KR20040094221A

KR20040094221A - 카라기난을 포함하는 초음파용 겔패드 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20040094221A
Application number: KR1020030028229A
Authority: KR
Inventors: 노영창; 박경란
Original assignee: 한국원자력연구소
Priority date: 2003-05-02
Filing date: 2003-05-02
Publication date: 2004-11-09
Also published as: KR100511341B1

Abstract

본 발명은 초음파용 겔패드 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 카라기난 0.1∼10 중량%, 다가알콜 0∼10 중량%, 방부제 0.005∼0.6 중량%를 물에 넣고 가열, 교반하여 수용액을 제조하는 단계 (단계 1); 단계 1의 수용액을 트레이에 붓고 10 ~ 40℃로 수용액 온도를 유지시켜 겔로 성형하는 단계 (단계 2);및 단계 2의 시트를 포장하는 단계 (단계 3)로 이루어지는 초음파용 겔패드 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 겔패드는 초음파 진단시 사용하기 적합한 겔강도와 유연성을 가지며, 곰팡이와 세균에 오염되지 않아 사용기간이 길고 저장성이 우수하며, 피부 친화적인 재료를 사용하고 있어 피부에 무해하고 보습효과가 우수하며, 특히 외관상의 굴곡부나 근거리장(Near Field)내의 인체 부분을 초음파 진단 및 치료시 중간층 매질로서 사용하는 경우 영상의 해상도와 선명도가 우수하다. 또한 본 발명의 제조방법에 의하면 트레이를 이용하므로 다양한 모양, 크기 및 두께를 갖는 겔패드를 쉽게 제조할 수 있다.

Description

카라기난을 포함하는 초음파용 겔패드 및 그 제조방법{Ultrasonic gel pad containing carrageenan and its preparation}

본 발명은 초음파용 겔패드 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 카라기난 0.1∼10 중량%, 다가알콜 0∼10 중량%, 방부제 0.005∼0.6 중량%를 물에 넣고 가열, 교반하여 수용액을 제조하는 단계 (단계 1); 단계 1의 수용액을 트레이에 붓고 10 ~ 40℃로 수용액 온도를 유지시켜 겔로 성형하는 단계 (단계 2);및 단계 2의 시트를 포장하는 단계 (단계 3)로 이루어지는 초음파용 겔패드 제조방법에 관한 것이다.

초음파는 사람의 귀로는 소리로서 느낄 수 없는 주파수 약 2만 Hz 이상의 음파로서, 본질적으로는 가청범위의 음파와 성질이 같다. 그러나, 그 주파수가 높고 따라서 파장이 짧아 상당히 강한 진동이 생기므로 보통의 음파에서는 볼 수 없는 성질을 나타낸다. 예를 들면, 그 진로가 방향성을 가지면서 짧은 펄스(pulse)가 나오게 되는 것 등이다. 이러한 초음파의 성질을 이용하여 의학 분야에서는 초음파를 인체 내부 구조의 영상을 얻는데 사용하고 있다. 초음파 검사는 고주파(3 MHz∼25 MHz)의 음파를 인체에 발산하여 각 장기에서 반사되어 오는 신호를 그래픽 영상화하여 컴퓨터로 신체의 단층상을 보는 것으로서, 산부인과에서 태아의 상태에 대한 진단이나 내과에서 내장 상태를 진단하는데 널리 이용되고 있으며, 재활치료에서는 초음파 물리치료에서 널리 사용되고 있다. 이러한 초음파 검사 및 치료시 초음파를 인체의 내부에 전파시킬 때 음파가 공기 중으로 산란하는 것을 방지하기 위해 중간층(interphase)이라는 매질을 필요로 한다. 즉, 초음파를 인체의 내부로 전파하는데 있어 음파를 골고루 전파시키고 반사되어 오는 음파 신호가 수신기로 완전히 도달할 수 있도록 하기 위해서 초음파 전달 매질로서 중간층을 필요로 하는 것이다. 이 중간층은 통상 겔 형태의 제품이 사용되고 있다.

