JP2010165771A - Organic piezoelectric material, ultrasonic vibrator and ultrasonic probe - Google Patents

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Kiyoshi Fukusaka
潔 福坂
Rie Fujisawa
理枝 藤澤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic piezoelectric material giving an ultrasonic vibrator and an ultrasonic probe having high piezoelectric characteristics and superior in reception sensitivity: and to provide the ultrasonic vibrator and the ultrasonic probe using the organic piezoelectric material. <P>SOLUTION: The organic piezoelectric material contains a compound represented by general formula (1): R1-A1-(L1-A1)n-R2 or a polymer having the residue of the compound represented by formula (1) in a side chain via R1 or R2. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、超音波を送信、受信して超音波検査を行う超音波探触子ならびにそれに用いられる超音波振動子、有機圧電材料に関する。   The present invention relates to an ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic waves to perform ultrasonic inspection, an ultrasonic transducer used in the ultrasonic probe, and an organic piezoelectric material.

超音波探蝕子などのセンサーに用いられる圧電体としては、無機圧電体および有機圧電体が知られている。無機圧電体を用いた無機圧電材料としては、例えば水晶、LiNbO、LiTaO、KNbOなどの単結晶、ZnO、AlNなどの薄膜、Pb(Zr,Ti)O系などの焼結体を分極処理した無機圧電材料が知られている。そして、これら無機材質の圧電材料は、弾性スティフネスが高く、機械的損失係数が高い、密度が高く誘電率も高いなどの性質がある。 As a piezoelectric body used for a sensor such as an ultrasonic probe, an inorganic piezoelectric body and an organic piezoelectric body are known. As an inorganic piezoelectric material using an inorganic piezoelectric material, for example, a single crystal such as quartz, LiNbO 3 , LiTaO 3 , KNbO 3 , a thin film such as ZnO or AlN, or a sintered body such as Pb (Zr, Ti) O 3 is used. Polarized inorganic piezoelectric materials are known. These inorganic piezoelectric materials have properties such as high elastic stiffness, high mechanical loss coefficient, high density and high dielectric constant.

有機圧電体を用いた有機圧電材料としては、例えば、特開2008−171935号公報に記載のようにフッ化ビニリデンの重合体あるいは共重合体、シアン化ビニリデンの重合体あるいは共重合体を用いた有機圧電材料が知られている。ポリフッ化ビニリデン系以外の有機圧電材料としては、特開2006−225565号公報に記載の蒸着重合で得られたポリ尿素膜からなる有機圧電材料、特開2006−16352号公報に記載の−NHCONH−などの部分構造を有する液晶物質を利用した有機圧電材料が知られている。また、有機高分子圧電材料のマトリックス中に無機圧電材料微粒子を分散含有させた有機圧電材料(特許文献1参照)、ポリエステル、ポリウレアなどの非フッソ系樹脂とフッ化ビニリデンの重合体などのフッソ系重合体の微粒子とを含有する有機圧電材料(特許文献2参照)が知られている。   As an organic piezoelectric material using an organic piezoelectric material, for example, as described in JP-A-2008-171935, a vinylidene fluoride polymer or copolymer, a vinylidene cyanide polymer or copolymer was used. Organic piezoelectric materials are known. Examples of organic piezoelectric materials other than the polyvinylidene fluoride-based organic piezoelectric material comprising a polyurea film obtained by vapor deposition polymerization described in JP-A-2006-225565 and -NHCONH- described in JP-A-2006-16352 An organic piezoelectric material using a liquid crystal substance having a partial structure such as is known. In addition, organic piezoelectric material in which inorganic piezoelectric material fine particles are dispersed and contained in a matrix of organic polymer piezoelectric material (see Patent Document 1), non-fluorinated resin such as polyester and polyurea, and fluorine-based polymer such as a polymer of vinylidene fluoride. An organic piezoelectric material containing polymer fine particles (see Patent Document 2) is known.

有機圧電体は、無機材質の圧電体に対して、薄膜化、大面積化等の加工性に比較的優れ、任意の形状、形態の物が作ることができ、弾性率が低い、誘電率が低い等の特徴を持つため、センサーとしての使用に際しては、適用範囲が広く汎用性が高いなどの特徴を持っている。   Organic piezoelectric materials are relatively superior to inorganic piezoelectric materials in terms of workability such as thinning and large area, and can be made in any shape and form, with low elastic modulus and low dielectric constant. Since it has low characteristics, it has characteristics such as wide application range and high versatility when used as a sensor.

他方、近年では、超音波探触子から被検体内へ送信された超音波の周波数(基本周波数)成分ではなく、その高調波周波数成分によって被検体内の内部状態の画像を形成するハーモニックイメージング(Harmonic Imaging)技術が研究、開発されている。   On the other hand, in recent years, harmonic imaging that forms an image of the internal state in the subject not by the frequency (fundamental frequency) component of the ultrasound transmitted from the ultrasound probe into the subject but by its harmonic frequency component ( (Harmonic Imaging) technology is being researched and developed.

このハーモニックイメージング技術は、(1)基本周波数成分のレベルに比較してサイドローブレベルが小さく、S/N比(signal to noise ratio)が良くなってコントラスト分解能が向上すること、(2)周波数が高くなることによってビーム幅が細くなって横方向分解能が向上すること、(3)近距離では音圧が小さくて音圧の変動が少ないために多重反射が抑制されること、および、(4)焦点以遠の減衰が基本波並みであり高周波を基本波とする場合に較べて深速度を大きくとれることなどの様々な利点を有しており、高精度な診断を可能としている。   In this harmonic imaging technique, (1) the side lobe level is smaller than the fundamental frequency component level, the S / N ratio (signal to noise ratio) is improved, and the contrast resolution is improved. Increasing the beam width narrows and the lateral resolution improves. (3) Multiple reflections are suppressed because the sound pressure is small and the fluctuation of the sound pressure is small at a short distance, and (4) It has various advantages such as the attenuation beyond the focal point is the same as that of the fundamental wave, and the depth speed can be increased as compared with the case of using the high frequency as the fundamental wave, thereby enabling highly accurate diagnosis.

そして、有機圧電体は、高周波特性、広帯域特性を必要とする上記ハーモニックイメージング技術における圧電材料に用いられる圧電体として適している。また、上記のような有機圧電体の音響インピーダンスは生体のそれに近いという特徴があり、被検体が生体の場合、音響整合がとりやすいという利点を有している。   The organic piezoelectric body is suitable as a piezoelectric body used for a piezoelectric material in the above harmonic imaging technology that requires high frequency characteristics and broadband characteristics. Further, the acoustic impedance of the organic piezoelectric body as described above has a feature that it is close to that of a living body, and has an advantage that it is easy to perform acoustic matching when the subject is a living body.

しかしながら、上記のような有機圧電材料を有する素子は、超音波振動子として機能する場合、無機圧電材料を有する素子に比べ、広帯域特性には比較的優れるものの、受信感度がまだ不十分であるという問題があった。   However, when the element having the organic piezoelectric material as described above functions as an ultrasonic vibrator, it is relatively excellent in broadband characteristics compared to the element having an inorganic piezoelectric material, but the reception sensitivity is still insufficient. There was a problem.

特開2008−47693号公報JP 2008-47693 A 特開2008−36202号公報JP 2008-36202 A

本発明は、上記問題、状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、圧電特性が高く、受信感度に優れる超音波振動子および超音波探触子を与える有機圧電材料ならびにそれを用いた超音波振動子および超音波探触子を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems and circumstances, and the problem to be solved is an organic piezoelectric material that provides an ultrasonic transducer and an ultrasonic probe that have high piezoelectric characteristics and excellent reception sensitivity, and uses the same. It is to provide an ultrasonic transducer and an ultrasonic probe.

本発明の上記課題は、下記の手段により解決される。   The above-described problems of the present invention are solved by the following means.

1.高分子化合物と、下記一般式(1)で表される化合物または下記一般式(1)で表される化合物の残基をR1またはR2を介して側鎖に有する重合体、とを含有することを特徴とする有機圧電材料。   1. Containing a polymer compound and a polymer represented by the following general formula (1) or a polymer having a residue of a compound represented by the following general formula (1) in a side chain via R1 or R2. Organic piezoelectric material characterized by

一般式(1) R1−A1−(L1−A1)n−R2
(式中、A1は、−NHCONH−、−NHCOO−または−NHCO−を表す。R1およびR2は、各々独立に無置換の芳香族基、アルキル基若しくはアルコキシ基で置換された芳香族基、またはアルキル基若しくはアルコキシ基で置換されたシクロアルキル基を表す。L1は2価の連結基を表し、nは0〜100の整数を表す。)
2.前記一般式(1)のR1およびR2が、置換基としてアルコキシ基を有する芳香族基であることを特徴とする前記1に記載の有機圧電材料。
General formula (1) R1-A1- (L1-A1) n-R2
(In the formula, A1 represents —NHCONH—, —NHCOO—, or —NHCO—. R1 and R2 each independently represents an aromatic group substituted with an unsubstituted aromatic group, an alkyl group, or an alkoxy group, or Represents a cycloalkyl group substituted with an alkyl group or an alkoxy group, L1 represents a divalent linking group, and n represents an integer of 0 to 100.)
2. 2. The organic piezoelectric material as described in 1 above, wherein R1 and R2 in the general formula (1) are aromatic groups having an alkoxy group as a substituent.

3.前記高分子化合物が、ポリスチレン、ポリウレア、ポリチオウレアまたはフッ化ビニリデンの重合体もしくその共重合体であることを特徴とする前記1または2に記載の有機圧電材料。   3. 3. The organic piezoelectric material as described in 1 or 2 above, wherein the polymer compound is a polymer of polystyrene, polyurea, polythiourea or vinylidene fluoride or a copolymer thereof.

