JP4873673B1 - 超音波診断装置用レンズ及び超音波診断装置用プローブ - Google Patents

Abstract

この発明は、音速、音響インピーダンス及び音響減衰率の音響特性を満足すると共に高い耐摩耗性を発揮する超音波診断装置用レンズを提供することを目的としており、シリコーンゴム組成物で形成された基体１０Ａと、基体１０Ａの外表面に配置された、１００質量部のウレタン樹脂及び３〜７質量部のシリカを含有するウレタン樹脂コート層１１Ａとを備えて成る超音波診断装置用レンズ２Ａに関する。また、この発明は、音速、音響インピーダンス及び音響減衰率の音響特性を満足すると共に高い耐摩耗性を発揮する超音波診断装置用プローブを提供することを目的としており、ケース３と、この端部に先端部が露出するように設けられた前記超音波診断装置用レンズ２Ａと、ケース３の内部に収納された圧電素子４と、超音波診断装置用レンズ２及び圧電素子４の間に配置された整合層５と、整合層５に対する圧電素子４の反対側に配置されたバッキング層６とを備えて成る超音波診断装置用プローブ１Ａに関する。
【選択図】図２

Description

この発明は、超音波診断装置用レンズ及び超音波診断装置用プローブに関し、さらに詳しくは、音速、音響インピーダンス及び音響減衰率の音響特性を満足すると共に高い耐摩耗性を発揮する超音波診断装置用レンズ及び超音波診断装置用プローブに関する。

超音波診断装置例えば電子走査型超音波診断装置は、被検体の映像を得るため、圧電素子（圧電振動子とも称する。）が配列されたプローブを備えている。このようなプローブは、被検体に接触して被検体を介して超音波の送受信を可能にする所謂「超音波診断装置用レンズ」を備えている。この超音波診断装置用レンズは、音速、音響インピーダンス及び音響減衰率の音響特性等が求められるから、通常、音響インピーダンスが被検体に近く、超音波減衰も小さいうえ、音速が１５００ｍ／秒以下であるシリコーンゴムで形成されている。シリコーンゴムは前記音響特性に優れるものの耐薬品性、気体透過率等に劣るから、耐薬品性、気体透過性の向上等を目的としてシリコーンゴムの表面に被膜等を設けた超音波診断装置用レンズが提案されている。

被膜を設けた超音波診断装置用レンズとして、例えば、特許文献１〜４の超音波診断装置用レンズが挙げられる。具体的には、前記被膜として、「ポリイミド樹脂又はポリエステル樹脂から成る被膜」（特許文献１）、「フッ素樹脂を含有する保護膜」（特許文献２）、「フッ素ゴム層」（特許文献３）及び「ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂などの樹脂フィルム」（特許文献４）等が提案されている。

実開昭６４−３４５５９号公報 特開平４−１８１８９６号公報 実用新案登録第３０３８１６７号明細書 実開平４−４４９７号公報

しかし、前記のような被膜を設けた超音波診断装置用レンズは、前記被膜によってその音響特性等が低下して超音波診断装置用レンズとしての機能を十分に発揮できないことを、本発明者らは発見した。

また、超音波診断装置用レンズは、被検体の映像を得るために被検体の表面に接触した状態で摺動されるから、前記音響特性に加えて高い耐摩耗性も要求される。

この発明は、音速、音響インピーダンス及び音響減衰率の音響特性を満足すると共に高い耐摩耗性を発揮する超音波診断装置用レンズ及び超音波診断装置用プローブを提供することを、目的とする。

前記課題を解決するための手段としての超音波診断装置用レンズは、シリコーンゴム組成物で形成された基体と、前記基体の外表面に配置された、１００質量部のウレタン樹脂及び３〜７質量部のシリカを含有するウレタン樹脂コート層とを備えて成ることを特徴とする。

この発明に係る超音波診断装置用レンズにおいて、
（１）下記測定方法による質量変化率が０．０１〜０．２％であるのが好ましく、
（２）ウレタン樹脂コート層は、１００質量部のウレタン樹脂と３〜７質量部のシリカを含有するウレタン樹脂組成物を前記基体の外表面に塗布し、塗布された前記ウレタン樹脂組成物を硬化してなるのが好ましく、
（３）ウレタン樹脂コート層は、１０〜５０μｍの厚さに形成されているのが好ましい。

＜質量変化率の測定方法＞
（１）前記超音波診断装置用レンズと同一の材料で、シリコーンゴム層と、このシリコーンゴム層上に配置されたウレタン樹脂コート層とを備えて成る、直径１２５ｍｍ（厚さ２．０１５ｍｍ）の円盤状試験片を作製し、日本工業規格（ＪＩＳ Ｋ６２６４−２）に規定された「摩耗試験機」の固定台に載置固定する。
（２）周長１６０ｍｍで厚さ１３ｍｍの周側面を研磨面とする２枚の円盤状砥石それぞれを、その軸線が前記固定台に固定された前記円盤状試験片の軸線を含む平面に対して垂直となり、かつ、前記円盤状砥石の相対向する面同士の間隔が前記平面を中心面として５２ｍｍとなるように、摩耗試験機に軸支する。
（３）前記円盤状砥石の研磨面それぞれと前記円盤状試験片との接触面が１ｍｍ×１３ｍｍとなるように前記円盤状砥石それぞれを前記円盤状試験片の表面に圧接して前記固定台を６０ｒｐｍの回転速度で３０００回させる。このとき前記円盤状砥石それぞれは前記円盤状試験片の回転に伴って従動回転する。
（４）前記円盤状試験片における、前記固定台に固定する前の初期質量と３０００回転後の質量との差分を求め、前記初期質量に対する前記差分の百分率を前記超音波診断装置用レンズの質量変化率（％）とする。

前記課題を解決するための手段としての超音波診断装置用プローブは、少なくとも一方の端部が開口したケースと、前記端部に自身の先端部が露出するように設けられた、請求項１〜４のいずれか１項に記載の超音波診断装置用レンズと、前記ケースの内部に収納された圧電素子と、前記超音波診断装置用レンズ及び前記圧電素子の間に配置された整合層と、前記整合層に対する前記圧電素子の反対側に配置されたバッキング層とを備えて成ることを特徴とする。