그러나, 이러한 겔 형태의 제품은 외관상의 굴곡부나 근거리장(Near Field)내에 있는 장기의 이미지를 시각화(visualization)하는 데에는 적합하지 못한 문제가 있다. 즉, 외관상의 굴곡부나 근거리장(Near Field)내에 있는 장기의 구조를 얻기 위한 초음파 검사에 겔 형태의 제품을 중간층으로서 사용하는 경우, 그 영상의 해상도 및 선명도가 떨어지는 문제가 있었다. 한편, 근거리장이란 근접음장(近接音場)이라고도 하며 음원(音原)과 매우 가까운 지역으로서, 일반적으로 음원으로부터 방사되는 최저주파수의 파장보다 작은 거리 범위를 말한다.

본 발명자는 상기 문제점을 해결하기 위하여 연구 노력한 결과, 카라기난, 다가알콜 및 방부제를 포함하는 겔패드를 초음파 검사시 중간층으로 사용하는 경우 음원으로부터 적절한 거리를 확보하여 외관상의 굴곡부나 근거리장(Near Field)내의 장기의 이미지를 보다 선명하게 시각화함과 동시에 사용하기 적합한 물성및 저장성 등을 가지는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 초음파 검사시 중간층으로 사용하기에 적합한 초음파용 겔패드를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 겔패드의 제조 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 초음파용 카라기난 및 다가알콜의 분자구조를 나타내고,

도 2는 초음파용 겔패드의 제조과정을 나타내고,

도 3은 카라기난 농도가 3, 5, 7 중량 %이고, 브로노폴 농도가 0.05 wt%이며, 다가알콜의 농도를 변화시켜 제조한 카라기난, 브로노폴 및 다가알콜 겔패드의 인장강도를 나타내고,

도 4는 카라기난 농도가 3, 5 중량 %이고, 브로노폴 농도가 0.05 wt%이며, 다가알콜의 농도를 변화시켜 제조한 카라기난, 브로노폴 및 다가알콜 겔패드의 압축강도를 나타내고,

도 5a는 메틸파라벤의 농도 변화에 따른 겔패드의 항곰팡이성을 나타내고,

도 5b는 브로노폴의 농도 변화에 따른 겔패드의 항곰팡이성을 나타내고,

도 6a은 방부제인 이미다졸리디닐우레아의 농도 변화에 따른 겔패드의 E. Coli에 대한 항세균성을 나타내고,

도 6b은 방부제인 이미다졸리디닐우레아의 농도 변화에 따른 겔패드의 S. Aureus에 대한 항세균성을 나타내고,

도 6c은 브로노폴의 농도 변화에 따른 겔패드의 E. Coli에 대한 항세균성을 나타내는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 카라기난, 다가알콜 및 방부제를 조성성분으로 포함하는 초음파용 겔패드를 제공한다.

초음파용 겔패드는 여러 가지 기능적인 장점을 갖더라도 기계적 성질이 만족되지 않으면 취급상 문제가 많다. 이러한 문제를 극복하기 위해서는 적절한 고분자, 최적의 분자량을 가진 고분자를 선택하여야 한다. 특히, 분자량이 큰 고분자의 경우 서로 혼합했을 때 구성 성분간의 상용성이 없으면 상분리 (phase separation)가 일어나 최종 물성이 저하될 수 있다.

따라서 본 발명에서는 이러한 요인을 고려하여 적절한 고분자로서 카라기난을 선택하고, 카라기난을 통한 물리적 가교 구조를 유도하여 초음파용 겔패드로 적합한 물성을 갖도록 하였다.

