(57)【要約】【課題】母材となるエラストマー又は樹脂の架橋硬化反応を不安定にすることなく、所望の音響インピーダンスを再現性良く安定的に実現することができる音響整合材を提供する。【解決手段】この音響整合材は、超音波探触子において超音波を送信及び／又は受信するための少なくとも１つの振動子の前面に設けられる音響整合材であって、エラストマー又は樹脂を含む母材と、母材中に分散充填された複合粉末とを具備し、複合粉末が、母材よりも大きい音響インピーダンスを有する材料の粉末と、粉末の表面を被覆する皮膜とを含み、皮膜が、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）を除く第１３族〜第１５族の元素の酸化物を含む。【選択図】図３Ａ
2009071393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波探触子において超音波を送信及び／又は受信するための少なくとも１つの振動子の前面に設けられる音響整合材であって、
エラストマー又は樹脂を含む母材と、
前記母材中に分散充填された複合粉末であって、前記母材よりも大きい音響インピーダンスを有する材料の粉末と、前記粉末の表面を被覆する皮膜とを含み、前記皮膜が、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）を除く第１３族〜第１５族の元素の酸化物を含む、前記複合粉末と、
を具備する音響整合材。
【請求項２】
前記粉末が、遷移金属元素を含む無機材料である、請求項１記載の音響整合材。
【請求項３】
前記皮膜が、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）又は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を含む、請求項１又は２記載の音響整合材。
【請求項４】
前記音響整合材中における前記複合粉末の体積分率が略５０％〜７０％である、請求項１〜３のいずれか１項記載の音響整合材。
【請求項５】
バッキング材と、
前記バッキング材の主面上に形成された少なくとも１つの振動子と、
請求項１〜４のいずれか１項記載の音響整合材と、
を具備する超音波探触子。
【請求項６】
超音波探触子において超音波を送信及び／又は受信するための少なくとも１つの振動子の前面に設けられる音響整合材を製造する方法であって、
エラストマー又は樹脂を含む母材を用意する工程と、
無水アルコール中に、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）を除く第１３族〜第１５族の元素のアルコキシド、及び、前記母材よりも大きい音響インピーダンスを有する材料の粉末を添加して攪拌することにより混合液を作製する工程と、
アルコール及び水を前記混合液中に添加して前記混合液中のアルコキシドを加水分解し、前記混合液を加熱してアルコール及び水を蒸発させることにより、前記粉末の表面に、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）を除く第１３族〜第１５族の元素の酸化物を含む皮膜を形成して複合粉末を作製する工程と、
前記母材中に前記複合粉末を分散充填すると共に、前記母材を硬化剤によって硬化させる工程と、
を具備する音響整合材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置において超音波を送受信するために用いられる超音波探触子に関し、さらに、超音波探触子において音響インピーダンスを整合するために用いられる音響整合材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波探触子を用いて、人体や構造物等の被検体に超音波を送信し、被検体から反射される超音波エコーを受信することにより、超音波の検出信号に基づいて画像を表示する。これにより、体内の臓器や血管の検査や、構造物内部の非破壊検査が行われる。
【０００３】
