WO2018061991A1 - 音響波プローブ用樹脂材料、音響レンズ、音響波プローブ、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 - Google Patents

音響波プローブ用樹脂材料、音響レンズ、音響波プローブ、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 Download PDF

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裕三 永田
中井 義博
俊英 芳谷
上平 茂生
大澤 敦
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富士フイルム株式会社
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    • G10K11/30Sound-focusing or directing, e.g. scanning using refraction, e.g. acoustic lenses

Definitions

  • the present invention relates to a resin material for an acoustic wave probe, an acoustic lens, and an acoustic wave probe. Furthermore, the present invention relates to an acoustic wave measuring device, an ultrasonic diagnostic device, a photoacoustic wave measuring device, and an ultrasonic endoscope.
  • an acoustic wave probe that irradiates an object to be examined or a part (hereinafter also simply referred to as an object), receives the reflected wave (echo), and outputs a signal is used.
  • the electric signal converted from the reflected wave received by the acoustic wave probe is displayed as an image. Thereby, the inside of the test object is visualized and observed.
  • the acoustic wave one having an appropriate frequency such as an ultrasonic wave and a photoacoustic wave is selected according to a test object and / or measurement conditions.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus transmits an ultrasonic wave toward the inside of the subject, receives the ultrasonic wave reflected by the tissue inside the subject, and displays it as an image.
  • the photoacoustic wave measuring apparatus receives an acoustic wave radiated from the inside of the subject to be examined by the photoacoustic effect and displays it as an image.
  • the photoacoustic effect means that when a test object is irradiated with an electromagnetic pulse such as visible light, near-infrared light, or microwave, the test object absorbs the electromagnetic wave, generates heat, and thermally expands. This is a phenomenon in which ultrasonic waves are typically generated. Since the acoustic wave measuring device transmits and receives acoustic waves to and from a living body to be examined, requirements such as acoustic impedance matching with a living body (typically a human body) and reduction of acoustic wave attenuation are required. It is required to satisfy.
  • an electromagnetic pulse such as visible light, near-infrared light, or microwave
  • a probe for an ultrasonic diagnostic apparatus which is a kind of acoustic wave probe, includes a piezoelectric element that transmits and receives ultrasonic waves and an acoustic lens that is a part that contacts a living body.
  • the ultrasonic wave oscillated from the piezoelectric element passes through the acoustic lens and enters the living body. If the difference between the acoustic impedance (density x speed of sound) of the acoustic lens and the acoustic impedance of the living body is large, the ultrasonic waves are reflected on the surface of the living body, so that the ultrasonic waves are not efficiently incident on the living body. Therefore, it is difficult to obtain a good resolution.
  • the acoustic lens has a small ultrasonic attenuation.
  • a silicone resin having a small ultrasonic attenuation amount that is close to the acoustic impedance of a living body (1.4 to 1.7 ⁇ 10 6 kg / m 2 / sec in the case of a human body) is used. It is used.
  • the ultrasonic lens of the medical ultrasonic transducer assembly of Patent Document 1 is manufactured from a soft material having a low acoustic velocity such as silicone rubber.
  • Resin made of silicone has low mechanical strength (for example, hardness). Therefore, in the ultrasonic transducer assembly for medical use disclosed in Patent Document 1, tris (trimethylsiloxy) methacryloxypropylsilane, bis (methacryloxypropyl) tetrakis (trimethylsiloxy) disiloxane, and methyl methacrylate are polymerized to have a predetermined hardness.
  • a polymer having Patent Document 1 describes that this polymer substantially matches the sound speed and impedance in the soft tissue of the human body.
  • the present invention realizes an acoustic impedance close to the value of a living body by molding, reduces the amount of acoustic wave attenuation even at high frequencies (for example, 10 MHz, 15 MHz), and has excellent hardness. It is an object of the present invention to provide a resin material suitable for a lens of an acoustic wave probe from which a product can be obtained.
  • the present invention also provides an acoustic lens, an acoustic probe, an acoustic wave measuring device, an ultrasonic diagnostic device, a photoacoustic wave measuring device, and an ultrasonic endoscope using the above acoustic wave resin material as a constituent material. The task is to do.
  • the present invention also provides an acoustic lens having an acoustic impedance of a desired sound speed, and an acoustic wave probe having the acoustic lens, in which the acoustic impedance is close to that of a living body and the acoustic wave attenuation can be effectively suppressed even at high frequencies. It is an object of the present invention to provide an acoustic wave measuring device, an ultrasonic diagnostic device, a photoacoustic wave measuring device, and an ultrasonic endoscope.
  • a polymer comprising at least one of a structural unit having a polysiloxane bond represented by the following formula (1) and a structural unit having a partial structure represented by the following formula (2) is contained.
  • a resin material for an acoustic wave probe (B) A resin material for an acoustic wave probe, wherein the structural unit having a partial structure represented by the formula (2) is (b1) an acryloyloxy structural unit, (b2) an acrylamide structural unit, or (b3) a styrene structural unit.
  • n represents an integer of 3 or more
  • R represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • a bond line extending downward from a carbon atom to which R is bonded indicates a bond.
  • the structural unit having a polysiloxane bond represented by the formula (1) is represented by the following formula (3)
  • the acryloyloxy structural unit of (b1) is represented by the following formula (4)
  • the acrylamide structural unit of (b2) is represented by the following formula (5)
  • the styrene structural unit of (b3) is represented by the following formula (6).
  • R 1 to R 6 each independently represents a hydrogen atom or a monovalent organic group
  • L 1 represents a divalent linking group
  • n1 represents an integer of 3 to 10,000.
  • R 7 and Ra each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • R 8 , Rb 1 and Rb 2 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • R 9 and Rc 1 to Rc 5 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • a structural unit having a polysiloxane bond represented by formula (1) is represented by the following formula (7)
  • (b) a structural unit having a partial structure represented by formula (2) is represented by the following formula (6).
  • the resin material for acoustic wave probes according to ⁇ 4> which is represented by:
  • R 10 and R 11 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group
  • L 2 and L 3 each independently represent a divalent linking group
  • m represents 3 to 10,000. Indicates an integer.
  • R 9 and Rc 1 to Rc 5 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • a structural unit having a polysiloxane bond represented by the formula (1) is represented by the following formula (7)
  • (b) a structural unit having a partial structure represented by the formula (2) is represented by the following formula:
  • R 10 and R 11 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group
  • L 2 and L 3 each independently represent a divalent linking group
  • m represents 3 to 10,000. Indicates an integer.
  • R 7 and Ra each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • ⁇ 7> The resin material for an acoustic wave probe according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>, wherein the mass average molecular weight of the structural unit having a polysiloxane bond represented by the formula (1) in the polymer is 4,000 or more .
  • ⁇ 8> The resin material for an acoustic wave probe according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the structural unit having a partial structure represented by the formula (2) is the styrene structural unit of (b3).
  • ⁇ 9> The resin material for an acoustic wave probe according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the structural unit having a partial structure represented by the formula (2) is the acryloyloxy structural unit of (b1).
  • ⁇ 10> The resin material for an acoustic wave probe according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 9>, wherein the density of the polymer is 1.05 g / cm 3 or more.
  • ⁇ 11> The resin material for an acoustic wave probe according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 10>, wherein the polymer contains a fluorine atom.
  • ⁇ 12> The resin material for acoustic wave probes according to ⁇ 11>, wherein the structural unit having the partial structure represented by formula (2) has 5 or more fluorine atoms.
  • ⁇ 13> The resin material for an acoustic wave probe according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 12>, wherein the polymer has a mass average molecular weight of 50,000,000 or more.
  • ⁇ 14> An acoustic lens comprising the acoustic wave probe resin material according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 13>.
  • ⁇ 15> An acoustic lens having an attenuation coefficient of 0.50 dB / (MHz ⁇ mm) or less at a frequency of 15 MHz, an acoustic impedance of 1.30 kg / m 2 / s to 1.70 kg / m 2 / s and a sound velocity of 1300 m / s or less.
  • n represents an integer of 3 or more
  • R represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • a bond line extending downward from a carbon atom to which R is bonded indicates a bond.
  • ⁇ 17> An acoustic wave probe having the acoustic lens according to any one of ⁇ 14> to ⁇ 16>.
  • ⁇ 18> An acoustic wave measuring device provided with the acoustic wave probe as described in ⁇ 17>.
  • An ultrasonic diagnostic apparatus comprising the acoustic wave probe according to ⁇ 17>.
  • ⁇ 20> ⁇ 14>- ⁇ 16>
  • a photoacoustic wave measurement apparatus including the acoustic lens according to any one of ⁇ 14> to ⁇ 16>.
  • An ultrasonic endoscope comprising the acoustic lens according to any one of ⁇ 14> to ⁇ 16>.
  • a plurality of groups having the same sign when they are present in the general formula showing the compound, they may be the same or different from each other, and are specified by each group.
  • a group for example, an alkyl group
  • Si—H group means a group having three bonds in addition to —H on a silicon atom, but the description of these bonds is omitted and the notation is simplified.
  • the term “acryl” refers to a structure group having an acryloyl group, and includes a structure having a substituent (for example, an alkyl group) at the ⁇ -position.
  • the mass average molecular weight in this specification is a measurement value (polystyrene conversion) of gel permeation chromatography (GPC).
  • GPC gel permeation chromatography
  • a PC apparatus HLC-8220 manufactured by Tosoh Corporation
  • tetrahydrofuran manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • TSKgel registered trademark
  • G3000HXL + TSKgel registered trademark
  • the resin material for an acoustic wave probe of the present invention is a resin molded product that realizes an acoustic impedance close to that of a living body by molding the resin material, reduces the attenuation of acoustic waves even at high frequencies, and achieves improved hardness. Make provision possible.
  • an acoustic lens, an acoustic wave probe, an acoustic wave measuring device, an ultrasonic diagnostic device, a photoacoustic wave measuring device, and an ultrasonic endoscope having excellent acoustic wave transmission / reception performance and excellent mechanical characteristics are provided. Is possible.
  • the acoustic lens, acoustic wave probe, acoustic wave measuring device, ultrasonic diagnostic device, photoacoustic wave measuring device, and ultrasonic endoscope of the present invention are members formed using the resin material for acoustic wave probes of the present invention.
  • the acoustic impedance is close to that of a living body, the acoustic wave attenuation can be effectively suppressed, and the mechanical strength is also excellent.
  • the acoustic wave probe, acoustic wave measuring device, ultrasonic diagnostic device, photoacoustic wave measuring device, and ultrasonic endoscope of the present invention have the above acoustic lens and have excellent acoustic wave transmission / reception performance. In the apparatus, the photoacoustic wave measuring apparatus, and the ultrasonic endoscope, a good image can be obtained.
  • FIG. 1 is a perspective transparent view of an example of a convex ultrasonic probe that is an embodiment of an acoustic wave probe.
  • the resin material for an acoustic wave probe of the present invention includes a structural unit having a polysiloxane bond represented by the formula (1) and a formula (2).
  • a polymer having at least one structural unit having a partial structure represented (hereinafter, also referred to as a specific polymer).
  • the structural unit having a partial structure represented by the formula (2) is (b1) an acryloyloxy structural unit, (b2) an acrylamide structural unit, or (b3) a styrene structural unit.
  • the specific structure of this specific polymer is not particularly limited, and examples thereof include random, block or graft polymers.
  • the resin material for an acoustic wave probe of the present invention may be in the form of a specific polymer, or in addition to the specific polymer, an organosiloxane such as vinyl silicone and hydrosilicon described later, filler, catalyst, solvent, dispersant, pigment, dye, It may be in a form in which conventional additives such as antistatic agents, flame retardants, thermal conductivity improvers, or optional components that exhibit an additional action are blended. Moreover, when the resin material for acoustic wave probes of this invention is comprised from 2 or more types of components, it is preferable that each component is a form of the composition mixed homogeneously.
  • the resin material for acoustic wave probes of the present invention may be in the form of fluidity mixed with a solvent or the like, or in the form of pellets molded into a predetermined shape.
  • structural unit (a) the structural unit having a polysiloxane bond represented by the formula (1) is also simply referred to as “structural unit (a)”.
  • structural unit (b) having a partial structure represented by the formula (2) is also simply referred to as “structural unit (b)”.
  • the (b1) acryloyloxy structural unit is also simply referred to as “structural unit (b1)”.
  • structural unit (b2) acrylamide structural unit is also simply referred to as “structural unit (b2)”.
  • the (b3) styrene structural unit is also simply referred to as “structural unit (b3)”.
  • the resin material for an acoustic wave probe of the present invention is molded by any of the following characteristics: acoustic impedance close to the value of a living body, reduction of acoustic wave attenuation (especially acoustic wave attenuation at high frequencies), and excellent hardness And can be suitably used as a constituent material of members constituting the acoustic wave probe. Although its action and mechanism are not yet clear, it can be considered as follows.
  • the silicone resin alone was good in reducing acoustic wave attenuation but low in hardness. This low hardness is considered to be because the resin does not have a filler or a high hardness structure.
  • the specific polymer used in the present invention is considered to improve the hardness of the resin obtained by introducing a hard segment into the polymer. That is, it is possible to achieve both a reduction in acoustic wave attenuation and a high hardness.
  • the specific polymer used in the present invention can introduce a high specific gravity element or structure into the hard segment of the polymer. Therefore, it is thought that the acoustic impedance of the resin sheet formed by processing the resin material for acoustic wave probes of the present invention can be a value close to that of a living body. Therefore, even when the resin material for acoustic wave probes of the present invention does not contain an inorganic filler, a resin sheet exhibiting the above excellent characteristics can be produced.
  • n an integer of 3 or more. Note that bond lines extending vertically from the silicon atom represent a bond.
  • N is preferably an integer of 3 to 10,000, more preferably an integer of 10 to 500, and particularly preferably an integer of 50 to 300. This is because when n is in the above-described range, the mobility with respect to the acoustic wave is low, the compatibility with the hard segment is high, and the phase separation can be suppressed, and the reduction of the acoustic wave attenuation is good.
  • the specific polymer used in the present invention is highly compatible with the structure of the formula (2), suppresses phase separation, and has a good reduction in acoustic wave attenuation. Therefore, the polysiloxane represented by the above formula (1) A graft polymer having a bond in the side chain is preferred.
  • the structural unit (a) is preferably a structural unit represented by the following formula (3).
  • R 1 to R 6 each independently represents a hydrogen atom or a monovalent organic group
  • L 1 represents a divalent linking group
  • n1 represents an integer of 3 to 10,000.
  • Examples of the monovalent organic group represented by R 1 to R 6 include an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, a heteroaryloxy group, an alkylthio group, and an arylthio group.
  • the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 4, more preferably 1 or 2, and particularly preferably 1.
  • alkyl group examples include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, n-hexyl, n-octyl, 2-ethylhexyl and n-decyl.
  • the cycloalkyl group preferably has 3 to 10 carbon atoms, more preferably 5 to 10 carbon atoms, and still more preferably 5 or 6.
  • the cycloalkyl group is preferably a 3-membered ring, 5-membered ring or 6-membered ring, more preferably a 5-membered ring or 6-membered ring.
  • Examples of the cycloalkyl group include cyclopropyl, cyclopentyl, and cyclohexyl.
  • the alkenyl group preferably has 2 to 10 carbon atoms, more preferably 2 to 4 carbon atoms, and still more preferably 2.
  • Examples of the alkenyl group include vinyl, allyl and butenyl.
  • the aryl group preferably has 6 to 12 carbon atoms, more preferably 6 to 10 carbon atoms, and still more preferably 6 to 8 carbon atoms.
  • Aryl groups include, for example, phenyl, tolyl and naphthyl.
  • alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group and aryl group may have a substituent.
  • a substituent includes, for example, a halogen atom (for example, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group, aryl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, An arylthio group, a silyl group, and a cyano group are mentioned.
  • Examples of the group having a substituent include a fluorinated alkyl group.
  • R 1 to R 6 are preferably an alkyl group, an alkenyl group or an aryl group, more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 1 to R 5 are particularly preferably a methyl group from the viewpoint of reducing acoustic attenuation, R 6 is preferably a butyl group.
  • the divalent linking group in L 1 is not particularly limited as long as the effect of the present invention is exhibited, but is a single bond or an alkylene group (the number of carbon atoms is preferably 1 to 12, more preferably 1 to 8, and more preferably 1 to 6). More preferred is 1 to 3. Specific examples include methylene, ethylene, n-propylene, isopropylene, n-butylene, t-butylene and n-octylene), an arylene group (carbon number). Is preferably from 6 to 18, more preferably from 6 to 14, and particularly preferably from 6 to 12. Specific examples include phenylene, tolylene, and naphthylene, and an oxyalkylene group (having 1 to 1 carbon atoms).
  • an oxyarylene group (the carbon number is preferably 6 to 18, more preferably 6 to 14, and particularly preferably 6 to 12.
  • Specific examples include, for example, , Oxyphenylene, oxytolylene, and oxynaphthylene.) And the like, and an alkylene group and an oxyalkylene group are preferable.
  • the oxyalkylene group and oxyarylene group may be bonded to adjacent Si on either side, but are preferably bonded to adjacent Si by an alkylene group and an arylene group, and more preferably a methylene group or a phenylene group.
  • N1 is synonymous with the preferred range of n above.
  • R represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • a bond line extending downward from a carbon atom to which R is bonded represents a bond.
  • the structural unit (b1) is preferably a structural unit represented by the following formula (4).
  • R 7 and Ra each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • R 7 examples include the monovalent organic group represented by R 1 in the above formula (3).
  • R 7 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group, and the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 4, more preferably 1 or 2, and particularly preferably 1.
  • the alkyl group include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, n-hexyl, n-octyl, 2-ethylhexyl and n-decyl.
  • Ra is preferably a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group.
  • the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 1 to 6 carbon atoms.
  • Examples of the alkyl group include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, n-hexyl, n-octyl, 2-ethylhexyl and n-decyl.
  • the aryl group preferably has 6 to 12 carbon atoms, more preferably 6 to 10 carbon atoms, still more preferably 6 to 8 carbon atoms, and particularly preferably 6 carbon atoms.
  • Aryl groups include, for example, phenyl, tolyl and naphthyl.
  • the monovalent organic group represented by R 7 and Ra may have a substituent.
  • a substituent includes, for example, a halogen atom (for example, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group, aryl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, An arylthio group, a silyl group, and a cyano group are mentioned.
  • Halogen atoms are preferable, and among them, fluorine atoms are more preferable from the viewpoint of reducing acoustic wave attenuation and achieving acoustic impedance closer to that of a living body.
  • the group having a substituent include an alkyl group having a fluorine atom and an aryl group having a fluorine atom.
  • the structural unit (b2) is preferably a structural unit represented by the following formula (5).
  • R 8 , Rb 1 and Rb 2 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • R 8 examples include the monovalent organic group represented by R 1 in the above formula (3).
  • R 8 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group, more preferably an alkyl group.