카라기난은 본 발명에서 겔화제로 사용된 것으로서, 홍조류의 진두발, 돌가사리 등에서 생산되는 천연 고분자 물질이다. 카라기난은 청정해역에서 자라는 홍조류에서 추출한 복합 다당류로서, 식품응용에 있어 분산제, 유화안정제, 팽윤제, 증점제, 결착제, 식이섬유, 결정방지제 및 겔화제 등으로 사용되고 있다. 식품외에도 의약품, 화장품 및 기타 분야에서 응용이 기대되고 있다. 일반적으로, 카라기난은 강한 친수성을 나타내는 황산기를 지닌 음이온 고분자며 황산기의 함량과 위치에 따라 카파-(kappa-,κ-), 람다-(lambda-,λ-), 아이오타-(iota-,ι-), 뮤-(mu-, μ-)-퍼셀레란(-furcellaran)형태로 구분되고, 단독 또는 서로 혼합된 형태로 제품화되어 있다. 통상, 카파-, 람다-, 아이오타-형태의 3종류의 카라기난이 주로 많이 이용되고 있다. 이들 카라기난의 특징 중 하나는 양이온들에 의해 쉽게 겔화되며 필름형성 능력이 우수하다는 것이다. 특히, 본 발명에서 사용되는 카라기난은 상기 3종류의 카라기난 중에서 겔화가 가장 잘 되는 카파-카라기난이 바람직하다. 카파-카라기난의 분자구조를 도 1에 나타내었다. 특히 본 발명에서는 카라기난 등을 70 ~ 90 ℃에서 물에 용해시키고, 이것을 몰드 즉 트레이에 부은 후 40 ℃이하의 온도에서 겔이 되는 카라기난의 성질을 이용하여 화학합성이 아닌, 물리적 가교에 의해 초음파용 겔패드를 제조함으로써, 통상 초음파 겔에서 사용되는 겔화제나 방부제들이 화학합성을 통하여 제조되어 피부 도포시 알러지 반응이나 접촉성 피부염을 일으킬 우려가 있는 문제점을 개선할 수 있다.

다가알콜은 겔패드의 수분 증발을 방지하고 겔패드를 유연하게 하기 위하여 사용하는 것으로서 다가알콜의 분자량은 200 ~ 8000인 것이 바람직하다. 그 이상의 분자량을 가지는 경우에는 다른 구성성분과의 상용성이 떨어지므로 균일한 겔패드를 제조하기 어렵기 때문이다.

사용 가능한 다가알콜로서는 구체적으로 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜,1,3-부틸렌글리콜, 헥실렌글리콜, 글리세린, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 솔비톨, 만니톨 및 이들을 적절하게 혼합한 혼합물 등을 사용할 수 있으며, 그 중에서 폴리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 또는 글리세린은 인체에 무해하며 생체 적합성이 우수한 수용성 화합물로서 특히 바람직하다. 특히 폴리에틸렌글리콜의 분자량은 300∼600인 것이 바람직하다. 그 이상의 분자량을 가진 폴리에틸렌글리콜은 고체상으로 다른 고분자들과의 혼합하였을 때에 물질들과의 혼용성이 떨어져 균일한 겔을 제조하기가 어렵다. 폴리에틸렌글리콜의 분자구조를 도 2에 나타내었다.

방부제는 브로노폴(Bronopol : 2-bromo-2-nitropropane-1,3-diol), 메틸파라벤(methylparaben : methyl p-oxybenzoate), 에틸파라벤(ethylparaben : ethyl p-oxybenzoate), 프로필파라벤(propylparaben : propyl p-oxybenzoate), 이미다졸리디닐 우레아(imidazolidinyl urea) 및 이들을 적절하게 혼합한 혼합물을 사용할 수 있다. 특히, 제조 후 방부제가 석출되지 않는 것이 바람직하므로 브로노폴 (Bronopol : 2-bromo-2-nitropropane-1,3-diol)이 바람직하다. 브로노폴은 물에 잘 용해되고, 의약품이나 화장품으로 사용되며, 피부 친화성이 좋다.

또한, 본 발명은 상기 겔패드의 제조 방법을 제공한다.

카라기난, 다가알콜, 방부제를 물에 넣고 가열, 교반하여 수용액을 제조하는 단계 (단계 1); 단계 1의 수용액을 트레이에 붓고 10 ~ 40℃로 수용액 온도를 유지시켜 겔로 성형하는 단계 (단계 2);및 단계 2의 시트를 포장하는 단계 (단계 3)로이루어지는 초음파용 겔패드의 제조방법을 제공한다.

구체적으로는, 먼저 소정량의 카라기난, 다가알콜 및 방부제를 물에 넣고, 카라기난을 물에 용해시키기 위하여 70 ~ 90 ℃에서 3-4시간 동안 가열하면서 교반한다.

이때, 카라기난은 포장하기 전에 수용액의 형태를 유지하고 다루기 쉽게 하기 위해 전체 중량의 0.1∼10 중량% 사용하는 것이 바람직하다. 카라기난이 전체 수용액 중량의 10 중량% 이상으로 많아지면 점도가 높아져 녹이기 어렵다.

또한, 다가알콜은 전체 수용액 중량의 0∼10 중량%을 혼합하여 사용한다. 다가알콜이 전체 수용액 중량의 10 중량% 이상으로 많아지면 사용하기에 적합한 겔강도를 얻을 수 없다.