4.前記一般式(1)で表される化合物の含有量が、前記高分子化合物に対して10質量%〜200質量%であることを特徴とする前記1〜3のいずれか1項に記載の有機圧電材料。   4). Content of the compound represented by the said General formula (1) is 10 mass%-200 mass% with respect to the said high molecular compound, The organic of any one of said 1-3 characterized by the above-mentioned. Piezoelectric material.

5.前記有機圧電材料が、前記高分子化合物と、前記一般式(1)で表される化合物または前記一般式(1)で表される化合物の残基を、R1またはR2を介して側鎖に有する重合体、とを含有する塗布液を基材上に塗布し、乾燥して作製されたものであることを特徴とする前記1から4のいずれか1項に記載の有機圧電材料。   5. The organic piezoelectric material has a residue of the polymer compound and the compound represented by the general formula (1) or the compound represented by the general formula (1) in a side chain via R1 or R2. 5. The organic piezoelectric material according to any one of 1 to 4, wherein the organic piezoelectric material is produced by applying a coating solution containing a polymer on a substrate and drying the coating solution.

6.前記1から5のいずれか1項に記載の有機圧電材料と、電極とを有することを特徴とする超音波振動子。   6). 6. An ultrasonic transducer comprising the organic piezoelectric material according to any one of 1 to 5 and an electrode.

7.前記6に記載の超音波振動子を具備することを特徴とする超音波探触子。   7). An ultrasonic probe comprising the ultrasonic transducer described in 6 above.

本発明の上記手段により、圧電特性が高く、受信感度に優れる超音波振動子および超音波探触子を与える有機圧電材料ならびにそれを用いた超音波振動子および超音波探触子が提供できる。   By the above means of the present invention, an organic piezoelectric material that provides an ultrasonic transducer and an ultrasonic probe having high piezoelectric characteristics and excellent reception sensitivity, and an ultrasonic transducer and an ultrasonic probe using the same can be provided.

本発明の超音波振動子の例の模式断面図である。It is a schematic cross section of an example of an ultrasonic transducer of the present invention. 本発明の超音波探触子の例の模式断面図である。It is a schematic cross section of an example of an ultrasonic probe of the present invention. 本発明の超音波探触子が用いられる超音波画像検出装置の主要部の構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the principal part of the ultrasonic image detection apparatus in which the ultrasonic probe of this invention is used.

本発明は、有機圧電材料であって、高分子化合物および、下記一般式(1)で表される化合物または下記一般式(1)で表される化合物の残基を、R1またはR2を介して側鎖に有する重合体を含有することを特徴とする。本発明では、有機圧電材料が、高分子化合物と、上記化合物または重合体とを含有することで、圧電特性に優れる有機圧電材料が得られる。   The present invention relates to an organic piezoelectric material, wherein a polymer compound and a compound represented by the following general formula (1) or a residue of the compound represented by the following general formula (1) are bonded via R1 or R2. It contains a polymer having in a side chain. In the present invention, an organic piezoelectric material having excellent piezoelectric characteristics can be obtained when the organic piezoelectric material contains a polymer compound and the above compound or polymer.

(一般式(1)で表される化合物)
一般式(1)中、R1およびR2は、各々独立に無置換の芳香族基、アルキル基若しくはアルコキシ基で置換された芳香族基、またはアルキル基若しくはアルコキシ基で置換されたシクロアルキル基を表す。
(Compound represented by the general formula (1))
In general formula (1), R1 and R2 each independently represents an unsubstituted aromatic group, an aromatic group substituted with an alkyl group or an alkoxy group, or a cycloalkyl group substituted with an alkyl group or an alkoxy group. .

R1またはR2における、芳香族基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基等を挙げることができ、シクロアルキル基としては、例えば、シクロヘキシル基、シクロペンチル基等を挙げることができる。   Examples of the aromatic group in R1 or R2 include a phenyl group, a naphthyl group, and an anthranyl group. Examples of the cycloalkyl group include a cyclohexyl group and a cyclopentyl group.

芳香族基、シクロアルキル基の置換基であるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、オクタデシル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。これらの中でも、炭素数5〜20のアルキル基が好ましく、更に炭素数6〜15のアルキル基が好ましい。   Examples of the alkyl group that is a substituent of the aromatic group and the cycloalkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an octyl group, a decyl group, and an octadecyl group. And a cyclohexyl group. Among these, an alkyl group having 5 to 20 carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 6 to 15 carbon atoms is more preferable.

アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、デシルオキシ基、オクタデシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等が挙げられる。これらの中でも、炭素数が5〜20のアルコキシ基が好ましく、更に炭素数6〜15のアルコキシ基が好ましい。   Examples of the alkoxy group include methoxy group, ethoxy group, propyloxy group, pentyloxy group, cyclopentyloxy group, hexyloxy group, octyloxy group, decyloxy group, octadecyloxy group, cyclohexyloxy group and the like. Among these, an alkoxy group having 5 to 20 carbon atoms is preferable, and an alkoxy group having 6 to 15 carbon atoms is more preferable.

R1およびR2としては、アルコキシ基で置換された芳香族基またはシクロアルキル基が好ましく、特にアルコキシ基で置換された芳香族基が好ましく用いられる。   R1 and R2 are preferably an aromatic group or a cycloalkyl group substituted with an alkoxy group, and particularly preferably an aromatic group substituted with an alkoxy group.

A1は、−NHCONH−、−NHCOO−または−NHCO−を表すが、特に−NHCONH−である場合が好ましい態様である。   A1 represents —NHCONH—, —NHCOO—, or —NHCO—, and is particularly preferably —NHCONH—.

nは、0〜100の整数を表す。好ましくは0〜80であり、更に好ましくは0〜50である。   n represents an integer of 0 to 100. Preferably it is 0-80, More preferably, it is 0-50.

L1は2価の連結基を表す。2価の連結基として、例えば、アルキレン基、アルキレンオキシ基、アリーレン基、アラルキレン基が挙げられる。アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、n−ブチレン基等が挙げられる。アルキレンオキシ基としては、エチレンオキシ基、プロピレンオキシ基、オクチレンオキシ基、ポリエチレンオキシ基等を挙げることができる。アリーレン基としては、例えば、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基等を挙げることができる。アラルキレン基としては、例えば、ベンジレン基、フェネチレン基等を挙げることができる。又、これらの連結基は、複数の連結基の組み合わせで、2価の連結基を形成していても良い。   L1 represents a divalent linking group. Examples of the divalent linking group include an alkylene group, an alkyleneoxy group, an arylene group, and an aralkylene group. Examples of the alkylene group include a methylene group, an ethylene group, an n-propylene group, and an n-butylene group. Examples of the alkyleneoxy group include an ethyleneoxy group, a propyleneoxy group, an octyleneoxy group, and a polyethyleneoxy group. Examples of the arylene group include a phenylene group, a naphthylene group, and a biphenylene group. Examples of aralkylene groups include benzylene groups and phenethylene groups. These linking groups may form a divalent linking group by a combination of a plurality of linking groups.

L1として、好ましくは、下記一般式(2)で表される連結基である。   L1 is preferably a linking group represented by the following general formula (2).

一般式(2) −Ar−L2−
一般式(2)において、Arはアリーレン基を表し、アリーレン基としては、例えば、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基等を挙げることができる。
Formula (2) -Ar-L2-
In the general formula (2), Ar represents an arylene group, and examples of the arylene group include a phenylene group, a naphthylene group, and a biphenylene group.

L2は、2価の連結基または単なる結合手を表し、2価の連結基としては、一般式(1)のL1で挙げた2価の連結基を挙げることができる。   L2 represents a divalent linking group or a simple bond, and examples of the divalent linking group include the divalent linking groups exemplified in L1 of the general formula (1).

上記のように本発明において、好ましい態様は以下の態様である。   As described above, in the present invention, preferred embodiments are the following embodiments.

前記一般式(1)におけるnが、0であることを特徴とする前記手段1に記載の有機圧電材料。前記一般式(1)のnが1以上であり、L1が上記一般式(2)であることを特徴とする前記手段1に記載の有機圧電材料。   2. The organic piezoelectric material according to item 1, wherein n in the general formula (1) is 0. 2. The organic piezoelectric material according to the means 1, wherein n in the general formula (1) is 1 or more and L1 is the general formula (2).

(重合体)
本発明に係る、上記一般式(1)で表される化合物の残基を、R1またはR2を介して側鎖に有する重合体は、重合性基を有し、R1またはR2を介して上記一般式(1)で表される化合物の残基を有する化合物を重合させることで得られる。重合性基を有し、R1またはR2を介して上記一般式(1)で表される化合物の残基を有する化合物を作製するために用いられる、重合性基を有する化合物としては、アクリル酸誘導体、メタクリル酸誘導体、けい皮酸誘導体、アリル基、ビニル基等の2重結合を有する化合物が挙げられる。
(Polymer)
The polymer which has the residue of the compound represented by the general formula (1) according to the present invention in the side chain via R1 or R2 has a polymerizable group, and the above-mentioned generality via R1 or R2 It is obtained by polymerizing a compound having a residue of the compound represented by the formula (1). As a compound having a polymerizable group and used for preparing a compound having a polymerizable group and having a residue of the compound represented by the general formula (1) through R1 or R2, an acrylic acid derivative is used. , Methacrylic acid derivatives, cinnamic acid derivatives, compounds having double bonds such as allyl groups and vinyl groups.

これらの化合物に、R1またはR2を介して上記一般式(1)で表される化合物の残基を結合させ、結合させた化合物を、光、重合開始剤、触媒、酸、塩基等を使用することによって重合させることで、本発明に係る重合体が得られる。重合性基を有する化合物としては、アクリロイル基、メタクリロイル基、アリル基を有す得る化合物が好ましく、さらにアクリロイル基、メタクリロイル基を有するアクリル酸誘導体、メタクリル酸誘導体が好ましく、用いられる。   These compounds are bonded to the residue of the compound represented by the general formula (1) via R1 or R2, and the bonded compound is used with light, a polymerization initiator, a catalyst, an acid, a base, or the like. By polymerizing by this, the polymer according to the present invention is obtained. As the compound having a polymerizable group, a compound having an acryloyl group, a methacryloyl group or an allyl group is preferable, and an acrylic acid derivative or a methacrylic acid derivative having an acryloyl group or a methacryloyl group is preferable.

