(57)【要約】【課題】超音波振動子用背面負荷材において、音響特性の不均一性を低減することができることができるようにする。【解決手段】バッキング材１２は、ベース樹脂と、最大粒子長３μｍ以上の第１のフィラー粒子によって構成される第１のフィラー群と、最大粒子長１μｍ以下の第２のフィラー粒子によって構成される第２のフィラー群と、を含有する。【選択図】図２
2018153352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース樹脂と、
最大粒子長３μｍ以上の第１のフィラー粒子によって構成される第１のフィラー群と、
最大粒子長１μｍ以下の第２のフィラー粒子によって構成される第２のフィラー群と、
を含有する、超音波振動子用背面負荷材。
【請求項２】
前記第２のフィラー粒子の形状は、
角部を有する立体形状または棒状である、
請求項１に記載の超音波振動子用背面負荷材。
【請求項３】
前記第１のフィラー粒子および前記第２のフィラー粒子の少なくとも一方は、比重が３以上の材料からなる、
請求項１または２に記載の超音波振動子用背面負荷材。
【請求項４】
前記第１のフィラー群は、
アルミナ粒子、ジルコニア粒子、および三酸化タングステン粒子からなる群より選択される少なくとも１つを、前記第１のフィラー粒子として含む、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波振動子用背面負荷材。
【請求項５】
前記第２のフィラー群は、
アルミナ粒子、ジルコニア粒子、および三酸化タングステン粒子からなる群より選択される少なくとも１つを、前記第２のフィラー粒子として含む、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の超音波振動子用背面負荷材。
【請求項６】
前記ベース樹脂１００質量部に対して、
前記第１のフィラー群が１００質量部以上３００質量部以下、
前記第２のフィラー群が４０質量部以上１００質量部以下、
含有されている、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の超音波振動子用背面負荷材。
【請求項７】
前記ベース樹脂は、
エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、およびシリコーン樹脂のいずれかである、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の超音波振動子用背面負荷材。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の超音波振動子用背面負荷材を備える、
超音波内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動子用背面負荷材および超音波内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療用内視鏡として、超音波内視鏡装置が知られている。
超音波内視鏡装置は、被検体の画像を取得するため超音波振動子を備えている。超音波振動子の背面には、超音波振動子における背面から放射される超音波を減衰させるために超音波振動子用背面負荷材が配置されている。
超音波振動子用背面負荷材は、ベース樹脂にフィラーを含有して構成される。フィラーは超音波を乱反射させることによって、超音波を減衰させる。
例えば、特許文献１には、タングステン粉またはジルコニアからなるフィラーがエポキシ樹脂に分散された背面負荷材が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１２１３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来技術には以下のような問題がある。
特許文献１に記載された背面負荷材は、フィラーとエポキシ樹脂を混合した後、混合物が遠心力によって薄層化される。混合物は薄層化された状態で硬化される。
背面負荷材に用いられるフィラーは、ベース樹脂に比べて高比重の材料が用いられる。特許文献１においても、タングステン粉、ジルコニアは、エポキシ樹脂に比べて高比重である。このため、エポキシ樹脂が硬化する間にフィラーが沈降することによって、フィラーの濃度が不均一になってしまう。フィラー濃度が場所によってばらつくと、超音波を減衰する音響特性にも場所による不均一性が生じるという問題がある。
