JP2012034160A - Backing material for ultrasonic probe, ultrasonic probe using the same, and ultrasonic medical image diagnosis device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a backing material for an ultrasonic probe in which an attenuation factor of a needless ultrasonic wave radiated backward from an ultrasonic vibrator which constitutes an ultrasonic probe is high, and which in addition, has an appropriate acoustic impedance and is excellent in a yield during dicing, and an ultrasonic probe using the same and ultrasonic medical image diagnosis device using it.SOLUTION: The backing material for ultrasonic probes is provided behind an ultrasonic vibrator constituting an ultrasonic probe, and attenuates an ultrasonic wave radiated backward from the ultrasonic vibrator. In the backing material for ultrasonic probes, the backing material contains a base material and a filler mixture, and as the filler mixture, contains a filler composite particle where an elastomer and a filler are compounded at least, and where an average particle diameter of the filler composite particle is within the range of 50-200 μm, and among the filler composite particles, the content of a micro-particle with a particle size of 30 μm or less is not more than 20 vol%.

Description

本発明は、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に関する。詳しくは、超音波探触子を構成する超音波振動子から後方へ放射される不要な超音波の減衰率が高い上に、適切な音響インピーダンスを有し、かつダイシングする際の熱変形が少ない超音波探触子用バッキング材等に関する。   The present invention relates to a backing material for an ultrasound probe, an ultrasound probe using the same, and an ultrasound medical image diagnostic apparatus. Specifically, the attenuation rate of unnecessary ultrasonic waves radiated backward from the ultrasonic transducers constituting the ultrasonic probe is high, and it has an appropriate acoustic impedance and has little thermal deformation when dicing. The present invention relates to a backing material for an ultrasonic probe.

超音波医用画像診断装置などに用いられる超音波探触子においては、S/N比の向上による高画質化のために、より高感度のものが求められている。   In an ultrasonic probe used in an ultrasonic medical image diagnostic apparatus or the like, one having higher sensitivity is required in order to improve the image quality by improving the S / N ratio.

超音波探触子の高感度化には、超音波の送波能力、受波感度の向上が必要である。その方法の一つとして、超音波振動子(圧電振動子)の背面側に、超音波振動子から後方へ放射される不要な超音波を減衰、吸収するために設けられるバッキング材(背面側負荷部材)の音響インピーダンスを低減する方法がある。   In order to increase the sensitivity of an ultrasonic probe, it is necessary to improve the ultrasonic wave transmission capability and the reception sensitivity. As one of the methods, a backing material (backside load) provided on the back side of the ultrasonic transducer (piezoelectric transducer) to attenuate and absorb unnecessary ultrasonic waves radiated from the ultrasonic transducer backward There is a method of reducing the acoustic impedance of the member.

バッキング材の音響インピーダンスを低減することは、バッキング材側に放射される超音波を低減し、探触子前面の超音波送受波面からの超音波の送波を効率的にするばかりでなく、受波系の音響インピーダンス低減による受波感度の向上にもなる。   Reducing the acoustic impedance of the backing material not only reduces the ultrasonic wave radiated to the backing material side, but also effectively transmits and receives the ultrasonic wave from the ultrasonic wave transmitting / receiving surface in front of the probe. It also improves the receiving sensitivity by reducing the acoustic impedance of the wave system.

超音波探触子の構成部材の中で、バッキング材は、ダンピング効果による分解能の向上、超音波振動子の支持およびバッキング材側へ放射される超音波の吸収といった役目を果たしている。   Among the constituent members of the ultrasonic probe, the backing material plays a role of improving the resolution by the damping effect, supporting the ultrasonic transducer, and absorbing the ultrasonic wave radiated to the backing material side.

近年、超音波探触子においては、超音波振動子の超音波送受波面側に設けられる音響整合層(マツチング層)を多層化したり、超音波振動子を構成する圧電体に複合圧電材料を用いるなどしてパルスエコー波形の改善が図られているため、バッキング材の音響インピーダンスを低減する方法はより有効となって来ている。   In recent years, in an ultrasonic probe, an acoustic matching layer (matching layer) provided on the ultrasonic wave transmitting / receiving surface side of an ultrasonic transducer is multilayered, or a composite piezoelectric material is used for a piezoelectric body constituting the ultrasonic transducer. For example, since the pulse echo waveform is improved, a method for reducing the acoustic impedance of the backing material has become more effective.

例えば、超音波診断装置の超音波探触子においては、バッキング材の音響インピーダンスを2〜5Mrayls程度にすることで、感度は改善される。しかし、高感度化に必要とされる音響インピーダンス2〜4Mrayls程度のバッキング材を得ようとする場合でも、十分な硬度と吸収減衰があることが必要となるが、このような条件を満たす材料を得ることは従来困難であった。   For example, in an ultrasonic probe of an ultrasonic diagnostic apparatus, sensitivity is improved by setting the acoustic impedance of the backing material to about 2 to 5 Mrayls. However, even when trying to obtain a backing material having an acoustic impedance of about 2 to 4 Mrayls required for high sensitivity, it is necessary to have sufficient hardness and absorption attenuation. It has been difficult to obtain in the past.

バッキング材の音響的特性(物性)が良好でない場合、そのバッキング材において十分に超音波の吸収、減衰を行えず、その結果、超音波画像の画質の低下を招く。特に、バッキング材における音響インピーダンスが設計通りの値であり、しかも、それ全体として音響インピーダンスが均一であるのが望ましい。すなわち、バッキング材は、音響インピーダンスと減衰を所望の値に全体として均一に合わせる必要がある。   If the acoustic properties (physical properties) of the backing material are not good, the backing material cannot sufficiently absorb and attenuate ultrasonic waves, and as a result, the image quality of the ultrasonic image is degraded. In particular, it is desirable that the acoustic impedance of the backing material is as designed, and that the acoustic impedance is uniform as a whole. That is, the backing material needs to match the acoustic impedance and attenuation uniformly to desired values as a whole.

従来、バッキング材として、ゴム材にフェライト粉末を混入したものが用いられている。しかし、そのようなバッキング材は、超音波の減衰率を高くするのが困難であるという問題がある。また、そのようなバッキング材は、高周波のプローブを作る際に柔らかすぎるため、細かいピッチにダイシングする際に細かくダイスすることができず、特にサブダイスを設けようとする際に均一の深さに切り込むことができず問題となっている。また、ダイシングする際に、熱により変形し易いという問題がある。さらに、ゴム材の場合は、音響インピーダンスと減衰を任意に調整することが難しく、特に2〜5Mraylsの低い音響インピーダンスのものは無かった。   Conventionally, a rubber material in which ferrite powder is mixed is used as a backing material. However, such a backing material has a problem that it is difficult to increase the attenuation rate of ultrasonic waves. In addition, such a backing material is too soft when making a high-frequency probe, so it cannot be finely diced when dicing to a fine pitch, and is cut to a uniform depth especially when trying to provide a sub-die. It can not be a problem. Further, there is a problem that when dicing, it is easily deformed by heat. Furthermore, in the case of rubber materials, it is difficult to arbitrarily adjust the acoustic impedance and attenuation, and there is no particularly low acoustic impedance of 2 to 5 Mrayls.

また、従来、エポキシ樹脂に対して、タングステンなどの粉末(粒子)及びガラスマイクロバルーン(粒子)などをフィラーとして混入してなるバッキング材も知られている(例えば特許文献1参照)。このバッキング材によれば、高い剛性と高い減衰特性とを得ることができる。   Conventionally, a backing material in which powder (particles) such as tungsten and glass microballoons (particles) are mixed as fillers with epoxy resin is also known (see, for example, Patent Document 1). According to this backing material, high rigidity and high damping characteristics can be obtained.

しかし、この場合は、ゴムを使用したような柔軟さに起因するダイシング時の問題は発生しないものの、タングステンなどのフィラー粒子は単位体積当たりの質量(密度)が極めて大きいために、エポキシ樹脂などにそれを混入した際に、その粒子が下部に沈降し、上下方向において(厚さ方向において)、単位体積当たりにおける粒子個数が不均一となる。つまり、上下方向において、バッキングの音響的物性(特に音響インピーダンス)を均一にできないという問題がある。また、そのため、高い減衰を得ることが難しい。特に、減衰のためのフィラーの分散が難しいため、必要な量のフィラーを入れることがなかなかできなかった。   However, in this case, there is no problem during dicing due to the flexibility of using rubber, but filler particles such as tungsten have a very large mass (density) per unit volume. When it is mixed, the particles settle to the lower part, and the number of particles per unit volume becomes non-uniform in the vertical direction (in the thickness direction). That is, there is a problem that the acoustic properties (especially acoustic impedance) of the backing cannot be made uniform in the vertical direction. For this reason, it is difficult to obtain high attenuation. In particular, since it is difficult to disperse the filler for damping, it was difficult to add a necessary amount of filler.

上記のような問題に対して、フィラーをシリコーンゴム等と複合して混合する技術も開示されている。(例えば特許文献2及び3参照。)しかし、このように複合粒子を作る際に、シリコーンゴムとフィラーとの間の接着が悪く、複合粒子化する際には、フィラーがシリコーンゴムで十分に覆われず、シリコーンゴム部とフィラー部に分離してしまい、複合粒子としての機能を出せないという問題がある。そのため、複合粒子の量を多量に入れないと充分な減衰を得ることができず、その結果バッキング材としての強度やトランスデューサーを組み立てる際の接着性が不足してしまうという問題があった。接着にエポキシ接着剤を用いる場合に、顕著に接着強度の低下があり、その後の工程において、剥離などの問題を発生し、歩留まりを下げる等という問題が大きい。   In order to solve the above problems, a technique of combining a filler with silicone rubber or the like and mixing it is also disclosed. (For example, see Patent Documents 2 and 3.) However, when making composite particles in this way, the adhesion between the silicone rubber and the filler is poor, and when forming composite particles, the filler is sufficiently covered with silicone rubber. There is a problem that the silicone rubber part and the filler part are separated and cannot function as composite particles. Therefore, sufficient attenuation cannot be obtained unless the amount of the composite particles is large, and as a result, there is a problem that strength as a backing material and adhesiveness when assembling the transducer are insufficient. When an epoxy adhesive is used for bonding, there is a significant decrease in bonding strength, and in the subsequent processes, problems such as peeling occur and the yield decreases.

特開平3−284100号公報JP-A-3-284100 特開昭62−118700号公報JP 62-118700 A 特開2003−190162号公報JP 2003-190162 A

本発明は、上記問題・状況にかんがみてなされたものであり、その解決課題は、超音波探触子を構成する超音波振動子から後方へ放射される不要な超音波の減衰率が高い上に、適切な音響インピーダンスを有し、かつダイシングする際の歩留まりにおいて優れている超音波探触子用バッキング材を提供することである。また、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を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems and situations, and the problem to be solved is a high attenuation rate of unnecessary ultrasonic waves radiated backward from the ultrasonic transducers constituting the ultrasonic probe. Another object is to provide a backing material for an ultrasonic probe that has an appropriate acoustic impedance and is excellent in yield when dicing. It is another object of the present invention to provide an ultrasonic probe and an ultrasonic medical image diagnostic apparatus using the same.

本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。   The above-mentioned problem according to the present invention is solved by the following means.

1.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、当該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、当該フィラー混合物として、少なくとも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を含有し、かつ当該フィラー複合粒子の平均粒径が50〜200μmの範囲内にあり、当該フィラー複合粒子のうち、粒径が30μm以下の微粒子の含有量が20vol%以下であることを特徴とする超音波探触子用バッキング材。   1. An ultrasonic probe backing material that is provided behind an ultrasonic transducer constituting an ultrasonic probe and attenuates ultrasonic waves radiated backward from the ultrasonic transducer, wherein the backing material is Containing a base material and a filler mixture, as the filler mixture, containing filler composite particles comprising at least an elastomer and a filler, and having an average particle size of the filler composite particles in the range of 50 to 200 μm, A backing material for an ultrasound probe, wherein the content of fine particles having a particle size of 30 μm or less among the composite particles is 20 vol% or less.

2.前記フィラー複合粒子が、シランカップリング剤又はその反応物を含有することを特徴とする前記第1項に記載の超音波探触子用バッキング材。   2. The backing material for an ultrasonic probe according to item 1, wherein the filler composite particles contain a silane coupling agent or a reaction product thereof.

3.前記フィラー複合粒子の密度が、5.0×10〜15×10kg/mの範囲内であることを特徴とする前記第1項又は第2項に記載の超音波探触子用バッキング材。 3. The density of the filler composite particles is in the range of 5.0 × 10 3 to 15 × 10 3 kg / m 3. The ultrasonic probe according to item 1 or 2, Backing material.

4.前記フィラー複合粒子に含有されるフィラーが、予め前記カップリング剤で表面処理を施されたことを特徴とする前記第1項から第3項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。   4). The ultrasonic probe according to any one of Items 1 to 3, wherein the filler contained in the filler composite particles has been subjected to surface treatment with the coupling agent in advance. Backing material.

5.前記第1項から第4項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。   5. An ultrasonic probe using the backing material for an ultrasonic probe according to any one of items 1 to 4 above.

6.前記第1項から第4項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。   6). An ultrasonic medical diagnostic imaging apparatus comprising an ultrasonic probe using the ultrasonic probe backing material according to any one of items 1 to 4.

本発明の上記手段により、超音波探触子を構成する超音波振動子から後方へ放射される不要な超音波の減衰率が高い上に、適切な音響インピーダンスを有し、かつダイシングする際の歩留まりにおいて優れている超音波探触子用バッキング材を提供することができる。また、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を提供することができる。   By the above means of the present invention, the attenuation rate of unnecessary ultrasonic waves radiated backward from the ultrasonic transducer constituting the ultrasonic probe is high, and also has an appropriate acoustic impedance and is used when dicing. It is possible to provide a backing material for an ultrasonic probe that is excellent in yield. Also, an ultrasonic probe and an ultrasonic medical image diagnostic apparatus using the same can be provided.

