JP6366560B2 - Composition for acoustic wave probe, silicone resin for acoustic wave probe using the same, acoustic wave probe and ultrasonic probe, and acoustic wave measuring device, ultrasonic diagnostic device, photoacoustic wave measuring device and ultrasonic endoscope - Google Patents
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Description
本発明は、音響波プローブ用組成物ならびにこれを用いた音響波プローブ用シリコーン樹脂、音響波プローブおよび超音波プローブに関する。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。 The present invention relates to a composition for an acoustic wave probe, a silicone resin for an acoustic wave probe using the same, an acoustic wave probe, and an ultrasonic 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.
音響波測定装置においては、音響波を対象物若しくは部位(以下、単に対象物という)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、対象物内部が映像化して観察される。 In an acoustic wave measuring apparatus, an acoustic wave probe that irradiates an object or a part (hereinafter simply referred to as an object) with an acoustic wave, receives a 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 object is visualized and observed.
音響波としては、超音波や光音響波など、被検対象や測定条件などに応じて適切な周波数が選択される。
例えば、超音波診断装置は、被検体内部に向けて超音波を送信し、被検体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体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、マイクロ波等の電磁波パルスを被検体に照射した際に、被検体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、生体との音響インピーダンスの整合性や、音響波減衰量の低減といった要件を満たすことが求められる。
As the acoustic wave, an appropriate frequency is selected according to the test object, measurement conditions, etc., such as ultrasonic waves and photoacoustic waves.
For example, 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 by the photoacoustic effect and displays it as an image. The photoacoustic effect is an acoustic wave (typical) when an object is irradiated with an electromagnetic pulse such as visible light, near-infrared light, or microwave, and the object absorbs the electromagnetic wave to generate heat and thermally expands. Is a phenomenon in which ultrasonic waves are generated.
Since an acoustic wave measuring apparatus transmits and receives acoustic waves to and from a living body that is a subject to be examined, it is required to satisfy requirements such as consistency of acoustic impedance with the living body and reduction of acoustic wave attenuation.
例えば、音響波プローブの一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ず、高い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(1.4〜1.7×106kg/m2/sec)に近く、超音波減衰量の小さいシリコーン樹脂が主に用いられている。
For example, a probe for an ultrasonic diagnostic apparatus (also referred to as an ultrasonic probe), 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 wave is reflected from the living body surface, so that the ultrasonic wave is not efficiently incident on the living body and high resolution is obtained. Is difficult. In order to transmit and receive ultrasonic waves with high sensitivity, it is desired that the acoustic lens has a small ultrasonic attenuation.
For this reason, as one of the materials of the acoustic lens, a silicone resin that is close to the acoustic impedance (1.4 to 1.7 × 10 6 kg / m 2 / sec) of the living body and has a small ultrasonic attenuation is mainly used. ing.
例えば、特許文献1においては、音響レンズ用組成物として、シリコーンゴムに無機充填剤およびナイロンパウダーのような熱可塑性樹脂粉末を添加することが提案されている。
また、音響レンズは、被検体に当接して使用するものであるため、音響レンズには長期使用に耐え得る機械強度が求められる。そのため、特許文献2においては、音響レンズ特性(音響インピーダンス、超音波減衰量、機械強度等)を満たす音響レンズ用組成物として、シリコーンゴム、酸化イッテルビウム等の粉末およびシリカ粒子を含む組成物が提案されている。
For example,
Further, since the acoustic lens is used in contact with the subject, the acoustic lens is required to have mechanical strength that can withstand long-term use. Therefore, in
シリコーン樹脂は、単独では柔らかく機械強度が低い。そのため、硬度および機械強度の向上を目的として、両末端ビニルシリコーン樹脂の分子量を大きくしつつ、無機フィラー(無機充填剤とも称される)やビニル基含有レジン(補強剤とも称される)を配合することが行われている。しかしながら、必要とされる機械強度を達成しようとすると、シリコーン樹脂に対する無機フィラーやビニル基含有レジンの添加量は必然的に多くなり、逆に音響波減衰量の大きいシリコーン樹脂になってしまうという問題があった。
そのため、これまでのシリコーン樹脂は、高い樹脂硬度および機械強度ならびに音響波減衰量の低減の全てを高いレベルで満足することは困難であった。
従って、本発明では、上記事情に鑑みて、音響波減衰量を低く維持したまま、シリコーン樹脂の硬度および機械強度(引張破断強度、引張破断伸び、引裂強度および耐折疲労性)を大幅に向上させることができる音響波プローブ用組成物、これを用いた音響波プローブ用シリコーン樹脂、音響波プローブ、音響波測定装置および超音波診断装置を提供することを課題とする。
Silicone resin alone is soft and has low mechanical strength. Therefore, for the purpose of improving hardness and mechanical strength, blending inorganic filler (also referred to as inorganic filler) and vinyl group-containing resin (also referred to as reinforcing agent) while increasing the molecular weight of both ends vinyl silicone resin To be done. However, when trying to achieve the required mechanical strength, the amount of inorganic filler and vinyl group-containing resin added to the silicone resin inevitably increases, and conversely, the silicone resin has a large acoustic attenuation. was there.
For this reason, it has been difficult for conventional silicone resins to satisfy all of high resin hardness, mechanical strength, and reduction in acoustic wave attenuation at a high level.
Therefore, in the present invention, in view of the above circumstances, the hardness and mechanical strength (tensile rupture strength, tensile rupture elongation, tear strength and folding fatigue resistance) of the silicone resin are greatly improved while keeping the acoustic wave attenuation amount low. It is an object of the present invention to provide a composition for an acoustic wave probe, a silicone resin for an acoustic wave probe using the composition, an acoustic wave probe, an acoustic wave measuring device, and an ultrasonic diagnostic device.
また、感度が不十分である容量性マイクロマシン超音波振動子(cMUT:Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers)を超音波診断用トランスデューサアレイとして用いることができる超音波プローブを提供することを課題とする。また、光音響波によって発生する超音波量が僅かであるため感度が低く、人体深部の観察が困難である光音響波測定装置において、感度を向上させることが可能な、音響波プローブ用組成物および音響波プローブ用シリコーン樹脂を提供することを課題とする。またこれに加えて、信号線ケーブルが体表用と比べて長いために感度が低く、構造・物理特性・プロセス適性上感度向上が困難である超音波内視鏡において、感度を向上させることが可能な、音響波プローブ用組成物および音響波プローブ用シリコーン樹脂を提供することを課題とする。 It is another object of the present invention to provide an ultrasonic probe that can use a capacitive micromachined ultrasonic transducer (cMUT) with insufficient sensitivity as a transducer array for ultrasonic diagnosis. In addition, the composition for an acoustic wave probe that can improve sensitivity in a photoacoustic wave measuring apparatus that has low sensitivity because the amount of ultrasonic waves generated by the photoacoustic wave is small and that makes it difficult to observe the deep part of the human body. It is another object of the present invention to provide a silicone resin for acoustic wave probes. In addition to this, it is possible to improve the sensitivity of ultrasonic endoscopes where the sensitivity is low because the signal cable is longer than that for the body surface, and it is difficult to improve the sensitivity in terms of structure, physical characteristics, and process suitability. An object is to provide a composition for an acoustic wave probe and a silicone resin for an acoustic wave probe.
本発明者らは、音響波プローブ用組成物用のシリコーン樹脂組成物に添加する無機化合物についての検討を行った結果、音響波プローブ用組成物中に、特定の範囲の粒子径および比重の無機化合物粒子を含有させることにより、上記課題を解決できることを見出し、この知見に基づき本発明をなすに至った。 As a result of studying an inorganic compound added to the silicone resin composition for an acoustic wave probe composition, the present inventors have found that an inorganic material having a specific range of particle diameter and specific gravity is contained in the acoustic wave probe composition. It has been found that the above problems can be solved by including compound particles, and the present invention has been made based on this finding.
