JPH08305375A

JPH08305375A - 音響レンズ用組成物

Info

Publication number: JPH08305375A
Application number: JP7112750A
Authority: JP
Inventors: Makoto Sato; 佐藤　　誠; Noboru Shimamoto; 登島本
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1995-05-11
Filing date: 1995-05-11
Publication date: 1996-11-22
Anticipated expiration: 2015-10-30
Also published as: JP3105151B2

Abstract

(57)整理番号Ｐ０７１０５７【要約】【目的】音速を 950〜1,100m/secに維持して音響イン
ピーダンスを生体に近づけることができ、高周波領域に
おける超音波減衰量が少なく、解像度の高い音響レンズ
を形成することができる音響レンズ用組成物を提供す
る。【構成】本発明の音響レンズ用組成物は、（Ａ）ジオ
ルガノポリシロキサンを主材とするシリコーンゴムコン
パウンド 100重量部、（Ｂ）一般式（１） R¹(R¹ ₂SiO)_X(R¹R²SiO)_YSiR¹ ₃ （R¹は１価炭化水素基または水素原子、R²はアルキル
基、ポリエーテル基、Ｘは０以上の整数、Ｙは１以上の
整数）で示されるオルガノポリシロキサン５〜40重量
部、とよりなることを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は音響レンズ用組成物、特
に音速を 950〜1,100m/secに維持して音響インピーダン
スを生体に近づけることができるとともに、高周波領域
における超音波減衰量が少なく、解像度の高い音響レン
ズを形成しうる、超音波診断装置用探触子の音響レンズ
材として有用とされる音響レンズ用組成物に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】超音波診断装置用探触子の音響レンズに
ついては超音波を収束するとともに、生体とよく密着し
て生体の音響インピーダンス（密度×音速）と整合さ
せ、超音波の反射を少なくしうること、レンズ自体の超
音波減衰量が小さいことが必要条件とされていることか
ら、この音響レンズ用組成物については、従来からジオ
ルガノポリシロキサンを主材とするシリコーンゴムコン
パウンドが汎用されている。そして、このレンズ用組成
物については、生体の音響インピーダンスと整合させる
ために、ベースとなるオルガノポリシロキサンにその密
度を上げるためにシリカ、アルミナ、酸化チタンなどの
無機充填剤を配合すること、また音速を上げるためにナ
イロンなどの有機樹脂を配合したものなどが提案されて
いる（特開昭58-216294号、特開昭62-11897号各公報参
照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この種の用途
に使用されるシリコーンゴムはその密度および音速を上
げるために充填剤や有機樹脂を配合すると、この組成物
から作製された音響レンズの超音波減衰量が大きくなっ
てしまうという問題が生じており、この解決が求められ
ている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような不
利、問題点を解決した音響レンズ用組成物に関するもの
であり、これはＡ）ジオルガノポリシロキサンを主材と
するシリコーンゴムコンパウンド 100重量部、Ｂ）一般
式（１） R¹(R¹ ₂SiO)_X(R¹R²SiO)_YSiR¹ ₃・・・・・・（１）［ここにR¹は同一または異種の、非置換または置換の１
価炭化水素基あるいは水素原子、R²は同一または異種
の、C_aH_2a+1 （ａは５以上の整数）またはCH₂CH₂CH₂O(C
₂H₄O)_b(C₃H₆O)_cR¹（ｂおよびｃは０以上の整数で、ｂ＋
ｃは１以上の整数）で示される基、Ｘは０以上の整数、
Ｙは１以上の整数］で示されるオルガノポリシロキサン
５〜40重量部とからなることを特徴とするものである。

【０００５】すなわち、本発明者らは超音波診断装置用
探触子の音響レンズに関し、その音響インピーダンス
（音速×密度）を生体の音響インピーダンスである(1.4
〜1.6)×10⁶kg/m²・secに近い値に保つとともに、音速を
950〜1,100m/secに維持しても超音波減衰量の少ないも
のを得るべく種々検討した結果、シリコーンゴムの音響
インピーダンスを目標に近づける手段としてはジオルガ
ノポリシロキサンの有機基の一部に高級アルキル基、ポ
リエーテル基、フェニル基、フルオロアルキル基を導入
したものを添加して全体の音速を上げることが有効であ
ることを見出すと共に、この場合特にジオルガノポリシ
ロキサンの有機基が高級アルキル基及びポリエーテル基
であるものとすると、効果が高く音響インピーダンスを
目標に近づけ、かつ超音波減衰量の少ないものを得るこ
とができることを確認して本発明を完成させた。