本発明の効果の発現機構については、明確になっていないが、フィラー複合粒子の平均粒径が50〜200μmの範囲内にあり、当該フィラー複合粒子のうち、粒径が30μm以下の微粒子の含有量が20vol%以下であるという条件を満たさない場合には、フィラー複合粒子中でのフィラーの個数とエラストマーの比率が変わってしまい、バッキング材の強度が充分に出なくなるためと推測される。また、当該フィラー複合粒子が、シランカップリング剤又はその反応物を含有し、フィラーが、予め当該カップリング剤で表面処理を施されると、フィラー複合粒子中のフィラーの数が適度な個数となるためと推測される。   Although the manifestation mechanism of the effect of the present invention is not clear, the average particle size of the filler composite particles is in the range of 50 to 200 μm, and among the filler composite particles, the inclusion of fine particles having a particle size of 30 μm or less. When the condition that the amount is 20 vol% or less is not satisfied, it is presumed that the number of fillers in the filler composite particles and the ratio of the elastomer change, and the strength of the backing material is not sufficiently obtained. Further, when the filler composite particles contain a silane coupling agent or a reaction product thereof, and the filler is subjected to surface treatment with the coupling agent in advance, the number of fillers in the filler composite particles is an appropriate number. It is presumed to be.

超音波探触子の構成を示す概要図Schematic diagram showing the configuration of the ultrasound probe 一定ピッチで各素子にダイシングした超音波探触子の概要図Schematic diagram of an ultrasonic probe diced into each element at a constant pitch 超音波医用画像診断装置の外観構成を示す概要図Schematic diagram showing the external configuration of an ultrasonic medical diagnostic imaging apparatus 超音波医用画像診断装置の電気的な構成を示すブロック図Block diagram showing the electrical configuration of the ultrasonic medical diagnostic imaging apparatus フィラー複合粒子−1の粒径と含有量の関係(粒径分布)を示す図The figure which shows the relationship (particle size distribution) of the particle size and content of filler composite particle-1 フィラー複合粒子−2の粒径と含有量の関係(粒径分布)を示す図The figure which shows the relationship (particle size distribution) of the particle size and content of the filler composite particle-2 フィラー複合粒子−3の粒径と含有量の関係(粒径分布)を示す図The figure which shows the relationship (particle size distribution) of the particle size and content of filler composite particle-3 フィラー複合粒子−4の粒径と含有量の関係(粒径分布)を示す図The figure which shows the relationship (particle size distribution) of the particle size and content of the filler composite particle -4 フィラー複合粒子−5の粒径と含有量の関係(粒径分布)を示す図The figure which shows the relationship (particle size distribution) of the particle size and content of filler composite particle-5 フィラー複合粒子−6の粒径と含有量の関係(粒径分布)を示す図The figure which shows the relationship (particle size distribution) of the particle size and content of filler composite particle-6

本発明の超音波探触子用バッキング材は、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、当該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、当該フィラー混合物として、少なくとも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を含有し、かつ当該フィラー複合粒子の平均粒径が50〜200μmの範囲内にあり、当該フィラー複合粒子のうち、粒径が30μm以下の微粒子の含有量が20vol%以下であることを特徴とする。この特徴は、請求項1から請求項6までの請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。   The backing material for an ultrasonic probe of the present invention is provided behind the ultrasonic transducer constituting the ultrasonic probe and attenuates the ultrasonic wave radiated backward from the ultrasonic transducer. It is a backing material for tentacles, the backing material contains a base material and a filler mixture, the filler mixture contains filler composite particles in which at least an elastomer and a filler are combined, and the average particle size of the filler composite particles The diameter is in the range of 50 to 200 μm, and the content of fine particles having a particle diameter of 30 μm or less among the filler composite particles is 20 vol% or less. This feature is a technical feature common to the inventions according to claims 1 to 6.

なお、「超音波振動子の後方」とは、超音波振動子の超音波を送受信する側(前面側)とは反対側(背面側)に位置する空間をいう。   Note that “behind the ultrasonic transducer” refers to a space located on the opposite side (rear side) to the side (front side) that transmits and receives ultrasonic waves of the ultrasonic transducer.

本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記フィラー複合粒子が、シランカップリング剤又はその反応物を含有することが好ましい。また、当該フィラー複合粒子の密度が、5.0×10〜15×10kg/mの範囲内であることが好ましい。さらに、当該フィラー複合粒子に含有されるフィラーが、予め前記カップリング剤で表面処理を施されたものであることが好ましい。 As an embodiment of the present invention, it is preferable that the filler composite particles contain a silane coupling agent or a reaction product thereof from the viewpoint of manifesting the effects of the present invention. The density of the filler composite particles is preferably in the range of 5.0 × 10 3 ~15 × 10 3 kg / m 3. Furthermore, it is preferable that the filler contained in the filler composite particles has been surface-treated with the coupling agent in advance.

本発明の超音波探触子用バッキング材は、超音波探触子及び超音波医用画像診断装置に好適に用いることができる。   The backing material for an ultrasonic probe of the present invention can be suitably used for an ultrasonic probe and an ultrasonic medical image diagnostic apparatus.

以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。   Hereinafter, the present invention, its components, and modes and modes for carrying out the present invention will be described in detail. In addition, in this application, "-" is used in the meaning which includes the numerical value described before and behind that as a lower limit and an upper limit.

(超音波探触子用バッキング材)
本発明の超音波探触子用バッキング材は、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、当該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、当該フィラー混合物として、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を含有し、かつ当該フィラー複合粒子の平均粒径が50〜200μmの範囲内にあり、当該フィラー複合粒子のうち、粒径が30μm以下の微粒子の含有量が20vol%以下であることを特徴とする。
(Backing material for ultrasonic probe)
The backing material for an ultrasonic probe of the present invention is provided behind the ultrasonic transducer constituting the ultrasonic probe and attenuates the ultrasonic wave radiated backward from the ultrasonic transducer. It is a backing material for tentacles, the backing material contains a base material and a filler mixture, the filler mixture contains filler composite particles in which an elastomer and a filler are combined, and the average particle diameter of the filler composite particles Is in the range of 50 to 200 μm, and among the filler composite particles, the content of fine particles having a particle size of 30 μm or less is 20 vol% or less.

当該超音波探触子用バッキング材の音響インピーダンスは、1.8〜6.0MRaylsの範囲内であることが好ましい。   The acoustic impedance of the ultrasonic probe backing material is preferably in the range of 1.8 to 6.0 MRayls.

以下、このために必要な構成要素について詳細な説明をする。   Hereinafter, detailed description will be given of the components necessary for this purpose.

〈バッキング材の母材〉
本発明において、バッキング材の母材としては、天然ゴム、フェライトゴム、エポキシ樹脂、塩化ビニル、ポリビニルブチラール(PVB)、ABS樹脂、ポリウレタン(PUR)、ポリビニルアルコール(PVAL)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリアセタール(POM)、ポリエチレンテレフタレート(PETP)、フッ素樹脂(PTFE)ポリエチレングリコール、ポリエチレンテレフタレート−ポリエチレングリコール共重合体などの熱可塑性樹脂などを用いることができる。
<Base material for backing material>
In the present invention, the base material of the backing material is natural rubber, ferrite rubber, epoxy resin, vinyl chloride, polyvinyl butyral (PVB), ABS resin, polyurethane (PUR), polyvinyl alcohol (PVAL), polyethylene (PE), polypropylene. Thermoplastic resins such as (PP), polyacetal (POM), polyethylene terephthalate (PETP), fluororesin (PTFE) polyethylene glycol, and polyethylene terephthalate-polyethylene glycol copolymer can be used.

好ましいバッキング材としては、ゴム系複合材料及び又はエポキシ樹脂複合材からなるものであり、その形状は圧電体や圧電体を含むプローブヘッドの形状に応じて、適宜選択することができる。   A preferable backing material is made of a rubber-based composite material and / or an epoxy resin composite material, and the shape thereof can be appropriately selected according to the shape of the piezoelectric body or the probe head including the piezoelectric body.

ゴム系複合材としては、ゴム成分及び充填剤を含有する物が好ましく、JIS K6253に準拠したスプリング硬さ試験機(デュロメータ硬さ)におけるタイプAデュロメータでA70からタイプDデュロメータでD70までの硬さを有するものであり、さらに、必要に応じて各種の他の配合剤を添加することもできる。ゴム成分としては、たとえば、エチレンプロピレンゴム(EPDM又はEPM)、水素化ニトリルゴム(HNBR)、クロロプレンゴム(CR)、シリコーンゴム、EPDMとHNBRのブレンドゴム、EPDMとニトリルゴム(NBR)のブレンドゴム、NBR及び/又はHNBRと高スチレンゴム(HSR)のブレンドゴム、EPDMとHSRブレンドゴムなどが好ましい。   As the rubber-based composite material, a material containing a rubber component and a filler is preferable, and hardness from A70 with a type A durometer to D70 with a type D durometer in a spring hardness tester (durometer hardness) according to JIS K6253. In addition, various other compounding agents can be added as necessary. Examples of rubber components include ethylene propylene rubber (EPDM or EPM), hydrogenated nitrile rubber (HNBR), chloroprene rubber (CR), silicone rubber, blend rubber of EPDM and HNBR, and blend rubber of EPDM and nitrile rubber (NBR). NBR and / or HNBR and high styrene rubber (HSR) blend rubber, EPDM and HSR blend rubber, and the like are preferable.

より好ましくは、エチレンプロピレンゴム(EPDM又はEPM)、水素化ニトリルゴム(HNBR)、EPDMとHNBRのブレンドゴム、EPDMとニトリルゴム(NBR)のブレンドゴム、NBR及び/又はHNBRと高スチレンゴム(HSR)のブレンドゴム、EPDMとHSRブレンドゴムなどが挙げられる。本発明に係るゴム成分は、加硫ゴム及び熱可塑性エラストマーなどのゴム成分の一種を単独で使用してもよいが、ブレンドゴムのように二種以上のゴム成分をブレンドしたブレンドゴムを用いてもよい。   More preferably, ethylene propylene rubber (EPDM or EPM), hydrogenated nitrile rubber (HNBR), EPDM and HNBR blend rubber, EPDM and nitrile rubber (NBR) blend rubber, NBR and / or HNBR and high styrene rubber (HSR) ) Blend rubber, EPDM and HSR blend rubber, and the like. As the rubber component according to the present invention, one kind of rubber component such as vulcanized rubber and thermoplastic elastomer may be used alone, but a blend rubber obtained by blending two or more rubber components such as a blend rubber is used. Also good.

ゴム系複合材料には、配合剤を必要に応じて添加することができ、このような配合剤としては、加硫剤、架橋剤、硬化剤、それらの助剤類、劣化防止剤、酸化防止剤、着色剤などが挙げられる。たとえば、カーボンブラック、二酸化ケイ素、プロセスオイル、イオウ(加硫剤)、ジクミルパーオキサイド(Dicup、架橋剤)、ステアリン酸などを配合することができる。これらの配合剤は必要に応じて使用されるものであるが、その使用量は、一般にゴム成分100質量部に対しそれぞれ1〜100質量部程度であるが全体的バランスや特性によって適宜変更することもできる。   Compounding agents can be added to rubber-based composite materials as needed. Such compounding agents include vulcanizing agents, cross-linking agents, curing agents, auxiliary agents, deterioration inhibitors, and antioxidants. Agents, coloring agents and the like. For example, carbon black, silicon dioxide, process oil, sulfur (vulcanizing agent), dicumyl peroxide (Dicup, crosslinking agent), stearic acid and the like can be blended. These compounding agents are used as necessary, but the amount used is generally about 1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component, but may be appropriately changed depending on the overall balance and characteristics. You can also.

エポキシ樹脂複合剤としては、エポキシ樹脂成分及び充填剤を含有するのが好ましく、さらに必要に応じて各種の配合剤を添加することもできる。エポキシ樹脂成分としては、たとえばビスフェノールAタイプ、ビスフェノールFタイプ、レゾールノボラックタイプ、フェノール変性ノボラックタイプ等のノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン構造含有タイプ、アントラセン構造含有タイプ、フルオレン構造含有タイプ等の多環芳香族型エポキシ樹脂、水添脂環型エポキシ樹脂、液晶性エポキシ樹脂などが挙げられる。本発明に係るエポキシ樹脂成分は単独で用いても良いが、ブレンド樹脂のように二種類以上のエポキシ樹脂成分を混合して用いても良い。   As an epoxy resin composite agent, it is preferable to contain an epoxy resin component and a filler, and various compounding agents can be added as necessary. Examples of the epoxy resin component include bisphenol A type, bisphenol F type, resol novolak type, novolac type epoxy resin such as phenol-modified novolak type, naphthalene structure-containing type, anthracene structure-containing type, fluorene structure-containing type, etc. Type epoxy resin, hydrogenated alicyclic epoxy resin, liquid crystalline epoxy resin and the like. Although the epoxy resin component which concerns on this invention may be used independently, you may mix and use two or more types of epoxy resin components like a blend resin.

本発明においては、当該母材として、ナノコンポジット化エポキシ樹脂を用いることもできる。   In the present invention, a nanocomposite epoxy resin can also be used as the base material.