上記の課題は以下の手段により解決された。
<1>ビニル基を有するポリシロキサン、分子鎖中に2個以上のSi−H基を有するポリシロキサンおよび一種以上の無機化合物粒子を含むポリシロキサン混合物を含有する音響波プローブ用組成物であって、
60℃3時間熱処理して厚さ2mmのシリコーン樹脂シートを得た場合、該シリコーン樹脂シートのJIS K6253−3(2012)に従うタイプAデュロメータ硬さが15以上45以下であり、
無機化合物粒子が、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、かつ、
無機化合物粒子が、平均一次粒子径が25nm未満であって、比重が2.0以上10.0以下である音響波プローブ用組成物。
<2>ビニル基を有するポリシロキサン、分子鎖中に2個以上のSi−H基を有するポリシロキサンおよび一種以上の無機化合物粒子を含むポリシロキサン混合物を含有する音響波プローブ用組成物であって、
無機化合物粒子が、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、かつ、
無機化合物粒子が、平均一次粒子径が3nmを超え15nm未満であって、比重が2.0以上10.0以下である音響波プローブ用組成物。
<3>ポリシロキサン混合物の合計100質量部中に、平均一次粒子径が25nm未満の無機化合物粒子を10〜60質量部含有する<1>または<2>に記載の音響波プローブ用組成物。
<4> <1>〜<3>のいずれか1つに記載の無機化合物粒子の比重が3.5以上10.0以下である音響波プローブ用組成物。
<5> <4>に記載の無機化合物粒子がアルミナ、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音響波プローブ用組成物。
<6> <1>〜<3>のいずれか1つに記載の無機化合物粒子の比重が5.0以上10.0以下である音響波プローブ用組成物。
<7> <6>に記載の無機化合物粒子が酸化セリウムである音響波プローブ用組成物。
<8> ポリシロキサン混合物の合計100質量部中に、ビニル基を有するポリシロキサンを10〜99.4質量部、分子鎖中に2個以上のSi−H基を有するポリシロキサンを0.5〜90質量部含有する<1>〜<7>のいずれか1つに記載の音響波プローブ用組成物。
<9> 平均一次粒子径が25nm未満の無機化合物粒子がシラン化合物で表面処理されたものである<1>〜<8>のいずれか1つに記載の音響波プローブ用組成物。
<10> ビニル基を有するポリシロキサンの質量平均分子量が20,000〜200,000である<1>〜<9>のいずれか1つに記載の音響波プローブ用組成物。
<11> ビニル基を有するポリシロキサンの質量平均分子量が40,000〜150,000である<1>〜<10>のいずれか1つに記載の音響波プローブ用組成物。
<12> ポリシロキサン混合物100質量部に対し、白金または白金化合物を0.00001〜0.05質量部含有する<1>〜<11>のいずれか1つに記載の音響波プローブ用組成物。
<13> <1>〜<12>のいずれか1つに記載の音響波プローブ用組成物を硬化した音響波プローブ用シリコーン樹脂。
<14> <13>に記載の音響波プローブ用シリコーン樹脂からなる音響レンズおよび/または<13>に記載の音響波プローブ用シリコーン樹脂からなる音響整合層を有する音響波プローブ。
<15> 超音波トランスデューサアレイとしての容量性マイクロマシン超音波振動子、および、<13>に記載の音響波プローブ用シリコーン樹脂を含んでなる音響レンズを備える超音波プローブ。
<16> <14>に記載の音響波プローブを備える音響波測定装置。
<17> <14>に記載の音響波プローブを備える超音波診断装置。
<18> <13>に記載の音響波プローブ用シリコーン樹脂を含んでなる音響レンズを備える光音響波測定装置。
<19> <13>に記載の音響波プローブ用シリコーン樹脂を含んでなる音響レンズを備える超音波内視鏡。
The above problem has been solved by the following means.
<1> A composition for an acoustic wave probe comprising a polysiloxane having a vinyl group, a polysiloxane having two or more Si-H groups in a molecular chain, and a polysiloxane mixture containing one or more inorganic compound particles. ,
When a silicone resin sheet having a thickness of 2 mm is obtained by heat treatment at 60 ° C. for 3 hours, the type A durometer hardness according to JIS K6253-3 (2012) of the silicone resin sheet is 15 or more and 45 or less,
The inorganic compound particles are selected from the group consisting of silicon carbide, boron nitride, alumina, barium sulfate and cerium oxide, and
A composition for an acoustic wave probe, wherein the inorganic compound particles have an average primary particle diameter of less than 25 nm and a specific gravity of 2.0 or more and 10.0 or less.
<2> A composition for an acoustic wave probe comprising a polysiloxane having a vinyl group, a polysiloxane having two or more Si-H groups in a molecular chain, and a polysiloxane mixture containing one or more inorganic compound particles. ,
The inorganic compound particles are selected from the group consisting of silicon carbide, boron nitride, alumina, barium sulfate and cerium oxide, and
A composition for an acoustic wave probe, wherein the inorganic compound particles have an average primary particle diameter of more than 3 nm and less than 15 nm and a specific gravity of 2.0 or more and 10.0 or less.
< 3 > The composition for an acoustic wave probe according to <1> or <2> , wherein 10 to 60 parts by mass of inorganic compound particles having an average primary particle diameter of less than 25 nm are contained in a total of 100 parts by mass of the polysiloxane mixture.
< 4 > A composition for an acoustic wave probe, wherein the specific gravity of the inorganic compound particles according to any one of <1> to <3> is 3.5 or more and 10.0 or less.
< 5 > A composition for an acoustic wave probe, wherein the inorganic compound particles according to < 4 > are selected from the group consisting of alumina, barium sulfate and cerium oxide.
< 6 > The composition for acoustic wave probes whose specific gravity of the inorganic compound particle as described in any one of <1> to <3> is 5.0 or more and 10.0 or less.
< 7 > A composition for an acoustic wave probe, wherein the inorganic compound particles according to < 6 > are cerium oxide.
<8> In a total of 100 parts by mass of the polysiloxane mixture, 10 to 99.4 parts by mass of a polysiloxane having a vinyl group, and 0.5 to 3 of a polysiloxane having two or more Si—H groups in a molecular chain. The composition for acoustic wave probes according to any one of <1> to <7>, containing 90 parts by mass.
<9> The composition for an acoustic wave probe according to any one of <1> to <8>, wherein the inorganic compound particles having an average primary particle diameter of less than 25 nm are surface-treated with a silane compound.
<10> The composition for an acoustic wave probe according to any one of <1> to <9>, wherein the polysiloxane having a vinyl group has a mass average molecular weight of 20,000 to 200,000.
<11> The composition for an acoustic wave probe according to any one of <1> to <10>, wherein the polysiloxane having a vinyl group has a mass average molecular weight of 40,000 to 150,000.
The composition for acoustic wave probes as described in any one of <1>-<11> which contains 0.00001-0.05 mass part of platinum or a platinum compound with respect to 100 mass parts of <12> polysiloxane mixtures.
<13> A silicone resin for an acoustic wave probe obtained by curing the composition for an acoustic wave probe according to any one of <1> to <12>.
<14> An acoustic wave probe having an acoustic lens made of the silicone resin for acoustic wave probes according to <13> and / or an acoustic matching layer made of the silicone resin for acoustic wave probes according to <13>.
<15> An ultrasonic probe comprising a capacitive micromachined ultrasonic transducer as an ultrasonic transducer array, and an acoustic lens comprising the silicone resin for acoustic wave probes according to <13>.
<16> An acoustic wave measuring device including the acoustic wave probe according to <14>.
<17> An ultrasonic diagnostic apparatus including the acoustic wave probe according to <14>.
<18> A photoacoustic wave measurement apparatus including an acoustic lens including the silicone resin for an acoustic wave probe according to <13>.
<19> An ultrasonic endoscope comprising an acoustic lens comprising the silicone resin for acoustic wave probes according to <13>.
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。
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)による測定値(ポリスチレン換算)である。
In the description of the present specification, unless otherwise specified, when a plurality of groups having the same sign 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) may further have a substituent. Further, “Si—H group” means a group having three bonds on a silicon atom, but the description of these bonds is omitted and the notation is simplified.
Further, in the present specification, “to” is used in the sense of including numerical values described before and after it as a lower limit value and an upper limit value.
In addition, unless otherwise indicated, the mass average molecular weight in this specification is a measured value (polystyrene conversion) by gel permeation chromatography (GPC).
本発明により、音響波(特に好ましくは超音波)減衰量を低く維持したまま、シリコーン樹脂の硬度と機械強度(引張破断強度、引張破断伸び、引裂強度および耐折疲労性)を大幅に向上することが可能な音響波プローブ用組成物、これを用いた音響波プローブ用シリコーン樹脂、音響波プローブ、音響波測定装置および超音波診断装置を提供することができる。
また、cMUTを超音波診断用トランスデューサアレイとして用いる超音波プローブ、光音響波測定装置および超音波内視鏡における感度を向上させることが可能な音響波プローブ用シリコーン樹脂を提供することができる。
According to the present invention, the hardness and mechanical strength (tensile rupture strength, tensile rupture elongation, tear strength, and bending fatigue resistance) of the silicone resin are greatly improved while the acoustic wave (particularly preferably ultrasonic wave) attenuation is kept low. It is possible to provide a composition for an acoustic wave probe, a silicone resin for an acoustic wave probe using the same, an acoustic wave probe, an acoustic wave measuring device, and an ultrasonic diagnostic device.
In addition, it is possible to provide an ultrasonic probe, a photoacoustic wave measurement apparatus, and a silicone resin for an acoustic wave probe that can improve sensitivity in an ultrasonic endoscope using cMUT as an ultrasonic diagnostic transducer array.
このような効果は、平均一次粒子径が特定の範囲の小さい無機化合物粒子が、音響波プローブ用シリコーン樹脂に機械的応力が加わった際にストッパーとして機能するためと考えられる。特に、平均一次粒子径が小さいことで粒子間距離が小さくなるため、ストッパーとしての機能をより発揮し、シリコーン樹脂の引裂強度が大幅に向上するものであると考えられる。
この結果、音響波減衰量の上昇が抑制され、かつ音響波プローブ用シリコーン樹脂の硬度および機械強度(引張破断強度、引張破断伸び、引裂強度および耐折疲労性)が向上するものと思われる。
Such an effect is considered because inorganic compound particles having a small average primary particle diameter in a specific range function as a stopper when mechanical stress is applied to the silicone resin for acoustic wave probes. In particular, since the average primary particle size is small, the interparticle distance is small, so that the function as a stopper is exhibited more and the tear strength of the silicone resin is greatly improved.
As a result, it is considered that the increase in acoustic wave attenuation is suppressed, and the hardness and mechanical strength (tensile rupture strength, tensile rupture elongation, tear strength, and folding fatigue resistance) of the silicone resin for an acoustic wave probe are improved.
