JP6491853B2 - 音響波プローブ用組成物、これを用いた音響波プローブ用シリコーン樹脂、音響波プローブおよび超音波プローブ、音響波測定装置、超音波診断装置、光音響波測定装置および超音波内視鏡ならびに音響波プローブ用シリコーン樹脂の製造方法 - Google Patents
音響波プローブ用組成物、これを用いた音響波プローブ用シリコーン樹脂、音響波プローブおよび超音波プローブ、音響波測定装置、超音波診断装置、光音響波測定装置および超音波内視鏡ならびに音響波プローブ用シリコーン樹脂の製造方法 Download PDFInfo
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Description
例えば、超音波診断装置は、被検体内部に向けて超音波を送信し、被検体内部の組織で反射された超音波を受信し、画像として表示する。光音響波測定装置は、光音響効果によって被検体内部から放射される音響波を受信し、画像として表示する。光音響効果とは、可視光、近赤外光、マイクロ波等の電磁波パルスを被検体に照射した際に、被検体が電磁波を吸収して発熱し熱膨張することにより、音響波(典型的には超音波)が発生する現象である。
音響波測定装置は、生体との間で音響波の送受信を行うため、生体との音響インピーダンスの整合性や、低い音響波減衰量といった要件を満たすことが求められる。
このため、音響レンズの材料として、生体の音響インピーダンス(1.4〜1.7×106kg/m2/sec)に近く、超音波減衰量の小さいシリコーン樹脂が主に用いられている(特許文献1参照)。
そのため、これまでのシリコーン樹脂は、高い樹脂硬度および機械強度ならびに低い音響波減衰量のいずれをも高いレベルで満足することは困難であった。
従って、本発明では、上記事情に鑑みて、低い音響波減衰量を維持したまま、シリコーン樹脂の硬度および機械強度を大幅に向上させることができる音響波プローブ用組成物、これを用いた音響波プローブ用シリコーン樹脂、音響波プローブ、音響波測定装置および超音波診断装置ならびに音響波プローブ用シリコーン樹脂の製造方法を提供することを課題とする。
<1>ポリシロキサン、有機過酸化物および平均一次粒子径が12nm未満のシリカ、ならびに、硬化遅延剤、溶媒、分散剤、顔料、染料、帯電防止剤、酸化防止剤および熱伝導性向上剤から選択される成分からなる音響波プローブ用組成物であって、
少なくともポリシロキサン混合物中に、ポリシロキサン、有機過酸化物および平均一次粒子径が12nm未満のシリカをそれぞれ含有する音響波プローブ用組成物。
<2>ポリシロキサン混合物の合計100質量部中に、平均一次粒子径が12nm未満のシリカを1〜25質量部含有する<1>に記載の音響波プローブ用組成物。
<3>ポリシロキサンが、ビニル基含有ポリシロキサンである<1>または<2>に記載の音響波プローブ用組成物。
<4>平均一次粒子径が12nm未満のシリカが、シラン化合物で表面処理されたものである<1>〜<3>のいずれか1つに記載の音響波プローブ用組成物。
<5>平均一次粒子径が12nm未満のシリカが、トリメチルシリル化剤で表面処理されたものである<1>〜<4>のいずれか1つに記載の音響波プローブ用組成物。
<6>ポリシロキサンの質量平均分子量が、20,000〜1,000,000である<1>〜<5>のいずれか1つに記載の音響波プローブ用組成物。
<7>ポリシロキサンの質量平均分子量が、40,000〜300,000である<1>〜<6>のいずれか1つに記載の音響波プローブ用組成物。
<8>音響波プローブ用組成物が、音響波プローブ用組成物で得られた厚み2mmのシリコーン樹脂シートの下記の音響波(超音波)感度が−72dB以上である<1>〜<7>のいずれか1つに記載の音響波プローブ用組成物。
〔音響波(超音波)感度〕
入力波の電圧ピーク値Vinに対し、発生させた音響波(超音波)が前記シートを通過し、シートの対面から反射してきた音響波(超音波)を超音波発振器が受信したときに得られる電圧値をVsとし、音響波(超音波)感度=20×Log(Vs/Vin)で与えられる数値である。
<9> <1>〜<8>のいずれか1つに記載の音響波プローブ用組成物を硬化してなる音響波プローブ用シリコーン樹脂。
<10> <9>に記載の音響波プローブ用シリコーン樹脂からなる音響レンズおよび/または音響整合層を有する音響波プローブ。
<11>超音波トランスデューサアレイとしての容量性マイクロマシン超音波振動子、および、<9>に記載の音響波プローブ用シリコーン樹脂からなる音響レンズを備える超音波プローブ。
<12> <10>に記載の音響波プローブを備える音響波測定装置。