重合させる触媒としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等のベンゾイン系化合物、ベンジル、ベンゾフェノン、アセトフェノン、ミヒラーズケトン等のカルボニル化合物、アゾビスイソブチロニトリル、アゾジベンゾイル等のアゾ化合物、ベンゾイルパーオキシド等の過酸化物、α−ジケトンと三級アミンとの混合物などを用いても良く、放射線照射による重合を行っても良い。   Examples of the polymerization catalyst include benzoin compounds such as benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, and benzoin isopropyl ether, carbonyl compounds such as benzyl, benzophenone, acetophenone, and Michler's ketone, azobisisobutyronitrile, azodibenzoyl, and the like. Azo compounds, peroxides such as benzoyl peroxide, mixtures of α-diketones and tertiary amines, or polymerization by irradiation may be performed.

重合させる温度は、重合する温度であれば如何なる温度でも構わないが、−50〜250℃であることが好ましく、より好ましくは、−50〜200℃である。重合は、溶液重合、蒸着重合または無溶媒下で重合を行っても良いが、溶液重合または無溶媒下での重合が好ましい。重合に用いる溶媒は、反応基質および目的物が良好に溶解する溶媒が好ましく、シクロヘキサン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素類、THF(テトラヒドロフラン)、ジエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、4−メチル−2−ペンタノン等のケトン類、プロピオン酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類などの溶媒であってもよく、これらを混合して用いてもよい。   The polymerization temperature may be any temperature as long as it is a polymerization temperature, but is preferably −50 to 250 ° C., and more preferably −50 to 200 ° C. Polymerization may be performed by solution polymerization, vapor deposition polymerization or solvent-free polymerization, but solution polymerization or polymerization without solvent is preferred. The solvent used for the polymerization is preferably a solvent in which the reaction substrate and the target compound are well dissolved. Aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, pentane and hexane, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and chlorobenzene, THF (tetrahydrofuran) May be a solvent such as ethers such as diethyl ether and ethylene glycol diethyl ether, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and 4-methyl-2-pentanone, and esters such as methyl propionate, ethyl acetate and butyl acetate. These may be used in combination.

上記のようにして得られた重合体は単離精製を行っても良く、反応溶液をそのまま用いて塗布を行い、膜を形成しても良い。好ましくは、再沈で単離精製を行う方法である。再沈精製は、如何なる手段を用いても良いが、反応液を貧溶媒に滴下して析出させる方法または反応液に貧溶媒を添加して析出させる方法が好ましい。ここで言う貧溶媒とは、一般式(1)で表される化合物の重合物が溶解しない溶媒であれば、如何なる溶媒でも構わないが、シクロヘキサン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素類、ジエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル等のエーテル類、プロピオン酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類を挙げることができる。   The polymer obtained as described above may be isolated and purified, or may be applied using the reaction solution as it is to form a film. A method of isolation and purification by reprecipitation is preferred. For reprecipitation purification, any means may be used, but a method in which the reaction solution is dropped into a poor solvent to precipitate or a method in which a poor solvent is added to the reaction solution to precipitate is preferable. As used herein, the poor solvent may be any solvent as long as the polymer of the compound represented by the general formula (1) is not dissolved therein, but may be an aliphatic hydrocarbon such as cyclohexane, pentane, hexane or the like, benzene Aromatic hydrocarbons such as toluene and chlorobenzene, ethers such as diethyl ether and ethylene glycol diethyl ether, esters such as methyl propionate, ethyl acetate and butyl acetate, and alcohols such as methanol, ethanol and propanol Can do.

重合体の分子量(質量平均分子量)は、5000〜100000が好ましく特に40000〜100000が好ましい。重合体の質量平均分子量は、下記の要領で、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により算出した値である。   The molecular weight (mass average molecular weight) of the polymer is preferably from 5,000 to 100,000, particularly preferably from 40,000 to 100,000. The mass average molecular weight of the polymer is a value calculated by gel permeation chromatography (GPC) in the following manner.

測定条件は以下の通りである。   The measurement conditions are as follows.

溶媒 :30mMLiBr in N−メチルピロリドン
装置 :HLC−8220GPC(東ソー(株)製)
カラム :TSKgel SuperAWM−H×2本(東ソー(株)製)
カラム温度:40℃
試料濃度 :1.0g/L
注入量 :40μl
流量 :0.5ml/min
校正曲線 :標準ポリスチレン:PS−1(Polymer Laboratories社製)Mw=580〜2,560,000までの9サンプルによる校正曲線を使用する。
Solvent: 30 mM LiBr in N-methylpyrrolidone Device: HLC-8220GPC (manufactured by Tosoh Corporation)
Column: TSKgel SuperAWM-H x 2 (manufactured by Tosoh Corporation)
Column temperature: 40 ° C
Sample concentration: 1.0 g / L
Injection volume: 40 μl
Flow rate: 0.5 ml / min
Calibration curve: Standard polystyrene: PS-1 (manufactured by Polymer Laboratories) Mw = 580 to 2,560,000 calibration curves with 9 samples are used.

一般式(1)で表される化合物は、公知の手法により合成することができる。   The compound represented by the general formula (1) can be synthesized by a known method.

例えば、特開2006−16352号明細書、Chemische Berichte,34,1901,1945、J.Chem.Soc,125,1924,1704、J.Chem.Soc,1927,440、Chem.Eur.J.1999,5,No.3,1070−1083、J.Am.Chem.Soc.2005,127,2565−2571などに記載の方法を参照して合成することができる。   For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2006-16352, Chemische Berichte, 34, 1901, 1945, J. Am. Chem. Soc, 125, 1924, 1704; Chem. Soc, 1927, 440, Chem. Eur. J. et al. 1999, 5, no. 3, 1070-1083, J. MoI. Am. Chem. Soc. It can be synthesized with reference to the method described in 2005, 127, 2565-2571, etc.

以下に、一般式(1)で表される化合物または下記一般式(1)で表される化合物の残基を、R1またはR2を介して側鎖に有する重合体の作製に用いられる重合性化合物の具体例を挙げるが、本発明はこれに限定されるものではない。   The polymerizable compound used for the preparation of a polymer having a compound represented by the general formula (1) or a residue of the compound represented by the following general formula (1) in the side chain through R1 or R2 below. Although the specific example is given, this invention is not limited to this.

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1−78:1−51の重合体(質量平均分子量55000、分子量分布1.6)
1−79:1−55の重合体(質量平均分子量57000、分子量分布1.6)
1−80:1−62の重合体(質量平均分子量57000、分子量分布1.6)
(高分子化合物)
高分子化合物としては、特に制限は無く、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢ビ共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデン、ポリイソプレン、ポリスチレン、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、アクリルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリウレタン、ポリウレア、ポリチオウレア等を挙げられる。
1-78: 1-51 polymer (mass average molecular weight 55000, molecular weight distribution 1.6)
1-79: 1-55 polymer (mass average molecular weight 57000, molecular weight distribution 1.6)
1-80: 1-62 polymer (mass average molecular weight 57000, molecular weight distribution 1.6)
(Polymer compound)
The polymer compound is not particularly limited. For example, polyvinyl chloride, polyethylene, chlorinated polyethylene, polypropylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, polymethyl methacrylate, polyvinylidene fluoride, polyisoprene, polystyrene, styrene-butadiene. -Acrylonitrile copolymer, styrene-acrylonitrile copolymer, acrylic rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, butadiene rubber, natural rubber, isoprene rubber, chloroprene rubber, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyurethane, polyurea, polythiourea Etc.

これらの内でも、特にポリスチレン、ポリウレタン、ポリウレア、ポリチオウレア、ポリフッ化ビニリデン又はその共重合体が圧電特性の面で好ましく用いられる。高分子材料の質量平均分子量は、1万〜100万が好ましく、更に好ましくは1万〜50万であり、特に好ましくは10万〜30万である。   Among these, in particular, polystyrene, polyurethane, polyurea, polythiourea, polyvinylidene fluoride, or a copolymer thereof is preferably used in terms of piezoelectric properties. The mass average molecular weight of the polymer material is preferably 10,000 to 1,000,000, more preferably 10,000 to 500,000, and particularly preferably 100,000 to 300,000.

(有機圧電材料)
本発明の有機圧電材料は、高分子化合物および、上記一般式(1)で表される化合物または上記一般式(1)で表される化合物の残基を、R1またはR2を介して側鎖に有する重合体、を含有する有機圧電体膜である。
(Organic piezoelectric material)
The organic piezoelectric material of the present invention includes a polymer compound and a compound represented by the general formula (1) or a residue of the compound represented by the general formula (1) in a side chain via R1 or R2. An organic piezoelectric film containing a polymer having the same.

有機圧電体膜は、分極処理が施されて超音波振動子に用いられる。   The organic piezoelectric film is subjected to polarization treatment and used for an ultrasonic transducer.

また有機圧電材料は、延伸処理、アニール処理が施されていてもよく、これらの処理は併用してなされてもよい。   The organic piezoelectric material may be subjected to stretching treatment and annealing treatment, and these treatments may be performed in combination.

上記一般式(1)で表される化合物または上記一般式(1)で表される化合物の残基を、R1またはR2を介して側鎖に有する重合体の含有量は、高分子化合物に対して、10質量%〜200質量%が好ましく、更に好ましくは、50質量%〜200質量%である。   The content of the polymer having the compound represented by the general formula (1) or the residue of the compound represented by the general formula (1) in the side chain through R1 or R2 is 10 mass%-200 mass% is preferable, More preferably, it is 50 mass%-200 mass%.

上記重合体の場合には、高分子材料に、重合させる前の前駆体を高分子化合物と混合して、その後に重合させても良く、また重合した重合体を高分子材料と混合しても良い。混合した後重合させる方法としては、上述の重合させる方法を用いることができる。   In the case of the above polymer, the polymer material may be mixed with the precursor before polymerization with the polymer compound and then polymerized, or the polymer may be mixed with the polymer material. good. As a method of polymerizing after mixing, the above-described polymerization method can be used.