<<音響波プローブ用組成物>>
本発明の音響波プローブ用組成物(以下、単に組成物とも称す。)は、ビニル基を有するポリシロキサン、分子鎖中に2個以上のSi−H基を有するポリシロキサンおよび一種以上の無機化合物粒子を少なくとも含むポリシロキサン混合物を含有する音響波プローブ用組成物であって、無機化合物粒子は、平均一次粒子径が25nm未満であって、比重が2.0以上10.0以下である。
<< Composition for acoustic wave probe >>
The composition for an acoustic wave probe of the present invention (hereinafter also simply referred to as a composition) includes a polysiloxane having a vinyl group, a polysiloxane having two or more Si—H groups in a molecular chain, and one or more inorganic compounds. The composition for an acoustic wave probe contains a polysiloxane mixture containing at least particles, and the inorganic compound particles have an average primary particle diameter of less than 25 nm and a specific gravity of 2.0 or more and 10.0 or less.
ポリシロキサン混合物の合計100質量部中の、平均一次粒子径が25nm未満であって、比重が2.0以上10.0以下である無機化合物粒子の含有量は、10〜60質量部が好ましく、15〜50質量部がより好ましく、20〜40質量部がさらに好ましい。
また、ポリシロキサン混合物の合計100質量部中の、ビニル基を有するポリシロキサンの含有量は10〜99.4質量部が好ましく、分子鎖中に2個以上のSi−H基を有するポリシロキサンの含有量は0.5〜90質量部が好ましい。なお、ビニル基を有するポリシロキサンの含有量は、50〜90質量部がより好ましく、分子鎖中に2個以上のSi−H基を有するポリシロキサンの含有量は、1〜50質量部がより好ましい。
なお、ポリシロキサン混合物とは、ビニル基を有するポリシロキサンと分子鎖中に2個以上のSi−H基を有するポリシロキサンとを架橋重合(硬化)させる触媒を含まない混合物である。従って、ポリシロキサン混合物中には、平均一次粒子径が25nm未満であって、比重が2.0以上10.0以下である無機化合物粒子が含まれるが、触媒は含まれない。
また、ポリシロキサン混合物の合計100質量部とは、ポリシロキサン混合物に含まれる個々の成分の合計が100質量部であることを意味する。
The average primary particle diameter in the total 100 parts by mass of the polysiloxane mixture is less than 25 nm, and the content of the inorganic compound particles having a specific gravity of 2.0 or more and 10.0 or less is preferably 10 to 60 parts by mass, 15-50 mass parts is more preferable, and 20-40 mass parts is further more preferable.
Further, the content of the polysiloxane having a vinyl group in the total 100 parts by mass of the polysiloxane mixture is preferably 10 to 99.4 parts by mass, and the polysiloxane having two or more Si—H groups in the molecular chain. The content is preferably 0.5 to 90 parts by mass. In addition, the content of the polysiloxane having a vinyl group is more preferably 50 to 90 parts by mass, and the content of the polysiloxane having two or more Si—H groups in the molecular chain is more preferably 1 to 50 parts by mass. preferable.
The polysiloxane mixture is a mixture that does not contain a catalyst for cross-linking (curing) a polysiloxane having a vinyl group and a polysiloxane having two or more Si—H groups in the molecular chain. Therefore, the polysiloxane mixture contains inorganic compound particles having an average primary particle diameter of less than 25 nm and a specific gravity of 2.0 or more and 10.0 or less, but does not contain a catalyst.
The total 100 parts by mass of the polysiloxane mixture means that the total of individual components contained in the polysiloxane mixture is 100 parts by mass.
ポリシロキサン混合物中に含有する上記の各ポリシロキサンは、ビニル基や分子鎖中に2個以上のSi−H基を有するものであれば、どのようなポリシロキサンでも構わない。ただし、本発明では、ビニル基を有するポリオルガノシロキサン(A)および分子鎖中に2個以上のSi−H基を有するポリオルガノシロキサン(B)が好ましい。
従って、本発明では、ポリオルガノシロキサン混合物中に、ビニル基を有するポリオルガノシロキサン(A)、分子鎖中に2個以上のSi−H基を有するポリオルガノシロキサン(B)および平均一次粒子径が25nm未満であって、比重が2.0以上10.0以下である無機化合物粒子(C)を成分として少なくとも含有する組成物が好ましい。
以下の詳細な説明においては、好ましい態様である、ポリシロキサン混合物がビニル基を有するポリオルガノシロキサン(A)および分子鎖中に2個以上のSi−H基を有するポリオルガノシロキサン(B)を含有するものについて記載する。ただし、ポリシロキサン混合物中に含有する各ポリシロキサンは、このポリシロキサン(A)、(B)に限定されるものではない。
Each polysiloxane contained in the polysiloxane mixture may be any polysiloxane as long as it has a vinyl group or two or more Si-H groups in the molecular chain. However, in the present invention, polyorganosiloxane (A) having a vinyl group and polyorganosiloxane (B) having two or more Si—H groups in the molecular chain are preferred.
Therefore, in the present invention, a polyorganosiloxane mixture (A) having a vinyl group, a polyorganosiloxane (B) having two or more Si-H groups in a molecular chain, and an average primary particle size in the polyorganosiloxane mixture. A composition containing at least inorganic compound particles (C) having a specific gravity of less than 25 nm and a specific gravity of 2.0 or more and 10.0 or less is preferred.
In the following detailed description, preferred embodiments, the polysiloxane mixture contains a polyorganosiloxane (A) having a vinyl group and a polyorganosiloxane (B) having two or more Si-H groups in the molecular chain. Describe what to do. However, each polysiloxane contained in the polysiloxane mixture is not limited to these polysiloxanes (A) and (B).
<ビニル基を有するポリオルガノシロキサン(A)>
本発明に用いられるビニル基を有するポリオルガノシロキサン(A)(以下、単にポリオルガノシロキサン(A)とも称す。)は、分子鎖中に2個以上のビニル基を有する。
ビニル基を有するポリオルガノシロキサン(A)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(a)(以下、単にポリオルガノシロキサン(a)とも称す。)、または分子鎖中に−O−Si(CH3)2(CH=CH2)を少なくとも2つ有するポリオルガノシロキサン(b)(以下、単にポリオルガノシロキサン(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ポリオルガノシロキサン(a)が好ましい。
ポリオルガノシロキサン(a)は直鎖状が好ましく、ポリオルガノシロキサン(b)は、−O−Si(CH3)2(CH=CH2)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(b)が好ましい。
<Polyorganosiloxane having vinyl group (A)>
The polyorganosiloxane (A) having a vinyl group used in the present invention (hereinafter also simply referred to as polyorganosiloxane (A)) has two or more vinyl groups in the molecular chain.
As the polyorganosiloxane (A) having a vinyl group, for example, a polyorganosiloxane (a) having vinyl groups at least at both ends of the molecular chain (hereinafter, also simply referred to as polyorganosiloxane (a)), or in the molecular chain. And polyorganosiloxane (b) having at least two —O—Si (CH 3 ) 2 (CH═CH 2 ) (hereinafter also simply referred to as polyorganosiloxane (b)). Among these, polyorganosiloxane (a) having vinyl groups at least at both ends of the molecular chain is preferable.
The polyorganosiloxane (a) is preferably linear, and the polyorganosiloxane (b) is a polyorganosiloxane in which —O—Si (CH 3 ) 2 (CH═CH 2 ) is bonded to Si atoms constituting the main chain. Organosiloxane (b) is preferred.
ビニル基を有するポリオルガノシロキサン(A)は、例えば白金触媒の存在下、2個以上のSi−H基を有するポリオルガノシロキサン(B)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。 The polyorganosiloxane (A) having a vinyl group is hydrosilylated by reaction with a polyorganosiloxane (B) having two or more Si—H groups, for example, in the presence of a platinum catalyst. By this hydrosilylation reaction (addition reaction), a crosslinked structure (cured) is formed.
ポリオルガノシロキサン(A)のビニル基の含有量は、特に限定されない。なお、音響波プローブ用組成物に含まれる各成分との間に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、ポリオルガノシロキサン(A)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。
The vinyl group content of the polyorganosiloxane (A) is not particularly limited. From the viewpoint of forming a sufficient network with each component contained in the composition for acoustic wave probes, for example, the content of vinyl groups is preferably 0.01 to 5 mol%, and 0.05 to 2 mol. % Is more preferable.
Here, the content of the vinyl group is the mol% of the vinyl group-containing siloxane unit when the total units constituting the polyorganosiloxane (A) 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%.
また、ポリオルガノシロキサン(A)は、フェニル基を有することも好ましく、ポリオルガノシロキサン(A)のフェニル基の含有量は、特に限定されない。音響波プローブ用シリコーン樹脂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、ポリオルガノシロキサン(A)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。
Moreover, it is also preferable that polyorganosiloxane (A) has a phenyl group, and content of the phenyl group of polyorganosiloxane (A) is not specifically limited. From the viewpoint of mechanical strength when a silicone resin for acoustic wave probes is used, for example, it is preferably 1 to 80 mol%, more preferably 2 to 40 mol%.
Here, the phenyl group content is the mol% of the phenyl group-containing siloxane unit when the total units constituting the polyorganosiloxane (A) 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%.
In addition, a unit means the Si-O unit which comprises a principal chain, and terminal Si.
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シリコーン樹脂(以下、単にシリコーン樹脂とも称す。)の機械強度、硬度、化学的安定性等の向上の点から、重合度は200〜3000が好ましく、400〜2000がより好ましく、比重は0.9〜1.1が好ましい。 The degree of polymerization and specific gravity are not particularly limited. The degree of polymerization is preferably from 200 to 3000, and preferably from 400 to 2000, from the viewpoint of improving the mechanical strength, hardness, chemical stability, etc. of the obtained silicone resin for acoustic wave probes (hereinafter also simply referred to as silicone resin). More preferably, the specific gravity is preferably 0.9 to 1.1.