  • the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 4, more preferably 1 or 2, and particularly preferably 1.
  • Examples of the alkyl group include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, n-hexyl, n-octyl, 2-ethylhexyl and n-decyl.
  • Rb 1 and Rb 2 include the monovalent organic group represented by R 1 in the above formula (3).
  • Rb 1 and Rb 2 are preferably a hydrogen atom or an aryl group.
  • the aryl group preferably has 6 to 12 carbon atoms, more preferably 6 to 10 carbon atoms, still more preferably 6 to 8 carbon atoms, and particularly preferably 6 carbon atoms.
  • Aryl groups include, for example, phenyl, tolyl and naphthyl.
  • the monovalent organic group represented by R 8 , Rb 1 and Rb 2 may have a substituent.
  • a substituent include a halogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, an arylthio group, a silyl group, and a cyano group.
  • Examples of the group having a substituent include an alkyl group having a fluorine atom and a perfluoroaryl group.
  • the structural unit (b3) is preferably a structural unit represented by the following formula (6).
  • R 9 and Rc 1 to Rc 5 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • R 9 examples include a monovalent organic group represented by R 1 in the above formula (3).
  • R 9 is preferably a hydrogen atom.
  • Rc 1 to Rc 5 include a monovalent organic group represented by R 1 in the above formula (3) and a halogen atom.
  • Rc 1 to Rc 5 are preferably a hydrogen atom, an alkyl group or a halogen atom.
  • the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 4, more preferably 1 or 2, and particularly preferably 1.
  • Examples of the alkyl group include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, n-hexyl, n-octyl, 2-ethylhexyl and n-decyl.
  • halogen atom a fluorine atom or a bromine atom is preferable, and a fluorine atom is more preferable.
  • the monovalent organic groups represented by R 9 and Rc 1 to Rc 5 may have a substituent.
  • a substituent include a halogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, an arylthio group, a silyl group, and a cyano group.
  • Examples of the group having a substituent include an alkyl group having a fluorine atom and an aryl group having a fluorine atom.
  • the structural unit (a) is represented by the above formula (3)
  • the structural unit (b1) is represented by the above formula (4)
  • the structural unit (b2) is represented by the above formula (5).
  • the structural unit (b3) is represented by the above formula (6). This is because the specific polymer has a structure that hardly responds to the acoustic wave, the attenuation of the acoustic wave is reduced, and the specific polymer has a rigid structure, so that the mechanical strength (hardness) is high.
  • the specific polymer used in the present invention is a block polymer composed of a block composed of the structural unit (a) and at least one block composed of the structural unit (b). It is preferable because of its high mechanical strength (hardness).
  • the structural unit (a) is represented by the following formula (7) and the structural unit (b) is represented by the above formula (6) because of high mechanical strength (hardness). Furthermore, the structural unit represented by the formula (7) and the structural unit represented by the formula (6) are highly compatible, which is preferable because the phase separation is suppressed and the acoustic wave attenuation is excellent.
  • R 10 and R 11 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group
  • L 2 and L 3 each independently represent a divalent linking group
  • m represents 3 to 10,000. Indicates an integer.
  • the organic group represented by R 10 and R 11 is synonymous with the monovalent organic group represented by R 1 in the above formula (3), and the preferred range is also the same.
  • the linking group represented by L 2 and L 3 is synonymous with the linking group represented by L 1 in the above formula (3), and the preferred range is also the same.
  • M is preferably an integer of 10 to 1000, more preferably an integer of 50 to 300.
  • the specific polymer used in the present invention preferably contains a fluorine atom from the viewpoint of reducing acoustic wave attenuation and increasing acoustic wave impedance, and it is particularly preferred that the structural unit (b) has a fluorine atom. In order to further increase the density, the structural unit (b) preferably has 5 or more fluorine atoms.
  • the content of fluorine atoms in the specific polymer is preferably 1 to 100 mmol / g, more preferably 2 to 50 mmol / g, and further preferably 3 to 20 mmol / g.
  • the content of fluorine atoms in the specific polymer can be calculated by analyzing the composition ratio in the polymer by NMR.
  • content of the fluorine atom of the specific polymer which exists in an acoustic lens etc. can also be measured with analytical methods, such as NMR and elemental analysis.
  • structural unit (b) containing a fluorine atom examples include the following compounds.
  • Examples of acryloyloxy structural units include pentafluorophenyl methacrylate, 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 2,2,2-trifluoropropyl methacrylate, 2,2,3,3,3-penta.
  • the structural unit (b) when the structural unit (b) is an acroyloxy structural unit, the interaction between polymers increases due to the dipolar interaction between esters of the acroyloxy structure, and the hardness increases. .
  • the compatibility between the structural unit (a) and the structural unit (b) is improved, and the acoustic wave attenuation is further improved.
  • the structural unit (b) is a styrene structural unit, a non-polar structure is obtained, so that the compatibility with the structural unit (a) a structural unit having a polysiloxane bond is increased.
  • the structural unit (b) is preferably (b3) a styrene structural unit because the attenuation of acoustic wave attenuation is good.
  • the structural unit having the partial structure represented by the formula (2) may be one kind alone, or may contain two or more kinds in combination of the structural unit (b1), the structural unit (b2), and the structural unit (b3). Moreover, each of the structural unit (b1), the structural unit (b2), and the structural unit (b3) may contain two or more kinds.
  • the specific polymer used in the present invention preferably contains a high Tg structure (structure having a high glass transition temperature (Tg)) in order to increase mechanical strength.
  • a high Tg structure structure having a high glass transition temperature (Tg)
  • Tg glass transition temperature
  • the high Tg structure is a polymer structure. Assuming a homopolymer composed of only this structural unit, the structural unit of the polymer structure having a high Tg structure preferably has a Tg of 80 ° C. or higher, more preferably 100 ° C. or higher. . The upper limit of Tg of this homopolymer is practically 200 ° C. or less.
  • the degree of polymerization of the homopolymer assumed above is set to 300.
  • the structural unit having a high Tg structure include a methacrylic acid ester component, a styrene component, a methacrylamide component, a structural component having an alicyclic structure, and a structural component having an aromatic ring.
  • the proportion of the structural unit (a) having a polysiloxane bond is preferably 30% by mass or more, and 40 to 90% by mass from the viewpoint of bringing the acoustic impedance close to the value of the living body and reducing the acoustic wave attenuation. % Is more preferable, and 50 to 80% by mass is further preferable.
  • the proportion of the structural unit (b) is preferably 3 to 30% by mass from the viewpoint of imparting high hardness and bringing the acoustic impedance close to the value of the living body. More preferably.
  • the content of the structural unit (a) and the structural unit (b) in the specific polymer can be calculated from, for example, the charged amount (mass ratio) of the monomer at the time of synthesis.
  • the mass average molecular weight of the structural unit (a) is preferably 4,000 or more, and more preferably 8,000 or more. Although there is no restriction
  • the mass average molecular weight in the specific polymer can be measured by, for example, NMR analysis of the specific polymer or hydrolyzing the specific polymer and performing GPC measurement.
  • the mass average molecular weight of the specific polymer is preferably 50,000 or more, and more preferably 100,000 or more. Although there is no restriction
  • the acoustic impedance of the resin material for an acoustic wave probe of the present invention is preferably close to the value of a living body, and more preferably 1.3 Mrayls, that is, 1.3 ⁇ 10 6 kg / m 2 / s or more.
  • the density of is 1.05 g / cm 3 or more, and more preferably 1.10 g / cm 3 or more.
  • the upper limit of the density is preferably at 1.90 g / cm 3 or less, more preferably 1.60 g / cm 3 or less.
  • the density value is a value obtained by rounding off the third decimal place.
  • the density of the specific polymer can be measured, for example, by the method described in Examples below, or can be calculated from the density of each monomer.
  • the content of the specific polymer in the resin material for acoustic wave probes is preferably 50 to 100% by mass, more preferably 80 to 100% by mass, and further preferably 90 to 100% by mass.
  • the specific polymer used in the present invention preferably has a structural unit other than the structural unit (a) and the structural unit (b) (hereinafter referred to as other structural unit).
  • Other structural units can be introduced without particular limitation as long as the effects of the present invention are exhibited, and are selected from, for example, amide bonds, imide bonds, urea bonds, urethane bonds, ester bonds, and ether bonds. Examples include structural units having any bond.
  • the proportion of other structural units is preferably 0 to 30% by mass, and more preferably 0 to 20% by mass from the viewpoint of reducing acoustic attenuation.
  • the specific polymer used in the present invention can be synthesized by a conventional method.
  • a monomer that can constitute the structural unit (a), a monomer that can constitute the structural unit (b), and a polymerization initiator are usually used. It is obtained by reacting by the method.
  • the polymerization reaction may be any of anionic polymerization, cationic polymerization and radical polymerization, but radical polymerization is preferred.
  • a monomer having a function of a polymerization initiator and capable of constituting the structural unit (a) or a monomer capable of constituting the structural unit (b) may be used, for example, a polydimethylsiloxane unit-containing polymer azo polymerization.
  • Initiator VPS-1001 (trade name, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) can be mentioned.
  • the specific polymer used for this invention may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
  • the resin material for an acoustic wave probe of the present invention suitably contains organosiloxanes such as vinyl silicone and hydrosilicone, fillers, catalysts, solvents, dispersants, pigments, dyes, antistatic agents, flame retardants, thermal conductivity improvers, and the like. can do.
  • organosiloxanes such as vinyl silicone and hydrosilicone
  • the vinyl silicone can be used without particular limitation as long as it is a polyorganosiloxane having a vinyl group, but preferably has two or more vinyl groups in the molecular chain.
  • the vinyl silicone for example, polyorganosiloxane having vinyl groups at least at both ends of the molecular chain (hereinafter, also simply referred to as vinyl silicone (a)), or —O—Si (CH 3 ) 2 (CH ⁇ CH 2 ) and polyorganosiloxane (hereinafter also simply referred to as vinyl silicone (b)).
  • vinyl silicone (a) having vinyl groups at both ends of the molecular chain is preferable.
  • the vinyl silicone (a) is preferably linear, and the vinyl silicone (b) has a vinyl silicone (—O—Si (CH 3 ) 2 (CH ⁇ CH 2 ) bonded to Si atoms constituting the main chain ( b) is preferred.
  • Vinyl silicone is hydrosilylated by reaction with a hydrosilicone having two or more Si—H groups, for example, in the presence of a platinum catalyst.
  • a hydrosilicone having two or more Si—H groups for example, in the presence of a platinum catalyst.
  • the vinyl group content in the vinyl silicone is not particularly limited. From the viewpoint of forming a sufficient network with the hydrosilicone, for example, the vinyl group content is preferably 0.01 to 5 mol%, more preferably 0.05 to 2 mol%.
  • the content of the vinyl group is the mol% of the vinyl group-containing siloxane unit when all the units constituting the vinyl silicone are 100 mol%.
  • One vinyl group-containing siloxane unit has 1 to 3 vinyl groups. Especially, it is preferable that it is one vinyl group with respect to one vinyl group containing siloxane unit. For example, when all Si atoms of the Si—O unit constituting the main chain and the terminal Si have at least one vinyl group, the amount is 100 mol%.
  • the vinyl silicone preferably has a phenyl group, and the content of the phenyl group of the vinyl silicone is not particularly limited. From the viewpoint of mechanical strength when used as a resin sheet for an acoustic wave probe, for example, it is preferably 1 to 80 mol%, more preferably 2 to 40 mol%.
  • the content of the phenyl group is the mol% of the phenyl group-containing siloxane unit when all the units constituting the vinyl silicone are 100 mol%.
  • One phenyl group-containing siloxane unit has 1 to 3 phenyl groups. Especially, it is preferable that it is two phenyl groups with respect to one phenyl group containing siloxane unit. For example, when all Si atoms of the Si—O unit constituting the main chain and the terminal Si have at least one phenyl group, the amount is 100 mol%.
  • the unit refers to the Si—O unit constituting the main chain and the terminal Si.
  • Polymerization degree and specific gravity are not particularly limited.
  • the degree of polymerization is preferably 200 to 3,000, more preferably 400 to 2,000, and the specific gravity is 0 from the viewpoint of improving the mechanical strength, hardness, chemical stability, etc. of the obtained resin sheet for acoustic wave probes. .9 to 1.1 are preferred.
  • the weight average molecular weight of vinyl silicone is preferably 20,000 to 200,000, more preferably 40,000 to 150,000, and 45,000 to 120 from the viewpoint of mechanical strength, hardness and / or ease of processing. Is more preferred.
  • the kinematic viscosity at 25 ° C. is preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 5 to 10 m 2 / s, more preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 4 to 1 m 2 / s, and even more preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 3 to 0.5 m 2 / s.
  • the kinematic viscosity can be determined according to JIS Z8803 by measuring at a temperature of 25 ° C. using an Ubbelohde viscometer (for example, trade name SU, manufactured by Shibata Chemical Co., Ltd.).
  • the polysiliconesiloxane represented by the following general formula (A) is preferable for the vinyl silicone (a) having vinyl groups at both molecular chain ends.
  • R a1 represents a vinyl group
  • R a2 and R a3 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, or an aryl group.
  • x1 and x2 each independently represents an integer of 1 or more.
  • the plurality of R a2 and the plurality of R a3 may be the same as or different from each other.
  • Each group of R a2 and R a3 may further have a substituent.
  • the number of carbon atoms of the alkyl group in R a2 and R a3 is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 4, still more preferably 1 or 2, and particularly preferably 1.
  • Examples of the alkyl group include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, n-hexyl, n-octyl, 2-ethylhexyl and n-decyl.
  • the number of carbon atoms of the cycloalkyl group in R a2 and R a3 is preferably 3 to 10, more preferably 5 to 10, and still more preferably 5 or 6.
  • the cycloalkyl group is preferably a 3-membered ring, 5-membered ring or 6-membered ring, more preferably a 5-membered ring or 6-membered ring.
  • Examples of the cycloalkyl group include cyclopropyl, cyclopentyl, and cyclohexyl.
  • the number of carbon atoms of the alkenyl group in R a2 and R a3 is preferably 2 to 10, more preferably 2 to 4, and still more preferably 2.
  • Examples of the alkenyl group include vinyl, allyl and butenyl.
  • the aryl group in R a2 and R a3 preferably has 6 to 12 carbon atoms, more preferably 6 to 10 carbon atoms, and still more preferably 6 to 8 carbon atoms.
  • Aryl groups include, for example, phenyl, tolyl and naphthyl.
  • alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group and aryl group may have a substituent.
  • substituents include a halogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, an arylthio group, a silyl group, and a cyano group.
  • the group having a substituent include a halogenated alkyl group.
  • R a2 and R a3 are preferably an alkyl group, an alkenyl group or an aryl group, more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a vinyl group or a phenyl group, and even more preferably a methyl group, a vinyl group or a phenyl group.
  • R a2 is preferably a methyl group
  • R a3 is preferably a methyl group, a vinyl group or a phenyl group, more preferably a methyl group or a phenyl group, and particularly preferably a phenyl group. It is also preferred that both R a2 in the repetition of x1 are phenyl groups.
  • x1 is preferably an integer of 200 to 3,000, more preferably an integer of 400 to 2,000.
  • x2 is preferably an integer of 1 to 3,000, more preferably an integer of 1 to 1,000, still more preferably an integer of 40 to 1,000, and particularly preferably an integer of 40 to 700.
  • x1 is preferably an integer of 1 to 3,000, more preferably an integer of 5 to 1,000.
  • Vinyl silicones (a) having vinyl groups at both ends of the molecular chain are, for example, trade names manufactured by Gelest Co., Ltd., DMS series (for example, DMS-V31, DMS-V31S15, DMS-V33, DMS-V35, DMS-V35R, DMS-V41, DMS-V42, DMS-V46, DMS-V51 and DMS-V52), PDV series (for example, PDV-0341, PDV-0346, PDV-0535, PDV-0541, PDV-1631, PDV-1635, PDV-1641 and PDV-2335), PMV-9925, PVV-3522, FMV-4031 and EDV-2022. Since DMS-V31S15 is pre-blended with fumed silica, kneading with a special device is not necessary.
  • DMS-V31S15 is pre-blended with fumed silica, kneading with a special device is not necessary.
  • any polyorganosiloxane having two or more Si—H groups in the molecular chain can be used without particular limitation.
  • a polyorganosiloxane having at least two polymerizable unsaturated groups can be crosslinked.
  • Hydrosilicone has a linear structure and a branched structure, and a linear structure is preferable.
  • the mass average molecular weight of the linear structure is preferably from 500 to 100,000, more preferably from 1,500 to 50,000, from the viewpoint of mechanical strength and hardness.
  • the linear silicone having 2 or more Si—H groups in the molecular chain is preferably a polyorganosiloxane represented by the following general formula (B).
  • R b1 to R b3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or —O—Si (R b5 ) 2 (R b4 ).
  • R b4 and R b5 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group or an aryl group.
  • y1 and y2 each independently represents an integer of 1 or more.
  • the plurality of R b1 , the plurality of R b2 , the plurality of R b3 , the plurality of R b4 and the plurality of R b5 may be the same or different from each other, and each group of R b1 to R b5 is Further, it may be substituted with a substituent. However, it has two or more Si—H groups in the molecular chain.
  • the alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group and aryl group in R b1 to R b3 have the same meanings as the alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group and aryl group in R a2 and R a3 , and the preferred ranges are also the same.
  • the alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group and aryl group in R b4 and R b5 of —O—Si (R b5 ) 2 (R b4 ) are the alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group in R b1 to R b3 and It is synonymous with an aryl group, and its preferable range is also the same.
  • R b1 to R b3 are preferably a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or —O—Si (R b5 ) 2 (R b4 ), and are a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a vinyl group, phenyl The group or —O—Si (CH 3 ) 2 H is more preferred.
  • R b1 and R b2 are preferably a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group or an aryl group, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group, and even more preferably a hydrogen atom or a methyl group.
  • R b3 is preferably a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group or —O—Si (R b5 ) 2 (R b4 ), more preferably a hydrogen atom or an aryl group, and further preferably a hydrogen atom or a phenyl group.
  • R b3 is a phenyl group
  • R b1 is preferably a hydrogen atom, more preferably R b1 is a hydrogen atom, and it is more preferable that the following condition is satisfied.
  • 1) One R b2 in the repetition of y1 is a hydrogen atom, the remaining R b2 is an alkyl group, and R b2 in the repetition of y2 is an alkyl group, and R b3 is a phenyl group 2
  • y1 is 0, R 2b in the repetition of y2 is an alkyl group, R b3 is a phenyl group 3) y1 is 0, and R b2 in the repetition of y2 is —O—Si (R b5 ) 2 (R b4 ) in still R b3 is a phenyl group, in the above 3)
  • R b4 is a hydrogen atom
  • R b5 is an alkyl group, in which preferable.
  • y1 is preferably an integer of 0 to 2,000, more preferably an integer of 0 to 1,000, and still more preferably an integer of 0 to 30.
