八十島プロシード株式会社

若手研究者支援枠

八十島プロシード株式会社

4.音響カプラゲルの作製（例：鼻骨骨折診断用）
鼻等の凹凸の激しい部位により追従しやすくなるよう、SPUGの形状をあらかじめ鼻の形状に沿うように成型する（図3）。

事業実施期間：開始 平成30年4月1日〜終了 令和2年3月31日

申請者役職・氏名

3Dデータで鼻の形状に合わせたSPUGの形状を設計し、
マ

エンジニア

濱地晃平

研究 ・ 事業名

超音波診断用ゲル開発による医療技術の開拓
交付申請内容研究·事業の目的及び意義
超音波診断装置の技術的進展は著しく、現在ではCT、MRI研究・事業の方法及び手段スターモデルとする。それを反転した型を作製し、混合したSPUGの原料を流し込み加熱し、硬化させる。
また、固定治具を作製してプローブとゲルを固定させることで操作性が向上し、より簡便に超音波診断を行うこともできる（図4）。固定治具は3Dプリンターで作製する。
プローブは各社で形状が全て異なるため、各種プローブごとの固定治具が必要になる。

研究・事業の特徴（新規性、独自性等）

・従来の超音波診断用ゼリーでは診断が困難であった鼻や肘のような凹凸の激しい部位でも柔軟性の高いゲルで表在組織を潰さずに明確な画像を得ることができる（図5）。

1. 分子設計、配合比によるゲル柔軟性の決定の診断領域まで超音波診断が可能となっている。そして、下記

ポリアクリル酸等の一般的な高分子ゲルは、三次元網目状

・一般的な柔軟性の高いゲルはアクリル系ハイドロゲルが多用の利点があることから超音波診断は活躍の場を拡大している。

ネットワークを有しており、網目構造の間に分散媒が存在するされているが分散媒である水が経時的に移行、蒸散し形状や•安全性が高く、低コスト、検査時間短縮のため患者負担を大ことで高い柔軟性を有するが、分散媒の水が移行や蒸散する超音波伝搬性が著しく劣化する。
しかしながら、今回開発したきく削減できる。

ことで物性が著しく変動する。

エコーゲルパッドは分散媒の移行や蒸散がないため形状や超•超音波診断の場は検査室から病棟、診断室、手術室、ICUに我々が開発したエコーゲルパッドは、網目構造を構成する液拡がり、さらには院外の医療現場でも診断が可能であるポー状セグメント自体が分散媒としての役割を担う一成分系のセタブルな機種も存在する。

グメント化ポリウレタンゲル(SPUG)であるため（図2）、物性の・超音波診断には、光超音波イメージング技術による生体計測・リアルタイムに形態や動き、さらに血流、組織の硬度といった経時変化が見られない。のように水を用いた診断も存在する。現行品のエコーゲル

身体内部の情報を観察、評価できるため精度の高い治療方針

音波伝搬性の経時変化がない新しい医療用ゲルである。

原料であるポリオールとポリイソシアネートの配合比を調整

パッドは親水性であるため、水の存在下では水を吸着し、膨決定を迅速に行うことができる。

することで、SPUGの硬度や粘着性を調整し、診断領域に最適潤して物性や超音波特性の変化が見られる。疎水性の液状セ

しかし、超音波診断にも課題はある。体表に近い組織や血流な材料を作製する。

グメントから成る三次元網目構造を新たに設計することで水状態の診断ではリニアプローブを患部に圧迫するため表在組中下でも物性の経時変化が少ない医療用ゲルを開発し、状況織が潰れることによる血流遮断、あるいは診断時における患者

2.超音波特性の評価に合わせて親水・疎水を使い分けることでさらに診断領域をの疼痛等の問題がある。従来は皮膚とプローブの間に超音波超音波の伝搬性に大きく関わるのは物質の音響インピーダ診断用のゼリーを塗布するが、凹凸の激しい関節や鼻骨の診ンス(ρc ρ：密度、c：音速）と滅衰である。音響インピーダンス

断では大量のゼリーを塗布するため、操作性が著しく悪くなりが近似している物質の間では超音波は透過するが、音響イン診断の安定性が欠如する。そのため、ゼリーに置き換わる「超ピーダンスの値の差が大きくなるほど反射が大きくなる。

音波伝搬性に優れ、皮膚とプローブ間に介在して操作性の良い音響カプラ」が切望される。
我々は、体表を圧迫せず凹凸部に追従する柔軟な超音波診
断用ポリウレタン材料（商品名：エコーゲルパッド）
を開発した
（図1）。
これに更なる付加価値を与え今までの超音波診断で作製したSPUGの音速・密度を測定し、生体軟組織の音速（1,540m/s）、音響インピーダンス(1.60 10 6Pa・s/m)に近似した配合を検討する。
また、減衰も測定し、低減衰となるSPUGを設計することでより鮮明な超音波画像を得ることができる。

ゲルの超音波伝搬性や生体適合性等の詳細なデータを取得することが必要になる。

研究・事業により期待される効果
1.熟練の技術を必要とせず、経験の少ない検査技師や医師でも簡便に超音波診断が可能。
2.表在部位の超音波診断において、最適な材料を供給することで診断可能領域を拡大し、技術の発展に貢献する。
3.肝臓、膵臓、腎臓等、実質臓器モデルを作製し、手技シミュレーターヘの応用が可能。