<13> <10>に記載の音響波プローブを備える超音波診断装置。
<14> <9>に記載の音響波プローブ用シリコーン樹脂からなる音響レンズを備える光音響波測定装置。
<15> <9>に記載の音響波プローブ用シリコーン樹脂からなる音響レンズを備える超音波内視鏡。
<16> <9>に記載の音響波プローブ用シリコーン樹脂の製造方法であって、
ポリシロキサンおよび平均一次粒子径が12nm未満のシリカを少なくとも含有するポリシロキサン混合物に、有機過酸化物を加えて音響波プローブ用組成物とした後、音響波プローブ用組成物を硬化する音響波プローブ用シリコーン樹脂の製造方法。
また、本明細書において「〜」とは、その前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
なお、本明細書における質量平均分子量は、特に断りのない限り、ゲル透過クロマトグラフィー(Gel Permeation Chromatography:GPC)による測定値(ポリスチレン換算)である。
また、cMUTを超音波診断用トランスデューサアレイとして用いる超音波プローブ、光音響波測定装置および超音波内視鏡における感度を向上させることが可能な音響波プローブ用シリコーン樹脂を提供することができる。
この結果、音響波減衰量の上昇が抑制され、かつ音響波プローブ用シリコーン樹脂の硬度および機械強度が向上するものと思われる。
本発明の音響波プローブ用組成物(以下、単に組成物とも称す。)は、ポリシロキサン混合物中に、ポリシロキサン(A)(以下、ポリオルガノシロキサン(A)とも称す。)、有機過酸化物(B)および平均一次粒子径が12nm未満のシリカ(C)を少なくとも含有する。
本発明におけるポリオルガノシロキサン(A)は、有機過酸化物(B)によるラジカル硬化反応で架橋されるミラブル型シリコーンであればどのようなポリオルガノシロキサンでも構わない。
ここで、ミラブル型シリコーンとは、硬化前の状態が天然ゴムまたは通常の合成ゴムの未加硫配合ゴムに類似し、練りロール機、密閉式混合機などで可塑化・混合を行なうことが可能なものの総称であり、硬化前の状態がペーストまたは液状である液状シリコーンと区別されるものである。
なお、ポリオルガノシロキサン(A)は、以下に記載するポリオルガノシロキサンに限定されるものではなく、例えば、一部に分岐状構造を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンでもよい。
直鎖状ポリオルガノシロキサンは、下記一般式(A1)で表されるものが挙げられる。
置換基を有する基としては、例えば、ハロゲン化アルキル基が挙げられる。
Ra2およびRa3は、アルキル基、アルケニル基またはアリール基が好ましく、炭素数1〜4のアルキル基、ビニル基またはフェニル基がより好ましく、メチル基またはビニル基がさらに好ましい。
Ra2はなかでもメチル基が好ましい。Ra3はなかでも、Ra1がビニル基でない場合はビニル基が好ましく、2つのRa1が共にビニル基である場合はメチル基が好ましい。
x2は、1〜1000の整数が好ましく、40〜700の整数がより好ましい。
ビニル基を有するポリオルガノシロキサンとしては、例えば、少なくとも分子鎖末端にビニル基を有するポリオルガノシロキサン、または分子鎖中にビニル基もしくは−O−Si(CH3)2(CH=CH2)を少なくとも1つ有するポリオルガノシロキサンが挙げられる。
なかでも、少なくとも分子鎖末端にビニル基を有するポリオルガノシロキサンが好ましく、少なくとも分子鎖両末端にビニル基を有するポリオルガノシロキサンがより好ましい。
なお、DMS−V31S15は、予めフュームドシリカが配合されているため、特別な装置での混練は不要である。
分岐状ポリオルガノシロキサンは、下記一般式(A2)で表されるものが挙げられる。
なお、複数のR1およびR4のうち少なくとも2つ以上がビニル基であることが好ましく、複数のR4のうち少なくとも2つ以上がビニル基であることがより好ましい。
具体的な動粘度の値は、直鎖状ポリオルガノシロキサンで記載した動粘度の好ましい範囲と同じである。
ポリオルガノシロキサン(A)がビニル基を有する場合のビニル基の含有量は、特に限定されない。なお、有機過酸化物(B)による十分なネットワークを形成する観点から、例えば、0.01〜5モル%であり、好ましくは0.05〜2モル%である。
ここで、ビニル基の含有量とは、ポリオルガノシロキサン(A)を構成する全ユニットを100モル%としたときのビニル基含有シロキサンユニットのモル%であり、ビニル基含有シロキサンユニット1つに対して、ビニル基1つであるとする。