エポキシ樹脂の硬化時間を短縮することも考えられるが、硬化時間を短縮すると樹脂の分子構造が不均一になるため、良好な音響特性が得られなくなるという問題がある。
エポキシ樹脂の硬化時間を長くしてフィラーの濃度が不均一な部分を除去することも考えられる。しかしこの場合、除去加工の工程が増えるとともに、除去された樹脂材料が無駄になるため、製造コストが増大するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、音響特性の不均一性を低減することができる超音波振動子用背面負荷材および超音波内視鏡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様の超音波振動子用背面負荷材は、ベース樹脂と、最大粒子長３μｍ以上の第１のフィラー粒子によって構成される第１のフィラー群と、最大粒子長１μｍ以下の第２のフィラー粒子によって構成される第２のフィラー群と、を含有する。
【０００７】
上記超音波振動子用背面負荷材においては、前記第２のフィラー粒子の形状は、角部を有する立体形状または棒状であってもよい。
【０００８】
上記超音波振動子用背面負荷材においては、前記第１のフィラー粒子および前記第２のフィラー粒子の少なくとも一方は、比重が３以上の材料からなってもよい。
【０００９】
上記超音波振動子用背面負荷材においては、前記第１のフィラー群は、アルミナ粒子、ジルコニア粒子、および三酸化タングステン粒子からなる群より選択される少なくとも１つを、前記第１のフィラー粒子として含んでもよい。
【００１０】
上記超音波振動子用背面負荷材においては、前記第２のフィラー群は、アルミナ粒子、ジルコニア粒子、および三酸化タングステン粒子からなる群より選択される少なくとも１つを、前記第２のフィラー粒子として含んでもよい。
【００１１】
上記超音波振動子用背面負荷材においては、前記ベース樹脂１００質量部に対して、前記第１のフィラー群が１００質量部以上３００質量部以下、前記第２のフィラー群が４０質量部以上１００質量部以下、含有されてもよい。
【００１２】
上記超音波振動子用背面負荷材においては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、およびシリコーン樹脂のいずれかであってもよい。
【００１３】
本発明の第２の態様の超音波内視鏡装置は、上記超音波振動子用背面負荷材を備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の超音波振動子用背面負荷材および超音波内視鏡装置によれば、音響特性の不均一性を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態の超音波内視鏡装置の概略構成を示す模式的な正面図である。
【図２】本発明の実施形態の超音波振動子用背面負荷材の構成を示す模式的な断面図である。
【図３】本発明の実施形態の超音波振動子用背面負荷材の製造工程を説明する工程説明図である。
【図４】本発明の実施形態の超音波振動子用背面負荷材の製造工程を説明する工程説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下では、本発明の実施形態の超音波振動子用背面負荷材および超音波内視鏡装置について説明する。
図１は、本発明の実施形態の超音波内視鏡装置の概略構成を示す模式的な正面図である。図２は、本発明の実施形態の超音波振動子用背面負荷材の構成を示す模式的な断面図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態の超音波内視鏡１（超音波内視鏡装置）は、体内に挿入される細長の挿入部２と、挿入部２の基端に接続された操作部３と、操作部３から延出するユニバーサルコード４とを備える。
挿入部２は、その先端から、先端硬質部５、湾曲自在な湾曲部６、および細径でかつ長尺で可撓性を有する可撓管部７がこの順に接続されて構成される。
【００１８】
図２に示すように、先端硬質部５は、円筒状部材３０、および複数の超音波振動子１０を備える。
円筒状部材３０は、環状の鍔３１と、鍔３１の中央の縁から図示略の可撓管部７の方向（図示の上から下に向かう方向）に延びる円筒状部３２とを備える。
円筒状部材３０の円筒状部３２の内部には、同軸ケーブル４０が挿通されている。
【００１９】