ビニル基を有するポリオルガノシロキサンの質量平均分子量は、機械強度、硬度、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。 The mass average molecular weight of the polyorganosiloxane having a vinyl group is preferably 20,000 to 200,000, more preferably 40,000 to 150,000, in view of mechanical strength, hardness, and ease of processing. 000 to 120,000 is more preferable.
質量平均分子量は、例えば、GPC装置HLC−8220(東ソー株式会社製)を用意し、溶離液としてトルエン(湘南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。 For example, GPC apparatus HLC-8220 (manufactured by Tosoh Corporation) is prepared, toluene (Shonan Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is used as the eluent, and TSKgel (registered trademark) G3000HXL + TSKgel (registered trademark) is used as the column. Using G2000HXL, measurement can be performed using an RI detector under conditions of a temperature of 23 ° C. and a flow rate of 1 mL / min.
25℃における動粘度は、1×10−5〜10m2/sが好ましく、1×10−4〜1m2/sがより好ましく、1×10−3〜0.5m2/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。
Kinematic viscosity at 25 ° C. is preferably 1 × 10 -5 ~10m 2 / s , more preferably 1 × 10 -4 ~1m 2 / s , 1 × 10 -3 ~0.5
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.).
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(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。 The polyorganosiloxane (a) having vinyl groups at least at both ends of the molecular chain is preferably a polyorganosiloxane represented by the following general formula (A).
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。 In the general formula (A), R a1 represents a vinyl group, and 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. Here, 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.
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、n−デシルが挙げられる。 1-10 are preferable, as for carbon number of the alkyl group in R < a2> and R <a3> , 1-4 are more preferable, 1 or 2 is more preferable, and 1 is especially preferable. Examples of the alkyl group include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, n-hexyl, n-octyl, 2-ethylhexyl and n-decyl.
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、シクロへキシルが挙げられる。 3-10 are preferable, as for carbon number of the cycloalkyl group in R < a2> and R <a3 >, 5-10 are more preferable, and 5 or 6 is still more preferable. 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.
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、ブテニルが挙げられる。 2-10 are preferable, as for carbon number of the alkenyl group in R < a2> and R <a3 >, 2-4 are more preferable, and 2 is more preferable. Examples of the alkenyl group include vinyl, allyl, and butenyl.
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、ナフチルが挙げられる。 6-12 are preferable, as for carbon number of the aryl group in R < a2> and R <a3 >, 6-10 are more preferable, and 6-8 are more preferable. Examples of the aryl group include phenyl, tolyl, and naphthyl.
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、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。
These alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group and aryl group may have a substituent. Examples of such 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 a halogenated alkyl group.
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、メチ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。
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 further preferably a methyl group, a vinyl group or a phenyl group.
Among them, R a2 is preferably a methyl group, and 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 methyl group. It is also preferred that both R a2 in the repetition of x1 are phenyl groups.
x1は200〜3000の整数が好ましく、400〜2000の整数がより好ましい。
x2は、1〜3000の整数が好ましく、1〜1000の整数がより好ましく、40〜1000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1〜3000の整数が好ましく、5〜1000の整数がより好ましい。
x1 is preferably an integer of 200 to 3000, and more preferably an integer of 400 to 2000.
x2 is preferably an integer of 1 to 3000, more preferably an integer of 1 to 1000, still more preferably an integer of 40 to 1000, and particularly preferably an integer of 40 to 700.
Moreover, as another aspect, x1 is preferably an integer of 1 to 3000, and more preferably an integer of 5 to 1000.
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、DMS−V52)、PDVシリーズ(例えば、PDV−0341、PDV−0346、PDV−0535、PDV−0541、PDV−1631、PDV−1635、PDV−1641、PDV−2335)、PMV−9925、PVV−3522、FMV−4031、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。
Polyorganosiloxanes having vinyl groups at least 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, DMS-V52), PDV series (for example, PDV-0341, PDV-0346, PDV-0535, PDV-0541, PDV-1631, PDV- 1635, PDV-1641, PDV-2335), PMV-9925, PVV-3522, FMV-4031, and EDV-2022.
In addition, since DMS-V31S15 is previously blended with fumed silica, kneading with a special apparatus is unnecessary.
本発明におけるビニル基を有するポリオルガノシロキサン(A)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。 The polyorganosiloxane (A) having a vinyl group in the present invention may be used alone or in combination of two or more.
<分子鎖中に2個以上のSi−H基を有するポリオルガノシロキサン(B)>
本発明に用いられる分子鎖中に2個以上のSi−H基を有するポリオルガノシロキサン(B)(以下、単にポリオルガノシロキサン(B)とも称す。)は、分子鎖中に2個以上のSi−H基を有する。
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。
<Polyorganosiloxane (B) having two or more Si-H groups in the molecular chain>
The polyorganosiloxane (B) having two or more Si—H groups in the molecular chain used in the present invention (hereinafter also simply referred to as polyorganosiloxane (B)) has two or more Si in the molecular chain. It has a -H group.
By having two or more Si—H groups in the molecular chain, a polyorganosiloxane having at least two polymerizable unsaturated groups can be crosslinked.
ポリオルガノシロキサン(B)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。
The polyorganosiloxane (B) 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.
分子鎖中に2個以上のSi−H基を有する、直鎖状構造のポリオルガノシロキサン(B)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。 The polyorganosiloxane (B) having a linear structure having two or more Si-H groups in the molecular chain is preferably a polyorganosiloxane represented by the following general formula (B).
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)2(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。 In the 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. Here, a plurality of R b1 , a plurality of R b2 , a plurality of R b3 , a plurality of R b4 and a plurality of R b5 may be the same as 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.
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。 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.
−O−Si(Rb5)2(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。 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.
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)2(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(CH3)2H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)2(Rb4)が好ましく、水素原子または−O−Si(CH3)2Hがより好ましい。
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 ). 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.
Among these, 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 —O—Si (CH 3 ) 2 H.
y1およびy2は、1〜2000の整数が好ましく、1〜50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5〜2000の整数が好ましく、7〜1000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。
y1 and y2 are preferably an integer of 1 to 2000, more preferably an integer of 1 to 50, and still more preferably an integer of 1 to 30.
y1 + y2 is preferably an integer of 5 to 2000, more preferably an integer of 7 to 1000, still more preferably 10 to 50, and particularly preferably an integer of 15 to 30.
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。
As a combination of R b1 to R b3 , R b1 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R b2 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R b3 is a combination of hydrogen atoms, and R b1 is alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R b2 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R b3 is more preferably a combination of hydrogen atoms.
In this preferable combination, the content of the hydrosilyl group represented by y2 / (y1 + y2) is preferably more than 0.1 and less than 0.6, more preferably more than 0.1 and less than 0.4.
直鎖状構造のポリオルガノシロキサン(B)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%)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。
The polyorganosiloxane (B) having a linear structure is, for example, a methylhydrosiloxane-dimethylsiloxane copolymer (trimethylsiloxane terminated) manufactured by Gelest, HMS-064 (MeHSiO: 5-7 mol%), HMS- 082 (MeHSiO: 7-8 mol%), HMS-301 (MeHSiO: 25-30 mol%), HMS-501 (MeHSiO: 50-55 mol%).
Here, mol% of MeHSiO has the same meaning as multiplied by 100 to y2 / (y1 + y2) in the preferable combination of the R b1 to R b3.
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。 In addition, it is preferable that 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.
分子鎖中に2個以上のSi−H基を有する、分岐状構造のポリオルガノシロキサン(B)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。
分岐状構造のポリオルガノシロキサン(B)は、下記平均組成式(b)で表されるものが好ましい。
The branched polyorganosiloxane (B) 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 structure polyorganosiloxane (B) is preferably represented by the following average composition formula (b).
平均組成式(b):[Ha(Rb6)3‐aSiO1/2]y3[SiO4/2]y4 Average composition formula (b): [H a (R b6 ) 3-a SiO 1/2 ] y3 [SiO 4/2 ] y4
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。 Here, 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.
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。
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.
一方、分岐状構造のポリオルガノシロキサン(B)を化学構造式で表すと、−O−Si(CH3)2(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。 On the other hand, when the polyorganosiloxane (B) having a branched structure is represented by a chemical structural formula, polyorganosiloxane in which —O—Si (CH 3 ) 2 (H) is bonded to Si atoms constituting the main chain is preferable. Those having a structure represented by the following general formula (Bb) are more preferable.
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。 In the general formula (Bb), * means that it is bonded to at least a Si atom of siloxane.
分岐状構造のポリオルガノシロキサン(B)は、例えば、HQM−107(商品名、Gelest社製、水素化Qレジン)、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)、[(HMe2SiO)(C6H3Si)O]:99−100mol%)が挙げられる。 Examples of the branched polyorganosiloxane (B) include HQM-107 (trade name, manufactured by Gelest, hydrogenated Q resin), HDP-111 (trade name, manufactured by Gelest, polyphenyl- (dimethylhydroxy) siloxane. (Hydrogen end), [(HMe 2 SiO) (C 6 H 3 Si) O]: 99-100 mol%).
本発明に用いられる分子鎖中に2個以上のSi−H基を有するポリオルガノシロキサン(B)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、直鎖状構造のポリオルガノシロキサン(B)と分岐状構造のポリオルガノシロキサン(B)を組み合わせて用いてもよい。 The polyorganosiloxane (B) having two or more Si-H groups in the molecular chain used in the present invention may be used alone or in combination of two or more. Further, a linear polyorganosiloxane (B) and a branched polyorganosiloxane (B) may be used in combination.