  • y2 is preferably an integer of 1 to 2,000, more preferably an integer of 1 to 1,000, and still more preferably an integer of 1 to 30.
  • y1 + y2 is preferably an integer of 5 to 2,000, more preferably an integer of 7 to 1,000, still more preferably 10 to 50, and most preferably an integer of 15 to 30.
  • R b1 is a hydrogen atom or an alkyl group having a carbon number of 1-4
  • R b2 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
  • a combination of R b3 is a hydrogen atom
  • R b1 is More preferred is a combination of an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
  • R b2 being an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
  • R b3 being a hydrogen atom.
  • the content of the hydrosilyl group represented by y2 / (y1 + y2) is preferably more than 0.1 and 1.0 or less, more preferably more than 0.2 and 1.0 or less.
  • linear structure hydrosilicones examples include HMS-064 (MeHSiO: 5-7 mol%) and HMS-082 (MeHSiO: methylhydrosiloxane-dimethylsiloxane copolymer (trimethylsiloxane terminated) manufactured by Gelest Co., Ltd.). 7-8 mol%), HMS-301 (MeHSiO: 25-30 mol%), HMS-501 (MeHSiO: 50-55 mol%), HPM-502 (MeHSiO: 45-50 mol%) which is a methylhydrosiloxane-phenylmethylsiloxane copolymer.
  • MeHSiO 100 mol% which is a methylhydrosiloxane polymer.
  • the mol% of MeHSiO has the same meaning as that obtained by multiplying y2 / (y1 + y2) by 100 in the preferred combination of R b1 to R b3 .
  • both the linear structure and the branched structure have no vinyl group from the viewpoint of preventing the progress of the cross-linking reaction in the molecule, and in particular, the branched structure does not have a vinyl group. It is preferable.
  • a branched-structured hydrosilicone having two or more Si—H groups in the molecular chain has a branched structure and two or more hydrosilyl groups (Si—H groups).
  • the specific gravity is preferably 0.9 to 0.95.
  • the branched silicone is preferably represented by the following average composition formula (b).
  • R b6 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group or an aryl group, a represents 0.1 to 3, and y3 and y4 each independently represents an integer of 1 or more.
  • the alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group and aryl group in R b6 have the same meanings as the alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group and aryl group in R a2 and R a3 , and the preferred ranges are also the same.
  • a is preferably 1.
  • the content of the hydrosilyl group represented by a / 3 is preferably more than 0.1 and less than 0.6, more preferably more than 0.1 and less than 0.4.
  • branched-structured hydrosilicone is represented by a chemical structural formula
  • a polyorganosiloxane in which —O—Si (CH 3 ) 2 (H) is bonded to the Si atom constituting the main chain is preferable.
  • What has the structure represented by (Bb) is more preferable.
  • branched-structure hydrosilicones examples include HQM-107 (trade name, manufactured by Gelest, hydrogenated Q resin) and HDP-111 (trade name, manufactured by Gelest, polyphenyl- (dimethylhydroxy) siloxane (hydrogen-terminated). [(HMe 2 SiO) (C 6 H 3 Si) O]: 99-100 mol%).
  • Hydrosilicone may be used alone or in combination of two or more. Further, a straight-chain structure and a branched structure may be used in combination.
  • the vinyl group possessed by vinyl silicone and the Si—H group possessed by hydrosilicone usually react in a stoichiometric ratio of 1: 1.
  • the resin material for an acoustic wave probe of the present invention can produce, for example, a resin sheet having excellent characteristics without containing an inorganic filler, but may contain a filler.
  • the filler can be used without particular limitation as long as it is a filler used in a resin material for an acoustic wave probe, and specifically includes inorganic compound particles.
  • inorganic compounds in the inorganic compound particles include silicon oxide (silica), silicon carbide, boron nitride, alumina, barium sulfate, cerium oxide, calcium carbonate, aluminum nitride, calcium oxide, vanadium oxide, silicon nitride, barium carbonate, titanium carbide,
  • examples include titanium nitride, copper oxide, zirconium carbide, tungsten carbide, magnesium oxide, titanium oxide, iron oxide, zinc oxide, zirconium oxide, barium oxide, tin oxide and ytterbium oxide, silica, silicon carbide, boron nitride, alumina, sulfuric acid Any one selected from the group consisting of barium and cerium oxide is preferable, any one selected from the group consisting of silica, alumina, barium sulfate and cerium oxide is more preferable, and silica is more preferable.
  • the acoustic wave probe resin material contains inorganic compound particles
  • the acoustic impedance, hardness, and mechanical strength (for example, tear strength) of the acoustic wave probe resin sheet can be improved.
  • the average primary particle diameter of the inorganic compound particles is preferably more than 16 nm and less than 100 nm, more preferably 5 nm to 90 nm, from the viewpoint of suppressing an increase in acoustic wave attenuation of the resin sheet for an acoustic wave probe and improving the tear strength. 10 nm to 80 nm is more preferable, and 15 nm to 70 nm is particularly preferable.
  • the average primary particle diameter means a volume average particle diameter.
  • the volume average particle diameter can be measured, for example, by using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus (for example, trade name “LA910” manufactured by Horiba, Ltd.).
  • LA910 laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus
  • those whose average primary particle diameter is not described in the catalog or those newly produced are average primary particle diameters determined by the above measurement method.
  • the average primary particle diameter of the inorganic compound particles means the average primary particle diameter in a surface-treated state.
  • Inorganic compound particles may be used alone or in combination of two or more.
  • the inorganic compound particles are preferably treated (modified) on the surface of the particles, and more preferably surface-treated with a silane compound.
  • a silane compound By subjecting the inorganic compound particles to a surface treatment with a silane compound, the interaction with the polymer used in the present invention having a siloxane bond is strengthened and the affinity is increased. It seems that fine dispersion is possible. For this reason, it is considered that the inorganic compound fine particles exhibit more functions as a stopper when mechanical adaptability is applied, and the hardness and mechanical strength of the acoustic wave probe resin sheet are improved.
  • the surface treatment method may be a normal method. Examples of the surface treatment method with a silane compound include a method of surface treatment with a silane coupling agent and a method of coating with a silicone compound.
  • the silane coupling agent is preferably a silane coupling agent having a hydrolyzable group from the viewpoint of improving the hardness and / or mechanical strength of the resin sheet for acoustic wave probes.
  • the hydrolyzable group in the silane coupling agent is hydrolyzed with water to become a hydroxyl group, and this hydroxyl group undergoes a dehydration condensation reaction with a hydroxyl group on the surface of the inorganic compound particle, whereby the surface modification of the inorganic compound particle is performed and obtained.
  • the hardness and / or mechanical strength of the resin sheet for acoustic wave probes is improved.
  • hydrolyzable group examples include an alkoxy group, an acyloxy group, and a halogen atom.
  • the surface of the inorganic compound particles is hydrophobically modified, the affinity between the inorganic compound particles and vinyl silicone and hydrosilicone is improved, and the hardness and mechanical strength of the resulting resin sheet for an acoustic wave probe are improved. It is preferable because it improves.
  • silane coupling agent having a hydrophobic group as a functional group examples include methyltrimethoxysilane (MTMS), dimethyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenyltriethoxysilane, n -Alkoxysilanes such as propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysilane and decyltrimethoxysilane; such as methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane and phenyltrichlorosilane Chlorosilane; and hexamethyldisilazane (HMDS).
  • MTMS methyltrimethoxysilane
  • HMDS hexamethyldisil
  • silane coupling agent having a vinyl group as a functional group examples include methacryloxypropyltriethoxysilane, methacryloxypropyltrimethoxysilane, methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, and vinyltriethoxy.
  • Silanes, alkoxysilanes such as vinyltrimethoxysilane and vinylmethyldimethoxysilane; chlorosilanes such as vinyltrichlorosilane and vinylmethyldichlorosilane; and divinyltetramethyldisilazane.
  • silane coupling agent a trialkylsilylating agent is preferable, and a trimethylsilylating agent is more preferable.
  • silane compound the silane coupling agent by which the functional group in the said silane coupling agent and a silane coupling agent was substituted by the alkyl group is mentioned, for example.
  • the trimethylsilylating agent include trimethylchlorosilane and hexamethyldisilazane (HMDS) described in the above silane coupling agent and methyltrimethoxysilane (silane coupling agent in which a functional group is substituted with an alkyl group). MTMS) and trimethylmethoxysilane.
  • silane coupling agents examples include hexamethyldisilazane (HMDS) (trade name: HEXAMETHYLDISILAZANE (SIH6110.1) and manufactured by Gelest). Hydroxyl groups present on the surface of inorganic compound particles are covered with trimethylsilyl groups by reaction with hexamethyldisilazane (HMDS), methyltrimethoxysilane (MTMS), trimethylmethoxysilane, etc., and the surface of inorganic compound particles is modified to be hydrophobic. Is done.
  • the silane coupling agent may be used alone or in combination of two or more.
  • the silicone compound that coats the inorganic compound particles may be a polymer composed of siloxane bonds.
  • the silicone compound include a silicone compound in which all or part of the side chain and / or terminal of polysiloxane is a methyl group, a silicone compound in which part of the side chain is a hydrogen atom, side chain and / or terminal Examples thereof include a modified silicone compound in which an organic group such as an amino group and / or an epoxy group is introduced into all or a part of the above, and a silicone resin having a branched structure.
  • the silicone compound may have a linear or cyclic structure.
  • silicone compounds in which all or part of the side chain and / or terminal of polysiloxane are methyl groups include polymethylhydrosiloxane (hydrogen terminal), polymethylhydrosiloxane (trimethylsiloxy terminal), and polymethylphenyl.
  • Monomethyl polysiloxanes such as siloxane (hydrogen terminated) and polymethylphenylsiloxane (trimethylsiloxy terminated), for example dimethylpolysiloxane (hydrogen terminated), dimethylpolysiloxane (trimethylsiloxy terminated) and dimethylpolysiloxane such as cyclic dimethylpolysiloxane
  • Examples include siloxane.
  • silicone compound in which a part of the side chain is a hydrogen atom examples include, for example, methylhydrosiloxane-dimethylsiloxane copolymer (trimethylsiloxy-terminated), methylhydrosiloxane-dimethylsiloxane copolymer (hydrogen-terminated), and polymethylhydrosiloxane (hydrogen-terminated).
  • Polymethylhydrosiloxane (trimethylsiloxy-terminated), polyethylhydrosiloxane (triethylsiloxy-terminated), polyphenyl- (dimethylhydrosiloxy) siloxane (hydrogen-terminated), methylhydrosiloxane-phenylmethylsiloxane copolymer (hydrogen-terminated), methylhydro Mention may be made of siloxane-octylmethylsiloxane copolymers and methylhydrosiloxane-octylmethylsiloxane-dimethylsiloxane terpolymers.
  • modified silicone introduced with an organic group examples include, for example, amino group, epoxy group, methoxy group, (meth) acryloyl group, phenol group, carboxylic anhydride group, hydroxy group, mercapto group, carboxy group and / or hydrogen.
  • Reactive silicones incorporating atomic organic groups and non-reactives modified with, for example, polyethers, aralkyls, fluoroalkyls, long chain alkyls, long chain aralkyls, higher fatty acid esters, higher fatty acid amides and / or polyether methoxys Examples include silicone.
  • the inorganic compound particles coated with the silicone compound can be obtained by a conventional method. For example, it can be obtained by mixing and stirring inorganic compound particles in dimethylpolysiloxane for a certain time and filtering.
  • a reactive modified silicone is used as the silicone compound, the organic group reacts with a hydroxyl group on the surface of the inorganic compound particle, whereby the surface modification of the inorganic compound particle is performed, and the resulting resin sheet for acoustic wave probes The hardness and / or the mechanical strength is improved.
  • silicone compounds examples include polymethylhydrosiloxane (trimethylsiloxy-terminated) methyl hydrogen silicone oil (MHS) (trade name: KF-99, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).
  • the degree of surface modification of the inorganic compound particles that is, the degree of hydrophobicity of the inorganic compound particles can be examined by the following degree of methanol hydrophobicity.
  • the inorganic compound particles preferably have a methanol hydrophobization degree calculated by the following methanol titration test of 40 to 80% by mass, more preferably 50 to 80% by mass, and 60 to 80% by mass. Is more preferable.
  • the greater the degree of methanol hydrophobization the higher the hydrophobicity, and the smaller the degree, the higher the hydrophilicity.
  • Methanol hydrophobicity (mass%) X / (50 + X) ⁇ 100
  • the methanol hydrophobization degree is within the preferable range, an increase in the viscosity of the acoustic probe resin material can be suppressed, and a decrease in the acoustic wave sensitivity of the acoustic probe resin sheet can be suppressed.
  • the Wadel sphericity in the primary particles of the inorganic compound particles is preferably 0.7 to 1, more preferably 0.8 to 1, and still more preferably 0.9 to 1.
  • “Wadell's sphericity” is the sphericity of a particle ((diameter of circle equal to the projected area of the particle) / (minimum circumscribing the projected image of the particle) It is an index measured by (diameter of circle), and the closer this index is to 1.0, the closer the particle is to a true sphere.
  • an SEM (Scanning Electron Microscope) photograph can be used for measurement of Wardel's sphericity (hereinafter also simply referred to as sphericity). Specifically, for example, about 100 primary particles are observed from the SEM photograph, and their sphericity is calculated. The average value obtained by dividing the total calculated sphericity by the number of observed primary particles is defined as sphericity.
  • the acoustic wave sensitivity is improved because the area of the acoustic wave that hits the inorganic compound particles is reduced when the acoustic wave is irradiated onto the resin sheet for acoustic wave probes.
  • the acoustic wave sensitivity is more effectively improved, so that the shape of the inorganic compound particles is preferably spherical, and more preferably spherical. preferable.
  • “true sphere” includes a slightly distorted sphere having a Wadel sphericity in the range of 0.9 to 1.
  • silica particles are produced by combustion method silica obtained by burning a silane compound (that is, fumed silica), deflagration method silica obtained by explosively burning metal silicon powder, Wet silica obtained by neutralization of sodium silicate and mineral acid (obtained by hydrolysis of precipitated silica, synthesized by alkali, gel silica by acidic) and hydrocarbyloxysilane Sol-gel method silica (so-called Stöber method). Explosive methods and sol-gel methods are preferable as the method for producing true spherical silica particles, which are preferable.
  • the sol-gel method is a hydrophilic spherical silica consisting essentially of SiO 2 units by hydrolyzing and condensing hydrocarbyloxysilane (preferably tetrahydrocarbyloxysilane) or a partial hydrolysis condensation product thereof or a combination thereof. This is a method for obtaining particles. Further, the hydrophobization treatment on the surface of the silica particles is performed on the surface of the hydrophilic spherical silica particles by R 3 3 SiO 1/2 unit (R 3 is the same or different and has 1 to 20 substituted or unsubstituted carbon atoms. (Hydrovalent hydrocarbon group) can be introduced. Specifically, for example, it can be performed by the methods described in JP-A-2007-99582 and JP-A-2014-114175.
  • the catalyst examples include platinum or a platinum-containing compound (hereinafter also simply referred to as a platinum compound). Any platinum or platinum compound can be used. Specifically, platinum black or platinum supported on an inorganic compound or carbon black, chloroplatinic acid or an alcohol solution of chloroplatinic acid, complex salt of chloroplatinic acid and olefin, complex salt of chloroplatinic acid and vinylsiloxane Etc.
  • a catalyst may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.
  • the catalyst is necessary in the hydrosilylation reaction in which the Si—H group of the hydrosilicone is added to the vinyl group of the vinylsilicone.
  • the vinyl silicone is crosslinked with the hydrosilicone to form a silicone resin.
  • the catalyst may be contained in the resin material for acoustic wave probes of the present invention, or when being molded using the resin material for acoustic wave probes without being contained in the resin material for acoustic wave probes. You may make it contact with the resin material for acoustic wave probes. The latter is preferred.
  • platinum catalysts include, for example, platinum compounds (trade name: PLATINUM CYCLOVYLMETHYLSLOXYNONE COMPLEX IN CYCLIC METHYLITYLINTE LITELET LITELET LITELET LITELET LITELET LITELET LITELET LITELET LITELET LITELET LITELET LITEL Pt concentration of 3% by mass, both manufactured by Gelest).
  • the content of the catalyst is not particularly limited, but from the viewpoint of reactivity, it is 0.00001 to 1000001 parts per 100 parts by mass of the polysiloxane mixture. 0.05 parts by mass is preferable, 0.00001 to 0.01 parts by mass is more preferable, 0.00002 to 0.01 parts by mass is further preferable, and 0.00005 to 0.005 parts by mass is particularly preferable.
  • the curing temperature can be adjusted by selecting an appropriate platinum catalyst.
  • platinum-vinyldisiloxane is used for room temperature curing (RTV) at 50 ° C. or lower
  • platinum-cyclic vinylsiloxane is used for high temperature curing (HTV) at 130 ° C. or higher.
  • a curing retarder for the curing reaction can be appropriately used.
  • the curing retarder is used for the purpose of delaying the above addition curing reaction, and examples thereof include a low molecular weight vinylmethylsiloxane homopolymer (trade name: VMS-005, manufactured by Gelest).
  • VMS-005 low molecular weight vinylmethylsiloxane homopolymer
  • the curing rate that is, the working time can be adjusted by the content of the curing retarder.
  • the resin material for an acoustic wave probe of the present invention can be prepared by an ordinary method when it contains the above components in addition to the specific polymer.
  • the specific polymer and the above-mentioned other components that may be contained can be obtained by kneading with a kneader, a pressure kneader, a Banbury mixer (continuous kneader), or a two-roll kneader.
  • the mixing order of each component is not particularly limited.
  • the acoustic wave probe resin sheet can be obtained by, for example, hot pressing the thus obtained resin material for an acoustic wave probe of the present invention.
  • hot pressing There is no restriction
  • a hot press using a device such as Mini Test Press-10 (trade name, manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) at 50 to 200 ° C. for 1 to 10 minutes and a pressure of 5 to 30 MPa may be mentioned.
  • the acoustic wave probe resin sheet is obtained by molding the acoustic wave probe resin material of the present invention by hot pressing or the like.
  • the acoustic wave characteristic describes the ultrasonic characteristic.
  • the acoustic wave characteristic is not limited to the ultrasonic characteristic, but relates to the acoustic wave characteristic of an appropriate frequency selected according to the object to be examined and the measurement conditions.
  • acoustic wave (ultrasonic wave) attenuation, sensitivity It can be determined by the method described in the Examples section.
  • the acoustic wave (ultrasound) sensitivity is preferably ⁇ 70 dB or more.
  • the acoustic impedance is preferably close to the acoustic impedance of the living body, more preferably 1.1 to 2.0 ⁇ 10 6 kg / m 2 / sec, and 1.3 to 1.7 ⁇ 10 6 kg / m 2 / sec. Is more preferable.
  • the acoustic impedance can be obtained by the method described in the example section.