この発明に係る超音波診断装置用レンズは、シリコーンゴム組成物で形成された基体の外表面に１００質量部のウレタン樹脂及び３〜７質量部のシリカを含有するウレタン樹脂コート層を備えて成るから、前記音響特性を大きく低下させることなく高い耐摩耗性を発揮する。したがって、この発明によれば、音速、音響インピーダンス及び音響減衰率の音響特性を満足すると共に高い耐摩耗性を発揮する超音波診断装置用レンズ及び超音波診断装置用プローブを提供することができる。

図１は、この発明に係る超音波診断装置用レンズの一実施例である超音波診断装置用レンズを示す概略図であり、図１（ａ）はこの発明に係る超音波診断装置用レンズの一実施例である超音波診断装置用レンズを示す概略正面図であり、図１（ｂ）はこの発明に係る超音波診断装置用レンズの一実施例である超音波診断装置用レンズを示す概略側面図である。 図２は、この発明に係る超音波診断装置用レンズが装着される超音波診断装置用プローブの一例を示す概略断面図である。 図３は、この発明に係る超音波診断装置用レンズの別の一実施例である超音波診断装置用レンズを示す概略図であり、図３（ａ）はこの発明に係る超音波診断装置用レンズの別の一実施例である超音波診断装置用レンズを示す概略正面図であり、図３（ｂ）はこの発明に係る超音波診断装置用レンズの別の一実施例である超音波診断装置用レンズを示す概略側面図である。 図４は、この発明に係る超音波診断装置用レンズが装着される超音波診断装置用プローブの別の一例を示す概略断面図である。 図５は、超音波診断装置用レンズにおける質量変化率の測定方法を説明する概略説明図である。

この発明に係る超音波診断装置用レンズは、基体とウレタン樹脂コート層とを備えて成り、超音波診断装置におけるプローブの被検体例えば人体表面に、オリーブオイル又は流動パラフィン等を介して、接触されるプローブの先端部に装着される。このような超音波診断装置として、例えば、電子走査型超音波診断装置等が挙げられる。

このようなプローブは、特に限定されず、その一例として、例えば、図２に示されるように、少なくとも一方の端部が開口した略筒状のケース３と、このケース３の前記端部に自身の先端部が露出するように設けられた超音波診断装置用レンズ２Ａと、前記ケース３の内部に収納された圧電素子４と、前記超音波診断装置用レンズ２Ａ及び前記圧電素子４の間に配置された整合層５と、前記整合層５に対する前記圧電素子４の反対側に配置されたバッキング層６とを備えてなるプローブ１Ａを挙げることができる。より具体的に説明すると、このプローブ１Ａは、少なくとも一方の端部が開口した略筒状のケース３と、ケース３の前記一方の端部に自身の先端部がケース３から露出するように設けられた超音波診断装置用レンズ２Ａと、ケース３と超音波診断装置用レンズ２Ａとで形成された内部空間に収納された圧電素子４と、圧電素子４の両表面に設けられた電極４ａ及び４ｂと、圧電素子４の先端側に設けられた電極４ａの表面に形成され、前記超音波診断装置用レンズ２Ａに接触する整合層５と、圧電素子４の後端側に設けられた電極４ｂの表面に形成されたバッキング層６と、ケース３の内表面に設けられたシールド膜７と、前記電極４ａ及び前記電極４ｂに接続するリード線８とを備えて成る。

また、プローブの別の一例として、例えば、図４に示されるように、少なくとも一方の端部が開口した略筒状のケース３と、このケース３の前記端部に自身の先端部が露出するように設けられた超音波診断装置用レンズ２Ｂと、前記ケース３の内部に収納された圧電素子４と、前記超音波診断装置用レンズ２Ｂ及び前記圧電素子４の間に配置された整合層５と、前記整合層５に対する前記圧電素子４の反対側に配置されたバッキング層６とを備えてなるプローブ１Ｂを挙げることができる。すなわち、このプローブ１Ｂは、超音波診断装置用レンズの形状が異なること以外はプローブ１Ａと基本的に同様である。したがって、プローブ１Ｂのより具体的な説明は省略するが、プローブ１Ａの構成要素と同じ符号が付された構成要素はプローブ１Ａの構成要素と同じであることを意味する。

前記のようなプローブにおいて、超音波診断装置用レンズ２Ａ及び２Ｂ以外は公知の各要素及び材料等を特に限定されることなく採用することができる。前記のようなプローブとして、例えば、ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ社製の超音波診断装置用の各種プローブ等が挙げられる。

この発明に係る超音波診断装置用レンズの一実施例である超音波診断装置用レンズ２Ａを、図面を参照して説明する。図１及び図２に示されるように、この超音波診断装置用レンズ２Ａは、基体１０Ａと、基体１０Ａの外表面に配置されたウレタン樹脂コート層１１Ａとを備えて成る。

この超音波診断装置用レンズ２Ａは、図１及び図２に示されるように、一端が開口した有底の直方体状の筒体を成し、開口部側が前記ケース３の前記一方の端部に装着されている。超音波診断装置用レンズ２Ａは、装着される前記ケース３の形状及び寸法に応じて適宜の形状及び寸法に調整され、その形状及び寸法は特に限定されない。この例において、超音波診断装置用レンズ２Ａは、図１及び図２示されるように、平坦な表面を有する長方形の底部と、この底部と同じ厚さを有し、底部の各端縁から垂直に立ち上がる４つの側壁とを有している。この底部はその外表面が自身の軸線に対して略垂直な平面で形成され、この平面は後述するウレタン樹脂コート層１１Ａが配置形成される超音波診断装置用レンズ２Ａの外表面となる。そして、この平面上に形成されたウレタン樹脂コート層１１Ａが被検体表面９に接触する。

前記超音波診断装置用レンズ２Ａを構成する基体１０Ａは、図１及び図２に示されるように、ウレタン樹脂コート層１１Ａが配置されていないこと以外は超音波診断装置用レンズ２Ａと基本的に同様である。すなわち、基体２は、超音波診断装置用レンズを形作るレンズ基体であり、一端が開口した直方体状の筒体である。具体的には、この基体２は、図１及び図２に示されるように、平坦な表面を有する長方形の底部と、この底部と同じ厚さを有し、底部の各端縁から垂直に立ち上がる４つの側壁とを有している。なお、この基体２はケース４の開口に装着されるのでキャップとも称される。