超音波探触子においては、超音波を送信及び／又は受信するための超音波トランスデューサとして、一般的に、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：Pb(lead) zirconate titanate）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン：polyvinyliden difluoride）に代表される高分子圧電材料等の圧電体の両端に電極を形成した振動子（圧電振動子）が用いられている。
【０００４】
そのような振動子の電極に電圧を印加すると、圧電効果により圧電体が伸縮して弾性波が発生する。さらに、複数の振動子を１次元又は２次元状に配列し、所定の遅延を与えた複数の駆動信号によって駆動することにより、超音波ビームを所望の方向に向けて形成することができる。一方、振動子は、伝播する超音波を受信することによって伸縮し、電気信号を発生する。この電気信号は、超音波の検出信号として用いられる。
【０００５】
超音波診断装置は、被検体に超音波を送信し、被検体から反射される超音波エコーを受信して、その検出信号に基づいて画像を表示することにより、体内の臓器や血管の検査を行っている。しかしながら、振動子の音響インピーダンスと被検体（人体等）の音響インピーダンスとの間には大きな差があり、そのような音響インピーダンスの差がある境界面においては、超音波の反射が生じて伝播損失となってしまう。
【０００６】
音響インピーダンスとは、式（１）又は式（２）で表されるように物質固有の定数であり、その単位としては、一般に、ＭＲａｙｌ（メガ・レイル）が用いられ、１ＭＲａｙｌ＝１×１０６ｋｇ・ｍ−２・ｓ−１である。
Ｚ＝ρ・ｖ  ・・・（１）
Ｚ＝（ρ・Ｋ）１／２  ・・・（２）
ここで、ρは音響媒質の密度を表しており、ｖは音響媒質中の音速を表しており、Ｋは音響媒質の体積弾性率を表している。
【０００７】
振動子の音響インピーダンスをＺ１とし、振動子に隣接する媒質の音響インピーダンスをＺ２とすると、振動子と媒質との界面における超音波の垂直反射率は、次式（３）で与えられる。
ＩＲ／Ｉ０＝｜Ｚ２−Ｚ１｜／（Ｚ２＋Ｚ１）  ・・・（３）
ここで、Ｉ０は、界面に入射する超音波の音圧を表し、ＩＲは、界面によって反射される超音波の音圧を表している。
【０００８】
また、振動子と媒質との界面における超音波の垂直透過率は、次式（４）で与えられる。
ＩＴ／Ｉ０＝２・Ｚ２／（Ｚ２＋Ｚ１）  ・・・（４）
ここで、ＩＴは、界面を透過する超音波の音圧を表している。
【０００９】
圧電振動子を人体に直接接触させると、それらの音響インピーダンスの差により、ほとんどの超音波は接触界面で反射してしまう。例えば、圧電セラミックを振動子として用いる場合には、一般的な圧電セラミックの音響インピーダンスは約３４ＭＲａｙｌであり、人体の音響インピーダンスは約１．５ＭＲａｙｌであるから、圧電振動子と人体との接触界面における超音波の垂直反射率は約０．９２となり、超音波は１割も伝播しないことが分る。
【００１０】
この問題を解決するために、振動子と被検体との間に音響整合層を挿入して、音響インピーダンスの整合を図ることが行われている。さらに、音響整合層を多層構造とすることにより、超音波の伝播効率が改善される。伝送線路理論によれば、２層の音響整合層を設ける場合には、各層の厚さを超音波の波長の１／４として、振動子側の層の音響インピーダンスを８．９２ＭＲａｙｌとし、被検体側の層の音響インピーダンスを２．３４ＭＲａｙｌとすることが良いとされている（超音波便覧編集委員会、「超音波便覧」、丸善、１９９９年９月）。
【００１１】
音響整合層の材料（音響整合材）としては、ゴム等のエラストマー（弾性高分子化合物）、又は、エポキシ樹脂等の樹脂が用いられるが、ゴムやエポキシ樹脂等の単体では密度及び体積弾性率が小さいので、音響インピーダンスが２ＭＲａｙｌ前後と小さくなってしまう。そこで、高比重の無機材料の粉末をエラストマー又は樹脂に分散させて複合化することにより、音響インピーダンスを高くすることが行われている。
【００１２】