  • the hardness is preferably 10 degrees or more, and more preferably 40 degrees or more in a test method based on JIS K6253-3.
  • the practical upper limit is 100 degrees or less.
  • the resin material for acoustic wave probes of the present invention is useful for medical members, and can be preferably used for, for example, acoustic wave probes and acoustic wave measuring apparatuses.
  • the acoustic wave measuring apparatus of the present invention is not limited to an ultrasonic diagnostic apparatus or a photoacoustic wave measuring apparatus, but refers to an apparatus that receives an acoustic wave reflected or generated by an object and displays it as an image or signal intensity.
  • the resin material for an acoustic wave probe according to the present invention is provided between the acoustic lens of the ultrasonic diagnostic apparatus or the piezoelectric element and the acoustic lens, and has a role of matching the acoustic impedance between the piezoelectric element and the acoustic lens.
  • Acoustic matching layer material, acoustic lens material in a photoacoustic wave measuring device or ultrasonic endoscope, and acoustic in an ultrasonic probe comprising a capacitive micromachined ultrasonic transducer (cMUT) as an ultrasonic transducer array It can be suitably used for a lens material or the like.
  • the resin material for an acoustic wave probe of the present invention includes, for example, an ultrasonic diagnostic apparatus described in JP-A-2005-253751, JP-A-2003-169802, and JP-A-2013-202050.
  • Preferred for acoustic wave measuring devices such as the photoacoustic wave measuring devices described in Japanese Patent Laid-Open Nos. 2013-188465, 2013-180330, 2013-158435, 2013-154139, etc. Applied.
  • an ultrasonic probe is a probe which uses an ultrasonic wave especially as an acoustic wave in an acoustic wave probe. Therefore, the basic structure of the ultrasonic probe can be applied to the acoustic wave probe as it is.
  • the ultrasonic probe 10 is a main component of the ultrasonic diagnostic apparatus, and has a function of generating ultrasonic waves and transmitting / receiving ultrasonic beams. As shown in FIG. 1, the configuration of the ultrasonic probe 10 is provided in the order of the acoustic lens 1, the acoustic matching layer 2, the piezoelectric element layer 3, and the backing material 4 from the tip (surface contacting the living body to be examined). ing. In recent years, for the purpose of receiving high-order harmonics, a transmitting ultrasonic transducer (piezoelectric element) and a receiving ultrasonic transducer (piezoelectric element) are made of different materials to form a laminated structure. Has also been proposed.
  • the piezoelectric element layer 3 is a part that generates ultrasonic waves, and electrodes are attached to both sides of the piezoelectric element. When a voltage is applied, the piezoelectric element repeatedly vibrates and expands and expands to generate ultrasonic waves. To do.
  • a material constituting the piezoelectric element As a material constituting the piezoelectric element, a crystal, a single crystal such as LiNbO 3 , LiTaO 3 and KNbO 3, a thin film such as ZnO and AlN, and a sintered body such as a Pb (Zr, Ti) O 3 system were subjected to polarization treatment, So-called ceramic inorganic piezoelectric materials are widely used. In general, piezoelectric ceramics such as PZT: lead zirconate titanate with high conversion efficiency are used. In addition, a piezoelectric element that detects a received wave on the high frequency side needs sensitivity with a wider bandwidth.
  • an organic piezoelectric body using an organic polymer material such as polyvinylidene fluoride (PVDF) is used as a piezoelectric element suitable for a high frequency and a wide band.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-071842 uses MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology that exhibits an excellent short pulse characteristic and a wide band characteristic, which is excellent in mass productivity and has a small characteristic variation.
  • cMUT is described.
  • any piezoelectric element material can be preferably used.
  • the backing material 4 is provided on the back surface of the piezoelectric element layer 3, and reduces the pulse width of the ultrasonic wave by suppressing excessive vibration, thereby contributing to the improvement of the distance resolution in the ultrasonic diagnostic image.
  • the acoustic matching layer 2 is provided in order to reduce the difference in acoustic impedance between the piezoelectric element layer 3 and the test object and to efficiently transmit and receive ultrasonic waves.
  • the resin material for an acoustic wave probe of the present invention is preferably used as a material for an acoustic matching layer because the difference from the acoustic impedance of a living body (1.4 to 1.7 ⁇ 10 6 kg / m 2 / sec) is small. Can do.
  • the acoustic matching layer preferably contains 10% by mass or more of the resin material for acoustic wave probes of the present invention.
  • the acoustic lens of the present invention has an attenuation coefficient at a frequency of 15 MHz of 0.50 dB / (MHz ⁇ mm) or less, an acoustic impedance of 1.30 kg / m 2 / s or more and 1.70 kg / m 2 / s or less,
  • the speed of sound is preferably 1300 m / s or less.
  • the attenuation coefficient is preferably 0.45 dB / (MHz ⁇ mm) or less, and more preferably 0.40 dB / (MHz ⁇ mm) or less.
  • 0.20 dB / (MHz * mm) or more is practical.
  • the attenuation coefficient can be obtained by the method described in the example section.
  • the sound velocity is preferably 1200 m / s or less, and more preferably 1150 m / s or less. Although there is no restriction
  • the speed of sound can be obtained by the method described in the section of the example.
  • the acoustic lens is preferably made of the resin material for acoustic wave probes of the present invention as a constituent material.
  • the method for producing the acoustic lens of the present invention is not particularly limited, and for example, the resin material for an acoustic wave probe of the present invention can be obtained as a constituent material.
  • the acoustic lens 1 is provided to focus the ultrasonic wave in the slice direction using refraction and improve the resolution. Further, it is in close contact with the living body to be examined, and the ultrasonic wave is matched with the acoustic impedance of the living body (1.4 to 1.7 ⁇ 10 6 kg / m 2 / sec in the human body), and the acoustic lens 1
  • the ultrasonic attenuation amount of the device itself is required to be small. That is, the acoustic lens 1 is made of a material whose sound velocity is sufficiently smaller than the sound velocity of the human body, the attenuation of the ultrasonic wave is small, and the acoustic impedance is close to the value of the human skin. Sensitivity is improved.
  • the resin material for acoustic wave probes of the present invention can be preferably used as an acoustic lens material.
  • the operation of the ultrasonic probe 10 having such a configuration will be described.
  • a voltage is applied to the electrodes provided on both sides of the piezoelectric element to resonate the piezoelectric element layer 3, and an ultrasonic signal is transmitted from the acoustic lens to the object to be examined.
  • the piezoelectric element layer 3 is vibrated by a reflected signal (echo signal) from the subject to be examined, and this vibration is electrically converted into a signal to obtain an image.
  • the acoustic lens obtained from the resin material for acoustic wave probes of the present invention can confirm a remarkable sensitivity improvement effect at an ultrasonic transmission frequency of about 5 MHz or more as a general medical ultrasonic transducer. Particularly significant sensitivity improvement effect can be expected at an ultrasonic transmission frequency of 10 MHz or more.
  • an apparatus in which the acoustic lens obtained from the resin material for an acoustic wave probe of the present invention exhibits a function with respect to conventional problems will be described in detail.
  • the resin material for acoustic wave probes of the present invention exhibits an excellent effect even for apparatuses other than those described below.
  • an amplifier circuit, an AD conversion IC, etc. can be installed at the tip of the transducer.
  • an ultrasonic endoscope since an ultrasonic endoscope is used by being inserted into the body, the installation space for the transducer is narrow, and it is difficult to install an amplifier circuit, an AD conversion IC, or the like at the tip of the transducer.
  • the piezoelectric single crystal employed in the transducer in the ultrasonic diagnostic apparatus for the body surface is difficult to apply to a transducer having an ultrasonic transmission frequency of 7 to 8 MHz or more due to its physical characteristics and process suitability. .
  • ultrasonic waves for endoscopes are generally probes having an ultrasonic transmission frequency of 7 to 8 MHz or more, it is difficult to improve sensitivity using a piezoelectric single crystal material.
  • the sensitivity of the endoscope ultrasonic transducer can be improved by using an acoustic lens obtained from the resin material for acoustic wave probes of the present invention.
  • the present invention is particularly effective when an acoustic lens obtained from the resin material for an acoustic wave probe of the present invention is used in an ultrasonic transducer for an endoscope. Demonstrated.
  • the present invention will be described in more detail based on examples using ultrasonic waves as acoustic waves.
  • the present invention is not limited to ultrasonic waves, and an acoustic wave having an audible frequency may be used as long as an appropriate frequency is selected according to the subject to be examined and measurement conditions.
  • Dimethyl 1,1′-azobis (1-cyclohexanecarboxylate) is a polymerization initiator and is described as “initiator” in Table 1 below.
  • () indicates that the structure enclosed in parentheses is a repeating structure.
  • Me represents a methyl group
  • X 1 represents a monovalent organic group
  • Me represents a methyl group
  • X 2 and X 3 represent a divalent organic group
  • X-22-174BX mass average molecular weight 2,300 ⁇ KF-2012: Mass average molecular weight 4,600 X-22-2426: mass average molecular weight 12,000 (All are trade names manufactured by Shin-Etsu Silicone, one-end methacryl-modified silicone) VPS-1001 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., polysiloxane unit mass average molecular weight 10,000)
  • the compounding ratio is shown by mass ratio.
  • the amount of initiator (%) addition amount of polymerization initiator / (addition amount of monomer for forming structural unit (a) + addition amount of monomer for forming structural unit (b)) ⁇ 100.
  • the polymer 1 obtained above was used as a resin material, and this resin material was subjected to a hot press treatment to produce a resin sheet 101 having a length of 60 mm, a width of 60 mm, and a thickness of 2 mm.
  • the heat press treatment was performed by filling a resin material in a mold and using a “MINI TEST PRESS MP-WNL” manufactured by Toyo Seiki, pressing the press temperature at 100 ° C. for 2 minutes at 10 MPa.
  • Resin sheets 102 to 128 were produced in the same manner as the resin sheet 101 using the polymers 2 to 21 obtained above as resin materials. Moreover, since the press temperature is different for each polymer, the temperature was adjusted and hot press treatment was performed.