단계 1에서 방부제의 배합한도는 최대 0.6 중량%로 하는 것이 바람직하다.

단계 1에서 카라기난과 다가알콜은 수용액 내 3∼40 중량%가 가능하나 3∼20 중량%가 바람직하다. 3 중량%이하의 경우 사용하기에 적합한 겔강도를 얻을 수 없으며, 20 중량%이상의 경우 고분자 수용액 점도가 너무 커서 시트상을 만들기 어렵다.

따라서, 여러 가지 기능적인 장점을 가지면서 사용하기 적합한 겔강도와 유연성을 가지는 겔패드를 만들기 위해서는 카라기난 0.1∼10 중량%, 다가알콜 0∼10 중량%, 방부제 0.005∼0.6 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 단계 1에서 얻어진 수용액을 상기 단계 2에서 트레이에 붓고 40 ℃이하특히, 상온으로 수용액의 온도를 유지시켜 겔로 성형한다. 단계1에서 얻어진 수용액의 온도가 40 ℃이하로 내려가게 되면 카라기난의 특성에 의해 굳어 겔이 형성된다.

트레이는 다양한 지름, 높이 및 모양 등의 트레이를 사용할 수 있고, 다양한 트레이를 사용함으로써 원하는 형태와 크기를 가지는 겔패드를 제조할 수 있다.

단계 2에서 시트 형태로 제조된 겔패드를 상기 단계 3에서 포장한다. 포장에는 통상의 포장 재료를 사용할 수 있으며, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 나일론, 폴리에스테르 등과 같은 고분자 필름이나 알루미늄박, 또는 알루미늄과 고분자 필름의 라미네이트를 사용할 수 있다.

도 2에 초음파용 겔패드의 제조 과정을 나타내었다.

본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명의 겔패드는 초음파 진단시 사용하기에 적합한 겔강도와 유연성을 가지고, 곰팡이와 세균에 오염되지 않아 사용가능한 기간이 길고 저장성이 우수하며, 근거리장 내의 인체부분의 초음파 진단에 사용시 영상의 해상도와 선명도가 우수하였다.

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의해 보다 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예들은 본 발명을 예시하는 것으로 본 발명의 내용이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

카라기난 3 wt%, 브로노폴 0.05 wt% 및 폴리에틸렌글리콜(PEG) 0, 1, 3, 5, 7 wt%를 물에 넣고 90℃에서 3시간동안 흔들면서 용해시켰다. 이를 트레이(지름 9 cm × 높이 2 cm)에 127g씩 부었다. 브로노폴을 포함하는 카라기난 수용액 또는 카라기난 및 폴리에틸렌글리콜 수용액이 겔이 될 때까지 상온에 두었다. 이와 같이 형성된 겔패드를 포장하였다.

[실시예 2]

카라기난의 5 wt%, 브로노폴 0.05 wt% 및 폴리에틸렌글리콜(PEG) 0, 1, 3, 5, 7 wt%를 물에 넣고 90℃에서 3시간동안 흔들면서 용해시켰다. 이를 트레이(지름 9 cm × 높이 2 cm)에 127g씩 부었다. 브로노폴을 포함하는 카라기난 수용액 또는 카라기난 및 폴리에틸렌글리콜 수용액이 겔이 될 때까지 상온에 두었다. 이와 같이 형성된 겔패드를 포장하였다.

[실시예 3]

카라기난 7 wt%, 브로노폴 0.05 wt% 및 폴리에틸렌글리콜(PEG) 0, 1, 3, 5, 7 wt%를 물에 넣고 90℃에서 3시간동안 흔들면서 용해시켰다. 이를 트레이(지름 9 cm × 높이 2 cm)에 127g씩 부었다. 브로노폴을 포함하는 카라기난 수용액 또는 카라기난 및 폴리에틸렌글리콜 수용액이 겔이 될 때까지 상온에 두었다. 이와 같이 형성된 겔패드를 포장하였다.