本発明に係る「ナノコンポジット化エポキシ樹脂」とは、エポキシ樹脂中に硬化剤又は硬化剤と硬化促進剤と共に、平均粒径が10〜1000nmのナノサイズの微粒子をあらかじめ分散させて新たな機能特性を発現させたエポキシ樹脂をいう。   The “nanocomposite epoxy resin” according to the present invention is a new functional property obtained by dispersing nano-sized fine particles having an average particle size of 10 to 1000 nm in advance together with a curing agent or a curing agent and a curing accelerator in an epoxy resin. An epoxy resin that expresses

本発明において用いることができるナノコンポジット化エポキシ樹脂としてのエポキシ樹脂は、5℃〜28℃程度の範囲の常温について、さらには100℃程度までの温度範囲に液状のものであれば、特にその種類は限定されることなく各種のものであってよい。   The epoxy resin as the nanocomposite epoxy resin that can be used in the present invention is particularly of a type as long as it is liquid at room temperature in the range of about 5 ° C to 28 ° C, and further in the temperature range up to about 100 ° C. There may be various things without being limited.

例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF又はレゾルシンをベースとするジグリシジルエーテル;フェノールノボラック樹脂又はクレゾールノボラック樹脂のポリグリシジルエーテル;水素化ビスフェノールAのジグリシジルエーテル;グリシジルアミン型のもの;線状脂肪族エポキシド型のもの;フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸又はテトラヒドロフタル酸のジグリシジルエステル等が挙げられる。   For example, diglycidyl ether based on bisphenol A, bisphenol F or resorcin; polyglycidyl ether of phenol novolac resin or cresol novolac resin; diglycidyl ether of hydrogenated bisphenol A; glycidyl amine type; linear aliphatic epoxide type And diglycidyl ester of phthalic acid, hexahydrophthalic acid or tetrahydrophthalic acid.

これらの液状エポキシ樹脂のエポキシ等量は、100〜500の範囲内にあることが好ましく、特に150〜250の範囲内にあることが好ましい。   The epoxy equivalent of these liquid epoxy resins is preferably in the range of 100 to 500, and more preferably in the range of 150 to 250.

これらの液状エポキシ樹脂は一種を単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。   These liquid epoxy resins may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more types.

上記液状エポキシ樹脂の中では、粘度の低いビスフェノールA又はビスフェノールFをベースとするジグリシジルエーテルが好ましい。   Among the liquid epoxy resins, diglycidyl ether based on bisphenol A or bisphenol F having a low viscosity is preferable.

また、液状エポキシ樹脂組成物を用いて得られる成形体に靱性や粘着性を付与するために、上記液状エポキシ樹脂に、エチレンオキシド又はプロピレンオキシド付加ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ダイマー酸型エポキシ樹脂、エポキシ変性NBRの等の変性エポキシ樹脂を組み合わせて用いてもよい。   In addition, in order to impart toughness and tackiness to the molded product obtained using the liquid epoxy resin composition, the liquid epoxy resin is added with ethylene oxide or propylene oxide-added bisphenol A type epoxy resin, dimer acid type epoxy resin, epoxy modified A modified epoxy resin such as NBR may be used in combination.

本発明において用いるエポキシ樹脂用硬化剤(B)は、50〜200℃に加熱されることにより、エポキシ樹脂のエポキシ基と架橋反応を起こし、エポキシ樹脂組成物を硬化させる作用を有する。   The epoxy resin curing agent (B) used in the present invention has a function of causing a crosslinking reaction with the epoxy group of the epoxy resin by being heated to 50 to 200 ° C. and curing the epoxy resin composition.

硬化剤としては、従来、エポキシ樹脂用硬化剤として用いられているものを使用することができる。   As the curing agent, those conventionally used as curing agents for epoxy resins can be used.

その具体例としては、ジシアンジアミド;4,4′−ジアミノヒフェニルスルホン;2−n−ヘプタデシルイミダゾールのようなイミダゾール誘導体;イソフタル酸ジヒドラジド;N,N−ジアルキル尿素誘導体;N,N−ジアルキルチオ尿素誘導体;テトラヒドロ無水フタル酸等の酸無水物;イソホロンジアミン、m−フェニレンジアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、m−キシレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン等のポリアミン;ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、N−アミノエチルピペラジン、トリスジメチルアミノメチルフェノール、3,9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン等のアミノアルキル環状化合物;メラミン;フッ化ホウ素錯化合物;各種ダイマー酸とジアミンの付加物よりなるポリアミドアミン;等が挙げられる。   Specific examples thereof include dicyandiamide; 4,4′-diaminohyphenylsulfone; imidazole derivatives such as 2-n-heptadecylimidazole; isophthalic acid dihydrazide; N, N-dialkylurea derivatives; N, N-dialkylthiourea. Derivatives; Acid anhydrides such as tetrahydrophthalic anhydride; Polyphores such as isophoronediamine, m-phenylenediamine, ethylenediamine, hexamethylenediamine, m-xylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine; bis (aminomethyl) Aminoal such as cyclohexane, N-aminoethylpiperazine, trisdimethylaminomethylphenol, 3,9-bis (3-aminopropyl) -2,4,8,10-tetraoxaspiro (5,5) undecane Le cyclic compound; melamine; boron fluoride complex compounds; consisting adducts of various dimer acid and a diamine polyamide amine; and the like.

これらのエポキシ樹脂用硬化剤は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。   These curing agents for epoxy resins may be used alone or in combination of two or more.

また、上記エポキシ樹脂成分の硬化助剤としては、例えば、1,8−ジアザ−ビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン等の三級アミン化合物、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン等の有機ホスフィン化合物等が挙げられる。   Examples of the curing aid for the epoxy resin component include tertiary amine compounds such as 1,8-diaza-bicyclo (5,4,0) undecene-7, triethylenediamine, benzyldimethylamine, and 2-methylimidazole. , Imidazoles such as 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole and 2-phenyl-4-methylimidazole, and organic phosphine compounds such as triphenylphosphine and tributylphosphine.

液状エポキシ樹脂組成物の全体量に対しての配合割合については、エポキシ樹脂100質量部に対して、通常、硬化剤は3〜100質量部の範囲内とし、硬化促進剤については、硬化剤に対しての比率が1/5以下程度を考慮することができる。   About the compounding ratio with respect to the whole quantity of a liquid epoxy resin composition, normally with respect to 100 mass parts of epoxy resins, a hardening | curing agent shall be in the range of 3-100 mass parts, and about a hardening accelerator, it is a hardening agent. A ratio of about 1/5 or less can be considered.

本発明に係る微粒子としては、無機化合物又は有機化合物が挙げられる。   Examples of the fine particles according to the present invention include inorganic compounds and organic compounds.

微粒子の1次平均粒子径としては、ナノコンポジット化し、安定にエポキシ樹脂中の混合し、音響特性を改良するという観点から、1000nm(1μm)以下が好ましく、更に好ましくは500nm以下であり、特に好ましくは200nm以下である。   The primary average particle diameter of the fine particles is preferably 1000 nm (1 μm) or less, more preferably 500 nm or less, particularly preferably from the viewpoint of nanocompositing, stably mixing in an epoxy resin, and improving acoustic characteristics. Is 200 nm or less.

無機化合物としては、珪素を含む化合物、二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム、タルク、クレイ、焼成カオリン、焼成ケイ酸カルシウム、水和ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム及びリン酸カルシウム等が好ましく、更に好ましくは、ケイ素を含む無機化合物や酸化ジルコニウムがある。   Inorganic compounds include silicon-containing compounds, silicon dioxide, aluminum oxide, zirconium oxide, calcium carbonate, talc, clay, calcined kaolin, calcined calcium silicate, hydrated calcium silicate, aluminum silicate, magnesium silicate, calcium phosphate, etc. More preferably, there are inorganic compounds containing silicon and zirconium oxide.

本発明に係る二酸化珪素の微粒子としては、例えば、アエロジルR972、R974、R812、200、300、R202、OX50、TT600(以上日本アエロジル(株)製)、MEK−ST(日産化学(株)製)、OSCAL(触媒化成(株)製)等の商品名を有する市販品が使用できる。さらに、スメクタイトとしては、ルーセントタイトSWN、SAN、STN、SEN、SPN(コープケミカル(株))、ベンナイトとしては、エスベン、C、E、W、WX、N−400、NX、NX80、NZ、NZ70、NE、NEZ、NO12S、NO12等や、オルガナイト、D、T(以上(株)ホージュン製)等が挙げることができる。本発明に係る酸化ジルコニウムの微粒子としては、例えば、アエロジルR976及びR811(以上日本アエロジル(株)製)、QUEEN TITANIC(触媒化成(株)製)等の商品名で市販されているものが使用できる。   Examples of the fine particles of silicon dioxide according to the present invention include, for example, Aerosil R972, R974, R812, 200, 300, R202, OX50, TT600 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), MEK-ST (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.). A commercial product having a trade name such as OSCAL (manufactured by Catalytic Chemicals Co., Ltd.) can be used. Furthermore, as smectite, Lucentite SWN, SAN, STN, SEN, SPN (Coop Chemical Co., Ltd.) and as Bennite, Sven, C, E, W, WX, N-400, NX, NX80, NZ, NZ70 , NE, NEZ, NO12S, NO12 and the like, organite, D, T (manufactured by Hojun Co., Ltd.) and the like. As the zirconium oxide fine particles according to the present invention, for example, those commercially available under trade names such as Aerosil R976 and R811 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) and QUEEN TITANIC (Catalyst Chemical Co., Ltd.) can be used. .

有機化合物としては、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、弗素樹脂及び等のポリマーが好ましい。中でも、アクリル樹脂、ブタジエン樹脂及びシリコーン樹脂が好ましく用いることができる。上記記載のアクリル樹脂及びシリコーン樹脂の中でも、特に三次元の網状構造を有するものが好ましく、例えば、アクリル樹脂としては、樹脂微粒子、MG−151、MG−152、MG−153、MG−154、MG−251、S−1200、S−0597、S−1500、S−4100、4000(以上日本ペイント(株)製)、リオスフィア(東洋インキ(株)製)等が好ましい。   As the organic compound, for example, polymers such as acrylic resin, urethane resin, silicone resin, fluorine resin, and the like are preferable. Among these, acrylic resins, butadiene resins and silicone resins can be preferably used. Among the acrylic resins and silicone resins described above, those having a three-dimensional network structure are particularly preferable. For example, as the acrylic resin, resin fine particles, MG-151, MG-152, MG-153, MG-154, MG -251, S-1200, S-0597, S-1500, S-4100, 4000 (manufactured by Nippon Paint Co., Ltd.), Riosphere (manufactured by Toyo Ink Co., Ltd.) and the like are preferable.

見掛比重が大きい程、高濃度のナノコンポジット化エポキシ樹脂を作ることが可能になり、凝集物が減少し、目標とする音響特性が良化するため好ましい。   A higher apparent specific gravity is preferable because a high-concentration nanocomposite epoxy resin can be produced, aggregates are reduced, and target acoustic characteristics are improved.

1次粒子の平均径が200nm以下、見掛比重が70g/リットル以上の二酸化珪素微粒子は、例えば、気化させた四塩化珪素と水素を混合させたものを1000〜1200℃にて空気中で燃焼させることで得ることができる。また、例えば、アエロジル200V、アエロジルR972V(以上日本アエロジル(株)製)の商品名で市販されており、それらを使用することができる。   Silicon dioxide fine particles having an average primary particle diameter of 200 nm or less and an apparent specific gravity of 70 g / liter or more are, for example, a mixture of vaporized silicon tetrachloride and hydrogen burned in air at 1000 to 1200 ° C. Can be obtained. Further, for example, they are commercially available under the trade names of Aerosil 200V and Aerosil R972V (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), and these can be used.

このようなナノコンポジット化エポキシ樹脂には市販の物も好ましく用いることができる。例えば、シリカナノコンポジットとしては、Nanopox F400、F440、F520、F630、F640、ALBIPOX F080、F081等が、NBRナノコンポジットとしては、ALBIPOX 1000、2000、2002、3001等、シリコーンゴムナノコンポジットとしては、ALBIDURE EP2240、EP5340、PU5640、6240UP、VE3320(NANORESIN社製)、アクリセットBPA328、BPF307(日本触媒製)が挙げられる。   A commercially available product can also be preferably used for such a nanocomposite epoxy resin. For example, Nanopox F400, F440, F520, F630, F640, ALBIPOX F080, F081, etc. as silica nanocomposites, ALBIPOX 1000, 2000, 2002, 3001, etc. as NBR nanocomposites, ALBIDURE EP2240 as silicone rubber nanocomposites, etc. EP5340, PU5640, 6240UP, VE3320 (manufactured by NANORESIN), ACRYSET BPA328, and BPF307 (manufactured by Nippon Shokubai).

〈フィラー混合物:フィラー複合粒子〉
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、かつ当該フィラー混合物として、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を少なくとも二種含有することを特徴とする。
<Filler mixture: Filler composite particles>
The backing material for an ultrasonic probe of the present invention contains a base material and a filler mixture, and contains at least two kinds of filler composite particles in which an elastomer and a filler are combined as the filler mixture.

本発明に係るフィラー混合物とは、後述するフィラーとエラストマーとを混合・分散して形成された混合物、及び、フィラー上にエラストマー膜を形成させて、又は、フィラーにエラストマーを含浸させて複合化し形成された複合物質をいう。   The filler mixture according to the present invention is a mixture formed by mixing and dispersing a filler and an elastomer, which will be described later, and an elastomer film formed on the filler, or a filler is impregnated with an elastomer to form a composite. Refers to the combined material.

本発明においては、粒子状のフィラー複合物質、すなわち、フィラー複合粒子であることが好ましい。   In the present invention, a particulate filler composite material, that is, a filler composite particle is preferable.

本発明において用いることができるフィラー複合粒子としては、特にエラストマーとフェライトの複合粒子、及びエラストマーとフェライトとガラスバルーンとの複合粒子が好適に用いられる。   As filler composite particles that can be used in the present invention, composite particles of elastomer and ferrite, and composite particles of elastomer, ferrite, and glass balloon are particularly preferably used.