  • a 10 MHz sine wave signal (1 wave) output from an ultrasonic oscillator (Iwatsu Measurement Co., Ltd., function generator, product name “FG-350”) is input to an ultrasonic probe (Japan Probe Co., Ltd.).
  • An ultrasonic pulse wave having a center frequency of 10 MHz was generated from the ultrasonic probe in water.
  • the amplitude of the generated ultrasonic wave before and after passing through the obtained resin sheet having a thickness of 2 mm is measured by an ultrasonic receiver (Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., oscilloscope, trade name “VP-5204A”).
  • the attenuation of the acoustic wave (ultrasonic wave) of each material was compared by measuring in an environment with a water temperature of 25 ° C. and comparing the acoustic wave (ultrasonic wave) sensitivity.
  • the acoustic wave (ultrasonic wave) sensitivity is a numerical value given by the following calculation formula.
  • Vin represents a voltage peak value of an input wave generated by the ultrasonic oscillator and having a half-value width of 50 nsec or less.
  • Vs represents a voltage value obtained when the generated acoustic wave (ultrasonic wave) passes through the sheet and the ultrasonic oscillator receives the acoustic wave (ultrasonic wave) reflected from the facing surface of the sheet.
  • the acoustic wave (ultrasonic wave) sensitivity was evaluated according to the following evaluation criteria. In this test, an evaluation “C” or higher is an acceptable level. (Evaluation criteria) AA: -64 dB or more A: -66 dB or more but less than -64 dB B: -68 dB or more but less than -66 dB C: -70 dB or more but less than -68 dB D: less than -70 dB
  • the acoustic characteristics of the resin sheet No. 121 had an attenuation coefficient of 0.40 dB / (MHz ⁇ mm) at a frequency of 15 MHz, an acoustic impedance of 1.30 kg / m 2 / s, and a sound velocity of 1160 m / s. No. When the 121 resin sheet was molded into a lens and mounted on an ultrasonic probe, the image was good.
  • the attenuation coefficient was measured from the amplitude spectrum obtained for each frequency by Fourier transforming the echo signal that passed through the sample in accordance with “Measurement method of attenuation coefficient by pulse wave” of JIS Z 2354.

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Abstract

(a)特定のポリシロキサン結合を有する構造単位と、(b)特定の部分構造を有する構造単位少なくとも1種とを有してなるポリマーを含有する音響波プローブ用樹脂材料であって、(b)特定の部分構造を有する構造単位が、(b1)アクリロイルオキシ構造単位、(b2)アクリルアミド構造単位または(b3)スチレン構造単位である音響波プローブ用樹脂材料、音響レンズ、音響波プローブ、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。

Description

音響波プローブ用樹脂材料、音響レンズ、音響波プローブ、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
 本発明は、音響波プローブ用樹脂材料、音響レンズおよび音響波プローブに関する。さらに、本発明は、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に関する。
 音響波測定装置においては、音響波を被検対象若しくは部位(以下、単に対象物ともいう)に照射し、その反射波(エコー)を受信して信号を出力する音響波プローブが用いられる。この音響波プローブで受信した反射波から変換された電気信号を画像として表示する。これにより、被検対象内部が映像化して観察される。
 音響波としては、超音波および光音響波など、被検対象および/または測定条件などに応じて適切な周波数を有するものが選択される。
 例えば、超音波診断装置は、被検対象内部に向けて超音波を送信し、被検対象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対象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、近赤外光またはマイクロ波等の電磁波パルスを被検対象に照射した際に、被検対象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、被検対象である生体との間で音響波の送受信を行うため、生体(典型的には人体)との音響インピーダンスの整合性および音響波減衰量の低減等の要件を満たすことが求められる。
 例えば、音響波プローブの1種である超音波診断装置用探触子(超音波プローブとも称される)は、超音波を送受信する圧電素子と生体に接触する部分である音響レンズを備える。圧電素子から発振される超音波は音響レンズを透過して生体に入射される。音響レンズの音響インピーダンス(密度×音速)と生体の音響インピーダンスとの差が大きいと、超音波が生体表面で反射されるため、超音波が効率良く生体内に入射されない。そのため、良好な分解能を得ることが困難である。また、超音波を高感度で送受信するためには、音響レンズの超音波減衰量は小さいことが望まれる。
 このため、音響レンズの材料の1つとして、生体の音響インピーダンス(人体の場合、1.4~1.7×10kg/m/sec)に近く、超音波減衰量の小さいシリコーン樹脂が用いられている。例えば、特許文献1の医療用超音波トランスデューサアセンブリの超音波レンズは、シリコーンゴム等の低音速の軟性材料から製造されることが記載されている。
特開平8-10344号公報
 シリコーンからなる樹脂は、機械強度(例えば、硬度)が低い。そのため、特許文献1の医療用超音波トランスデューサアセンブリでは、トリス(トリメチルシロキシ)メタクリルオキシプロピルシラン、ビス(メタクリルオキシプロピル)テトラキス(トリメチルシロキシ)ジシロキサンおよびメタクリル酸メチルを重合させてなる、所定の硬度を有するポリマーを超音波レンズの保護カバーとしている。特許文献1には、このポリマーは、人体の軟性組織中の音速及びインピーダンスとほぼ一致すことが記載されている。しかし、本発明者らの検討により、特許文献1に記載の上記ポリマーからなる保護カバーは、音響波減衰量が大きいことがわかった。そのため、特許文献1に記載の上記アセンブリでは、対象物から受信される超音波エネルギーをトランスデューサに伝達する、保護カバーと超音波レンズからなるインターフェイス手段において、音響波減衰量を低減させることが必要である。
 上記状況に鑑み、本発明は、成形することにより、生体の値に近い音響インピーダンスを実現し、高周波数(例えば10MHz、15MHz)においても音響波減衰量が低減され、優れた硬度を有する樹脂成型品を得ることができる、音響波プローブのレンズとして好適な樹脂材料を提供することを課題とする。
 また、本発明は、上記の音響波プローブ用樹脂材料を構成材料として用いた音響レンズ、音響波プローブ、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を提供することを課題とする。
 また、本発明は、音響インピーダンスが生体の値に近く、高周波数においても音響波減衰量を効果的に抑えることができ、所望の音速を有する音響レンズ、ならびに、この音響レンズを有する音響波プローブ、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を提供することを課題とする。
 上記の課題は以下の手段により解決された。
<1>
 (a)下記式(1)で表されるポリシロキサン結合を有する構造単位と、下記式(2)で表される部分構造を有する構造単位の少なくとも1種とを有してなるポリマーを含有する音響波プローブ用樹脂材料であって、
 (b)式(2)で表される部分構造を有する構造単位が、(b1)アクリロイルオキシ構造単位、(b2)アクリルアミド構造単位または(b3)スチレン構造単位である、音響波プローブ用樹脂材料。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 式中、nは3以上の整数を示し、Rは水素原子または1価の有機基を示す。Rが結合する炭素原子から下に出ている結合線は、結合手を示す。
<2>
 ポリマーが、式(1)で表されるポリシロキサン結合を側鎖に有するグラフトポリマーである<1>に記載の音響波プローブ用樹脂材料。
<3>
 式(1)で表されるポリシロキサン結合を有する構造単位が下記式(3)で表され、
 (b1)のアクリロイルオキシ構造単位が下記式(4)で表され、(b2)のアクリルアミド構造単位が下記式(5)で表され、(b3)のスチレン構造単位が下記式(6)で表される、<1>または<2>に記載の音響波プローブ用樹脂材料。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 式中、R~Rは各々独立に、水素原子または1価の有機基を示し、Lは2価の連結基を示し、n1は3~10,000の整数を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 式中、RおよびRaは各々独立に、水素原子または1価の有機基を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 式中、R、RbおよびRbは各々独立に、水素原子または1価の有機基を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 式中、RおよびRc~Rcは各々独立に、水素原子または1価の有機基を示す。
<4>
 ポリマーが、
 (a)式(1)で表されるポリシロキサン結合を有する構造単位からなるブロックと、(b)式(2)で表される部分構造を有する構造単位からなるブロックの少なくとも1種とを有するブロックポリマーである、<1>に記載の音響波プローブ用樹脂材料。
<5>
 (a)式(1)で表されるポリシロキサン結合を有する構造単位が下記式(7)で表され、(b)式(2)で表される部分構造を有する構造単位が下記式(6)で表される、<4>に記載の音響波プローブ用樹脂材料。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 式中、R10およびR11は各々独立に、水素原子または1価の有機基を示し、LおよびLは各々独立に、2価の連結基を示し、mは3~10,000の整数を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 式中、RおよびRc~Rcは各々独立に、水素原子または1価の有機基を示す。
<6>
 (a)前記式(1)で表されるポリシロキサン結合を有する構造単位が下記式(7)で表され、(b)前記式(2)で表される部分構造を有する構造単位が下記式(4)で表される、<4>に記載の音響波プローブ用樹脂材料。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 式中、R10およびR11は各々独立に、水素原子または1価の有機基を示し、LおよびLは各々独立に、2価の連結基を示し、mは3~10,000の整数を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 式中、RおよびRaは各々独立に、水素原子または1価の有機基を示す。
<7>
 ポリマー中、式(1)で表されるポリシロキサン結合を有する構造単位の質量平均分子量が4,000以上である<1>~<6>のいずれか1つに記載の音響波プローブ用樹脂材料。
<8>
 式(2)で表される部分構造を有する構造単位が、(b3)のスチレン構造単位である<1>~<4>のいずれか1つに記載の音響波プローブ用樹脂材料。
<9>
 式(2)で表される部分構造を有する構造単位が、前記(b1)のアクリロイルオキシ構造単位である<1>~<4>のいずれか1つに記載の音響波プローブ用樹脂材料。
<10>
 ポリマーの密度が、1.05g/cm以上である<1>~<9>のいずれか1つに記載の音響波プローブ用樹脂材料。
<11>
 ポリマーが、フッ素原子を含有する<1>~<10>のいずれか1つに記載の音響波プローブ用樹脂材料。
<12>
 式(2)で表される部分構造を有する構造単位が、5個以上のフッ素原子を有する<11>に記載の音響波プローブ用樹脂材料。
<13>
 ポリマーの質量平均分子量が50,000万以上である<1>~<12>のいずれか1つに記載の音響波プローブ用樹脂材料。
<14>
 <1>~<13>のいずれか1つに記載の音響波プローブ用樹脂材料を含んでなる音響レンズ。
<15>
 周波数15MHzにおける減衰係数が0.50dB/(MHz・mm)以下、音響インピーダンスが1.30kg/m/s以上1.70kg/m/s以下、音速が1300m/s以下である音響レンズ。
<16>
 <15>に記載の音響レンズであって、
 (a)下記式(1)で表されるポリシロキサン結合を有する構造単位と、下記式(2)で表される部分構造を有する構造単位の少なくとも1種とを有してなるポリマーを含有し、(b)前記式(2)で表される部分構造を有する構造単位が、(b1)アクリロイルオキシ構造単位、(b2)アクリルアミド構造単位または(b3)スチレン構造単位である音響波プローブ用樹脂材料を含んでなる、音響レンズ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 式中、nは3以上の整数を示し、Rは水素原子または1価の有機基を示す。Rが結合する炭素原子から下に出ている結合線は、結合手を示す。
<17>
 <14>~<16>のいずれか1つに記載の音響レンズを有する音響波プローブ。
<18>
 <17>に記載の音響波プローブを備える音響波測定装置。
<19>
 <17>に記載の音響波プローブを備える超音波診断装置。
<20>
 <14>~<16>のいずれか1つに記載の音響レンズを備える光音響波測定装置。
<21>
 <14>~<16>のいずれか1つに記載の音響レンズを備える超音波内視鏡。
 本明細書の説明において、特に断りがない限り、化合物を示す一般式に複数の同一符号の基が存在する場合、これらは互いに同一であっても異なってもよく、また、各基で特定する基(例えば、アルキル基)はさらに置換基を有していてもよい。また、「Si-H基」はケイ素原子上に―Hの他に3つの結合手を有する基を意味するが、この結合手の記載を省き、表記を簡略化している。
 本明細書において、「アクリル」というときにはアクリロイル基を有する構造群を広く指し、α位に置換基(例えば、アルキル基)を有する構造を含むものとする。
 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、特に断りがない限り、ゲル透過クロマトグラフィー(Gel Permeation Chromatography:GPC)の測定値(ポリスチレン換算)である。
 質量平均分子量は、具体的にはPC装置HLC-8220(東ソー株式会社製)を用意し、溶離液としてテトラヒドロフラン(和光純薬株式会社製)を用い、カラムとしてTSKgel(登録商標)G3000HXL+TSKgel(登録商標)G2000HXLを用い、温度23℃、流量1mL/minの条件下、RI検出器を用いて測定することができる。
 本発明の音響波プローブ用樹脂材料は、これを成形することにより、生体に近い音響インピーダンスを実現し、また高周波数においても音響波減衰量を低減し、硬度の向上を実現した樹脂成型品の提供を可能にする。これにより、音響波の送受信性能に優れ、機械的特性にも優れた音響レンズ、音響波プローブ、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を提供することを可能とする。
 また、本発明の音響レンズ、音響波プローブ、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は、本発明の音響波プローブ用樹脂材料を用いて形成した部材を有し、音響インピーダンスが生体の値に近く、また音響波減衰量も効果的に抑えることができ、さらに機械強度にも優れる。
 本発明の音響波プローブ、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は、上記音響レンズを有し、音響波の送受信性能に優れるため、特に超音波診断装置、光音響波測定装置および超音波内視鏡においては良好な画像を得ることができる。
図1は、音響波プローブの一態様であるコンベックス型超音波プローブの一例についての斜視透過図である。
<<音響波プローブ用樹脂材料>>
 本発明の音響波プローブ用樹脂材料(以下、単に樹脂材料と、さらに略して樹脂とも、称す。)は、式(1)で表されるポリシロキサン結合を有する構造単位と、式(2)で表される部分構造を有する構造単位の少なくとも1種とを有してなるポリマー(以下、特定ポリマーとも称す。)を含有する。式(2)で表される部分構造を有する構造単位は、(b1)アクリロイルオキシ構造単位、(b2)アクリルアミド構造単位または(b3)スチレン構造単位である。
 この特定ポリマーの具体的な構造は、特に限定されず、ランダム、ブロックもしくはグラフトポリマーなどが挙げられる。
 本発明の音響波プローブ用樹脂材料は、特定ポリマーからなる形態でもよいし、特定ポリマーに加えて後述するビニルシリコーン、ハイドロシリコーンなどのオルガノシロキサン、フィラー、触媒、溶媒、分散剤、顔料、染料、耐電防止剤、難燃剤、熱伝導性向上剤等の、慣用添加物ないしは付加的な作用を発現する任意成分が配合された形態であってもよい。また、本発明の音響波プローブ用樹脂材料が2種以上の成分から構成される場合、各成分が均質に混合された組成物の形態であることが好ましい。
 本発明の音響波プローブ用樹脂材料は、溶媒等と混合されて流動性を有する形態であってもよく、また所定の形状に成形されたペレットの形態であってもよい。
 以下、(a)式(1)で表されるポリシロキサン結合を有する構造単位を、単に「構造単位(a)」とも称する。また、(b)式(2)で表される部分構造を有する構造単位を、単に「構造単位(b)」とも称する。また、(b1)アクリロイルオキシ構造単位を、単に「構造単位(b1)」とも称する。また、(b2)アクリルアミド構造単位を、単に「構造単位(b2)」とも称する。また、(b3)スチレン構造単位を、単に「構造単位(b3)」とも称する。
 本発明の音響波プローブ用樹脂材料は、これを成形することにより、生体の値に近い音響インピーダンス、音響波減衰量(特に高周波数における音響波減衰量)の低減および優れた硬度のいずれの特性にも優れ、音響波プローブを構成する部材の構成材料として好適に用いることができる。その作用、メカニズムはまだ定かではないが、次のように、考えられる。
 シリコーン樹脂単体では、音響波減衰の低減が良好な反面、硬度が低かった。この硬度の低さは、樹脂中にフィラーや、高硬度構造を有していないためと考えられる。これに対して、本発明に用いられる特定ポリマーは、ポリマー中にハードセグメントを導入することにより、得られる樹脂の硬度が向上すると考えられる。すなわち、音響波減衰量の低減と高い硬度を両立することができる。しかも、本発明に用いられる特定ポリマーは、ポリマーのハードセグメントに高比重の元素や構造を導入することができる。そのため、本発明の音響波プローブ用樹脂材料を加工してなる樹脂シートの音響インピーダンスを、生体に近い値とすることができると考えられる。
 よって、本発明の音響波プローブ用樹脂材料は、無機フィラーを含有しない場合にも、上記の優れた特性を示す樹脂シートを作製することができる。
((a)式(1)で表されるポリシロキサン結合を有する構造単位)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 nは3以上の整数を示す。なお、ケイ素原子から上下に出ている結合線は、結合手を表す。
 nは、3~10,000の整数が好ましく、10~500の整数がより好ましく、50~300の整数が特に好ましい。nが上記範囲にあることにより、音響波に対する運動性が低く、またハードセグメントに対する相溶性も高く相分離を抑制することができ、音響波減衰量の低減が良好であるからである。
 本発明に用いられる特定ポリマーは、式(2)の構造との相溶性が高く相分離が抑制され、音響波減衰量の低減が良好であるため、上記式(1)で表されるポリシロキサン結合を側鎖に有するグラフトポリマーであることが好ましい。
 本発明に用いられる特定ポリマーにおいて、構造単位(a)が下記式(3)で表される構造単位であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 式中、R~Rは各々独立に、水素原子または1価の有機基を示し、Lは2価の連結基を示し、n1は3~10,000の整数を示す。
 R~Rで示される1価の有機基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロアリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロアリールチオ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヘテロアリールアミノ基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ヘテロアリールオキシカルボニル基、アルキルアミノカルボニル基、アリールアミノカルボニル基、ヘテロアリールアミノカルボニル基、ハロゲン基が挙げられ、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基およびアリール基のいずれかが好ましい。以下、詳細を記載する。
 アルキル基の炭素数は1~10が好ましく、1~4がより好ましく、1または2がさらに好ましく、1が特に好ましい。アルキル基は、例えば、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、n-ヘキシル、n-オクチル、2-エチルへキシルおよびn-デシルが挙げられる。
 シクロアルキル基の炭素数は3~10が好ましく、5~10がより好ましく、5または6がさらに好ましい。また、シクロアルキル基は、3員環、5員環または6員環が好ましく、5員環または6員環がより好ましい。シクロアルキル基は、例えば、シクロプロピル、シクロペンチルおよびシクロへキシルが挙げられる。
 アルケニル基の炭素数は2~10が好ましく、2~4がより好ましく、2がさらに好ましい。アルケニル基は、例えば、ビニル、アリルおよびブテニルが挙げられる。
 アリール基の炭素数は6~12が好ましく、6~10がより好ましく、6~8がさらに好ましい。アリール基は、例えば、フェニル、トリルおよびナフチルが挙げられる。
 これらのアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基およびアリール基は置換基を有していてもよい。このような置換基は、例えば、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、シリル基およびシアノ基が挙げられる。
 置換基を有する基としては、例えば、フッ化アルキル基が挙げられる。
 R~R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のアルキル基がより好ましくR~Rは、音響波減衰量低減の観点からメチル基が特に好ましく、Rは、ブチル基が好ましい。