[실시예 4]

카라기난 5 wt%, 폴리에틸렌글리콜(PEG) 3 wt% 및 메틸파라벤 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 wt%를 물에 넣고 90℃에서 3시간동안 흔들면서 용해시켰다. 이를 트레이(지름 9 cm × 높이 2 cm)에 127g씩 부었다. 폴리에틸렌글리콜을 포함하는 카라기난 수용액 또는 카라기난 및 메틸파라벤 수용액이 겔이 될 때까지 상온에 두었다. 이와 같이 형성된 겔패드를 포장하였다.

[실시예 5]

카라기난 5 wt%, 폴리에틸렌글리콜(PEG) 3 wt% 및 브로노폴 0, 0.025, 0.05, 0.075, 0.1 wt%를 물에 넣고 90℃에서 3시간동안 흔들면서 용해시켰다. 이를 트레이(지름 9 cm × 높이 2 cm)에 127g씩 부었다. 폴리에틸렌글리콜을 포함하는 카라기난 수용액 또는 카라기난 및 브로노폴 수용액이 겔이 될 때까지 상온에 두었다. 이와 같이 형성된 겔패드를 포장하였다.

[실시예 6]

카라기난 5 wt%, 폴리에틸렌글리콜(PEG) 3 wt% 및 이미다졸리디닐 우레아 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 wt%를 물에 넣고 90℃에서 3시간동안 흔들면서 용해시켰다. 이를 트레이(지름 9 cm × 높이 2 cm)에 127g씩 부었다. 폴리에틸렌글리콜을포함하는 카라기난 수용액 또는 카라기난 및 이미다졸리디닐 우레아 수용액이 겔이 될 때까지 상온에 두었다. 이와 같이 형성된 겔패드를 포장하였다.

[실시예 7]

카라기난 5 wt%, 폴리에틸렌글리콜(PEG) 3 wt% 및 브로노폴 0.05 wt%를 물에 넣고 90℃에서 3시간동안 흔들면서 용해시켰다. 이를 트레이(지름 9 cm × 높이 2 cm)에 127g씩 부었다. 폴리에틸렌글리콜을 포함하는 카라기난 수용액 또는 카라기난 및 브로노폴 수용액이 겔이 될 때까지 상온에 두었다. 이와 같이 형성된 겔패드를 포장하였다.

[비교예 1]

통상 사용하는 초음파용 겔을 비교샘플로 채용하였다. 비교되는 초음파용 겔로서, 1중량% 카보폴(carbopol 540)을 상온(25 ~ 30℃)에서 증류수에 넣어 혼합기에 투입한 후, 약 2시간 정도 교반하여 용해시키고, 여기에 중화제로서 1중량%의 트리에탄올아민(triethanolamine)을 넣고 3분간 교반하여 초음파 진단용 겔을 제조하였다.

[실험예 1] 인장강도의 측정

초음파 검사시 중간층으로 사용하기에 적합한 물성을 가지는지 확인하기 위하여 실시예 1 ~ 3에서 제조된 겔패드의 인장강도와 압축강도를 측정하였다.

실시예 1 ~ 3에서 제조된 겔패드의 포장을 뜯고 꺼내어 INSTRON Series IX(Instron Co., Universal Testing System Model 4400)를 이용하여 겔패드의 인장강도를 측정하였다. 인장강도를 측정하기 위한 겔패드 시편의 두께는 2 mm, 폭은 10 mm, 길이는 60 mm로 하였으며, 인장강도 측정시 cross head speed는 15 mm/min, span length는 40 mm로 하였고, 한 종류에 대해 4개의 시료를 측정하여 평균하여 구하였다. 그 결과를 도 3에 도시하였다.

도 3에서 나타낸 바와 같이, 실시예에서 제조된 카라기난, 브로노폴 및 폴리에틸렌글리콜 겔패드의 인장강도는 0.02∼1.95 kgf/cm²였으며 이는 초음파용 겔패드로 사용되기에 적합한 정도의 인장강도이다. 또한, 동일한 농도의 카라기난을 함유하고 있는 경우에 폴리에틸렌글리콜의 농도가 증가할수록 인장강도는 감소하였으며, 동일한 폴리에틸렌글리콜 농도를 갖는 경우에 카라기난의 농도가 증가할수록 인장강도는 증가하였다.