(有機圧電体膜の形成方法)
有機圧電体膜の形成は、高分子化合物および上記一般式(1)で表される化合物または上記一般式(1)で表される化合物の残基を、R1またはR2を介して側鎖に有する重合体、を含有する塗布液を基材上に塗布し、乾燥して形成する方法が好ましく用いられる。塗布方法として、例えば、スピンコート法、ソルベントキャスト法、メルトキャスト法、ロールコート法、フローコート法、プリント法、ディップコート法、バーコート法などが挙げられる。また、塗布液を用い、成膜し乾燥後、さらにホットプレスで成型する方法を組み合わせ適用してもよい。
(Method of forming organic piezoelectric film)
The formation of the organic piezoelectric film has a polymer compound and the compound represented by the general formula (1) or the residue of the compound represented by the general formula (1) in the side chain via R1 or R2. A method of applying a coating solution containing a polymer on a substrate and drying it is preferably used. Examples of the coating method include spin coating, solvent casting, melt casting, roll coating, flow coating, printing, dip coating, and bar coating. Further, a method of using a coating solution, forming a film, drying, and then molding by hot pressing may be applied in combination.

成膜後の膜の冷却は膜を常温で冷却してもよく、急冷してもよいが、好ましくは急冷である。急冷の方法は如何なる手段を用いてもよく、氷水や液体窒素中に成型した膜を浸すことによって冷却してもよい。   Cooling of the film after film formation may be performed by cooling the film at room temperature or quenching, but is preferably rapid cooling. Any method may be used for the rapid cooling method, and cooling may be performed by immersing a molded film in ice water or liquid nitrogen.

基板としてはガラス板、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィンポリマーのようなプラスチック板を用いることができる。   As the substrate, a plastic plate such as a glass plate, polyimide, polyamide, polyimide amide, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate resin, or cycloolefin polymer may be used. it can.

塗布液に用いられる溶媒としては、塩化メチレン、ジメチルフォルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、メチルエチルケトンなどが挙げられる。乾燥する温度としては、高分子化合物のガラス転位温度以下の温度、例えば20℃〜100℃で行うことができ、さらに減圧乾燥を行ってもよい。   Examples of the solvent used in the coating solution include methylene chloride, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, and methyl ethyl ketone. As drying temperature, it can carry out at the temperature below the glass transition temperature of a high molecular compound, for example, 20 to 100 degreeC, and also you may dry under reduced pressure.

また、本発明においては、形成された膜に後述する分極処理を行う方法が好ましい。本発明の有機圧電材料が、圧電特性に優れる理由は明確ではないが、高分子化合物中で、特に本発明の上記特定構造を有する化合物のNHCO部分が一定の方向に配向されやすい状態になっているために膜状の有機圧電材料として用いた場合、膜中でNHCO部分の一定方向の配向が維持されており、そのため高い圧電特性を示すものと推測される。   In the present invention, a method of subjecting the formed film to the polarization treatment described later is preferable. The reason why the organic piezoelectric material of the present invention is excellent in piezoelectric characteristics is not clear, but in the polymer compound, the NHCO portion of the compound having the specific structure of the present invention is particularly easily oriented in a certain direction. Therefore, when used as a film-like organic piezoelectric material, the orientation of the NHCO portion in a certain direction is maintained in the film, and therefore it is presumed that high piezoelectric characteristics are exhibited.

(分極処理)
分極処理の方法としては、従来公知の直流電圧印加処理、交流電圧印加処理またはコロナ放電処理方法が適用され得る。例えば、コロナ放電処理法による場合には、コロナ放電処理は、市販の高電圧電源と電極からなる装置を使用して処理することができる。
(Polarization treatment)
As a method of polarization treatment, a conventionally known DC voltage application treatment, AC voltage application treatment, or corona discharge treatment method can be applied. For example, in the case of the corona discharge treatment method, the corona discharge treatment can be performed by using a commercially available device comprising a high voltage power source and electrodes.

放電条件は、機器や処理環境により異なるので適宜条件を選択すればよいが、高電圧電源の電圧としては−1〜−20kV、電流としては1〜80mA、電極間距離としては、1〜10cm、印加電圧としては、0.5〜2.0MV/mである条件が好ましい。   Since the discharge conditions vary depending on the equipment and processing environment, the conditions may be selected as appropriate. The voltage of the high voltage power source is −1 to −20 kV, the current is 1 to 80 mA, the interelectrode distance is 1 to 10 cm, The applied voltage is preferably 0.5 to 2.0 MV / m.

分極処理に用いられる電極としては、従来から用いられている針状電極、線状電極(ワイヤー電極)、網状電極を用いることができる。分極処理は、超音波振動子が有する、下述する電極を付す前に行ってもよいし、電極を付した後に、当該電極を使用して分極処理を行ってもよい。   Conventionally used needle electrodes, linear electrodes (wire electrodes), and mesh electrodes can be used as the electrodes used for the polarization treatment. The polarization treatment may be performed before attaching the electrode described below that the ultrasonic transducer has, or after attaching the electrode, the polarization treatment may be performed using the electrode.

延伸処理としては、種々の公知の方法を採用することができる。延伸処理は、所定形状の有機圧電体膜が破壊されない程度に一軸・二軸方向に延伸することができる。延伸倍率としては、2〜10倍、好ましくは2〜6倍の範囲で行うことができる。例えば、本発明の化合物を、溶媒に溶解した液をガラス板などの基板上に流延し、常温にて溶媒を乾燥させ、所望の厚さのフィルムを得て、このフィルムを室温で所定の倍率の長さに延伸する方法などが挙げられる。   Various known methods can be employed as the stretching treatment. In the stretching treatment, the organic piezoelectric film having a predetermined shape can be stretched uniaxially or biaxially to the extent that the organic piezoelectric film is not broken. The draw ratio can be 2 to 10 times, preferably 2 to 6 times. For example, a solution obtained by dissolving the compound of the present invention in a solvent is cast on a substrate such as a glass plate, and the solvent is dried at room temperature to obtain a film having a desired thickness. The method of extending | stretching to the length of a magnification is mentioned.

アニール処理は、加熱処理であり、例えば100℃〜200℃で加熱する方法が挙げられる。アニール処理としては、膜状の有機圧電体を加熱処理することが好ましく、有機圧電体の膜を、膜を担持する基材と共に加熱してもよいし、膜(フィルム状)のみを加熱雰囲気中で加熱してもよい。   The annealing treatment is a heat treatment, and examples thereof include a method of heating at 100 ° C. to 200 ° C. As the annealing treatment, it is preferable to heat-treat the film-like organic piezoelectric body, and the film of the organic piezoelectric body may be heated together with the base material supporting the film, or only the film (film-like) is heated in the atmosphere. You may heat with.

加熱時間としては、上記温度で1分から60分間加熱する方法が挙げられる。   Examples of the heating time include a method of heating at the above temperature for 1 minute to 60 minutes.

(超音波振動子)
本発明の超音波振動子は、本発明の有機圧電材料に電極を付したものであるが、対向する一対の電極間に、有機圧電材料を有する態様が好ましい。本発明の有機圧電材料は、超音波振動子に用いられる場合、形成された膜の状態で、分極処理が施されて、使用されることが好ましい。
(Ultrasonic transducer)
The ultrasonic vibrator of the present invention is obtained by attaching an electrode to the organic piezoelectric material of the present invention, but an embodiment having an organic piezoelectric material between a pair of opposed electrodes is preferable. When the organic piezoelectric material of the present invention is used in an ultrasonic vibrator, it is preferably used after being polarized in the state of the formed film.

(電極)
超音波振動子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。
(electrode)
Materials used for the electrodes attached to the ultrasonic transducer include gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), palladium (Pd), copper (Cu), aluminum (Al), nickel (Ni) And tin (Sn).

圧電材料に電極を付す方法としては、例えば、チタン(Ti)やクロム(Cr)などの下地金属をスパッタ法により0.02〜1.0μmの厚さに形成した後、上記金属元素を主体とする金属およびそれらの合金からなる金属材料、さらには必要に応じ一部絶縁材料をスパッタ法、その他の適当な方法で1〜10μmの厚さに形成する方法が挙げられる。電極形成はスパッタ法以外でも、微粉末の金属粉末と低融点ガラスとを混合した導電ペーストをスクリーン印刷やディッピング法、溶射法で形成することもできる。   As a method for attaching an electrode to a piezoelectric material, for example, a base metal such as titanium (Ti) or chromium (Cr) is formed to a thickness of 0.02 to 1.0 μm by sputtering, and then the above metal element is mainly used. Examples thereof include a method of forming a metal material composed of a metal to be used and an alloy thereof, and further forming a part of an insulating material to a thickness of 1 to 10 μm by a sputtering method or other appropriate methods as necessary. Electrodes can be formed by screen printing, dipping, or thermal spraying using a conductive paste in which fine metal powder and low-melting glass are mixed, as well as sputtering.

さらに、圧電材料の膜の両面に形成した電極間に、所定の電圧を供給し、圧電材料の膜を分極処理することができる。   Furthermore, a predetermined voltage can be supplied between the electrodes formed on both surfaces of the piezoelectric material film to polarize the piezoelectric material film.

超音波振動子は、超音波探触子に用いられる場合、基板と共に用いられることが好ましい。   The ultrasonic transducer is preferably used with a substrate when used in an ultrasonic probe.

基板としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィンポリマーのようなプラスチック板またはフィルムでもよいし、これらの素材の表面をアルミニウム、金、銅、マグネシウム、珪素等で覆ったものでもよい。   The substrate may be a plastic plate or film such as polyimide, polyamide, polyimide amide, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate resin, cycloolefin polymer, The surface of these materials may be covered with aluminum, gold, copper, magnesium, silicon or the like.