 Lにおける2価の連結基としては、本発明の効果を奏する限り特に制限されないが、単結合、アルキレン基(炭素数は、1~12が好ましく、1~8がより好ましく、1~6がさらに好ましく、1~3が特に好ましい。具体的には、例えば、メチレン、エチレン、n-プロピレン、イソプロピレン、n-ブチレン、t-ブチレンおよびn-オクチレンが挙げられる。)、アリーレン基(炭素数は、6~18が好ましく、6~14がより好ましく、6~12が特に好ましい。具体的には、例えば、フェニレン、トリレンおよびナフチレンが挙げられる。)、オキシアルキレン基(炭素数は、1~12が好ましく、1~8がより好ましく、1~6がさらに好ましく、1~3が特に好ましい。具体的には、例えば、オキシメチレン、オキシエチレン、オキシプロピレン、及び、オキシジメチルエチレンが挙げられる。)、オキシアリーレン基(炭素数は、6~18が好ましく、6~14がより好ましく、6~12が特に好ましい。具体的には、例えば、オキシフェニレン、オキシトリレンおよびオキシナフチレンが挙げられる。)等が挙げられ、アルキレン基、オキシアルキレン基が好ましい。
 上記オキシアルキレン基およびオキシアリーレン基は、隣接するSiといずれの側で結合してもよいが、アルキレン基およびアリーレン基で隣接するSiと結合することが好ましく、メチレン基、フェニレン基がより好ましい。
 n1は、上記nの好ましい範囲と同義である。
((b)式(2)で表される部分構造を有する構造単位)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 式中、Rは水素原子または1価の有機基を示す。なお、Rが結合する炭素原子から下に出ている結合線は、結合手を表す。
((b1)アクリロイルオキシ構造単位)
 本発明に用いられる特定ポリマーにおいて、構造単位(b1)が下記式(4)で表される構造単位であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 式中、RおよびRaは各々独立に、水素原子または1価の有機基を示す。
 Rで示される1価の有機基としては、上記式(3)におけるRで示される1価の有機基が挙げられる。
 Rは、水素原子またはアルキル基が好ましく、アルキル基の炭素数は1~10が好ましく、1~4がより好ましく、1または2がさらに好ましく、1が特に好ましい。アルキル基は、例えば、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、n-ヘキシル、n-オクチル、2-エチルへキシルおよびn-デシルが挙げられる。
 Raで示される1価の有機基の具体例としては、上記式(3)におけるRで示される1価の有機基が挙げられる。
 Raは、水素原子、アルキル基またはアリール基が好ましい。
 アルキル基の炭素数は1~10が好ましく、1~6がより好ましい。アルキル基は、例えば、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、n-ヘキシル、n-オクチル、2-エチルへキシルおよびn-デシルが挙げられる。
 アリール基の炭素数は6~12が好ましく、6~10がより好ましく、6~8がさらに好ましく、6が特に好ましい。アリール基は、例えば、フェニル、トリルおよびナフチルが挙げられる。
 RおよびRaで示される1価の有機基は置換基を有していてもよい。このような置換基は、例えば、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、シリル基およびシアノ基が挙げられる。
 音響波減衰量の低減及びより生体の値に近い音響インピーダンスを実現する点から、ハロゲン原子が好ましく、その中でもフッ素原子がより好ましい。
 置換基を有する基としては、例えば、フッ素原子を有するアルキル基およびフッ素原子を有するアリール基が挙げられる。
((b2)アクリルアミド構造単位)
 本発明に用いられる特定ポリマーにおいて、構造単位(b2)が下記式(5)で表される構造単位であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
 式中、R、RbおよびRbは各々独立に、水素原子または1価の有機基を示す。
 Rで示される1価の有機基の具体例としては、上記式(3)におけるRで示される1価の有機基が挙げられる。
 Rは、水素原子またはアルキル基が好ましく、アルキル基がより好ましい。アルキル基の炭素数は1~10が好ましく、1~4がより好ましく、1または2がさらに好ましく、1が特に好ましい。アルキル基は、例えば、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、n-ヘキシル、n-オクチル、2-エチルへキシルおよびn-デシルが挙げられる。
 RbおよびRbで示される1価の有機基の具体例としては、上記式(3)におけるRで示される1価の有機基が挙げられる。
 RbおよびRbは、水素原子またはアリール基が好ましい。
 アリール基の炭素数は6~12が好ましく、6~10がより好ましく、6~8がさらに好ましく、6が特に好ましい。アリール基は、例えば、フェニル、トリルおよびナフチルが挙げられる。
 R、RbおよびRbで示される1価の有機基は置換基を有していてもよい。このような置換基は、例えば、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、シリル基およびシアノ基が挙げられる。
 置換基を有する基としては、例えば、フッ素原子を有するアルキル基およびパーフルオロアリール基が挙げられる。
((b3)スチレン構造単位)
 本発明に用いられる特定ポリマーにおいて、構造単位(b3)が下記式(6)で表される構造単位であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 式中、RおよびRc~Rcは各々独立に、水素原子または1価の有機基を示す。
 Rで示される1価の有機基の具体例としては、上記式(3)におけるRで示される1価の有機基が挙げられる。Rは、水素原子が好ましい。
 Rc~Rcで示される1価の有機基の具体例としては、上記式(3)におけるRで示される1価の有機基およびハロゲン原子が挙げられる。
 Rc~Rcは、水素原子、アルキル基またはハロゲン原子が好ましい。
 アルキル基の炭素数は1~10が好ましく、1~4がより好ましく、1または2がさらに好ましく、1が特に好ましい。アルキル基は、例えば、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、n-ヘキシル、n-オクチル、2-エチルへキシルおよびn-デシルが挙げられる。
 ハロゲン原子としてはフッ素原子または臭素原子が好ましく、フッ素原子がより好ましい。
 RおよびRc~Rcで示される1価の有機基は置換基を有していてもよい。このような置換基は、例えば、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、シリル基およびシアノ基が挙げられる。
 置換基を有する基としては、例えば、フッ素原子を有するアルキル基およびフッ素原子を有するアリール基が挙げられる。
 本発明に用いられる特定ポリマーにおいて、構造単位(a)が上記式(3)で表され、構造単位(b1)が上記式(4)で表され、構造単位(b2)が上記式(5)で表され、構造単位(b3)が上記式(6)で表されることが好ましい。特定ポリマーが音響波に対して応答しにくい構造となり、音響波減衰量の低減が良好であり、さらに、特定ポリマーが剛直な構造であるため、機械強度(硬度)が高いからである。
 本発明に用いられる特定ポリマーは、構造単位(a)からなるブロックと、構造単位(b)からなるブロック少なくとも1種と、からなるブロックポリマーであることが、ポリマー全体の運動性が低下し、機械強度(硬度)が高いため好ましい。
 上記ブロックポリマーは、構造単位(a)が下記式(7)で表され、構造単位(b)が上記式(6)で表されることが、機械強度(硬度)が高いため好ましい。さらに、式(7)で表される構造単位と、式(6)で表される構造単位との相溶性が高く相分離が抑制され音響波減衰量の低減が良好であるため好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
 式中、R10およびR11は各々独立に、水素原子または1価の有機基を示し、LおよびLは各々独立に、2価の連結基を示し、mは3~10,000の整数を示す。
 R10およびR11で示される有機基は、上記式(3)におけるRで示される1価の有機基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
 LおよびLで示される連結基は、上記式(3)におけるLで示される連結基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
 mは10~1000の整数が好ましく、50~300の整数がより好ましい。
 本発明に用いられる特定ポリマーは、音響波減衰量を低減し、音響波インピーダンスを高める点から、フッ素原子を有することが好ましく、特に、構造単位(b)がフッ素原子を有することが好ましい。また、さらに密度を高めるため、構造単位(b)5個以上のフッ素原子を有することが好ましい。
 特定ポリマー中のフッ素原子の含有量は、1~100mmol/gが好ましく、2~50mmol/gがより好ましく、3~20mmol/gがさらに好ましい。
 ここで、特定ポリマー中のフッ素原子の含有量は、NMRによりポリマー中の組成比を解析することにより算出することができる。
 なお、音響レンズなどの中に存在する特定ポリマーのフッ素原子の含有量も、NMR、元素分析等の分析方法により測定することができる。
 フッ素原子を含有する構造単位(b)の具体例としては以下の化合物が挙げられる。
(b1)アクリロイルオキシ構造単位としては、例えば、ペンタフルオロフェニルメタクリレート、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート、2,2,2-トリフルオロプロピルメタクリレート、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルメタクリレート、1H,1H,2H,2H-ノナフルオロヘキシルメタクリレート、2-(パーフルオロブチル)エチルメタクリレート、3-(パーフルオロブチル)-2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、2-(パーフルオロオクチル)エチルメタクリレート、3-(パーフルオロオクチル)-2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、2-(パーフルオロデシル)エチルメタクリレート、2-(パーフルオロ-3-メチルブチル)エチルメタクリレート、3-(パーフルオロ-3-メチルブチル)-2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、2-(パーフルオロ-5-メチルヘキシル)エチルメタクリレート、3-(パーフルオロ-5-メチルヘキシル)-2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、2-(パーフルオロ-7-メチルオクチル)エチルメタクリレート、3-(パーフルオロ-7-メチルオクチル)エチルメタクリレート、テトラフルオロプロピルメタクリレート、オクタフルオロペンチルメタクリレート、オクタフルオロペンチルメタクリレート、ドデカフルオロヘプチルメタクリレート、ヘキサデカフルオロノニルメタクリレート、1-(トリフルオロメチル)トリフルオロエチルメタクリレート、ヘキサフルオロブチルメタクリレート、ペンタフルオロフェノキシメタクリレート、メタクリル酸1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロピル、メタクリル酸ペンタフルオロベンジル、α-トリフルオロメチルメタクリル酸メチル、2,2,2-トリフルオロエチルアクリレート、2,2,3,3,3-ペンタフロオロプロピルアクリレート、2-(パーフルオロブチル)エチルアクリレート、3-(パーフルオロブチル)-2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-(パーフルオロヘキシル)エチルアクリレート、3-(パーフルオロヘキシル)-2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-(パーフルオロオクチル)エチルアクリレート、3-(パーフルオロオクチル)-2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-(パーフルオロデシル)エチルアクリレート、2-(パーフルオロ-3-メチルブチル)エチルアクリレート、3-(パーフルオロ-3-メトキシブチル)-2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-(パーフルオロ-5-メチルヘキシル)エチルアクリレート、3-(パーフルオロ-5-メチルヘキシル)-2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-(パーフルオロ-7-メチルオクチル)-2-ヒドロキシプロピルアクリレート、テトラフルオロプロピルアクリレート、オクタフルオロペンチルアクリレートまたはドデカフルオロヘプチルアクリレート由来の構造単位が挙げられる。
(b3)スチレン構造単位としては、例えば、p-フルオロスチレン、ペンタフルオロスチレンまたは3,5-ビス(トリフルオロメチル)スチレン由来の構造単位が挙げられる。
 本発明に用いられる特定ポリマーにおいて、構造単位(b)がアクロイルオキシ構造単位であることにより、アクロイルオキシ構造のエステル間の双極子相互作用によりポリマー間の相互作用が増加し硬度が高くなる。また、構造単位(a)との共重合性が向上することにより、構造単位(a)と構造単位(b)との相溶性が向上し、音響波減衰がより向上する。
 本発明に用いられる特定ポリマーにおいて、構造単位(b)がスチレン構造単位であることにより、非極性の構造となるため、構造単位(a)ポリシロキサン結合を有する構造単位との相溶性が高くなり、音響波減衰量の低減が良好であるため、構造単位(b)が、(b3)スチレン構造単位であることが好ましい。
 (b)式(2)で表される部分構造を有する構造単位は1種単独でもよく、構造単位(b1)、構造単位(b2)および構造単位(b3)を組み合わせて2種以上含んでもよく、また、構造単位(b1)、構造単位(b2)および構造単位(b3)のそれぞれを2種以上含んでもよい。
 本発明に用いられる特定ポリマーは、機械強度を上げるために、高Tg構造(ガラス転移温度(Tg)が高い構造)を含有することが好ましい。フッ素含有モノマー由来の構造と高Tg構造の組み合わせを用いると、音響特性と機械強度とを両立して効果的に向上させることができる。高Tg構造はポリマー構造である。高Tg構造であるポリマー構造の構成単位は、この構成単位のみからなるホモポリマーを想定した場合に、このホモポリマーのTgが80℃以上となるものが好ましく、100℃以上となるものがさらに好ましい。このホモポリマーのTgの上限は200℃以下が実際的である。Tgの算出に当たり上記で想定したホモポリマーの重合度は300とする。高Tg構造の構成単位として、メタクリル酸エステル成分、スチレン成分、メタクリルアミド成分、脂環構造を有する構成成分および芳香族環を有する構成成分などが挙げられる。
 特定ポリマー中、ポリシロキサン結合を有する構造単位(a)の割合は、音響インピーダンスを生体の値に近づけ、かつ、音響波減衰量を低減させる点から、30質量%以上が好ましく、40~90質量%がより好ましく、50~80質量%がさらに好ましい。
 また、特定ポリマー中、構造単位(b)の割合は、高い硬度を付与する点及び音響インピーダンスを生体の値に近づける点から、3~30質量%であることが好ましく、5~30質量%であることがより好ましい。
 ここで、特定ポリマー中の、構造単位(a)および構造単位(b)の含有量は、例えば、合成時のモノマーの仕込み量(質量比)から、算出することができる。
 特定ポリマー中、構造単位(a)の質量平均分子量が4,000以上であることが好ましく、8,000以上であることがより好ましい。上限に特に制限はないが、50,000以下であることが好ましく、30,000以下であることがより好ましい。
 構造単位(a)の質量平均分子量が上記範囲内にあることにより、音響波減衰量をより効果的に低減できるからである。
 ここで、特定ポリマー中の質量平均分子量は、例えば、特定ポリマーのNMR解析や特定ポリマーに対し加水分解処理をしてGPC測定するなどにより、測定することができる。
 特定ポリマーの質量平均分子量は、50,000以上であることが好ましく、100,000以上であることがより好ましい。上限に特に制限はないが、5,000,000以下であることが好ましく、1,000,000以下であることがより好ましい。
 特定ポリマーの質量平均分子量が上記範囲内にあることにより、樹脂シートの機械強度と成型性を両立できるからである。
 本発明の音響波プローブ用樹脂材料の音響インピーダンスは、生体の値に近いことが好ましく、1.3Mraylsすなわち1.3×10kg/m/s以上であることがより好ましいため、特定ポリマーの密度は1.05g/cm以上であることが好ましく、1.10g/cm以上であることがより好ましい。密度の上限に特に制限はないが、1.90g/cm以下であることが好ましく、1.60g/cm以下であることがより好ましい。
 ここで、密度の値は、小数点以下第3位を四捨五入した値である。特定ポリマーの密度は、例えば、後述の実施例に記載の方法で測定したり、各モノマーの密度から算出することができる。
 音響波プローブ用樹脂材料中の、特定ポリマーの含有量は、50~100質量%が好ましく、80~100質量%がより好ましく、90~100質量%がさらに好ましい。
 本発明に用いられる特定ポリマーは、上記構造単位(a)および構造単位(b)以外の構造単位(以下、その他の構造単位と称す。)を有することも好ましい。
 その他の構造単位としては、本発明の効果を奏する限り特に制限されることなく導入することができるが、例えば、アミド結合、イミド結合、ウレア結合、ウレタン結合、エステル結合およびエーテル結合から選択されるいずれかの結合を有する構造単位が挙げられる。
 特定ポリマー中、その他の構造単位の割合は、音響波減衰量を低減する点から、0~30質量%であることが好ましく、0~20質量%であることがより好ましい。
 本発明に用いられる特定ポリマーは、常法により合成することができ、例えば、上記構造単位(a)を構成し得るモノマーおよび構造単位(b)を構成し得るモノマーと、重合開始剤とを常法により反応させることで得られる。重合反応はアニオン重合、カチオン重合およびラジカル重合のいずれでもよいが、ラジカル重合が好ましい。
 また、重合開始剤の機能を有し、上記構造単位(a)を構成し得るモノマーまたは構造単位(b)を構成し得るモノマーを用いてもよく、例えば、ポリジメチルシロキサンユニット含有高分子アゾ重合開始剤 VPS-1001(商品名、和光純薬工業社製)が挙げられる。
 本発明に用いられる特定ポリマーは、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 本発明の音響波プローブ用樹脂材料は、ビニルシリコーン、ハイドロシリコーンなどのオルガノシロキサン、フィラー、触媒、溶媒、分散剤、顔料、染料、耐電防止剤、難燃剤、熱伝導性向上剤などを適宜配合することができる。
- ビニルシリコーン -
 ビニルシリコーンとしては、ビニル基を有するポリオルガノシロキサンである限り、特に制限されることなく使用することができるが、分子鎖中に2個以上のビニル基を有することが好ましい。
 ビニルシリコーンとしては、例えば、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(以下、単にビニルシリコーン(a)とも称す。)、または分子鎖中に-O-Si(CH(CH=CH)を少なくとも2つ有するポリオルガノシロキサン(以下、単にビニルシリコーン(b)とも称す。)が挙げられる。なかでも、少なくとも分子鎖両末端にビニル基を有するビニルシリコーン(a)が好ましい。
 ビニルシリコーン(a)は直鎖状が好ましく、ビニルシリコーン(b)は、-O-Si(CH(CH=CH)が主鎖を構成するSi原子に結合しているビニルシリコーン(b)が好ましい。
 ビニルシリコーンは、例えば白金触媒の存在下、2個以上のSi-H基を有するハイドロシリコーンとの反応によりヒドロシリル化される。このヒドロシリル化反応(付加反応)により、架橋構造(硬化)が形成される。
 ビニルシリコーン中のビニル基の含有量は、特に限定されない。なお、ハイドロシリコーンとの間で十分なネットワークを形成する観点から、例えば、ビニル基の含有量は0.01~5モル%が好ましく、0.05~2モル%がより好ましい。
 ここで、ビニル基の含有量とは、ビニルシリコーン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%である。1つのビニル基含有シロキサンユニットは、1~3個のビニル基を有する。なかでも、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つであることが好ましい。例えば、主鎖を構成するSi-O単位および末端のSiの全てのSi原子がビニル基を少なくとも1つずつ有する場合、100モル%となる。
 また、ビニルシリコーンは、フェニル基を有することも好ましく、ビニルシリコーンのフェニル基の含有量は、特に限定されない。音響波プローブ用樹脂シートとしたときの機械的強度の観点から、例えば、好ましくは1~80モル%であり、より好ましくは2~40モル%である。
 ここで、フェニル基の含有量とは、ビニルシリコーンを構成する全ユニットを100モル%としたときのフェニル基含有シロキサンユニットのモル%である。1つのフェニル基含有シロキサンユニットは、1~3個のフェニル基を有する。なかでも、フェニル基含有シロキサンユニット1つに対して、フェニル基2つであることが好ましい。例えば、主鎖を構成するSi-O単位および末端のSiの全てのSi原子がフェニル基を少なくとも1つずつ有する場合、100モル%となる。
 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。
 重合度および比重は、特に限定されるものではない。なお、得られる音響波プローブ用樹脂シートの機械強度、硬度および化学的安定性等の向上の点から、重合度は200~3,000が好ましく、400~2,000がより好ましく、比重は0.9~1.1が好ましい。
 ビニルシリコーンの質量平均分子量は、機械強度、硬度および/または加工のしやすさの点から、20,000~200,000が好ましく、40,000~150,000がより好ましく、45,000~120,000がさらに好ましい。
 25℃における動粘度は、1×10-5~10m/sが好ましく、1×10-4~1m/sがより好ましく、1×10-3~0.5m/sがさらに好ましい。
 なお、動粘度は、JIS Z8803に従い、ウベローデ型粘度計(例えば、柴田化学社製、商品名SU)を用い、温度25℃にて測定して求めることができる。
 少なくとも分子鎖両末端にビニル基を有するビニルシリコーン(a)は、下記一般式(A)で表されるポリオルガノシロキサンが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
 一般式(A)において、Ra1はビニル基を表し、Ra2およびRa3は各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基またはアリール基を表す。x1およびx2は各々独立に1以上の整数を表す。ここで、複数のRa2、複数のRa3は各々において、互いに同一でも異なってもよい。また、Ra2およびRa3の各基はさらに置換基を有していてもよい。
 Ra2およびRa3におけるアルキル基の炭素数は1~10が好ましく、1~4がより好ましく、1または2がさらに好ましく、1が特に好ましい。アルキル基は、例えば、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、n-ヘキシル、n-オクチル、2-エチルへキシルおよびn-デシルが挙げられる。
 Ra2およびRa3におけるシクロアルキル基の炭素数は3~10が好ましく、5~10がより好ましく、5または6がさらに好ましい。また、シクロアルキル基は、3員環、5員環または6員環が好ましく、5員環または6員環がより好ましい。シクロアルキル基は、例えば、シクロプロピル、シクロペンチルおよびシクロへキシルが挙げられる。
 Ra2およびRa3におけるアルケニル基の炭素数は2~10が好ましく、2~4がより好ましく、2がさらに好ましい。アルケニル基は、例えば、ビニル、アリルおよびブテニルが挙げられる。
 Ra2およびRa3におけるアリール基の炭素数は6~12が好ましく、6~10がより好ましく、6~8がさらに好ましい。アリール基は、例えば、フェニル、トリルおよびナフチルが挙げられる。
 これらのアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基およびアリール基は置換基を有していてもよい。このような置換基は、例えば、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、シリル基およびシアノ基が挙げられる。
 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、ビニル基またはフェ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く、Ra3はなかでもメチル基、ビニル基またはフェニル基が好ましく、メチル基またはフェニル基がより好ましく、フェニル基が特に好ましい。また、x1の繰り返し中のRa2が両方ともフェニル基であることも好ましい。
 x1は200~3,000の整数が好ましく、400~2,000の整数がより好ましい。
 x2は、1~3,000の整数が好ましく、1~1,000の整数がより好ましく、40~1,000の整数がさらに好ましく、40~700の整数が特に好ましい。
 また、別の態様としては、x1は1~3,000の整数が好ましく、5~1,000の整数がより好ましい。
 少なくとも分子鎖両末端にビニル基を有するビニルシリコーン(a)は、例えば、いずれもGelest社製の商品名で、DMSシリーズ(例えば、DMS-V31、DMS-V31S15、DMS-V33、DMS-V35、DMS-V35R、DMS-V41、DMS-V42、DMS-V46、DMS-V51およびDMS-V52)、PDVシリーズ(例えば、PDV-0341、PDV-0346、PDV-0535、PDV-0541、PDV-1631、PDV-1635、PDV-1641およびPDV-2335)、PMV-9925、PVV-3522、FMV-4031およびEDV-2022が挙げられる。