本発明においては、当該フィラー複合粒子の密度が、5.0×10〜15×10kg/mであることが好ましい。 In the present invention, the density of the filler composite particles is preferably 5.0 × 10 3 ~15 × 10 3 kg / m 3.

当該フィラー複合粒子の密度は、JIS−K7112 02に記載のA法(水中置換法)の密度測定方法に準じて、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。   The density of the filler composite particles was measured using an electronic hydrometer SD-200L (manufactured by Alpha Mirage) in accordance with the density measurement method of Method A (underwater substitution method) described in JIS-K711002.

なお、当該密度を上記範囲内にするための調整は、当該フィラー複合粒子を構成するエラストマーとフィラーの化学種の選択の適正化と使用量、組成、フィラー複合粒子の作製方法における温度、濃度条件等の適正化により行うことができる。   Adjustment to bring the density within the above range is made by optimizing the selection of the chemical species of the elastomer and filler constituting the filler composite particles, the amount used, the composition, the temperature and concentration conditions in the method for preparing the filler composite particles. It can be performed by optimizing the above.

本発明においては、当該フィラー複合粒子の平均粒径は50〜200μmの範囲内にあり、当該フィラー複合粒子のうち、粒径が30μm以下の微粒子の含有量が20vol%以下であることを特徴とする。   In the present invention, the average particle size of the filler composite particles is in the range of 50 to 200 μm, and among the filler composite particles, the content of fine particles having a particle size of 30 μm or less is 20 vol% or less. To do.

本発明においては、当該平均粒径は、レーザー式粒度分布測定機(LMS−30(セイシン企業製))を使用して測定した。   In this invention, the said average particle diameter was measured using the laser type particle size distribution measuring device (LMS-30 (made by Seishin Enterprise)).

〈エラストマー〉
本発明に係るフィラー複合粒子は、エラストマーとフィラーとを複合して形成された粒子であることを特徴とする。
<Elastomer>
The filler composite particles according to the present invention are particles formed by combining an elastomer and a filler.

本願において、「エラストマー」とは、室温でゴム弾性を有する物質をいう。本発明においては、熱硬化性エラストマー又は熱可塑性エラストマーを用いることができるが、例えば、柔軟性エポキシ樹脂、シリコーンゴム、イソプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、天然ゴム等の熱硬化性エラストマーを用いることが好ましい。   In the present application, “elastomer” refers to a substance having rubber elasticity at room temperature. In the present invention, a thermosetting elastomer or a thermoplastic elastomer can be used. For example, thermosetting properties such as a flexible epoxy resin, silicone rubber, isoprene rubber, ethylene propylene rubber, butadiene rubber, chloroprene rubber, and natural rubber. It is preferable to use an elastomer.

《柔軟性エポキシ樹脂》
本発明において用いることができる「柔軟性エポキシ樹脂」とは、樹脂を構成する分子の両端にエポキシ基を有し、かつ、一方のエポキシ基と他方のエポキシ基との間に数平均分子量が50〜10000である柔軟な骨格を有するエポキシ樹脂をいう。
《Flexible epoxy resin》
The “flexible epoxy resin” that can be used in the present invention has an epoxy group at both ends of a molecule constituting the resin, and a number average molecular weight of 50 between one epoxy group and the other epoxy group. An epoxy resin having a flexible skeleton of 10000 to 10000.

このような柔軟性エポキシ化合物を用いることにより、本発明に係るフィラー複合粒子は、音響特性優れ、かつ接着性に優れたものとなる。   By using such a flexible epoxy compound, the filler composite particles according to the present invention are excellent in acoustic characteristics and adhesiveness.

なお、本明細書において、「柔軟な骨格」とは、その骨格のみからなる樹脂のガラス転移温度が25℃以下となるような骨格を意味する。上記柔軟な骨格部分は、電子部品用接着剤の硬化物の常温における柔軟性、接着性等の観点から、数平均分子量の下限が50、上限が10000である。数平均分子量の好ましい下限は100、好ましい上限は2000である。   In the present specification, the “flexible skeleton” means a skeleton having a glass transition temperature of 25 ° C. or lower of a resin composed only of the skeleton. The flexible skeleton portion has a lower limit of number average molecular weight of 50 and an upper limit of 10,000 from the viewpoints of flexibility and adhesiveness of the cured product of the adhesive for electronic components at room temperature. The preferable lower limit of the number average molecular weight is 100, and the preferable upper limit is 2000.

上記柔軟性エポキシ化合物としては、特に限定されず、例えば、1,2−ポリブタジエン変性ビスフェノールAグリシジルエーテル、1,4−ポリブタジエン変性ビスフェノールAグリシジルエーテル、ポリプロピレンオキサイド変性ビスフェノールAグリシジルエーテル、ポリエチレンオキサイド変性ビスフェノールAグリシジルエーテル、アクリルゴム変性ビスフェノールAグリシジルエーテル、ウレタン樹脂変性ビスフェノールAグリシジルエーテル、ポリエステル樹脂変性ビスフェノールAグリシジルエーテル、1,2−ポリブタジエン変性グリシジルエーテル、1,4−ポリブタジエン変性グリシジルエーテル、ポリプロピレンオキサイド変性グリシジルエーテル、ポリエチレンオキサイド変性グリシジルエーテル、アクリルゴム変性グリシジルエーテル、ウレタン樹脂変性グリシジルエーテル、ポリエステル樹脂変性グリシジルエーテル、及び、これらの水添化物等が挙げられる。   The flexible epoxy compound is not particularly limited. For example, 1,2-polybutadiene modified bisphenol A glycidyl ether, 1,4-polybutadiene modified bisphenol A glycidyl ether, polypropylene oxide modified bisphenol A glycidyl ether, polyethylene oxide modified bisphenol A Glycidyl ether, acrylic rubber modified bisphenol A glycidyl ether, urethane resin modified bisphenol A glycidyl ether, polyester resin modified bisphenol A glycidyl ether, 1,2-polybutadiene modified glycidyl ether, 1,4-polybutadiene modified glycidyl ether, polypropylene oxide modified glycidyl ether , Polyethylene oxide modified glycidyl ether, acrylic rubber Sex glycidyl ether, urethane resin modified glycidyl ether, polyester resin modified glycidyl ether, and the like of these hydrogenated products thereof.

これらのエポキシ化合物は単独で用いられてもよく、二種以上が併用されてもよい。なかでも、上記柔軟な骨格がブタジエンゴム、プロピレンオキサイド、エチレンオキサイド、アクリルゴム、及び、これらの水添加物からなる群より選択される少なくとも一種の化合物に由来するエポキシ化合物が好適に用いられる。更に好ましくは、ブタジエンゴム又はこれらの水添加物に由来する柔軟な骨格を有するエポキシ化合物が好ましい。   These epoxy compounds may be used independently and 2 or more types may be used together. Among them, an epoxy compound in which the flexible skeleton is derived from at least one compound selected from the group consisting of butadiene rubber, propylene oxide, ethylene oxide, acrylic rubber, and these water additives is preferably used. More preferably, an epoxy compound having a flexible skeleton derived from butadiene rubber or a water additive thereof is preferable.

上記柔軟エポキシ化合物としては、反応速度が速いことから、分子内に芳香族骨格を有するものが好適である。このような芳香族骨格を有するエポキシ化合物としては特に限定されず、例えば、1,2−ポリブタジエン変性ビスフェノールAグリシジルエーテル、1,4−ポリブタジエン変性ビスフェノールAグリシジルエーテル、ポリプロピレンオキサイド変性ビスフェノールAグリシジルエーテル、ポリエチレンオキサイド変性ビスフェノールAグリシジルエーテル、アクリルゴム変性ビスフェノールAグリシジルエーテル、ウレタン樹脂変性ビスフェノールAグリシジルエーテル、ポリエステル樹脂変性ビスフェノールAグリシジルエーテル等が挙げられる。なかでも、グリシジル基が芳香族骨格に直接結合している構造を有するものは、特に反応速度が速い。   As the flexible epoxy compound, one having an aromatic skeleton in the molecule is preferable because of its high reaction rate. The epoxy compound having such an aromatic skeleton is not particularly limited. For example, 1,2-polybutadiene modified bisphenol A glycidyl ether, 1,4-polybutadiene modified bisphenol A glycidyl ether, polypropylene oxide modified bisphenol A glycidyl ether, polyethylene Examples thereof include oxide-modified bisphenol A glycidyl ether, acrylic rubber-modified bisphenol A glycidyl ether, urethane resin-modified bisphenol A glycidyl ether, and polyester resin-modified bisphenol A glycidyl ether. Among them, those having a structure in which a glycidyl group is directly bonded to an aromatic skeleton have a particularly high reaction rate.

使用できる樹脂としては市販されている物では、例えば、EPICLON EXA−4816、EXA−4822、EXA−4850−150、EXA−4850−1000、TSR−960、TSR−601(DIC製)、アデカレジンEBRシリーズ、EPUシリーズ、C−1116A/B((テスク製)、デュラルコ 4583(コトロニクス社製)、Albiflex 296、348、XP544、712(ナノレジン社製)エポフレンドAT501、CT310(ダイセル化学製)、D.E.R.732(ダウケミカル製)、EPB−13(日本曹達社製)が挙げることができる。   Examples of commercially available resins that can be used include EPICLON EXA-4816, EXA-4822, EXA-4850-150, EXA-4850-1000, TSR-960, TSR-601 (manufactured by DIC), Adeka Resin EBR series EPU series, C-1116A / B (manufactured by Tesque), Duralco 4583 (manufactured by Cotronics), Albiflex 296, 348, XP544, 712 (manufactured by Nanoresin) Epofriend AT501, CT310 (manufactured by Daicel Chemical), ER 732 (made by Dow Chemical), EPB-13 (made by Nippon Soda Co., Ltd.) can be mentioned.

〈フィラー〉
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、比重が5.0以上のフィラーか1以下のフィラーを用いることが好ましい。
<Filler>
As the filler that can be used in the present invention, various conventionally known fillers that can be contained in the resin can be used. In the present invention, it is preferable to use a filler having a specific gravity of 5.0 or more or 1 or less.

比重が5.0以上のフィラーとしては、以下の無機粒子を好ましく用いることができる。下記括弧内の数値は、各物質の比重を表す。   As the filler having a specific gravity of 5.0 or more, the following inorganic particles can be preferably used. The numerical value in the parenthesis below represents the specific gravity of each substance.

フェライト(5.6)、酸化タングステン(7.2)、酸化イットリビウム(9.2)、酸化ビスマス(8.9)、酸化亜鉛(5.6)、タングステン(19.3)、酸化ジルコニウム(5.9)、酸化スズ(7.0)、酸化ニッケル(6.7)、酸化バリウム(5.7)、酸化マンガン(5.0)、酸化イットリウム(5.0)、酸化インジウム(7.2)、酸化タンタル(8.2)、チタン酸バリウム(6.1)等を上げることができる。   Ferrite (5.6), tungsten oxide (7.2), yttrium oxide (9.2), bismuth oxide (8.9), zinc oxide (5.6), tungsten (19.3), zirconium oxide (5 .9), tin oxide (7.0), nickel oxide (6.7), barium oxide (5.7), manganese oxide (5.0), yttrium oxide (5.0), indium oxide (7.2) ), Tantalum oxide (8.2), barium titanate (6.1), and the like.

比重が1以下のフィラーとしては、中空の粒子が好ましい。中空粒子には、中空樹脂粒子や中空無機粒子があり何れも好ましく用いることができるが、中空無機粒子の方がより好ましい。中空粒子は、内部に空洞を有する粒子であり、粒子内部に1個の空洞を有していてもよく、粒子内に複数の空洞を有していてもよい。また、中空粒子は、多孔性中空粒子であってもよい。中空粒子としては、アクリル、もしくはアクリルニトリル等のアクリル系樹脂、又はポリスチレン樹脂等の合成樹脂などの中空樹脂粒子、シリカ、アルミナなどの中空無機粒子などが挙げられる。   As the filler having a specific gravity of 1 or less, hollow particles are preferable. Hollow particles include hollow resin particles and hollow inorganic particles, both of which can be preferably used, but hollow inorganic particles are more preferred. The hollow particle is a particle having a cavity inside, and may have one cavity inside the particle, or may have a plurality of cavities in the particle. The hollow particles may be porous hollow particles. Examples of the hollow particles include hollow resin particles such as acrylic resins such as acrylic or acrylonitrile, synthetic resins such as polystyrene resins, and hollow inorganic particles such as silica and alumina.

ガラスバルーン、中空シリカ(0.30)、セノライト(0.76)、フェノール樹脂マイクロバルーン(0.15)ユリア樹脂マイクロバルーン(0.13)、ポリメタクリル酸メチルバルーン(0.40)等を上げることができる。   Glass balloon, hollow silica (0.30), cenolite (0.76), phenol resin microballoon (0.15) urea resin microballoon (0.13), polymethyl methacrylate balloon (0.40), etc. be able to.

フィラーの平均粒子径は、100nm〜500μm、特に500nm〜100μm、さらに好ましくは5〜50μmであるのが好ましい。   The average particle diameter of the filler is preferably 100 nm to 500 μm, particularly 500 nm to 100 μm, more preferably 5 to 50 μm.

なお、フィラーの平均粒子径は、バッキング層を薄く切断し、透過型電子顕微鏡により倍率100万倍程度で観測し少なくとも100個の中空粒子の面積円相当径を求めた数平均値を用いる場合や、もっと簡単には、レーザー式粒度分布測定機(例えば、LMS−30(セイシン企業製))を使用して測定できる。   In addition, the average particle diameter of the filler is obtained by using a number average value obtained by slicing the backing layer thinly and observing with a transmission electron microscope at a magnification of about 1,000,000 times and obtaining an area circle equivalent diameter of at least 100 hollow particles. More simply, it can be measured using a laser type particle size distribution analyzer (for example, LMS-30 (manufactured by Seishin Enterprise)).