なお、ユニットとは、主鎖を構成するSi−O単位および末端のSiを言う。
本発明における有機過酸化物(B)は、分子内に−O−O−結合を有する、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシエステル、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、パーオキシケタールおよびケトンパーオキサイド等の通常用いられる有機過酸化物が挙げられる。
・ハイドロパーオキサイド:p−メンタンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイドおよびt−ブチルハイドロパーオキサイド等
なお、有機過酸化物は、1種を用いても、2種以上を併用してもよい。
添加量が上記範囲内にあることで、架橋反応が十分に進行し、シリコーン樹脂の硬度低下やゴム強度不足、圧縮永久歪増大等の物性悪化が抑制される。また、経済的にも好ましく、硬化剤の分解物の発生が抑えられることで、圧縮永久歪増大等の物性悪化や得られたシリコーン樹脂シートの変色が抑制される。
本発明における平均一次粒子径が12nm未満のシリカ(C)(以下、単にシリカ粒子(C)とも称す。)は、得られるシリコーン樹脂の硬度や機械強度の向上、特に引裂強度の向上を目的として添加される成分である。
すなわち、機械的応力によるシリコーン樹脂のクラックが、微細なシリカ粒子(C)がストッパーとして機能することで抑制されていると考えられる。特に、平均一次粒子径が小さいことで粒子間距離が小さくなるため、ストッパーとしての機能をより発揮し、シリコーン樹脂の引裂強度が大幅に向上するものと推定される。
また、高分子量のビニルシリコーンを用いることで、さらに引裂強度を大幅に向上するものと推定される。
なお、シリカ粒子の表面が疎水性に表面改質されていると、シリカ粒子(C)とポリオルガノシロキサン(A)との親和性が良好となり、得られるシリコーン樹脂の硬度および機械強度が向上するため好ましい。
また、官能基としてビニル基を有するシランカップリング剤としては、例えば、メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシランのようなアルコキシシラン;ビニルトリクロロシラン、ビニルメチルジクロロシランのようなクロロシラン;ジビニルテトラメチルジシラザンが挙げられる。
シラン化合物としては、例えば、上記シランカップリング剤や、シランカップリング剤における官能基がアルキル基で置換されたシランカップリング剤が挙げられる。
また、トリメチルシリル化剤としては、例えば、上記シランカップリング剤に記載のトリメチルクロロシラン、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)や、官能基がアルキル基で置換されたシランカップリング剤であるトリメチルメトキシシランが挙げられる。
シリカ粒子表面に存在するシラノール基(Si−OH基)は、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)との反応によりトリメチルシリル基で覆われ、シリカ粒子表面が疎水性に改質される。
また、有機過酸化物(B)によりラジカル硬化反応が進行するため、分子内にビニル基を有さないポリオルガノシロキサンよりも、ビニル基を有するポリオルガノシロキサンを用いる方が、より機械強度の優れたシリコーン樹脂を得られるため好ましい。
なかでも、分子鎖末端にビニル基を有するポリオルガノシロキサンが、ポリオルガノシロキサン(A)の分子鎖運動が制限された状態での反応性の点でより好ましく、高分子量のビニル基含有ポリオルガノシロキサンが、機械的強度および反応性の点でさらに好ましい。
本発明の音響波プローブ用組成物は、ポリオルガノシロキサン(A)、有機過酸化物(B)および平均一次粒子径が12nm未満のシリカ(C)以外に、硬化遅延剤、溶媒、分散剤、顔料、染料、帯電防止剤、酸化防止剤、熱伝導性向上剤を適宜配合することができる。
硬化遅延剤は、有機過酸化物によるラジカル付加反応や白金触媒による付加重合反応を遅らせる用途で使用され、例えば、低分子量のビニルメチルシロキサンホモポリマー(商品名:VMS−005、Gelest社製)が挙げられる。
硬化遅延剤の含有量により、硬化速度、すなわち作業時間を調整することができる。
本発明の音響波プローブ用組成物は、公知の方法で作製することが可能である。
例えば、音響波プローブ用組成物を構成する成分を、ニーダー、加圧ニーダー、バンバリーミキサー(連続ニーダー)、2本ロールの混練装置等で混練りすることにより得ることができる。