[실험예 2] 압축강도의 측정

실시예 1 ~ 2에서 제조된 겔패드의 포장을 뜯고 꺼내어 INSTRON Series IX(Instron Co., Universal Testing System Model 4400)를 이용하여 겔패드의 압축강도를 측정하였다. 압축강도를 측정하기 위한 겔패드의 두께는 20 mm, 지름은 12 mm로 하였다. 압축강도 측정시 cross head speed는 10 mm/min로 하였고, 겔패드가10% 변형되었을 때의 값을 측정하였다. 한 종류에 대해 4개의 시료를 측정하여 평균을 구하였다. 그 결과는 도 4에 도시하였다.

도 4에서 나타낸 바와 같이, 실시예에서 제조된 카라기난, 브로노폴 및 폴리에틸렌글리콜 겔패드의 압축강도는 0.08∼0.40 kgf/cm²였으며, 이는 초음파용 겔패드로 사용되기에 적합한 정도의 압축강도이다. 동일한 농도의 카라기난을 함유하고 있는 경우에 폴리에틸렌글리콜의 농도가 증가할수록 압축강도는 감소하였으며, 동일한 폴리에틸렌글리콜 농도를 갖는 경우에 카라기난의 농도가 증가할수록 압축강도는 증가하였다.

[실험예 3] 항곰팡이성의 확인

방부제로 메틸파라벤(methylparaben) 또는 브로노폴(Bronopol)을 첨가한 초음파용 겔패드가 항곰팡이성을 갖는지 알아보았다.

방부제를 넣지 않은 카라기난/폴리에틸렌글리콜 초음파용 겔패드를 상온에서 공기 중에 두어 곰팡이가 자라게 하였다. 겔패드에 자란 곰팡이를 떼어내어 PDB(Potato Dextrose Broth) 용액에 넣어 25℃에서 배양시켰다. 배양시킨 용액 0.1 ml과 PDA(Potato Dextrose Agar) 용액 20 ml를 4개의 petri dish(지름 9 cm × 높이 1.5 cm)에 각각 넣어 골고루 섞이게 흔들어준 다음, 굳을 때까지 상온에 두어PDA배지를 만들었다.

위에서 만든 4개의 PDA배지 위에 실시예 4 및 5의 겔패드를 지름 12 mm, 두께 4 mm의 원형으로 잘라서 적당한 거리를 두어 PDA배지 위에 올려놓았다. 이 4개의 PDA배지를 25℃ 오븐에서 2 일간 배양시킨 후에, 메틸파라벤과 브로노폴에 의해 나타나는 곰팡이의 생육저지환(clear zone)을 관찰하였다.

곰팡이에 대한 메틸파라벤의 항곰팡이성에 대한 결과를 도 5a에, 곰팡이에 대한 브로노폴의 항곰팡이성에 대한 결과를 도 5b에 나타내었다.

도 5a 및 5b에서 나타낸 바와 같이, 메틸파라벤이 첨가되지 않은 겔패드와 0.1 % 첨가된 겔, 브로노폴이 첨가되지 않은 겔패드는 생육저지환이 나타나지 않았다.

또한 각 생육저지환의 지름을 재고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

(a) 메틸파라벤의 농도 변화에 따른 겔패드의 생육저지환 크기

메틸파라벤의 농도(wt%)	생육저지환지름 (cm)
0 %	0 cm
0.1%	0 cm
0.2%	1.4 cm
0.3%	1.8 cm
0.4%	2.2 cm
0.5%	2.3 cm

(b) 브로노폴의 농도 변화에 따른 겔패드의 생육저지환 크기

브로노폴의농도(wt%)	생육저지환지름 (cm)
브로노폴의농도(wt%)	A	B
0 %	0 cm	0 cm
0.025 %	0 cm	4.0 cm
0.05 %	1.5 cm	4.6 cm
0.075 %	2.1 cm	5.1 cm
0.1 %	2.7 cm	5.6 cm

표 1에서 보인 바와 같이, 메틸파라벤의 농도가 증가할수록 더 넓은 생육저지환을 볼 수 있었다. 브로노폴을 첨가한 경우에 생육저지환을 A와 B로 나누었는데, A로 표시한 부분은 브로노폴이 곰팡이의 생육을 완전히 저지한 영역이다. B로 표시한 부분은 A 영역을 포함하면서, 곰팡이의 생육을 완전하게 저지하지는 못했지만 브로노폴의 영향으로 곰팡이의 생육이 저지되어 브로노폴이 첨가되지 않은 겔 주위에 자란 곰팡이보다 훨씬 적은 수의 곰팡이만이 자란 영역을 나타낸다. 생육저지환 A는 브로노폴이 첨가되지 않은 겔과 0.025 % 첨가된 겔에서는 나타나지 않았고, 그 이상으로 농도가 증가할수록 더 넓은 생육저지환을 볼 수 있었다. 생육저지환 B는 브로노폴이 첨가되지 않은 겔에서만 나타나지 않았고, 브로노폴이 첨가되면 브로노폴의 농도가 증가할수록 더 넓은 생육저지환을 볼 수 있었다.