上記フィラーのうち、特に好ましいのは、コスト、比重等の観点から、フェライト、酸化タングステン、酸化亜鉛、タングステン及び、中空シリカ、ガラスバルーンである。   Among the fillers, ferrite, tungsten oxide, zinc oxide, tungsten, hollow silica, and glass balloon are particularly preferable from the viewpoints of cost, specific gravity, and the like.

(シランカップリング剤)
本発明に係るフィラー複合粒子は、シランカップリング剤又はその反応物を含有することが好ましい。
(Silane coupling agent)
The filler composite particles according to the present invention preferably contain a silane coupling agent or a reaction product thereof.

本願でいう「シランカップリング剤」とは、分子中に二個以上異なった反応基(メトキシ基、エトキシ基、シラノール基、ビニル基、エポキシ基、メタクリル基、アクリル基、アミノ基など)をもつ有機ケイ素単量体をいう。   “Silane coupling agent” as used herein has two or more different reactive groups (methoxy group, ethoxy group, silanol group, vinyl group, epoxy group, methacryl group, acrylic group, amino group, etc.) in the molecule. An organosilicon monomer.

本発明において用いられるシランカップリング剤としては、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、メチルメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−(メタクリロキシプロピル)トリメトキシシラン、γ−(メタクリロキシプロピル)トリエトキシシラン、γ−(メタクリロキシプロピル)メチルジメトキシシラン、γ−(メタクリロキシプロピル)エチルジメトキシシラン、γ−(アクリロキシプロピル)トリメトキシシラン、γ−(アクリロキシプロピル)メチルジメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシランなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのシランカップリング剤は単独で用いてもよく、二種以上混合して用いてもよい。   Examples of the silane coupling agent used in the present invention include 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, methylmethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyltrichlorosilane, vinyltris (β-methoxyethoxy) silane, vinyltri Ethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, γ- (methacryloxypropyl) trimethoxysilane, γ- (methacryloxypropyl) triethoxysilane, γ- (methacryloxypropyl) methyldimethoxysilane, γ- (methacryloxypropyl) ethyldimethoxy Silane, γ- (acryloxypropyl) trimethoxysilane, γ- (acryloxypropyl) methyldimethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, γ-glycidoxy Propylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β- (aminoethyl) ) -Γ-aminopropyltriethoxysilane, N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-γ-amino Examples include, but are not limited to, propyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, and γ-chloropropyltrimethoxysilane. These silane coupling agents may be used alone or in combination of two or more.

(表面処理)
本発明においては、フィラー複合粒子に含有されるフィラーが、予め前記シランカップリング剤で表面処理を施していることが好ましい。当該表面処理の方法としては、従来公知の種々の方法を採用することができる。
(surface treatment)
In the present invention, it is preferable that the filler contained in the filler composite particles has been surface-treated with the silane coupling agent in advance. As the surface treatment method, various conventionally known methods can be employed.

例えば、シランカップリング剤の所定量を、酢酸、メタノール等と水との混合溶媒に溶解し、表面処理液を調製する。この表面処理液に、フィラーを入れ、十分に撹拌し、表面処理を行う。その後、フィラーと処理液を分離した後で、処理済みのフィラーを乾燥機中にて加熱処理を行うことにより、表面処理済のフィラーを得る。   For example, a predetermined amount of the silane coupling agent is dissolved in a mixed solvent of acetic acid, methanol or the like and water to prepare a surface treatment solution. A filler is put into this surface treatment liquid, and the surface treatment is performed by sufficiently stirring. Thereafter, after the filler and the treatment liquid are separated, the treated filler is subjected to a heat treatment in a dryer to obtain a surface-treated filler.

〈フィラー複合粒子の作製方法〉
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。
<Method for producing filler composite particles>
As a method for producing the filler composite particles according to the present invention, various conventionally known methods can be adopted. For example, they are disclosed in JP-A Nos. 62-118700 and 2003-190162. The method can be adopted.

具体的には、例えば、フィラーの粉体を溶媒で希釈した熱硬化性エラストマーの溶液中に浸し、良く攪拌した後、余分な溶液を捨て、常温で乾燥させ溶媒を蒸発させ、その後電気炉内でエラストマーを加熱硬化させ、このエラストマーで被覆されたフィラー粉体をフィラー複合粒子として得ることができる。   Specifically, for example, after immersing the filler powder in a solution of a thermosetting elastomer diluted with a solvent and stirring well, discard the excess solution, dry at room temperature, evaporate the solvent, and then in the electric furnace The elastomer can be heat-cured and the filler powder coated with the elastomer can be obtained as filler composite particles.

また、別の作製方法として、まず、流動体としてのエラストマーを作製するため、あらかじめエラストマーと硬化剤とを混合し十分に攪拌しておく、この流動体としてのエラストマーに対して、フィラー粒子を所定量添加し、その添加後にエラストマーに対して十分な攪拌処理を行う。この場合においては、例えば攪拌と共に超音波振動を印加するようにしてもよい。   As another production method, first, in order to produce an elastomer as a fluid, an elastomer and a curing agent are mixed in advance and sufficiently stirred. A fixed amount is added, and after the addition, the elastomer is sufficiently stirred. In this case, for example, ultrasonic vibration may be applied together with stirring.

本発明に係る「フィラー複合粒子の密度」は、フィラー複合粒子を作製する際に、同じ比率にてフィラーとエラストマーを混合して固めて作ったテストピースの密度を、JIS−K7112 02に記載のA法(水中置換法)の密度測定方法に準じて、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。   “Density of filler composite particles” according to the present invention refers to the density of a test piece prepared by mixing and solidifying filler and elastomer at the same ratio when preparing filler composite particles, as described in JIS-K711212. The density was measured using an electronic hydrometer SD-200L (manufactured by Alpha Mirage) in accordance with the density measurement method of Method A (in-water substitution method).

(超音波探触子)
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)。
(Ultrasonic probe)
The ultrasonic probe according to the present invention is a main component of an ultrasonic diagnostic imaging apparatus and has a function of generating ultrasonic waves and transmitting / receiving ultrasonic beams. The internal configuration of the ultrasonic probe may take various forms, but as a general configuration, from the tip (surface contacting the living body that is the subject), the “acoustic lens”, “acoustic matching layer”, It is possible to adopt a configuration of an aspect in which “ultrasonic transducer (piezoelectric element)” and “backing” are juxtaposed in order (see FIG. 1).

本発明に係る超音波探触子は、超音波送信用振動子と超音波受信用振動子を具備する超音波医用画像診断装置用探触子(プローブ)であり、受信用振動子として、本発明に係る上記超音波受信用振動子を用いることを特徴とする。   An ultrasonic probe according to the present invention is a probe for an ultrasonic medical image diagnostic apparatus including an ultrasonic transmission transducer and an ultrasonic reception transducer. The ultrasonic receiving transducer according to the invention is used.

本発明においては、超音波の送受信の両方をひと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探触子内に構成される。   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 probe.

送信用振動子を構成する圧電材料としては、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。   The piezoelectric material constituting the transmitting vibrator may be a conventionally known ceramic inorganic piezoelectric material or an organic piezoelectric material.

本発明に係る超音波探触子においては、送信用振動子の上もしくは並列に本発明に係る超音波受信用振動子を配置することができる。   In the ultrasonic probe according to the present invention, the ultrasonic receiving transducer according to the present invention can be arranged on or in parallel with the transmitting transducer.

より好ましい実施形態としては、超音波送信用振動子の上に本発明に係る超音波受信用振動子を積層する構造が良く、その際には、本発明に係る超音波受信用振動子は他の高分子材料(支持体として上記の比誘電率が比較的低い高分子(樹脂)フィルム、例えば、ポリエステルフィルム)の上に添合した形で送信用振動子の上に積層してもよい。その際の受信用振動子と他の高分子材料と合わせた膜厚は、探触子の設計上好ましい受信周波数帯域に合わせることが好ましい。実用的な超音波医用画像診断装置及び生体情報収集に現実的な周波数帯から鑑みると、その膜厚は、5〜200μmであることが好ましい。   As a more preferred embodiment, the structure for laminating the ultrasonic receiving transducer according to the present invention on the ultrasonic transmitting transducer is good, and in this case, the ultrasonic receiving transducer according to the present invention is other It may be laminated on the transmitting vibrator in a form of being joined to the above polymer material (the polymer (resin) film having a relatively low relative dielectric constant as a support, for example, a polyester film). In this case, it is preferable that the film thickness of the receiving vibrator and the other polymer material be matched to a preferable receiving frequency band in terms of probe design. In view of a practical ultrasonic medical diagnostic imaging apparatus and biological information collection from a practical frequency band, the film thickness is preferably 5 to 200 μm.

なお、当該探触子には、バッキング層、音響整合層、音響レンズなどを設けても良い。また、多数の圧電材料を有する振動子を2次元に並べた探触子とすることもできる。複数の2次元配列した探触子を順次走査して、画像化するスキャナーとして構成させることもできる。   The probe may be provided with a backing layer, an acoustic matching layer, an acoustic lens, and the like. Also, a probe in which vibrators having a large number of piezoelectric materials are two-dimensionally arranged can be used. A plurality of two-dimensionally arranged probes can be sequentially scanned to form a scanner.

(バッキング層)
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。
(Backing layer)
The backing layer is an ultrasonic absorber that supports an ultrasonic transducer (piezoelectric element) and can absorb unnecessary ultrasonic waves.

本発明においては、バッキング層に用いられるバッキング材としては、前記バッキング材を用いることを特徴とする。   In the present invention, as the backing material used for the backing layer, the backing material is used.

(超音波振動子:圧電素子)
本発明に係る超音波振動子は、電極及び圧電材料を有し、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。
(Ultrasonic vibrator: piezoelectric element)
The ultrasonic transducer according to the present invention is an element having electrodes and a piezoelectric material, capable of converting electrical signals into mechanical vibrations and converting mechanical vibrations into electrical signals and capable of transmitting and receiving ultrasonic waves.

圧電材料は、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な圧電体を含有する材料である。圧電体としては、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系セラミックス、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛などの圧電セラミックス、ニオブ酸リチウム、亜鉛ニオブ酸鉛とチタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛とチタン酸鉛等の固溶系単結晶からなる圧電単結晶、水晶、ロッシェル塩、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、あるいはVDFと、例えば、3フッ化エチレン(TrFE)の共重合体であるポリフッ化ビニリデン−3フッ化エチレン(P(VDF−TrFE))のようなPVDF共重合体、シアン化ビニリデン(VDCN)の重合体であるポリシアン化ビニリデン(PVDCN)、あるいはシアン化ビニリデン系共重合体あるはナイロン9、ナイロン11などの奇数ナイロンや、芳香族ナイロン、脂環族ナイロン、あるいはポリ乳酸や、ポリヒドロキシブチレートなどのポリヒドロキシカルボン酸、セルロース系誘導体、ポリウレアなどの有機高分子圧電材料などを用いることができる。   The piezoelectric material is a material containing a piezoelectric body capable of converting an electrical signal into mechanical vibration and converting mechanical vibration into an electrical signal. Piezoelectric ceramics such as lead zirconate titanate (PZT) ceramics, lead titanate, lead metaniobate, etc., lithium niobate, lead zinc niobate and lead titanate, lead magnesium niobate and lead titanate, etc. Piezoelectric single crystal, crystal, Rochelle salt, polyvinylidene fluoride (PVDF), or VDF and a copolymer of, for example, ethylene trifluoride (TrFE), made of a solid solution single crystal of PVDF copolymer such as (P (VDF-TrFE)), polyvinylidene cyanide (PVDCN) which is a polymer of vinylidene cyanide (VDCN), or vinylidene cyanide-based copolymer such as nylon 9, nylon 11, etc. Odd-numbered nylon, aromatic nylon, alicyclic nylon, polylactic acid, Polyhydroxycarboxylic acids such as hydroxy butyrate, cellulose derivatives, such as organic polymer piezoelectric materials such as polyurea can be used.

圧電材料の厚さとしては、概ね100〜500μmの範囲で用いられる。圧電材料は、その両面に電極が付された状態で、超音波振動子として用いられる。   The thickness of the piezoelectric material is generally in the range of 100 to 500 μm. A piezoelectric material is used as an ultrasonic vibrator with electrodes attached to both sides thereof.

(電極)
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。
(electrode)
Materials used for electrodes applied to piezoelectric materials include gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), palladium (Pd), copper (Cu), aluminum (Al), nickel (Ni), tin (Sn) etc. are mentioned.

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及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。   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 made of a metal to be used and an alloy thereof, and further forming a partially insulating material to a thickness of 1 to 10 μm by a sputtering method or other appropriate methods as necessary.

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。電極は、圧電材料上に、探触子の形状に応じて、圧電体面の全面あるいは圧電体面の一部に、設けられる。   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. The electrode is provided on the entire surface of the piezoelectric body or a part of the piezoelectric body surface on the piezoelectric material according to the shape of the probe.

超音波振動子とバッキング材は、接着層を介して積層されていることが好ましい態様である。接着層を形成するための接着剤としては、エポキシ系の接着剤を用いることができる。   In a preferred embodiment, the ultrasonic transducer and the backing material are laminated via an adhesive layer. As an adhesive for forming the adhesive layer, an epoxy-based adhesive can be used.

超音波振動子の、バッキング材側の表面の一部と、音響整合層側の表面の一部には電極が接触されており、バッキング材と電極が接着層を介して積層されている部分を含む場合もある。   An electrode is in contact with a part of the surface on the backing material side of the ultrasonic vibrator and a part of the surface on the acoustic matching layer side, and the part where the backing material and the electrode are laminated via the adhesive layer May include.