本発明の音響波プローブ用組成物が、ポリオルガノシロキサン(A)、有機過酸化物(B)およびシリカ粒子(C)の他に、更にその他の素材を含む場合には、ポリオルガノシロキサン(A)にシリカ粒子(C)とその他の素材を分散させた混合物を得た後に、有機過酸化物(B)を添加することが好ましい。
具体的には、例えば、上記記載の方法により得られた本発明の音響波プローブ用組成物を50〜180℃で5分〜240分加熱硬化させ、さらに必要に応じて100〜220℃で1〜5時間二次架橋させることにより、音響波プローブ用シリコーン樹脂を得ることができる。
特に、本発明においては有機過酸化物(B)を使用するため、再加熱による二次架橋が、有機過酸化物(B)の分解物の加熱除去およびシリコーン樹脂特性の安定化に寄与する。
以下に、シリコーン樹脂の機械強度および音響波特性について詳細に記載する。
ここで、音響波特性は、超音波特性について記載する。ただし、音響波特性は超音波特性に限定されるものではなく、被検対象や測定条件等に応じて選択される、適切な周波数の音響波特性に関するものである。
厚み2mmのシリコーン樹脂シートについて、JIS K6253−3(2012)に従い、タイプAデュロメータ硬さを、ゴム硬度計(例えば、エクセル社製、「RH−201A」)を用いて測定する。
柔らかすぎると音響波プローブの一部として組み込み使用する際に変形する可能性があるため、硬度は20以上が好ましく、30以上がより好ましい。なお、現実的な上限値は80以下である。
厚み1mmのシリコーン樹脂シートについて、JIS K6251(2010)に従い、ダンベル状試験片を作製し、引張破断強度および引張破断伸度(伸び)を測定する。
引張破断強度は1.0MPa以上が好ましく、1.9MPa以上がより好ましく、引張破断伸びは400%以上が好ましく、500%以上がより好ましく、600%以上がさらに好ましい。なお、現実的な上限値は、引張破断強度は10MPa以下であり、引張破断伸びは1500%以下である。
厚み2mmのシリコーン樹脂シートについて、JIS K6252(2007)に従い、トラウザー型試験片を作製し、引裂強度を測定する。
引裂強度は20N/cm以上が好ましく、30N/cm以上がより好ましい。なお、現実的な上限値は100N/cm以下である。
厚み2mmのシリコーン樹脂シートについて、25℃における密度をJIS K7112(1999)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(例えば、アルファミラージュ社製、「SD−200L」)を用いて測定する。音響波の音速は、JIS Z2353(2003)に従い、シングアラウンド式音速測定装置(例えば、超音波工業株式会社製、「UVM−2型」)を用いて25℃において測定し、測定した密度と音速の積から音響インピーダンスを求める。
超音波発振器(例えば、岩通計測株式会社製、ファンクション・ジェネレータ「FG−350」)から出力された5MHzの正弦波信号(1波)を超音波プローブ(例えば、ジャパンプローブ株式会社製)に入力し、超音波プローブから中心周波数が5MHzの超音波パルス波を水中に発生させる。発生させた超音波が、厚み2mmのシリコーン樹脂シートを通過する前と後の振幅の大きさを超音波受信機(例えば、松下電器産業株式会社製、オシロスコープ「VP−5204A」)により、水温25℃の環境で測定し、音響波(超音波)感度を比較することで、各素材の音響波(超音波)減衰量を比較する。
なお、音響波(超音波)感度とは、超音波発振器による、半値幅50nsec以下の矩形波、スパイク波等の入力波の電圧ピーク値Vinに対し、発生させた音響波(超音波)がシートを通過し、シートの対面から反射してきた音響波(超音波)を超音波発振器が受信したときに得られる電圧値をVsとし、下記計算式で与えられる数値とする。
特に、本発明の音響波プローブ用組成物は、超音波診断装置の音響レンズ、あるいは圧電素子と音響レンズの間に設けられて圧電素子と音響レンズとの間の音響インピーダンスを整合させる役割を有する音響整合層の材料、光音響波測定装置や超音波内視鏡における音響レンズの材料ならびに超音波トランスデューサアレイとして容量性マイクロマシン超音波振動子(cMUT:Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers)を備える超音波プローブにおける音響レンズの材料等に好適に用いることができる。
