の音響カプラーは、含水性ゲル化合物の表面に被
膜を設ける事により含水性ゲル化合物表面からの水分の
蒸発を防止できる為、音響カプラーの超音波物性が変化
する事なく用いる事ができる。

又、本発明の音響カプラーにおいて取っ手部を設けるこ
とにより、音響カプラーの取扱い持手からすベリ落ちる
事故も無く、かつ超音波診断時に被検部との固定が良く
なり超音波診断用探触子の操作性が大幅に向上する。

（実施例） 以下１本発明の詳細な説明する。

実施例１ トリレンジイソシアナートとポリオキシプロピレングリ
コールにアクリル酸ナトリウム重合体を全体重量の１０
ｗｔ％となるように配合し水を発砲剤としてトリレンジ
イソシアナートとポリオキシプロピレングリコールを架
橋反応させて三次元結合した軟質ポリウレタンフォーム
（比重＝０．１７）を得た。このポリウレタンフォーム
を切断し第１図に示す様な取っ手（１２）を設けたマト
リックス材（１１）を作成した。その寸法は第１図に示
した形状で縦８０ｎｎ、横１２０ｎｗｎ、高さ３０ｎｎ
（取っ手部を含まず）とした。次にアクリルアミド４．
２２ｍｏＱ／　Ｑ　　とＮ。

Ｎ′−メチレンビスアクリルアミド０．０５ｍｏＱ／　
Ｑ　　に過硫酸アンモニウム０．０１＠ｏ（！／　Ｑ　
　を撹拌混合したアクリルアミドとＮ、Ｎ’−メチレン
ビスアクリルアミドの架橋反応によってマトリックス材
（１１）中にポリアクリルアミドで成る含水性ゲルを形
成し本発明の音響カプラーを得た。

該音響カプラーの超音波特性を測定したところ、音速＝
１５１０ｍ／ｓｅｅ、音響インピーダンス＝　１．７５
Ｘ　１０’　ｋｇ　／　ｍ”　・ｓｅｃ　、吸収＝　０
．１１ｄＢ／　Ｃｌ１ｌ　／　Ｍ！Ｉｚであり良好な特
性が得られた。本発明の音響カプラーを臨床試験したと
ころ分解能に優れた精度の良い鮮明な画像が得られた。

又、本発明の音響カプラーは臨床試験時の超音波プロー
ブのスキャンニング操作の抑圧に耐えゲルが崩れる事な
く使用する事ができた。

実施例２ 実施例１と同様にして得たポリウレタンフォームから成
るマトリックス材（１１）に、重合度＝１０００゜ケン
化度＝９８．５モル％のポリビニルアルコール（商品名
：クラレ、ホバー／Ｌ／　Ｐ　Ｖ　Ａ−１１。（４）　
（７）１０ｗｔ％溶液を調製し、第１図Ａ点まで吸水、
含浸させた。次に一８５℃のディープフリーザーに入れ
凍結保管（１２時間）後、室温で解凍保管（１２時間）
する操作を５回繰り返し行い、マトリックス材（１１）
中に均一に分散したポリビニルアルコールの含水ゲルを
形成し本発明にかかる音響カプラーを作成した。

本発明の音響カプラーはポリウレタンフォームから成る
マトリックス材（１１）を有している為、臨床試験時の
超音波プローブのスキャンニング操作や、カプラーの移
動等に際しても充分な強度を保ちゲルが破断する等の不
具合は無かった。又、本発明の音響カプラーには取っ手
（１２）が設けられている為、音響カプラーの取扱い中
に手から滑り落す等の事故は全く無かった。

本発明の音響カプラーは音速＝１５２８ｍ／ｓｅｃ　。

音響インピーダンス＝１．５５×１０６ｋｇ／ｍ２・ｓ
ｅｅ、吸収＝　０．１７ｄＢ／　０１１１　／　Ｍｌｌ
ｚであり良好な特性を示し、人体に装着し人体の超音波
画像を得たところ何ら支障は無く鮮明な超音波診断画像
が得られた。

実施例３ 実施例１と同様にして得たポリウレタンフォームを第２
図に示す様な形状（縦：１００ｎｎ、横：１２０ｍ、高
さ：３０ｍｍ）の長方体に切断し一角に人の親指大の穴
（２２）を設けたマトリックス材（２１）を作成した。

次に実施例１と同様な組成のアクリルアミドとＮ、Ｎ’
−メチレンビスアクリルアミドと過硫酸アンモニウムか
ら成る水溶液を前記マトリックス材（２１）全体に含浸
させ架橋反応によりポリアクリルアミドゲルを形成した
後、６０℃の乾燥器中でポリアクリルアミドゲル中の水
分が８０ｗｔ％となるまで乾燥させた。その後、マトリ
ックス材（２１）に設けた穴（２２）に形成されたポリ
アクリルアミドゲルを除去した。次に二液性のウレタン
溶液（商品名：エマーソンアンドカミング、エコタンＣ
ＰＣ−１９）を乾燥処理したマトリックス材及びゲルの
露出表面部に塗布し水分蒸発防止用の被膜を形成した。

この様にして１！）た音響カプラーの超音波特性は音速
＝　１５５０　ｍ　／　ｓｅｅ、音響インピーダンス＝
１．６０　Ｘ　１０’　ｋｇ／　ｍ２・ｓｅｅ、吸収＝
０．６７ｄＢ／　ｃｍ／Ｍｌｌｚであり、臨床試験に用
いたところ超音波プローブのスキャンニング操作による
ゲルの破断もなく鮮明な人体の超音波診断画像を得る事
ができた。又。