【０００６】

【作用】本発明の音響レンズ用組成物は前記した（Ａ）
成分としてのシリコーンゴムコンパウンドと（Ｂ）成分
としてのオルガノポリシロキサンとからなるもので構成
される。この（Ａ）成分としてのシリコーンゴムコンパ
ウンドはジオルガノポリシロキサンを主材としてなるも
のとされるが、これは（ａ）ジオルガノポリシロキサ
ン、（ｂ）充填剤とからなるものとされ、この（ａ）、
（ｂ）成分としては下記のものが例示される。

【０００７】この（ａ）成分としてのジオルガノポリシ
ロキサンはつぎの一般式（２） XO-[(SiR₂)O]_n-X ・・・・・・（２）で示されるものが例示される。このＲはメチル基、エチ
ル基、ブチル基などのアルキル基、ビニル基、アリル基
などのアルケニル基、フェニル基、トリル基などのアリ
ール基、シクロヘキシル基などのシクロアルキル基、ま
たはこれらの炭素原子に結合した水素原子の一部または
全部をハロゲン原子、シアノ基などで置換したクロロメ
チル基、トリフルオロアルキル基、シアノメチル基など
から選択される非置換または置換の１価炭化水素基であ
るが、メチル基、ビニル基、フェニル基、トリフルオロ
プロピル基が好ましく、その少なくとも50モル％がメチ
ル基で、 0.001〜５モル％がビニル基であることが好ま
しい。またはＸはトリメチルシリル基、ジメチルビニル
シリル基、水素原子が好ましく、通常は25℃における粘
度が 100〜10,000,000cSt の範囲にあるものが好適とさ
れるが、これは一種単独でも２種以上の組合せで使用し
てもよい。

【０００８】また、この（ｂ）成分としての充填剤は一
般的なシリコーンゴム組成物に使用されている種々の充
填剤を用いることができる。したがって、これには煙霧
質シリカ、沈降性シリカなどの補強性充填剤や、石英粉
末、カーボン粉末、二酸化チタン、酸化アルミニウム、
タルク、セリサイト、ベントナイトなどの増量を目的と
した非補強性充填剤が例示されるが、これら充填剤の平
均粒子径は超音波減衰量を少なくするために５μｍ以
下、好ましくは２μｍ以下のものとすることがよい。な
お、これら充填剤の配合量は（ａ）成分 100重量部に対
して30重量部未満ではこの組成物の密度増大が期待でき
ず、 200重量部を超えると超音波減衰量が大きくなる不
都合が生じるおそれがあるので、30〜 200重量部、特に
は50〜 150重量部の範囲とすることがよい。（ａ）成分
と（ｂ）成分はニーダー、バンバリーミキサー、ロール
等の通常シリコーンゴム組成物の製造に用いられる装置
で混練りすればよく、必要に応じ熱処理してもよい。

【０００９】この（ａ）成分と（ｂ）成分とからなる本
発明の（Ａ）成分としてのシリコーンゴムコンパウンド
には、音響インピーダンスを生体に近づけたときの超音
波減衰量が小さいという本発明の目的を損なわない範囲
において、種々の配合剤を添加することができる。した
がって、これには例えばビニル基含有シリコーンレジン
などの補強剤、ジフェニルシランジオール、25℃におけ
る粘度が100cSt未満の低重合度の分子鎖末端水酸基封鎖
ジメチルポリシロキサン、ヘキサメチルジシラザンなど
の分散剤、酸化第一鉄、酸化第二鉄、酸化セリウムなど
の耐熱性向上剤、顔料などの着色剤を必要に応じて配合
することができる。

【００１０】つぎにこの組成物における（Ｂ）成分とし
てのオルガノポリシロキサンは、前記したように一般式
（１） R¹(R¹ ₂SiO)_X(R¹R²SiO)_YSiR¹ ₃・・・・・・（１）で示されるものとされる。この式中のR¹は前記したＲと
同様の、同一または異種の、非置換または置換の１価炭
化水素基または水素原子で、特にはメチル基が好ましい
とされるものである。また、このR²は C_aH_2a+1（ａは５
以上の整数）またはCH₂CH₂CH₂O(C₂H₄O)_b(C₃H₆O)_cR¹（ｂ
およびｃは０以上の整数で、ｂ＋ｃは１以上の整数）と
されるものであり、Ｘは０以上の整数、Ｙは１以上の整
数とされるものであり、このオルガノポリシロキサンは
この組成物の音速を上げ、音響インピーダンスを人体に
近づけ、かつ超音波減衰量を小さくするために必要とさ
れるものである。

