WO2018116832A1 - 超音波内視鏡用音響レンズおよび超音波内視鏡装置 - Google Patents

超音波内視鏡用音響レンズおよび超音波内視鏡装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2018116832A1
WO2018116832A1 PCT/JP2017/043799 JP2017043799W WO2018116832A1 WO 2018116832 A1 WO2018116832 A1 WO 2018116832A1 JP 2017043799 W JP2017043799 W JP 2017043799W WO 2018116832 A1 WO2018116832 A1 WO 2018116832A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
inorganic compound
acoustic
acoustic lens
plate
compound particles
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/043799
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
隆之 近藤
恒司 小林
Original Assignee
オリンパス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by オリンパス株式会社 filed Critical オリンパス株式会社
Priority to CN201780069008.5A priority Critical patent/CN109922736B/zh
Publication of WO2018116832A1 publication Critical patent/WO2018116832A1/ja
Priority to US16/442,919 priority patent/US11610575B2/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/12Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves in body cavities or body tracts, e.g. by using catheters
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/42Details of probe positioning or probe attachment to the patient
    • A61B8/4272Details of probe positioning or probe attachment to the patient involving the acoustic interface between the transducer and the tissue
    • A61B8/4281Details of probe positioning or probe attachment to the patient involving the acoustic interface between the transducer and the tissue characterised by sound-transmitting media or devices for coupling the transducer to the tissue
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4483Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4483Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer
    • A61B8/4494Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer characterised by the arrangement of the transducer elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0644Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element
    • B06B1/0662Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface
    • B06B1/067Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface which is used as, or combined with, an impedance matching layer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04Polysiloxanes
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/02Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/18Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/26Sound-focusing or directing, e.g. scanning
    • G10K11/30Sound-focusing or directing, e.g. scanning using refraction, e.g. acoustic lenses
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/08Metals
    • C08K2003/0812Aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/002Physical properties
    • C08K2201/005Additives being defined by their particle size in general