本発明の音響波プローブ用シリコーン樹脂は、具体的には、例えば、特開2005−253751号公報、特開2003−169802号公報などに記載の超音波診断装置や、特開2013−202050号公報、特開2013−188465号公報、特開2013−180330号公報、特開2013−158435号公報、特開2013−154139号公報などに記載の光音響波測定装置などの音響波測定装置などに好ましく適用される。
以下に、本発明の音響波プローブの構成を、図1に記載する、超音波診断装置における超音波プローブの構成に基づき、より詳細に説明する。なお、超音波プローブとは、音響波プローブにおける音響波として、特に超音波を使用するプローブである。そのため、超音波プローブの基本的な構造は音響波プローブにそのまま適用される。
超音波プローブ10は、超音波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。超音波プローブ10の構成は、図1に示すように、先端(被検体である生体に接する面)部分から音響レンズ1、音響整合層2、圧電素子層3、バッキング材4の順に設けられている。なお、近年、高次高調波を受信することを目的に、送信用超音波振動子(圧電素子)と、受信用超音波振動子(圧電素子)を異なる材料で構成し、積層構造としたものも提案されている。
圧電素子層3は、超音波を発生する部分であり、圧電素子の両側に電極が貼り付けられており、電圧を加えると圧電素子が伸縮と膨張を繰り返し振動することにより、超音波が発生する。
また、高周波側の受信波を検知する圧電素子には、より広い帯域幅の感度が必要である。このため、高周波、広帯域に適した圧電素子として、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)などの有機系高分子物質を利用した有機圧電体が使用されている。
さらに、特開2011−071842号公報等には、優れた短パルス特性、広帯域特性を示し、量産性に優れ、特性ばらつきの少ないアレイ構造が得られる、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を利用したcMUTが記載されている。
本発明においては、いずれの圧電素子材料も好ましく用いることができる。
バッキング材4は、圧電素子層3の背面に設けられており、余分な振動を抑制することにより超音波のパルス幅を短くし、超音波診断画像における距離分解能の向上に寄与する。
音響整合層2は、圧電素子層3と被検体間での音響インピーダンスの差を小さくし、超音波を効率よく送受信するために設けられる。
本発明の超音波プローブ用組成物は、生体の音響インピーダンス(1.4〜1.7×106kg/m2/sec)との差が小さいことから、音響整合層の材料として好ましく用いることができる。
音響レンズ1は、屈折を利用して超音波をスライス方向に集束し、分解能を向上させるために設けられる。また、被検体である生体と密着し、超音波を生体の音響インピーダンス(1.4〜1.7×106kg/m2/sec)と整合させること、および、音響レンズ1自体の超音波減衰量が小さいことが求められている。
すなわち、音響レンズ1の材料としては、音速が人体の音速よりも十分小さく、超音波の減衰が少なく、また、音響インピーダンスが人体の皮膚の値に近ければ、超音波の送受信感度がよくなる。
本発明の超音波プローブ用組成物は、音響レンズ材としても、好ましく用いることができる。
以下、本発明の超音波プローブ用組成物から得られる音響レンズが、従来の課題に対し特に機能を発揮する装置について、詳細に記載する。
なお、下記に記載する以外の装置に対しても、本発明の超音波プローブ用組成物は優れた効果を示す。
特開2006−157320号公報、特開2011−71842号公報などに記載のcMUTデバイスを超音波診断用トランスデューサアレイに用いる場合、一般的な圧電セラミックス(PZT)を用いたトランスデューサと比較して、一般的には、その感度が低くなる。
しかし、本発明の音響波プローブ用組成物から得られる音響レンズを用いることで、cMUTの感度不足を補うことが可能である。これにより、cMUTの感度を、従来のトランスデューサの性能に近づけることができる。
なお、cMUTデバイスはMEMS技術により作製されるため、圧電セラミックスプローブよりも量産性が高く、低コストな超音波プローブを市場に提供することができる。
特開2013−158435号公報などに記載の光超音波イメージング(PAI:Photo Acoustic Imaging)は、人体内部へ光(電磁波)を照射し、照射した光によって人体組織が断熱膨張する際に発生する超音波を画像化したもの、または超音波の信号強度を表示する。