超音波振動子１０は、超音波を被検体に放射する装置部分である。超音波振動子１０は、円筒状部材３０の周面に沿って周方向に複数配列されている。
各超音波振動子１０は、それぞれ、圧電素子１１、バッキング材１２（超音波振動子用背面負荷材）、音響整合層１３、音響レンズ１４、および図示略の電極を備える。
【００２０】
圧電素子１１は、図示略の電極によって電圧が印加されることで、超音波振動を発生する。本実施形態における圧電素子１１は、平板状に形成されている。圧電素子１１の一方の板面１１ａは、円筒状部材３０の径方向において円筒状部３２と対向する位置に配置されている。
【００２１】
バッキング材１２は、圧電素子１１で発生する超音波振動のうち板面１１ａから径方向内側に向かう超音波を減衰するための部材である。バッキング材１２は、円筒状部３２と圧電素子１１とにそれぞれ密着した状態で、円筒状部３２と圧電素子１１との間に配置されている。
バッキング材１２は、軸方向においては、円筒状部３２を内部に挿通する環状部材３３、３４に挟まれている。
バッキング材１２の詳細構成については後述する。
【００２２】
環状部材３３は、鍔３１と隣接し、圧電素子１１から先端硬質部５の先端方向に延出する基板５０に接するように取り付けられている。
環状部材３４は、圧電素子１１よりも可撓管部７（図示略）寄りの位置で後述する音響整合層１３に接するように取り付けられている。
【００２３】
音響整合層１３は、被検体と圧電素子１１とにおける音響インピーダンスの差を低減する層状部である。被検体の音響インピーダンスに応じて、音響整合層１３の音響インピーダンスを適正に設定することにより、被検体による超音波の反射が低減される。
音響整合層１３は、少なくとも圧電素子１１において板面１１ａと反対側の板面１１ｂを覆うように設けられている。このため、音響整合層１３を介して、板面１１ｂから径方向外側に放射される超音波が被検体に効率的に導入される。
音響整合層１３は、単層で構成されてもよいし、複数層で構成されてもよい。
【００２４】
音響レンズ１４は、圧電素子１１で発生し、音響整合層１３を通して径方向外側に伝搬する超音波を集束して外部に放射する。音響レンズ１４は、超音波を集束させるための適宜形状に成形されている。音響レンズ１４は。音響整合層１３を径方向外側から覆うように設けられている。
音響レンズ１４は、音響整合層１３に積層され、圧電素子１１で発生した超音波を集束して、レンズ表面１４ａから放射する。
【００２５】
円筒状部材３０の鍔３１において、環状部材３３と反対方向の面３１ａには、多数の電極パッド５１が設けられている。
電極パッド５１には、同軸ケーブル４０から延びる配線４１が結線されている。電極パッド５１と、基板５０上に設けられた電極層５２とは、ワイヤー５３で結線されている。電極パッド５１とワイヤー５３とは半田５４によって接合されている。電極層５２とワイヤー５３とは半田５５で接合されている。
電極パッド５１と配線４１との結線部の全体は、例えば同軸ケーブル４０に負荷がかかることによって配線４１が電極パッド５１から外れることを防ぐために、ポッティング樹脂５６で被覆されている。
先端硬質部５の先端には、電極パッド５１と配線４１との結線部を塞ぐように、先端構造部材６０が設けられている。また、先端硬質部５は、接続部材７０を介して湾曲部６に接続される。
【００２６】
次に、バッキング材１２の詳細構成について説明する。
本実施形態のバッキング材１２は、ベース樹脂、第１のフィラー群、および第２のフィラー群を含有している。
【００２７】
ベース樹脂は、後述する第１および第２のフィラー群における各フィラー粒子を分散して保持する。ベース樹脂としては、各フィラー粒子を含むことによって、超音波を減衰可能適宜の樹脂が用いられる。
例えば、ベース樹脂としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、およびシリコーン樹脂のいずれかが用いられてもよい。
【００２８】
第１のフィラー群は、最大粒子長３μｍ以上の第１のフィラー粒子によって構成される。ここで、最大粒子長は、粒子外形における最大の離間距離である。
第１のフィラー粒子の形状は、特に限定されない。第１のフィラー粒子の形状は、例えば、球状、楕円状、板状、多面体状、棒状などであってもよい。第１のフィラー粒子の表面は平滑面を有していてもよいし、平滑でない面を有していてもよい。
第１のフィラー粒子の形状は、表面に微細な凹凸を含む形状であってもよい。第１のフィラー粒子の形状は、破砕によって形成された粉体であってもよい。