Definitions

  • the present invention relates to an acoustic lens for an ultrasonic endoscope and an ultrasonic endoscope apparatus.
  • This application claims priority on December 22, 2016 based on Japanese Patent Application No. 2016-249482 for which it applied to Japan, and uses the content here.
  • An ultrasonic endoscope apparatus is known as a medical endoscope.
  • the ultrasonic endoscope apparatus includes an ultrasonic transducer for acquiring an image of a subject.
  • An acoustic lens for focusing ultrasonic waves is disposed on the surface of the ultrasonic transducer.
  • the acoustic lens needs to have an acoustic impedance close to the acoustic impedance of the biological tissue so that the acoustic lens can be efficiently introduced into a subject such as the biological tissue.
  • Patent Document 1 describes a composition for an acoustic lens used for a probe for a medical ultrasonic diagnostic apparatus.
  • This composition for acoustic lenses comprises diorganopolysiloxane or a silicone rubber compound containing this as a main component, an alumina or titanium oxide powder having an average particle size of 0.1 to 1.0 ⁇ m, and an average particle size of 0.1. And a thermoplastic resin powder having a melting point of 80 ° C. or higher.
  • the above-described conventional technology has the following problems.
  • particles for adjusting acoustic impedance are added to a low-strength base polymer.
  • the acoustic lens used in the ultrasonic endoscope apparatus is used by being arranged at the distal end of the insertion portion.
  • the acoustic lens disposed on the surface of the ultrasonic transducer often comes into contact with surrounding objects and receives a friction load.
  • a hard member such as a medical instrument such as tweezers exists as the surrounding arrangement.
  • there is a problem that the acoustic lens is easily damaged by the load of external force received during use.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and provides an acoustic lens for an ultrasonic endoscope that has good acoustic characteristics and can improve durability against physical contact.
  • An object of the present invention is to provide an ultrasonic endoscope apparatus that enables good ultrasonic image measurement and can improve durability against physical contact.
  • an acoustic lens for an ultrasonic endoscope includes a base material made of diorganopolysiloxane or a silicone rubber compound mainly composed of diorganopolysiloxane, and the base material. And dispersed plate-like inorganic compound particles.
  • the inorganic compound particles may have an average particle size in a plane direction of 10 nm or more and 30 ⁇ m or less.
  • the inorganic compound particles may have an aspect ratio of 2 or more and 2000 or less, which is a ratio of an average particle diameter in a plane direction to a thickness.
  • the inorganic compound particles are made of alumina, silica, boehmite, cerium oxide, titanium oxide, magnesium oxide, zinc oxide, boron nitride, aluminum nitride, and aluminum hydroxide. At least one or more of them may be included.
  • the inorganic compound particles may be oriented in a direction along the lens surface.
  • the inorganic compound particles may have an inclination of 0 ° to 45 ° with respect to the lens surface.
  • the inorganic compound particles may be contained in an amount of 1 part by mass to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the base material.
  • the ultrasonic endoscope apparatus includes the acoustic lens for an ultrasonic endoscope.
  • the acoustic lens for an ultrasonic endoscope of the present invention has good acoustic characteristics and can improve durability against physical contact.
  • the ultrasonic endoscope apparatus of the present invention since the ultrasonic endoscope acoustic lens of the present invention is provided, good ultrasonic image measurement becomes possible and durability against physical contact is improved. Can do.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an ultrasonic endoscope acoustic lens according to the first embodiment of the present invention.
  • 2A and 2B are schematic perspective views showing the internal configuration of part A in FIG.
  • an acoustic lens 100 (acoustic lens for an ultrasonic endoscope) of the present embodiment is configured to include a base material 100A and plate-like inorganic compound particles 100B.
  • the acoustic lens 100 is suitably used for an ultrasonic transducer of a medical ultrasonic endoscope apparatus.
  • the acoustic lens 100 is fixed via an acoustic matching layer 101 on the surface of the piezoelectric element 102 that generates ultrasonic vibrations in order to form an ultrasonic vibrator.
  • the acoustic matching layer 101 is a layered portion that reduces the difference in acoustic impedance between the subject and the piezoelectric element 102.
  • the cross-sectional shape of the acoustic lens 100 is formed in an appropriate shape that focuses the ultrasonic wave generated by the piezoelectric element 102 toward the subject.
  • the joint surface 100b of the acoustic lens 100 joined to the acoustic matching layer 101 is a flat surface.
  • the lens surface 100a of the acoustic lens 100 is an outwardly convex curved surface.
  • the lens surface 100a is constituted by the surface of the base material 100A except that the plate-like inorganic compound particles 100B are partially exposed.
  • the base material 100A is made of diorganopolysiloxane or a silicone rubber compound containing this as a main ingredient.
  • the structure of the diorganopolysiloxane used as the base material 100A or a silicone rubber compound containing this as a main ingredient is not particularly limited.
  • the plate-like inorganic compound particles 100B are plate-like inorganic compound particles that can obtain the acoustic characteristics required for the acoustic lens 100 by adding an appropriate amount to the base material 100A.
  • the plate-like inorganic compound particles 100B are dispersed in the base material 100A.
  • “plate shape” means a particularly flat shape in one direction.
  • the direction in which the minimum dimension is obtained when measuring the external dimensions in each of the three axial directions by taking various orthogonal three axes is referred to as a “thickness direction”.
  • “Plate shape” can be defined as a shape in which the average outer dimensions in any two axial directions orthogonal to the thickness direction are larger than the outer dimensions in the “thickness direction”.
  • the external dimensions in the “thickness direction” of the “plate-like” particles may or may not be constant in the direction orthogonal to the “thickness direction”.
  • the maximum value of the outer dimension in the “thickness direction” is referred to as “thickness”.
  • the surface spreading in the direction orthogonal to the “thickness direction” is referred to as “plate surface”, and the direction orthogonal to the “thickness direction” is referred to as “plane direction”.
  • the “plate-like” shape can be said to be a shape having a larger average outer shape in the “surface direction” than the “thickness”.
  • the shape of the plate-like inorganic compound particles 100B viewed from the thickness direction may be, for example, a polygonal shape.
  • the average particle size in the plane direction is a numerical value obtained by averaging the outer diameters seen from the thickness direction in the sample population.
  • the outer diameter viewed from the thickness phrase is defined, for example, by the maximum width in the plane direction (direction perpendicular to the thickness direction) in the outer shape observed from the thickness direction using a scanning electron microscope.
  • the plate-like inorganic compound particles 100B are likely to aggregate with each other, which may make it difficult to disperse the plate-like inorganic compound particles 100B in the base material 100A.
  • the plate-like inorganic compound particles 100B are aggregated, it may be difficult to control the orientation state of the plate-like inorganic compound particles 100B described later in the base material 100A. If the average particle size in the plane direction exceeds 30 ⁇ m, the sound wave attenuation rate becomes too large, and the acoustic performance may be reduced in terms of attenuation rate.
  • the ratio of the surface direction average particle diameter to the thickness of the plate-like inorganic compound particles 100B is defined as the “aspect ratio” of the plate-like inorganic compound particles 100B.
  • the aspect ratio of the plate-like inorganic compound particles 100B may be 2 or more and 2000 or less. If the aspect ratio is less than 2, the plate-like inorganic compound particles 100B have a plate-like body close to a non-flat granular body, and therefore the mechanical strength of the acoustic lens 100 may not be improved so much.
  • the aspect ratio exceeds 2000, when the acoustic lens 100 is molded, the plate-like inorganic compound particles 100B are liable to be broken, so that there is a possibility that variations in acoustic characteristics and mechanical strength are increased.
  • the plate-like inorganic compound particles 100B are made of a material capable of obtaining a high density.
  • appropriate acoustic characteristics of the acoustic lens 100 can be easily obtained even with a small amount of the plate-like inorganic compound particles 100B.
  • the content of the plate-like inorganic compound particles 100B is small, the fluidity of the composition in which the plate-like inorganic compound particles 100B are mixed with the base material 100A before curing can be improved. For this reason, the moldability of the acoustic lens 100 is improved.
  • the plate-like inorganic compound particles 100B are, for example, at least one kind selected from the group consisting of alumina, silica, boehmite, cerium oxide, titanium oxide, magnesium oxide, zinc oxide, boron nitride, aluminum nitride, and aluminum hydroxide. The above may be included.
  • the material exemplified here has a higher density and a higher mechanical strength than the base material 100A. For this reason, by adding at least one of these materials to the base material 100A, the acoustic characteristics of the acoustic lens 100 can be appropriately adjusted, and the mechanical strength of the acoustic lens 100 can be improved.
  • Alumina is particularly preferable because it can be easily formed into a plate shape and has excellent density and mechanical strength.
  • the content of the plate-like inorganic compound particles 100 ⁇ / b> B in the acoustic lens 100 can be an appropriate content that provides the acoustic characteristics and mechanical strength necessary for the acoustic lens 100.
  • the content of the plate-like inorganic compound particles 100B in the acoustic lens 100 may be 1 part by mass or more and 100 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the base material 100A. If the amount of the plate-like inorganic compound particles 100B is less than 1 part by mass, the amount of the plate-like inorganic compound particles 100B added is small, so that it is difficult to adjust the acoustic impedance of the acoustic lens 100 properly, or the acoustic lens 100 is mechanical.
  • the strength cannot be improved so much. If the plate-like inorganic compound particle 100B exceeds 100 parts by mass, the moldability of the acoustic lens 100 is lowered, and the acoustic characteristics of the acoustic lens 100 may not be improved so much. Furthermore, when the addition amount of the plate-like inorganic compound particles 100B increases, the sound wave attenuation rate may increase.
  • the acoustic lens 100 having such a configuration is manufactured by kneading the base material 100A and the plate-like inorganic compound particles 100B, and molding and vulcanizing the base material 100A into the shape of the acoustic lens 100 by, for example, pressing. Since the plate-like inorganic compound particles 100B have a plate-like shape, the plate-like inorganic compound particles 100B easily flow along the mold in the molding step. For this reason, as for the attitude
  • FIG. 2A schematically shows an example of the internal structure in the vicinity of the lens surface 100a.
  • the radius of curvature of the lens surface 100a is much larger than the average particle diameter in the plane direction of the plate-like inorganic compound particles 100B. For this reason, the lens surface 100a facing the plate-like inorganic compound particle 100B can be regarded as the same plane as the tangential plane of the lens surface 100a.
  • a rectangular plate shape having a thickness t is illustrated as an example of the shape of the plate-like inorganic compound particle 100B.
  • the plate-like inorganic compound particles 100B may have a plate shape other than the rectangular plate shape.