ここで、光照射によって発生する超音波の音圧は微量であるため、人体深部の観察が困難であるという課題がある。
しかし、本発明の音響波プローブ用組成物から得られる音響レンズを用いることで、この課題に対して有効な効果を発揮することができる。
特開2008−311700号公報などに記載の超音波内視鏡における超音波は、その構造上、信号線ケーブルが体表用トランスデューサと比較して長いため、ケーブル損失によるトランスデューサの感度向上が課題である。また、この課題に対しては、下記の理由により、効果的な感度向上手段がないと言われている。
第二に、体表用の超音波診断装置におけるトランスデューサで採用されている圧電単結晶は、その物理特性・プロセス適性上、超音波の送信周波数7〜8MHz以上のトランスデューサへの適用は困難である。しかしながら、内視鏡用超音波は概して超音波の送信周波数7〜8MHz以上のプローブであるため、圧電単結晶材による感度向上も困難である。
また、同一の超音波の送信周波数(例えば10MHz)を使用する場合でも、内視鏡用超音波トランスデューサにおいて本発明の音響波プローブ用組成物から得られる音響レンズ用いる場合には、特に有効性が発揮される。
ビニル末端ポリジメチルシロキサン(Gelest社製、「DMS−V42」、質量平均分子量72,000)82質量部、フュームドシリカ(日本アエロジル株式会社製、「アエロジル(登録商標)RX300」、平均一次粒子径7nm、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)表面処理)18質量部を6インチのダブルロール混練り機を用いて混練りを行い、さらに2,5−ジメチル−2,5−ジ−(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン(日油株式会社製、「パーヘキサ25B」)0.5質量部をロール混合して成形用コンパウンドを調製した。これを165℃で10分間プレス成形し、さらに200℃で2時間二次架橋を行い、厚みが1mmおよび2mmのシリコーン樹脂シートを各々得た。
シリカ粒子としてフュームドシリカ(日本アエロジル株式会社製、「アエロジル(登録商標)R976S」、平均一次粒子径7nm、ジメチルジクロロシラン(DDS)表面処理)18質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
シリカ粒子としてフュームドシリカ(日本アエロジル株式会社製、「アエロジル(登録商標)300」、平均一次粒子径7nm、表面処理なし)18質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
シリカ粒子としてフュームドシリカ(日本アエロジル株式会社製、「アエロジル(登録商標)RX380S」、平均一次粒子径5nm、HDMS表面処理)18質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
ポリオルガノシロキサンとしてビニル基を含まないポリジメチルシロキサン(Gelest社製、「DMS−T41」、質量平均分子量60,000)82質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
ポリオルガノシロキサンとしてビニル基を含まないポリジメチルシロキサン(Gelest社製、「DMS−T46」、質量平均分子量115,000)82質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
ポリオルガノシロキサンとしてビニル基を含まないポリジメチルシロキサン(Gelest社製、「DMS−T61」、質量平均分子量230,000)82質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
ポリオルガノシロキサンとしてビニル基を含まないポリジメチルシロキサン(Gelest社製、「DMS−T63」、質量平均分子量300,000)82質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
ポリオルガノシロキサンとしてビニル基を含まないポリジメチルシロキサン(Gelest社製、「DMS−T72」、質量平均分子量500,000)82質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
ポリオルガノシロキサンとしてビニル末端ポリジメチルシロキサン(Gelest社製、「DMS−V31」、質量平均分子量28,000)82質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