臨床試験中、被検者に対し不快感を与える事なく用いろ
事ができた。

実施例４ 重合度＝　２０００　、ケン化度＝９８．５モル％のポ
リビニルアルコール（商品名：クラレ、ポバールＰｖＡ
−１２。（４）の５ｗｔ％溶液にホルムアルデヒド溶液
を０．０８νｔ％となるようにして加えて混合撹拌した
後、架橋反応する為の触媒として硫酸少量を添加して８
０℃で過熱処理してホルマール化反応を起こしポリビニ
ルホルマールから成る含水状態のスポンジ状物を得た。

次に該スポンジ状物を水洗後、水分を除去してから裁断
し第１図と同様な取っ手（１１）を設けたマトリックス
材（１１）を作成した。このマトリックス材（１１）に
、予め調製したポリビニルアルコール１５ｗｔ％（商品
名：クラレ、ポバールＰ■Ａ−１０５）とトリプロピレ
ングリコール１０ｗｔ％から成る水溶液を第１図Ａ点ま
で充分に吸水させた後、−８５℃のディープフリーザー
で凍結・保管（１０時間）、室温解凍・保管（１０時間
）を３回繰り返し含水ゲルを形成し本発明の音響カプラ
ーを作成した。本音響カプラー超音波特性を測定したと
ころ、音速＝　１４９５　ｍ　／　ｓｅｅ、音響インピ
ーダンス＝　１．５２×１０ｔ″ｋｌｃ　／　ｍ２・ｓ
ｅｅ　、吸収＝０．３５ｄＢ／ａ＋＋／肛Ｚと良好な値
を得た。更に人体の超音波診断画像を得たところ、分解
能に優れた精度の良い鮮明な画像が得られた。又、本発
明の音響カプラーは超音波プローブのスキャンニング操
作でも何ら支障はなく、取っ手が設けられている為その
取扱いも好評であった。

比較例１，２ 比較例１として第３図に示すようなアクリルアミド４．
２２ｍｏ（１／　Ｑ　　とＮ、Ｎ’−メチレンビスアク
リルアミド０．０５ｔｎｏ（１／　（ｌ　　を架橋反応
させて得たポリアクリルアミドのみから成る（縦：１Ｏ
Ｏｎａｕ、横＝１２０ｎｎ＋、高さ：３０ｎ＋＋＋）の
寸法を有した含水ゲル化合物（３１）からなる音響カプ
ラーと、比較例２としてやはり第；３図に示すようなポ
リビニルアルコール（商品名：クラレポバールＰＶＡ−
１１。（４）の１０讐Ｌ％水溶液を一８５℃と室温とで
凍結解凍法によって得たポリビニルアルコールのみから
成る比較例１と同様の寸法の含水ゲル化合物（３１）か
らなる音響カプラー（比較例２）を作成した。又、比較
例：３として市販品のスチレンブタジェンゴムにパラフ
ィンを含有させてなる音響カプラー（商品名：キテコス
リーエム薬品製）も加えて比較例の超音波特性を１ｌｌ
１１定した。その結果を第１表に示す。

（以下余白） 第１表 第１表に示される如く比較例３のみ吸収特性が大きい以
外は１本発明の実施例の音響カプラーと比較例１，２と
の超音波特性」；の差はほとんどない。しかしながら比
較例１と２は実際にｄｌす定に際しての操作の場合滑り
易く取扱いづらかった。又、画像評価時の超音波プロー
ブのスキャンニング操作による抑圧で、ゲルは簡単に崩
れ音響カプラーとしては使用できなかった。一方、比較
例３はその組成がブタジェンゴム系から成っている為、
機械的強度は強く超音波プローブのスキャンニング操作
によって崩れるような事は全く無いが、第１表に示す如
く超音波の吸収が大きく、人体の表在鉛管等の診断時に
用いられる高周波（７，５ＭＨｚ以上）の超音波プロー
ブでの診断画像が非常に不鮮明になった。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明の超音波探触子用音響
カプラーは、超音波特性に優れた含水ゲル化合物をマト
リックス材中に組合せた結果音響カプラーの機械的強度
を向上させる事ができる為。

超音波探触子から発振された超音波や生体からかえって
きた信号の超音波が音響カプラー中で吸収・減衰される
）１【がなく分解能に優れた精度の良い鮮明な超音波診
断画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明にかかる超音波探触子用音響
カプラーの一実施例の形状を示す模式図、第３図は比較
例の音響カプラーの形状を示す模式１１．２１・・・マ
トリックス材 １２　　・・・取っ手 ２２　　・・・穴 ・・・含水ゲル化合物 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　松山光之

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）多孔性マトリックス材と、前記多孔性マトリック
   ス材中に保持された含水ゲル化合物とからなることを特
   徴とする超音波探触子用音響カプラー。
2. （２）ウレタンフォームからなる多孔性マトリックス材
   と、ポリアクリルアミドを用いてなる含水ゲル化合物と
   からなることを特徴とする請求項１記載の超音波探触子
   用音響カプラー。
3. （３）ウレタンフォームからなる多孔性マトリックス材
   と、ポリビニルアルコールを用いてなる含水ゲル化合物
   とからなることを特徴とする請求項１記載の超音波探触
   子用音響カプラー。
4. （４）音響インピーダンスが１．４５〜１．６５×１０
   ＾６ｋｇ／ｍ＾２・ｓｅｃの特性を有する膜で被われた
   事を特徴とする請求項１記載の超音波探触子用音響カプ
   ラー。
5. （５）多孔性マトリックス材中に含水ゲル化合物となる
   水溶液を含有させた後、前記水溶液をゲル化することを
   特徴とする請求項１記載の超音波探触子用音響カプラー
   の製造方法。