基体１０Ａの寸法は、装着される前記ケース３の寸法に応じて適宜の寸法に調整され、特に限定されないが、超音波の送受信に影響を与えるため、基体１０Ａの底面は過度に厚すぎないのがよい。例えば、底部の厚さは０．１〜２．５ｍｍに調整されるのがよい。この基体１０Ａは後述するシリコーンゴム組成物で形成される。

前記ウレタン樹脂コート層１１Ａは、１００質量部のウレタン樹脂及び３〜７質量部のシリカを含有する薄膜であり、前記基体１０Ａにおける底部の外表面に配置されている。ウレタン樹脂コート層１１Ａは、図１及び図２に示されるように、前記基体１０Ａの少なくとも被検体表面９に接触する外表面に形成されていればよく、底部の外表面に加えて、前記ケース３から露出した側壁の外表面に形成されても、基体１０Ａの外表面全体に形成されてもよい。基体１０Ａは底部の外表面全体にウレタン樹脂コート層１１Ａが配置され、外表面全体がウレタン樹脂コート層１１Ａで被覆されている。

ウレタン樹脂コート層１１Ａは、後述するウレタン樹脂組成物を硬化してなる。例えば、ウレタン樹脂コート層１１Ａは後述するウレタン樹脂組成物を基体１０Ａの外表面に塗布し、塗布されたウレタン樹脂組成物を硬化してなる。したがって、このウレタン樹脂コート層１１Ａは前記ウレタン樹脂組成物で形成されるウレタン樹脂を含有し、このウレタン樹脂はウレタン樹脂を形成可能なポリオールとウレタン樹脂を形成可能なポリイソシアネートとで形成され、その種類等は特に限定されない。記ウレタン樹脂コート層１１Ａは、前記ウレタン樹脂の他に、所望により、各種ウレタン樹脂組成物に通常用いられる各種添加剤等を含有していてもよい。

前記シリカは、例えば、ヒュームドシリカ、沈降性シリカ等を用いることができ、表面処理されたシリカを用いることもできる。前記ウレタン樹脂コート層１１Ａにシリカが含有されていると、超音波診断装置用レンズ２Ａの耐摩耗性が向上し、場合によっては基体１０Ａへの密着性の低いウレタン樹脂を基体１０Ａに高度に密着させることができる。シリカは粒状、顆粒状、粉末状等の形態で用いることができ、その平均粒径は、ウレタン樹脂コート層１１Ａの厚さ以下であるのがよく、例えば、５〜１０μｍであるのが好ましい。シリカの平均粒径はふるい分け法で測定される値である。

ウレタン樹脂コート層１１Ａ中のシリカの含有量は、ウレタン樹脂１００質量部に対して、３〜７質量部である。前記含有量が３質量部未満であると、シリカを含有させた効果が十分に発揮されず耐摩耗性に劣ることがあり、場合によっては、基体１０Ａとウレタン樹脂コート層１１Ａとの密着性が劣ることがある。一方、前記含有量が７質量部を超えると、音響特性が減退することがある。この発明の目的をよく達成できる点で、シリカの含有量は、４〜６質量部であるのがましい。ウレタン樹脂コート層１１Ａ中のシリカの含有量は、熱重量分析法（ＪＩＳ Ｋ７１２０）によって、測定することができる。具体的には、ウレタン樹脂コート層１１Ａを９００℃まで加熱した後に残留物の質量を測定し、ウレタン樹脂コート層１１Ａ中のウレタン樹脂の質量としての加熱により焼失した分の質量を１００質量部としたときの残留物の質量の割合をシリカの含有量とする。

ウレタン樹脂コート層１１Ａは、シリコーンゴム組成物で形成された基体１０Ａの優れた音響特性を実質的に維持できる点で、１０〜５０μｍの厚さを有しているのが好ましく、１０〜３０μｍの厚さを有しているのが特に好ましい。

この発明に係る超音波診断装置用レンズの別の一実施例である超音波診断装置用レンズ２Ｂを、図面を参照して説明する。図３及び図４に示されるように、この超音波診断装置用レンズ２Ｂは、基体１０Ｂと、基体１０Ｂの外表面に配置されたウレタン樹脂コート層１１Ｂとを備えて成る。

この超音波診断装置用レンズ２Ｂは、その形状、場合によって寸法が異なること以外は、超音波診断装置用レンズ２Ａと基本的に同様である。すなわち、超音波診断装置用レンズ２Ｂは、図３及び図４に示されるように、軸線に垂直な断面輪郭が略長方形で両端が開口した長方形の筒体と、この筒体の一端縁から他端縁に対して反対側に向かって前記軸線方向に突出する先端部とを有している。そして、この先端部は、例えば図４に示されるように、その厚さが筒体を構成する側壁の厚さと同じ厚さを有しており、その外表面が筒体の断面輪郭の長手方向に沿って延在する半円筒状曲面で形成され、したがって、筒体の軸線に沿って徐々に先細ると共に筒体の断面輪郭の長手方向に沿って一様に延在する円弧状曲面を有している。この円弧状曲面はウレタン樹脂コート層１１Ｂが配置形成される超音波診断装置用レンズ２Ｂの外表面となる。そして、この円弧状曲面上に形成されたウレタン樹脂コート層１１Ｂが被検体表面９に接触する。

前記超音波診断装置用レンズ２Ｂを構成する基体１０Ｂは、図３及び図４に示されるように、超音波診断装置用レンズ２Ｂと基本的に同様の形状を成している。前記ウレタン樹脂コート層１１Ｂは、基体１０Ｂの少なくとも被検体表面９に接触する外表面に形成されていればよく、この円弧状曲面に加えて、前記ケース３から露出した外表面に形成されても、基体１０Ｂの外表面全体に形成されてもよい。この例において、ウレタン樹脂コート層１１Ｂは円弧状曲面の全面に形成されている。基体１０Ｂは円弧状曲面の外表面全体にウレタン樹脂コート層１１Ｂが配置され、この円弧状曲面全体がウレタン樹脂コート層１１Ｂで被覆されている。