ポリオルガノシロキサンとしてビニル末端ポリジメチルシロキサン(Gelest社製、「DMS−V35」、質量平均分子量49,500)82質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
ポリオルガノシロキサンとしてビニル末端ポリジメチルシロキサン(Gelest社製、「DMS−V46」、質量平均分子量117,000)82質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
ポリオルガノシロキサンとしてビニル末端ポリジメチルシロキサン(Gelest社製、「DMS−V52」、質量平均分子量155,000)82質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
ポリオルガノシロキサンとしてビニル末端ポリジメチルシロキサン(Gelest社製、「DMS−V42」、質量平均分子量72,000)88質量部、シリカ粒子としてフュームドシリカ(日本アエロジル株式会社製、「アエロジル(登録商標)RX300」、平均一次粒子径7nm、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)表面処理)12質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
ポリオルガノシロキサンとしてビニル末端ポリジメチルシロキサン(Gelest社製、「DMS−V42」、質量平均分子量72,000)76質量部、シリカ粒子としてフュームドシリカ(日本アエロジル株式会社製、「アエロジル(登録商標)RX300」、平均一次粒子径7nm、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)表面処理)24質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
有機過酸化物としてジクミルパーオキサイド(日油株式会社製、「パークミルD」)0.5質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
有機過酸化物としてt−ブチルパーオキシベンゾエート(日油株式会社製、「パーブチルZ」)0.5質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
シリカ粒子としてフュームドシリカ(日本アエロジル株式会社製、「アエロジル(登録商標)RX200」、平均一次粒子径12nm、HMDS表面処理)18質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
ポリオルガノシロキサンとしてビニル末端ポリジメチルシロキサン(Gelest社製、「DMS−V42」、質量平均分子量72,000)100質量部を使用し、シリカ粒子を使用しない以外は、実施例1と同様にして有機過酸化物による熱架橋を行い、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
シリカ粒子としてフュームドシリカ(日本アエロジル株式会社製、「アエロジル(登録商標)200」、平均一次粒子径12nm、表面処理なし)18質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
実施例1〜17および比較例1〜3のシリコーン樹脂シートについて、以下の評価を行った。
得られた厚み2mmのシリコーン樹脂シートについて、JIS K6253−3(2012)に従い、タイプAデュロメータ硬さを、ゴム硬度計(エクセル社製、「RH−201A」)を用いて測定した。
得られた厚み1mmのシリコーン樹脂シートについて、JIS K6251(2010)に従い、ダンベル状試験片を作製し、引張破断強度および引張破断伸びを測定した。
得られた厚み2mmのシリコーン樹脂シートについて、JIS K6252(2007)に従い、トラウザー型試験片を作製し、引裂強度を測定した。
得られた厚み2mmのシリコーン樹脂シートについて、25℃における密度をJIS K7112(1999)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(アルファミラージュ社製、「SD−200L」)を用いて測定した。超音波音速は、JIS Z2353(2003)に従い、シングアラウンド式音速測定装置(超音波工業株式会社製、「UVM−2型」)を用いて25℃において測定し、測定した密度と音速の積から音響インピーダンスを求めた。