【００１１】上記一般式（１）におけるR²における C_aH
_2a+1で表わされるアルキル基のａは、所定量の配合量で
組成物の音速を上げるが、音響インピーダンスを生体に
近づけるためには５以上とすることが必要で、特には８
〜20とすることが好ましい。20を超えると固形状になる
ことがあり、配合しにくいことがある。具体的にはオク
チル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラ
デシル基、ペンタデシル基などが例示される。また、こ
のCH₂CH₂CH₂O(C₂H₄O)_b(C₃H₆O)_cR¹で示されるポリエーテ
ル基のｂおよびｃは０以上の整数であり、この所定量の
配合で組成物の音速を上げるが、音響インピーダンスを
人体に近づけたためｂ＋ｃは１以上の整数とすることが
必要とされるので、これは特には５以上とすることが好
ましい。 100を超えると固形状になることがあり、配合
しにくいことがある。なお、このＸは０以上の整数であ
り、Ｙはこの組成物の音速を上げるために１以上の整数
とすることが必要であるが、このオルガノポリシロキサ
ンの粘度は配合を行ない易くするということから、25℃
において 100〜100,000cP とすることが好ましい。

【００１２】さらに、この一般式（１）で示される
（Ｂ）成分としてのオルガノポリシロキサンの添加量
は、前記した（Ａ）成分 100重量部に対して５重量部未
満では少なすぎて、組成物の音速の増大が期待できず、
40重量部より多くすると組成物の機械的強度が著しく低
下するので、５〜40重量部の範囲とすることが必要とさ
れるが、この好ましい範囲は10〜30重量部とされる。な
お、この（Ｂ）成分は一種単独でも２種以上の組合せで
も使用することができる。

【００１３】本発明の音響レンズ用組成物は上記した
（Ａ）成分としてのシリコーンゴムコンパウンドと
（Ｂ）成分としてのオルガノポリシロキサンとの所定量
をロールやニーダーなどで均一に混練りすることによっ
て得ることができる。得られた音響レンズ用組成物を架
橋、成型することにより音響レンズを得ることができ
る。この架橋にはベンゾイルパーオキサイド、２，４−
ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキ
サイド、２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン
などの公知の有機過酸化物を音響レンズ用組成物 100重
量部に対して 0.1〜５重量部程度添加し、所定温度で加
熱すればよい。また、この（Ａ）成分中のジオルガノポ
リシロキサンがビニル基などの不飽和基を含有するもの
である場合には、このビニル基と付加反応するけい素原
子に結合した水素原子を２ヶ以上含有するオルガノハイ
ドロジェンポリシロキサンと白金触媒を添加してその付
加反応によって硬化させるようにしてもよい。この場
合、けい素原子に結合している水素原子の量が不飽和基
量に対し 0.5〜５倍となるようにすることが好ましい。

【００１４】上記した本発明の音響レンズ用組成物から
超音波診断装置用探触子としての音響レンズを形成する
には、この組成物をプレス成形などの一般的な成形手段
で成形架橋すれば容易にこれを製造することができる。

【００１５】

【実施例】つぎに本発明の実施例、比較例をあげるが、
本発明はこれらの実施例により制限されるものではな
い。実施例１分子鎖両末端がジメチルビニルシリル基で封鎖され、粘
度が100,000cStであるジメチルポリシロキサン75重量％
と補強性のビニル基含有シリコーンレジン25重量％から
なるビニル基含有量 0.022モル/100g のベースオイル60
重量部に、平均粒子径が 1.4μｍの石英粉末40重量部と
一般式（３）

【化１】で示されるオルガノポリシロキサン20重量部を混練りし
て組成物１を得た。

【００１６】ついで、この組成物１に硬化剤としてハイ
ドロジェン基含有量が0.0053モル／ｇであるメチルハイ
ドロジェンポリシロキサン 3.9重量部と塩化白金酸触媒
を白金量で 10ppm添加し混合したのち、このベースコン
パウンドを真空容器に入れ減圧脱泡して成形用コンパウ
ンドを調製し、この成形用コンパウンドを 150℃で10分
間プレス成形して厚さ１mm、２mmのシート（以下シート
１と略記する）を作製した。

