JPH07163560A - 超音波診断用補助シート、カプラントおよび超音波探触子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 体表にべとつかず、取扱いが容易な超音波診
断用補助シートないしカプラント、またはそのようなカ
プラントを有する超音波探触子を提供する。 【構成】 超音波探触子１と体表との間に設けられる補
助シートないしカプラントとして、吸水性樹脂シート
（特に、エチレンオキシドを主成分とする樹脂を架橋し
た吸水性シート）３を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断用補助シー
トないしカプラント、および超音波診断用探触子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、生体内の病巣の状態を診断する方
法として、超音波診断が普及している。 超音波診断に
おいては、超音波探触子と体表との間に空気層が存在す
ると空気層と界面との間に反射波を生じ、音響特性が悪
くなり正確な診断ができなくなる。 そのため、超音波
探触子と体表との間には、生体と音響特性が近い媒体を
介在させる必要がある。このような媒体は一般にカプラ
ントと称される。

【０００３】従来、カプラントまたはそれに相当するも
のとしては、下記のようなものが実用化されている。 （１）超音波探触子の音響放射面または体表に塗布する
ゼリー （２）水を包含したシリコーンゴムなどの膜体（カプ
ラ） （３）例えば、実開昭６１−８２６０６号に開示される
ように、超音波探触子の音響放射面部に枠体を設け、枠
体内部に水と吸水性樹脂粉末を充填する。

【０００４】しかし、上記構成のカプラントには、下記
のような問題点がある。 （１）使用する前にゼリーをチユーブより押出して、超
音波探触子または体表に塗布しなければならず手間がか
かる。またこのゼリーは、医療上問題ない成分を使用し
ているとはいえ、特に体表に塗布する際、患者に不快感
を催させたり、診断後に拭き取る手間がかかったり、不
十分な拭き取り方では衣服を汚すなどの問題がある。

【０００５】（２）カプラの超音波探触子への取り付け
機構が必要であり、構造が複雑になる。また、空気中に
長期間放置すると水分が蒸発してしまい特性が変化する
ので、密閉した状態で保管する必要があり取扱いが不便
である。 （３）水を吸収した吸水性樹脂は、自己形態保持性が弱
いので、形態保持を補助するために枠体が必要であり、
構造が複雑になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされたもので、その目的は、診断に支障を生
じることなく、簡単に使用でき、体表にべとかない診断
用補助シートないしカプラントまたはそのようなカプラ
ントを有する超音波探触子を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１記載の発明は、エチレンオキシドを主成分とする樹
脂を架橋した吸水性樹脂シートからなる超音波診断用補
助シートである。請求項２記載の発明は、超音波探触子
と体表との間に設けられるカプラントとして、超音波探
触子の音響放射面に取り付けられる吸水性樹脂シートを
用いたことを特徴とするカプラントである。

【０００８】請求項３記載の発明は、前記吸水性樹脂シ
ートの前記超音波探触子の音響放射面側の面に、非吸水
性の層を形成したことを特徴とする請求項２記載のカプ
ラントであり、また請求項４の発明は、吸水性樹脂シー
トを成形し、超音波探触子の音響放射面への取り付け部
を一体に形成してなる請求項２記載のカプラントであ
る。さらに請求項５の発明は、圧電振動子と音響放射部
を有し、その音響放射部の表面に吸水性樹脂シートから
なるカプラントを取り付けてなる超音波探触子である。

【０００９】請求項１記載の発明の超音波診断用補助シ
ートは、乾燥状態では均質な形態保持性の連続構造のシ
ートであって、使用前に吸水させるだけでゲル化する。
そしてそのゲル化シートを体表に密着させることによ
り、界面との超音波結合がなされる。請求項２記載の発
明のカプラントは、上記吸水性樹脂シートをはじめとす
る吸水性樹脂シートをカプラントとして用いるもので、
使用前は非吸水シート状であり、また吸水してもシート
形状を維持するため、非吸水状態でも吸水状態でも取り
付け容易で構造が簡単になる。