超音波発振器(岩通計測株式会社製、ファンクション・ジェネレータ「FG−350」)から出力された5MHzの正弦波信号(1波)を超音波プローブ(ジャパンプローブ株式会社製)に入力し、超音波プローブから中心周波数が5MHzの超音波パルス波を水中に発生させた。発生させた超音波が、得られた厚み2mmのシリコーン樹脂シートを通過する前と後の振幅の大きさを超音波受信機(松下電器産業株式会社製、オシロスコープ「VP−5204A」)により、水温25℃の環境で測定し、音響波(超音波)感度を比較することで、各素材の音響波(超音波)減衰量を比較した。
なお、音響波(超音波)感度は、超音波発振器による、半値幅50nsec以下の入力波の電圧ピーク値Vinに対し、発生させた音響波(超音波)がシートを通過し、シートの対面から反射してきた音響波(超音波)を超音波発振器が受信したときに得られる電圧値をVsとし、下記計算式より算出した。
なお、下記表1〜3では、各素材の種類は商品名を記載した。なお、シリカ粒子(C)の商品名は、アエロジル(登録商標)を省略して記載した。
2 音響整合層
3 圧電素子層
4 バッキング材
7 筐体
9 コード
10 超音波探触子(プローブ)
Claims (16)
- ポリシロキサン、有機過酸化物および平均一次粒子径が12nm未満のシリカ、ならびに、硬化遅延剤、溶媒、分散剤、顔料、染料、帯電防止剤、酸化防止剤および熱伝導性向上剤から選択される成分からなる音響波プローブ用組成物であって、
少なくともポリシロキサン混合物中に、前記ポリシロキサン、前記有機過酸化物および前記平均一次粒子径が12nm未満のシリカをそれぞれ含有する音響波プローブ用組成物。 - 前記ポリシロキサン混合物の合計100質量部中に、前記平均一次粒子径が12nm未満のシリカを1〜25質量部含有する請求項1に記載の音響波プローブ用組成物。
- 前記ポリシロキサンが、ビニル基含有ポリシロキサンである請求項1または2に記載の音響波プローブ用組成物。
- 前記平均一次粒子径が12nm未満のシリカが、シラン化合物で表面処理されたものである請求項1〜3のいずれか1項に記載の音響波プローブ用組成物。
- 前記平均一次粒子径が12nm未満のシリカが、トリメチルシリル化剤で表面処理されたものである請求項1〜4のいずれか1項に記載の音響波プローブ用組成物。
- 前記ポリシロキサンの質量平均分子量が、20,000〜1,000,000である請求項1〜5のいずれか1項に記載の音響波プローブ用組成物。
- 前記ポリシロキサンの質量平均分子量が、40,000〜300,000である請求項1〜6のいずれか1項に記載の音響波プローブ用組成物。
- 前記音響波プローブ用組成物が、該音響波プローブ用組成物で得られた厚み2mmのシリコーン樹脂シートの下記の音響波(超音波)感度が−72dB以上である請求項1〜7のいずれか1項に記載の音響波プローブ用組成物。
〔音響波(超音波)感度〕
入力波の電圧ピーク値Vinに対し、発生させた音響波(超音波)が前記シートを通過し、シートの対面から反射してきた音響波(超音波)を超音波発振器が受信したときに得られる電圧値をVsとし、音響波(超音波)感度=20×Log(Vs/Vin)で与えられる数値である。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の音響波プローブ用組成物を硬化してなる音響波プローブ用シリコーン樹脂。
- 請求項9に記載の音響波プローブ用シリコーン樹脂からなる音響レンズおよび/または音響整合層を有する音響波プローブ。
- 超音波トランスデューサアレイとしての容量性マイクロマシン超音波振動子、および、請求項9に記載の音響波プローブ用シリコーン樹脂からなる音響レンズを備える超音波プローブ。
- 請求項10に記載の音響波プローブを備える音響波測定装置。
- 請求項10に記載の音響波プローブを備える超音波診断装置。
- 請求項9に記載の音響波プローブ用シリコーン樹脂からなる音響レンズを備える光音響波測定装置。
- 請求項9に記載の音響波プローブ用シリコーン樹脂からなる音響レンズを備える超音波内視鏡。
- 請求項9に記載の音響波プローブ用シリコーン樹脂の製造方法であって、
ポリシロキサンおよび平均一次粒子径が12nm未満のシリカを少なくとも含有するポリシロキサン混合物に、有機過酸化物を加えて音響波プローブ用組成物とした後、該音響波プローブ用組成物を硬化する音響波プローブ用シリコーン樹脂の製造方法。
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