高比重の無機材料としては、タングステン（Ｗ；密度１９，２００ｋｇ／ｍ３）、タンタル（Ｔａ；密度１６，７００ｋｇ／ｍ３）、金（Ａｕ；密度１９，３００ｋｇ／ｍ３）、白金（Ｐｔ；密度２１，１００ｋｇ／ｍ３）、イリジウム（Ｉｒ；密度  ２２，７００ｋｇ／ｍ３）、タングステンカーバイト（ＷＣ；密度１５，６００ｋｇ／ｍ３）、タンタルカーバイト（ＴａＣ；密度１４，５００ｋｇ／ｍ３）、タングステンシリサイド（ＷＳｉ２）等が用いられる。
【００１３】
しかしながら、これらの材料は遷移金属であるか、又は、遷移金属の化合物であるので、遷移金属元素の触媒効果によって、エラストマー又は樹脂の架橋硬化反応が粉末の表面において局所的に進行し、粉末の分散不良や空隙の発生が生じて、均一な音響特性を有するバッキング材を得ることが困難である。
【００１４】
また、エラストマー又は樹脂の密度と高比重の無機材料の密度とは２倍以上異なっており、エラストマー又は樹脂の硬化前に粉末を均質に混合しておいたとしても、エラストマー又は樹脂の硬化過程において粉末が沈降して、複合材中の粉末充填密度がばらついてしまう。
【００１５】
関連する技術として、特許文献１には、伝播ロスの低減による高感度化、及び、作製が容易で工数の低減等による低コスト化が可能な音響整合層を有する超音波探触子が開示されている。この超音波探触子は、樹脂を含む第１の音響整合層と、樹脂に金属粉又はその酸化物粉を混入させた第２の音響整合層とを、一体的に形成したものを用いることを特徴とする。第１及び第２の音響整合層は、沈殿法若しくは遠心分離法によって分離される。
【００１６】
しかしながら、金属粉又はその酸化物粉（以下、「粉末」という）の沈降は、樹脂と粉末との密度差だけでなく、粉末の直径、形状、及び、表面状態によっても異なるので、第１及び第２の音響整合層を安定的に分離して所望の音響インピーダンスを実現することは困難である。また、第２の音響整合層において遷移金属又はその化合物を用いる場合には、遷移金属元素の触媒効果によって樹脂の架橋硬化反応が不安定となってしまう。
【特許文献１】特開平１１−１１３９０８号公報（第１、３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、母材となるエラストマー又は樹脂の架橋硬化反応を不安定にすることなく、所望の音響インピーダンスを再現性良く安定的に実現することができる音響整合材を提供することを目的とする。さらに、本発明は、そのような音響整合材を用いた超音波探触子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】
【００１８】
上記課題を解決するため、本発明の１つの観点に係る音響整合材は、超音波探触子において超音波を送信及び／又は受信するための少なくとも１つの振動子の前面に設けられる音響整合材であって、エラストマー又は樹脂を含む母材と、母材中に分散充填された複合粉末とを具備し、複合粉末が、母材よりも大きい音響インピーダンスを有する材料の粉末と、粉末の表面を被覆する皮膜とを含み、皮膜が、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）を除く第１３族〜第１５族の元素の酸化物を含む。
また、本発明の１つの観点に係る超音波探触子は、バッキング材と、該バッキング材の主面上に形成された少なくとも１つの振動子と、本発明に係る音響整合材とを具備する。
【００１９】
さらに、本発明の１つの観点に係る音響整合材の製造方法は、超音波探触子において超音波を送信及び／又は受信するための少なくとも１つの振動子の前面に設けられる音響整合材を製造する方法であって、エラストマー又は樹脂を含む母材を用意する工程と、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）を除く第１３族〜第１５族の元素のアルコキシドを無水アルコール中に溶解させて溶液を作製する工程と、母材よりも大きい音響インピーダンスを有する材料の粉末を溶液中に添加して攪拌することにより混合液を作製する工程と、アルコール及び水を混合液中に添加して混合液中のアルコキシドを加水分解し、混合液を加熱してアルコール及び水を蒸発させることにより、粉末の表面に、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）を除く第１３族〜第１５族の元素の酸化物を含む皮膜を形成して複合粉