【００１０】請求項３記載の発明のカプラントは、非吸
水性の層を吸水性樹脂シートの超音波探触子の音響放射
面側の面に形成したことにより、吸水性樹脂シートの超
音波探触子への取り付けが容易になり、また請求項４記
載の発明のカプラントにおいても、吸水性樹脂シートに
超音波探触子の音響放射面への取り付け部を一体に形成
したことにより、同じく吸水性樹脂シートの超音波探触
子への取り付けが容易になる。

【００１１】請求項５記載の発明の超音波探触子は、圧
電振動子と音響放射部を有し、その音響放射部の表面に
吸水性樹脂シートからなるカプラントを取り付けてなる
超音波探触子であって、単に使用前にカプラントに吸水
させるだけで、体表の任意の箇所に自由に移動させて超
音波診断を行なうことができる。

【００１２】以下、図面を参照して詳細に説明する。図
１〜３は本発明の一実施例を示すものであって、図１は
カプラントが設けられた超音波探触子の側面図、図２は
図１におけるカプラントの取り付け方法を説明する分解
斜視図、図３は図１におけるカプラントの部分断面図で
ある。また、図４は本発明の別の実施例を示す、カプラ
ントが設けられた超音波探触子の側面図、図５〜６は本
発明のさらに別の実施例を示すものであって、図５はカ
プラントの斜視図、図６は図５のカプラントの取り付け
方法を説明する断面図である。図７は本発明のさらに別
の実施例を示す超音波探触子の断面図である。

【００１３】まず請求項１記載の発明は、エチレンオキ
シドを主成分とする樹脂を架橋した吸水性樹脂シートか
らなる超音波診断用補助シートを提供するものである。
エチレンオキシドを主成分とする樹脂は水溶性である
が、それをシート状に成形して架橋することにより水に
不溶となり吸水性を示す。このシートは吸水させない状
態では通常のプラスチツクシートと同様のシートであ
り、吸水させると膨潤してゲル化する。この水を含浸さ
せた状態で患者の体表面に密着させるように静置して使
用する。また、超音波探触子の音響放射面に取り付けて
使用してもよい。

【００１４】エチレンオキシドを主成分とする樹脂はそ
れ自体でシート状に成形することができ、他成分（バイ
ンダ）を必要としないため、その架橋シートは吸水状態
で異物を含まない均質なシートとなり、超音波伝達特性
を損なうおそれがない。本発明の吸水性シートは、その
架橋度を調整することにより、含水率は９０％を越える
ことができ、生体の音響インピーダンス（１．５〜１．
６×１０⁶ ｋｇ／ｍ² ・ｓ）とほぼ同じ音響インピーダ
ンスを得ることができる。しかもその状態でも使用上十
分な強度、形態保持性を有しているので、超音波診断用
の補助シートとして最適である。また、この吸水性シー
トは放置すれば乾燥して焼却などの後処理が容易である
が、診断に要する時間の範囲であれば長時間使用しても
水分の蒸発はわずかであり、良好な超音波伝導特性が維
持される。

【００１５】本発明で使用するエチレンオキシドを主成
分とする樹脂には特に制限はないが、活性水素基を２個
有する有機化合物にエチレンオキシドを主成分（好適に
は９０％以上、さらに好適には９５％以上）とするアル
キレンオキシドを付加重合せしめた重合体と、多価カル
ボン酸、多価カルボン酸無水物、多価カルボン酸の低級
アルキルエステルまたはジイソシアネートとを反応させ
て得られる高分子量化合物が熱成形性も良好で好適な樹
脂である。

【００１６】ここで活性水素基２個を有する有機化合物
としては、エチレングリコール、プロピレングリコー
ル、ビスフエノールＡ、アニリンプロピレングリコー
ル、ポリテトラメチレングリコールなどがあり、これに
付加するエチレンオキシドを主成分とするアルキレンオ
キシドとしては、エチレンオキシド単独、またはこれと
プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキ
シド、α−オレフィンエポキシドなどとの混合物が挙げ
られる。