  • the posture of the plate-like inorganic compound particles 100B varies with the posture parallel to the lens surface 100a as the center. This is because the state in which the surface direction of the plate-like inorganic compound particles 100B matches the flow direction in the molding process is the state in which the resistance is minimized.
  • the plate-like inorganic compound particles 100B are oriented parallel to the lens surface 100a. An orientation state close to this is particularly easily obtained when a roll press is performed in the molding process.
  • the plate-like inorganic compound particles 100B in the acoustic lens 100 are oriented substantially parallel to the lens surface 100a at least in the vicinity of the lens surface 100a, the plate-like inorganic compound particles 100B when viewed in the normal direction of the lens surface 100a.
  • the arrangement density of increases. For this reason, the mechanical strength of the acoustic lens 100 with respect to an external force acting from a direction centered on the normal direction of the lens surface 100a is improved.
  • the rigidity in the direction along the lens surface 100a is increased, durability against bending deformation or frictional force on the lens surface 100a is improved.
  • the plate-like inorganic compound particles 100B are oriented in a direction along the lens surface 100a. More preferred. When oriented in a direction along the lens surface 100a, the inclination of the plate-like inorganic compound particles 100B with respect to the lens surface 100a may be 0 ° or more and 45 ° or less. The ratio of the plate-like inorganic compound particles 100B having an inclination with respect to the lens surface 100a of 0 ° to 45 ° is more preferably 49% or more.
  • a measurement sample including a normal line of the lens surface 100a and exposing a first cross section and a second cross section orthogonal to each other is manufactured.
  • the cut end (first cross section and second cross section) of the measurement sample is image-measured. As shown in FIG.
  • the inclination angle ⁇ of the specific plate-like inorganic compound particle 100B with respect to the lens surface 100a (where ⁇ is 0 ° or more and 90 ° or less) is on the lens surface 100a facing the plate-like inorganic compound particle 100B. Measured with respect to the tangent plane S passing through the point P. However, when an observation region having a sufficiently small curvature of the lens surface 100a is selected, one common plane may be used for each observation region as the tangent plane S serving as a measurement reference. Next, the distribution of the inclination angle ⁇ in the first cross section and the second cross section is obtained.
  • the ratio at which the inclination angle in the first cross section is ⁇ 1 to ⁇ 2 is x%
  • the ratio at which the inclination angle in the second cross section is ⁇ 1 to ⁇ 2 is y%.
  • the ratio of the inclination of the plate-like inorganic compound particles 100B to the lens surface 100a between ⁇ 1 and ⁇ 2 is z% or more. It is determined.
  • the ratio of the inclination angle in the first cross section and the second cross section is 0 ° to 45 ° is 70% or more
  • the inclination of the plate-like inorganic compound particles 100B with respect to the lens surface 100a is 0 ° to 45 °. It is determined that the ratio of less than or equal to ° is 49% or more.
  • the acoustic lens 100 contains the plate-like inorganic compound particles 100B in the base material 100A, it is suitable as an acoustic lens of an ultrasonic endoscope apparatus by appropriately setting the content of the plate-like inorganic compound particles 100B. Sound characteristics can be obtained.
  • the acoustic impedance is obtained by the density of the medium ⁇ the speed of sound in the medium. The acoustic impedance needs to be set to an appropriate value according to the subject.
  • the acoustic impedance is adjusted by changing the content of the plate-like inorganic compound particles 100B with respect to the base material 100A.
  • the density of the plate-like inorganic compound particles 100B is higher than the density of the base material 100A, the acoustic impedance is increased more than that of the base material 100A alone by increasing the content of the plate-like inorganic compound particles 100B.
  • the plate-like inorganic compound particles 100B are more plate-like than the spherical particles of the same material, so that refraction and scattering of sound waves are less likely to occur. For this reason, the attenuation rate of the sound wave is less likely to increase.
  • the acoustic lens 100 can obtain good mechanical strength by containing an appropriate amount of the plate-like inorganic compound particles 100B.
  • the plate-like inorganic compound particles 100B are easily oriented in the direction along the lens surface 100a, the rigidity of the acoustic lens 100 in the direction along the lens surface 100a is improved. For this reason, damage to the acoustic lens 100 from the lens surface 100a due to friction or the like acting on the lens surface 100a is suppressed.
  • the mechanical strength of the acoustic lens 100 against the external force acting from the normal direction of the lens surface 100a is high. improves. For example, the resistance of the acoustic lens 100 against physical impacts acting from the normal direction of the lens surface 100a is improved.
  • the acoustic lens 100 of the present embodiment has good acoustic characteristics and can improve durability against physical contact.
  • FIG. 4 is a schematic front view showing a schematic configuration of the ultrasonic endoscope apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the main part of the ultrasonic endoscope apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • the ultrasound endoscope 1 (ultrasound endoscope apparatus) of the present embodiment includes an elongated insertion portion 2 to be inserted into the body and an operation connected to the proximal end of the insertion portion 2.
  • a unit 3 and a universal cord 4 extending from the operation unit 3 are provided.
  • the insertion portion 2 is configured by connecting a distal end rigid portion 5, a bendable bending portion 6, and a flexible tube portion 7 having a small diameter and long flexibility from the distal end in this order.
  • the distal end hard portion 5 includes a cylindrical member 30 and a plurality of ultrasonic transducers 10.
  • the cylindrical member 30 includes an annular flange 31 and a cylindrical portion 32 extending from the central edge of the flange 31 in the direction of the flexible tube 7 (not shown) (the direction from the top to the bottom in FIG. 5).
  • a coaxial cable 40 is inserted into the cylindrical portion 32 of the cylindrical member 30.
  • the ultrasonic transducer 10 is a device portion that radiates ultrasonic waves to a subject.
  • a plurality of ultrasonic transducers 10 are arranged in the circumferential direction along the circumferential surface of the cylindrical member 30.
  • Each ultrasonic transducer 10 includes a piezoelectric element 11, a backing material 12, an acoustic matching layer 13, an acoustic lens 14, and an electrode (not shown).
  • the piezoelectric element 11 generates ultrasonic vibration when a voltage is applied by an electrode (not shown).
  • the piezoelectric element 11 in the present embodiment is formed in a flat plate shape.
  • One plate surface 11 a of the piezoelectric element 11 is disposed at a position facing the cylindrical portion 32 in the radial direction of the cylindrical member 30.
  • the backing material 12 is a member for absorbing vibrations from the plate surface 11 a toward the radially inner side of the distal end hard portion 5 among the ultrasonic vibrations generated in the piezoelectric element 11.
  • the backing material 12 is filled between the cylindrical portion 32 and the piezoelectric element 11.
  • the backing material 12 is sandwiched between annular members 33 and 34 that pass through the cylindrical portion 32 in the axial direction of the distal end hard portion 5.
  • the annular member 33 is attached so as to be in contact with the substrate 50 adjacent to the flange 31 and extending from the piezoelectric element 11 in the distal direction of the distal end hard portion 5.
  • the annular member 34 is attached so as to be in contact with the acoustic matching layer 13 described later at a position closer to the flexible tube portion 7 (not shown) than the piezoelectric element 11.
  • the acoustic matching layer 13 is a layered portion that reduces the difference in acoustic impedance between the subject and the piezoelectric element 11.
  • the acoustic matching layer 13 is provided so as to cover at least the plate surface 11 b opposite to the plate surface 11 a in the piezoelectric element 11. For this reason, the ultrasonic wave radiated
  • the acoustic matching layer 13 may be composed of a single layer or a plurality of layers.
  • the acoustic lens 14 converges and radiates the ultrasonic wave generated by the piezoelectric element 11 and propagating through the acoustic matching layer 13 to the outside in the radial direction of the distal end hard portion 5.
  • the acoustic lens 14 is formed in an appropriate shape for focusing ultrasonic waves.
  • the acoustic lens 14 is provided so as to cover the acoustic matching layer 13 from the outside in the radial direction of the distal end hard portion 5.
  • the acoustic lens 14 is laminated on the acoustic matching layer 13, and is the same as the acoustic lens 100 of the first embodiment except that the ultrasonic wave generated by the piezoelectric element 11 is focused and emitted from the lens surface 14a. It has a configuration.
  • a large number of electrode pads 51 are provided on a surface 31 a opposite to the annular member 33.
  • a wiring 41 extending from the coaxial cable 40 is connected to the electrode pad 51.
  • the electrode pad 51 and the electrode layer 52 provided on the substrate 50 are connected by a wire 53.
  • the electrode pad 51 and the wire 53 are joined by solder 54.
  • the electrode layer 52 and the wire 53 are joined by solder 55.
  • the entire connection portion between the electrode pad 51 and the wiring 41 is covered with a potting resin 56 in order to prevent the wiring 41 from being detached from the electrode pad 51 when, for example, a load is applied to the coaxial cable 40.
  • a distal end structural member 60 is provided at the distal end of the distal end hard portion 5 so as to close a connection portion between the electrode pad 51 and the wiring 41. Further, the distal end hard portion 5 is connected to the bending portion 6 via the connection member 70.
  • the ultrasonic transducer 10 including the acoustic lens 14 of the present embodiment is manufactured, for example, as follows.
  • the piezoelectric element 11 provided with electrodes (not shown) on the plate surfaces 11a and 11b and the acoustic matching layer 13 formed in advance are joined.
  • the substrate 50 is attached to the piezoelectric element 11 so as to extend in the surface direction.
  • the annular members 33 and 34 are respectively arranged at predetermined positions.
  • a resin composition for forming the backing material 12 is poured between the piezoelectric element 11 surrounded by the annular members 33 and 34 and the cylindrical member 30. When this resin composition is cured, a backing material 12 is formed.
  • the acoustic lens 14 is formed on the surface 13 a of the acoustic matching layer 13 opposite to the piezoelectric element 11.
  • the acoustic lens 14 is formed, for example, as follows according to the case where the alignment state of the plate-like inorganic compound particles 100B is not aligned and the case where the alignment state is aligned along the lens surface 14a.
  • a molding die for the acoustic lens 14 is disposed around the acoustic matching layer 13.
  • a resin composition for forming the acoustic lens 14 is poured into the mold.
  • the resin composition for forming the acoustic lens 14 is formed into a sheet shape while being stretched by a roll. Further, the stretched sheet is heated and cured. Thereby, the plate-like inorganic compound particles 100B are oriented in the surface direction of the sheet. This sheet is formed by, for example, punching using a lens-shaped mold for forming the acoustic lens 14.
  • the acoustic lens 14 manufactured in this way is bonded to each other by an adhesive whose acoustic impedance is adjusted to a value between the acoustic impedances of the acoustic matching layer 13 and the acoustic lens 14. In this way, the ultrasonic transducer 10 is manufactured.