前記構成を有する超音波診断装置用レンズ２Ａ及び２Ｂ（以下、超音波診断装置用レンズ２と称することがある。）は、生体組織の音速に近い９００〜１６００ｍ／ｓの音速ｃを有しているのが好ましい。超音波診断装置用レンズ２Ａの音速ｃは、超音波診断装置用レンズ２から切り出した試験片又は超音波診断装置用レンズ２と同様にして作製した平板状の試験片の、ウレタン樹脂コート層１１Ａ又は１１Ｂ（以下、ウレタン樹脂コート層１１と称することがある。）側の表面から超音波（周波数５ＭＨｚの縦波）を発して他方の表面すなわち裏面で反射された音波が前記表面に到達するまで時間を超音波厚さ計「Ｅｃｈｏｍｅｔｅｒ１０６０」（日本マテック株式会社製）で測定し、測定された時間を前記試験片の厚さｔで除して得られる値（ｍ／ｓ）である。

超音波診断装置用レンズ２は、生体を音響レンズとの間で超音波の反射を最小限に抑えることができる点で、生体の音響インピーダンスに近い１．３０〜１．６０（ｋｇ／（ｍ^２・Ｓ×１０^６））の音響インピーダンスを有しているのが好ましい。音響インピーダンスは、超音波診断装置用レンズ２の比重ρ（ｇ／ｃｍ^３）と前記音速ｃ（ｍ／ｓ）とから、式：ρ×ｃにより、求めることができる。音速ｃは前記測定方法で求めることができる。比重ρは、超音波診断装置用レンズ２の質量（ｇ）をその体積（ｃｍ^３）で除して求めることができる。

超音波診断装置用レンズ２は、高感度で超音波を送受信でき、高品質の画像を得られる点で、周波数１〜５ＭＨｚの縦波における音響減衰率が小さいこと、例えば、周波数４．５ＭＨｚの縦波における音響減衰率（４．５ＭＨｚ）が３．０ｄＢ／ｍｍ以下であるのが好ましく、２．６ｄＢ／ｍｍ以下であるのがより一層好ましく、１．１〜１．７ｄＢ／ｍｍであるのが特に好ましい。音響減衰率は、式：２０×ｌｏｇ_１０［（強度Ｂ１／強度Ｂ２）／（厚み×２）］ から求めることができる。ここで、強度Ｂ１は周波数４．５ＭＨｚの超音波を超音波診断装置用レンズ２の一方の表面から他方の表面に向けて厚さ方向に発信し、前記他方の表面で反射して戻ってきた超音波を前記一方の表面で受信したときの超音波の強度値、すなわち、超音波診断装置用レンズ２に発信した超音波が超音波診断装置用レンズ２内をその厚さ方向に一往復して発信位置に戻ってきたときの超音波の強度であり、強度Ｂ２は同様に超音波診断装置用レンズ２に発信した超音波が超音波診断装置用レンズ２内をその厚さ方向に二往復して発信位置に戻ってきたときの超音波の強度である。前記厚みは、超音波診断装置用レンズ２における超音波が発信された部分の厚み、すなわち、この部分のウレタン樹脂コート部１１と基体１０Ａとの合計厚みであり、超音波診断装置用レンズ２Ａの場合には底部の厚みであり、超音波診断装置用レンズ２Ｂの場合には先端部の厚み、より具体的には先端部の中心部分における厚みである。音響減衰率は、例えば、超音波厚さ計（形式「Ｅｃｈｏｍｅｔｅｒ１０６０」、日本マテック株式会社製）を用いて測定できる。

超音波診断装置用レンズ２は耐摩耗性に優れる。具体的には、超音波診断装置用レンズ２は下記試験による質量変化率が０．０１〜０．２％であるのが好ましく、０．０１〜０．１％であるのが特に好ましい。超音波診断装置用レンズ２の質量変化率が前記範囲内にあると、超音波診断装置用レンズ２を超音波診断装置用プローブに装着して使用しても被検体表面９に接触した状態で摺動しても基体１０Ａ及び１０Ｂ（以下、基体１０と称することがある。）はもとよりウレタン樹脂コート層１１も初期の状態を長期間にわたって維持することができる。

質量変化率は、日本工業規格（ＪＩＳ Ｋ６２６４−２）に規定された「摩耗試験機」（例えば、商品名「テーバー式アブレーションテスター」、株式会社安田精機製作所製）を用いて、次のようにして、求めることができる。図５は質量変化率の測定方法を説明する概略説明図である。

まず、質量変化率を測定しようとする超音波診断装置用レンズ２を形成する材料と同一の材料を準備する。具体的には、質量変化率を測定しようとする超音波診断装置用レンズ２の基体１０とウレタン樹脂コート層１１とをそれぞれ化学分析等してその成分及び含有量を特定し、特定した成分及び含有量と同一の成分及び含有量の材料をそれぞれ調製する。これらの材料それぞれを適宜の条件で硬化して、シリコーンゴム層と、このシリコーンゴム層上に配置されたウレタン樹脂コート層とを備えて成る直径１２５ｍｍ（厚さ２.０１５ｍｍ）の円盤状試験片２４を作製する。この円盤状試験片２４において、シリコーンゴム層及びウレタン樹脂コート層それぞれの厚さは、質量変化率を測定できる限り、質量変化率を測定しようとする超音波診断装置用レンズ２におけるシリコーンゴム層及びウレタン樹脂コート層それぞれの厚さと同一であっても異なっていてもよい。例えば、円盤状試験片２４において、シリコーンゴム層の厚さは２．０００ｍｍに設定でき、ウレタン樹脂コート層１１の厚さは０．０１５ｍｍに設定できる。このようにして作製した円盤状試験片２４の質量（初期質量と称する。）を測定しておく。この円盤状試験片２４を摩耗試験機２１の固定台２２に載置して固定する。なお、円盤状試験片２４の表面２５は超音波診断装置用レンズ２の表面粗さＲｚと同じ表面粗さＲｚに調整されている。