<平均一次粒子径が25nm未満であって、比重が2.0以上10.0以下である無機化合物粒子(C)>
本発明に用いられる平均一次粒子径が25nm未満であって、比重が2.0以上10.0以下である無機化合物粒子(C)(以下、単に無機化合物粒子(C)とも称す。)は、得られるシリコーン樹脂の硬度や機械強度の向上、特に引裂強度の向上を目的として添加される成分である。
本発明で使用する無機化合物粒子(C)は、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た無機化合物粒子である。
<Inorganic compound particles (C) having an average primary particle diameter of less than 25 nm and a specific gravity of 2.0 or more and 10.0 or less>
The inorganic compound particles (C) having an average primary particle diameter of less than 25 nm and a specific gravity of 2.0 or more and 10.0 or less (hereinafter also simply referred to as inorganic compound particles (C)) used in the present invention are as follows. improved hardness and mechanical strength of the obtained silicone resin, Ru component der added as particularly in order to improve the tear strength.
The inorganic compound particles (C) used in the present invention are inorganic compound particles selected from the group consisting of silicon carbide, boron nitride, alumina, barium sulfate and cerium oxide.
本発明においては、無機化合物粒子(C)の平均一次粒子径を25nm未満と小さくすることにより、音響波減衰量の上昇が抑制され、かつシリコーン樹脂の引裂強度を向上させることが可能となったものと思われる。
すなわち、機械的応力によるシリコーン樹脂のクラックが、微細な無機化合物粒子(C)がストッパーとして機能することで抑制されていると考えられる。特に、平均一次粒子径が小さいことで粒子間距離が小さくなるため、ストッパーとしての機能をより発揮し、シリコーン樹脂の引裂強度が大幅に向上するものと推定される。
In the present invention, by reducing the average primary particle diameter of the inorganic compound particles (C) to less than 25 nm, an increase in acoustic wave attenuation can be suppressed and the tear strength of the silicone resin can be improved. It seems to be.
That is, it is thought that the crack of the silicone resin due to mechanical stress is suppressed by the fine inorganic compound particles (C) functioning as a stopper. In particular, since the average primary particle size is small, the interparticle distance is small, so that the function as a stopper is exhibited more and the tear strength of the silicone resin is estimated to be greatly improved.
本発明に用いられる無機化合物粒子(C)の平均一次粒子径は、シリコーン樹脂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25nm未満であり、3nmを超え25nm未満が好ましく、3nmを超え20nm未満がより好ましく、3nmを超え15nm未満がさらに好ましい。 The average primary particle diameter of the inorganic compound particles (C) used in the present invention is less than 25 nm from the viewpoint of suppressing an increase in acoustic wave attenuation of the silicone resin and improving the tear strength, and more than 3 nm and less than 25 nm. Preferably, it is more than 3 nm and less than 20 nm, more preferably more than 3 nm and less than 15 nm.
なお、平均一次粒子径は、無機化合物粒子の製造メーカーのカタログに記載されている。ただし、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、透過型電子顕微鏡(Transmission Electron Microscopy:TEM)により測定した粒子径を平均することで求めることができる。すなわち、TEMにより撮影した電子顕微鏡写真の1つの粒子について、短径と長径を測定し、その平均値を1つの粒子の粒子径として求める。本明細書においては、300個以上の粒子の粒子径を平均し、平均一次粒子径として求める。
また、無機化合物粒子(C)に後述する表面処理が施されている場合は、表面処理された状態での平均一次粒子径を意味する。
The average primary particle diameter is described in the catalog of the manufacturer of inorganic compound particles. However, a product whose average primary particle size is not described in the catalog or a newly produced product can be obtained by averaging the particle size measured by a transmission electron microscope (TEM). That is, the short diameter and the long diameter are measured for one particle of an electron micrograph taken by TEM, and the average value is obtained as the particle diameter of one particle. In this specification, the particle diameters of 300 or more particles are averaged to obtain the average primary particle diameter.
Moreover, when the surface treatment mentioned later is given to the inorganic compound particle (C), it means the average primary particle diameter in the surface-treated state.
また、本発明に用いられる無機化合物粒子(C)の比重は、2.0以上10.0以下であり、下限値は3.5以上が好ましく、5.0以上がより好ましい。
具体的には、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無機化合物粒子(C)が好ましく、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無機化合物がより好ましく、酸化セリウムがさらに好ましい。
The specific gravity of the inorganic compound particles (C) used in the present invention is 2.0 or more and 10.0 or less, and the lower limit is preferably 3.5 or more, more preferably 5.0 or more.
Specifically, inorganic compound particles (C) selected from the group consisting of silicon carbide, boron nitride, alumina, barium sulfate and cerium oxide are preferred, and inorganic compounds selected from the group consisting of alumina, barium sulfate and cerium oxide. Is more preferable, and cerium oxide is more preferable.
無機化合物粒子(C)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。 As the inorganic compound particles (C), only one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.
本発明に用いられる無機化合物粒子(C)は、得られるシリコーン樹脂の硬度や機械強度の向上の点から、比表面積は50〜400m2/gが好ましく、100〜400m2/gがより好ましい。 Inorganic compound particles used in the present invention (C), from the viewpoint of improving the hardness and mechanical strength of the obtained silicone resin, the specific surface area is preferably 50~400m 2 / g, 100~400m 2 / g is more preferable.
本発明に用いられる無機化合物粒子(C)は、粒子の表面が表面処理された無機化合物粒子が好ましく、シラン化合物で表面処理された無機化合物粒子がより好ましい。
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リコーン樹脂との相互作用が強くなり、また、シリコーン樹脂との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(C)は、機械的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、シリコーン樹脂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。
The inorganic compound particles (C) used in the present invention are preferably inorganic compound particles whose surface is surface-treated, and more preferably inorganic compound particles whose surface is treated with a silane compound.
Surface treatment of inorganic compound particles with a silane compound enhances the interaction with the silicone resin and increases the affinity with the silicone resin, enabling fine dispersion of inorganic compound particles with a small average primary particle size. It is considered to be. For this reason, it is considered that the inorganic compound fine particles (C) exhibit more functions as a stopper when mechanical stress is applied, and the hardness and mechanical strength of the silicone resin 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.
(i)シランカップリング剤
シランカップリング剤は、シリコーン樹脂の硬度や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、得られるシリコーン樹脂の硬度や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、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(C)とポリオルガノシロキサン(A)および(B)との親和性が良好となり、得られるシリコーン樹脂の硬度および機械強度が向上するため好ましい。
(I) Silane coupling agent The silane coupling agent is preferably a silane coupling agent having a hydrolyzable group from the viewpoint of improving the hardness and mechanical strength of the silicone resin. 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 mechanical strength of the silicone resin are improved. Examples of the hydrolyzable group include an alkoxy group, an acyloxy group, and a halogen atom.
When the surface of the inorganic compound particles is hydrophobically modified, the affinity between the inorganic compound particles (C) and the polyorganosiloxane (A) and (B) is improved, and the hardness of the resulting silicone resin Further, it is preferable because the mechanical strength is improved.
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、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、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、フェニルトリクロロシランのようなクロロシラン;ヘキサメチルジシラザン(HMDS)が挙げられる。 Examples of the silane coupling agent having a hydrophobic group as a functional group include methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenyltriethoxysilane, and n-propyltrisilane. Alkoxysilanes such as methoxysilane, n-propyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysilane, decyltrimethoxysilane; chlorosilanes such as methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, phenyltrichlorosilane; hexa And methyl disilazane (HMDS).
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、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、ビニルメチルジクロロシランのようなクロロシラン;ジビニルテトラメチルジシラザンが挙げられる。 Examples of the silane coupling agent having a vinyl group as a functional group include methacryloxypropyltriethoxysilane, methacryloxypropyltrimethoxysilane, methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, and vinyltriethoxy. Examples thereof include alkoxysilanes such as silane, vinyltrimethoxysilane and vinylmethyldimethoxysilane; chlorosilanes such as vinyltrichlorosilane and vinylmethyldichlorosilane; divinyltetramethyldisilazane.
シランカップリング剤で表面処理された無機化合物粒子(C)は、トリアルキルシリル化剤で処理された無機化合物粒子が好ましく、トリメチルシリル化剤で処理された無機化合物粒子がより好ましい。
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や、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、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)や、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トリメチルメトキシシランが挙げられる。
The inorganic compound particles (C) surface-treated with the silane coupling agent are preferably inorganic compound particles treated with a trialkylsilylating agent, and more preferably inorganic compound particles treated with a trimethylsilylating agent.
Examples of the silane compound include the above silane coupling agents and silane coupling agents in which functional groups in the silane coupling agent are substituted with alkyl groups.
Examples of the trimethylsilylating agent include trimethylchlorosilane and hexamethyldisilazane (HMDS) described in the above silane coupling agent and trimethylmethoxysilane which is a silane coupling agent in which a functional group is substituted with an alkyl group. It is done.
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)、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)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。
Examples of commercially available silane coupling agents include hexamethyldisilazane (HMDS) (trade name: HEXAMETHYLDISILAZAN (SIH6110.1), manufactured by Gelest).
Hydroxyl groups present on the surface of the inorganic compound particles are covered with trimethylsilyl groups by reaction with hexamethyldisilazane (HMDS), and the surface of the inorganic compound particles is modified to be hydrophobic.