  • the acoustic lens 14 of the present embodiment has the same configuration as the acoustic lens 100 of the first embodiment, the acoustic lens 14 has the same function as the acoustic lens 100. For this reason, according to the acoustic lens 14, while having a favorable acoustic characteristic, durability with respect to a physical contact is improved. According to the ultrasonic endoscope 1 of the present embodiment, since the ultrasonic transducer 10 includes the acoustic lens 14, good ultrasonic image measurement is possible, and durability against physical contact is improved.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a modification of the acoustic lens for an ultrasonic endoscope that can be used in the ultrasonic endoscope apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • An ultrasonic transducer 10A shown in FIG. 6 is a modification of the ultrasonic transducer 10 in the second embodiment.
  • the ultrasonic transducer 10A can be used in place of the ultrasonic transducer 10 in the ultrasonic endoscope 1 of the second embodiment.
  • the ultrasonic transducer 10 ⁇ / b> A is replaced with the piezoelectric element 21, the backing material 12, the acoustic matching layer 13, and the acoustic lens 14 of the ultrasonic transducer 10.
  • An example acoustic lens 24 (acoustic lens for an ultrasonic endoscope) is provided.
  • a description will be given focusing on differences from the second embodiment.
  • the piezoelectric element 21 has a disk shape. Electrodes (not shown) for applying a voltage to the piezoelectric element 21 are provided on the surfaces 21 a and 21 b on both sides of the piezoelectric element 21. A wiring 41 extending from the coaxial cable 40 is connected to the unillustrated electrode.
  • the backing material 22 is provided so as to cover one surface 21 a of the piezoelectric element 21 and the side surface of the piezoelectric element 21 in a state in which the tip end of the coaxial cable 40 and each wiring 41 are incorporated.
  • the same material as the backing material 12 of the second embodiment can be adopted.
  • the acoustic matching layer 23 is made of a disk having a diameter larger than that of the piezoelectric element 21.
  • the acoustic matching layer 23 is provided in contact with the other surface 21 b of the piezoelectric element 21.
  • a cylindrical member 35 having the same diameter as the outer diameter of the acoustic matching layer 23 is erected on the outer peripheral portion of the surface of the acoustic matching layer 23 that contacts the piezoelectric element 21.
  • the inner peripheral surface of the cylindrical member 35 is in close contact with the side surface of the backing material 22.
  • the material of the acoustic matching layer 23 the same material as that of the acoustic matching layer 13 of the second embodiment can be adopted.
  • the acoustic lens 24 includes a circular lens region in plan view corresponding to the piezoelectric element 21 and the acoustic matching layer 23 having a disk shape. However, the acoustic lens 24 is formed in a cap shape that covers the side surface of the acoustic matching layer 23 and a part of the side surface of the cylindrical member 35. The acoustic lens 24 is configured in the same manner as the acoustic lens 14 of the second embodiment except that the overall shape including the lens surface 24a is different.
  • the acoustic matching layer 23 is bonded to the surface 21 b of the piezoelectric element 21. Thereafter, a resin composition for forming the backing material 22 is poured into a space surrounded by the acoustic matching layer 23 and the cylindrical member 35 erected on the outer peripheral portion of the acoustic matching layer 23. This resin composition Is cured to form the backing material 22. Thereafter, the acoustic lens 24 is formed so as to cover the outer surface (side surface) of the acoustic matching layer 23 and the cylindrical member 35, whereby the ultrasonic transducer 10A is manufactured.
  • the acoustic lens 24 according to the present modification has the same function as that of the second embodiment because only the shape is different from that of the acoustic lens 14 of the second embodiment.
  • an ultrasonic endoscope acoustic lens is used in an ultrasonic endoscope apparatus
  • an ultrasonic endoscope acoustic lens is The present invention may be used for various medical devices that perform ultrasonic measurement or devices other than medical devices.
  • Examples 1 to 15 relating to materials for manufacturing the ultrasonic endoscope acoustic lens according to each of the above embodiments and modifications will be described together with Comparative Examples 1 and 2.
  • Each example consists of a sample sample molded from the material for forming the acoustic lenses 100, 14, 24.
  • Each comparative example consists of a test sample molded from a material for forming the acoustic lens of the comparative example.
  • the shape of each test sample was a rectangular plate of 40 mm ⁇ 40 mm ⁇ 0.4 mm in length ⁇ width ⁇ thickness.
  • the same kind of diorganopolysiloxane was used as the base material for each test sample.
  • Table 1 below shows the characteristics and evaluation results of the inorganic compound particles used in the test samples of Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 and 2.
  • plate-like alumina was used as the inorganic compound particles in each sample of Examples 1 to 15. However, the addition amount, the average particle size in the plane direction, and the aspect ratio are different.
  • Example 1 In the test sample of Example 1, plate-like alumina having a plane direction average particle diameter of 1000 nm ⁇ 100 nm and an aspect ratio of 100 ⁇ 10 was used as the inorganic compound particles. In Table 1, “1000 nm” and “100” are described for simplicity. Similarly, the surface direction average particle diameter and the aspect ratio of other examples in [Table 1] are X ⁇ 0.1X, aspect ratio when the values in the table are X and Y, respectively. Is Y ⁇ 0.1Y. The amount of plate-like alumina added in Example 1 was 0.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the base material. The test sample of Example 1 was manufactured as follows.
  • the base material and inorganic compound particles were kneaded to form a resin composition before curing. Thereafter, the resin composition was roll press molded so that the orientation state of the plate-like alumina was aligned by a heated three-roll mill roll. Thus, the resin composition was molded into a sheet shape having a thickness of 0.4 mm and cured. Then, the test sample of Example 1 was obtained by cutting the molded product into a plan view of 40 mm ⁇ 40 mm. This manufacturing method was also used in Examples 2 to 13 described later.
  • Example 2 to 5 The test samples of Examples 2 to 5 differ from the test sample of Example 1 in the amount of plate-like alumina added.
  • the addition amounts of plate-like alumina in Examples 2 to 5 were 5 parts by mass, 30 parts by mass, 90 parts by mass, and 150 parts by mass, respectively.
  • Example 6 instead of the plate-like alumina in Example 1, the average particle size in the plane direction was 5 nm ⁇ 0.5 nm (referred to as “5 nm” in [Table 1]), and the aspect ratio was 100 ⁇ 10 ([Table 1] Then, plate-like alumina described as “100” was used. The amount of plate-like alumina added in Example 6 was 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the base material. The plate-like alumina used in the test samples of Examples 7 to 9 is different from the plate-like alumina of the test sample of Example 6 in the average particle size in the plane direction.
  • the average particle diameter in the plane direction of the plate-like alumina in Examples 7 to 9 is 20 nm ⁇ 2 nm (described as “20 nm” in [Table 1]) and 20000 nm ⁇ 2000 nm (referred to as “20000 nm” in [Table 1]). ), 50000 nm ⁇ 5000 nm (referred to as “50000 nm” in [Table 1]).
  • Example 10 to 13 The plate-like alumina used for the test samples of Examples 10 to 13 has a different aspect ratio from the plate-like alumina of the test sample of Example 3.
  • the aspect ratios of the plate-like alumina in Examples 10 to 13 were 1 ⁇ 0.1 (described as “1” in [Table 1]) and 5 ⁇ 0.5 (“5” in [Table 1]), respectively. Description) 1500 ⁇ 150 (described as “1500” in [Table 1]), 3000 ⁇ 300 (described as “3000” in [Table 1]).
  • Example 14 and 15 The test samples of Examples 14 and 15 are the same in configuration and addition amount of the plate-like inorganic compound particles 100B as in Example 3, but the production methods of the test samples are different.
  • the test samples of Examples 14 and 15 were molded so that the orientation state of the plate-like alumina of the resin composition similar to that of Example 3 varied as in the case where the above-mentioned orientation state was not uniform.
  • two samples having different orientation inclinations were selected from among several molded sample samples.
  • the test sample of Comparative Example 1 consists only of the base material.
  • the test sample of Comparative Example 1 corresponds to the case where the amount of plate-like alumina added in Example 1 is 0 part by mass.
  • coarse alumina having an average particle diameter of about 500 nm ⁇ 50 nm was used as the inorganic compound particles in place of the plate-like alumina of Example 1 above.
  • the average particle size is described in the “plane direction average particle size” column. The average particle diameter of the coarse-grained alumina was measured by the same measuring device as the average particle diameter in the plane direction.
  • the test samples of Comparative Examples 1 and 2 were produced in the same manner as in Example 1 except that the resin compositions were different.
  • Evaluation of the test sample includes evaluation of the inclination of the plate-like inorganic compound particles (Examples 1 to 15 only), pinhole resistance evaluation, acoustic impedance (referred to as “acoustic IMP” in [Table 1]), and overall evaluation. Evaluation was performed.
  • each numerical value of the inclination described in [Table 1] is a class having a width of 5 ° (Z ° or more, Z ° + 5 from the distribution of the inclination angle in the first cross section and the second cross section described in the first embodiment.
  • the ratio of each degree (°) is calculated as ⁇ 1 (Z) and ⁇ 2 (Z), respectively, and the representative value Z of the class having the maximum ⁇ 1 (Z) ⁇ ⁇ 2 (Z) is described.
  • a pinhole test was performed in which a test weight was freely dropped from the top of each test sample.
  • As the test weight an iron weight having a tip radius of 0.75 mm and a mass of 50 g was used. The test weight was freely dropped from the position of 90 mm in height toward the test sample.
  • the state of the test sample after the test is visually observed, and “very good” (very good, “ ⁇ ” in [Table 1]), “good” (good, “ ⁇ ” in [Table 1]) , “Fair” (“Fair” in Table 1) “ ⁇ ”) and “Fail” (no good, in Table 1) “x”). If there were no holes and no dents or cracks occurred, it was judged as “very good”. When there was no hole but a dent was formed, it was judged as “good”. If there was no hole but the surface was cracked, it was judged as “OK”. If there was a hole, it was judged as “bad”.
  • the acoustic impedance was calculated by measuring the density and sound speed of the test sample.
  • the acoustic impedance evaluation is “very good” (very good, “ ⁇ ” in [Table 1]), “good” (good, “ ⁇ ” in [Table 1]), “good” (fair, [Table 1] In this case, “ ⁇ ”) and “bad” (no good, “ ⁇ ” in [Table 1]) were used.
  • the evaluation was evaluated to be better as it was closer to 1.4, which is the acoustic impedance of the human body. Specifically, when the acoustic impedance was 1.2 or more and 1.6 or less, it was determined as “very good”.
  • the acoustic impedance When the acoustic impedance was 1.0 or more and less than 1.2 or more than 1.6 and 1.8 or less, it was determined as “good”. When the acoustic impedance was 0.8 or more and less than 1.0 or more than 1.8 and 2.0 or less, it was determined as “OK”. When the acoustic impedance was less than 0.8 or more than 2.0, it was determined as “bad”.
  • the degree of improvement differed depending on the conditions of the inorganic compound particles.
  • the inorganic compound particles are not plate-like (Comparative Example 2)
  • when the addition amount is small (Example 1)
  • when the plane direction average particle diameter is too small or too large (Examples 6 and 9)
  • the aspect ratio is too small.
  • when it was excessive (Examples 10 and 13), it was “OK”.
  • pinhole resistance was better when the inclination of the plate-like inorganic compound particles was close to 0 °.
  • Example 3 was “very good”
  • Example 5 and Comparative Examples 1 and 2 were “OK”
  • Examples except Examples 3 and 5 were “Good”.
  • Examples 2, 3, 4, and 8 were determined to be “very good”
  • the other examples were “good”
  • Comparative Examples 1 and 2 were determined to be “bad”.
  • Ultrasound endoscope (Ultrasound endoscope device) 2 Insertion portion 5 Hard tip portion 10, 10A Ultrasonic transducers 11, 21, 102 Piezoelectric elements 13, 23, 101 Acoustic matching layers 14, 24, 100 Acoustic lens (acoustic lens for ultrasonic endoscope) 14a, 24a, 100a Lens surface 100A Base material 100B Plate-like inorganic compound particles (plate-like inorganic compound particles)