(音響整合層)
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。
(Acoustic matching layer)
The acoustic matching layer according to the present invention matches the acoustic impedance between the ultrasonic transducer and the subject and is made of a material having an intermediate acoustic impedance between the ultrasonic transducer and the subject.

音響整合層に用いられる材料としては、アルミ、アルミ合金(例えばAL−Mg合金)、マグネシウム合金、マコールガラス、ガラス、溶融石英、コッパーグラファイト、ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)、ポリカーボネート(PC)、ABC樹脂、ポリフェニレンエーテル(PPE)、ABS樹脂、AAS樹脂、AES樹脂、ナイロン(PA6、PA6−6)、PPO(ポリフェニレンオキシド)、PPS(ポリフェニレンスルフィド:ガラス繊維入りも可)、PPE(ポリフェニレンエーテル)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PAI(ポリアミドイミド)、PETP(ポリエチレンテレフタレート)、PC(ポリカーボネート)、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等を用いることができる。好ましくはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に充填剤として亜鉛華、酸化チタン、シリカやアルミナ、ベンガラ、フェライト、酸化タングステン、酸化イットリビウム、硫酸バリウム、タングステン、モリブデン等を入れて成形したものを用いることができる。   Materials used for the acoustic matching layer include aluminum, aluminum alloy (for example, AL-Mg alloy), magnesium alloy, Macor glass, glass, fused quartz, copper graphite, polyethylene (PE), polypropylene (PP), and polycarbonate (PC). , ABC resin, polyphenylene ether (PPE), ABS resin, AAS resin, AES resin, nylon (PA6, PA6-6), PPO (polyphenylene oxide), PPS (polyphenylene sulfide: glass fiber can be included), PPE (polyphenylene ether) ), PEEK (polyetheretherketone), PAI (polyamideimide), PETP (polyethylene terephthalate), PC (polycarbonate), epoxy resin, urethane resin, and the like. Preferably, use is made of a thermosetting resin such as an epoxy resin, which contains zinc oxide, titanium oxide, silica, alumina, bengara, ferrite, tungsten oxide, yttrium oxide, barium sulfate, tungsten, molybdenum, etc. as a filler. Can do.

音響整合層は、単層でもよいし複数層から構成されてもよいが、好ましくは2層以上、より好ましくは4層以上である。音響整合層の層厚は、超音波の波長をλとすると、λ/4となるように定めることがこのましい。これを満たさない場合、本来の共振周波数とは異なる周波数ポイントに複数の不要スプリアスが出現し、基本音響特性が大きく変動してしまうことがある。結果、残響時間の増加、反射エコーの波形歪みによる感度やS/Nの低下を引き起こしてしまい好ましくない。このような音響整合層の厚さとしては、概ね20〜500μmの範囲で用いられる。   The acoustic matching layer may be a single layer or may be composed of a plurality of layers, but is preferably 2 layers or more, more preferably 4 layers or more. The thickness of the acoustic matching layer is preferably determined to be λ / 4 where λ is the wavelength of the ultrasonic wave. If this is not satisfied, a plurality of unnecessary spurious noises may appear at a frequency point different from the original resonance frequency, and the basic acoustic characteristics may vary greatly. As a result, reverberation time increases and sensitivity and S / N decrease due to waveform distortion of the reflected echo are undesirable. The thickness of such an acoustic matching layer is generally in the range of 20 to 500 μm.

本発明の超音波探触子では、超音波の送受信の両方を一つの超音波振動子で担ってもよいが、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ものが、好ましく用いられる。送信用超音波振動子と、受信用超音波振動子の配列としては、各々を上下に配置する配列及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。   In the ultrasonic probe of the present invention, both transmission and reception of ultrasonic waves may be performed by a single ultrasonic transducer. However, as an ultrasonic transducer, an ultrasonic transducer for transmission, an ultrasonic transducer for reception, What comprises is preferably used. The arrangement of the ultrasonic transducer for transmission and the ultrasonic transducer for reception may be either an arrangement arranged one above the other or an arrangement arranged in parallel, but a structure in which the arrangement is arranged one above the other is preferable.

積層する場合の送信用超音波振動子及び受信用超音波振動子の厚さとしては、40〜150μmであることが好ましい。   The thickness of the ultrasonic transducer for transmission and the ultrasonic transducer for reception in the case of stacking is preferably 40 to 150 μm.

本発明に係る超音波探触子は、種々の態様の超音波画像検出置に用いることができる。   The ultrasonic probe according to the present invention can be used in various modes of ultrasonic image detection devices.

図2に本発明の超音波探触子を具備する超音波画像検出装置の例の主要部の構成を示す概念図を示す。   FIG. 2 is a conceptual diagram showing the configuration of the main part of an example of an ultrasonic image detection apparatus including the ultrasonic probe of the present invention.

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。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共に、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。   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). 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。   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.

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。そして、超音波探触子の各圧電材料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。   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. Then, an electrical signal is applied to each piezoelectric material of the ultrasonic probe, ultrasonic waves are transmitted to the subject, and reflected waves generated by acoustic impedance mismatch inside the subject are received by the ultrasonic probe. To do.

(音響レンズ)
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。
(Acoustic lens)
The acoustic lens according to the present invention is arranged to focus an ultrasonic beam using refraction and improve resolution.

本発明において、音響レンズを構成する素材としては、従来公知のシリコーンゴム、フッ素シリコーンゴム、ポリウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム等のホモポリマー、エチレンとプロピレンとを共重合させてなるエチレン−プロピレン共重合体ゴム等の共重合体ゴム等を用いることができる。これらのうち、シリコーン系ゴムを用いることが好ましい。   In the present invention, the material constituting the acoustic lens includes conventionally known homopolymers such as silicone rubber, fluorosilicone rubber, polyurethane rubber, epichlorohydrin rubber, and ethylene-propylene copolymer rubber obtained by copolymerizing ethylene and propylene. Copolymer rubber etc. can be used. Of these, it is preferable to use silicone rubber.

本発明に使用されるシリコーン系ゴムとしては、シリコーンゴム、フッ素シリコーンゴム等が挙げられる。就中、レンズ材の特性上、シリコーンゴムを使用することが好ましい。シリコーンゴムとは、Si−O結合からなる分子骨格を有し、そのSi原子に複数の有機基が主結合したオルガノポリシロキサンをいい、通常は、その主成分はメチルポリシロキサンで、全体の有機基のうち90%以上はメチル基である。メチル基に代えて水素原子、フェニル基、ビニル基、アリル基等を導入したものも使用することができる。当該シリコーンゴムは、例えば、高重合度のオルガノポリシロキサンに過酸化ベンゾイルなどの硬化剤(加硫剤)を混練し、加熱加硫し硬化させることにより得ることができる。必要に応じてシリカ、ナイロン粉末等の有機又は無機充填剤、硫黄、酸化亜鉛等の加硫助剤等を添加してもよい。   Examples of the silicone rubber used in the present invention include silicone rubber and fluorine silicone rubber. In particular, it is preferable to use silicone rubber because of the characteristics of the lens material. Silicone rubber is an organopolysiloxane having a molecular skeleton composed of Si—O bonds, and having a plurality of organic groups mainly bonded to the Si atoms. Usually, the main component is methylpolysiloxane, and the entire organic group is organic. 90% or more of the groups are methyl groups. A material in which a hydrogen atom, a phenyl group, a vinyl group, an allyl group or the like is introduced instead of the methyl group can be used. The silicone rubber can be obtained, for example, by kneading a curing agent (vulcanizing agent) such as benzoyl peroxide with organopolysiloxane having a high degree of polymerization, followed by heat vulcanization and curing. If necessary, organic or inorganic fillers such as silica and nylon powder, and vulcanization aids such as sulfur and zinc oxide may be added.

本発明に使用されるブタジエン系ゴムとしては、ブタジエン単独又はブタジエンを主体としこれに少量のスチロール又はアクリロニトリルが共重合した共重合ゴム等が挙げられる。就中、レンズ材の特性上、ブタジエンゴムを使用することが好ましい。ブタジエンゴムとは、共役二重結合を有するブタジエンの重合により得られる合成ゴムをいう。ブタジエンゴムは、共役二重結合を有するブタジエン単独が1.4又は1.2重合することにより得ることができる。ブタジエンゴムは、硫黄等により加硫させたものが使用できる。   Examples of the butadiene rubber used in the present invention include butadiene alone or a copolymer rubber mainly composed of butadiene and copolymerized with a small amount of styrene or acrylonitrile. In particular, it is preferable to use butadiene rubber because of the characteristics of the lens material. The butadiene rubber refers to a synthetic rubber obtained by polymerization of butadiene having a conjugated double bond. Butadiene rubber can be obtained by 1.4 or 1.2 polymerization of butadiene alone having a conjugated double bond. A butadiene rubber vulcanized with sulfur or the like can be used.

本発明に係る音響レンズにおいては、シリコーン系ゴムとブタジエン系ゴムとを混合し加硫硬化させることにより得ることができる。例えば、シリコーンゴムとブタジエンゴムとを適宜割合で、混練ロールにより、混合し、過酸化ベンゾイルなどの加硫剤を添加し、加熱加硫し架橋(硬化)させることにより得ることができる。その際に、加硫助剤として、酸化亜鉛を添加することが好ましい。酸化亜鉛は、レンズ特性を落とさずに、加硫促進を促し、加硫時間を短縮できる。他に、着色剤や音響レンズの特性を損なわない範囲内で他の添加剤を添加してもよい。シリコーン系ゴムとブタジエン系ゴムとの混合割合は、その音響インピーダンスが人体に近似しているとともに、その音速が人体より小さく、減衰が少ないものを得るには、通常、1:1が好ましいが、当該混合割合は適宜変更可能である。   The acoustic lens according to the present invention can be obtained by mixing and curing and curing silicone rubber and butadiene rubber. For example, it can be obtained by mixing silicone rubber and butadiene rubber in an appropriate ratio by a kneading roll, adding a vulcanizing agent such as benzoyl peroxide, and heat vulcanizing and crosslinking (curing). At that time, it is preferable to add zinc oxide as a vulcanization aid. Zinc oxide can accelerate vulcanization and shorten the vulcanization time without deteriorating lens characteristics. In addition, other additives may be added as long as the characteristics of the colorant and the acoustic lens are not impaired. The mixing ratio of the silicone rubber and the butadiene rubber is preferably 1: 1 in order to obtain a material whose acoustic impedance is close to that of the human body and whose sound speed is smaller than that of the human body and less attenuated. The mixing ratio can be changed as appropriate.

シリコーンゴムは、市販品として入手することができ、例えば信越化学社製、KE742U、KE752U、KE931U、KE941U、KE951U、KE961U、KE850U、KE555U、KE575U等や、モメンティブパフォーマンスマテリアル社製のTSE221−3U、TE221−4U、TSE2233U、XE20−523−4U、TSE27−4U、TSE260−3U、TSE−260−4Uやダウコーニング東レ社製のSH35U、SH55UA、SH831U、SE6749U、SE1120USE4704Uなどを用いることができる。   Silicone rubber can be obtained as a commercial product. For example, KE742U, KE752U, KE931U, KE941U, KE951U, KE961U, KE850U, KE555U, KE575U, etc. manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., TSE221-3U, TE221 manufactured by Momentive Performance Materials, Inc. -4U, TSE2233U, XE20-523-4U, TSE27-4U, TSE260-3U, TSE-260-4U, SH35U, SH55UA, SH831U, SE6749U, SE1120USE4704U manufactured by Dow Corning Toray can be used.

なお、本発明においては、上記シリコーン系ゴム等のゴム素材をベース(主成分)として、音速調整、密度調整等の目的に応じ、シリカ、アルミナ、酸化チタンなどの無機充填剤や、ナイロンなどの有機樹脂等を配合することもできる。   In the present invention, an inorganic filler such as silica, alumina, titanium oxide, nylon, etc., depending on the purpose of adjusting the speed of sound, adjusting the density, etc., based on the rubber material such as the above-mentioned silicone rubber (main component) An organic resin or the like can also be blended.

(超音波医用画像診断装置)
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。
(Ultrasonic medical diagnostic imaging equipment)
The ultrasonic probe according to the present invention can be used for various types of ultrasonic medical image diagnostic apparatuses (also referred to as “ultrasonic diagnostic apparatuses”).

図3は、実施形態にかかる超音波診断装置の外観構成を示す概要図である。図4は、実施形態にかかる超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。   FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an external configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment. FIG. 4 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment.

超音波診断装置Sは、図3及び図4に示すように、図略の生体等の被検体Hに対して超音波信号(以下「第1超音波信号」とも称す。)を送信すると共に、被検体Hで反射した超音波信号の反射波(以下「第2超音波信号」とも称す。)を受信する超音波探触子2aと、超音波探触子2aとケーブル3aを介して接続され、超音波探触子2aへケーブル3aを介して電気信号の送信信号を送信することによって超音波探触子2aに被検体Hに対して第1超音波信号を送信させると共に、超音波探触子2aで受信された被検体H内からの第2超音波信号に応じて超音波探触子2aで生成された電気信号の受信信号に基づいて被検体H内の内部状態を超音波画像として医用画像に画像化する超音波診断装置本体1aとを備えて構成される。超音波診断装置本体1aには、超音波探触子2aを使用しない時に、超音波探触子2aを保持させておく超音波探触子フォルダ4aが備えられている。   As shown in FIGS. 3 and 4, the ultrasound diagnostic apparatus S transmits an ultrasound signal (hereinafter also referred to as “first ultrasound signal”) to a subject H such as a living body (not shown). The ultrasonic probe 2a that receives the reflected wave of the ultrasonic signal reflected by the subject H (hereinafter also referred to as “second ultrasonic signal”), and is connected via the ultrasonic probe 2a and the cable 3a. The ultrasonic probe 2a transmits the first ultrasonic signal to the subject H by transmitting an electric signal transmission signal to the ultrasonic probe 2a via the cable 3a, and at the same time, the ultrasonic probe Based on the received signal of the electrical signal generated by the ultrasonic probe 2a in accordance with the second ultrasonic signal from the subject H received by the child 2a, the internal state in the subject H is converted into an ultrasonic image. And an ultrasonic diagnostic apparatus main body 1a for imaging a medical image. The ultrasonic diagnostic apparatus main body 1a is provided with an ultrasonic probe folder 4a that holds the ultrasonic probe 2a when the ultrasonic probe 2a is not used.