第１のフィラー群における各第１のフィラー粒子の形状は、互いに同一または相似形であってもよいし、相似形でない互いに異なる形状を有していてもよい。
【００２９】
第１のフィラー粒子は、比重が３以上の材料で形成されてもよい。第１のフィラー群において、各第１のフィラー粒子は、同一材料で形成されてもよいし、異なる材料形成された粒子が混合されていてもよい。
第１のフィラー粒子として好適な材質の例としては、例えば、タングステン、アルミナ、ジルコニア、三酸化タングステンなどが挙げられる。
第１のフィラー群は、アルミナ粒子、ジルコニア粒子、および三酸化タングステン粒子からなる群より選択される少なくとも１つを、第１のフィラー粒子として含んでもよい。
【００３０】
第２のフィラー群は、最大粒子長１μｍ以下の第２のフィラー粒子によって構成される。第２のフィラー群は、未硬化のベース樹脂に分散された第１のフィラー粒子に作用する慣性力による第１のフィラー粒子の移動を抑制するために添加される。例えば、未硬化のベース樹脂に分散された第１のフィラー粒子に作用する慣性力としては、例えば、重力、遠心力などが挙げられる。例えば、第２のフィラー群は、未硬化のベース樹脂に混合された第１のフィラー群が重力によって沈降することを抑制するために添加される。
【００３１】
第２のフィラー群は、最大粒子長１μｍ以下の小径粒子であるため、第１のフィラー粒子と比べると、単位体積当たりの表面積が大きくなる。第２のフィラー群がベース樹脂に混合されると、第２のフィラー粒子とベース樹脂との接触面積が比較的大きいため、混合物の静止時あるいは低速流動時における粘性が大きくなる。しかし、第２のフィラー粒子は、混合物の高速流動時には粘性への寄与が低下する。このような流動体における微粒子の作用は、チクソ性として知られている。
【００３２】
ベース樹脂と第２のフィラー群との混合物のチクソ性を向上するためには、第２のフィラー粒子の単位体積当たりの表面積が大きいほどより好ましい。このため、第２のフィラー粒子は、単位体積当たりの表面積が最小となる球体から乖離した形状であることがより好ましい。
例えば、第２のフィラー粒子は、アスペクト比が２以上１００以下の棒状体であることがより好ましい。ここで、アスペクト比は、最大粒子長／最小粒子長で定義される。
アスペクト比が１以上２未満であると、単位体積当たりの表面積が低減されるため、チクソ性が低下する。
アスペクト比が１００を超えると、第２のフィラー粒子が細くなりすぎるため、第２のフィラー粒子の製造が難しくなる。
【００３３】
他の球形から乖離した形状としては、角部を有する立体形状が挙げられる。角部を有する立体形状は、例えば、多面体であってもよい。角部を有する立体形状は、例えば、凸多面体、球体などの凸状の立体の表面に微細な凹凸を有する形状であってもよい。角部を有する立体形状は、例えば、凸多面体、球体などの全体として凸の立体の一部が欠損したような塊状の形状であってもよい。
角部を有する立体形状は、破砕によって形成された粉体であってもよい。
【００３４】
第２のフィラー群における各第２のフィラー粒子の形状は、互いに同一または相似形であってもよいし、相似形でない互いに異なる形状を有していてもよい。
【００３５】
第２のフィラー粒子は、比重が３以上の材料で形成されてもよい。第２のフィラー群において、各第２のフィラー粒子は、同一材料で形成されてもよいし、異なる材料形成された粒子が混合されていてもよい。
第２のフィラー群は、アルミナ粒子、ジルコニア粒子、および三酸化タングステン粒子からなる群より選択される少なくとも１つを、第２のフィラー粒子として含んでもよい。
【００３６】
バッキング材１２において、ベース樹脂、第１のフィラー群、および第２のフィラー群の含有量は、バッキング材１２に必要な音響特性、バッキング材１２の加工上の必要などに応じて適宜の量が用いられてもよい。
例えば、ベース樹脂１００質量部に対して、第１のフィラー群は、１００質量部以上３００質量部以下、第２のフィラー群は、４０質量部以上１００質量部以下、含有されてもよい。
【００３７】
第１のフィラー群が１００質量部未満であると、超音波を減衰するための第１のフィラー粒子の量が不足することによって、超音波を効率的に減衰する音響特性が得られなくなるおそれがある。
第１のフィラー群が３００質量部を超えると、第１のフィラー粒子の量が多すぎてベース樹脂に混合したときに粘度が高くなりすぎることによって、成形性が悪くなるおそれがある。
