JPH03114453A - 超音波カプラおよびその製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、超音波カプラおよびその製造方法に関するも
のである。詳しく述べると、超音波を利用した生体計測
の分野において用いられる超音波探触子と被検体の接触
面の間に介在される超音波カプラおよびその製造方法に
関するものである。

（従来の技術） 超音波診断装置は、その簡便性と患者への無侵襲性によ
り、心臓および肝臓のような腹部臓器などをはじめとす
る多くの診断分野において使用されている。

例えば、心臓患者において、開心術を的確に行なうため
には術前に病変部の位置や形状、それに隣接する正常な
部分との関係等が詳細に診断されることが望まれ、特に
新生児等の重病例においては、このことは手術結果を左
右する重要な問題であり、超音波診断装置を用いた術前
診断の正確さは、最近の手術成績の向上に大いに役立っ
ている。

しかしながら、胸壁上からプローブを当てて肺や骨組織
を避けつつ術前の音波検査では心疾患や病変部について
十分な情報を得ることができない。

この限界を越えてさらに詳しく超音波診断を行なう方法
として開心術中の超音波検査が考えられる。

すなわち、胸骨正中切開後に６膜または心臓や血管を切
開する前にその外側よりプローブを直接当てて超音波検
査を行なえば、それぞれの内腔に関してより詳しい外科
的に有用な診断が得られる。

また、この術中超音波検査により行なった外科的処置が
的確であったかどうかを術中に確認することが可能で、
このことを再手術の防止や術後管理の上で重要なことで
ある。

超音波診断においては、超音波パルスが体表ないしは臓
器表面より体内に放射され、生体内の各組織での音響イ
ンピーダンスの差により生じる反射波を受信することに
より生体の断層像が得られる。このため正確な断層像を
得るためには、超音波に対し反射率の高い空気層を存在
させることなく超音波プローブを体表ないしは臓器表面
に密着させてやる必要がある。

しかしながら、このようにプローブを直接体表面に当て
た場合、得られる画像において体表付近の血管などの組
織の形状は圧迫により変形して得られるものとなってし
まう。また心臓や血管壁に直接プローブを当てて超音波
検査を行なう場合、心臓や血管は心拍とともに画一的で
ない動きをしており、またプローブにより圧迫を受ける
と不整脈や血圧の低下を生じやすい。したがって、変形
できない接触面を有する従来型のプローブを拍動する心
臓等の表面に絶えず密着させ、安全に使用することは困
難で、実際には術中のリアルタイム超音波断層検査法の
有用性が十分に発揮されていないのが実情である。

従って、これらのような場合においては、プローブと体
表ないしは臓器表面との間に用いるための適当な接触媒
体物質が必要であり、すなわち、心臓等の表面に密着し
たままその動きを追従する柔かさと超音波特性に優れた
超音波カプラが必要である。

従来、このような超音波カプラとしては、ホルダーに氷
袋、含水高分子ゲル等を保持させてなるものが提案され
ている（特開昭６１−２８８，８４０号および特開昭６
２−２９．８４３号）。

（発明が解決しようとする課ａ） しかしながら、氷袋では、ゴム状の弾性体からなる袋に
脱気水を満たしておく必要があり、取扱いが煩雑である
。これに対して、含水高分子ゲルは、被検体表面の凹凸
に対しての密着がよく、取扱いも簡単なため近年法（使
用されるようになってきている。ところで、この含水高
分子ゲルの使用法は、第７〜８図に示すように含水高分
子ゲル２１をホルダー２２に収納し、これを探触子の音
響放射面２３と含水高分子ゲルを密着するように固定し
、含水高分子ゲルを被検体表面に密着させて操作する方
法が提案されており、ホルダーを小型化することで探触
子この操作性を損なうことなぐ、容易に被検体に密着さ
せることができるのである。

従来、このようにホルダーと含水高分子ゲルとを超音波
伝搬体として備えた超音波カプラにおいては、ホルダー
と含水高分子ゲルとは別々に製造され、使用時にホルダ
ーに装着するものであった５しかしながら、このために
含水高分子ゲルの形状は比較的単純なものとなり、ホル
ダーに固定することが難かしく、特に含水率の高いゲル
では超音波の減衰は少ないが、機械的強度が低くなるた
めのホルダーへの固定は極めて難かしくなる。また使用
時毎にホルダーに装着固定する作業が必要であった。さ
らに手術、穿刺細胞診等に使用するために滅菌が必要な
場合には、ホルダーに装着後に滅菌しなければならない
ため、はとんど使用は不可能であった。