(ii)シリコーン化合物
無機化合物粒子(C)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や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、側鎖や末端の全部または一部にアミノ基、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、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、環状のいずれの構造でもよい。
(Ii) Silicone Compound The silicone compound that coats the inorganic compound particles (C) may be a polymer composed of siloxane bonds.
Examples of the silicone compound include a silicone compound in which all or part of the side chain or terminal of polysiloxane is a methyl group, a silicone compound in which part of the side chain is a hydrogen atom, or all or one of the side chain or terminal. Examples thereof include a modified silicone compound in which an organic group such as an amino group or an epoxy group is introduced into the part, and a silicone resin having a branched structure. The silicone compound may have a linear or cyclic structure.
ポリシロキサンの側鎖や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)、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)、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。 Examples of silicone compounds in which all or part of the side chain or terminal of polysiloxane are methyl groups include polymethylhydrosiloxane (hydrogen terminal), polymethylhydrosiloxane (trimethylsiloxy terminal), polymethylphenylsiloxane ( Hydrogen-terminated), monomethylpolysiloxanes such as polymethylphenylsiloxane (trimethylsiloxy-terminated), such as dimethylpolysiloxane (hydrogen-terminated), dimethylpolysiloxane (trimethylsiloxy-terminated), and dimethylpolysiloxanes such as cyclic dimethylpolysiloxane. Can be mentioned.
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・ターポリマーが挙げられる。 Examples of silicone compounds in which a part of the side chain is a hydrogen atom include 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 Examples thereof include siloxane-octylmethylsiloxane copolymer / terpolymer.
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、水素原子の有機基を導入した反応性シリコーンや、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、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が挙げられる。 Examples of the modified silicone introduced with an organic group include amino groups, epoxy groups, methoxy groups, (meth) acryloyl groups, phenol groups, carboxylic anhydride groups, hydroxy groups, mercapto groups, carboxy groups, and hydrogen atoms. Non-reactive silicones modified with, for example, polyethers, aralkyls, fluoroalkyls, long-chain alkyls, long-chain aralkyls, higher fatty acid esters, higher fatty acid amides, and polyether methoxys. It is done.
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、得られるシリコーン樹脂の硬度や機械強度が向上される。
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.
In addition, when a reactive modified silicone is used as the silicone compound, the organic group reacts with the hydroxyl group on the surface of the inorganic compound particle, whereby the surface modification of the inorganic compound particle is performed, and the hardness and machine of the resulting silicone resin Strength is improved.
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。 Examples of commercially available silicone compounds include methyl hydrogen silicone oil (MHS) (trade name: KF-99, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), which is polymethylhydrosiloxane (trimethylsiloxy terminal).
ポリオルガノシロキサン(A)の有するビニル基とポリオルガノシロキサン(B)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。
しかしながら、本発明においては、無機化合物粒子(C)の平均一次粒子径が小さく、ポリオルガノシロキサン(A)および(B)の隙間に密に充填されているため、ポリオルガノシロキサン(A)および(B)の分子鎖の運動は制限されている。
従って、全てのビニル基がSi−H基と反応するためには、ポリオルガノシロキサン(A)の有するビニル基に対するポリオルガノシロキサン(B)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。
The vinyl group possessed by the polyorganosiloxane (A) and the Si—H group possessed by the polyorganosiloxane (B) usually react in a stoichiometric ratio of 1: 1.
However, in the present invention, since the average primary particle diameter of the inorganic compound particles (C) is small and the gaps between the polyorganosiloxanes (A) and (B) are closely packed, the polyorganosiloxanes (A) and ( The movement of the molecular chain of B) is limited.
Therefore, in order for all vinyl groups to react with the Si—H group, the equivalent of the Si—H group of the polyorganosiloxane (B) to the vinyl group of the polyorganosiloxane (A) is vinyl group: Si— H group is preferably 1: 1.1-1: 8, more preferably 1: 1.2-1: 5.
<その他の成分>
本発明の音響波プローブ用組成物は、ビニル基を有するポリオルガノシロキサン(A)、分子鎖中に2個以上のSi−H基を有するポリオルガノシロキサン(B)および平均一次粒子径が25nm未満であって、比重が2.0以上10.0以下である無機化合物粒子(C)以外に、付加重合反応のための白金触媒、硬化遅延剤、溶媒、分散剤、顔料、染料、帯電防止剤、酸化防止剤、難燃剤、熱伝導性向上剤等を適宜配合することができる。
<Other ingredients>
The composition for an acoustic wave probe of the present invention comprises a polyorganosiloxane having a vinyl group (A), a polyorganosiloxane having two or more Si-H groups in the molecular chain, and an average primary particle size of less than 25 nm. In addition to inorganic compound particles (C) having a specific gravity of 2.0 or more and 10.0 or less, a platinum catalyst, a curing retarder, a solvent, a dispersant, a pigment, a dye, and an antistatic agent for addition polymerization reaction An antioxidant, a flame retardant, a thermal conductivity improver, and the like can be appropriately blended.
− 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、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、白金を無機化合物や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。
− Catalyst −
Examples of the catalyst include platinum or a platinum-containing compound (hereinafter also referred to as a platinum compound). Any platinum or platinum compound can be used.
Specifically, platinum black, platinum supported on an inorganic compound or carbon black, chloroplatinic acid or chloroplatinic acid alcohol solution, chloroplatinic acid and olefin complex salt, chloroplatinic acid and vinylsiloxane complex salt Etc. A catalyst may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.
触媒の含有量は、触媒量の範囲で適宜設定することができる。
触媒は、ポリオルガノシロキサン(B)のSi−H基が、ポリオルガノシロキサン(A)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。ヒドロシリル化による付加硬化反応によって、ポリオルガノシロキサン(A)がポリオルガノシロキサン(B)により架橋され、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組成物中に含有させてもよく、また、音響波プローブ用組成物に含有させずに、音響波プローブ用組成物と接触させてもよい。なお、後者の方が好ましい。
The content of the catalyst can be appropriately set within the range of the catalyst amount.
The catalyst is necessary in the hydrosilylation reaction in which the Si—H group of the polyorganosiloxane (B) is added to the vinyl group of the polyorganosiloxane (A). The polyorganosiloxane (A) is crosslinked with the polyorganosiloxane (B) by an addition curing reaction by hydrosilylation to form a silicone resin.
Here, the catalyst may be contained in the composition for acoustic wave probes of the present invention, or may be brought into contact with the composition for acoustic wave probes without being contained in the composition for acoustic wave probes. The latter is preferred.
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%、Gelest社製)が挙げられる。
As a commercially available platinum catalyst, a platinum compound (Brand name: PLATINUM CYCLOVINYLMETHYLSLOOXANE COMPLEX IN CYCLIC METHYLVINYLSILOXANES (SIP6832.2), Pt density |
触媒を本発明の音響波プローブ用組成物に含有させる場合には、触媒の含有量は、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。 When the catalyst is contained in the acoustic wave probe composition of the present invention, the content of the catalyst is preferably 0.00001 to 0.05 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polysiloxane mixture from the viewpoint of reactivity. 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.
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。 Further, the curing temperature can be adjusted by selecting an appropriate platinum catalyst. For example, platinum-vinyldisiloxane is used for room temperature curing (RTV) at 50 ° C. or lower, and platinum-cyclic vinylsiloxane is used for high temperature curing (HTV) at 130 ° C. or higher.
− 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、白金触媒による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。
− Cure retarder −
In the present invention, a curing retarder for the curing reaction can be appropriately used. The curing retarder is used for delaying an addition curing reaction by a platinum catalyst, and examples thereof include a low molecular weight vinylmethylsiloxane homopolymer (trade name: VMS-005, manufactured by Gelest).
The curing rate, that is, the working time can be adjusted by the content of the curing retarder.
<音響波プローブ用組成物および音響波プローブ用シリコーン樹脂の製造方法>
本発明の音響波プローブ用組成物は、任意の方法で作製することが可能である。
例えば、音響波プローブ用組成物を構成する成分を、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。
なお、均一な組成物を得る観点からは、まず、ビニル基を有するポリオルガノシロキサン(A)および分子鎖中に2個以上のSi−H基を有するポリオルガノシロキサン(B)に、平均一次粒子径が25nm未満であって、比重が2.0以上10.0以下である無機化合物粒子(C)を分散させたポリオルガノシロキサン混合物とすることが好ましい。その後、無機化合物粒子(C)を分散させたポリオルガノシロキサン混合物に触媒を添加し、減圧脱泡することで、音響波プローブ用組成物を作製することができる。
<Method for Producing Acoustic Wave Probe Composition and Silicone Resin for Acoustic Wave Probe>
The composition for acoustic wave probes of the present invention can be produced by any method.
For example, the components constituting the composition for acoustic wave probes 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.
From the viewpoint of obtaining a uniform composition, first, the average primary particles are added to the polyorganosiloxane (A) having a vinyl group and the polyorganosiloxane (B) having two or more Si—H groups in the molecular chain. It is preferable to use a polyorganosiloxane mixture in which inorganic compound particles (C) having a diameter of less than 25 nm and a specific gravity of 2.0 to 10.0 are dispersed. Then, the composition for acoustic wave probes can be produced by adding a catalyst to the polyorganosiloxane mixture in which the inorganic compound particles (C) are dispersed and degassing under reduced pressure.