超音波診断装置本体1aは、例えば、図4に示すように、操作入力部11aと、送信部12aと、受信部13aと、信号処理部14aと、画像処理部15aと、表示部16aと、制御部17aと、記憶部19aと、電圧制御手段18aと、を備えて構成されている。   For example, as shown in FIG. 4, the ultrasonic diagnostic apparatus main body 1a includes an operation input unit 11a, a transmission unit 12a, a reception unit 13a, a signal processing unit 14a, an image processing unit 15a, a display unit 16a, The control part 17a, the memory | storage part 19a, and the voltage control means 18a are provided and comprised.

操作入力部11aは、例えば、診断開始を指示するコマンドや被検体Hの個人情報等のデータを入力するものであり、例えば、複数の入力スイッチを備えた操作パネルやキーボード等である。   The operation input unit 11a is for inputting data such as a command for instructing the start of diagnosis and personal information of the subject H, for example, an operation panel or a keyboard provided with a plurality of input switches.

送信部12aは、制御部17aの制御に従って、後述する第1圧電部と前記第2圧電部とを駆動する電気信号の送信信号を生成する機能を有する回路である。送信部12aは、超音波探触子2a内の第1圧電部と第2圧電部とへ、電圧制御手段18aとケーブル3aを介して送信信号を供給し、超音波探触子2aに第1超音波信号を発生させる。送信部12aは、例えば、高電圧のパルスを生成する高圧パルス発生器等を備えて構成される。   The transmission unit 12a is a circuit having a function of generating a transmission signal of an electrical signal that drives a first piezoelectric unit and a second piezoelectric unit, which will be described later, under the control of the control unit 17a. The transmitting unit 12a supplies a transmission signal to the first piezoelectric unit and the second piezoelectric unit in the ultrasonic probe 2a via the voltage control unit 18a and the cable 3a, and the first probe is supplied to the ultrasonic probe 2a. An ultrasonic signal is generated. The transmission unit 12a includes, for example, a high voltage pulse generator that generates a high voltage pulse.

受信部13aは、制御部17aの制御に従って、超音波探触子2aからケーブル3aを介して電気信号の受信信号を受信する回路であり、この受信信号を信号処理部14aへ出力する。受信部13aは、例えば、受信信号を予め設定された所定の増幅率で増幅する増幅器、及び、この増幅器で増幅された受信信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換するアナログ−デジタル変換器等を備えて構成される。   The receiving unit 13a is a circuit that receives a reception signal of an electrical signal from the ultrasonic probe 2a via the cable 3a according to the control of the control unit 17a, and outputs the received signal to the signal processing unit 14a. The reception unit 13a includes, for example, an amplifier that amplifies the reception signal with a predetermined amplification factor set in advance, an analog-digital converter that converts the reception signal amplified by the amplifier from an analog signal to a digital signal, and the like. Configured.

信号処理部14aは、制御部17aの制御に従って、受信部13aからの電気信号に、所定の信号処理を施す回路であり、その信号処理した反射受信信号を画像処理部15aへ出力する。   The signal processing unit 14a is a circuit that performs predetermined signal processing on the electrical signal from the receiving unit 13a in accordance with the control of the control unit 17a, and outputs the reflected reception signal subjected to the signal processing to the image processing unit 15a.

画像処理部15aは、制御部17aの制御に従って、信号処理部14aで信号処理された反射受信信号に基づいて、例えばハーモニックイメージング技術等を用いて被検体H内の内部状態の超音波画像を生成する回路である。例えば、反射受信信号に対して包絡線検波処理を施すことにより、第2超音波信号の振幅強度に対応したBモード信号を生成する。   Under the control of the control unit 17a, the image processing unit 15a generates an ultrasonic image of the internal state in the subject H using, for example, a harmonic imaging technique based on the reflected reception signal signal-processed by the signal processing unit 14a. Circuit. For example, a B-mode signal corresponding to the amplitude intensity of the second ultrasonic signal is generated by performing envelope detection processing on the reflected reception signal.

記憶部19aは、RAMやROMで構成され、制御部17aに用いられるプログラムが記録され、また、表示部16aで表示する各種画像のテンプレートが記録されている。   The storage unit 19a is constituted by a RAM or a ROM, in which programs used for the control unit 17a are recorded, and various image templates to be displayed on the display unit 16a are recorded.

電圧制御手段18aは、制御部17aの制御に従って、送信部12aからの電気信号の送信信号を、第1圧電部と第2圧電部とに対して、どのように印加するか制御する機能を有する。   The voltage control unit 18a has a function of controlling how the transmission signal of the electrical signal from the transmission unit 12a is applied to the first piezoelectric unit and the second piezoelectric unit in accordance with the control of the control unit 17a. .

表示部16aは、制御部17aの制御に従って、画像処理部15aで生成された超音波画像を表示する装置である。表示部16aは、例えば、CRTディスプレイ、LCD、ELディスプレイ及びプラズマディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。   The display unit 16a is a device that displays the ultrasonic image generated by the image processing unit 15a under the control of the control unit 17a. The display unit 16a is, for example, a display device such as a CRT display, LCD, EL display, or plasma display, or a printing device such as a printer.

制御部17aは、例えば、マイクロプロセッサ、記憶素子及びその周辺回路等を備えて構成され、これら操作入力部11a、送信部12a、受信部13a、信号処理部14a、画像処理部15a、電圧制御手段18a、及び記憶部19aを当該機能に応じてそれぞれ制御することによって超音波診断装置Sの全体制御を行う回路である。   The control unit 17a includes, for example, a microprocessor, a storage element, and peripheral circuits thereof. The operation input unit 11a, the transmission unit 12a, the reception unit 13a, the signal processing unit 14a, the image processing unit 15a, voltage control means, and the like. This is a circuit that performs overall control of the ultrasonic diagnostic apparatus S by controlling the 18a and the storage unit 19a in accordance with the function.

一方、超音波探触子2aは、振動部30aを備えており、当該振動部30aは、図略の生体等の被検体Hに対して第1超音波信号を送信すると共に、被検体Hからの第2超音波信号を受信する。振動部30aは、例えば、図1に示すように、バッキング層(音響制動部材)4と、圧電層5と、音響整合層6及び7と、音響レンズ8とを備えて構成される。   On the other hand, the ultrasound probe 2a includes a vibrating unit 30a. The vibrating unit 30a transmits a first ultrasonic signal to a subject H such as a living body (not shown), and from the subject H. The second ultrasonic signal is received. For example, as illustrated in FIG. 1, the vibration unit 30 a includes a backing layer (acoustic braking member) 4, a piezoelectric layer 5, acoustic matching layers 6 and 7, and an acoustic lens 8.

バッキング層(音響制動部材)4は、超音波を吸収する材料から構成された平板状の部材であり、圧電層5からバッキング層(音響制動部材)4方向へ放射される超音波を吸収するものである。   The backing layer (acoustic braking member) 4 is a flat plate member made of a material that absorbs ultrasonic waves, and absorbs ultrasonic waves radiated from the piezoelectric layer 5 toward the backing layer (acoustic braking member) 4. It is.

圧電層5は、圧電材料を備えて成り、圧電現象を利用することによって電気信号と超音波信号との間で相互に信号を変換するものである。圧電層5の両面には電極が形成されている。なお、当該圧電層5は、第1圧電層と第2圧電層の二層が積層配置された構成であってもよい。   The piezoelectric layer 5 includes a piezoelectric material, and converts signals between an electric signal and an ultrasonic signal by using a piezoelectric phenomenon. Electrodes are formed on both surfaces of the piezoelectric layer 5. The piezoelectric layer 5 may have a configuration in which two layers of a first piezoelectric layer and a second piezoelectric layer are stacked.

圧電層5は、超音波診断装置本体1aの送信部12aからケーブル3aを介して入力された送信の電気信号を第1超音波信号へ変換して第1超音波信号を送信すると共に、受信した第2超音波信号を電気信号へ変換してこの電気信号(受信信号)を、ケーブル3aを介して超音波診断装置本体1aの受信部13aへ出力する。超音波探触子2aが被検体Hに当接されることによって圧電層5で生成された第1超音波信号が被検体H内へ送信され、被検体H内からの第2超音波信号が圧電層5で受信される。   The piezoelectric layer 5 converts a transmission electrical signal input from the transmission unit 12a of the ultrasonic diagnostic apparatus main body 1a via the cable 3a into a first ultrasonic signal and transmits and receives the first ultrasonic signal. The second ultrasonic signal is converted into an electric signal, and this electric signal (received signal) is output to the receiving unit 13a of the ultrasonic diagnostic apparatus main body 1a via the cable 3a. When the ultrasonic probe 2a is brought into contact with the subject H, the first ultrasonic signal generated by the piezoelectric layer 5 is transmitted into the subject H, and the second ultrasonic signal from within the subject H is transmitted. Received by the piezoelectric layer 5.

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1
(フィラー複合粒子−1の作製)
(表面処理)
3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(A−187、モメンティブパフォーマンスマテリアルズ製)100質量部を1質量%酢酸水溶液225質量部、メタノール675質量部に溶解し表面処理液を準備する。これに平均粒径8μmのタングステン粉末(日本タングステン(株)製)1000質量部を入れ、25℃にて1hr撹拌を十分に行う。
Example 1
(Preparation of filler composite particle-1)
(surface treatment)
A surface treatment solution is prepared by dissolving 100 parts by mass of 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (A-187, manufactured by Momentive Performance Materials) in 225 parts by mass of a 1% by mass acetic acid aqueous solution and 675 parts by mass of methanol. 1000 parts by mass of tungsten powder (manufactured by Nippon Tungsten Co., Ltd.) having an average particle diameter of 8 μm is put in this, and stirring is sufficiently performed at 25 ° C. for 1 hr.

その後、タングステンと処理液を分離した後で、処理済みのタングステンを80℃の十分乾燥機中にて粉体を1時間加熱処理を行い、表面処理済のタングステンを得た。   Thereafter, after separating the tungsten and the treatment liquid, the treated tungsten was heat-treated in a sufficient dryer at 80 ° C. for 1 hour to obtain surface-treated tungsten.

拡散反射法にて赤外スペクトルを測定し、3750cm−1付近に観察されるシラノール基特有のピークが消失していることから、酸化ケイ素表面がシランカップリング剤により表面処理されたと判断した。 The infrared spectrum was measured by the diffuse reflection method, and the peculiar silanol group observed in the vicinity of 3750 cm −1 disappeared. Therefore, it was judged that the silicon oxide surface was surface-treated with the silane coupling agent.

(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、前記表面処理済のタングステン2000質量部を入れ真空混合機ARV−310(シンキー社製)で十分に混合した。
(Production of composite particles)
Into 90 parts by mass of liquid silicone rubber YE5822 (A) (made by Momentive Performance Materials), 2000 parts by mass of the surface-treated tungsten was put and sufficiently mixed with a vacuum mixer ARV-310 (made by Sinky).

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/cm)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。この際のブロックの密度は10.2g/cmであった。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)にてスクリーン0.5mm、回転数2800rpm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212μmにてふるい、フィラー複合粒子−1を作製した。 Thereafter, 10 parts by mass of YE5822 (B) was added and mixed well. This is put in a 100 mm × 100 mm × 30 mm mold and heated at 4.9 MPa (50 kg / cm 2 ) in a vacuum electric heating press at room temperature under vacuum for 3 hours and at 50 ° C. for 3 hours to block the composite particles. Produced. The density of the block at this time was 10.2 g / cm 3 . This is cut into 1 cm square, and this is first coarsely pulverized with a cutter mill VM-20 type (manufactured by Hadano Sangyo Co., Ltd.), screened with a pin mill M-4 type (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.) at a screen of 0.5 mm and a rotational speed of 2800 rpm. The mixture was then pulverized, and then sieved with a circular vibrating sieve KG-400 type (manufactured by Nishimura Machinery Co., Ltd.) with an opening of 212 μm to prepare filler composite particles-1.

フィラー複合粒子−1の粒径分布は、レーザー回折散乱式粒度分布測定器(セイシン企業製 LMS−30)を用い、測定用分散媒をイソプロピルアルコールとし、散乱強度の最適点を調整して、攪拌及び超音波分散下で測定した。粒径を測定した結果、平均粒径は191μmで30μm以下にピーク粒径は無かった(図5参照)。   The particle size distribution of the filler composite particle-1 was determined by using a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer (LMS-30 manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.), using isopropyl alcohol as a dispersion medium for measurement, adjusting the optimal point of the scattering intensity, and stirring. And measured under ultrasonic dispersion. As a result of measuring the particle diameter, the average particle diameter was 191 μm and there was no peak particle diameter below 30 μm (see FIG. 5).

また、複合粒子の密度は以下の方法にて実施した。   Moreover, the density of the composite particles was carried out by the following method.