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

音響レンズ(100)は、ジオルガノポリシロキサンまたはこれを主剤とするシリコーンゴムコンパウンドからなるベース材料(100A)と、ベース材料(100A)に分散された板状無機化合物粒子(100B)と、を含有する。

Description

超音波内視鏡用音響レンズおよび超音波内視鏡装置
 本発明は、超音波内視鏡用音響レンズおよび超音波内視鏡装置に関する。
 本願は、2016年12月22日に、日本に出願された特願2016-249482号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 医療用内視鏡として、超音波内視鏡装置が知られている。
 超音波内視鏡装置は、被検体の画像を取得するため超音波振動子を備えている。超音波振動子の表面には超音波を集束するための音響レンズが配置されている。
 音響レンズは、生体組織等の被検体に効率的に導入できるように、生体組織の音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有する必要がある。音響レンズの音響インピーダンスが生体組織の音響インピーダンスに近いと、生体組織と当接部における表面反射が抑制されるため、生体組織に効率的に超音波が伝播する。
 例えば、特許文献1には、医療用の超音波診断装置用探触子に用いる音響レンズ用組成物が記載されている。この音響レンズ用組成物は、ジオルガノポリシロキサンまたはこれを主剤とするシリコーンゴムコンパウンドに、平均粒子径が0.1~1.0μmであるアルミナまたは酸化チタン粉末と、平均粒子径が0.1~50μmで、かつ融点が80℃以上である熱可塑性樹脂粉末とが含まれている。
日本国特開昭62-11897号公報
 しかしながら、上述した従来技術には以下のような問題がある。
 特許文献1に記載された音響レンズ用組成物には、低強度のベースポリマーに、音響インピーダンスを調整するための粒子が添加されている。
 超音波内視鏡装置に用いる音響レンズは、挿入部の先端に配置して用いられる。このため、特に超音波振動子の表面に配置される音響レンズは、周囲の配置物と接触して摩擦負荷を受けることが多い。周囲の配置物としては、被検体以外にも、例えば、ピンセット等の医療器具のような硬質部材も存在する。
 特許文献1に記載のような材料では、使用時に受ける外力の負荷によって、音響レンズが破損しやすいという問題がある。
 本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、良好な音響特性を有するとともに、物理的な接触に対する耐久性を向上することができる超音波内視鏡用音響レンズを提供することを目的とする。
 本発明は、良好な超音波画像計測が可能になり、物理的な接触に対する耐久性を向上することができる超音波内視鏡装置を提供することを目的とする。
 上記の課題を解決するために、本発明の第1の態様の超音波内視鏡用音響レンズは、ジオルガノポリシロキサンまたはこれを主剤とするシリコーンゴムコンパウンドからなるベース材料と、前記ベース材料に分散された板状の無機化合物粒子と、を含有する。
 上記超音波内視鏡用音響レンズにおいては、前記無機化合物粒子は、面方向における平均粒子径が10nm以上30μm以下であってもよい。
 上記超音波内視鏡用音響レンズにおいては、前記無機化合物粒子は、厚さに対する面方向における平均粒子径の比であるアスペクト比が2以上2000以下であってもよい。
 上記超音波内視鏡用音響レンズにおいては、前記無機化合物粒子は、アルミナ、シリカ、ベーマイト、酸化セリウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、および水酸化アルミニウムからなる群のうち少なくとも一種類以上が含まれてもよい。
 上記超音波内視鏡用音響レンズにおいては、前記無機化合物粒子は、レンズ表面に沿う方向に配向されていてもよい。
 上記超音波内視鏡用音響レンズにおいては、前記無機化合物粒子は、前記レンズ表面に対する傾きが0°以上45°以下であってもよい。
 上記超音波内視鏡用音響レンズにおいては、前記無機化合物粒子は、前記ベース材料100質量部に対して、1質量部以上100質量部以下含有されてもよい。
 本発明の第2の態様の超音波内視鏡装置は、上記超音波内視鏡用音響レンズを備える。
 本発明の超音波内視鏡用音響レンズによれば、良好な音響特性を有するとともに、物理的な接触に対する耐久性を向上することができる。
 本発明の超音波内視鏡装置によれば、本発明の超音波内視鏡用音響レンズを備えるため、良好な超音波画像計測が可能になり、物理的な接触に対する耐久性を向上することができる。
本発明の第1の実施形態の超音波内視鏡用音響レンズの一例を示す模式的な断面図である。 図1におけるA部の内部構成を示す模式的な斜視図である。 図1におけるA部の内部構成を示す模式的な斜視図である。 板状の無機化合物粒子の傾きの計測方法を説明する模式図である。 本発明の第2の実施形態の超音波内視鏡装置の概略構成を示す模式的な正面図である。 本発明の第2の実施形態の超音波内視鏡装置の主要部の構成を示す模式的な断面図である。 本発明の第2の実施形態の超音波内視鏡装置に用いることができる超音波内視鏡用音響レンズの変形例を示す模式的な断面図である。
 以下では、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
[第1の実施形態]
 以下では、本発明の第1の実施形態の超音波内視鏡用音響レンズについて説明する。
 図1は、本発明の第1の実施形態の超音波内視鏡用音響レンズの一例を示す模式的な断面図である。図2A、図2Bは、図1におけるA部の内部構成を示す模式的な斜視図である。
 図1に示すように、本実施形態の音響レンズ100(超音波内視鏡用音響レンズ)は、ベース材料100Aと、板状無機化合物粒子100Bとを含んで構成されている。
 音響レンズ100は、医療用の超音波内視鏡装置の超音波振動子に好適に用いられる。
 音響レンズ100は、超音波振動子を構成するために、超音波振動を発生する圧電素子102の表面において音響整合層101を介して固定されている。
 音響整合層101は、被検体と圧電素子102とにおける音響インピーダンスの差を低減する層状部である。被検体の音響インピーダンスに応じて、音響整合層101の音響インピーダンスを適正に設定することにより、被検体による超音波の反射が低減される。
 音響レンズ100の断面形状は、圧電素子102で発生した超音波を被検体に向けて集束するような適宜の形状に形成される。図1に示す例では、音響整合層101と接合する音響レンズ100の接合面100bは平面とされている。音響レンズ100のレンズ表面100aは、外側に凸の湾曲面とされている。レンズ表面100aは、一部に板状無機化合物粒子100Bが露出している以外は、ベース材料100Aの表面によって構成されている。
 ベース材料100Aは、ジオルガノポリシロキサンまたはこれを主剤とするシリコーンゴムコンパウンドからなる。ベース材料100Aに用いる、ジオルガノポリシロキサンまたはこれを主剤とするシリコーンゴムコンパウンドの構成は、特に限定されない。ジオルガノポリシロキサンにおける有機基の構成、およびジオルガノポリシロキサンを主剤とするシリコーンゴムコンパウンドの構成としては、例えば、日本国特開昭62-11897号公報に記載の構成はすべて用いることができる。
 板状無機化合物粒子100Bは、ベース材料100Aに適宜量添加することにより、音響レンズ100として必要な音響特性が得られる板状の無機化合物粒子である。板状無機化合物粒子100Bは、ベース材料100A内に分散されている。
 本明細書では、「板状」とは、一方向において特に扁平な形状を意味する。例えば、粒子の種々の直交3軸をとって、各軸方向における外形寸法を測定する際、最小寸法が得られる方向を「厚さ方向」と称する。「板状」とは、厚さ方向に直交する任意の2軸方向の平均外形寸法が「厚さ方向」の外形寸法よりも大きくなっている形状であると定義できる。
 「板状」の粒子の「厚さ方向」における外形寸法は、「厚さ方向」に直交する方向において一定であってもよいし、一定でなくてもよい。「厚さ方向」の外形寸法の最大値を「厚さ」と称する。以下では、「厚さ方向」に直交する方向に拡がる表面を「板表面」、「厚さ方向」に直交する方向を「面方向」と称する。このとき、「板状」の形状とは、「厚さ」に比べて「面方向」における平均外形が大きい形状であるとも言える。
 厚さ方向から見た板状無機化合物粒子100Bの形状は、例えば、多角形状であってもよい。
 板状無機化合物粒子100Bの面方向における平均粒子径(面方向平均粒子径)は、10nm以上30μmであってもよい。この場合、板状無機化合物粒子100Bの物理的な衝撃に対する強度および音響レンズ100の音響特性がより良好になる。
 ここで、面方向平均粒子径は、厚さ方向から見た外径をサンプル集団において平均した数値である。
 厚さ方句から見た外径は、例えば、走査型電子顕微鏡を用いて厚さ方向から観察した外形において、面方向(厚さ方向に直交する方向)における最大幅で規定される。
 面方向平均粒子径が10nm未満であると、板状無機化合物粒子100B同士が凝集し易くなるため、板状無機化合物粒子100Bをベース材料100A内に分散させることが難しくなる可能性がある。板状無機化合物粒子100B同士が凝集すると、ベース材料100A内で後述する板状無機化合物粒子100Bの配向状態を制御することも難しくなる可能性がある。
 面方向平均粒子径が30μmを超えると、音波の減衰率が大きくなりすぎるため、減衰率の点で音響性能が低下してしまう可能性がある。
 板状無機化合物粒子100Bの厚さに対する面方向平均粒子径の比(面方向平均粒子径/厚さ)を板状無機化合物粒子100Bの「アスペクト比」と定義する。
 板状無機化合物粒子100Bのアスペクト比は、2以上2000以下であってもよい。
 アスペクト比が2未満であると、板状無機化合物粒子100Bは扁平でない粒状体に近い板状体になっているため、音響レンズ100の機械的強度があまり向上しない可能性がある。
 アスペクト比が2000を超えると、音響レンズ100を成形する際に、板状無機化合物粒子100Bが割れやすくなるため、音響特性や機械的強度のバラツキが大きくなる可能性がある。
 板状無機化合物粒子100Bは、高密度が得られる材料で構成されることがより好ましい。この場合、板状無機化合物粒子100Bが少量でも音響レンズ100の適正な音響特性を得られやすくなる。板状無機化合物粒子100Bの含有量が少ないと、硬化前のベース材料100Aに板状無機化合物粒子100Bを混合した組成物の流動性が向上できる。このため、音響レンズ100の成形性が向上する。この結果、音響レンズ100の成形時に成形型の形状を正確に音響レンズ100に転写できるため、音響レンズ100における集束性などのレンズ特性が向上する。
 さらに、高密度の物質は一般的に機械的強度も大きいため、音響レンズ100の機械的強度を増大しやすい。
 これらの観点から、板状無機化合物粒子100Bは、例えば、アルミナ、シリカ、ベーマイト、酸化セリウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、水酸化アルミニウムからなる群のうち少なくとも一種類以上が含まれてもよい。
 ここに例示された材料は、ベース材料100Aに比べて密度が大きく、かつ機械的強度が強い。このため、ベース材料100Aにこれら材料のうち少なくとも一種類以上を添加することによって、音響レンズ100の音響特性を適正に調整でき、かつ音響レンズ100の機械的強度を向上することができる。
 アルミナは、板状に形成することが容易であり、板状体の密度および機械的強度も優れているため特に好ましい。
 音響レンズ100における板状無機化合物粒子100Bの含有量は、音響レンズ100に必要な音響特性および機械的強度が得られる適宜の含有量とすることができる。
 例えば、音響レンズ100における板状無機化合物粒子100Bの含有量は、ベース材料100Aが100質量部に対して、1質量部以上100質量部以下であってもよい。
 板状無機化合物粒子100Bが1質量部未満であると、板状無機化合物粒子100Bの添加量が少ないために、音響レンズ100の音響インピーダンスを適正に調整しづらくなったり、音響レンズ100の機械的強度があまり向上できなくなったりする可能性がある。
 板状無機化合物粒子100Bが100質量部を超えると、音響レンズ100の成形性が低下するため、音響レンズ100の音響特性があまり向上できなくなる可能性がある。さらに、板状無機化合物粒子100Bの添加量が多くなると音波の減衰率が増大する可能性がある。
 このような構成の音響レンズ100は、ベース材料100Aと板状無機化合物粒子100Bとを混練し、例えば、プレス加工などによって音響レンズ100の形状に成形、加硫することによって製造される。