またアルミニウム、金、銅、マグネシウム、珪素単体、希土類のハロゲン化物の単結晶の板またはフィルムでもかまわない。   A single crystal plate or film of aluminum, gold, copper, magnesium, silicon simple substance, or rare earth halide may also be used.

本発明に係る超音波振動子は、超音波探触子に用いられる場合、受信用超音波振動子として、または送信用超音波振動子として用いられるが、特に受信用超音波振動子として用いられることが好ましい態様である。   The ultrasonic transducer according to the present invention is used as an ultrasonic transducer for reception or as an ultrasonic transducer for transmission when used in an ultrasonic probe, and particularly used as an ultrasonic transducer for reception. Is a preferred embodiment.

図1を用いて、本発明の超音波振動子を説明する。   The ultrasonic transducer according to the present invention will be described with reference to FIG.

超音波振動子10は、圧電材料1の両側に電極2が配置されている。   In the ultrasonic vibrator 10, electrodes 2 are arranged on both sides of the piezoelectric material 1.

電極2は、必要に応じ、圧電材料1の全面にわたり配置されてもよいし、有機圧電材料1の一部分に配置されてもよい。   The electrode 2 may be disposed over the entire surface of the piezoelectric material 1 as necessary, or may be disposed on a part of the organic piezoelectric material 1.

(超音波探触子)
本発明の超音波探触子は、本発明の超音波振動子を具備したものである。超音波探触子は、超音波振動子として、送信用超音波振動子と受信用超音波振動子とを具備することが好ましい。
(Ultrasonic probe)
The ultrasonic probe of the present invention comprises the ultrasonic transducer of the present invention. The ultrasonic probe preferably includes a transmission ultrasonic transducer and a reception ultrasonic transducer as the ultrasonic transducer.

本発明の超音波探触子は、送信用超音波振動子および受信用超音波振動子の少なくとも一方が本発明の超音波振動子であることが必要であるが、特に少なくとも受信用超音波振動子が本発明の超音波振動子であることが好ましい。   The ultrasonic probe of the present invention requires at least one of the ultrasonic transducer for transmission and the ultrasonic transducer for reception to be the ultrasonic transducer of the present invention. The child is preferably the ultrasonic transducer of the present invention.

本発明においては、超音波の送受信の両方を一つの振動子で担ってもよいが、より好ましくは、送信用と受信用で振動子は分けて超音波探触子内に構成されることが好ましい。   In the present invention, both transmission and reception of ultrasonic waves may be performed by a single transducer, but more preferably, the transducers are configured separately for transmission and reception in the ultrasonic probe. preferable.

本発明の超音波振動子以外の超音波振動子を用いる場合、それは従来公知のセラミックス無機圧電材料でも、有機圧電材料でもよい。   When an ultrasonic transducer other than the ultrasonic transducer of the present invention is used, it may be a conventionally known ceramic inorganic piezoelectric material or an organic piezoelectric material.

送信用振動子と、受信用振動子の配列としては、各々を上下に配置する配列および並列に配置する配列のどちらでもよいが、上下に配置して積層する構造が好ましい。積層する場合の送信用振動子および受信用振動子の厚さとしては、40〜150μmであることが好ましい。   The arrangement of the transducer for transmission and the transducer for reception may be either an arrangement in which the transducers are arranged vertically or an arrangement in which the transducers are arranged in parallel. The thickness of the transmitting vibrator and the receiving vibrator when stacked is preferably 40 to 150 μm.

本発明の超音波探触子は、必要に応じバッキング層、音響整合層、音響レンズなどを具備することが好ましい。図2に本発明の超音波探触子の好ましい態様の例を示す。   The ultrasonic probe of the present invention preferably includes a backing layer, an acoustic matching layer, an acoustic lens, and the like as necessary. FIG. 2 shows an example of a preferred embodiment of the ultrasonic probe of the present invention.

超音波探触子20は、バッキング層6上に、送信用圧電材料5に電極2が付された送信用超音波振動子12を有し、送信用超音波振動子12上に基板7を有し、基板7上に受信用有機圧電材料11に電極2が付された受信用超音波振動子13を有し、さらにその上に音響整合層8および音響レンズ9を有する構成を有する。   The ultrasonic probe 20 has a transmission ultrasonic transducer 12 in which an electrode 2 is attached to a transmission piezoelectric material 5 on a backing layer 6, and has a substrate 7 on the transmission ultrasonic transducer 12. The receiving ultrasonic transducer 13 having the electrode 2 attached to the receiving organic piezoelectric material 11 is provided on the substrate 7, and the acoustic matching layer 8 and the acoustic lens 9 are further provided thereon.

本発明の超音波探触子は、種々の態様の超音波診断装置に用いることができる。例えば、図3に示すような超音波画像検出装置において好適に使用することができる。図3は、超音波画像検出装置の主要部の構成を示す概念図である。   The ultrasonic probe of the present invention can be used in various types of ultrasonic diagnostic apparatuses. For example, it can be suitably used in an ultrasonic image detection apparatus as shown in FIG. FIG. 3 is a conceptual diagram showing a configuration of a main part of the ultrasonic image detection apparatus.

超音波画像検出装置は、例えば、生体などの被検体に対して超音波を送信し、被検体で反射した超音波をエコー信号として受信する超音波振動子が配列されている超音波探触子(プローブ)を備えている。   For example, the ultrasonic image detection apparatus transmits an ultrasonic wave to a subject such as a living body, and an ultrasonic probe in which ultrasonic transducers that receive ultrasonic waves reflected by the subject as echo signals are arranged. (Probe).

また当該超音波探触子に電気信号を供給して超音波を発生させるとともに、当該超音波探触子の各超音波振動子が受信したエコー信号を受信する送受信回路と、送受信回路の送受信制御を行う送受信制御回路を備えている。   Also, an electric signal is supplied to the ultrasonic probe to generate an ultrasonic wave, and a transmission / reception circuit that receives an echo signal received by each ultrasonic transducer of the ultrasonic probe, and transmission / reception control of the transmission / reception circuit A transmission / reception control circuit is provided.

さらに、送受信回路が受信したエコー信号を被検体の超音波画像データに変換する画像データ変換回路を備えている。また当該画像データ変換回路によって変換された超音波画像データでモニタを制御して表示する表示制御回路と、超音波画像検出装置全体の制御を行う制御回路を備えている。制御回路には、送受信制御回路、画像データ変換回路、表示制御回路が接続されており、制御回路はこれら各部の動作を制御している。   Furthermore, an image data conversion circuit that converts echo signals received by the transmission / reception circuit into ultrasonic image data of the subject is provided. Further, a display control circuit for controlling and displaying a monitor with the ultrasonic image data converted by the image data conversion circuit and a control circuit for controlling the entire ultrasonic image detection apparatus are provided. A transmission / reception control circuit, an image data conversion circuit, and a display control circuit are connected to the control circuit, and the control circuit controls operations of these units.

そして、超音波探触子の各超音波振動子に電気信号を印加して被検体に対して超音波を送信し、被検体内部で音響インピーダンスの不整合によって生じる反射波を超音波探触子で受信する。   Then, an electric signal is applied to each ultrasonic transducer of the ultrasonic probe to transmit an ultrasonic wave to the subject, and the reflected wave generated by the mismatch of acoustic impedance inside the subject is detected by the ultrasonic probe. Receive at.

以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated, this invention is not limited to these.

実施例1
(有機圧電材料1、超音波振動子1の作製)
ポリスチレン(アルドリッチ社、質量平均分子量45,000)を塩化メチレンに溶解し、ポリスチレンに対して50質量%の例示化合物1−1を塩化メチレンに溶解してポリスチレンの溶液と混合した。乾燥後の膜厚が50μmになるように基材上に塗布し、乾燥を行い、例示化合物1−1とポリスチレンとを含有する膜を得た。得られた膜を130℃、5MPaの条件でホットプレスを行った後、氷水で急冷することにより、厚み40μmの膜を作製した。
Example 1
(Production of organic piezoelectric material 1 and ultrasonic transducer 1)
Polystyrene (Aldrich, mass average molecular weight 45,000) was dissolved in methylene chloride, and 50% by mass of Exemplified Compound 1-1 with respect to polystyrene was dissolved in methylene chloride and mixed with the polystyrene solution. It apply | coated on the base material so that the film thickness after drying might be set to 50 micrometers, it dried, and the film | membrane containing exemplary compound 1-1 and polystyrene was obtained. The obtained film was hot pressed under conditions of 130 ° C. and 5 MPa, and then rapidly cooled with ice water to produce a film having a thickness of 40 μm.

次に、作製した膜の表面にアルミ電極を蒸着で取り付けた後、高圧電源装置HARB−20R60(松定プレシジョン(株)製)を用いて、100MV/mの電場を印加した状態で、120℃まで5℃/minの割合で上昇し、120℃で15分間保持した後で電圧は印加したままで室温まで徐冷し、分極処理を施した有機圧電体膜である有機圧電材料1を有する超音波振動子1を作製した。   Next, after attaching an aluminum electrode to the surface of the produced film by vapor deposition, a high voltage power supply device HARB-20R60 (manufactured by Matsusada Precision Co., Ltd.) was used and an electric field of 100 MV / m was applied at 120 ° C. The organic piezoelectric material 1 is an organic piezoelectric film 1 that is an organic piezoelectric film that has been subjected to polarization treatment after being held at 120 ° C. for 15 minutes and then slowly cooled to room temperature while being applied with a voltage. A sound wave vibrator 1 was produced.

(有機圧電材料2、超音波振動子2の作製)
ポリスチレン(アルドリッチ社、質量平均分子量28万)を塩化メチレンに溶解し、ポリスチレンに対して70質量%の例示化合物1−1を塩化メチレンに溶解してポリスチレンの溶液と混合した。
(Production of organic piezoelectric material 2 and ultrasonic transducer 2)
Polystyrene (Aldrich, mass average molecular weight 280,000) was dissolved in methylene chloride, and 70% by mass of Exemplified Compound 1-1 with respect to polystyrene was dissolved in methylene chloride and mixed with the polystyrene solution.