【００１７】つぎに、このシート１の25℃における密度
をJIS C-2123に従って求め、このものの25℃における音
速を音速測定装置・シングアラウンド式音速測定装置Ｕ
ＶＭ−２型［超音波工業（株）製商品名］により測定
し、この積からシート１の音響インピーダンスを求めた
ところ、1.40×10⁶(kg/m²・sec)であった。また、このも
のを水槽中に25℃の水を満たし、超音波発振器・ファン
クションゼネレーターＦＧ−350 ［岩通電子（株）製商
品名］によって水中で５MHz の超音波を発生させ、超音
波がシート１を透過する前と後の振幅の大きさを超音波
受信機・オシロスコープＶＰ−5204Ａ［松下電器産業
（株）製商品名］により測定したところ、25℃の水中に
おける超音波減衰量は−0.60db/mm/MHz であった。

【００１８】実施例２分子鎖両末端がジメチルビニルシリル基で封鎖され、粘
度が100,000cStであるジメチルポリシロキサン75重量％
と補強性のビニル基含有シリコーンレジン25重量％から
なるビニル基含有量が 0.022モル/100g のベースオイル
60重量部に、平均粒子径が 1.4μｍの石英粉末40重量部
（一般式（３）で示されるオルガノポリシロキサンを除
くと実施例１と同じ配合）と、一般式（４）

【化２】で示されるオルガノポリシロキサン20重量部を混練りし
て組成物２を調製した。

【００１９】ついで、この組成物２に硬化剤としてハイ
ドロジェン基含有量が0.0053モル／ｇであるメチルハイ
ドロジェンポリシロキサン 3.9重量部と塩化白金酸触媒
を白金量で 10ppm添加し混合したのち、このベースコン
パウンドを真空容器に入れ減圧脱泡して成形用コンパウ
ンドを調製し、この成形用コンパウンドを 150℃で10分
間プレス成形して厚さ１mm、２mmのシート（以下シート
２と略記する）を作製した。つぎにこのシート２の密
度、音速、音響インピーダンスおよび超音波減衰量を実
施例１と同様の方法で測定したところ、後記する表１に
示したとおりの結果が得られた。

【００２０】実施例３分子鎖両末端がジメチルビニルシリル基で封鎖された粘
度が530cStであり、ビニル基含有量が 0.2モル％である
ジメチルポリシロキサン51重量部に、補強性の煙霧質シ
リカ16重量部、平均粒子径 1.4μｍの石英粉末33重量部
および前記した一般式（４）で示されるオルガノポリシ
ロキサン20重量部を混練りして組成物３を調製した。

【００２１】ついでこの組成物３ 100重量部に、加硫剤
としての２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパ
ーオキシ）ヘキサン 0.5重量部をロール混合して、成形
用コンパウンドを調製し、この成形用コンパウンドを 1
65℃で10分間プレス成形して厚さ１mm、２mmのシート
（以下シート３と略記する）を作製した。つぎにこのシ
ート３の密度、音速、音響インピーダンスおよび超音波
減衰量を実施例１と同様の方法で測定したところ、後記
する表１に示したとおりの結果が得られた。

【００２２】比較例１分子鎖両末端がジメチルビニルシリル基で封鎖され、粘
度が100,000cStであるジメチルポリシロキサン75重量％
と、補強性のビニル基含有シリコーンレジン25重量％か
らなるビニル基含有量が 0.022モル/100g のベースオイ
ル60重量部に、平均粒径が 1.4μｍの石英粉末40重量部
を添加し混練りして組成物４［一般式（３）で示される
オルガノポリシロキサンを除くと実施例１と同じ配合
物］を調製し、この組成物４に硬化剤としてハイドロジ
ェン基含有量が0.0053モル／ｇのメチルハイドロジェン
ポリシロキサン 3.9重量部と塩化白金酸触媒を白金量で
10ppm添加し混合したのち、このベースコンパウンドを
真空容器に入れ減圧脱泡して成型用コンパウンドを調製
した。

【００２３】ついで、この成型用コンパウンドを 150℃
で10分間プレス成型して、厚さ１mm、２mmのシート（以
下これをシート４と略記する）を作製し、このシート４
の密度、音速、音響インピーダンス、超音波減衰量を実
施例１と同様の方法で測定したところ、後記する表１に
示したとおりの結果が得られた。