末を作製する工程と、母材中に複合粉末を分散充填すると共に、母材を硬化剤によって硬化させる工程とを具備する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、母材よりも大きい音響インピーダンスを有する材料の粉末の表面を酸化物の皮膜で被覆した複合粉末を母材中に分散充填することにより、母材となるエラストマー又は樹脂の架橋硬化反応を不安定にすることなく、所望の音響インピーダンスを再現性良く安定的に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の一実施形態に係る超音波探触子の内部構造を模式的に示す斜視図であり、図２は、図１に示す超音波探触子の内部構造をＹＺ平面に平行な面で切断したときの断面図である。ここでは、超音波内視鏡において用いられるコンベックス１次元アレイプローブを例にとって説明するが、本発明は、単体の振動子を有するプローブ、又は、他の形式の１次元又は２次元アレイプローブにも適用することができる。
【００２２】
図１及び図２に示すように、この超音波探触子は、上面に凸型の形状を有するバッキング材１と、バッキング材１上に１次元状に配置された複数の超音波トランスデューサ（圧電振動子）２と、それらの圧電振動子２間に充填された樹脂３と、圧電振動子２上に設けられた１つ又は複数の音響整合層（図１及び図２においては、２つの音響整合層４ａ及び４ｂを示す）と、必要に応じて音響整合層上に設けられる音響レンズ５と、バッキング材１の両側面及び底面に固定された２枚のフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）６と、バッキング材１、圧電振動子２、音響整合層４ａ及び４ｂの側面にＦＰＣ６を介して形成された絶縁樹脂７と、ＦＰＣ６に接続された電気配線８及びコネクタ９とを有している。
【００２３】
図１においては、圧電振動子２の配列を示すために、音響整合層４ａ及び４ｂと、音響レンズ５とを、カットして示している。本実施形態においては、Ｘ軸方向に並べられた複数の圧電振動子２が、１次元振動子アレイを構成している。ここで、バッキング材１の厚さ（Ｚ軸方向）は３ｍｍであり、圧電振動子２の厚さ（Ｚ軸方向）は２５０μｍであり、圧電振動子２の幅（Ｘ軸方向）は１００μｍである。
【００２４】
図２に示すように、圧電振動子２は、バッキング材１上に形成された個別電極２ａと、個別電極２ａ上に形成された圧電体２ｂと、圧電体２ｂ上に形成された共通電極２ｃとを含んでいる。通常、共通電極２ｃは、接地電位（ＧＮＤ）に共通接続される。複数の圧電振動子２の個別電極２ａは、バッキング材１の両側面及び底面に固定された２枚のＦＰＣ６に形成されたプリント配線を介して、電気配線８に接続される。
【００２５】
一般に、ｎ層の音響整合層を設ける場合には、各層の厚さを超音波の波長の１／４として、各層の音響インピーダンスを次のようにして最適化することが望ましい。即ち、振動子の音響インピーダンスをＺ０とし、第ｉ層の音響整合層の音響インピーダンスをＺｉとし（ｉ＝１、２、・・・、ｎ）、被検体の音響インピーダンスをＺｎ＋１とすると、各層の音響インピーダンスは次式（５）で定義される。
ｌｎ（Ｚｉ＋１／Ｚｉ）＝ｂｉ・ｌｎ（Ｚｎ＋１／Ｚ０）  ・・・（５）
ここで、ｂｉ＝ｎＣｉ／２ｎ＝ｎ！／｛（ｎ−ｉ）！・ｉ！・２ｎ｝
【００２６】
例えば、圧電振動子の音響インピーダンスを３４ＭＲａｙｌとし、被検体として人体の音響インピーダンスを１．５ＭＲａｙｌとする。その条件において、２層の音響整合層を設ける場合には、第１層の音響インピーダンスを８．９２ＭＲａｙｌとし、第２層の音響インピーダンスを２．３４ＭＲａｙｌとすることが適している。また、３層の音響整合層を設ける場合には、第１層の音響インピーダンスを１４．７９ＭＲａｙｌとし、第２層の音響インピーダンスを４．２５ＭＲａｙｌとし、第３層の音響インピーダンスを１．８５ＭＲａｙｌとすることが適している。
【００２７】
以下に、本発明の一実施形態に係る音響整合層の材料（音響整合材）について説明する。超音波探触子に複数の音響整合層が設けられる場合には、本実施形態に係る音響整合材は、少なくとも圧電振動子側の音響整合層（図１及び図２においては、音響整合層４ａ）において用いられる。