一方、２枚の円盤状砥石２７Ａ及び２７Ｂを準備する。この円盤状砥石２７Ａ及び２７Ｂそれぞれは周長１６０ｍｍで厚さ１３ｍｍの周側面を有する円盤状をなしており、その周側面が研磨面２８Ａ及び２８Ｂになっている。円盤状砥石２７Ａ及び２７Ｂとしては、例えば、型番「ＣＳ−１７」（ＴＡＢＥＲ ＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳ社製）の砥石を用いることができる。これら２枚の円盤状砥石２７Ａ及び２７Ｂを、図５に示されるように、その軸線Ｃ_ｇｓが固定台２２に固定された円盤状試験片２４の軸線Ｃ_ｔを含む平面Ｌに対して垂直となるように、換言すると、軸線Ｃ_ｇｓが固定台２２に固定された円盤状試験片２４の表面２５に平行となるように、摩耗試験機２１に軸支する。さらに、これら２枚の円盤状砥石２７Ａ及び２７Ｂを、図５に示されるように、それらの相対向する面２９Ａ及び２９Ｂ同士の間隔ｄが平面Ｌを中心面として５２ｍｍとなるように、摩耗試験機２１に軸支する。

次いで、円盤状砥石２７Ａ及び２７Ｂの研磨面２８Ａ及び２８Ｂそれぞれと円盤状試験片２４の表面２５との接触面が円盤状砥石２７Ａ及び２７Ｂの周方向長さ１ｍｍで円盤状砥石２７Ａ及び２７Ｂの厚さ方向長さ１３ｍｍとなるように、円盤状砥石２７Ａ及び２７Ｂそれぞれを円盤状試験片２４の表面２５に圧接する。この圧接状態を維持したまま固定台２２を円盤状試験片２４と共に６０ｒｐｍの回転速度で一方向に３０００回転させる。このとき円盤状砥石２７Ａ及び２７Ｂそれぞれは円盤状試験片２４の回転に伴って軸線Ｃ_ｇｓを中心にして円盤状試験片２４の表面２５上を従動回転する。

次いで、固定台２２を３０００回転させた後に円盤状試験片２４を固定台２２から取り外してその質量（３０００回転後の質量と称することがある。）を測定する。この円盤状試験片２４における初期質量と３０００回転後の質量との差分を求め、初期質量に対する差分の百分率を、超音波診断装置用レンズ２の質量変化率（％）とする。

超音波診断装置用レンズ２は、前記質量変化率に代えて、又は、前記質量変化率と共に、少なくとも被検体表面９に接触する部分の、下記試験による厚さ変化率が０．１〜１３％であるのが好ましく、０．１〜１１％であるのが特に好ましい。超音波診断装置用レンズ２の厚さ変化率が前記範囲内にあると、超音波診断装置用レンズ２を超音波診断装置用プローブに装着して使用しても被検体表面９に接触した状態で摺動しても基体１０はもとよりウレタン樹脂コート層１１も初期の状態を長期間にわたって維持することができる。厚さ変化率は質量変化率の測定と基本的に同様にして行う測定方法の前後におけるウレタン樹脂コート層の初期厚さ及び３０００回転後の厚さを測定して求めることができる。この３０００回転後の厚さは、ウレタン樹脂コート層における円盤状砥石２７Ａ及び２７Ｂが圧接していた部分の厚さである。なお、ウレタン樹脂コート層の厚さは、非接触膜厚計、例えば、商品名「形状測定マイクロスコープ ＶＫ−８７００ ＧｅｎｅｒａｔｉｏｎII」（株式会社キーエンス製）を用いて測定できる。

超音波診断装置用レンズ２は、振動子から発信された超音波エネルギーの減衰を限りなく抑えるために被検体表面９に接触する部分の厚さが０．１〜２．５ｍｍであるのが好ましい。

超音波診断装置用レンズ２は、その外表面すなわちウレタン樹脂コート層１１の外表面、特に、被検体表面９に接触する外表面の表面粗さＲｚが６〜１５μｍであるのが好ましく、８〜１２μｍであるのが特に好ましい。この表面粗さＲｚは、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に規定の「十点平均粗さ」であり、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４の方法に従って、ゴム用触針の先端径φ５μｍ、荷重０．０７ｇ、スピード０．１２ｍｍ/ｓｅｃ、測定長０．４ｍｍ、試験片厚み２．０１５ｍｍ、カットオフ波長０．８ｍｍの条件でカットオフ種別ガウシアンにより、測定することができる。

次に、この発明に係る超音波診断装置用レンズの製造方法について説明する。超音波診断装置用レンズ２は、シリコーンゴム組成物で基体１０を作製した後に基体１０の外表面にウレタン樹脂組成物を塗布硬化する方法、ウレタン樹脂組成物で薄膜体を作製し、この薄膜体をシリコーンゴム組成物で作製した基体１０の外表面に貼着する方法、前記薄膜体とシリコーンゴム組成物とを一体成型する方法等を、適宜に選択して、製造することができる。これらの中でも、シリコーンゴム組成物で作製した基体１０の外表面にウレタン樹脂組成物を塗布硬化する方法が好ましい。なお、基体１０の外表面にはプライマーを塗布してもよい。

前記シリコーンゴム組成物は、シリコーンゴムを含有していればよく、例えば、ビニル基を含むジメチルポリシロキサン構造のシリコーンゴムとシリカと加硫剤とを含有するシリコーンゴム組成物等が挙げられる。シリコーンゴム組成物は、後述するこの発明に係る超音波診断装置用レンズの製造方法に用いられる場合には、所謂「ミラブルタイプ」であるのがよい。前記加硫剤としては、シリコーンゴムの加硫剤として一般に使用されるものを特に限定されず用いることができる。前記基体１０を形成するシリコーンゴム組成物として、具体的には、例えば、特許第３４６８７５３号明細書に記載された、「ビニル基を含むジメチルポリシロキサン構造のシリコーンゴムと、このシリコーンゴムに対する質量比が４０質量％以上５０質量％以下の重量平均粒子径１５〜３０ｎｍのシリカ粒子と、加硫剤として２，５―ジメチル―２，５―ジターシャリーブチルパーオキシシヘキサンとを含有するシリコーンゴム組成物」が挙げられる。