 板状無機化合物粒子100Bは、板状の形状を有するため、板状無機化合物粒子100Bは、成形工程において、成形型に沿って流動しやすい。このため、板状無機化合物粒子100Bの姿勢は、面方向が流動方向に沿って配向しやすい。
 例えば、図2Aは、レンズ表面100aの近傍の内部構造の一例を模式的に示している。レンズ表面100aの曲率半径は、板状無機化合物粒子100Bの面方向平均粒子径に比べると格段に大きい。このため、板状無機化合物粒子100Bに対向するレンズ表面100aは、近似的には、レンズ表面100aの接平面と同一の平面と見なせる。
 なお、図2A、図2Bでは、板状無機化合物粒子100Bの形状の一例として、厚さtの矩形板状の形状が描かれている。しかし、板状無機化合物粒子100Bは、矩形板状以外の板状の形状であってもよい。
 図2Aに模式的に示す例では、板状無機化合物粒子100Bの姿勢は、レンズ表面100aに平行な姿勢を中心としてばらついている。これは、板状無機化合物粒子100Bの面方向が成形工程における流動方向と一致する状態が、最も抵抗が少なくなる状態だからである。
 図2Bに模式的に示す例では、板状無機化合物粒子100Bは、レンズ表面100aに平行に配向されている。これに近い配向状態は、成形工程においてロールプレスを実施する場合に特に得られやすい。
 音響レンズ100における板状無機化合物粒子100Bが、少なくともレンズ表面100aの近傍においてレンズ表面100aに略平行に配向していると、レンズ表面100aの法線方向に見たときの板状無機化合物粒子100Bの配置密度が増える。このため、レンズ表面100aの法線方向を中心とした方向から作用する外力に対する、音響レンズ100の機械的強度が向上する。
 さらに、レンズ表面100aに沿う方向における剛性が増大するため、曲げ変形あるいはレンズ表面100aにおける摩擦力に対する耐久性が向上する。
 音響レンズ100の機械的強度、特にレンズ表面100aにおける損傷を低減するための機械的強度を向上するためには、板状無機化合物粒子100Bは、レンズ表面100aに沿う方向に配向されていることがより好ましい。
 レンズ表面100aに沿う方向に配向されている場合、板状無機化合物粒子100Bのレンズ表面100aに対する傾きは、0°以上45°以下であってもよい。レンズ表面100aに対する傾きが0°以上45°以下になる板状無機化合物粒子100Bの割合は49%以上であることがより好ましい。
 ただし、実物において多数の板状無機化合物粒子100Bの正確な傾きを求めるのは難しいため、以下に述べる測定方法によって判定される。
 まず、レンズ表面100aの法線を含み、互いに直交する第1断面および第2断面が露出する測定サンプルが製作される。この測定サンプルの切り口(第1断面および第2断面)を電子顕微鏡で観察することにより、切り口における板状無機化合物粒子100Bの傾斜角度が画像計測される。図3に示すように、特定の板状無機化合物粒子100Bのレンズ表面100aに対する傾斜角度θ(ただし、θは0°以上90°以下)は、板状無機化合物粒子100Bに対向するレンズ表面100a上の点Pを通る接平面Sに対して計測される。ただし、レンズ表面100aの湾曲が十分に小さい観察領域が選ばれている場合、測定基準となる接平面Sは観察領域ごとに1つの共通した平面が用いられてもよい。
 次に、第1断面および第2断面における傾斜角度θの分布が求められる。例えば、第1断面における傾斜角度がθ1~θ2となる割合がx%、第2断面おける傾斜角度がθ1~θ2となる割合がy%であるとする。
 x/100≧√(z/100)かつy/100≧√(z/100)の場合に、板状無機化合物粒子100Bのレンズ表面100aに対する傾きがθ1~θ2にある割合がz%以上であると判定される。
 例えば、第1断面および第2断面における傾斜角度が0°以上45°以下となる割合が、それぞれ70%以上の場合に、板状無機化合物粒子100Bのレンズ表面100aに対する傾きが、0°以上45°以下になる割合が49%以上であると判定される。
 次に、音響レンズ100の作用について説明する。
 音響レンズ100は、ベース材料100Aに板状無機化合物粒子100Bを含有しているため、板状無機化合物粒子100Bの含有量を適正に設定することによって、超音波内視鏡装置の音響レンズとして好適な音響特性が得られる。
 音響インピーダンスは媒質の密度×媒質内での音速で求まる。音響インピーダンスは、被検体に応じて適正な値に設定される必要がある。例えば、板状無機化合物粒子100Bは、ベース材料100Aと、密度が異なるため、ベース材料100Aに対する板状無機化合物粒子100Bの含有量を変えることで、音響インピーダンスが調整される。板状無機化合物粒子100Bの密度がベース材料100Aの密度よりも高い場合には、板状無機化合物粒子100Bの含有量を増大させることによって、音響インピーダンスをベース材料100A単体の場合よりも増大させることができる。
 さらに、板状無機化合物粒子100Bは、同材料の球状粒子と比べると、板状であることにより、音波の屈折、散乱がより起こりくい。このため、音波の減衰率がより増大しにくい。
 音響レンズ100は、板状無機化合物粒子100Bを適宜量含有することによって、良好な機械的強度が得られる。
 例えば、板状無機化合物粒子100Bは、レンズ表面100aに沿う方向に配向されやすいため、レンズ表面100aに沿う方向の音響レンズ100の剛性が向上する。このため、レンズ表面100aに作用する摩擦などによるレンズ表面100aからの音響レンズ100への損傷が抑制される。
 例えば、レンズ表面100aの法線方向から作用する外力が、板状無機化合物粒子100Bの板面に向かって加わるため、レンズ表面100aの法線方向から作用する外力に対する音響レンズ100の機械的強度が向上する。例えば、レンズ表面100aの法線方向から作用する物理的な衝撃など対する音響レンズ100の耐性が向上する。
 以上、説明したように、本実施形態の音響レンズ100によれば、良好な音響特性を有するとともに、物理的な接触に対する耐久性を向上することができる。
[第2の実施形態]
 次に、本発明の第2の実施形態の超音波内視鏡用音響レンズおよび超音波内視鏡装置について説明する。
 図4は、本発明の第2の実施形態の超音波内視鏡装置の概略構成を示す模式的な正面図である。図5は、本発明の第2の実施形態の超音波内視鏡装置の主要部の構成を示す模式的な断面図である。
 図4に示すように、本実施形態の超音波内視鏡1(超音波内視鏡装置)は、体内に挿入される細長の挿入部2と、挿入部2の基端に接続された操作部3と、操作部3から延出するユニバーサルコード4とを備える。
 挿入部2は、その先端から、先端硬質部5、湾曲自在な湾曲部6、および細径でかつ長尺な可撓性を有する可撓管部7がこの順に接続されて構成される。
 図5に示すように、先端硬質部5は、円筒状部材30、および複数の超音波振動子10を備える。
 円筒状部材30は、環状の鍔31と、鍔31の中央の縁から図示略の可撓管部7の方向(図5の上から下に向かう方向)に延びる円筒状部32とを備える。
 円筒状部材30の円筒状部32の内部には、同軸ケーブル40が挿通されている。
 超音波振動子10は、超音波を被検体に放射する装置部分である。超音波振動子10は、円筒状部材30の周面に沿って周方向に複数配列されている。
 各超音波振動子10は、それぞれ、圧電素子11、バッキング材12、音響整合層13、音響レンズ14、および図示略の電極を備える。
 圧電素子11は、図示略の電極によって電圧が印加されることで、超音波振動を発生する。本実施形態における圧電素子11は、平板状に形成されている。圧電素子11の一方の板面11aは、円筒状部材30の径方向において円筒状部32と対向する位置に配置されている。
 バッキング材12は、圧電素子11で発生する超音波振動のうち板面11aから先端硬質部5の径方向内側に向かう振動を吸収するための部材である。バッキング材12は、円筒状部32と圧電素子11との間に充填されている。
 バッキング材12の材質としては、適宜の振動吸収特性を有する樹脂材料が用いられる。
 バッキング材12は、先端硬質部5の軸方向においては、円筒状部32を内部に挿通する環状部材33、34に挟まれている。
 環状部材33は、鍔31と隣接し、圧電素子11から先端硬質部5の先端方向に延出する基板50に接するように取り付けられている。
 環状部材34は、圧電素子11よりも可撓管部7(図示略)寄りの位置で後述する音響整合層13に接するように取り付けられている。
 音響整合層13は、被検体と圧電素子11とにおける音響インピーダンスの差を低減する層状部である。被検体の音響インピーダンスに応じて、音響整合層13の音響インピーダンスを適正に設定することにより、被検体による超音波の反射が低減される。
 音響整合層13は、少なくとも圧電素子11において板面11aと反対側の板面11bを覆うように設けられている。このため、音響整合層13を介して、板面11bから先端硬質部5の径方向外側に放射される超音波が被検体に効率的に導入される。
 音響整合層13は、単層で構成されてもよいし、複数層で構成されてもよい。
 音響レンズ14は、圧電素子11で発生し、音響整合層13を通して先端硬質部5の径方向外側に伝搬する超音波を集束して外部に放射する。音響レンズ14は、超音波を集束させるための適宜形状に成形されている。音響レンズ14は、音響整合層13を先端硬質部5の径方向外側から覆うように設けられている。
 音響レンズ14は、音響整合層13に積層され、圧電素子11で発生した超音波を集束して、レンズ表面14aから放射する点を除けば、上記第1の実施形態の音響レンズ100と同様の構成を備える。
 円筒状部材30の鍔31において、環状部材33と反対方向の面31aには、多数の電極パッド51が設けられている。
 電極パッド51には、同軸ケーブル40から延びる配線41が結線されている。電極パッド51と、基板50上に設けられた電極層52とは、ワイヤー53で結線されている。
 電極パッド51とワイヤー53とは半田54によって接合されている。電極層52とワイヤー53とは半田55で接合されている。
 電極パッド51と配線41との結線部の全体は、例えば同軸ケーブル40に負荷がかかることによって配線41が電極パッド51から外れることを防ぐために、ポッティング樹脂56で被覆されている。
 先端硬質部5の先端には、電極パッド51と配線41との結線部を塞ぐように、先端構造部材60が設けられている。また、先端硬質部5は、接続部材70を介して湾曲部6に接続される。
 本実施形態の音響レンズ14を備える超音波振動子10は、例えば以下のようにして製造される。
 板面11a、11bにそれぞれ電極(図示せず)を設けた圧電素子11と、予め成形された音響整合層13とが接合される。この後、圧電素子11に、面方向に延びるように基板50が取り付けられる。さらに、環状部材33、34が所定の位置にそれぞれ配置される。
 この後、環状部材33、34によって囲われた圧電素子11と円筒状部材30との間に、バッキング材12を形成するための樹脂組成物が流し入れられる。この樹脂組成物が硬化すると、バッキング材12が形成される。
 この後、音響整合層13における圧電素子11と反対方向の面13aに、音響レンズ14が形成される。音響レンズ14は、板状無機化合物粒子100Bの配向状態を揃えない場合と、配向状態をレンズ表面14aに沿って揃える場合とに応じて、例えば、以下のようにして形成される。
 配向状態を揃えない場合、音響整合層13の周りに音響レンズ14の成形型が配置される。成形型には音響レンズ14を形成するための樹脂組成物が流し込まれる。この樹脂組成物が硬化する前に、圧電素子11に取り付けられた音響整合層13とこの樹脂組成物とが接触した状態で加熱硬化が行われる。これにより、音響整合層13に音響レンズ14が接合される。
 配向状態をレンズ表面14aに沿って揃える場合、音響レンズ14を形成するための樹脂組成物は、ロールで延伸されながらシート状に形成される。さらに延伸されたシートは加熱硬化される。これにより、板状無機化合物粒子100Bがシートの面方向に配向される。このシートは、例えば、音響レンズ14を形成するレンズ形状の型を用いた打ち抜き加工などによって成形される。このようにして製造された音響レンズ14は、音響整合層13と音響レンズ14とのそれぞれの音響インピーダンスの間の値にその音響インピーダンスが調整された接着剤によって、互いに接着される。
 このようにして、超音波振動子10が製造される。
 本実施形態の音響レンズ14は、上記第1の実施形態の音響レンズ100と同様の構成を備えるため、音響レンズ100と同様の作用を備える。このため、音響レンズ14によれば、良好な音響特性を有するとともに、物理的な接触に対する耐久性が向上される。
 本実施形態の超音波内視鏡1によれば、超音波振動子10において音響レンズ14を備えるため、良好な超音波画像計測が可能になり、物理的な接触に対する耐久性が向上される。
[変形例]
 次に、上記第2の実施形態の変形例の超音波内視鏡用音響レンズについて説明する。
 図6は、本発明の第2の実施形態の超音波内視鏡装置に用いることができる超音波内視鏡用音響レンズの変形例を示す模式的な断面図である。
