Hifuに低密度ポリエチレン（Ldpe）フィルムが使用されるのはなぜですか？医療機器における音響・光学特性のマスター

低密度ポリエチレン（LDPE）フィルムがHIFU治療ウィンドウの素材として選ばれる理由は、相反する2つの技術的要求、すなわち音響透過性と光学透明性を両立できるからです。具体的には、高周波超音波（20 MHz）に対してほぼ完璧な透明性を提供すると同時に、顕微鏡画像システム用の可視光も透過させます。これにより、フィルムは治療エネルギーや安全な操作に必要な視覚的フィードバックを妨げることなく、デバイスの水チャンバーを密閉することができます。

LDPEは、主にその二重の透明性のために選択されます。これは、高周波超音波をほとんど減衰なく透過させ、リアルタイムの顕微鏡による皮膚モニタリングのための鮮明な光学透過を可能にします。

インターフェースの物理学

高周波における音響透過性

ウィンドウの主な機能は、エネルギー伝達を容易にすることです。LDPEは、これらのデバイスで使用される20 MHzの高周波範囲で、優れた音響透過性を示します。

重要なのは、この素材はほとんど超音波減衰がないことです。これにより、集束された超音波エネルギーが、インターフェース自体によって吸収または散乱されることなく、標的組織に届けられます。

視覚的モニタリングの実現

音響特性を超えて、治療ウィンドウは光学ポータルとしても機能する必要があります。LDPEは優れた可視光透過性を提供します。

この光学特性は、統合された顕微鏡画像システムにとって不可欠です。これにより、デバイスはフィルムを通して「見る」ことができ、正確な位置決めとモニタリングを確実にするために、皮膚表面の鮮明で遮るもののないビューを提供します。

構造的機能性

その透過特性が最重要ですが、LDPEフィルムは重要な構造的役割も果たします。治療ヘッド内の水チャンバーのシーリング媒体として機能します。

カプリング流体封じ込めシステムの完全性を維持します。しかし、厚い素材や硬い素材とは異なり、音響エネルギー伝達の効率を損なうことなく、これを実現します。

材料の制約の理解

減衰のバランス

高周波超音波アプリケーションでは、材料選択は妥協が許されません。音響インピーダンスが高い素材は、インターフェースでの信号損失や発熱を引き起こします。

LDPEは、このリスクを最小限に抑えるために選択されています。より密度の高いポリマーで発生するような、治療エネルギーの「フィルタリング」を防ぎます。

光学フィードバックの必要性

音響的に透明な素材の多くは、不透明または曇っています。そのような素材を使用すると、統合された顕微鏡画像システムが役に立たなくなります。

LDPEは、個別の音響ウィンドウと光学ウィンドウの必要性をなくします。これらの機能を単一のインターフェースに統合し、フィードバックループを維持しながらデバイス設計を簡素化します。

目標に合わせた適切な選択

音響治療インターフェースの材料を評価する際は、特定のモニタリングおよびデリバリー要件を考慮してください。

エネルギー効率が最優先の場合： LDPEは、20 MHz周波数をほとんど減衰なく伝送する能力により、組織への最大電力供給を保証します。
操作精度が最優先の場合： LDPEの高い可視光透過性を活用して、治療領域の連続的で高解像度の顕微鏡観察を可能にします。

LDPEを使用することで、エネルギー源、モニタリングシステム、患者の間の障壁を効果的に排除できます。

概要表：

特徴	パフォーマンス要件	LDPEの利点
音響透過性	高周波（20 MHz）伝送	減衰・エネルギー損失がほとんどない
光学透明性	リアルタイム顕微鏡モニタリング	高い可視光透過性
構造的完全性	水チャンバー封じ込め	耐久性があり柔軟なシーリング媒体
熱安全性	インターフェースでの発熱が最小限	低インピーダンスによりエネルギー吸収を防ぐ

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参考文献

Tomasz Zawada, Torsten Bove. Strongly Focused HIFU Transducers With Simultaneous Optical Observation for Treatment of Skin at 20 MHz. DOI: 10.1016/j.ultrasmedbio.2022.03.002

この記事は、以下の技術情報にも基づいています Belislaser ナレッジベース .