したがって、本発明の目的は、新規な超音波カプラおよ
びその製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、製造が簡略化されかつ取扱いが容
易であり、また予め滅菌された超音波カプラおよびその
製造方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） これらの諸口的は、含水高分子ゲルからなる超音波伝搬
体と、該伝搬体を収納して探触子に固定するホルダーと
を備えた超音波カプラにおいて、該超音波伝搬体が水溶
性高分子化合物の水溶液を該ホルダー内で該ホルダーと
一体的に架橋してなる含水高分子ゲルであることを特徴
とする超音波を被検体に送受波する超音波探触子と被検
体との間に介装される超音波カプラにより達成される。

これらの諸口的は、含水高分子ゲルからなる超音波伝搬
体と、該伝搬体を収納して探触子に固定するホルダーと
を備えた超音波カプラの該ホルダー内に水溶性高分子化
合物の水溶液を供給したのち、該高分子化合物を架橋す
ることにより該ホルダー内で該ホルダーと一体的に架橋
してなる含水高分子ゲルを形成することを特徴とする超
音波を被検体に送受波する超音波探触子と被検体との間
に介装される超音波カプラの製造方法によっても達成さ
れる。

本発明はまた、該水溶性高分子化合物の架橋は放射線照
射、好ましくはγ線照射により行なわれる超音波カプラ
およびその製造方法である。本発明はさらに、該水溶性
高分子化合物がポリビニルアルコール、ポリビニルピロ
リドン、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリルアミド
、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸アルカリ金属塩およ
びポリアクリル酸のアルカリ金属による部分中和物より
なる群から選ばれた少なくとも１種のものである超音波
カプラおよびその製造方法である。

（作用） 本発明は、含水高分子ゲルからなる超音波伝搬体と、該
伝搬体を収納して探触子に固定するホルダーとを備えた
超音波カプラにおいて、該超音波伝搬体が水溶性高分子
化合物の水溶液を該ホルダー内で該ホルダーと一体的に
架橋してなる含水高分子ゲルであることを特徴とする超
音波を被検体に送受波する超音波探触子と被検体との間
に介装される超音波カプラであり、該カプラは、前記ホ
ルダー内に水溶性高分子化合物の水溶液を供給したのち
、該高分子化合物を架橋反応に供して該ホルダー内で該
ホルダーと一体的に架橋してなる含水高分子ゲルを形成
することにより製造される。

本発明で使用される水溶性高分子化合物とじては、例え
ばポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ
エチレンオキサイド、ポリアクリルアミド、ポリアクリ
ル酸アルカリ金属塩、ポリアクリル酸のアルカリ金属に
よる部分中和物等があり、最も好ましくはポリエチレン
オキサイドである。ポリエチレンオキサイドの分子量は
１００゜０００以上であり、好ましくは２００，０００
〜ｓ、ｏｏｏ、ｏｏｏである。

水溶性高分子化合物の架橋は種々の方法で行なうことが
でき、例えば多官能イソシアネート化合物、多官能エポ
キシ化合物等を反応させる方法、放射線を照射する方法
、冷凍および解凍による方法等がある。これらのうち、
放射線照射による方法は、架橋と同時に滅菌も行なえる
点で好ましい方法である。

林射線照射により架橋する場合には、水溶性高分子化合
物の水溶液を前記ホルダーに入れたのち、放射線を照射
することにより該重合体を架橋して三次元化させ、その
網目構造の中に８０〜９９重量％、好ましくは９０〜９
８重量％の水を含ませることにより行なわれる。すなわ
ち、含水率が８０重量％未満では超音波の減衰が大きく
なり、−方９９重量％を越えると超音波伝達媒体の機械
的強度が劣ってしまうからである。また、前記水溶液中
の水溶性高分子化合物の濃度は、１〜２０重量％、好ま
しくは２〜１０ｆｆｉ’ｆｆ１％である。さらに、この
水溶液中には、防腐剤、安定剤を添加することもできる
。

架橋の際に用いられる放射線としては、γ線、電子線等
があり、好ましくはγ線である。放射線の線量は、０．
　２５〜２．　５Ｍｒａｄ好ましくは０゜５〜１　、　
５　Ｍｒａｄである。すなわち、照射線量が０゜２５Ｍ
ｒａｄ未満では架橋度が不充分で、それ自身の形状を保
つことが困難であるからであり、一方、２　、　５　Ｍ
ｒａｄを越えると固くなりすぎて可撓性が不充分となり
当接すべき部位の形状への密着性が低下してしまうから
である。

なお、本明細書中に記載の含水率は、次式により求めた
。

なお、ホルダーは、通常、ポリカーボネート、ポリスチ
レン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂製である。

つぎに図面を参照しながら、本発明の実施態様を説明す
る。

第１〜３薗は本発明の一実施態様に示すもので、まず第
１図に示すように、底部に下部開口部１を有するホルダ
ー２の開口部１に、必要により粘着剤を用いて下部蓋体
３を仮固着するあるいは螺着して閉塞したのち、上部開
口部５より水溶性高分子化合物の水溶液４を注入する。