第２のフィラー群が４０質量部未満であると、チクソ性が低下するため、ベース樹脂が未硬化の状態で、第１のフィラー粒子の慣性力による移動を抑制できなくなるおそれがある。
第２のフィラー群が１００質量部を超えると、第２のフィラー粒子の量が多すぎてベース樹脂に混合したときの粘度が高くなりすぎることによって、成形性が悪くなるおそれがある。
【００３８】
次に、バッキング材１２の製造方法について説明する。
図３、４は、本発明の実施形態の超音波振動子用背面負荷材の製造工程を説明する工程説明図である。
【００３９】
このような構成のバッキング材１２を製造するには、まず、ベース樹脂となる未硬化の樹脂形成材料、第１のフィラー群および第２のフィラー群が混合された樹脂組成物１１０（図３参照）が形成される。例えば、バッキング材１２のベース樹脂がエポキシ樹脂の場合、未硬化の樹脂形成材料は、重合反応を行うための主剤と、硬化剤と、を含む混合物が用いられる。第１のフィラー群および第２のフィラー群は、攪拌によって樹脂組成物１１０内で均一に分散される。
第１のフィラー群および第２のフィラー群の添加量は、樹脂組成物１１０の硬化後にバッキング材１２として必要なフィラー粒子濃度が得られるように設定される。第１のフィラー群および第２のフィラー群の添加量は、後述する硬化過程におけるフィラー粒子濃度の変化が発生する場合には、変化量を見込んで設定される。
【００４０】
形成された樹脂組成物１１０は、供給部１０１から成形型１００の上部１００ａを通して成形型１００内に導入される。
本実施形態では、成形型１００は、樹脂組成物１１０をシート状に成形する。図３において、図示奥行き方向は、シートの厚さ方向に一致している。
樹脂組成物１１０の上面１１０ａは、成形型１００の底部１００ｂから高さｈ０に位置している。
このとき、樹脂組成物１１０は、第２のフィラー群によってチクソ性が高められているため、導入時における流動性は良好である。
【００４１】
この後、樹脂組成物１１０の硬化が行われる。樹脂組成物１１０の硬化方法としては、加熱などが挙げられる。例えば、ベース樹脂がエポキシ樹脂の場合、樹脂組成物１１０は、加熱によって硬化される。
【００４２】
バッキング材１２が均一な音響特性を備えるためには、第１のフィラー群および第２のフィラー群がベース樹脂に均一に分散していることと、ベース樹脂の硬化状態が均一であることとが求められる。
例えば、樹脂組成物１１０の硬化時間が短すぎると、成形型１００内の温度分布などによって、硬化状態の不均一性が高まる。例えば、場所による分子構造の不均一性が生じる。このため、樹脂組成物１１０の硬化時間は、例えば、２４時間程度であることが好ましい。
このように硬化時間が長くなると、樹脂組成物１１０内の樹脂形成材料が未硬化の間に、第１のフィラー粒子が重力によって沈降しやすくなるおそれがある。ただし、第１のフィラー粒子が沈降すると、沈降した部位における樹脂組成物１１０は、第１のフィラー粒子の濃度が高くなることによって粘度が上昇する。このため、第１のフィラーの沈降は、ある程度の限度内に収まる。
【００４３】
本実施形態では、樹脂組成物１１０は第２のフィラー群を含有することによって、チクソ性が高められている。このため、樹脂組成物１１０は、成形型１００に導入後の未硬化の静止状態では、粘性が高い状態になっている。この結果、第１のフィラー群は、樹脂組成物１１０内での移動が抑制され、沈降しにくくなっている。
【００４４】
図４は、成形型１００内に形成された硬化体１２０を模式的に示す。硬化体１２０は、樹脂組成物１１０の硬化物である。
硬化体１２０は、フィラー粒子の濃度分布によって、成形型１００の底部１００ｂ寄りに形成された高濃度部１２０Ａと、高濃度部１２０Ａの上方に形成された低濃度部１２０Ｂとに分かれる。
高濃度部１２０Ａは、上方から、第１および第２のフィラー粒子が沈降することによって、第１および第２のフィラー粒子の濃度が増加した部分である。ただし、第２のフィラー粒子は第１のフィラー粒子に比べて小径であるため、第１のフィラー粒子の方が格段に沈降しやすい。
高濃度部１２０Ａの範囲は、バッキング材１２として使用可能なフィラー粒子濃度が得られる範囲によって規定される。高濃度部１２０Ａと低濃度部１２０Ｂとの境界は、例えば、必要なフィラー粒子濃度の測定用見本を作成しておくことによって、目視判定することができる。フィラー粒子濃度は、目視に代えて測定用光の透過光量によって測定されてもよい。