前記シリコーンゴム及びシリカ（ＳｉＯ_２）を含有するシリコーンゴム組成物として、より具体的には、例えば、商品名「ＫＥ−９８１Ｕ」（信越化学工業株式会社製）、商品名「ＫＥ−９７１Ｕ」、商品名「ＫＥ−７５２Ｕ」及び「ＫＥ−７７２」（いずれも信越化学工業株式会社製）等が挙げられる。

前記ウレタン樹脂組成物は、ウレタン樹脂及び／又はウレタン樹脂を形成する成分１００質量部と、このウレタン樹脂及び／又は前記成分１００質量部に対して３〜７質量部のシリカを含有する組成物である。前記ウレタン樹脂を形成する成分としては、例えば、ポリオール及びポリイソシアネート、又は、これらを反応してなるウレタンプレポリマー等が挙げられ、ウレタン樹脂組成物が含有するシリカは前記した通りである。

前記ポリオールは、分子内に好ましくは末端に水酸基を少なくとも２つ有する、ポリウレタンの調製に通常使用される各種ポリオールであればよい。前記ポリオールは、ポリエーテルポリオール及びポリエステルポリオールから選択された少なくとも１種のポリオールであるのが好ましく、熱的安定性に優れる点でポリエステルポリオールがより好ましい。前記ポリエーテルポリオールとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール−エチレングリコール等のポリアルキレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、テトラヒドロフランとアルキレンオキサイドとの共重合ポリオール、及び、これらの各種変性体又はこれらの混合物等が挙げられる。前記ポリエステルポリオールとしては、例えば、アジピン酸等のジカルボン酸とエチレングリコール、ヘキサンジオール等のポリオールとの縮合により得られるポエステルポリオール、ラクトン系ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、及び、これらの混合物等が挙げられる。

前記ポリオールは、ジオールであるのが好ましく、したがって、ポリエステルジオール又はポリエーテルジオールであるのがさらに好ましく、ポリエステルジオールが特に好ましい。前記ポリオールは、後述するポリイソシアネート等との相溶性に優れる点で、８００〜１５０００の数平均分子量を有するのが好ましく、１０００〜５０００の数平均分子量を有するのがさらに好ましい。数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）による標準ポリスチレンに換算したときの分子量である。前記ポリオールは１種単独でも２種以上を組み合わせて使用してもよく、ポリエーテルポリオールとポリエステルポリオールとを組み合わせて使用してもよい。

前記ポリイソシアネートは、分子内に好ましくは末端にイソシアネート基を少なくとも２つ有する、ポリウレタンの調製に通常使用される各種ポリイソシアネートであればよく、例えば、脂肪族ポリイソシアネート、芳香族ポリイソシアネート及びこれらの誘導体等が挙げられる。芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、キシリレンジイシシアネート（ＸＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、トルエンジイソシアネート（トリレンジイソシアネートとも称する。ＴＤＩ）、３，３’−ビトリレン−４，４’−ジイソシアネート、３，３’−ジメチルジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネートウレチジンジオン（２，４−ＴＤＩの二量体）、キシレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＤＩ）、トリジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、メタフェニレンジイソシアネート等が挙げられる。脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（水添ＭＤＩ）、オルトトルイジンジイソシアネート、リジンジイソシアネートメチルエステル、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ノルボルナンジイソシアネートメチル、トランスシクロヘキサン−１，４−ジイソシアネート、トリフェニルメタン−４，４’，４’’−トリイソシアネート等が挙げられる。前記誘導体としては、前記ポリイソシアネートの多核体、ポリオール等で変性したウレタン変性物（ウレタンプレポリマーを含む）、ウレチジオン形成による二量体、イソシアヌレート変性物、カルボジイミド変性物、ウレトンイミン変性物、アロハネート変性物、ウレア変性物、ビュレット変性物等が挙げられる。

前記ポリイソシアネートは、ジイソシアネートであるのが好ましく、したがって、脂肪族ジイソシアネートであるのが特に好ましい。ポリイソシアネートは、５００〜２０００の分子量を有するのが好ましく、７００〜１５００の分子量を有するのがさらに好ましい。前記ポリイソシアネートは１種単独で又は２種以上を用いることができる。

前記ウレタン樹脂及びウレタンプレポリマーは、前記ポリオールと前記ポリイソシアネートとを後述する混合割合で反応させて得られる。前記ポリオールと前記ポリイソシアネートとの混合割合は、ポリオールに含まれる水酸基（ＯＨ）のモル数と、ポリイソシアネートに含まれるイソシアネート基（ＮＣＯ）のモル数との比率［ＮＣＯ／ＯＨ］が０．７〜１．１５であるのが好ましい。この比率［ＮＣＯ／ＯＨ］は、ポリウレタンの加水分解を防止することができる点で、０．８５〜１．１０であるのがより好ましい。ただし、実際には、作業環境、作業上の誤差を考慮して前記適正モル比の３〜４倍相当量を配合してもよい。

前記ウレタン組成物は、ウレタン樹脂及び／又はウレタン樹脂を形成する成分並びにシリカに加えて、所望により、溶媒、ポリオールとポリイソシアネートとの反応に通常使用される助剤、例えば、鎖延長剤、架橋剤等を含有していてもよい。鎖延長剤、架橋剤としては、例えば、グリコール類、ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン及びアミン類等が挙げられる。

前記ウレタン樹脂組成物は、ウレタン樹脂及び／又はウレタン樹脂を形成する成分１００質量部と、シリカ３〜７質量部と、所望により適量の溶媒、適量の助剤等を適宜の方法で混合して得られる。

超音波診断装置用レンズ２の好ましい製造方法を具体的に説明する。シリコーンゴム組成物で基体１０を作製するには、通常、金型等を用いた成形方法が選択される。例えば、凸部を有する第１金型と前記凸部が進入可能な凹部を有する第２金型とを備えて成る成形金型を用いて、前記凸部と前記凹部との間に配置されたシリコーンゴム組成物を圧縮成形すると、基体１０が作製される。前記成形金型の前記凸部と前記凹部との間隙形状は基体１０の形状に一致している。