乾燥後の膜厚が50μmになるように塗布し、乾燥を行い、例示化合物1−1とポリスチレンとを含有する膜を得た。得られた膜を130℃、5MPaの条件でホットプレスを行った後、氷水で急冷することにより、厚み40μmの膜を作製した。   It apply | coated so that the film thickness after drying might be set to 50 micrometers, it dried, and the film | membrane containing exemplary compound 1-1 and polystyrene was obtained. The obtained film was hot pressed under conditions of 130 ° C. and 5 MPa, and then rapidly cooled with ice water to produce a film having a thickness of 40 μm.

次に、作製した膜の表面にアルミ電極を蒸着で取り付けた後、高圧電源装置HARB−20R60(松定プレシジョン(株)製)を用いて、100MV/mの電場を印加した状態で、120℃まで5℃/minの割合で上昇し、120℃で15分間保持した後で電圧は印加したままで室温まで徐冷し、分極処理を施した有機圧電体膜である有機圧電材料2を有する超音波振動子2を作製した。   Next, after attaching an aluminum electrode to the surface of the produced film by vapor deposition, a high voltage power supply device HARB-20R60 (manufactured by Matsusada Precision Co., Ltd.) was used and an electric field of 100 MV / m was applied at 120 ° C. The organic piezoelectric material 2 is an organic piezoelectric material 2 that is an organic piezoelectric film that has been subjected to polarization treatment after being held at 120 ° C. for 15 minutes and then slowly cooled to room temperature while being applied with a voltage. A sound wave vibrator 2 was produced.

(有機圧電材料3、超音波振動子3の作製)
ポリウレア−1(下記繰り返し単位を有する)を1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロパノール(以下、HFIPと称す)に溶解し、ポリウレア−1に対して50質量%の例示化合物1−1を塩化メチレンに溶解して、ポリウレア−1を含有する溶液と混合した。
(Production of organic piezoelectric material 3 and ultrasonic transducer 3)
Polyurea-1 (having the following repeating units) is dissolved in 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropanol (hereinafter referred to as HFIP), and 50% by mass of Exemplified Compound 1 with respect to polyurea-1 -1 was dissolved in methylene chloride and mixed with a solution containing polyurea-1.

乾燥後の膜厚が50μmになるように塗布し、乾燥を行い、例示化合物1−1とポリウレア−1を含有する膜を得た。   It apply | coated so that the film thickness after drying might be set to 50 micrometers, it dried, and the film | membrane containing exemplary compound 1-1 and polyurea-1 was obtained.

得られた膜を120℃、5MPaの条件でホットプレスを行い、プレスした膜を氷水で急冷することにより、厚み40μmの膜を作製した。   The obtained film was hot pressed under the conditions of 120 ° C. and 5 MPa, and the pressed film was quenched with ice water to produce a film having a thickness of 40 μm.

次に、作製した膜の表面にアルミ電極を蒸着で取り付けた後、高圧電源装置HARB−20R60(松定プレシジョン(株)製)を用いて、100MV/mの電場を印加した状態で、120℃まで5℃/minの割合で上昇し、120℃で15分間保持した後で電圧は印加したままで室温まで徐冷し、分極処理を施した有機圧電体膜である有機圧電材料3を有する超音波振動子3を作製した。   Next, after attaching an aluminum electrode to the surface of the produced film by vapor deposition, a high voltage power supply device HARB-20R60 (manufactured by Matsusada Precision Co., Ltd.) was used and an electric field of 100 MV / m was applied at 120 ° C. The organic piezoelectric material 3 is an organic piezoelectric material film 3 that is an organic piezoelectric film that has been subjected to polarization treatment by gradually cooling to room temperature while keeping the voltage applied for 15 minutes. A sound wave vibrator 3 was produced.

(有機圧電体材料4、5、6、7、超音波振動子4、5、6、7の作製)
ポリチオウレア−1(下記繰り返し単位を有する)をDMFに溶解し、ポリチオウレア−1に対して100質量%の例示化合物1−1を塩化メチレンに溶解して、ポリウレア−1を含有する溶液と混合した。乾燥後の膜厚が40μmになるように塗布し、乾燥を行い、例示化合物1−1とポリチオウレア−1を含有する膜を得た。
(Production of organic piezoelectric materials 4, 5, 6, 7 and ultrasonic transducers 4, 5, 6, 7)
Polythiourea-1 (having the following repeating units) is dissolved in DMF, 100% by mass of Exemplified Compound 1-1 is dissolved in methylene chloride with respect to polythiourea-1, and mixed with a solution containing polyurea-1. did. It apply | coated so that the film thickness after drying might be set to 40 micrometers, and it dried, and obtained the film | membrane containing exemplary compound 1-1 and polythiourea-1.

次に、作製した膜の表面にアルミ電極を蒸着で取り付けた後、高圧電源装置HARB−20R60(松定プレシジョン(株)製)を用いて、100MV/mの電場を印加した状態で、120℃まで5℃/minの割合で上昇し、120℃で15分間保持した後で電圧は印加したままで室温まで徐冷し、分極処理を施した有機圧電体膜である有機圧電材料4を有する超音波振動子4を作製した。   Next, after attaching an aluminum electrode to the surface of the produced film by vapor deposition, a high voltage power supply device HARB-20R60 (manufactured by Matsusada Precision Co., Ltd.) was used and an electric field of 100 MV / m was applied at 120 ° C. The organic piezoelectric material 4 is an organic piezoelectric material 4 that is an organic piezoelectric film that has been subjected to polarization treatment by gradually cooling to room temperature while keeping the voltage applied for 15 minutes. A sound wave oscillator 4 was produced.

次に、例示化合物1−1の代わりに例示化合物1−3、1−14、例示化合物1−42を用い、表1に示す量にて、同様の操作を行うことにより有機圧電材料5、6、7、超音波振動子5、6、7を作製した。   Next, using the exemplified compounds 1-3 and 1-14 and the exemplified compound 1-42 instead of the exemplified compound 1-1 and performing the same operation in the amounts shown in Table 1, organic piezoelectric materials 5 and 6 7, Ultrasonic vibrators 5, 6, 7 were produced.

(有機圧電材料8、超音波振動子8の作製)
フッ化ビニリデンと3フッ化エチレンの共重合体(共重合体比=65:35、以下、PVDF−TrFEと称す)をMEKに溶解し、PVDF−TrFEに対して30質量%の例示化合物1−1を塩化メチレンに溶解して、PVDF−TrFEの溶液と混合した。乾燥後の膜厚が40μmになるように塗布し、乾燥を行い、例示化合物1−1とPVDF−TrFEを含有する膜を得た。
(Production of organic piezoelectric material 8 and ultrasonic vibrator 8)
A copolymer of vinylidene fluoride and ethylene trifluoride (copolymer ratio = 65: 35, hereinafter referred to as PVDF-TrFE) is dissolved in MEK, and 30% by mass of Exemplified Compound 1- 1% with respect to PVDF-TrFE 1 was dissolved in methylene chloride and mixed with a solution of PVDF-TrFE. It apply | coated so that the film thickness after drying might be set to 40 micrometers, and it dried, and obtained the film | membrane containing exemplary compound 1-1 and PVDF-TrFE.

次に、得られた膜を1軸で4倍に延伸し、延伸後の膜表面にアルミ電極を蒸着で取り付け、有機圧電材料4と同様にして分極を行い、有機圧電体膜である有機圧電材料8を有する超音波振動子8を作製した。   Next, the obtained film is stretched 4 times uniaxially, an aluminum electrode is attached to the stretched film surface by vapor deposition, polarization is performed in the same manner as the organic piezoelectric material 4, and an organic piezoelectric film that is an organic piezoelectric film is obtained. An ultrasonic vibrator 8 having the material 8 was produced.

(有機圧電材料9、超音波振動子9の作製)
例示化合物1−51、2.0gを脱気したトルエン20mlに溶解し、窒素雰囲気下でα,α′−アゾビスイソブチロニトリル(以下、AIBNと称す)0.02gを添加した。
(Production of organic piezoelectric material 9 and ultrasonic vibrator 9)
Exemplified compound 1-51, 2.0 g, was dissolved in 20 ml of degassed toluene, and 0.02 g of α, α'-azobisisobutyronitrile (hereinafter referred to as AIBN) was added under a nitrogen atmosphere.

反応液を60℃で12時間攪拌を行った後、反応液を濃縮後、塩化メチレンに溶解し、メタノールで再沈精製を行った。得られた残渣を60℃で減圧乾燥することにより、例示化合物1−51の重合物(例示化合物1−78)を得た。この時に得られた重合物の質量平均分子量は55,000、分子量分布は1.5であった。得られた例示化合物1−78とポリウレア−1を用い、前述の有機圧電材料3と同様の操作を行うことによって、有機圧電材料9を作製した。   After stirring the reaction solution at 60 ° C. for 12 hours, the reaction solution was concentrated, dissolved in methylene chloride, and purified by reprecipitation with methanol. The obtained residue was dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a polymer of Exemplified Compound 1-51 (Exemplified Compound 1-78). The polymer obtained at this time had a mass average molecular weight of 55,000 and a molecular weight distribution of 1.5. Using the obtained exemplary compound 1-78 and polyurea-1, the same operation as that of the organic piezoelectric material 3 described above was performed to produce an organic piezoelectric material 9.