高濃度部１２０Ａは、成形型１００の底部１００ｂから高さｈ０−ｈ１の範囲に形成されている。
低濃度部１２０Ｂは、下方に向かって、第１および第２のフィラー粒子が沈降することによって、第１および第２のフィラー粒子の濃度が低下した部分である。低濃度部１２０Ｂは、硬化体１２０の上面１２０ａから下方に向かって幅ｈ１の範囲に形成されている。
【００４５】
低濃度部１２０Ｂは、フィラー粒子濃度が低すぎるため、バッキング材１２に加工すると良好な音響特性が得られない。このため、低濃度部１２０Ｂは、硬化体１２０が成形型１００から脱型された後、硬化体１２０から切除される。低濃度部１２０Ｂが切除された硬化体１２０を以下では硬化体１３０と表記する。
硬化体１２０において低濃度部１２０Ｂが少ないほど低濃度部１２０Ｂとして廃棄される部分が低減されるため、バッキング材１２の部品コストが低減される。低濃度部１２０Ｂの幅ｈ１は０に近いほどより好ましい。低濃度部１２０Ｂの幅ｈ１は、沈降するフィラー粒子の数が多いほど大きくなる。
【００４６】
硬化体１３０は、適宜の成形型によって、図２に示すようなバッキング材１２の形状に成形される。例えば、プレス成形などによって、円筒状部３２の外周面に嵌合する筒状に成形される。プレス成形においては、硬化体１３０は軟化するように加熱されてもよい。ただし、プレス成形における加熱温度は、ベース樹脂の溶融温度よりは低温とされる。このため、プレス成形によってフィラー粒子濃度が変化することはない。
以上で、バッキング材１２が製造される。
【００４７】
バッキング材１２を用いた超音波振動子１０は、以下のようにして製造される。
図２に示すように、板面１１ａ、１１ｂにそれぞれ電極（図示せず）を設けた圧電素子１１と、予め成形された音響整合層１３とが接合される。この後、圧電素子１１に、面方向に延びるように基板５０が取り付けられる。さらに、環状部材３３、３４が所定の位置にそれぞれ配置される。
この後、環状部材３３、３４によって囲われた圧電素子１１と円筒状部材３０との間に、上述のように製造されたバッキング材１２が挿着される。
この後、音響整合層１３における圧電素子１１と反対方向の面１３ａに、音響レンズ１４が配置される。例えば、音響レンズ１４は、音響整合層１３上に成形されてもよい。あるいは、音響レンズ１４は、予め成形された後、音響整合層１３と音響レンズ１４とのそれぞれの音響インピーダンスの間の値に調整された接着剤によって、互いに接着されてもよい。
このようにして、超音波振動子１０が製造される。
【００４８】
本実施形態のバッキング材１２は、第１のフィラー群および第２のフィラー群を含む樹脂組成物１１０が硬化されることによって形成される。樹脂組成物１１０は、第２のフィラー群が添加されることによってチクソ性が高められるため、硬化時間が長くなっても、例えば、第１のフィラー粒子および第２のフィラー粒子が沈降するなどの移動が抑制される。この結果、硬化後に硬化体１２０に形成される低濃度部１２０Ｂの分量が低減される。
このように、本実施形態によれば、樹脂組成物１１０を有効的に利用して、バッキング材１２が製造されるため、バッキング材１２、超音波振動子１０、および超音波内視鏡１の部品コストが低減される。
さらに、樹脂組成物１１０のチクソ性が高められることによって、樹脂組成物１１０を成形型に導入する際には、樹脂組成物１１０の流動性が良好である。このため、樹脂組成物１１０を成形型１００に導入することがより容易となる。これにより、製造時間が短縮されるため、バッキング材１２、超音波振動子１０、および超音波内視鏡１の製造コストが低減される。
【００４９】
さらに、本実施形態のバッキング材１２は、チクソ性が高められた樹脂組成物１１０を硬化させることによって製造されるため、高濃度部１２０Ａにおけるフィラー粒子濃度のバラツキを低減できる。これにより、バッキング材１２における音響特性の均一性が向上する。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態によれば、音響特性の不均一性を低減することができる超音波振動子用背面負荷材および超音波内視鏡装置が提供される。
【００５１】
なお、上記実施形態の説明では、超音波振動子用背面負荷材が超音波内視鏡装置に用いられた場合の例で説明したが、超音波振動子用背面負荷材は、超音波計測を行う種々の医療機器または医療機器以外の機器における超音波振動子に使用されてもよい。