【００２８】
図３Ａは、本発明の一実施形態に係る音響整合材の構造を模式的に示す図である。図３Ａに示すように、本実施形態においては、音響インピーダンスが小さいエラストマー（弾性高分子化合物）又は樹脂の母材１０中に、母材１０よりも音響インピーダンスが大きい高比重粉末１１の表面に皮膜１２が形成された複合粉末１３を分散充填することによって、所望の音響インピーダンスを有する音響整合材を作製している。
【００２９】
さらに、皮膜１２の被覆厚さ（付着量）を調整することにより、複合粉末１３の密度を変化させることができる。従って、複合粉末１３の体積充填率が同じであっても、母材１０と複合粉末１３との複合体である音響整合材の平均密度を変えることが可能となり、音響整合材の音響インピーダンスを所望の値に制御することができる。また、複合粉末１３の体積充填密度（体積分率）を適切に選択すれば、母材１０となるエラストマー又は樹脂の架橋硬化反応時に複合粉末１３の沈降が生じ難いので、均質で安定な音響整合材が得られる。
【００３０】
母材１０としては、例えば、エラストマーとして、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、スチレンゴム、シリコーンゴム等が用いられ、樹脂として、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ＡＢＳ樹脂等が用いられる。
【００３１】
高比重粉末１１の材料としては、遷移金属元素を含む無機材料、即ち、遷移金属、又は、遷移金属の化合物（酸化物等）が用いられる。具体的には、タングステン（Ｗ；密度１９，２００ｋｇ／ｍ３）、タンタル（Ｔａ；密度１６，７００ｋｇ／ｍ３）、金（Ａｕ；密度１９，３００ｋｇ／ｍ３）、白金（Ｐｔ；密度２１，１００ｋｇ／ｍ３）、イリジウム（Ｉｒ；密度２２，７００ｋｇ／ｍ３）、タングステンカーバイト（ＷＣ；密度１５，６００ｋｇ／ｍ３）、タンタルカーバイト（ＴａＣ；密度１４，５００ｋｇ／ｍ３）、タングステンシリサイド（ＷＳｉ２）等を用いることができる。この中で、貴金属は高価であるので、タングステンやタンタルの粉末、又はその化合物粉末が一般的に用いられる。
【００３２】
また、皮膜１２の材料としては、国際純正応用化学連合（ＩＵＰＡＣ：International Union of Pure and Applied Chemistry）の表記法による第１３族〜第１５族の元素の内で非金属元素である炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）を除くものの酸化物を用いることができる。具体的には、金属元素であるアルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、タリウム（Ｔｌ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）の酸化物、及び、半金属元素であるボロン（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）の酸化物を用いることができる。それらの中でも、特に、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、及び、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が適している。
【００３３】
図３Ａに示す本実施形態に係る音響整合材においては、皮膜１２が高比重粉末１１の表面を被覆しているので高比重粉末１１が母材１０に直接接触せず、第１３族〜第１５族の元素にはエラストマー又は樹脂の架橋硬化反応に対する触媒効果がないので、遷移金属元素の触媒効果によってエラストマー又は樹脂の架橋硬化反応が不安定となることはない。
【００３４】
図３Ｂは、従来の音響整合材の構造を模式的に示す図である。図３Ｂに示すように、従来の音響整合材においては、エラストマー又は樹脂の母材１０中に、高比重粉末１４が分散充填されている。従って、高比重粉末１４が母材１０に直接接触するので、遷移金属元素の触媒効果によってエラストマー又は樹脂の架橋硬化反応が不安定となり、均一な音響特性を有する音響整合材を得ることが困難である。
