JP5488036B2 - 超音波探触子用バッキング材、それを用いた超音波探触子、及び超音波医用画像診断装置 - Google Patents
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Description
〈バッキング材の母材:ナノコンポジット化エポキシ樹脂〉
本発明の超音波探触子用バッキング材は、母材とフィラー混合物を含有し、かつ当該母材がナノコンポジット化エポキシ樹脂であることを特徴とする。
本発明に係るフィラー混合物とは、後述するフィラーと他の物質、例えば各種樹脂等との混合・分散して形成された混合物、及び、フィラー上に樹脂膜を形成させて、又は、フィラーに樹脂を含浸させて複合化し形成された複合物質をいう。
本願において、「エラストマー」とは、伸び率が100%以上の弾性体で外力を与えると容易に変化するが、除くとただちに原形にほぼ回復するような弾性の顕著な高分子物質をいう。当該エラストマーは、炭素−炭素結合を繰り返しの最小単位とする長い高分子鎖(主鎖)で構成されているが、架橋部によって高分子鎖同士が化学結合で結ばれており、この架橋部と高分子鎖についている枝分かれ部によって、エラストマー性(弾性)を示すものをいう。
本発明において用いることができるフィラーとしては、樹脂に含有させることができる従来公知の種々のフィラーを用いることができる。本発明においては、特に、以下に例示する比重が5以上のフィラーを用いることが好ましい。なお、下記括弧内の数値は、各物質の比重を表す。
本発明に係るフィラー複合粒子の作製方法としては、従来公知の種々の方法を採用することができるが、例えば、特開昭62−118700号公報、特開2003−190162号公報に開示されている方法を採用することができる。
本発明に係る超音波探触子は、超音波画像診断装置の主要構成部品であって、超音波を発生するとともに、超音波ビームを送受信する機能を有するものである。当該超音波探触子の内部の構成は、種々の態様を採り得るが、一般的構成としては、先端(被検体である生体に接する面)部分から「音響レンズ」、「音響整合層」、「超音波振動子(圧電素子)」、「バッキング」という順に並置された態様の構成を採り得る(図1参照)。
バッキング層は、超音波振動子(圧電素子)を支持し、不要な超音波を吸収し得る超音波吸収体である。
本発明に係る超音波振動子は、電極および圧電材料を有し、電気信号を機械的な振動に、また機械的な振動を電気信号に変換可能で超音波の送受信が可能な素子である。
圧電材料に付される電極に用いられる材料としては、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、パラジウム(Pd)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、スズ(Sn)などが挙げられる。
本発明に係る音響整合層は、超音波振動子と被検体の間の音響インピーダンスを整合させるもので、超音波振動子と被検体との中間の音響インピーダンスを有する材料で構成される。
本発明に係る音響レンズは、屈折を利用して超音波ビームを集束し分解能を向上するために配置されている。
本発明に係る上記超音波探触子は、種々の態様の超音波医用画像診断装置(「超音波診断装置」ともいう。)に用いることができる。
(バッキングブロックの作製)
ナノコンポジット化エポキシ樹脂、Albidur EP2240 76質量部に、フェライト 200質量部、フジバルーン(富士シリシア製) 15質量部を真空混合機ARV−310(シンキー社製)で十分に混合した。その後、架橋剤として、jERキュアST−12(ジャパンエポキシレジン製)24質量部を同様に真空混合機ARV−310にて混合し混合物(コンパウンド)を作製した。
密度をJIS、C−2123に準じて、電子比重計SD−200L(アルファミラージュ製)を用いて測定した。
超音波音速は、JIS Z2353−2003に従い、超音波工業(株)製シングアラウンド式音速測定装置を用いて25℃において測定し、音響インピーダンスを以下の式に従い導いた。
音響インピーダンス(Z:Mrayls)=密度(ρ:×103kg/m3)×音速(C:×103m/sec)