【００５２】
上記実施形態の説明では、超音波振動子用背面負荷材がシート状に成形された後、バッキング材１２の筒状の形状に成形される場合の例で説明した。しかし、超音波振動子用背面負荷材は、樹脂組成物が導入可能な成形型であれば、シート状以外の形状を成形する成形空間を有する成形型で成形されてもよい。
【００５３】
上記実施形態の説明では、樹脂組成物のフィラー粒子が重力によって沈降する場合の例で説明したが、本実施形態の超音波振動子用背面負荷材は、硬化時に遠心力が作用する場合にもフィラー粒子の移動を抑制することができる。
【実施例】
【００５４】
以下では、上記実施形態の超音波振動子用背面負荷材に関する実施例１〜５について、比較例１、２とともに説明する。
各実施例は、バッキング材１２を形成するため硬化体１２０の供試サンプルからなる。各比較例は、比較例のバッキング材を形成するための硬化体の供試サンプルからなる。
各供試サンプルの形状は、いずれも縦×横×厚さが、２０ｍｍ×３０ｍｍ×１．５ｍｍの矩形シートとされた。
【００５５】
下記［表１］に、実施例１〜５、比較例１、２の供試サンプルにおけるベース樹脂、第１のフィラー群、および第２のフィラー群の構成を示す。
【００５６】
【表１】
2018153352.tif 000003
【００５７】
［実施例１］
［表１］に示すように、実施例１の供試サンプルのベース樹脂は、１００質量部のエポキシ（ＥＰ）樹脂が用いられた。
第１のフィラー群（「フィラー群１」参照）における第１のフィラー粒子として、最大粒子長の平均値が１０μｍのジルコニア粒子が２００質量部含有された。第１のフィラー群における最大粒子長の分布範囲は、３μｍ以上であった。
第２のフィラー群（「フィラー群２」参照）における第２のフィラー粒子として、最大粒子長の平均値が０．５μｍのジルコニア粒子が７０質量部含有された。第２のフィラー群における最大粒子長の分布範囲は、１μｍ以下であった。第２のフィラー粒子におけるジルコニア粒子の形状は球状であった。
実施例１の供試サンプルを製造するため、硬化後に１００質量部となるＥＰ樹脂に、上述の第１のフィラー群および第２のフィラー群が混合された樹脂組成物１１０が製造された。樹脂組成物１１０は、縦×横×厚さが、２０ｍｍ×３０ｍｍ×１．５ｍｍの成形空間を有する成形型１００に導入された。樹脂組成物１１０は、８０℃で２４時間加熱されることによって硬化された。硬化した樹脂組成物１１０が脱型されることによって、供試サンプルとして矩形シート状の硬化体１２０が得られた。
【００５８】
［実施例２〜５］
実施例２の供試サンプルは、第２のフィラー粒子の形状が、非平滑形状である以外は、実施例１と同様に構成された。ここで、非平滑形状とは、上述した角部を有する立体形状を意味する。特に、本実施例では、粉砕加工されることによって表面に不定形の凹凸形状が形成された粗粒子が用いられた。
実施例３の供試サンプルは、第１のフィラー群の含有量が、５０質量部とされた以外は、実施例２と同様に構成された。
実施例４の供試サンプルは、第２のフィラー群の含有量が、３０質量部とされた以外は、実施例２と同様に構成された。
実施例５の供試サンプルは、第２のフィラー群の含有量が、１５０質量部とされた以外は、実施例２と同様に構成された。
【００５９】
［比較例１、２］
比較例１の供試サンプルは、第１のフィラー群がアルミナ粒子で構成され、第２のフィラー群が削除された以外は、実施例１と同様に構成された。
比較例２の供試サンプルは、第２のフィラー粒子の最大粒子長の平均値が２μｍであり、最大粒子長の分布範囲が１μｍを超えている以外は、実施例５と同様に構成された。
【００６０】
［評価方法］
供試サンプルの評価としては、音響インピーダンス評価、減衰率評価、沈降性評価、成形性評価、および総合評価が行われた。
各評価結果について、下記［表２］に示す。
【００６１】
【表２】
2018153352.tif 000004
【００６２】
音響インピーダンス（［表２］では「音響ＩＭＰ」と記載）および減衰率の測定方法としては、ＪＩＳ  Ｚ  ２３５４：固体の超音波減衰係数の測定方法における、対比測定片を使用しない水浸多重反射法に準拠した方法が用いられた。その際、測定用の超音波振動子は周波数５ＭＨｚで駆動された。
供試サンプルにおける音響インピーダンスの目標値は、４．５±０．２Ｍｒａｙｌとされた。