 図6に示す超音波振動子10Aは、上記第2の実施形態における超音波振動子10の変形例である。超音波振動子10Aは、上記第2の実施形態の超音波内視鏡1において、超音波振動子10に代えて用いることができる。
 超音波振動子10Aは、超音波振動子10の圧電素子11、バッキング材12、音響整合層13、および音響レンズ14に代えて、圧電素子21、バッキング材22、音響整合層23、および本変形例の音響レンズ24(超音波内視鏡用音響レンズ)を備える。
 以下、上記第2の実施形態と異なる点を中心に説明する。
 圧電素子21は円板状である。圧電素子21の両側の面21a、21bには、圧電素子21に電圧を印加するための電極(図示略)が設けられている。この図示略の電極には、同軸ケーブル40から延びる配線41が結線されている。
 バッキング材22は、同軸ケーブル40の先端および各配線41を内蔵した状態で、圧電素子21の一方の面21aと、圧電素子21の側面とを覆うように設けられている。
 バッキング材22の材質としては、上記第2の実施形態のバッキング材12と同様の材質が採用できる。
 音響整合層23は、圧電素子21より大径の円板からなる。音響整合層23は、圧電素子21の他方の面21bに当接して設けられている。音響整合層23の圧電素子21と当接する表面の外周部には、音響整合層23の外径と同径の円筒部材35が立設されている。円筒部材35の内周面は、バッキング材22の側面と密着している。
 音響整合層23の材質としては、上記第2の実施形態の音響整合層13と同様の材質が採用できる。
 音響レンズ24は、圧電素子21および音響整合層23が円板状であることに対応して、平面視において円形のレンズ領域を備える。ただし、音響レンズ24は、音響整合層23の側面および円筒部材35の側面の一部を覆うキャップ状に形成されている。
 音響レンズ24は、レンズ表面24aを含む全体形状が異なる以外は、上記第2の実施形態の音響レンズ14と同様に構成される。
 超音波振動子10Aを製造するには、まず、圧電素子21の面21bに音響整合層23が接合される。この後、音響整合層23と、音響整合層23の外周部に立設された円筒部材35とで囲まれる空間に、バッキング材22を形成するための樹脂組成物が流し入れられ、この樹脂組成物が硬化されることで、バッキング材22が成形される。
 この後、音響整合層23、円筒部材35の外表面(側面)を覆うように、音響レンズ24が形成されることで、超音波振動子10Aが製造される。
 本変形例の音響レンズ24は、上記第2の実施形態の音響レンズ14と形状が異なるのみであるため、上記第2の実施形態と同様の作用を備える。
 なお、上記各実施形態および変形例の説明では、超音波内視鏡用音響レンズが超音波内視鏡装置に用いられた場合の例で説明したが、超音波内視鏡用音響レンズは、超音波計測を行う種々の医療機器または医療機器以外の機器に使用されてもよい。
 以下では、上記各実施形態および変形例の超音波内視鏡用音響レンズを製造するための材料に関する実施例1~15について、比較例1、2とともに説明する。
 各実施例は、音響レンズ100、14、24を形成するための材料で成形された供試サンプルからなる。各比較例は、比較例の音響レンズを形成するための材料で成形された供試サンプルからなる。
 各供試サンプルの形状は、いずれも縦×横×厚さが、40mm×40mm×0.4mmの矩形板とされた。
 各供試サンプルのベース材料として、いずれも同種のジオルガノポリシロキサンが用いられた。
 下記[表1]に、実施例1~15、比較例1、2の供試サンプルに用いられた無機化合物粒子の特性および評価結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 [表1]に示すように、実施例1~15の各供試サンプルでは、無機化合物粒子として、板状アルミナが用いられた。ただし、その添加量、面方向平均粒子径、およびアスペクト比がそれぞれ異なる。
[実施例1]
 実施例1の供試サンプルでは、無機化合物粒子として、面方向平均粒子径1000nm±100nm、アスペクト比100±10の板状アルミナが用いられた。
 なお、[表1]では、簡単のため、それぞれ、「1000nm」、「100」と記載している。同様に[表1]における他の実施例の面方向平均粒子径、アスペクト比は、表中の値をそれぞれ、X、Yとすると、面方向平均粒子径は、X±0.1X、アスペクト比は、Y±0.1Yである。
 実施例1における板状アルミナの添加量は、ベース材料100質量部に対して、0.5質量部とされた。
 実施例1の供試サンプルは、以下のようにして製造された。ベース材料と無機化合物粒子とを混練して硬化前の樹脂組成物が形成された。この後、加熱された3本構成の圧延ロールによって、板状アルミナの配向状態が揃うように樹脂組成物がロールプレス成形された。これにより、樹脂組成物が厚さ0.4mmのシート形状に成形されるとともに、硬化された。この後、成形品が、平面視40mm×40mmに切断されることにより、実施例1の供試サンプルが得られた。
 この製造方法は、後述する実施例2~13にも用いられた。
[実施例2~5]
 実施例2~5の供試サンプルは、実施例1の供試サンプルと板状アルミナの添加量が異なる。実施例2~5における板状アルミナの添加量は、それぞれ5質量部、30質量部、90質量部、150質量部とされた。
[実施例6~9]
 実施例6では、実施例1における板状アルミナに代えて、面方向平均粒子径5nm±0.5nm([表1]では、「5nm」と記載)、アスペクト比100±10([表1]では、「100」と記載)の板状アルミナが用いられた。実施例6における板状アルミナの添加量は、ベース材料100質量部に対して、30質量部とされた。
 実施例7~9の供試サンプルに用いられた板状アルミナは、実施例6の供試サンプルの板状アルミナと面方向平均粒子径が異なる。実施例7~9における板状アルミナの面方向平均粒子径は、それぞれ20nm±2nm([表1]では、「20nm」と記載)、20000nm±2000nm([表1]では、「20000nm」と記載)、50000nm±5000nm([表1]では、「50000nm」と記載)とされた。
[実施例10~13]
 実施例10~13の供試サンプルに用いられた板状アルミナは、実施例3の供試サンプルの板状アルミナとアスペクト比が異なる。実施例10~13における板状アルミナのアスペクト比は、それぞれ1±0.1([表1]では、「1」と記載)、5±0.5([表1]では、「5」と記載)、1500±150([表1]では、「1500」と記載)、3000±300([表1]では、「3000」と記載)とされた。
[実施例14、15]
 実施例14、15の供試サンプルは、板状無機化合物粒子100Bの構成および添加量は、実施例3と同様であるが、供試サンプルの製造方法が異なる。
 実施例14、15の供試サンプルは、上述の配向状態を揃えない場合のようにして、実施例3と同様の樹脂組成物の板状アルミナの配向状態がばらつくように成形された。
 実施例14、15の各供試サンプルとしては、いくつか成形された供試サンプルのうちから、配向の傾きの大きさが異なる2つのサンプルが選択された。
[比較例1、2]
 比較例1の供試サンプルは、ベース材料のみからなる。比較例1の供試サンプルは、上記実施例1において板状アルミナの添加量が0質量部とされた場合に相当する。
 比較例2の供試サンプルは、上記実施例1の板状アルミナに代えて、無機化合物粒子として、平均粒子径約500nm±50nmの粗粒アルミナが用いられた。なお、[表1]では、簡単のため、平均粒子径を「面方向平均粒子径」欄に記載している。
 粗粒アルミナの平均粒子径は、面方向平均粒子径と同様の測定装置によって測定された。
 比較例1、2の供試サンプルは、樹脂組成物が異なる以外は、上記実施例1と同様にして製造された。
[評価方法]
 供試サンプルの評価としては、板状無機化合物粒子の傾き評価(実施例1~15のみ)、ピンホール耐性評価、音響インピーダンス([表1]では、「音響IMP」と記載)評価、および総合評価が行われた。
 傾き評価では、上記第1の実施形態に記載のように、第1断面および第2断面が形成され、各断面の電子顕微鏡画像による傾斜角度分布の値から傾きが推定された。
 [表1]に記載の傾きの各数値は、上述の第1の実施形態に説明した第1断面および第2断面における傾斜角度の分布から、幅5°の階級(Z°以上、Z°+5°未満)ごとの割合を、それぞれβ1(Z)、β2(Z)として求め、β1(Z)×β2(Z)が最大となった階級の代表値Zが記載されている。
 ピンホール耐性評価では、各供試サンプルの上部から試験用錘を自由落下させるピンホール試験が行われた。試験用錘は、先端半径が0.75mm、質量50gの鉄製錘が用いられた。試験用錘は、高さ90mmの位置から供試サンプルに向けて自由落下された。
 評価は、試験後の供試サンプルの状態を目視観察し、「非常に良好」(very good、[表1]では「◎」)、「良好」(good、[表1]では「○」)、「可」(fair、[表1]では「△」)、「不良」(no good、[表1]では「×」)の4段階で判定された。
 孔があかず、かつ、へこみおよび亀裂が生じなかった場合、「非常に良好」と判定された。孔はあいていないがへこみを生じていた場合、「良好」と判定された。孔はあいていないが表面に亀裂が入っている場合、「可」と判定された。孔があいた場合、「不良」と判定された。
 音響インピーダンスは、供試サンプルの密度、音速を測定して算出された。
 音響インピーダンス評価は、「非常に良好」(very good、[表1]では「◎」)、「良好」(good、[表1]では「○」)、「可」(fair、[表1]では「△」)、「不良」(no good、[表1]では「×」)の4段階で判定された。評価は、人体の音響インピーダンスである1.4に近いほど良好であると評価された。
 具体的には、音響インピーダンスが1.2以上1.6以下の場合、「非常に良好」と判定された。音響インピーダンスが1.0以上1.2未満または1.6を超え1.8以下の場合、「良好」と判定された。音響インピーダンスが0.8以上1.0未満または1.8を超え2.0以下の場合、「可」と判定された。音響インピーダンスが0.8未満または2.0を超えた場合、「不良」と判定された。
 総合評価は、ピンホール耐性評価と音響インピーダンス評価との組み合わせで行われた。以下では、それぞれの評価結果を(ピンホール耐性評価,音響インピーダンス評価)の順に符号を並べて表す。
 (◎,◎)、(◎,○)、(○,◎)の場合、総合評価は「非常に良好」(very good、[表1]では「◎」)と判定された。
 (○,○)、(○,△)、(△,○)の場合、総合評価は「良好」(good、[表1]では「○」)と判定された。
 (△,△)、(△,×)、(×,△)、(×,×)の場合、総合評価は「不良」(no good、[表1]では「×」)と判定された。
[評価結果]
 [表1]に示すように、板状無機化合物粒子の傾きは、実施例1~13では、「0°」となり、実施例14、15では、それぞれ「30°」、「60°」であった。
 ピンホール耐性評価は、実施例2~4、8が「非常に良好」、実施例5、7、11、12、14が「良好」、実施例1、6、9、10、13、15、比較例2が「可」、比較例1が「不良」と判定された。
 比較例1では、無機化合物粒子が添加されていないため、強度が不十分となり、孔があいてしまったと考えられる。これに対して、無機化合物粒子が添加された場合、いずれも供試サンプルの機械的強度が向上したため、ピンホール耐性が向上したと考えられる。
 ただし、向上の度合いは、無機化合物粒子の条件によって異なっていた。例えば、無機化合物粒子が板状でない場合(比較例2)、添加量が少ない場合(実施例1)、面方向平均粒子径が過小または過大の場合(実施例6、9)、アスペクト比が過小または過大な場合(実施例10、13)には、「可」であった。実施例3、14、15から分かるように、板状無機化合物粒子の傾きが0°に近い方が、ピンホール耐性はより良好であった。
 音響インピーダンス評価は、実施例3が「非常に良好」、実施例5、比較例1、2が「可」、実施例3、5を除く実施例が「良好」と判定された。
 以上の結果から、総合評価においては、実施例2、3、4、8が「非常に良好」、その他の実施例が「良好」、比較例1、2が「不良」と判定された。
 以上、本発明の好ましい各実施形態、変形例、各実施例を説明したが、本発明はこれらの各実施形態、変形例、各実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
 また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、請求の範囲によってのみ限定される。
1 超音波内視鏡(超音波内視鏡装置)
2 挿入部
5 先端硬質部
10、10A 超音波振動子
11、21、102 圧電素子
13、23、101 音響整合層
14、24、100 音響レンズ(超音波内視鏡用音響レンズ)
14a、24a、100a レンズ表面
100A ベース材料
100B 板状無機化合物粒子(板状の無機化合物粒子)