【００１７】また多価カルボン酸としては、フタル酸、
イソフタル酸、テレフタル酸、セバシン酸、ダイマー
酸、ピロメリット酸、およびこれらの無水物あるいは低
級アルキルエステルが挙げられ、その低級アルキルエス
テルとしては、メチルエステル、ジメチルエステル、ジ
エチルエステルなどがある。

【００１８】またジイソシアネートとしては、トリレン
ジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネー
ト、ヘキサメチレンジイソシアネート、キシリデンジイ
ソシアネートなどがある。

【００１９】エチレンオキシドを主成分とする樹脂から
のシートの製造方法としては、溶液流延法、溶融押出
法、カレンダー法などがある。エチレンオキシドの単独
重合体であれば、水溶液にして流延法または押出法によ
りシート状にして乾燥することによりシートを得ること
ができる。また上記の樹脂であれば、良好な熱可塑性を
利用して溶融押出成形により容易にシート化できる。シ
ート中には、熱安定剤、酸化防止剤、着色剤などを必要
に応じ含有させることができ、脱臭剤、あるいは香料な
どを含有させることもできる。

【００２０】シートの架橋は、電離性放射線または紫外
線を照射して行なうことができる。電離性放射線として
は電子線、γ線、Ｘ線などを利用することができる。照
射は、窒素などの不活性ガスで置換するなどした実質上
無酸素の状態で行うのが好ましい。電離性放射線の照射
量は、０．５Ｍｒａｄよりも小さいと架橋度が少なすぎ
必要な吸水性が得られず、また２０Ｍｒａｄを越えると
極端に吸水性が低下するので、吸収線量で０．５〜２０
Ｍｒａｄの範囲が好ましい。また架橋方法としては、エ
チレンオキシドを主成分とする樹脂中に架橋剤を配合し
て加熱架橋することも可能である。

【００２１】本発明補助シートの厚さは一般に非吸水状
態で０．１〜２ｍｍの範囲が好適である。厚さが０．１
ｍｍ未満であると吸水状態で強度が無く、診断中にシー
トが破れることが起こり得る。厚さが２ｍｍを越える
と、シート内にシート製造時に生じる異物が存在する確
率が増加する。また患者の体表に載置して使用する場合
には、吸水率が９０％を越えることから、大きさによっ
ては患者にとって重たく感じることがあり、取扱いも難
しくなることから好ましくない。

【００２２】上記架橋シートは、架橋の程度により自重
の１０〜３０倍の吸水能を示すが、超音波診断用補助シ
ートとしては、吸水率（２０℃のイオン交換水を吸収さ
せ余分の水を切ったときの全重量中の水の重量）が９０
〜９５％程度の範囲が、吸水時のシート強度と超音波伝
達特性の両面からみて好適である。この吸水率は架橋の
程度、すなわち上記電離性放射線の吸収線量により調整
することができる。

【００２３】次に、吸水性シートを超音波探触子に取り
付けて使用する場合の実施例について説明する。図１〜
３は一つの実施例を示すものであって、これらの図にお
いて、超音波探触子１の音響放射面２には、円板状の吸
水性樹脂シート３が配設される。吸水性樹脂シート３の
一面には熱融着、ドライラミネート、共押出などの手法
により、吸水性樹脂シート３より厚さが薄い非吸水層３
ａが形成されており、この非吸水層３ａが超音波探触子
１の音響放射面２側になるように配設される。この非吸
水層３ａの材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ＡＢＳ、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化
ビニリデン、ポリエチレンテレフタレートなどが好適で
ある。

【００２４】そして、接着、熱融着、超音波溶接などの
手法により、非吸水層３ａが超音波探触子１の音響放射
面２に取り付けられている。吸水性樹脂シート３の音響
放射面２との面と反対側の面には、中央部に穴４ａが開
設された円環状の押え板４が接着、溶着などの手法によ
り取り付けられている。

【００２５】このように構成したカプラントは、使用の
前に、吸水性樹脂シート３に水分を供給する。すると、
吸水性樹脂シート３は膨潤し、特に、押え板の穴４ａ部
分は、図３に示すように穴４ａを介して外部に向かって
突出し、生体接触球面３ｂを形成する。そして、水を含
んだ生体接触球面３ｂを体表に押し当てることにより、
界面との超音波結合がなされる。