【００３５】
次に、本発明の一実施形態に係る音響整合材の製造方法について説明する。以下の実施形態においては、母材としてエポキシ樹脂を用い、高比重粉末の材料として酸化ジルコニウム（ＺｉＯ２）を用い、皮膜の材料としてシリコン（Ｓｉ）又はアルミニウム（Ａｌ）のアルコキシドから作製する酸化ケイ素（ＳｉＯ２）又は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を用い、アルコールとしてエタノールを用いる場合について説明するが、本発明においては、他の材料を用いることも可能である。
【００３６】
（１）複合粉末の作製
本実施形態に係る音響整合材を製造するためには、高比重粉末の表面に皮膜を形成する必要がある。まず、ビーカーを用いて、シリコン又はアルミニウムのアルコキシドを無水エタノール２００ｇに溶解させて溶液を作製する。さらに、平均粒径が１μｍの酸化ジルコニウムの粉末１０ｇを溶液中に添加して混合液を作製し、混合液を温度６０℃程度に保ちながら撹拌して懸濁させる。
【００３７】
シリコンのアルコキシドとしては、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ：Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）４）が用いられるが、それ以外にも、テトラメトキシシラン、テトラプロポキシシラン、又は、テトラブトキシシラン等を用いることができる。また、アルミニウムのアルコキシドとしては、トリイソプロポキシアルミニウム（Ａｌ−ｉ−Ｐｒ：Ａｌ（ＯＣＨ（ＣＨ３）２）３）が用いられるが、それ以外にも、トリメトキシアルミニウム、トリエトキシアルミニウム、又は、トリブトキシアルミニウム等を用いることができる。
【００３８】
次に、ビーカー中で攪拌して懸濁させた混合液に、重量濃度１０ｗｔ％の水を含むエタノール１００ｇを滴下して、混合液中のアルコキシドを分解（加水分解）することにより、酸化ジルコニウムの粉末の表面に酸化ケイ素（ＳｉＯ２）又は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を含む皮膜を形成する。滴下する含水エタノール中の水の重量濃度が高いと、アルコキシド分解物が自発核生成する比率が高くなるため、熟成による被膜形成を困難とする。一方、滴下する含水エタノール中の水の重量濃度が低いと、加水分解反応に長時間を要したり、未反応物が残留する恐れがある。従って、滴下する含水エタノール中の水の重量濃度は、好ましくは５０ｗｔ％以下、より好ましくは５ｗｔ％〜２０ｗｔ％とする。
【００３９】
加水分解反応を促進させるために、含水エタノールの滴下中の混合液を温度６０℃程度に加熱したり、滴下する含水エタノールに塩酸等を添加することにより、混合液をｐＨ２〜ｐＨ４程度の弱酸性とする方が良い。また、加水分解反応を完全に反応し終わらせるために、含水エタノール滴下後に加熱を保持したまま乾留を数時間行うと良い。その後、混合液を温度１００℃に保持して液体成分を蒸発させ、さらに、乾燥した粉末を温度３００℃で２時間保持する。これにより、緻密な皮膜を形成することができる。
【００４０】
図４は、本発明の実施例及び比較例の音響整合材の特性を示す図である。実施例１においては、アルコキシドとして１．０ｇのＴＥＯＳが用いられ、得られた複合粉末の密度は５．０５×１０３ｋｇ／ｍ３である。実施例２においては、アルコキシドとして６０．０ｇのＴＥＯＳが用いられ、得られた複合粉末の密度は２．４０×１０３ｋｇ／ｍ３である。実施例３においては、アルコキシドとして９．０ｇのＡｌ−ｉ−Ｐｒが用いられ、得られた複合粉末の密度は５．０６×１０３ｋｇ／ｍ３である。比較例においては、アルコキシドは用いられず、酸化ジルコニウムの粉末の密度は５．５０×１０３ｋｇ／ｍ３である。
【００４１】
（２）音響整合材の作製
作製された複合粉末とエポキシ樹脂と硬化剤とを配合して混合し、エポキシ樹脂を硬化させることによって、音響整合材が作製される。ここで、エポキシ樹脂の硬化前に、混合材を真空脱泡しても良い。また、エポキシ樹脂の硬化時には、気泡の混入を避けるために、１ＭＰａ程度の圧力で加圧しながら硬化させることが好ましい。