(有機圧電材料10、11、超音波振動子10、11の作製)
例示化合物1−55、1.8gを脱気したトルエン20mlに溶解し、窒素雰囲気下でAIBN、0.02gを添加した。反応液を60℃で12時間攪拌を行った後、反応液を濃縮後、塩化メチレンに溶解し、メタノールで再沈精製を行った。得られた残渣を60℃で減圧乾燥することにより、例示化合物1−55の重合物(例示化合物1−79)を得た。この時に得られた重合物の質量平均分子量は57,000、分子量分布は1.6であった。
(Production of organic piezoelectric materials 10 and 11 and ultrasonic transducers 10 and 11)
Exemplified Compound 1-55 (1.8 g) was dissolved in 20 ml of degassed toluene, and AIBN (0.02 g) was added under a nitrogen atmosphere. After stirring the reaction solution at 60 ° C. for 12 hours, the reaction solution was concentrated, dissolved in methylene chloride, and purified by reprecipitation with methanol. The obtained residue was dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a polymer of Exemplified Compound 1-55 (Exemplified Compound 1-79). The polymer obtained at this time had a mass average molecular weight of 57,000 and a molecular weight distribution of 1.6.

得られた例示化合物1−79とポリチオウレア−1を用い、前述の有機圧電材料4と同様の操作を行うことによって、有機圧電材料10、超音波振動子10を作製した。   By using the obtained exemplary compound 1-79 and polythiourea-1, the same operation as that of the organic piezoelectric material 4 described above was performed, so that the organic piezoelectric material 10 and the ultrasonic vibrator 10 were produced.

次に、例示化合物1−55の代わりに、例示化合物1−62を用い、同様の操作により重合物を得た。例示化合物1−62の重合物の質量平均分子量は、57,000、分子量分布は、1.6であった。得られた重合物に対して、ポリチオウレア−1を用い、有機圧電材料4と同様の操作を行うことによって、有機圧電材料11、超音波振動子11を作製した。   Next, instead of Example Compound 1-55, Example Compound 1-62 was used, and a polymer was obtained by the same operation. The polymer of Example Compound 1-62 had a mass average molecular weight of 57,000 and a molecular weight distribution of 1.6. An organic piezoelectric material 11 and an ultrasonic vibrator 11 were produced by performing the same operation as the organic piezoelectric material 4 on the obtained polymer using polythiourea-1.

(有機圧電材料12〜22、超音波振動子12〜22の作製)
有機圧電材料4の作製において、使用する例示化合物、含有量を表1に記載したものとし、その他は有機圧電材料4と同様にして、有機圧電材料12〜22、超音波振動子12〜22を作製した。
(Production of organic piezoelectric materials 12 to 22 and ultrasonic transducers 12 to 22)
In the production of the organic piezoelectric material 4, the exemplified compounds to be used and the contents thereof are described in Table 1, and the others are the same as the organic piezoelectric material 4, and the organic piezoelectric materials 12 to 22 and the ultrasonic vibrators 12 to 22 are formed. Produced.

(有機圧電材料比較1、超音波振動子比較1の作製)
例示化合物1−51の重合物を塩化メチレンに溶解し、ガラス基板上に乾燥膜厚が40μmになるように塗布乾燥を行った。
(Production of organic piezoelectric material comparison 1 and ultrasonic transducer comparison 1)
The polymer of Exemplified Compound 1-51 was dissolved in methylene chloride and applied and dried on a glass substrate so that the dry film thickness was 40 μm.

次に、作製した膜を剥離し、膜の表面にアルミ電極を蒸着で取り付けた後、高圧電源装置HARB−20R60(松定プレシジョン(株)製)を用いて、100MV/mの電場を印加した状態で、120℃まで5℃/minの割合で上昇し、120℃で15分間保持した後で電圧は印加したままで室温まで徐冷し、分極処理を施した比較有機圧電体膜である有機圧電材料比較1を有する超音波振動子比較1作製した。   Next, after peeling the produced film | membrane and attaching the aluminum electrode to the surface of the film | membrane by vapor deposition, the electric field of 100MV / m was applied using the high voltage power supply apparatus HARB-20R60 (made by Matsusada Precision Co., Ltd.). The organic piezoelectric film is a comparative organic piezoelectric film that is heated to 120 ° C. at a rate of 5 ° C./min, held at 120 ° C. for 15 minutes, and then slowly cooled to room temperature with the voltage applied, and subjected to polarization treatment. An ultrasonic vibrator comparison 1 having a piezoelectric material comparison 1 was produced.

(有機圧電材料比較2、超音波振動子比較2の作製)
例示化合物1−62の重合物を塩化メチレンに溶解し、ガラス基板上に乾燥膜厚が40μmになるように塗布し、乾燥を行った。
(Production of organic piezoelectric material comparison 2 and ultrasonic transducer comparison 2)
The polymer of Exemplified Compound 1-62 was dissolved in methylene chloride, applied onto a glass substrate so as to have a dry film thickness of 40 μm, and dried.

次に、作製した膜を剥離し、膜の表面にアルミ電極を蒸着で取り付けた後、高圧電源装置HARB−20R60(松定プレシジョン(株)製)を用いて、100MV/mの電場を印加した状態で、120℃まで5℃/minの割合で上昇し、120℃で15分間保持した後で電圧は印加したままで室温まで徐冷し、分極処理を施した比較有機圧電体膜である有機圧電材料比較2を有する超音波振動子比較2作製した。   Next, after peeling the produced film | membrane and attaching the aluminum electrode to the surface of the film | membrane by vapor deposition, the electric field of 100MV / m was applied using the high voltage power supply apparatus HARB-20R60 (made by Matsusada Precision Co., Ltd.). The organic piezoelectric film is a comparative organic piezoelectric film that is heated to 120 ° C. at a rate of 5 ° C./min, held at 120 ° C. for 15 minutes, and then slowly cooled to room temperature with the voltage applied, and subjected to polarization treatment. An ultrasonic vibrator comparison 2 having a piezoelectric material comparison 2 was produced.

(有機圧電材料比較3、超音波振動子比較3の作製)
ポリウレア−1を1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロパノール(以下、HFIPと称す)に溶解し、乾燥後の膜厚が50μmになるように塗布し、乾燥を行った。
(Production of organic piezoelectric material comparison 3 and ultrasonic transducer comparison 3)
Polyurea-1 was dissolved in 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropanol (hereinafter referred to as HFIP), applied so that the film thickness after drying was 50 μm, and dried.

得られた膜を120℃、5MPaの条件でホットプレスを行い、プレスした膜を氷水で急冷することにより、厚み40μmの膜を作製した。   The obtained film was hot pressed under the conditions of 120 ° C. and 5 MPa, and the pressed film was quenched with ice water to produce a film having a thickness of 40 μm.

次に、作製した膜の表面にアルミ電極を蒸着で取り付けた後、高圧電源装置HARB−20R60(松定プレシジョン(株)製)を用いて、100MV/mの電場を印加した状態で、120℃まで5℃/minの割合で上昇し、120℃で15分間保持した後で電圧は印加したままで室温まで徐冷し、分極処理を施した有機圧電材料比較3を有する超音波振動子比較3作製した。   Next, after attaching an aluminum electrode to the surface of the produced film by vapor deposition, a high voltage power supply device HARB-20R60 (manufactured by Matsusada Precision Co., Ltd.) was used and an electric field of 100 MV / m was applied at 120 ° C. Ultrasonic vibrator comparison 3 having organic piezoelectric material comparison 3 that has been subjected to polarization treatment after being gradually cooled to room temperature while being applied with a voltage after being held at 120 ° C. for 15 minutes. Produced.

(有機圧電材料比較4、超音波振動子比較4の作製)
有機圧電材料4の作製において、使用する例示化合物を特開2008−47693号公報の実施例1に記載の化合物(CaBiTi15)に変え、含有量を表1に記載の従い、有機圧電材料4と同様にして、有機圧電材料比較4、超音波振動子比較4を作製した。
(Production of organic piezoelectric material comparison 4 and ultrasonic transducer comparison 4)
In the production of the organic piezoelectric material 4, the exemplified compound used is changed to the compound (CaBi 4 Ti 4 O 15 ) described in Example 1 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-47693, and the content is organic as described in Table 1. In the same manner as the piezoelectric material 4, an organic piezoelectric material comparison 4 and an ultrasonic vibrator comparison 4 were produced.

(有機圧電材料比較5、超音波振動子比較5の作製)
有機圧電材料4の作製において、使用する例示化合物を特開2008−36202号公報の実施例1に記載の化合物(フッ化ビニリデン−パーフルオロアルキルビニルエーテル)に変え、含有量を表1に記載の従い、有機圧電材料4と同様にして、有機圧電材料比較5、超音波振動子比較5を作製した。
(Production of organic piezoelectric material comparison 5 and ultrasonic transducer comparison 5)
In the production of the organic piezoelectric material 4, the exemplified compound used is changed to the compound described in Example 1 of JP-A-2008-36202 (vinylidene fluoride-perfluoroalkyl vinyl ether), and the content is as shown in Table 1. The organic piezoelectric material comparison 5 and the ultrasonic vibrator comparison 5 were produced in the same manner as the organic piezoelectric material 4.

(比較有機圧電材料6の作製)
例示化合物1−1を塩化メチレンに溶解し、ガラス基板上に乾燥膜厚が40μmになるように塗布乾燥を行ったが、膜が非常に脆く、剥離ができなかったため、電極の取り付けが行えなかった。
(Preparation of comparative organic piezoelectric material 6)
Exemplified Compound 1-1 was dissolved in methylene chloride and applied and dried on a glass substrate so that the dry film thickness was 40 μm. However, the film was very brittle and could not be peeled off, so the electrode could not be attached. It was.

Figure 2010165771
Figure 2010165771

(評価)
上記超音波振動子1〜22、比較1〜5について、共振法にて、25℃で圧電定数e31を測定し、圧電特性の指標とした。
(Evaluation)
For the ultrasonic vibrators 1 to 22 and comparisons 1 to 5, the piezoelectric constant e 31 was measured at 25 ° C. by the resonance method, and used as an index of piezoelectric characteristics.

測定には、Rheolograph Solid(東洋精機社製)を用い、上記評価結果を超音波振動子比較1を100としたときの相対値にて表1に示した。   For the measurement, Rheograph Solid (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) was used, and the evaluation results are shown in Table 1 as relative values when the ultrasonic transducer comparison 1 is set to 100.