【００２４】比較例２分子鎖両末端がジメチルビニルシリル基で封鎖された粘
度が530cStであり、ビニル基含有量が 0.2モル％である
ジメチルポリシロキサン51重量部に、補強性の煙霧質シ
リカ16重量部と平均粒径が 1.4μｍの石英粉末33重量部
を混練りして組成物５［一般式（４）で示されるオルガ
ノポリシロキサンを除くと実施例３と同一の配合物］を
調製し、この組成物 100重量部に加硫剤として２，５−
ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサ
ン 0.5重量部を混合して成型用コンパウンドを調製し
た。

【００２５】ついで、この成型用コンパウンドを 165℃
で10分間プレス成型して、厚さ１mm、２mmのシート（以
下シート５と略記する）を作製し、このシート５の密
度、音速、音響インピーダンスおよび超音波減衰量を実
施例１と同様の方法で測定したところ、つぎの表１に示
したとおりの結果が得られた。

【００２６】

【表１】

【００２７】比較例３分子鎖両末端がジメチルビニルシリル基で封鎖され、粘
度が100,000cStであるジメチルポリシロキサン75重量％
と補強性のビニル基含有シリコーンレジン25重量％から
なるビニル基含有量が 0.022モル/100g のベースオイル
60重量部に平均粒径が 1.4μｍの石英粉末40重量部［一
般式（３）で示されるオルガノポリシロキサンを除くと
実施例１と同じ配合物］と一般式（５）

【化３】で示されるオルガノポリシロキサン20重量部を混練りし
て組成物６を調整した。得られた組成物６に硬化剤とし
てハイドロジェン基含有量が0.0053モル／ｇのメチルハ
イドロジェンポリシロキサン 3.9重量部と塩化白金酸触
媒を白金量で 10ppm添加し混合した後、このベースコン
パウンドを真空容器に入れ減圧脱泡して成型用コンパウ
ンドを調製した。この成型用コンパウンドを 150℃で10
分間プレス成形して厚さ１mm、２mmのシート（以下シー
ト６と略記する）を作製した。このシート６の音響イン
ピーダンスと超音波減衰量を実施例１と同様の方法で測
定したところ、つぎの表２に示したとおりの結果が得ら
れた。

【００２８】比較例４分子鎖両末端がジメチルビニルシリル基で封鎖された粘
度が530cStであり、ビニル基含有量が 0.2モル％である
ジメチルポリシロキサン51重量部に補強性の煙霧質シリ
カ16重量部及び平均粒径が 1.4μｍの石英粉末33重量部
（一般式４で示されるオルガノポリシロキサンを除くと
実施例３と同じ）とナイロンパウダ−ＳＰ−500 （東レ
社製商品名）20重量部を混練りし組成物７を調整した。
得られた組成物７ 100重量部に加硫剤として２，５−ジ
メチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン
0.5重量部をロール混合し成型用コンパウンドを調製し
た。このコンパウンドを 165℃で10分間プレス成形し厚
さ１mm、２mmのシート（以下シート７と略記する）を作
製した。このシート７の音響インピーダンスと超音波減
衰量を実施例１と同様の方法で測定したところ、つぎの
表２に示したとおりの結果が得られた。

【００２９】

【表２】

【００３０】

【発明の効果】本発明は音響レンズ組成物に関するもの
であるが、この組成物は音速を 950〜1,100m/secに維持
して音響インピーダンスを身体に近づけることができる
と共に、高周波領域に超音波減衰量が少なく、解像度の
高い音響レンズを形成することができるので、超音波診
断装置用探触子の音響レンズ材として有用とされるとい
う有利性をもつものである。

Claims

整理番号Ｐ０７１０５７【特許請求の範囲】

【請求項１】Ａ）ジオルガノポリシロキサンを主材と
するシリコーンゴムコンパウンド
100重量部、Ｂ）一般式（１） R¹(R¹ ₂SiO)_X(R¹R²SiO)_YSiR¹ ₃ ［ここにR¹は同一または異種の、非置換または置換の１
価炭化水素基あるいは水素原子、R²は同一または異種
の、C_aH_2a+1 （ａは５以上の整数）またはCH₂CH₂CH₂O(C
₂H₄O)_b(C₃H₆O)_cR¹（ｂおよびｃは０以上の整数で、ｂ＋
ｃは１以上の整数）で示される基、Ｘは０以上の整数、
Ｙは１以上の整数］で示されるオルガノポリシロキサン
５〜40重量部とからなることを特徴とする音響レンズ用
組成物。