[실험예 4] 항세균성의 확인

방부제로 이미다졸리디닐우레아 또는 브로노폴을 첨가한 초음파용 겔패드가 항세균성을 갖는지 검토하였다.

E. Coli(Escherichia coli)와 S. Aureus(Staphylococcus aureus)를 각각Nutrient Broth 용액에 넣어 37℃에서 배양시켰다. E. Coli 배양액과 S. Aureus배양액을 각각 0.1 ml씩 취하여 Nutrient Agar 용액 20 ml와 함께 petri dish(지름 9 cm × 높이 1.5 cm)에 넣어 골고루 섞이게 흔들어준 다음, 굳을 때까지 상온에 두어 Nutrient Agar 배지를 만들었다.

위에서 만든 4개의 Nutrient Agar배지 위에 실시예 5 및 6의 겔패드를 지름 12 mm, 두께 4 mm의 원형으로 절단하여, 적당한 거리를 두어 올려놓았다. 37 ℃ 오븐에서 2 일간 배양시킨 후에, 이미다졸리디닐 우레아는 E. Coli와 S. Aureus에 대한 생육저지환(clear zone)을, 브로노폴은 E. Coli에 대한 생육저지환을 관찰하였다.

E. Coli에 대한 이미다졸리디닐 우레아의 항세균성에 대한 결과를 도 6a에 나타내고, S. Aureus에 대한 이미다졸리디닐 우레아의 항세균성에 대한 결과를 6b에, E. Coli에 대한 브로노폴의 항세균성에 대한 결과를 6c에 나타내었다.

도 6a, 6b 및 6c에서 나타낸 바와 같이, 이미다졸리디닐 우레아 또는 브로노폴이 첨가되지 않은 겔은 생육저지환이 나타나지 않았다.

또한 각 생육저지환의 지름을 재고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

(a) 이미다졸리디닐 우레아의 농도 변화에 따른 겔패드의 생육저지환 크기

이미다졸리디닐 우레아농도(wt%)	생육저지환 지름 (cm)
이미다졸리디닐 우레아농도(wt%)	E. Coli	S. Aureus
0%	0 cm	0 cm
0.1%	1.5 cm	1.4 cm
0.2%	1.8 cm	1.8 cm
0.3%	2.0 cm	2.0 cm
0.4%	2.1 cm	2.1 cm
0.5%	2.2 cm	2.2 cm

(b) 브로노폴의 농도 변화에 따른 겔패드의 생육저지환 크기

브로노폴 농도(wt%)	E. Coli에 대한 생육저지환의지름 (cm)
브로노폴 농도(wt%)	A	B
0 %	0 cm	0 cm
0.025%	1.7 cm	1.7 cm
0.05%	1.9 cm	2.3 cm
0.075%	2.1 cm	2.6 cm
0.1 %	2.3 cm	2.8 cm

표 2에서 보인대로 이미다졸리디닐 우레아의 농도가 증가할수록 더 넓은 생육저지환을 볼 수 있었다. 또한, 브로노폴을 첨가한 경우에 생육저지환을 A와 B로 나누었는데, A로 표시한 부분은 브로노폴이 세균의 생육을 완전히 저지한 영역이다. B로 표시한 부분은 A 영역을 포함하면서, 세균의 생육을 완전하게 저지하지는 못했지만 브로노폴의 영향으로 세균의 생육이 저지되어 브로노폴이 첨가되지 않은 겔 주위에 자란 세균보다 훨씬 적은 수의 세균만이 자란 영역을 나타낸다. 생육저지환 A는 브로노폴이 첨가되지 않은 겔에서만 나타나지 않았고, 브로노폴의 농도가 증가할수록 더 넓은 생육저지환을 볼 수 있었다. 생육저지환 B는 브로노폴이 첨가되지 않은 겔과 0.025 % 첨가된 겔에서는 나타나지 않았고, 브로노폴의 농도가 증가할수록 더 넓은 생육저지환을 볼 수 있었다.