前記成形金型によるシリコーンゴム組成物の圧縮と同時又は後にシリコーンゴム組成物が硬化する条件でシリコーンゴム組成物を加熱する。例えば、前記シリコーンゴム組成物の場合には、温度１５５℃以上で３〜１０分間程度加熱するとシリコーンゴム組成物が硬化する。このようにしてシリコーンゴム組成物を硬化した後に所望により二次加熱してもよい。

シリコーンゴム組成物を硬化した後に成形金型から圧縮成形品を取り出し、所望によりバリ取り等をして、基体１０を作製することができる。

このようにし作製した基体１０の外表面に１００質量部のウレタン樹脂と３〜７質量部のシリカを含有するウレタン樹脂組成物を塗布する。ウレタン樹脂組成物の塗布は、公知の方法を採用することができ、例えば、スプレー法、刷毛塗り法、ディップ法等が挙げられる。次いで、基体１０の外表面に塗布されたウレタン樹脂組成物を硬化する。ウレタン樹脂組成物は加熱及び／又は湿気によって硬化させることができる。

このようにして、超音波診断装置用レンズ２を製造することができる。

超音波診断装置用レンズ２は、前記構成を有しているから、音響特性を大きく低下させることなく高い耐摩耗性を発揮する。したがって、この発明によれば、音速、音響インピーダンス及び音響減衰率の音響特性を満足すると共に高い耐摩耗性を発揮する超音波診断装置用レンズ及び超音波診断装置用プローブを提供することができる。

また、これらの超音波診断装置用レンズ２は、基体１０がシリコーンゴム組成物で作製され、その外表面に薄肉のウレタン樹脂コート層１１が配置されているから、被検体表面９すなわち人肌での摺動性が高く、被検体表面９への接触性もよい。さらに、超音波診断装置用レンズ２は、ウレタン樹脂コート層１１がシリカを含有しているので基体１０との密着性が高く、使用時に基体１０の変形等によく追従できるから、耐久性に優れる。

この発明に係る超音波診断装置用レンズは、前記した実施例に限定されることはなく、本願発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。

例えば、この発明において、超音波診断装置用レンズは、四角柱状に形成されている必要はなく、例えば、一方の端部が開口した円柱状、楕円柱状、多角柱状等に形成されてもよく、また、例えば１枚の板を折り返して成る形状のような、相対向する側面のない断面Ｕ字型又はＶ字型等に形成されてもよい。

また、超音波診断装置用レンズ２の基体１０及びウレタン樹脂コート層１１はいずれも一層構造になっているが、この発明において基体及びウレタン樹脂コート層は複数層構造になっていてもよい。

超音波診断装置用レンズ２は、基体１０の外表面に直接ウレタン樹脂コート層１１が配置されているが、この発明において、超音波診断装置用レンズは基体の外表面に、例えば、接着層、プライマー層等を介して、ウレタン樹脂コート層が配置されていてもよい。

（実施例１）
シリコーンゴム組成物として、シリコーンゴム及びシリカ（ＳｉＯ_２）を含有するシリコーンゴム組成物（信越化学工業株式会社製、商品名「ＫＥ−７７２」）１００質量部と、加硫剤（信越化学工業株式会社製、商品名「Ｃ−８」）０．５質量部とを混合して成るシリコーンゴム組成物を準備した。なお、このシリコーンゴム組成物はＪＩＳ Ｋ６２４９における可塑度は４２０であった。

ウレタン樹脂コート組成物として下記組成を有するウレタン樹脂組成物を準備した。
・ポリエステルポリオール１００質量部とイソシアヌレートポリイソシアネート１２質量部（比率［ＮＣＯ／ＯＨ］＝１．１／１）とを含有するウレタン樹脂組成物１００質量部
・シリカ：ヒュームドシリカ（平均粒径３μｍ）５質量部
・溶剤：シンナー４０質量部

次いで、１５×２３ｍｍの略長方形断面で高さが３．０ｍｍの凸部を有する第１金型と、１６×２４ｍｍの略長方形断面で深さが３．４ｍｍの凹部を有する第２金型とを準備した。

前記第１金型の前記凸部に前記シリコーンゴム組成物を配置して第２金型を重ね合わせた。第２金型を第１金型に向けて前進させて前記シリコーンゴム組成物を圧縮すると同時に成形金型ごと１８０℃に５分間加熱してシリコーンゴム組成物を加熱硬化させた。放熱後、成形金型から成形品を取り出して、厚さ２．０００ｍｍの基体１０Ａを作製した。

この基体１０Ａの前記ウレタン樹脂コート組成物を吹き付け塗装法にて硬化後の厚さが１５μｍとなるように塗布した後、１５０℃、５ＲＨ％の環境下で硬化させて、実施例１の超音波診断装置用レンズ２Ａを製造した。この超音波診断装置用レンズ２Ａは、被検体の表面に接触する部分における、基体１０Ａ及びウレタン樹脂コート層１１Ａの合計厚さが２．０１５ｍｍであった。

（実施例２）
前記ウレタン樹脂コート組成物を硬化後の厚さが３０μｍとなるように塗布したこと以外は実施例１と基本的に同様にして実施例２の超音波診断装置用レンズ２Ａを製造した。

（比較例１）
前記ウレタン樹脂コート組成物に代えてフッ素樹脂ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）コート組成物「ＦＬＵＯＮ ＰＴＦＥ」（商品名、旭硝子株式会社製）を用いたこと以外は実施例１と基本的に同様にして比較例１の超音波診断装置用レンズを製造した。

（比較例２）
前記ウレタン樹脂コート組成物に代えてポリイミド樹脂コート組成物「ＰＷ−１０００」（商品名、東レ株式会社製）を用いたこと以外は、実施例１と基本的に同様にして比較例２の超音波診断装置用レンズを製造した。

（音速、比重ρ、音響減衰率及び表面粗さＲｚの測定並びに音響インピーダンスの算出）
実施例１及び２並びに比較例１及び２の超音波診断装置用レンズと基本的に同様にして、厚さｔ２．０００ｍｍの平板状の試験片を作製した。この試験片を用いて前記方法に基づいて音速ｃ（ｍ／ｓ）及び比重ρを測定して、音響インピーダンス（ｋｇ／（ｍ^２・Ｓ×１０^６））を算出した。また、製造した各超音波診断装置用レンズを用いて前記方法に基づいて音響減衰率（ｄＢ／ｍｍ）及び表面粗さＲｚを測定した。これらの結果を第１表に示す。