また、超音波減衰はJIS Z2354−1992に従い、水槽中に25℃の水を満たし、超音波パルサー・レシーバーJPR−10C[ジャパンプローブ社製]によって水中で1MHzの超音波を発生させ、超音波がシートを透過する前と後の振幅の大きさを測定した。
TMASS6000(SII社製)を用いて60℃、4時間での変形量を測定し、フェライトゴムの変形量を100%として相対値にて示した。
(フィラー複合粒子の作製)
液状シリコーンゴムYE5822(A)(モメンティブパフォーマンスマテリアルズ社製)90質量部に、フェライト350質量部を入れ実施例1と同様に混合を行い、その後YE5822(B)を10質量部入れよく混合を行った。これを100mm×100mm×30mmの金型に入れ真空電熱プレス機にて4.9MPa(50kg/cm2)の圧力で、真空下室温で3時間、50℃で3時間加熱し複合粒子のブロックを作製した。これを1cm角に切り、これをまずカッターミル VM−20型(槇野産業社製)により粗粉砕、ピンミル M−4型(奈良機械社製)にて本粉砕を行い、その後円形振動篩機KG−400型(西村機械製作所社製)にて目空き180μにてふるい、複合粒子21を作製した。レーザー式粒度分布測定機LMS−30(セイシン企業製)を使用して平均粒径を測定した結果、90μmであった。同様にして、添加するフィラーを表2のように変えて、フィラー複合粒子(21〜26)を作製した。
ナノコンポジット化エポキシ樹脂、Albidur EP2240 に複合粒子(21〜26)を表3に示す量を実施例1と同様にしてバッキングブロックからテスト用バッキングシート(31〜39及び比較31〜33)を作製した。
(超音波探触子の作製)
図1に示すように、バッキング層、フレキシブル基板、圧電材料、音響整合層−1、音響整合層−2の順に積層した。なお、圧電材料としては厚さ0.15mmの、PZT 3203HD(CTS Electro Component Inc.製)を、音響整合層−1としては整合エポキシ樹脂100質量部に対してフェライト1200質量部を混合した厚さ0.06mmのもの、音響整合層−2としては、エポキシ樹脂単独で厚さ0.05mmのものを用いた。
2 電極
3 フレキシブル基板
4 バッキング層
5 圧電材料
6 音響整合層−1
7 音響整合層−2
8 音響レンズ
1a 超音波医用画像診断装置本体
2a 超音波探触子
3a ケーブル
4a 超音波探触子フォルダ
11a 操作入力部
12a 送信部
13a 受信部
14a 信号処理部
15a 画像処理部
16a 表示部
17a 制御部
18a 電圧制御手段
19a 記憶部
30a 振動部
H 被検体
Claims (7)
- 超音波探触子を構成する超音波振動子の後方に設けられ、超音波振動子から後方に放射された超音波を減衰する超音波探触子用バッキング材であって、当該バッキング材が母材とフィラー混合物を含有し、かつ当該母材がナノコンポジット化エポキシ樹脂であることを特徴とする超音波探触子用バッキング材。
- 前記ナノコンポジット化エポキシ樹脂が、エポキシ樹脂中にナノサイズのシリコーン樹脂粒子を含有していることを特徴とする請求項1に記載の超音波探触子用バッキング材。
- 前記ナノコンポジット化エポキシ樹脂が、エポキシ樹脂中にナノサイズのシリカ粒子を含有していることを特徴とする請求項1に記載の超音波探触子用バッキング材。
- 前記フィラー混合物が、エラストマーとフィラーとを複合したフィラー複合粒子であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の超音波探触子用バッキング材。
- 前記フィラー複合粒子の他に比重が5以上の無機粒子をさらに含有することを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の超音波探触子用バッキング材。
- 請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の超音波探触子用バッキング材を用いたことを特徴とする超音波探触子。
- 請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の超音波探触子用バッキング材を用いた超音波探触子を具備していることを特徴とする超音波医用画像診断装置。
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