【００４２】
音響整合材中における複合粉末の体積分率を５０％〜７０％程度とすれば、母材となるエラストマー又は樹脂の架橋硬化反応時に複合粉末の沈降が生じ難く、特に、複合粉末の体積分率を６０％程度とすれば、複合粉末の沈降はほとんど生じない。そこで、実施例及び比較例の音響整合材を作製する際には、音響整合材中における複合粉末（比較例においては、酸化ジルコニウム）の体積分率が６０％程度となるように、それぞれの重量分率が設定された。
【００４３】
エポキシ樹脂の密度は１．１０×１０３ｋｇ／ｍ３であるので、複合粉末の密度をρ（ｋｇ／ｍ３）とすると、複合粉末の体積分率Ｄｖと重量分率Ｄｍとの関係は、次式（６）によって表される。
Ｄｖ＝（Ｄｍ／ρ）／｛Ｄｍ／ρ＋（１−Ｄｍ）／１．１０×１０３｝  ・・・（６）
【００４４】
図４に示すように、実施例１及び３においては、音響整合材における複合粉末の重量分率が９０ｗｔ％に設定され、実施例２においては、音響整合材における複合粉末の重量分率が８０ｗｔ％に設定され、比較例においては、音響整合材における酸化ジルコニウムの粉末の重量分率が９０ｗｔ％に設定された。
【００４５】
（３）音響整合材の評価
実施例及び比較例の音響整合材は、１辺が１０ｍｍの立方体となるように加工され、各々１０個のサンプルが作成された。アルキメデス法によって求めた密度ρと、超音波の反射時間から求めた音速ｖとに基づいて、式（１）を用いて音響インピーダンスが計算され、平均値とばらつきが求められた。
【００４６】
実施例１〜３の音響整合材においては、密度及び音速が安定しており、±１％以内の均質な音響インピーダンスが得られた。特に、実施例１及び３の音響整合材は、２層の音響整合層の内の振動子側の音響整合層において使用するのに適しており、実施例２の音響整合材は、３層の音響整合層の内の中間の音響整合層において使用するのに適している。さらに高い音響インピーダンスを必要とする場合には、高比重粉末の材料として、酸化ジルコニウムの替わりにタングステンやタングステンカーバイトを使用すれば良い。
【００４７】
一方、比較例の音響整合材においては、通常の硬化剤濃度とした場合に、エポキシ樹脂に粉末を添加した直後から硬化反応が急激に進行して気泡の混入が認められたので、エポキシ樹脂の硬化剤を実施例の１／５とし、それ以外は同じ手順で試料を作成した。比較例においては、密度測定結果がばらついており、それを反映して音響インピーダンスのばらつきも±６％と大きくなった。試料の断面を観察したところ、エポキシ樹脂内に２０μｍ〜１００μｍの気泡が認められた。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、超音波診断装置において超音波を送受信するために用いられる超音波探触子において利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態に係る超音波探触子の内部構造を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１に示す超音波探触子の内部構造をＹＺ平面に平行な面で切断したときの断面図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態に係る音響整合材の構造を模式的に示す図である。
【図３Ｂ】従来の音響整合材の構造を模式的に示す図である。
【図４】本発明の実施例及び比較例の音響整合材の特性を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  バッキング材
２  圧電振動子
３  樹脂
４ａ、４ｂ  音響整合層
５  音響レンズ
６  ＦＰＣ
７  絶縁樹脂
８  電気配線
９  コネクタ
１０  母材
１１、１４  高比重粉末
１２  皮膜
１３  複合粉末
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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