【００２６】吸水性樹脂シート３は、粘着性が小さいの
で体表にべとつくこともない。また従来のゼリーで問題
となる体温による特性（粘度）変化もなく安定した診断
を行なうことができる。さらに、吸水性樹脂シート３に
非吸水層３ａを設けたことにより、吸水性樹脂シート３
の超音波探触子１への取り付けが容易になるとともに、
吸水膨潤した吸水性樹脂シート３を補強し、また吸水性
樹脂シート３が平面方向に膨潤するのを抑制する効果が
ある。上記実施例では、生体接触球面３ｂを形成するた
め、円環状の押え板４を吸水性樹脂シート３上に設けた
が、図４に示すように、押え板はなくてもカプラントの
機能は確保できる。

【００２７】次に、図５〜６により第２の実施例を説明
する。図において、カプラントは平面部分３ｂと、その
周縁から立ち上がる取り付け部３ｃを一体に有するカツ
プ状となっている。この様なカプラントは、吸水性樹脂
シートを真空成形、圧空成形、プレス成形などにより立
体的に成形するか、吸水性樹脂シートの前身である水溶
性シートを同様に成形してから架橋させることにより容
易に得られる。

【００２８】このカプラントは、例えば図６に示すよう
に音響放射面に嵌合して、その上から簡単な押えリング
４１を超音波探触子１とねじ接合、マグネツト接合など
で取り付けることができ、位置決め、取り付けが極めて
容易になる。この場合のカプラントの超音波探触子１へ
の取り付けは、カプラントを吸水・膨潤させると元の形
状に戻るため、吸水・膨潤させる前に行なう。なお、例
えば図５に示すような押えリングを用いれば、取り付け
部３ｃを有しない平面状のカプラントであっても使用可
能なことは明らかであろう。

【００２９】次に、図７により第３の実施例を説明す
る。図において、超音波探触子１０の振動子アレイ１１
の背面側にはバツキング材１２が設けられ、前面側には
マツチング層１３を介して音響レンズ１４が設けられて
いる。この場合、音響放射部は音響レンズ１４である
が、音響レンズ１４がない超音波探触子の場合には、音
響放射部は音響整合体（マツチング層）であったりす
る。本実施例の音響レンズ１４は、ポリスチレン、ポリ
プロピレン、フツ素系樹脂、ポリスチレン発泡体、ポリ
スチレンで表面処理したシリコーンゴムのマイクロビー
ズを圧縮自己接着したものなどが好適である。

【００３０】音響レンズ１４の表面つまり音響放射面に
は、カプラントとしての吸水性樹脂シート１５が接着、
溶着などの手法により取り付けられている。次に、上記
構成の作動を説明する。使用の前に、吸水性樹脂シート
１５に水分を供給する。すると、吸水性樹脂シート１５
は膨潤する。そして、水を含んだ吸水性樹脂シート１５
を体表に押し当てることにより、界面との超音波結合が
なされる。このような構成によれば、超音波探触子１０
の音響レンズ１４に吸水性樹脂シート１５を取り付けさ
えすればよいので、構造が簡単である。また、吸水性樹
脂シート１５は、粘着性が小さいので体表にべとつくこ
ともない。

【００３１】以上説明した通り、本発明においては、従
来ゼリー状ないし粉末状で取り扱われていたカプラント
にかえて、シート状で取り扱うことができるため、非吸
水（乾燥）状態で、適宜寸法に切って滅菌袋に収納する
などして流通・保管することができる。また超音波探触
子に吸水性樹脂シートを取り付けるのも非吸水、吸水状
態を問わず簡単であり、使用にあたっても、使用者がな
んら特殊な手段を要せずにただ吸水させてやれば簡単に
膨潤・ゲル化させて使用することができる。