[실험예 5]

통상 사용하는 초음파용 겔을 초음파 검사시 중간층으로 사용하였을 때와 본 발명의 초음파용 겔패드를 중간층으로 사용하였을 때의 영상을 비교하였다.

비교예 1과 실시예 7을 중간층으로 사용하여 초음파 검사를 실시하였다.

초음파 진단기로는 Digital Computered Ultrasound System HDI-3000을 사용하였다. 프로브 타입(probe type)은 L형이었고, 주파수는 5∼10 MHz이었다. 초음파 검사 부위는 주먹을 쥐었을 때 볼록하게 튀어나와 굴곡이 생기는, 손가락뼈와 손등뼈가 이어진 골단(epiphysis) 부위로 하였다.

먼저 비교예 1의 초음파용 겔을 골단 부위에 적당량을 골고루 도포한 후, 그 위를 프로브로 문질러 모니터에 나타난 영상을 확인하였다. 이때에 나타난 영상은, 굴곡이 있는 부위의 표면을 따라 프로브가 움직이게 되므로 굴곡이 입체적으로 나타나지 않고 평면으로 나타났다. 반면에, 실시예 7의 초음파용 겔 패드를 프로브와 피부의 중간층으로 사용했을 경우에는 골단 부위의 볼록한 굴곡을 입체적으로 확인할 수 있었다.

본 발명의 겔 패드는 통상의 초음파용 겔을 사용했을 때에 진단하기 어려운 신체 부위의 초음파 진단시에 매우 효과적이었다. 또한, 영상의 해상도와 선명도도 우수하였다.

특히, 본 발명의 겔패드를 이용하여 진단할 때에 특히 효과적인 부분은 인체 정면의 담낭, 유방, 경동맥, 신생아의 머리, 피하 조직, 갑상선, 고환 등이었으며본 발명의 겔패드는 음원으로부터 적절한 거리를 확보하여 외관상의 굴곡부나 근거리장(Near Field)내의 장기의 이미지를 보다 선명하게 시각화함을 알 수 있었다.

본 발명의 겔패드는 초음파 진단시 사용하기에 적합한 겔강도와 유연성을 가지며, 곰팡이와 세균에 오염되지 않아 사용기간이 길고 저장성이 우수하며, 피부 친화적인 재료를 사용하고 있어 피부에 무해하고 보습효과가 우수하며, 특히 외관상의 굴곡부나 근거리장(Near Field)내의 인체 부분을 초음파 진단 및 치료시 중간층 매질로서 사용하는 경우 영상의 해상도와 선명도가 우수하다. 또한 본 발명의 본 발명의 제조방법에 의하면 트레이를 이용하므로 다양한 모양, 크기 및 두께를 갖는 겔패드를 쉽게 제조할 수 있다.

Claims

카라기난 0.1∼10 중량%, 다가알콜 0∼10 중량%, 방부제 0.005∼0.6 중량%를 포함하는 초음파용 겔패드.
제 1 항에 있어서, 상기 카라기난이 카파-카라기난이고, 상기 다가알콜의 분자량이 200∼8000인 것을 특징으로 하는 겔패드.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 다가알콜은 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜, 헥실렌글리콜, 글리세린, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 솔비톨, 만니톨 및 그 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 겔패드.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 방부제는 브로노폴(bronopol), 메틸파라벤(methylparaben), 에틸파라벤(ethylparaben), 프로필파라벤(propylparaben), 이미다졸리디닐 우레아(imidazolidinyl urea) 및 그 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 겔패드.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 카라기난 및 다가알콜의 혼합농도가 물에 대하여 3∼40 중량%인 것을 특징으로 하는 초음파용 겔패드.
카라기난, 다가알콜, 방부제를 물에 넣고 가열, 교반하여 수용액을 제조하는 단계 (단계 1); 단계 1의 수용액을 트레이에 붓고 10 ~ 40℃로 수용액 온도를 유지시켜 겔로 성형하는 단계 (단계 2);및 단계 2의 시트를 포장하는 단계 (단계 3)로 이루어지는 겔패드의 제조방법.