Claims (8)

  1.  ジオルガノポリシロキサンまたはこれを主剤とするシリコーンゴムコンパウンドからなるベース材料と、
     前記ベース材料に分散された板状の無機化合物粒子と、を含有する、超音波内視鏡用音響レンズ。
  2.  前記無機化合物粒子は、
     面方向における平均粒子径が10nm以上30μm以下である、請求項1に記載の超音波内視鏡用音響レンズ。
  3.  前記無機化合物粒子は、
     厚さに対する面方向における平均粒子径の比であるアスペクト比が2以上2000以下である、
    請求項1または2に記載の超音波内視鏡用音響レンズ。
  4.  前記無機化合物粒子は、
     アルミナ、シリカ、ベーマイト、酸化セリウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、および水酸化アルミニウムからなる群のうち少なくとも一種類以上が含まれる、
    請求項1~3のいずれか1項に記載の超音波内視鏡用音響レンズ。
  5.  前記無機化合物粒子は、
     レンズ表面に沿う方向に配向されている、
    請求項1~4のいずれか1項に記載の超音波内視鏡用音響レンズ。
  6.  前記無機化合物粒子は、
     前記レンズ表面に対する傾きが0°以上45°以下である、請求項5に記載の超音波内視鏡用音響レンズ。
  7.  前記無機化合物粒子は、
     前記ベース材料100質量部に対して、1質量部以上100質量部以下含有されている、
    請求項1~6のいずれか1項に記載の超音波内視鏡用音響レンズ。
  8.  請求項1~7のいずれか1項に記載の超音波内視鏡用音響レンズを備える、超音波内視鏡装置。
PCT/JP2017/043799 2016-12-22 2017-12-06 超音波内視鏡用音響レンズおよび超音波内視鏡装置 WO2018116832A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201780069008.5A CN109922736B (zh) 2016-12-22 2017-12-06 超声波内窥镜用声透镜和超声波内窥镜装置
US16/442,919 US11610575B2 (en) 2016-12-22 2019-06-17 Ultrasonic endoscope acoustic lens and ultrasonic endoscope

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-249482 2016-12-22
JP2016249482A JP6672134B2 (ja) 2016-12-22 2016-12-22 超音波内視鏡用音響レンズおよび超音波内視鏡装置

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US16/442,919 Continuation US11610575B2 (en) 2016-12-22 2019-06-17 Ultrasonic endoscope acoustic lens and ultrasonic endoscope

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018116832A1 true WO2018116832A1 (ja) 2018-06-28

Family

ID=62626374

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/043799 WO2018116832A1 (ja) 2016-12-22 2017-12-06 超音波内視鏡用音響レンズおよび超音波内視鏡装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11610575B2 (ja)
JP (1) JP6672134B2 (ja)
CN (1) CN109922736B (ja)
WO (1) WO2018116832A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11378554B2 (en) * 2019-09-27 2022-07-05 GE Precision Healthcare LLC Ultrasound transducer structure, manufacturing methods thereof, and ultrasound probe

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6211897A (ja) * 1985-07-10 1987-01-20 信越化学工業株式会社 音響レンズ用組成物
JP2008011494A (ja) * 2006-05-31 2008-01-17 Toshiba Corp アレイ式超音波プローブおよび超音波診断装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2598829B2 (ja) * 1990-04-12 1997-04-09 松下電器産業株式会社 電波吸収材
JP3105151B2 (ja) 1995-05-11 2000-10-30 信越化学工業株式会社 音響レンズ用組成物
JP4256309B2 (ja) * 2003-09-29 2009-04-22 株式会社東芝 超音波プローブおよび超音波診断装置
JP2005340903A (ja) * 2004-05-24 2005-12-08 Olympus Corp 超音波トランスデューサとその製造方法
JP4171038B2 (ja) * 2006-10-31 2008-10-22 株式会社東芝 超音波プローブおよび超音波診断装置
JP6265574B2 (ja) * 2014-12-01 2018-01-24 富士フイルム株式会社 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、ならびに、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
JP6596920B2 (ja) * 2015-05-21 2019-10-30 コニカミノルタ株式会社 音響レンズ、その製造方法、超音波探触子および超音波撮像装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6211897A (ja) * 1985-07-10 1987-01-20 信越化学工業株式会社 音響レンズ用組成物
JP2008011494A (ja) * 2006-05-31 2008-01-17 Toshiba Corp アレイ式超音波プローブおよび超音波診断装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6672134B2 (ja) 2020-03-25
US11610575B2 (en) 2023-03-21
CN109922736A (zh) 2019-06-21
CN109922736B (zh) 2022-02-25
US20190298306A1 (en) 2019-10-03
JP2018102384A (ja) 2018-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220415296A1 (en) Acoustic lens and applications thereof
JP4319644B2 (ja) 音響バッキング組成物、超音波プローブ、及び超音波診断装置
US9089875B2 (en) Ultrasound backing element, transducer and ultrasound probe including the same
JP2007007262A (ja) コンベックス型超音波プローブおよび超音波診断装置
JP6693941B2 (ja) マルチセル・トランスデューサー
JP5315486B1 (ja) 超音波振動子アレイ、超音波振動子アレイの製造方法、及び超音波内視鏡
JP5065593B2 (ja) 超音波探触子および超音波画像装置
WO2018116832A1 (ja) 超音波内視鏡用音響レンズおよび超音波内視鏡装置
WO2018211812A1 (ja) 超音波内視鏡用音響レンズおよび超音波内視鏡装置
WO2012023619A1 (ja) 超音波探触子およびそれを用いた超音波診断装置
JP2015080671A (ja) 超音波プローブ、音響カプラおよび超音波プローブ本体
WO2018168324A1 (ja) 超音波振動子用背面負荷材および超音波内視鏡装置
JP2011077572A (ja) 超音波トランスデューサ及びその製造方法、並びに超音波プローブ
JP2021016424A (ja) 超音波プローブ、超音波プローブの製造方法および超音波診断装置
WO2020182416A1 (en) An acoustic coupling interface
JP2010263407A (ja) 超音波探触子、および超音波探触子を用いた超音波診断装置
JP2011182223A (ja) 音響レンズ、超音波探触子、および超音波診断装置
JP2010252065A (ja) 音響レンズ、超音波探触子、および超音波診断装置
JP2019062496A (ja) 超音波探触子
JP7302199B2 (ja) 超音波プローブ、超音波診断装置およびバッキング材の製造方法
WO2010119729A1 (ja) 音響レンズの製造方法、超音波探触子、および超音波診断装置
WO2013031312A1 (ja) 超音波振動子及び超音波観察装置
TW202410978A (zh) 雙膜及多膜微加工超聲波換能器
JP2022131315A (ja) 超音波トランスデューサ、超音波プローブ、および超音波診断装置
JP2010219634A (ja) 超音波探触子、および超音波診断装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17883423

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17883423

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1