は不可能であった領域を可能にし、より簡便な超音波診断を普及させることで超音波診断の進展に貢献する。
そのためには、拡大する。

3.生体適合性の評価
医療機器の生物学的安全性評価は、ISO10993に準拠して実施する。我々が開発したエコーゲルパッドに必要となる試験

4.医療だけでなく、自動車や航空、原子力発電、鉄道等の工業分野、さらには建築分野等の構造物に対する超音波非破壊検査にも応用が可能。

項目は「細胞毒性試験」、「 感作性試験」、「 皮内反応試験」である。評価は、試験機関に委託して行う。

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助成金成果抄録集

助成金成果抄録集

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八十島プロシード株式会社

実績報告内容研究・事業の内容及び目標達成状況

水の吸収、膨潤による物性の経時変化が生じてしまう。
そこで、我々は疎水性の液状セグメントから成る三次元網目構造のゲルを作製し、親水性のエコーゲルパッドに近似した超音波特性①我々が開発した超音波診断ゲル「エコーゲルパッド」の密度を有する、低減衰で水中での物性の経時変化を抑えた疎水性

ρ、音速cを測定し、音響インピーダンスρcを求めた結果を表の超音波透過ゲルを開発した。疎水性の超音波透過ゲルの超1に示す。

音波特性を表3に示す。

また、減衰測定を行った結果、0.7dB/cm・MHzの値が得られた。各種材料と各生体組織の音速、音響インピーダンス、減超音波伝搬性が良好かつ高柔軟性の音響カプラ材は前例

衰の比較を表2に示す。エコーゲルパッドは各生体組織と音響がないため、特許「超音波探傷装置用の疎水性ゲル状弾性体インピーダンスが近似していることから、物質間の音響インカプラ」(特願 2019-094182)を出願した。

ピーダンスの差による超音波の反射が少ない材料である。ままた、2020年1月28、29日に実施された「第27回超音波にた、低減衰であるため鮮明な超音波画像を得ることができる。

よる非破壊評価シンポジウム」(主催：一般社団法人 日本非破（表2）壊検査協会)にて「疎水性の超音波探傷用ゲル状弾性体カプラ

さらに、ISO10993「Biological evaluation of medicaldevices(医療機器の生物学的安全性評価)」に規定されている「細胞毒性試験」、「 感作性試験」、「 皮内反応試験」
を試験機の開発」の表題で発表し、ポスター賞を受賞した。
今後、本ゲルの医療用途や工業用途へのさらなる応用展開に向けて開発を進める。

関へ委託した結果、エコーゲルパッドの健常皮膚への接触において上記基準に適合していることが確認された。

今後の展開

エコーゲルパッドは適度な柔軟性(アスカーF 硬度：53)を有するゲル状弾性体であり、体表を圧迫せずに凹凸に追従することができる。従来の超音波診断ゼリーの代替として用いる①親水性・疎水性のエコーゲルパッドを状況に合わせて使いことでより簡便な診断が可能となる。

分けることで応用可能な診断領域の拡大を促す。
さらに、量産化のための設備を検討・導入し、エコーゲルパッドの普及を促②鼻骨骨折の診断では従来、鼻の激しい凹凸に対応するため進することで、医療分野のさらなる技術の発展に貢献する。

大量のゼリーを塗布する必要があり、操作性が著しく悪くなる問題があった。我々は、エコーゲルパッドの形状を鼻に沿うよう②超音波の伝搬性は、音響インピーダンスの値に密接に関係に成型することで、より簡便な診断を可能にしたエコーゲルする。探触子から発せられた超音波は、超音波透過ゲルを介しパッド N(商品名)を開発し、販売している(図1)。て探傷対象物へ伝搬する。
しかし、超音波透過ゲルと探傷対象従来の超音波診断ゼリーを用いた診断による超音波画像と比較してもより鮮明な画像が得られる(図2)。

物の音響インピーダンスの差が大きい程、超音波は透過せずに反射してしまう。今回開発したゲルは生体とは音響インピーダンスの差が小さいため透過するが、鉄鋼材料等の音響イン③我々は、エコーゲルパッドに微粒子(フィラー) を均一に分散ピーダンスが異なる材料が対象となる工業用途では現状の疎させることで、脂肪や肝臓等の実質臓器の超音波画像に近似水性の超音波透過ゲルでは音響インピーダンスの差が大きいした臓器モデルを開発した。
フィラーの材質や粒径、含有量をため透過しづらい。

調節することで各臓器の見え方を再現した。図3に超音波内視鏡で観察した臓器モデルの超音波画像を示す。
超音波内視鏡検査(EUS)のトレーニング用モデルとして応用展開していく。
（図3）

疎水性超音波透過ゲルのさらなる低減衰化と音響インピーダンスの各種材料への最適化を目指し、種々のニーズに対応可能とすることで超音波非破壊検査の技術の発展に貢献する。
主な事例としては、水浸での超音波探傷検査を行っている

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助成金成果抄録集④工業分野において、物を壊すことなく材料の欠陥や劣化を調部分の代替えとして航空機等のCFRP製品の厚み検査や船舶、べ出す手法である超音波非破壊検査は、水を用いた検査が多自動車等の鉄鋼材料の溶接部検査、医療診断機器での実装評い。現行のエコーゲルパッドは親水性であり、水の存在下では価等への展開を行う(図4)。
助成金成果抄録集

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助成金成果抄録集

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