供試サンプルにおける減衰率の目標値は、３６ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚ以上とされた。
音響インピーダンスおよび減衰率の評価において、目標値の範囲内であれば、「良好」、目標値の範囲外であれば、「不良」と評価された。
【００６３】
沈降性評価は、供試サンプルにおけるｈ１／ｈ０の大きさを測定することによって行われた。ｈ１を測定する位置は、許容範囲のフィラー粒子の濃度に対応する測定用見本と目視で対比することによって決定された。
沈降が起こりにくい方が高濃度部の領域が増えるため、沈降性は起こりにくい方がより好ましいと評価された。沈降性は、「非常に良好」（ｖｅｒｙ  ｇｏｏｄ、［表２］では「◎」）、「良好」（ｇｏｏｄ、［表２］では「○」）、「可」（ｆａｉｒ、［表２］では「△」）、「不良」（ｎｏ  ｇｏｏｄ、［表２］では「×」）の４段階で判定された。
具体的には、ｈ１／ｈ０が０以上１／８未満の場合、沈降性は「非常に良好」と判定された。ｈ１／ｈ０が１／８以上１／３未満の場合、沈降性は「良好」と判定された。ｈ１／ｈ０が１／３を以上１／２未満の場合、沈降性は「可」と判定された。ｈ１／ｈ０が１／２以上の場合、沈降性は「不良」と判定された。
【００６４】
成形性評価は、樹脂組成物の粘度を測定することによって行われた。樹脂組成物の粘度は、粘弾性測定機(回転型Ｅ型粘度計)によって測定された。
［表２］には、粘度の測定値が記載されている。
樹脂組成物の粘度の粘度が２０Ｐａ・ｓ以下である場合、成形型への樹脂組成物の導入が容易となるため成形性は「良好」と言える、樹脂組成物の粘度の粘度が２０Ｐａ・ｓを超え５０Ｐａ・ｓ以下である場合、成形性は「可」と言える。樹脂組成物の粘度の粘度が５０Ｐａ・ｓを超える場合、成形性は「不良」と言える。
【００６５】
総合評価は、音響インピーダンス、減衰率、沈降性、成形性（粘度）の各評価結果がすべて「良好」以上である場合に、○（ｇｏｏｄ）、各評価結果に「不良」は含まれないが１つ以上の「可」が含まれる場合に、△（ｆａｉｒ）と、評価された。各評価結果に１つ以上の「不良」が含まれる場合に、×（ｎｏ  ｇｏｏｄ）と評価された。
【００６６】
［評価結果］
［表２］に示すように、音響インピーダンスおよび減衰率は、すべて目標値における許容範囲に収まっていた。
沈降性評価においては、実施例２が「非常に良好」であった。実施例５は「良好」であった。実施例１、３、４は「可」であった。比較例１、２は「不良」であった。
第２のフィラー群の含有量が異なる実施例２、４、５を比べると、第２のフィラー群の含有量が７０質量部である実施例２が沈降性において最も優れていた。
実施例１、２の沈降性は、第２のフィラー粒子の形状の差が現れていると考えられる。第２のフィラー粒子は、球状のように平滑な形状よりも非平滑な形状の方が沈降性が良好になった。
比較例１の沈降性が「不良」であったのは、第２のフィラー群が含まれなかったため、樹脂組成物のチクソ性が低下し、第１のフィラー粒子の沈降が促進されたからであると考えられる。
比較例２の沈降性が「不良」であったのは、第２のフィラー群の最大粒子長が大きすぎたためであると考えられる。
【００６７】
成形性の評価においては、実施例２、３、４、比較例１が低粘度となった。このため、成形性が良好であった。実施例１、５、比較例２は、高粘度であり、成形性は実施例２、３、４、比較例１に比べると劣っていた。成形性の評価は「可」の範囲であった。しかし、成形の支障が生じるほどではなかった。
【００６８】
総合評価は、実施例２が「良好」、実施例１、３〜５が「可」、比較例１、２が不良であった。
【００６９】
以上、本発明の好ましい実施形態、各実施例を説明したが、本発明はこれらの実施形態、各実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００７０】
１  超音波内視鏡（超音波内視鏡装置）
２  挿入部
５  先端硬質部
１０  超音波振動子
１１  圧電素子
１２  バッキング材（超音波振動子用背面負荷材）
１００  成形型
１１０  樹脂組成物
１２０、１３０  硬化体
１２０Ａ  高濃度部
１２０Ｂ  低濃度部     ・
【図１】
2018153352.tif 000005
【図２】
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【図３】
2018153352.tif 000007
【図４】
2018153352.tif 000008