（シリカの含有量）
各超音波診断装置用レンズにおけるウレタン樹脂コート層中のシリカの含有量を前記方法に基づいて測定したところ、ウレタン樹脂組成物中のシリカの含有量とほぼ一致した。測定値を第１表に示す。

（耐摩耗性試験：質量変化率の測定）
製造した各超音波診断装置用レンズの基体１０Ａとウレタン樹脂コート層１１Ａを形成するシリコーンゴム組成物及びウレタン樹脂コート組成物を用いて、厚み２．０００ｍｍのシリコーンゴム層と、このシリコーンゴム層上に厚み０．０１５ｍｍのウレタン樹脂コート層とを備えて成る円盤状試験片２４を作製した。硬化条件は超音波診断装置用レンズ２Ａの硬化条件と同じ硬化条件とした。作製した各円盤状試験片２４は直径が１２５ｍｍで厚さが２．０１５ｍｍであった。これらの円盤状試験片２４を用いて質量変化率を前記測定方法に基づいて測定した。なお、円盤状砥石２７Ａ及び２７Ｂそれぞれを約１ｋＮの圧力で円盤状試験片２４に圧接させて、研磨面２８Ａ及び２８Ｂそれぞれと円盤状試験片２４の表面２５との接触面を１ｍｍ×１３ｍｍに調整した。

（耐摩耗性試験：厚さ変化率の測定）
この質量変化率の測定方法を実施する前の各円盤状試験片２４におけるウレタン樹脂コート層の初期厚さと、質量変化率の測定方法を実施した後の各円盤状試験片２４におけるウレタン樹脂コート層の研磨部分の３０００回転後の厚さとを前記方法に基づいて測定し、各円盤状試験片２４の厚さ変化率を求めて、これを超音波診断装置用レンズの厚さ変化率とした。これらの結果を第１表に示す。

第１表に示されるように、実施例１及び２の超音波診断装置用レンズは、音速ｃ、音響インピーダンス及び音響減衰率のいずれの音響特性をも十分に満たすと共に、実際の使用状況よりも過酷な状況を想定した耐摩耗試験における質量変化率及び厚さ変化率も小さく、実際の使用状況における十分な耐摩耗性を発揮することが容易に推測できた。

この発明に係る超音波診断装置用レンズ及び超音波診断装置用プローブは、超音波診断装置例えば電子走査型超音波診断装置等に好適に用いられる。

１Ａ、１Ｂ プローブ
２Ａ、２Ｂ 超音波診断装置用レンズ
３ ケース
４ 圧電素子
４ａ、４ｂ 電極
５ 整合層
６ バッキング層
７ シールド膜
８ リード線
９ 被検体表面
１０Ａ、１０Ｂ 基体（キャップ）
１１Ａ、１１Ｂ ウレタン樹脂コート層
２１ 摩耗試験機
２２ 固定台
２４ 円盤状試験片
２５ 表面
Ｃ_ｔ 軸線
Ｌ 平面
２７Ａ、２７Ｂ 円盤状砥石
２８Ａ、２８Ｂ 研磨面
２９Ａ、２９Ｂ 面
Ｃ_ｇｓ 軸線
ｄ 間隔

Claims (5)

1. シリコーンゴム組成物で形成された基体と、前記基体の外表面に配置された、１００質量部のウレタン樹脂及び３〜７質量部のシリカを含有するウレタン樹脂コート層とを備えて成ることを特徴とする超音波診断装置用レンズ。
2. 下記測定方法による質量変化率が０．０１〜０．２％であることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置用レンズ。
   ＜質量変化率の測定方法＞
   （１）前記超音波診断装置用レンズと同一の材料で、シリコーンゴム層と、このシリコーンゴム層上に配置されたウレタン樹脂コート層とを備えて成る、直径１２５ｍｍ（厚さ２．０１５ｍｍ）の円盤状試験片を作製し、日本工業規格（ＪＩＳ Ｋ６２６４−２）に規定された「摩耗試験機」の固定台に載置固定する。
   （２）周長１６０ｍｍで厚さ１３ｍｍの周側面を研磨面とする２枚の円盤状砥石それぞれを、その軸線が前記固定台に固定された前記円盤状試験片の軸線を含む平面に対して垂直となり、かつ、前記円盤状砥石の相対向する面同士の間隔が前記平面を中心面として５２ｍｍとなるように、摩耗試験機に軸支する。
   （３）前記円盤状砥石の研磨面それぞれと前記円盤状試験片との接触面が１ｍｍ×１３ｍｍとなるように前記円盤状砥石それぞれを前記円盤状試験片の表面に圧接して前記固定台を６０ｒｐｍの回転速度で３０００回させる。このとき前記円盤状砥石それぞれは前記円盤状試験片の回転に伴って従動回転する。
   （４）前記円盤状試験片における、前記固定台に固定する前の初期質量と３０００回転後の質量との差分を求め、前記初期質量に対する前記差分の百分率を前記超音波診断装置用レンズの質量変化率（％）とする。
3. 前記ウレタン樹脂コート層は、１００質量部のウレタン樹脂と３〜７質量部のシリカを含有するウレタン樹脂組成物を前記基体の外表面に塗布し、塗布された前記ウレタン樹脂組成物を硬化してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波診断装置用レンズ。
4. 前記ウレタン樹脂コート層は、１０〜５０μｍの厚さに形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波診断装置用レンズ。
5. 少なくとも一方の端部が開口したケースと、
   前記端部に自身の先端部が露出するように設けられた、請求項１〜４のいずれか１項に記載の超音波診断装置用レンズと、
   前記ケースの内部に収納された圧電素子と、
   前記超音波診断装置用レンズ及び前記圧電素子の間に配置された整合層と、
   前記整合層に対する前記圧電素子の反対側に配置されたバッキング層とを備えて成ることを特徴とする超音波診断装置用プローブ。

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