ついで、第２図（ａ）および（ｂ）に示すように、上部
開口部５より上部蓋体６をを挿入して前記水溶液４の表
面を覆って密着するように固定し、該ホルダー２ごと放
射線を照射するか、あるいは凍結および解凍を行なって
、該水溶性高分子化合物を架橋して固化させ、含水高分
子ゲルよりなる超音波伝搬体７を形成させる。このよう
にして、ホルダー２と含水高分子７とが一体的に架橋し
た超音波カプラが得られる。

このようにして得られた超音波カプラを使用する場合に
は、第３図に示すように上下両蓋体３゜６を外し、探触
子８を上部開口部５から挿入し、その音響放射面９９を
超音波伝搬体７に密着固定し、かつ超音波伝搬体７の被
検体１０との接触面１１を被検体１０と密着させなから
探触子７を操作する。このような超音波カプラを用いれ
ば、ホルダー２と超音波伝搬体７とが一体になっている
ので、探触媒子８にホルダー２を固定するだけで容易に
使用することができる。

第４図（ａ）〜（Ｃ）は、本発明の他の実施態様を示す
ものである。まず、第４図（ａ）に示す超音波カプラは
、第２図（ａ）に示す超音波カプラと同様であって、ホ
ルダー２の内壁の全周あるいは部分的に１列またはそれ
以上の凹部１２を設けることにより超音波伝搬体７にス
トッパ一部１３を形成してなるものである。つぎに、第
４図（ｂ）に示す超音波カプラは、第４図（ｂ）に示す
ものと同様であって、超音波伝搬体７の先端部（下部開
口部１）が該開口面積より大きく形成されてなるもので
ある。このため、第５図に示すようにホルダー２の先端
部が被検体１０に触れないので、密着性はさらに向上す
る。さらに、第４図（Ｃ）に示す超音波カプラは、第４
図（ａ）に示すものと同様であって、上方に湾曲した上
部蓋体６を使用することにより形成される超音波伝搬体
７の表面を上方に湾曲させ、これにより探触媒子８の先
端部との接触効果をより大きくしたものである。

第６図（ａ）および（ｂ）は、本発明のさらに他の実施
態様を示すものである。すなわち、ホルダー２の下部が
下方に向って拡径した状態であるので、超音波伝搬体７
の脱落を防止するために、ホルダー２の内壁の全周ある
いは部分的に１列またはそれ以上の凹部１２を設けるこ
とにより超音波伝搬体７にストッパ一部１３を形成して
なるものである。また、超音波伝搬体７の被検体１０と
接触する面１１の幅は、ホルダー２の下部開口部１より
広く形成されているので、該ホルダー２が被検体１０に
触れる恐れがなく、このため被検体との密着性がさらに
向上する。また、この場合、探触子側の開口部（上部開
口部）５よりも被検体側の開口部（下部開口部）１の方
が拡がっているため、ホルダー２９内壁による超音波の
多重反射が少なくなる。

なお、第４〜６図において、第１〜３図と同一の符号は
、該図における同一の部材を表わす。

（実施例） 以下、実施例を上げて本発明をさらに詳細に説明する。

なお、下記実施例における「％」は、特にことわらない
限り「重量％」である。

実施例１ ポリエチレンオキサイド（分子４１４，０００゜０００
）６．０ｇを交換水２００ｍ１に添加し、室温で撹拌溶
解させた。この溶液を、第１図に示すポリスチレン製ホ
ルダー２に気泡の入られないように充填し、１　、　　
ＯＮｒａｄのγ線を照射してホルダー２と一体的に架橋
させて超音波カプラを作成すると同時に滅菌を行った。

得られた超音波カプラの超音波伝搬体はゲル状でべとつ
きがなく、気泡を含まず無色透明であった。含水率は９
７．１％であり、２０℃における密度１．００６であっ
た。

実施例２ ポリエチレンオキサイド（分子量３００，０００）１０
．０ｇ、エデト酸ナトリウム０．１ｇ。

防腐剤として塩化ベンザルコニウム０．００８ｇをイオ
ン交換水２００ｍ１に溶解した。この溶液を第４図（ｂ
）に示すポリカーボネート製のホルダー２に供給し、実
施例１と同様にγ線照射を行ったところ、無色透明のゲ
ル状でべとつきのない超音波伝搬体を一体的に備えた超
音波カプラが得られた。含水率は９５．２％、密度は１
．０１０であった。