Figure 2010165771
Figure 2010165771

表1から、本発明の有機圧電材料は、圧電特性に優れることが分かる。   From Table 1, it can be seen that the organic piezoelectric material of the present invention is excellent in piezoelectric characteristics.

実施例2
(超音波探触子の作製と評価)
〈送信用振動子を構成する圧電材料の作製〉
成分原料であるCaCO、La、BiとTiO、及び副成分原料であるMnOを準備し、成分原料については、成分の最終組成が(Ca0.97La0.03)Bi4.01Ti15となるように秤量した。
Example 2
(Preparation and evaluation of ultrasonic probe)
<Manufacture of piezoelectric material constituting the transducer for transmission>
Component raw materials CaCO 3 , La 2 O 3 , Bi 2 O 3 and TiO 2 , and subcomponent raw materials MnO are prepared, and for the component raw materials, the final composition of the components is (Ca 0.97 La 0.03 ) Weighed to be Bi 4.01 Ti 4 O 15 .

次に、純水を添加し、純水中でジルコニア製メディアを入れたボールミルにて8時間混合し、十分に乾燥を行い、混合粉体を得た。得られた混合粉体を仮成形し、空気中800℃で2時間仮焼を行い、仮焼物を作製した。   Next, pure water was added, mixed in a ball mill containing zirconia media in pure water for 8 hours, and sufficiently dried to obtain a mixed powder. The obtained mixed powder was temporarily molded and calcined in air at 800 ° C. for 2 hours to prepare a calcined product.

次に、得られた仮焼物に純水を添加し、純水中でジルコニア製メディアを入れたボールミルにて微粉砕を行い、乾燥することにより圧電セラミックス原料粉末を作製した。   Next, pure water was added to the obtained calcined material, finely pulverized in a ball mill containing zirconia media in pure water, and dried to prepare a piezoelectric ceramic raw material powder.

微粉砕においては、微粉砕を行う時間及び粉砕条件を変えることにより、それぞれ粒子径100nmの圧電セラミックス原料粉末を得た。   In the fine pulverization, the piezoelectric ceramic raw material powder having a particle diameter of 100 nm was obtained by changing the pulverization time and the pulverization conditions.

それぞれ粒子径の異なる各圧電セラミックス原料粉末にバインダーとして純水を6質量%添加し、プレス成形して、厚み100μmの板状仮成形体とし、この板状仮成形体を真空パックした後、235MPaの圧力でプレスにより成形した。   6% by mass of pure water as a binder is added to each piezoelectric ceramic raw material powder having a different particle diameter, press-molded to form a plate-shaped temporary molded body having a thickness of 100 μm, and this plate-shaped temporary molded body is vacuum-packed and then 235 MPa. It shape | molded by the press with the pressure of.

次に上記の成形体を焼成した。最終焼結体の厚さは20μmの焼結体を得た。なお、焼成温度はそれぞれ1100℃であった。1.5×Ec(MV/m)以上の電界を1分間印加して分極処理を施した。   Next, the above molded body was fired. The final sintered body had a thickness of 20 μm. The firing temperature was 1100 ° C. An electric field of 1.5 × Ec (MV / m) or more was applied for 1 minute to perform polarization treatment.

〈受信用積層振動子の作製〉
前記のように作製した超音波振動子1〜22、比較1〜5と厚さ50μmのポリエステルフィルムを、エポキシ系接着剤にて貼り合わせた受信用積層振動子1〜22、比較1〜5を作製した。
<Production of laminated resonator for reception>
Receiving laminated vibrators 1 to 22 and comparisons 1 to 5 in which the ultrasonic vibrators 1 to 22 manufactured as described above, comparisons 1 to 5 and a polyester film having a thickness of 50 μm are bonded with an epoxy adhesive. Produced.

次に、常法に従って、上記の送信用圧電材料の上に受信用積層振動子1〜22、比較1〜5を各々積層し、且つバッキング層と音響整合層とを設置し、超音波探触子1〜22、比較1〜5を作製した。   Next, according to a conventional method, the receiving laminated vibrators 1 to 22 and the comparisons 1 to 5 are respectively laminated on the transmitting piezoelectric material, and a backing layer and an acoustic matching layer are installed, and ultrasonic probe is performed. Children 1 to 22 and comparisons 1 to 5 were produced.

次いで、超音波探触子1〜22、比較1〜5について、下記のように相対受信感度を求め、超音波探触子比較1を100とした相対値で表し、下記のランクで評価して、受信感度の指標とした。(○以上を実用的に満足できるレベルとした)
◎:130以上
○:120以上130未満
△:110以上120未満
×:110未満
なお、受信感度については、5MHzの基本周波数fを発信させ、受信2次高調波fとして10MHz、3次高調波として15MHz、4次高調波として20MHzの受信感度を測定し、相対感度を求めた。
Next, with respect to the ultrasonic probes 1 to 22 and the comparisons 1 to 5, the relative reception sensitivity is obtained as follows, and expressed as a relative value with the ultrasonic probe comparison 1 being 100, and evaluated by the following rank. It was used as an index of reception sensitivity. (○ and above are practically satisfactory levels)
◎: 130 or more ○: 120 or more and less than 130 Δ: 110 or more and less than 120 ×: less than 110 Note that the reception sensitivity is such that a fundamental frequency f 1 of 5 MHz is transmitted, and the received second harmonic f 2 is 10 MHz, third harmonic. The reception sensitivity of 15 MHz as the wave and 20 MHz as the fourth harmonic was measured, and the relative sensitivity was obtained.

受信相対感度は、ソノーラメディカルシステム社(Sonora Medical System,Inc:2021Miller Drive Longmont,Colorado(0501 USA))の音響強度測定システムModel805(1〜50MHz)を使用した。   For the relative sensitivity of reception, a sound intensity measurement system Model 805 (1 to 50 MHz) manufactured by Sonora Medical System, Inc. (2021 Miller Drive Longmont, Colorado (0501 USA)) was used.

表1の結果から、本発明の有機圧電材料を用いた、超音波振動子、超音波探触子は受信感度に優れることが分かる。   From the results in Table 1, it can be seen that the ultrasonic transducer and the ultrasonic probe using the organic piezoelectric material of the present invention are excellent in receiving sensitivity.

1 有機圧電材料
2 電極
5 送信用圧電材料
6 バッキング層
7 基板
8 音響整合層
9 音響レンズ
10 超音波振動子
11 受信用有機圧電材料
12 送信用超音波振動子
13 受信用超音波振動子
20 超音波探触子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Organic piezoelectric material 2 Electrode 5 Transmission piezoelectric material 6 Backing layer 7 Substrate 8 Acoustic matching layer 9 Acoustic lens 10 Ultrasonic transducer 11 Receiving organic piezoelectric material 12 Transmitting ultrasonic transducer 13 Receiving ultrasonic transducer 20 Super Acoustic probe

Claims (7)

高分子化合物と、下記一般式(1)で表される化合物または下記一般式(1)で表される化合物の残基をR1またはR2を介して側鎖に有する重合体、とを含有することを特徴とする有機圧電材料。
一般式(1) R1−A1−(L1−A1)n−R2
(式中、A1は、−NHCONH−、−NHCOO−または−NHCO−を表す。R1およびR2は、各々独立に無置換の芳香族基、アルキル基若しくはアルコキシ基で置換された芳香族基、またはアルキル基若しくはアルコキシ基で置換されたシクロアルキル基を表す。L1は2価の連結基を表し、nは0〜100の整数を表す。)
Containing a polymer compound and a polymer represented by the following general formula (1) or a polymer having a residue of a compound represented by the following general formula (1) in a side chain via R1 or R2. Organic piezoelectric material characterized by
General formula (1) R1-A1- (L1-A1) n-R2
(In the formula, A1 represents —NHCONH—, —NHCOO—, or —NHCO—. R1 and R2 each independently represents an aromatic group substituted with an unsubstituted aromatic group, an alkyl group, or an alkoxy group, or Represents a cycloalkyl group substituted with an alkyl group or an alkoxy group, L1 represents a divalent linking group, and n represents an integer of 0 to 100.)
前記一般式(1)のR1およびR2が、置換基としてアルコキシ基を有する芳香族基であることを特徴とする請求項1に記載の有機圧電材料。 2. The organic piezoelectric material according to claim 1, wherein R1 and R2 in the general formula (1) are aromatic groups having an alkoxy group as a substituent. 前記高分子化合物が、ポリスチレン、ポリウレア、ポリチオウレアまたはフッ化ビニリデンの重合体もしくその共重合体であることを特徴とする請求項1または2に記載の有機圧電材料。 3. The organic piezoelectric material according to claim 1, wherein the polymer compound is a polymer or copolymer of polystyrene, polyurea, polythiourea, or vinylidene fluoride. 前記一般式(1)で表される化合物の含有量が、前記高分子化合物に対して10質量%〜200質量%であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機圧電材料。 Content of the compound represented by the said General formula (1) is 10 mass%-200 mass% with respect to the said high molecular compound, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. Organic piezoelectric material. 前記有機圧電材料が、前記高分子化合物と、前記一般式(1)で表される化合物または前記一般式(1)で表される化合物の残基を、R1またはR2を介して側鎖に有する重合体、とを含有する塗布液を基材上に塗布し、乾燥して作製されたものであることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の有機圧電材料。 The organic piezoelectric material has a residue of the polymer compound and the compound represented by the general formula (1) or the compound represented by the general formula (1) in a side chain via R1 or R2. The organic piezoelectric material according to any one of claims 1 to 4, wherein the organic piezoelectric material is produced by applying a coating liquid containing a polymer on a base material and drying the coating liquid. 請求項1から5のいずれか1項に記載の有機圧電材料と、電極とを有することを特徴とする超音波振動子。 An ultrasonic transducer comprising the organic piezoelectric material according to any one of claims 1 to 5 and an electrode. 請求項6に記載の超音波振動子を具備することを特徴とする超音波探触子。 An ultrasonic probe comprising the ultrasonic transducer according to claim 6.
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