 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。
 ビニルシリコーンは、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
- ハイドロシリコーン -
 ハイドロシリコーンとしては、分子鎖中に2個以上のSi-H基を有すポリオルガノシロキサンである限り、特に制限されることなく使用することができる。
 分子鎖中にSi-H基を2つ以上有することで、重合性不飽和基を少なくとも2つ有するポリオルガノシロキサンを架橋することができる。
 ハイドロシリコーンは、直鎖状構造と分岐状構造が存在し、直鎖状構造が好ましい。
 直鎖状構造の質量平均分子量は、機械強度および硬度の点から、500~100,000が好ましく、1,500~50,000がより好ましい。
 分子鎖中に2個以上のSi-H基を有する、直鎖状構造のハイドロシリコーンは、下記一般式(B)で表されるポリオルガノシロキサンが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 一般式(B)において、Rb1~Rb3は各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基または-O-Si(Rb5(Rb4)を表す。Rb4およびRb5は各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基またはアリール基を表す。y1およびy2は各々独立に1以上の整数を表す。ここで、複数のRb1、複数のRb2、複数のRb3、複数のRb4および複数のRb5は各々において、互いに同一でも異なってもよく、また、Rb1~Rb5の各基はさらに置換基で置換されていてもよい。ただし、分子鎖中に2個以上のSi-H基を有する。
 Rb1~Rb3におけるアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基およびアリール基は、Ra2およびRa3におけるアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基およびアリール基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
 -O-Si(Rb5(Rb4)のRb4およびRb5におけるアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基およびアリール基は、Rb1~Rb3におけるアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基およびアリール基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
 Rb1~Rb3は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基または-O-Si(Rb5(Rb4)が好ましく、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、ビニル基、フェニル基または-O-Si(CHHがより好ましい。
 このうち、Rb1およびRb2は、水素原子、アルキル基、アルケニル基またはアリール基が好ましく、水素原子またはアルキル基がより好ましく、水素原子またはメチル基がさらに好ましい。
 Rb3は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基または-O-Si(Rb5(Rb4)が好ましく、水素原子またはアリール基がより好ましく、水素原子またはフェニル基がさらに好ましい。
 なお、本発明では、Rb3がフェニル基である場合、Rb1は水素原子が好ましく、さらに好ましくは、Rb1が水素原子であって、以下の条件を満たすことがより好ましい。
1)y1の繰り返し中の1つのRb2が水素原子であって、残りのRb2がアルキル基であり、かつy2の繰り返し中のRb2がアルキル基で、Rb3がフェニル基
2)y1が0であり、y2の繰り返し中のR2bがアルキル基で、Rb3がフェニル基
3)y1が0であり、y2の繰り返し中のRb2が-O-Si(Rb5(Rb4)で、Rb3がフェニル基
 なお、上記3)では、Rb4が水素原子で、かつRb5がアルキル基である場合が、なかでも好ましい。
 y1は、0~2,000の整数が好ましく、0~1,000の整数がより好ましく、0~30の整数がさらに好ましい。
 y2は、1~2,000の整数が好ましく、1~1,000の整数がより好ましく、1~30の整数がさらに好ましい。
 y1+y2は5~2,000の整数が好ましく、7~1,000の整数がより好ましく、10~50がさらに好ましく、15~30の整数がなかでも好ましい。
 Rb1~Rb3の組み合わせとしては、Rb1が水素原子または炭素数1~4のアルキル基、Rb2が炭素数1~4のアルキル基、Rb3が水素原子の組み合わせが好ましく、Rb1が炭素数1~4のアルキル基、Rb2が炭素数1~4のアルキル基、Rb3が水素原子の組み合わせがより好ましい。
 この好ましい組み合わせにおいては、y2/(y1+y2)で表されるヒドロシリル基の含有量は、0.1を超え1.0以下が好ましく、0.2を超え1.0以下がより好ましい。
 直鎖状構造のハイドロシリコーンは、例えば、いずれもGelest社製のメチルヒドロシロキサン-ジメチルシロキサンコポリマー(トリメチルシロキサン末端)である、HMS-064(MeHSiO:5-7mol%)、HMS-082(MeHSiO:7-8mol%)、HMS-301(MeHSiO:25-30mol%)、HMS-501(MeHSiO:50-55mol%)、メチルヒドロシロキサン-フェニルメチルシロキサンコポリマーであるHPM-502(MeHSiO:45-50mol%)およびメチルヒドロシロキサンポリマーであるHMS-991(MeHSiO:100mol%)が挙げられる。
 ここで、MeHSiOのmol%は、上記Rb1~Rb3の好ましい組み合わせにおけるy2/(y1+y2)に100を乗じたものと同義である。
 なお、直鎖状構造、分岐状構造ともに、分子内における架橋反応の進行を防止する点から、ビニル基を有さないことが好ましく、なかでも分岐状構造のものは、ビニル基を有さないことが好ましい。
 分子鎖中に2個以上のSi-H基を有する、分岐状構造のハイドロシリコーンは、分岐構造と2個以上のヒドロシリル基(Si-H基)を有する。
 比重は、0.9~0.95が好ましい。
 分岐状構造のハイドロシリコーンは、下記平均組成式(b)で表されるものが好ましい。
 平均組成式(b):[H(Rb63‐aSiO1/2y3[SiO4/2y4
 ここで、Rb6は、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基またはアリール基を表し、aは0.1~3を表し、y3およびy4は各々独立に1以上の整数を表す。
 Rb6におけるアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基およびアリール基は、Ra2およびRa3におけるアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基およびアリール基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
 aは、好ましくは1である。
 a/3で表されるヒドロシリル基の含有量は、0.1を超え0.6未満が好ましく、0.1を超え0.4未満がより好ましい。
 一方、分岐状構造のハイドロシリコーンを化学構造式で表すと、-O-Si(CH(H)が主鎖を構成するSi原子に結合しているポリオルガノシロキサンが好ましく、下記一般式(Bb)で表される構造を有するものがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
 一般式(Bb)において、*は少なくともシロキサンのSi原子と結合することを意味する。
 分岐状構造のハイドロシリコーンは、例えば、HQM-107(商品名、Gelest社製、水素化Qレジン)およびHDP-111(商品名、Gelest社製、ポリフェニル-(ジメチルヒドロキシ)シロキサン(水素末端)、[(HMeSiO)(CSi)O]:99-100mol%)が挙げられる。
 ハイドロシリコーンは、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、直鎖状構造のハイドロシリコーンと分岐状構造のハイドロシリコーンを組み合わせて用いてもよい。
 ビニルシリコーンの有するビニル基とハイドロシリコーンの有するSi-H基は、通常、化学量論的には1:1で反応するものである。
 しかし、全てのビニル基がSi-H基と反応する観点からは、ビニルシリコーンの有するビニル基に対するハイドロシリコーンの有するSi-H基の当量は、ビニル基:Si-H基=1:1.1~1:8が好ましく、1:1.2~1:5がより好ましい。
- フィラー -
 本発明の音響波プローブ用樹脂材料は、無機フィラーを含有することなく、例えば、優れた特性を有する樹脂シートを作製することができるが、フィラーを含有していてもよい。
 フィラーとしては、音響波プローブ用樹脂材料に使用されるフィラーであれば特に制限されることなく使用することができ、具体的には、無機化合物粒子が挙げられる。
 無機化合物粒子における無機化合物としては、酸化ケイ素(シリカ)、炭化ケイ素、窒化ホウ素、アルミナ、硫酸バリウム、酸化セリウム、炭酸カルシウム、窒化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化バナジウム、窒化ケイ素、炭酸バリウム、炭化チタン、窒化チタン、酸化銅、炭化ジルコニウム、炭化タングステン、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化バリウム、酸化スズおよび酸化イッテルビウムが挙げられ、シリカ、炭化ケイ素、窒化ホウ素、アルミナ、硫酸バリウムおよび酸化セリウムからなる群から選択されるいずれかが好ましく、シリカ、アルミナ、硫酸バリウムおよび酸化セリウムからなる群から選択されるいずれかがより好ましく、シリカがさらに好ましい。
 音響波プローブ用樹脂材料が無機化合物粒子を含有することにより、音響波プローブ用樹脂シートの音響インピーダンス、硬度および機械強度(例えば、引裂強度)の向上効果が得られる。
 無機化合物粒子の平均一次粒子径は、音響波プローブ用樹脂シートの音響波減衰量の上昇を抑制し、かつ引裂強度を向上させる観点から16nmを越え100nm未満が好ましく、5nm~90nmがより好ましく、10nm~80nmがさらに好ましく、15nm~70nmが特に好ましい。
 ここで、平均一次粒子径とは、体積平均粒子径を意味する。この体積平均粒子径は、例えば、粒度分布をレーザー回折散乱式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所社製、商品名「LA910」)を用いて測定することができる。本明細書において、カタログに平均一次粒子径が記載されていないもの、または、新たに製造したものは、上記測定法で求められる平均一次粒子径である。
 ここで、無機化合物粒子の平均一次粒子径は、表面処理された状態での平均一次粒子径を意味する。
 無機化合物粒子は、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 無機化合物粒子は、得られる音響波プローブ用樹脂シートの硬度および/または機械強度の向上の点から、比表面積は1~400m/gが好ましく、5~200m/gがより好ましく、10~100m/gが特に好ましい。
 無機化合物粒子は、粒子の表面が処理(修飾)されていることが好ましく、シラン化合物で表面処理されていることがより好ましい。
 無機化合物粒子をシラン化合物で表面処理することで、シロキサン結合を有する本発明に用いられるポリマーとの相互作用が強くなり、また、親和性が高くなるため、平均一次粒子径の小さい無機化合物粒子の微分散が可能になると考えられる。このため、無機化合物微粒子は、機械適応力が加わった際のストッパーとしての機能をより発揮し、音響波プローブ用樹脂シートの硬度および機械強度が向上するものと考えられる。
 表面処理の手法は通常の手法であればよい。シラン化合物での表面処理の手法としては、例えば、シランカップリング剤で表面処理する手法およびシリコーン化合物で被覆する手法が挙げられる。
(i)シランカップリング剤
 シランカップリング剤は、音響波プローブ用樹脂シートの硬度および/または機械強度の向上の点から、加水分解性基を有するシランカップリング剤が好ましい。シランカップリング剤における加水分解性基は、水により加水分解されて水酸基となり、この水酸基が無機化合物粒子表面の水酸基と脱水縮合反応することで、無機化合物粒子の表面改質が行われ、得られる音響波プローブ用樹脂シートの硬度および/または機械強度が向上される。加水分解性基は、例えば、アルコキシ基、アシルオキシ基およびハロゲン原子が挙げられる。
 なお、無機化合物粒子の表面が疎水性に表面改質されていると、無機化合物粒子とビニルシリコーンおよびハイドロシリコーンとの親和性が良好となり、得られる音響波プローブ用樹脂シートの硬度および機械強度が向上するため好ましい。
 官能基として疎水性基を有するシランカップリング剤としては、例えば、メチルトリメトキシシラン(MTMS)、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、n-プロピルトリメトキシシラン、n-プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシランおよびデシルトリメトキシシランのようなアルコキシシラン;メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシランおよびフェニルトリクロロシランのようなクロロシラン;ならびにヘキサメチルジシラザン(HMDS)が挙げられる。
 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および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およびビニルメチルジクロロシランのようなクロロシラン;ならびにジビニルテトラメチルジシラザンが挙げられる。
 シランカップリング剤としては、トリアルキルシリル化剤が好ましく、トリメチルシリル化剤がより好ましい。
 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および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およびヘキサメチルジシラザン(HMDS)等ならびに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メチルトリメトキシシラン(MTMS)およびトリメチルメトキシシラン等が挙げられる。
 市販のシランカップリング剤としては、例えば、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)(商品名:HEXAMETHYLDISILAZANE(SIH6110.1)およびGelest社製)が挙げられる。
 無機化合物粒子表面に存在する水酸基は、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、メチルトリメトキシシラン(MTMS)およびトリメチルメトキシシラン等との反応によりトリメチルシリル基で覆われ、無機化合物粒子表面が疎水性に改質される。
 なお、本発明においては、シランカップリング剤を1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(ii)シリコーン化合物
 無機化合物粒子を被覆するシリコーン化合物は、シロキサン結合で構成されたポリマーであればよい。
 シリコーン化合物としては、例えば、ポリシロキサンの側鎖および/または末端の全部または一部がメチル基になっているシリコーン化合物、側鎖の一部が水素原子であるシリコーン化合物、側鎖および/または末端の全部または一部にアミノ基および/またはエポキシ基等の有機基を導入した変性シリコーン化合物ならびに分岐構造を有するシリコーンレジンが挙げられる。なお、シリコーン化合物は直鎖状または環状のいずれの構造でもよい。
 ポリシロキサンの側鎖および/または末端の全部または一部がメチル基になっているシリコーン化合物としては、例えば、ポリメチルヒドロシロキサン(水素末端)、ポリメチルヒドロシロキサン(トリメチルシロキシ末端)、ポリメチルフェニルシロキサン(水素末端)およびポリメチルフェニルシロキサン(トリメチルシロキシ末端)のようなモノメチルポリシロキサン、例えば、ジメチルポリシロキサン(水素末端)、ジメチルポリシロキサン(トリメチルシロキシ末端)および環状ジメチルポリシロキサンのようなジメチルポリシロキサンが挙げられる。
 側鎖の一部が水素原子であるシリコーン化合物としては、例えば、メチルヒドロシロキサン-ジメチルシロキサンコポリマー(トリメチルシロキシ末端)、メチルヒドロシロキサン-ジメチルシロキサンコポリマー(水素末端)、ポリメチルヒドロシロキサン(水素末端)、ポリメチルヒドロシロキサン(トリメチルシロキシ末端)、ポリエチルヒドロシロキサン(トリエチルシロキシ末端)、ポリフェニル-(ジメチルヒドロシロキシ)シロキサン(水素末端)、メチルヒドロシロキサン-フェニルメチルシロキサンコポリマー(水素末端)、メチルヒドロシロキサン-オクチルメチルシロキサンコポリマーおよびメチルヒドロシロキサン-オクチルメチルシロキサン-ジメチルシロキサンターポリマーが挙げられる。
 また、有機基を導入した変性シリコーンとしては、例えば、アミノ基、エポキシ基、メトキシ基、(メタ)アクリロイル基、フェノール基、カルボン酸無水物基、ヒドロキシ基、メルカプト基、カルボキシ基および/または水素原子の有機基を導入した反応性シリコーンおよび、例えば、ポリエーテル、アラルキル、フルオロアルキル、長鎖アルキル、長鎖アラルキル、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミドおよび/またはポリエーテルメトキシで変性された非反応性シリコーン等が挙げられる。
 シリコーン化合物で被覆された無機化合物粒子は、常法により得ることができる。例えば、無機化合物粒子をジメチルポリシロキサン中で一定時間混合撹拌し、濾過することにより得られる。
 また、シリコーン化合物として反応性の変性シリコーンを用いる場合には、有機基が無機化合物粒子表面の水酸基と反応することで、無機化合物粒子の表面改質が行われ、得られる音響波プローブ用樹脂シートの硬度および/または機械強度が向上される。
 市販のシリコーン化合物としては、例えば、ポリメチルヒドロシロキサン(トリメチルシロキシ末端)であるメチルハイドロジェンシリコーンオイル(MHS)(商品名:KF-99、信越化学工業株式会社製)が挙げられる。
 無機化合物粒子の表面改質の度合い、すなわち無機化合物粒子の疎水化度は、下記メタノール疎水化度により調べることができる。
 無機化合物粒子は、以下のメタノール滴定試験により算出されるメタノール疎水化度が40~80質量%であることが好ましく、50~80質量%であることがより好ましく、60~80質量%であることがさらに好ましい。ここで、メタノール疎水化度が大きいほど疎水性が高く、小さいほど親水性が高いことを示す。
 イオン交換水50ml、試料となる無機化合物粒子0.2gをビーカーに入れ25℃とし、マグネティックスターラーで攪拌しているところへ、ビュレットからメタノールを滴下し、試料全量が沈むまでに滴下したメタノール量(Xg)を測定する。下記式より、メタノール疎水化度を算出する。
 メタノール疎水化度(質量%)=X/(50+X)×100
 メタノール疎水化度が上記好ましい範囲内にあることで、音響波プローブ用樹脂材料の粘度上昇を抑えることができ、また、音響波プローブ用樹脂シートの音響波感度の低下を抑制することができる。
 無機化合物粒子の一次粒子におけるワーデルの球形度は、0.7~1が好ましく、0.8~1がより好ましく、0.9~1がさらに好ましい。
 ここで、「ワーデルの球形度」(化学工学便覧、丸善株式会社発行参照)とは、粒子の球形度を、(粒子の投影面積に等しい円の直径)/(粒子の投影像に外接する最小円の直径)で測る指数であり、この指数が1.0に近いほど真球体に近い粒子であることを意味する。
 ワーデルの球形度(以下、単に球形度とも称す。)の測定には、例えば、SEM(Scanning Electron Microscope:走査型電子顕微鏡)写真を用いることができる。具体的には、SEM写真により、例えば100個程度の一次粒子を観察し、それらの球形度を算出する。算出した球形度の合計を観察した一次粒子の数で除した平均値を、球形度とする。
 ワーデルの球形度が上記好ましい範囲内にあると、音響波プローブ用樹脂シートに音響波を照射した際に無機化合物粒子に当たる音響波の面積が小さくなるため、音響波感度が向上すると考えられる。特に、無機化合物粒子が有する特定の平均一次粒子径の範囲において、音響波感度がより効果的に向上する点から、無機化合物粒子の形状は球状であることが好ましく、真球状であることがより好ましい。
 なお、本明細書において、「真球状」とはワーデルの球形度が0.9~1の範囲にある若干歪んだ球も含む。
 無機化合物粒子のなかでも、シリカ粒子は、その製法によって、シラン化合物を燃焼させて得られる燃焼法シリカ(即ち、ヒュームドシリカ)、金属珪素粉を爆発的に燃焼させて得られる爆燃法シリカ、珪酸ナトリウムと鉱酸との中和反応によって得られる湿式シリカ(このうちアルカリ条件で合成したものを沈降法シリカ、酸性条件で合成したものをゲル法シリカという)およびヒドロカルビルオキシシランの加水分解によって得られるゾルゲル法シリカ(いわゆるStoeber法)に大別される。
 真球状のシリカ粒子の製造方法としては、爆発法およびゾルゲル法が挙げられ、好ましい。
 ゾルゲル法とは、ヒドロカルビルオキシシラン(好ましくはテトラヒドロカルビルオキシシラン)もしくはその部分加水分解縮合生成物またはそれらの組み合わせを加水分解および縮合することにより、本質的にSiO単位からなる親水性の球状シリカ粒子を得る方法である。
 また、シリカ粒子表面の疎水化処理は、親水性の球状シリカ粒子の表面に、R SiO1/2単位(Rは同一または異なり、置換または非置換の炭素原子数1~20の1価炭化水素基)を導入することにより施すことができる。
 具体的には、例えば、特開2007-99582号公報および特開2014-114175号公報記載の方法により行うことができる。
- 触媒 -
 触媒としては、例えば、白金または白金含有化合物(以下、単に白金化合物ともいう。)が挙げられる。白金または白金化合物としては、任意のものを使用することができる。
 具体的には、白金黒または白金を無機化合物またはカーボンブラック等に担持させたもの、塩化白金酸または塩化白金酸のアルコール溶液、塩化白金酸とオレフィンの錯塩、塩化白金酸とビニルシロキサンとの錯塩等が挙げられる。触媒は1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 触媒は、ハイドロシリコーンのSi-H基が、ビニルシリコーンのビニル基に対して付加するヒドロシリル化反応において必要である。ヒドロシリル化反応(付加硬化反応)が進行することで、ビニルシリコーンがハイドロシリコーンで架橋され、シリコーン樹脂が形成される。
 ここで、触媒は本発明の音響波プローブ用樹脂材料中に含有させてもよく、また、音響波プローブ用樹脂材料に含有させずに、音響波プローブ用樹脂材料を用いて成形等する際に音響波プローブ用樹脂材料と接触させてもよい。なお、後者の方が好ましい。
 市販の白金触媒としては、例えば、白金化合物(商品名:PLATINUM CYCLOVINYLMETHYLSILOXANE COMPLEX IN CYCLIC METHYLVINYLSILOXANES(SIP6832.2)、Pt濃度2質量%および商品名:PLATINUM DIVINYLTETRAMETHYLDISILOXANE COMPLEX IN VINYL-TERMINATED POLYDIMETHYLSILOXANE(SIP6830.3)、Pt濃度3質量%、いずれもGelest社製)が挙げられる。
 触媒を本発明の音響波プローブ用樹脂材料に含有させる場合には、触媒の含有量は特に制限するものではないが、反応性の観点から、ポリシロキサン混合物100質量部に対し、0.00001~0.05質量部が好ましく、0.00001~0.01質量部がより好ましく、0.00002~0.01質量部がさらに好ましく、0.00005~0.005質量部が特に好ましい。
 また、適切な白金触媒を選択することにより硬化温度を調節することができる。例えば、白金-ビニルジシロキサンは50℃以下での室温硬化(RTV)に、白金-環状ビニルシロキサンは130℃以上での高温硬化(HTV)に使用される。
- 硬化遅延剤 -
 本発明において、硬化反応に対する硬化遅延剤を適宜に用いることができる。硬化遅延剤は、上記付加硬化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。
<音響波プローブ用樹脂材料および音響波プローブ用樹脂シートの製造方法>
 本発明の音響波プローブ用樹脂材料は、特定ポリマー以外に、上記成分を含有する場合、通常の方法で調製することが可能である。
 例えば、特定ポリマーと、含有してもよい上記その他の成分を、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で混練りすることにより得ることができる。各成分の混合順序は特に限定されない。
 このようにして得られた本発明の音響波プローブ用樹脂材料を、例えば、熱プレスすることにより、音響波プローブ用樹脂シートを得ることができる。熱プレスの方法としては、特に制限はなく、常法により行うことができる。例えば、ミニテストプレス-10(東洋精機社製、商品名)等の装置を用いて、50~200℃で1~10分、5~30MPaの圧力で熱プレスする態様が挙げられる。
<音響波プローブ用樹脂シートの音響波特性および硬度>
 音響波プローブ用樹脂シートは、本発明の音響波プローブ用樹脂材料を熱プレス等により成形したものである。
 以下に、音響波プローブ用樹脂シートの音響波特性および硬度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、被検対象および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。