実施例３ ポリエチレンオキサイド（分子ｆ１６００．０００）１
０．０ｇ、エデト酸ナトリウム０．０５ｇ。

防腐剤として塩化ベンザルコニウム０．００８ｇをイオ
ン交換水２００ｍ１に溶解した。この溶液を第６図（ａ
）に示すポリスチレン製のホルダー２に供給し、０．７
５Ｍｒａｄのγ線を照射してホルダー２と−゛体的架橋
させて超音波カプラを作成するとと同時に滅菌を行なっ
た。得られた超音波カプラの超音波伝搬体はゲル状でべ
とつきがなく、気泡を含まず無色透明である。含水率は
９５．２％であり、２０℃における密度は１．０１０で
あった。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明は、含水高分子ゲルからなる
超音波伝搬体と、該伝搬体を収納して探触子に固定する
ホルダーとを備えた超音波カプラにおいて、該超音波伝
搬体が水溶性高分子化合物の水溶液を該ホルダー内で該
ホルダーと一体的に架橋してなる含水高分子ゲルである
ことを特徴とする超音波を被検体に送受波する超音波探
触子と被検体との間に介装される超音波カプラであり、
該カプラは前記ホルダー内に水溶性高分子化合物の水溶
液を供給したのち、該高分子化合物を架橋反応に供して
該ホルダー内で、該ホルダーと一体的に架橋してなる含
水高分子ゲルを形成することにより製造されるものであ
るから、探触子にカプラを使用するたびに超音波伝搬体
をホルダーに装着固定する必要がなく、取扱いが容易に
なる。また、機械的強度の低い含水高分子ゲルであって
もホルダーに固定できるため、被検体への密着性が向上
し、探触子の操作性を著しく向上させることができ、超
音波伝達効率が改善される。さらに、超音波伝搬体をγ
線等の放射線を照射して架橋させる場合には、滅菌も同
時に行なうことができるので、術中あるいは穿刺術等の
ように滅菌の必要な場合でも、そのまま使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による超音波カプラの製造時の状態を示
す断面図、第２図（ａ）は本発明の超音波カプラの断面
図、第２図（ｂ）は第２図（ａ）の側面図、第３図は本
発明の超音波カプラの使用状態を示す断面図、第５図（
ａ）〜（Ｃ）は本発明の超音波カプラの他の実施態様を
それぞれ示す断面図、第５図は第４図（ｂ）に示す超音
波力プラの使用状態を示す断面図、第６図（ｂ）は本発
明の超音波カプラのさらに他の実施態様を示す断面図、
第６図（ｂ）は第６図（ａ）に示す超音波カプラの使用
状態を示す断面図であり、また第７〜８図は従来の超音
波カプラ使用状態を示す斜視図である。 １・・・下部開口部、２・・・ホルダー３・・・下部蓋
体、４・・・水溶性高分子化合物の水溶液、５・・・上
部開口部、６・・・上部蓋体、７・・・超音波伝搬体、
８・・・探触子、９・・・音響放射面、１０・・・被検
体。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）含水高分子ゲルからなる超音波伝搬体と、該伝搬
   体を収納して探触子に固定するホルダーとを備えた超音
   波カプラにおいて、該超音波伝搬体が水溶性高分子化合
   物の水溶液を該ホルダー内で該ホルダーと一体的に架橋
   してなる含水高分子ゲルであることを特徴とする超音波
   を被検体に送受波する超音波探触子と被検体との間に介
   装される超音波カプラ。
2. （２）該水溶性高分子化合物の架橋は放射線照射により
   行なわれる請求項１に記載の超音波カプラ。
3. （３）該水溶性高分子化合物がポリビニルアルコール、
   ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキサイド、ポリ
   アクリルアミド、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸アル
   カリ金属塩およびポリアクリル酸のアルカリ金属による
   部分中和物よりなる群から選ばれた少なくとも１種のも
   のである請求項１または２に記載の超音波カプラ。
4. （４）含水高分子ゲルからなる超音波伝搬体と、該伝搬
   体を収納して探触子に固定するホルダーとを備えた超音
   波カプラの該ホルダー内に水溶性高分子化合物の水溶液
   を供給したのち、該高分子化合物を架橋することにより
   該ホルダー内で該ホルダーと一体的に架橋してなる含水
   高分子ゲルを形成することを特徴とする超音波を被検体
   に送受波する超音波探触子と被検体との間に介装される
   超音波カプラの製造方法。
5. （５）該水溶性高分子化合物の架橋は放射線照射により
   行なわれる請求項４に記載の超音波カプラの製造方法。
6. （６）該水溶性高分子化合物がポリビニルアルコール、
   ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキサイド、ポリ
   アクリルアミド、ポリアクリル酸アルカリ金属塩および
   ポリアクリル酸のアルカリ金属による部分中和物よりな
   る群から選ばれた少なくとも１種のものである請求項４
   または５に記載の超音波カプラの製造方法。