このようにして得られた本発明の音響波プローブ用組成物を硬化させることにより、本発明の音響波プローブ用シリコーン樹脂を得ることができる。具体的には、例えば、20〜200℃で5分〜500分加熱硬化させることにより、音響波プローブ用シリコーン樹脂を得ることができる。 The silicone resin for acoustic wave probes of the present invention can be obtained by curing the composition for acoustic wave probes of the present invention thus obtained. Specifically, for example, a silicone resin for acoustic wave probes can be obtained by heat curing at 20 to 200 ° C. for 5 to 500 minutes.
<シリコーン樹脂の機械強度および音響波特性>
以下に、シリコーン樹脂の機械強度および音響波特性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、被検対象や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。
<Mechanical strength and acoustic wave characteristics of silicone resin>
Hereinafter, the mechanical strength and acoustic wave characteristics of the silicone resin will be described in detail.
Here, the acoustic wave characteristic describes the ultrasonic characteristic. However, 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, measurement conditions, and the like.
[硬度]
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(例えば、エクセル社製、商品名「RH−201A」)を用いて測定する。
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観点から、硬度は15以上が好ましく、25以上がより好ましい。なお、現実的な上限値は80以下である。
[hardness]
About a 2 mm-thick silicone resin sheet, according to JISK6253-3 (2012), type A durometer hardness is measured using a rubber hardness meter (for example, the product name "RH-201A" by the Excel company).
The hardness is preferably 15 or more, and more preferably 25 or more, from the viewpoint of preventing deformation when incorporated and used as a part of the acoustic wave probe. The practical upper limit is 80 or less.
[引張試験]
厚み1mmのシリコーン樹脂シートについて、JIS K6251(2010)に従い、ダンベル状試験片を作製し、引張破断強度および引張破断伸度(伸び)を測定する。
引張破断強度は1.2MPa以上が好ましく、引張破断伸びは500%以上が好ましい。なお、現実的な上限値は、引張破断強度は10MPa以下であり、引張破断伸びは1500%以下である。
[Tensile test]
A dumbbell-shaped test piece is produced according to JIS K6251 (2010) for a 1 mm thick silicone resin sheet, and the tensile breaking strength and tensile breaking elongation (elongation) are measured.
The tensile breaking strength is preferably 1.2 MPa or more, and the tensile breaking elongation is preferably 500% or more. The realistic upper limit is that the tensile strength at break is 10 MPa or less and the tensile elongation at break is 1500% or less.
[引裂強度試験]
厚み2mmのシリコーン樹脂シートについて、JIS K6252(2007)に従い、トラウザー型試験片を作製し、引裂強度を測定する。
引裂強度は15N/cm以上が好ましく、20N/cm以上がより好ましく、30N/cm以上がさらに好ましい。なお、現実的な上限値は100N/cm以下である。
[Tear strength test]
A trouser type test piece is prepared according to JIS K6252 (2007) for a 2 mm thick silicone resin sheet, and the tear strength is measured.
The tear strength is preferably 15 N / cm or more, more preferably 20 N / cm or more, and further preferably 30 N / cm or more. The realistic upper limit is 100 N / cm or less.
[耐折疲労試験]
得られた厚み2mmのシリコーン樹脂シートについて、JIS P8115(2001)に記載の耐折強さ試験方法−MIT試験機法に準じて、例えば、MIT耐折疲労試験機(東洋精機製作所製、型番:DA)を用いて耐折疲労試験を行う。なお、試験速度は175cpm、折り曲げ角度135度、荷重19.6N、折り曲げクランプのRは2.0mmとする。
折り曲げ回数5000回以上で破断するものを「A」、1000回以上5000回未満で破断するものを「B」、100回以上1000回未満で破断するものを「C」、100回未満で破断するものを「D」とする。
ここで、評価「A」および「B」は耐折疲労性にかなり優れることを示し、「C」は使用可能、「D」は使用不可を示す。
[Folding fatigue test]
For the obtained 2 mm thick silicone resin sheet, for example, according to the fold strength test method-MIT test machine method described in JIS P8115 (2001), for example, an MIT fold resistance fatigue tester (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho, model number: DA) is used to perform a bending fatigue test. The test speed is 175 cpm, the bending angle is 135 degrees, the load is 19.6 N, and the bending clamp R is 2.0 mm.
“A” indicates that the material breaks when the number of bending is 5000 times or more, “B” indicates that the material breaks after 1000 times or more and less than 5000 times, “C” indicates that the material breaks 100 times or more and less than 1000 times, and breaks when less than 100 times Let the thing be “D”.
Here, the evaluations “A” and “B” indicate that the fatigue resistance is considerably excellent, “C” indicates that it can be used, and “D” indicates that it cannot be used.
[音響インピーダンス]
厚み2mmのシリコーン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(例えば、アルファミラージュ社製、商品名「SD−200L」)を用いて測定する。音響波の音速は、JIS Z2353(2003)に従い、シングアラウンド式音速測定装置(例えば、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る。
[Acoustic impedance]
For a silicone resin sheet having a thickness of 2 mm, the density at 25 ° C. was measured according to the density measurement method of Method A (underwater substitution method) described in JIS K7112 (1999). SD-200L "). The sound velocity of the acoustic wave was measured at 25 ° C. according to JIS Z2353 (2003) using a single-around sound velocity measuring device (for example, trade name “UVM-2” manufactured by Ultrasonic Industry Co., Ltd.), and the measured density The acoustic impedance is obtained from the product of sound speed.
[音響波(超音波)減衰量、感度]
超音波発振器(例えば、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5MHzの正弦波信号(1波)を超音波プローブ(例えば、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5MHzの超音波パルス波を水中に発生させる。発生させた超音波が、厚み2mmのシリコーン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(例えば、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、各シートの音響波(超音波)減衰量を比較する。
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、超音波発振器による、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。
[Acoustic wave (ultrasonic wave) attenuation, sensitivity]
A 5 MHz sine wave signal (one wave) output from an ultrasonic oscillator (for example, Iwatsu Measurement Co., Ltd., function generator, product name “FG-350”) is used as an ultrasonic probe (for example, Japan Probe Co., Ltd.). ) And an ultrasonic pulse wave having a center frequency of 5 MHz is generated in the water from the ultrasonic probe. The amplitude of the generated ultrasonic wave before and after passing through the 2 mm-thick silicone resin sheet is measured by an ultrasonic receiver (for example, Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., oscilloscope, trade name “VP-5204A”). The acoustic wave (ultrasonic wave) attenuation of each sheet is compared by measuring in an environment where the water temperature is 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.
In the following calculation formula, Vin represents a voltage peak value of an input wave having a half width of 50 nsec or less by an ultrasonic oscillator. 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.
音響波(超音波)感度=20×Log(Vs/Vin) Acoustic wave (ultrasound) sensitivity = 20 x Log (Vs / Vin)
本発明における評価系においては、音響波(超音波)感度は−72dB以上が好ましく、−71dB以上がより好ましい。 In the evaluation system of the present invention, the acoustic wave (ultrasonic wave) sensitivity is preferably −72 dB or more, and more preferably −71 dB or more.
本発明の音響波プローブ用組成物は、医療用部材に有用であり、例えば、音響波プローブや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、超音波診断装置や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組成物は、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、光音響波測定装置や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シリコーン樹脂は、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や、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。
The composition for an acoustic wave probe of the present invention is useful for a medical member, and can be preferably used for, for example, an acoustic wave probe or an acoustic wave measuring device. The acoustic wave measuring device of the present invention is not limited to an ultrasonic diagnostic device or a photoacoustic wave measuring device, but refers to a device that receives an acoustic wave reflected or generated by an object and displays it as an image or signal intensity.
In particular, the composition for an acoustic wave probe of the present invention is provided between an acoustic lens of an ultrasonic diagnostic apparatus or a piezoelectric element and an acoustic lens, and has a role of matching acoustic impedance between the piezoelectric element and the acoustic lens. Acoustic matching layer material, acoustic lens material in photoacoustic wave measuring device and ultrasonic endoscope, and acoustic in ultrasonic probe with capacitive micromachined ultrasonic transducer (cMUT) as ultrasonic transducer array It can be suitably used for a lens material or the like.
Specifically, the silicone resin for an acoustic wave probe of the present invention is, for example, an ultrasonic diagnostic apparatus described in JP-A-2005-253751, JP-A-2003-169802, or JP-A-2013-202050. , Preferably applied to an acoustic wave measuring apparatus such as the photoacoustic wave measuring apparatus described in JP 2013-188465 A, JP 2013-180330 A, JP 2013-158435 A, JP 2013-154139 A, etc. Is done.
<<音響波探触子(プローブ)>>
以下に、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、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。
<< Acoustic wave probe (probe) >>
Hereinafter, the configuration of the acoustic wave probe of the present invention will be described in more detail based on the configuration of the ultrasonic probe in the ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG. In addition, 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.
− 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(被検体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。
− Ultrasonic probe −
The
<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。
<Piezoelectric element layer>
The
圧電素子を構成する材料としては、水晶、LiNbO3、LiTaO3、KNbO3などの単結晶、ZnO、AlNなどの薄膜、Pb(Zr,Ti)O3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、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。
As a material constituting the piezoelectric element, a single crystal such as quartz, LiNbO 3 , LiTaO 3 , KNbO 3 , a thin film such as ZnO or AlN, or a sintered body such as Pb (Zr, Ti) O 3 system is 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. For this reason, 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.
Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-071842 uses MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology that exhibits excellent short pulse characteristics and wide band characteristics, and that provides an array structure with excellent mass productivity and little variation in characteristics. cMUT is described.
In the present invention, any piezoelectric element material can be preferably used.