[音響波(超音波)減衰量、感度]
 実施例の項に記載の方法により求めることができる。
 本発明における評価系においては、音響波(超音波)感度は-70dB以上が好ましい。
[音響インピーダンス]
 音響インピーダンスは、生体の音響インピーダンスに近いことが好ましく、1.1~2.0×10kg/m/secがより好ましく、1.3~1.7×10kg/m/secがさらに好ましい。
 音響インピーダンスは実施例の項に記載の方法により求めることができる。
[硬度]
 硬度は、JIS K6253-3に準拠した試験法において、10度以上が好ましく、40度以上がより好ましい。なお、実際的な上限値は100度以下である。上記範囲内にあることで、音響波プローブの一部として組み込み使用する際の変形を防止することができる。
 なお、樹脂シートの硬度は後述の実施例の項に記載の測定方法により求めることができる。
 本発明の音響波プローブ用樹脂材料は、医療用部材に有用であり、例えば、音響波プローブおよび音響波測定装置に好ましく用いることができる。なお、本発明の音響波測定装置とは、超音波診断装置または光音響波測定装置に限らず、対象物で反射または発生した音響波を受信し、画像または信号強度として表示する装置を称する。
 特に、本発明の音響波プローブ用樹脂材料は、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、光音響波測定装置または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樹脂材料は、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、および、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に好ましく適用される。
<<音響波探触子(プローブ)>>
 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、以下に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することができる。
- 超音波プローブ -
 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(被検対象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>
 圧電素子層3は、超音波を発生する部分であって、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。
 圧電素子を構成する材料としては、水晶、LiNbO、LiTaOおよびKNbOなどの単結晶、ZnOおよびAlNなどの薄膜ならびにPb(Zr,Ti)O系などの焼結体を分極処理した、いわゆるセラミックスの無機圧電体が広く利用されている。一般的には、変換効率のよいPZT:チタン酸ジルコン酸鉛等の圧電セラミックスが使用されている。
 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および広帯域特性を示し、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>
 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>
 音響整合層2は、圧電素子層3と被検対象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。
 本発明の音響波プローブ用樹脂材料は、生体の音響インピーダンス(1.4~1.7×10kg/m/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。音響整合層は、本発明の音響波プローブ用樹脂材料を10質量%以上含むことが好ましい。
<音響レンズ>
 本発明の音響レンズは、周波数15MHzにおける減衰係数が0.50dB/(MHz・mm)以下であり、音響インピーダンスが1.30kg/m/s以上1.70kg/m/s以下であり、音速が1300m/s以下であることが好ましい。
 上記減衰係数は、0.45dB/(MHz・mm)以下が好ましく、0.40dB/(MHz・mm)以下がより好い。下限に特に制限はないが、0.20dB/(MHz・mm)以上が実際的である。
 減衰係数は実施例の項に記載の方法により求めることができる。
 上記音速は、1200m/s以下が好ましく、1150m/s以下がより好ましい。下限に特に制限はないが、950m/s以上が実際的である。
 音速は実施例の項に記載の方法により求めることができる。
 上記音響レンズは、本発明の音響波プローブ用樹脂材料を構成材料としたものであることが好ましい。
 本発明の音響レンズの製造方法は特に制限されず、例えば、本発明の音響波プローブ用樹脂材料を構成材料として得ることができる。
 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、被検対象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(人体では、1.4~1.7×10kg/m/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い材料を使用することで、超音波の送受信感度がよくなる。
 本発明の音響波プローブ用樹脂材料は、音響レンズ材としても、好ましく用いることができる。
 このような構成の超音波プローブ10の動作を説明する。圧電素子の両側に設けられた電極に電圧を印加して圧電素子層3を共振させ、超音波信号を音響レンズから被検対象に送信する。受信時には、被検対象からの反射信号(エコー信号)によって圧電素子層3を振動させ、この振動を電気的に変換して信号とし、画像を得る。
 特に、本発明の音響波プローブ用樹脂材料から得られる音響レンズは、一般的な医療用超音波トランスデューサとしては、およそ5MHz以上の超音波の送信周波数で、顕著な感度改善効果を確認できる。特に10MHz以上の超音波の送信周波数で、特に顕著な感度改善効果が期待できる。
 以下、本発明の音響波プローブ用樹脂材料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、本発明の音響波プローブ用樹脂材料は優れた効果を示す。
- cMUT(容量性マイクロマシン超音波振動子)を備える超音波プローブ -
 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樹脂材料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。
- 光超音波イメージングを用いる光音響波測定装置 -
 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樹脂材料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。
- 超音波内視鏡 -
 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、ケーブル損失に伴い、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。
 第一に、体表用の超音波診断装置であれば、トランスデューサ先端にアンプ回路、AD変換IC等の設置が可能である。これに対して、超音波内視鏡は体内に挿入して使用するため、トランスデューサの設置スペースが狭く、トランスデューサ先端へのアンプ回路、AD変換IC等の設置は困難である。
 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、その物理特性およびプロセス適性上、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、圧電単結晶材を用いた感度向上も困難である。
 しかし、本発明の音響波プローブ用樹脂材料から得られる音響レンズを用いることで、内視鏡超音波トランスデューサの感度を向上させることが可能である。
 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樹脂材料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。
 以下に本発明を、音響波として超音波を用いた実施例に基づいてさらに詳細に説明する。なお、本発明は超音波に限定されるものではなく、被検対象および測定条件等に応じて適切な周波数を選択してさえいれば、可聴周波数の音響波を用いてもよい。
[実施例]
(ポリマー1の合成)
 片末端メタクリル変性シリコーン(商品名:X-22-174BX、信越シリコーン社製、質量平均分子量2,300)70質量部、メタクリル酸メチル30質量部、プロピレングリコール-1-モノメチルエーテル-2-アセテート100質量部に対して、90℃、窒素雰囲気下にて、ジメチル1,1'-アゾビス(1-シクロヘキサンカルボキシレート)(和光純薬社製)0.5質量部を添加し、90℃で2時間反応させた。その後、ジメチル1,1'-アゾビス(1-シクロヘキサンカルボキシレート)(和光純薬社製)0.5質量部を添加し、90℃で2時間反応させた。さらに、ジメチル1,1'-アゾビス(1-シクロヘキサンカルボキシレート)(和光純薬社製)0.5質量部を添加し、90℃で2時間反応させた。反応溶液をイソプロピルアルコール1000mL、メタノール200mLに添加することで、白色固体が生じた。生じた白色固体を、メタノール洗いし、乾燥させることにより、ポリマー1を得た。
 なお、ジメチル1,1'-アゾビス(1-シクロヘキサンカルボキシレート)は、重合開始剤であり、下記表1において「開始剤」と記載している。
 下記化学反応式中、( )は、括弧で括る構造が、繰り返し構造であることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
 式中、Meはメチル基を示し、Xは、1価の有機基を示す。
(ポリマー2~7の合成)
 下記表1に記載の組成に変えた以外は、ポリマー1の合成と同様にして、ポリマー2~7を合成した。
(ポリマー8の合成)
 下記表1に記載の組成に変えた以外は、後述のポリマー9と同様にしてポリマー8を合成した。
(ポリマー9の合成)
 ポリジメチルシロキサンユニット含有高分子アゾ重合開始剤 VPS-1001和光純薬工業社製、ポリシロキサンユニット質量平均分子量10,000)70質量部、スチレン30質量部、プロピレングリコール-1-モノメチルエーテル-2-アセテート100質量部を混合し、75℃、窒素雰囲気下にて、4時間反応させた。反応溶液をメタノール1000mLに添加することで、白色固体が生じた。生じた白色固体を、メタノール洗いし、乾燥させることにより、ポリマー9を得た。
 下記化学反応式中、( )は、括弧で括る構造が、繰り返し構造であることを示す。一方、[ ]は、括弧で括る構造が、構造単位であることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
 式中、Meはメチル基を示し、X、Xは、2価の有機基を示す。
(ポリマー10~28の合成)
 下記表1に記載の組成に変えた以外は、ポリマー1の合成と同様にして、ポリマー10~28を合成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000033
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000034
<表1の注>
・X-22-174BX:質量平均分子量2,300
・KF-2012:質量平均分子量4,600
・X-22-2426:質量平均分子量12,000
(いずれも信越シリコーン社製商品名、片末端メタクリル変性シリコーン)
・VPS-1001(和光純薬工業社製、ポリシロキサンユニット質量平均分子量10,000
 なお、配合比は質量比で示している。また、開始剤量(%)=重合開始剤の添加量/(構造単位(a)形成用モノマーの添加量+構造単位(b)形成用モノマーの添加量)×100である。
(樹脂シート101の作製)
 上記で得られたポリマー1を樹脂材料とし、この樹脂材料に熱プレス処理を施し、縦60mm、横60mm、厚みが2mmの樹脂シート101を作製した。なお、熱プレス処理は、樹脂材料を金型に詰め、東洋精機製「MINI TEST PRESS MP-WNL」を用いて、プレス温度を100℃に設定して10MPaで2分プレスすることにより行った。
(樹脂シート102~128の作製)
 上記で得られたポリマー2~21を樹脂材料として用い、樹脂シート101と同様にして、樹脂シート102~128を作製した。また、ポリマーごとプレス温度は異なるため、温度を調整して熱プレス処理を行った。
(樹脂シートc11の作製)
 ビニル末端ポリジメチルシロキサン DMS-V41(商品名、Gelest社製)96質量部、メチルヒドロシロキサン-ジメチルシロキサンコポリマーHMS-301(商品名、Gelest社製)4質量部、白金触媒SIP6830.3(商品名、Gelest社製)0.03質量部を混合して樹脂材料とし、この樹脂材料に熱プレス処理を施し150℃、5分熱硬化することにより、ポリマーc1を含有する、縦60mm、横60mm、厚み2mmの樹脂シートc11を作製した。
(樹脂シートc12の作製)
 ビニル末端ポリジメチルシロキサン DMS-V41(商品名、Gelest社製)77質量部、メチルヒドロシロキサン-ジメチルシロキサンコポリマー HMS-301(商品名、Gelest社製)3質量部、フュームドシリカ アエロジルR974(商品名、日本アエロジル社製、平均一次粒子径12nm、ジメチルジクロロシラン表面処理)20質量部、白金触媒SIP6830.3(Gelest社製)0.05質量部を混合して樹脂材料とし、この樹脂材料に熱プレス処理を施し150℃、5分熱硬化し、ポリマーc2を含有する、縦60mm、横60mm、厚み2mmの樹脂シートc12を作製した。
(樹脂シートc13の作製)
 メタクリル酸メチル(和光純薬社製)10質量部、ビス(メタクリルオキシプロピル)テトラキス(トリメチルシロキシ)ジシロキサン(フルオロケム社製)90質量部、2,2'-アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN、和光純薬社製)0.5質量%を混合し、さらにネオペンチルグリコールジメタクリレート4.0質量%添加した。その混合液をオーブンで、60℃で12時間加熱し、さらに70℃で12時間乾燥させることにより、縦60mm、横60mm、厚みが2mmの樹脂シートを作成した。
[密度]
 得られた厚み2mmの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、商品名「SD-200L」)を用いて測定した。
 ここで、樹脂シート中にポリマー以外の成分を含有しない場合、上記方法により測定した密度がポリマーの密度に相当する。
<超音波特性および機械強度の評価>
 上記で作製した樹脂シート101~128およびc11~c13について、以下の評価を行った。得られた評価結果を下記表2にまとめて示す。
[音響波(超音波)感度]
 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、商品名「FG-350」)から出力された10MHz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10MHz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、商品名「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)感度とは、下記計算式で与えられる数値とする。
 下記計算式において、Vinは、超音波発振器が発生させる、半値幅50nsec以下の入力波の電圧ピーク値を表す。Vsは、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表す。音響波(超音波)感度が高い程、音響波(超音波)減衰量が小さいことを意味する。
  音響波(超音波)感度=20×Log(Vs/Vin)
 下記評価基準により音響波(超音波)感度を評価した。本試験においては、評価「C」以上が合格レベルである。
(評価基準)
AA:-64dB以上
 A:-66dB以上-64dB未満
 B:-68dB以上-66dB未満
 C:-70dB以上-68dB未満
 D:-70dB未満
[音響インピーダンス]
 得られた厚み2mmの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、商品名「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、商品名「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。下記評価基準により音響インピーダンスを評価した。本試験においては、評価「C」以上が合格レベルである。
(評価基準)
 AA:1.30×10kg/m/s以上
 A:1.25×10kg/m/s以上1.30×10kg/m/s未満
 B:1.20×10kg/m/s以上1.25×10kg/m/s未満
 C:1.10×10kg/m/s以上1.20×10kg/m/s未満
 D:1.10×10kg/m/s未満
[硬度]
 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、商品名「RH-201A」)を用いて測定した。評価「C」以上が合格レベルである。
(評価基準)
AA:50度以上
 A:40度以上50度未満
 B:30度以上40度未満
 C:20度以上30度未満
 D:10度以上20度未満
 E:5度以上10度未満
 F:5度未満
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000035
 表2から明らかなように、本発明の規定を満たさないポリマーc1を用いたNo.c11の樹脂シートは音響波感度および機械強度が不合格であった。また、本発明の規定を満たさないポリマーc2を用いたNo.c12の樹脂シートは音響波感度が不合格であった。さらに、特開平8-10344号公報(上記特許文献1)に開示された、本発明の規定を満たさないポリマーc3を用いたNo.c13の樹脂シートは音響波感度が不合格であった。
 これに対し、本発明の規定を満たすポリマーを用いたNo.101~128の樹脂シートは、いずれも音響波感度、音響インピーダンスおよび機械強度が優れた。
 No.121の樹脂シートの音響特性は、周波数15MHzの減衰係数が0.40dB/(MHz・mm)であり、音響インピーダンスが1.30kg/m/sであり、音速が1160m/sであった。No.121の樹脂シートをレンズに成型し、超音波プローブに装着したときの画像は良好であった。
[減衰係数]
 JIS Z 2354の「パルス波による減衰係数の測定方法」に則り、試料を通過したエコーシグナルをフーリエ変換することにより、周波数ごとに得られた振幅スペクトルから減衰係数を測定した。
 本発明をその実施態様とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。
 本願は、2016年9月27日に日本国で特許出願された特願2016-188531に基づく優先権を主張するものであり、これはここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として取り込む。
 1    音響レンズ
 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 (21)

  1.  (a)下記式(1)で表されるポリシロキサン結合を有する構造単位と、下記式(2)で表される部分構造を有する構造単位の少なくとも1種とを有してなるポリマーを含有する音響波プローブ用樹脂材料であって、
     (b)前記式(2)で表される部分構造を有する構造単位が、(b1)アクリロイルオキシ構造単位、(b2)アクリルアミド構造単位または(b3)スチレン構造単位である、音響波プローブ用樹脂材料。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     式中、nは3以上の整数を示し、Rは水素原子または1価の有機基を示す。Rが結合する炭素原子から下に出ている結合線は、結合手を示す。
  2.  前記ポリマーが、前記式(1)で表されるポリシロキサン結合を側鎖に有するグラフトポリマーである請求項1に記載の音響波プローブ用樹脂材料。
  3.  前記式(1)で表されるポリシロキサン結合を有する構造単位が下記式(3)で表され、
     前記(b1)のアクリロイルオキシ構造単位が下記式(4)で表され、前記(b2)のアクリルアミド構造単位が下記式(5)で表され、前記(b3)のスチレン構造単位が下記式(6)で表される、請求項1または2に記載の音響波プローブ用樹脂材料。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     式中、R~Rは各々独立に、水素原子または1価の有機基を示し、Lは2価の連結基を示し、n1は3~10,000の整数を示す。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
     式中、RおよびRaは各々独立に、水素原子または1価の有機基を示す。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
     式中、R、RbおよびRbは各々独立に、水素原子または1価の有機基を示す。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
     式中、RおよびRc~Rcは各々独立に、水素原子または1価の有機基を示す。
  4.  前記ポリマーが、
     (a)前記式(1)で表されるポリシロキサン結合を有する構造単位からなるブロックと、(b)前記式(2)で表される部分構造を有する構造単位からなるブロックの少なくとも1種とを有するブロックポリマーである、請求項1に記載の音響波プローブ用樹脂材料。
  5.  (a)前記式(1)で表されるポリシロキサン結合を有する構造単位が下記式(7)で表され、(b)前記式(2)で表される部分構造を有する構造単位が下記式(6)で表される、請求項4に記載の音響波プローブ用樹脂材料。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
     式中、R10およびR11は各々独立に、水素原子または1価の有機基を示し、LおよびLは各々独立に、2価の連結基を示し、mは3~10,000の整数を示す。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
     式中、RおよびRc~Rcは各々独立に、水素原子または1価の有機基を示す。
  6.  (a)前記式(1)で表されるポリシロキサン結合を有する構造単位が下記式(7)で表され、(b)前記式(2)で表される部分構造を有する構造単位が下記式(4)で表される、請求項4に記載の音響波プローブ用樹脂材料。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
     式中、R10およびR11は各々独立に、水素原子または1価の有機基を示し、LおよびLは各々独立に、2価の連結基を示し、mは3~10,000の整数を示す。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
     式中、RおよびRaは各々独立に、水素原子または1価の有機基を示す。
  7.  前記ポリマー中、前記式(1)で表されるポリシロキサン結合を有する構造単位の質量平均分子量が4,000以上である請求項1~6のいずれか1項に記載の音響波プローブ用樹脂材料。
  8.  前記式(2)で表される部分構造を有する構造単位が、前記(b3)のスチレン構造単位である請求項1~4のいずれか1項に記載の音響波プローブ用樹脂材料。
  9.  前記式(2)で表される部分構造を有する構造単位が、前記(b1)のアクリロイルオキシ構造単位である請求項1~4のいずれか1項に記載の音響波プローブ用樹脂材料。
  10.  前記ポリマーの密度が、1.05g/cm以上である請求項1~9のいずれか1項に記載の音響波プローブ用樹脂材料。
  11.  前記ポリマーが、フッ素原子を含有する請求項1~10のいずれか1項に記載の音響波プローブ用樹脂材料。
  12.  前記式(2)で表される部分構造を有する構造単位が、5個以上のフッ素原子を有する請求項11に記載の音響波プローブ用樹脂材料。
  13.  前記ポリマーの質量平均分子量が50,000以上である請求項1~12のいずれか1項に記載の音響波プローブ用樹脂材料。
  14.  請求項1~13のいずれか1項に記載の音響波プローブ用樹脂材料を含んでなる音響レンズ。
  15.  周波数15MHzにおける減衰係数が0.50dB/(MHz・mm)以下、音響インピーダンスが1.30kg/m/s以上1.70kg/m/s以下、音速が1300m/s以下である音響レンズ。
  16.  請求項15に記載の音響レンズであって、
     (a)下記式(1)で表されるポリシロキサン結合を有する構造単位と、下記式(2)で表される部分構造を有する構造単位の少なくとも1種とを有してなるポリマーを含有し、(b)前記式(2)で表される部分構造を有する構造単位が、(b1)アクリロイルオキシ構造単位、(b2)アクリルアミド構造単位または(b3)スチレン構造単位である、音響波プローブ用樹脂材料を含んでなる、音響レンズ。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
     式中、nは3以上の整数を示し、Rは水素原子または1価の有機基を示す。Rが結合する炭素原子から下に出ている結合線は、結合手を示す。
  17.  請求項14~16のいずれか1項に記載の音響レンズを有する音響波プローブ。
  18.  請求項17に記載の音響波プローブを備える音響波測定装置。
  19.  請求項17に記載の音響波プローブを備える超音波診断装置。
  20.  請求項14~16のいずれか1項に記載の音響レンズを備える光音響波測定装置。
  21.  請求項14~16のいずれか1項に記載の音響レンズを備える超音波内視鏡。
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