密度既知(1.17×10kg/m)のエポキシ樹脂、JER−828(ジャパンエポキシレジン製)68質量部に、フィラー複合粒子300質量部を真空混合機ARV−310(シンキー社製)で十分に混合し、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)32質量部を同様に真空混合機ARV−310にて混合し、これを100mm×100mm×10mmの金型にいれ真空電熱プレス機にて9.8MPa(100kg/cm)の圧力にて常温で4時間、60℃で3時間加熱し硬化させた。 その後、20×20×10mmに切り出してテストピースを作製した。これを、下記密度測定方法にて、テストピースの密度を測定し、フィラー複合粒子密度を求めた。 Density known (1.17 × 10 3 kg / m 3 ) epoxy resin, 68 parts by mass of JER-828 (Japan Epoxy Resin), 300 parts by mass of filler composite particles, vacuum mixer ARV-310 (Sinky) Then, 32 parts by mass of JER Cure ST-12 (manufactured by Japan Epoxy Resin) as a cross-linking agent was similarly mixed in a vacuum mixer ARV-310, and this was mixed into a 100 mm × 100 mm × 10 mm mold. It was cured by heating in a vacuum electric heat press at a pressure of 9.8 MPa (100 kg / cm 2 ) at room temperature for 4 hours and at 60 ° C. for 3 hours. Then, it cut out to 20x20x10mm and produced the test piece. The density of the test piece was measured by the following density measurement method to determine the filler composite particle density.

(フィラー複合粒子−2の作製)
フィラー複合粒子−1の作製と同様にしてメチルメトキシシラン(A−1630、モメンティブパフォーマンスマテリアルズ製)を用いてタングステンに表面処理を行った。拡散反射法にて赤外スペクトルでの結果は、3750cm−1付近に観察されるシラノール基特有のピークが消失していることから、酸化ケイ素表面がシランカップリング剤により表面処理されたと判断した。
(Preparation of filler composite particle-2)
Surface treatment was performed on tungsten using methylmethoxysilane (A-1630, manufactured by Momentive Performance Materials) in the same manner as in the preparation of the filler composite particles-1. As a result of the infrared spectrum in the diffuse reflection method, since the peak specific to the silanol group observed in the vicinity of 3750 cm −1 disappeared, it was judged that the silicon oxide surface was surface-treated with the silane coupling agent.

前記表面処理済みタングステンを用いてフィラー複合粒子−1の作製と同様にフィラー複合粒子−2を作製した。平均粒径は60μmで30μm以下のピークは約20vol%であった(図6参照)。   Filler composite particles-2 were prepared in the same manner as filler composite particles-1 using the surface-treated tungsten. The average particle diameter was 60 μm, and the peak of 30 μm or less was about 20 vol% (see FIG. 6).

(フィラー複合粒子−3の作製)
表面処理の際に使用するカップリング剤を3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(A−174、モメンティブパフォーマンスマテリアルズ製)2質量部とメチルメトキシシラン(A−1630、モメンティブパフォーマンスマテリアルズ製)98質量部の混合物を用いた以外は、実施例−1と同様に処理を行った。拡散反射法にて赤外スペクトルでの結果は、3750cm−1付近に観察されるシラノール基特有のピークが消失を確認した。
(Preparation of filler composite particle-3)
Coupling agent used for the surface treatment was 3-massacryloxypropyltrimethoxysilane (A-174, manufactured by Momentive Performance Materials) 2 parts by mass and methylmethoxysilane (A-1630, manufactured by Momentive Performance Materials) 98 masses. The treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that a part of the mixture was used. As a result of the infrared spectrum obtained by the diffuse reflection method, it was confirmed that a peak specific to the silanol group observed in the vicinity of 3750 cm −1 disappeared.

前記表面処理済みタングステンを用いてフィラー複合粒子−1の作製と同様にフィラー複合粒子−3を作製した。平均粒径は185μmで30μm以下のピークは確認できなかった(図7参照)。   Filler composite particles-3 were prepared using the surface-treated tungsten in the same manner as filler composite particles-1. The average particle diameter was 185 μm, and no peak of 30 μm or less could be confirmed (see FIG. 7).

(フィラー複合粒子−4の作製)
表面処理無しのタングステン粒子を用いて同様に比較のフィラー複合粒子−4を作製した。回収率は70%、平均粒径は43μmで30μm以下のピークの体積分率は50%であった(図8参照)。なお、回収率は、複合粒子の作製において、作製した複合粒子のブロックの投入しカッターミルでの粗粉砕、ピンミルでの本粉砕、振動篩機にて目空き212μmにてふるった後で得られた複合粒子の質量を投入した複合粒子ブロックの質量で割った値である。
(Preparation of filler composite particle-4)
Comparative filler composite particles -4 were similarly produced using tungsten particles without surface treatment. The recovery was 70%, the average particle size was 43 μm, and the volume fraction of the peak of 30 μm or less was 50% (see FIG. 8). The recovery rate is obtained after preparing the composite particles after putting the prepared composite particle block, coarsely pulverizing with a cutter mill, main pulverizing with a pin mill, and sieving with a free sieve of 212 μm. The mass of the composite particles divided by the mass of the composite particle block charged.

(フィラー複合粒子−5の作製)
フィラー複合粒子−4の作製において、粉砕時の条件をピンミル(M−4)の回転数1000rpm、スクリーン0.5mmにした以外は同様に比較のフィラー複合粒子−5を作製した。回収率は55%、平均粒径は60μm、30μm以下のピークは40vol%であった(図9参照)。
(Preparation of filler composite particle-5)
In the preparation of the filler composite particles-4, comparative filler composite particles-5 were similarly prepared except that the conditions during pulverization were changed to a pin mill (M-4) rotation speed of 1000 rpm and a screen of 0.5 mm. The recovery rate was 55%, the average particle size was 60 μm, and the peak of 30 μm or less was 40 vol% (see FIG. 9).

(フィラー複合粒子−6の作製)
比較のフィラー複合粒子−5を目空き50μmにてふるい、本発明のフィラー複合粒子−6を作製した。回収率は52%、平均粒径は155μmで30μm以下のピークは認められなかった(図10参照)。
(Preparation of filler composite particle-6)
The filler composite particle-5 of the comparison was sieved with an opening of 50 μm to prepare the filler composite particle-6 of the present invention. The recovery rate was 52%, the average particle size was 155 μm, and no peak of 30 μm or less was observed (see FIG. 10).

以上の結果を表1にまとめて示す。   The above results are summarized in Table 1.

Figure 2012034160
Figure 2012034160

実施例2
(バッキングブロックの作製)
エポキシ樹脂、JER−828(ジャパンエポキシレジン製) 68質量部に、複合粒子−1 150質量部、フェライト 140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)32質量部を同様に真空混合機ARV−310にて混合しコンパウンドを作製した。このコンパウンドを100mm×100mm×10mmの金型にいれ真空電熱プレス機にて9.8MPa(100kg/cm)の圧力にて常温で4時間、60℃で3時間加熱してバッキングブロック−1を形成した。このブロックよりテストピースとして、20mm×20mm×2mmのサンプルを切り出して以下の評価を行った。
Example 2
(Production of backing block)
Epoxy resin, JER-828 (manufactured by Japan Epoxy Resin) 68 parts by mass of Composite Particle-1 150 parts by mass and ferrite 140 parts by mass were sufficiently mixed with a vacuum mixer ARV-310 (Sinky Corporation). Thereafter, as a cross-linking agent, 32 parts by mass of jER Cure ST-12 (manufactured by Japan Epoxy Resin) was similarly mixed with a vacuum mixer ARV-310 to prepare a compound. The compound is placed in a 100 mm × 100 mm × 10 mm mold and heated in a vacuum electric heat press at a pressure of 9.8 MPa (100 kg / cm 2 ) at room temperature for 4 hours and at 60 ° C. for 3 hours to form a backing block-1. Formed. A test piece of 20 mm × 20 mm × 2 mm was cut out from this block as a test piece, and the following evaluation was performed.

(密度)
密度をJIS−K7112 02に記載のA法(水中置換法)の密度測定方法に準じて、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。
(density)
The density was measured using an electronic hydrometer SD-200L (manufactured by Alpha Mirage) in accordance with the density measurement method of Method A (underwater substitution method) described in JIS-K711212.

(音響特性)
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:×10kg/m)×音速(C:×10m/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。
(Acoustic characteristics)
The ultrasonic sound velocity was measured at 25 ° C. using a sing-around sound velocity measuring device manufactured by Ultrasonic Industry Co., Ltd. according to JIS Z2353-2003, and the acoustic impedance was derived according to the following equation.
Acoustic impedance (Z: Mrayls) = density (ρ: × 10 3 kg / m 3 ) × sound velocity (C: × 10 3 m / sec)
In addition, ultrasonic attenuation is in accordance with JIS Z2354-1992, filling a water tank with water at 25 ° C., and generating ultrasonic waves of 1 MHz in water with an ultrasonic pulser / receiver JPR-10C (manufactured by Japan Probe Co., Ltd.). The amplitude was measured before and after passing through the sheet.

同様にして表2に示すように、バッキングブロックからテスト用バッキングシート−1〜11を作製し、評価を行った。   Similarly, as shown in Table 2, test backing sheets-1 to 11 were produced from the backing block and evaluated.

実施例3
(超音波探触子の作製と評価)
図1に示すようにバッキング層、フレキシブル基板、圧電層、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み0.06mmの物、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。これらを積層して、図2に示すようにダイサーにて0.16mmピッチにて各素子にダイシングを行った。ダイシング後の状況を顕微鏡にて確認を行った。
Example 3
(Preparation and evaluation of ultrasonic probe)
As shown in FIG. 1, a backing layer, a flexible substrate, a piezoelectric layer, an acoustic matching layer-1, and an acoustic matching layer-2 were laminated in this order. The piezoelectric material is PZT 3203HD (manufactured by CTS Electro Component Inc.) having a thickness of 0.15 mm, and the acoustic matching layer-1 is a thickness obtained by mixing 1200 parts by mass of ferrite with 100 parts by mass of the matching epoxy resin. As the 0.06 mm object and the acoustic matching layer-2, an epoxy resin alone having a thickness of 0.05 mm was used. These were laminated and each element was diced with a dicer at a pitch of 0.16 mm as shown in FIG. The situation after dicing was confirmed with a microscope.

バッキング層として、バッキングブロックから作製したテスト用バッキングシート−1〜11を用いて超音波探触子を試作して評価した結果を表2に示す。   Table 2 shows the results of trial manufacture and evaluation of an ultrasonic probe using the test backing sheets -1 to 11 produced from the backing block as the backing layer.

本発明の複合粒子を用いたバッキングブロックから作製したテスト用バッキングシートはいずれも素子剥離が一つも発生せず、非常に歩留まりに優れていることが分かる。これらを用いて、図3及び4に示す構成の画像表示装置により生体の画像を観測した。その結果、明瞭な画像を得ることができた。   It can be seen that any of the test backing sheets produced from the backing block using the composite particles of the present invention does not cause any element peeling and is extremely excellent in yield. Using these images, an image of a living body was observed with the image display device having the configuration shown in FIGS. As a result, a clear image could be obtained.

(歩留まり)
192素子にダイシングした際の素子倒れや素子ハガレの発生頻度を顕微鏡にて確認してその下記の式にて算出した。
(Yield)
The frequency of occurrence of element collapse and element peeling when dicing into 192 elements was confirmed with a microscope and calculated by the following formula.

歩留まり=呼称素子数/192×100
上記評価結果を表2にまとめて示す。
Yield = Nominal number of elements / 192 × 100
The evaluation results are summarized in Table 2.

Figure 2012034160
Figure 2012034160

表2に示した結果から明らかなように、本発明のバッキング材を用いた超音波探触子は、比較例に比べて、音響特性、歩留まりに優れていることが分かる。   As is apparent from the results shown in Table 2, it can be seen that the ultrasonic probe using the backing material of the present invention is superior in acoustic characteristics and yield compared to the comparative example.

1 超音波探触子
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic probe 2 Electrode 3 Flexible substrate 4 Backing layer 5 Piezoelectric material 6 Acoustic matching layer-1
7 Acoustic matching layer-2
DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 Acoustic lens 1a Ultrasonic medical image diagnostic apparatus main body 2a Ultrasonic probe 3a Cable 4a Ultrasonic probe folder 11a Operation input part 12a Transmission part 13a Reception part 14a Signal processing part 15a Image processing part 16a Display part 17a Control part 18a Voltage control means 19a Storage unit 30a Vibrating unit H Subject

Claims (6)

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、当該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、当該フィラー混合物として、少なくとも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を含有し、かつ当該フィラー複合粒子の平均粒径が50〜200μmの範囲内にあり、当該フィラー複合粒子のうち、粒径が30μm以下の微粒子の含有量が20vol%以下であることを特徴とする超音波探触子用バッキング材。   An ultrasonic probe backing material that is provided behind an ultrasonic transducer constituting an ultrasonic probe and attenuates ultrasonic waves radiated backward from the ultrasonic transducer, wherein the backing material is Containing a base material and a filler mixture, as the filler mixture, containing filler composite particles comprising at least an elastomer and a filler, and having an average particle size of the filler composite particles in the range of 50 to 200 μm, A backing material for an ultrasound probe, wherein the content of fine particles having a particle size of 30 μm or less among the composite particles is 20 vol% or less. 前記フィラー複合粒子が、シランカップリング剤又はその反応物を含有す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。   The backing material for an ultrasonic probe according to claim 1, wherein the filler composite particles contain a silane coupling agent or a reaction product thereof. 前記フィラー複合粒子の密度が、5.0×10〜15×10kg/mの範囲内であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の超音波探触子用バッキング材。 Density of the filler composite particles, an ultrasonic probe for backing according to claim 1 or claim 2, characterized in that in the range of 5.0 × 10 3 ~15 × 10 3 kg / m 3 Wood. 前記フィラー複合粒子に含有されるフィラーが、予め前記カップリング剤で表面処理を施された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。   The ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 3, wherein the filler contained in the filler composite particles is subjected to a surface treatment with the coupling agent in advance. Backing material. 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を用いたことを特徴とする超音波探触子。   An ultrasonic probe using the backing material for an ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 4. 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。   An ultrasonic medical image diagnostic apparatus comprising an ultrasonic probe using the backing material for an ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 4.
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