【００３２】またエチレンオキシドを主成分とする樹脂
を架橋した吸水性シートは、使用後１日〜数日放置すれ
ば乾燥して焼却可能となり、また成分が水素、炭素およ
び酸素であるので焼却しても有害成分を生じない点でも
有利である。また、エチレンオキシドを主成分とする樹
脂を架橋した吸水性シートは、イオン性の水の吸収性が
よいという特徴を有しているので、例えば消毒成分を含
む水であっても急速に吸水することができる。

【００３３】以上の説明は、超音波診断の際の補助シー
トないしカプラントについてのものであるが、本発明は
超音波治療用の材料に適用することも可能である。ま
た、エチレンンオキシドを主成分とする樹脂を架橋した
吸水性シートはその吸水時の電気伝導性を利用して、心
電図測定などの電流による診断に用いる電極としても有
用である。

【００３４】

【実施例】エチレングリコールにエチレンオキシドを付
加せしめたポリエチレングリコール（重量平均分子量１
０，０００）１００部にジメチルテレフタレート２．２
部を配合し、ポリエステル化反応して重量平均分子量１
３０，０００の化合物を得た後、単軸押出機によりＴダ
イ温度１２０℃の条件下で押出し、厚さ５００μｍのキ
ヤストシートを採取した。そのシートに、γ線を吸収線
量で１０Ｍｒａｄ照射して吸水性シートを得た。そして
２０ｃｍ×３０ｃｍの大きさに切断した。上記シートに
イオン交換水を十分（吸水率９３％）吸水させ、余分の
水を切って腹部に置き、ジーイー横河メディカルシステ
ム社製コンベックス型プローブを用い超音波診断を行な
った。

【００３５】吸水したシートは、厚さ１ｍｍに膨潤・ゲ
ル化した柔軟な状態で、体表によくなじんで密着した
が、皮膚には全く粘着せず、また診断時に破断すること
もなかった。またシートは保水性が良好で、超音波探触
子を押しあてても水がみだりに流れ出すことがなく不快
感がなかった。本発明シートを用いて得られた画像は、
従来のチユーブ入りゼリー（アクアソニック１００、パ
ーカー・ラボラトリー社製）を用いた場合と同等の鮮明
度を有していた。また、使用後のシートは、１日放置す
るとほぼ乾燥し、簡単に焼却することができた。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、吸水性樹脂をシート状
にして用いることにより、従来のカプラントに比べ遜色
のない画像鮮明度が得られ、体表にべとつかず、しかも
取扱いが容易な超音波診断用補助シートないしカプラン
ト、またはそのようなカプラントを有する超音波探触子
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のカプラントが設けられた超音
波探触子の側面図。

【図２】図１におけるカプラントの取り付け方法を説明
する分解斜視図。

【図３】図１におけるカプラントの部分断面図。

【図４】本発明の別の実施例の構成図。

【図５】本発明のさらに別の実施例のカプラントの斜視
図。

【図６】図５におけるカプラントの取り付け方法を説明
する断面図。

【図７】本発明のさらに別の実施例の構成図。

【符号の説明】

１ 超音波探触子 ２ 音響放射面 ３ 吸水性樹脂シート ３ａ 非吸水層 １１ 振動子アレイ（圧電振動子）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エチレンオキシドを主成分とする樹脂を
   架橋した吸水性樹脂シートからなる超音波診断用補助シ
   ート。
2. 【請求項２】 超音波探触子と体表との間に設けられる
   カプラントとして、超音波探触子の音響放射面に取り付
   けられる吸水性樹脂シートを用いたことを特徴とするカ
   プラント。
3. 【請求項３】 前記吸水性樹脂シートの前記超音波探触
   子の音響放射面側の面に、非吸水性の層を形成したこと
   を特徴とする請求項２記載のカプラント。
4. 【請求項４】 吸水性樹脂シートを成形し、超音波探触
   子の音響放射面への取り付け部を一体に形成してなる請
   求項２記載のカプラント。
5. 【請求項５】 圧電振動子と音響放射部を有し、その音
   響放射部の表面に吸水性樹脂シートからなるカプラント
   を取り付けてなる超音波探触子。