<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。
<Backing material>
The backing material 4 is provided on the back surface of the
<音響整合層>
音響整合層2は、圧電素子層3と被検体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。
本発明の超音波プローブ用組成物は、生体の音響インピーダンス(1.4〜1.7×106kg/m2/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。本発明の音響整合層は、本発明の音響波プローブ用組成物を硬化反応させてなる音響波プローブ用シリコーン樹脂を10質量%以上含むことが好ましい。
<Acoustic matching layer>
The
The composition for an ultrasonic 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 of the present invention preferably contains 10% by mass or more of a silicone resin for acoustic wave probes obtained by curing reaction of the composition for acoustic wave probes of the present invention.
<音響レンズ>
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、被検体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、1.4〜1.7×106kg/m2/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。
本発明の超音波プローブ用組成物である音響波プローブ用組成物は、音響レンズ材としても、好ましく用いることができる。
<Acoustic lens>
The
That is, the
The composition for an acoustic wave probe which is the composition for an ultrasonic probe of the present invention can be preferably used as an acoustic lens material.
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体に送信する。受信時には、被検体からの反射信号(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。
The operation of the
特に、本発明の超音波プローブ用組成物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、本発明の超音波プローブ用組成物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、本発明の超音波プローブ用組成物は優れた効果を示す。
In particular, the acoustic lens obtained from the composition for an ultrasonic probe 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.
Hereinafter, an apparatus in which the acoustic lens obtained from the composition for an ultrasonic probe according to the present invention particularly functions will be described in detail.
In addition, the composition for ultrasonic probes of this invention shows the outstanding effect also with respect to apparatuses other than what is described below.
− 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組成物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。
-Ultrasonic probe with cMUT (capacitive micromachined ultrasonic transducer)-
When the cMUT device described in JP 2006-157320 A, JP 2011-71842 A, or the like is used for a transducer array for ultrasonic diagnosis, it is generally compared with a transducer using general piezoelectric ceramics (PZT). Specifically, the sensitivity becomes low.
However, it is possible to compensate for the lack of sensitivity of cMUT by using an acoustic lens obtained from the composition for acoustic wave probes of the present invention. Thereby, the sensitivity of the cMUT can be brought close to the performance of the conventional transducer.
Since the cMUT device is manufactured by the MEMS technology, it is possible to provide an ultrasonic probe having a higher productivity and a lower cost than the piezoelectric ceramic probe to the market.
− 光超音波イメージングによ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組成物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。
− Photoacoustic wave measurement device by photoacoustic imaging −
Photoacoustic imaging (PAI) described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-158435 or the like is a supersonic wave generated when a human body tissue is adiabatically expanded by irradiating light (electromagnetic waves) into the human body. Displays the image of the sound wave or the signal strength of the ultrasonic wave.
Here, since the sound pressure of the ultrasonic wave generated by light irradiation is very small, there is a problem that it is difficult to observe the deep part of the human body.
However, by using an acoustic lens obtained from the acoustic wave probe composition of the present invention, an effective effect on this problem can be exhibited.
− 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、ケーブル損失による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。
− Ultrasound endoscope −
Since the ultrasonic wave in the ultrasonic endoscope described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-311700 is longer than the body surface transducer due to its structure, the improvement of the sensitivity of the transducer due to the cable loss is a problem. is there. Moreover, it is said that there is no effective sensitivity improvement means for this problem for the following reasons.
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・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、圧電単結晶材による感度向上も困難である。
First, in the case of an ultrasonic diagnostic apparatus for the body surface, an amplifier circuit, an AD conversion IC, etc. can be installed at the tip of the transducer. On the other hand, 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.
Second, 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. . However, since the ultrasonic waves for endoscopes are generally probes having an ultrasonic transmission frequency of 7 to 8 MHz or higher, it is difficult to improve the sensitivity with the piezoelectric single crystal material.
しかし、本発明の音響波プローブ用組成物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組成物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。
However, it is possible to improve the sensitivity of the endoscope ultrasonic transducer by using an acoustic lens obtained from the composition for acoustic wave probes of the present invention.
Even when the same ultrasonic transmission frequency (for example, 10 MHz) is used, the present invention is particularly effective when an acoustic lens obtained from the acoustic probe composition of the present invention is used in an ultrasonic transducer for an endoscope. Demonstrated.
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、被検対象や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。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples using ultrasonic waves as acoustic waves. Note that 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 in accordance with an object to be examined and measurement conditions.
[実施例1]
ビニル末端ポリジメチルシロキサン(Gelest社製、商品名「DMS−V42」、質量平均分子量72,000)68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(Gelest社製、商品名「HMS−301」、質量平均分子量2,000、メチルヒドロシロキサン比率27mol%)2質量部、窒化ホウ素(比重2.3、平均一次粒子径22nm、メチルハイドロジェンシリコーン(MHS)表面処理)30質量部をニーダーで2時間混練りし、均一なペーストとした。これに白金触媒溶液(Gelest社製、商品名「SIP6832.2」、Pt濃度2質量%)を0.05質量部添加して混合した後、減圧脱泡し、150mm×150mmの金属型に入れ、60℃で3時間熱処理をして、厚みが1mmおよび2mmのシリコーン樹脂シートを各々得た。
[Example 1]
68 parts by mass of vinyl-terminated polydimethylsiloxane (manufactured by Gelest, trade name “DMS-V42”, mass average molecular weight 72,000), methylhydrosiloxane-dimethylsiloxane copolymer (manufactured by Gelest, trade name “HMS-301”, mass) 2 parts by mass of average molecular weight 2,000, methylhydrosiloxane ratio 27 mol%), boron nitride (specific gravity 2.3, average primary particle size 22 nm, methyl hydrogen silicone (MHS) surface treatment) 30 parts by mass in a kneader for 2 hours Kneaded to make a uniform paste. After adding 0.05 parts by mass of a platinum catalyst solution (trade name “SIP6832.2”, Pt concentration: 2% by mass) manufactured by Gelest Co. to this, the mixture was degassed under reduced pressure and placed in a metal mold of 150 mm × 150 mm. Heat treatment was performed at 60 ° C. for 3 hours to obtain silicone resin sheets having a thickness of 1 mm and 2 mm, respectively.
[実施例2]
無機化合物粒子として炭化ケイ素(比重3.2、平均一次粒子径18nm、メチルハイドロジェンシリコーン(MHS)表面処理)30質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
[Example 2]
The same silicone resin was treated as in Example 1 except that 30 parts by mass of silicon carbide (specific gravity 3.2, average primary particle size 18 nm, methyl hydrogen silicone (MHS) surface treatment) was used as the inorganic compound particles. A sheet was obtained.
[実施例3]
無機化合物粒子としてアルミナ(比重3.9、平均一次粒子径15nm、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)表面処理)30質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
[Example 3]
Except for using 30 parts by mass of alumina (specific gravity 3.9, average primary particle size 15 nm, hexamethyldisilazane (HMDS) surface treatment) as inorganic compound particles, the same silicone resin sheet was treated as in Example 1. Got.
[実施例4]
無機化合物粒子としてアルミナ(比重3.9、平均一次粒子径10nm、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)表面処理)30質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
[Example 4]
Except for using 30 parts by mass of alumina (specific gravity 3.9, average
[実施例5]
無機化合物粒子として硫酸バリウム(比重4.5、平均一次粒子径20nm、メチルハイドロジェンシリコーン(MHS)表面処理)30質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
[Example 5]
Except for using 30 parts by mass of barium sulfate (specific gravity 4.5, average primary particle diameter 20 nm, methyl hydrogen silicone (MHS) surface treatment) as inorganic compound particles, the same silicone resin was treated as in Example 1. A sheet was obtained.
[実施例6]
無機化合物粒子として硫酸バリウム(比重4.5、平均一次粒子径12nm、メチルハイドロジェンシリコーン(MHS)表面処理)30質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
[Example 6]
Except for using 30 parts by mass of barium sulfate (specific gravity 4.5, average primary particle size 12 nm, methyl hydrogen silicone (MHS) surface treatment) as inorganic compound particles, the same silicone resin was treated as in Example 1. A sheet was obtained.
[実施例7]
ビニル末端ポリジメチルシロキサン(Gelest社製、商品名「DMS−V42」、質量平均分子量72,000)68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(Gelest社製、商品名「HMS−301」、質量平均分子量2,000、メチルヒドロシロキサン比率27mol%)2質量部、酸化セリウム(比重7.1、平均一次粒子径19nm、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)表面処理)30質量部を実施例1と同様にして混合し、同じく実施例1と同様にして、白金触媒で熱硬化して所定のシリコーン樹脂シートを得た。
[Example 7]
68 parts by mass of vinyl-terminated polydimethylsiloxane (manufactured by Gelest, trade name “DMS-V42”, mass average molecular weight 72,000), methylhydrosiloxane-dimethylsiloxane copolymer (manufactured by Gelest, trade name “HMS-301”, mass) 2 parts by mass of an average molecular weight of 2,000, a methylhydrosiloxane ratio of 27 mol%), 30 parts by mass of cerium oxide (specific gravity 7.1, average primary particle size 19 nm, hexamethyldisilazane (HMDS) surface treatment) are the same as in Example 1. In the same manner as in Example 1, it was thermoset with a platinum catalyst to obtain a predetermined silicone resin sheet.
[実施例8]
無機化合物粒子として酸化セリウム(比重7.1、平均一次粒子径7nm、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)表面処理)30質量部を使用した以外は、実施例7と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
[Example 8]
The same treatment as in Example 7 was carried out except that 30 parts by mass of cerium oxide (specific gravity 7.1, average primary particle diameter 7 nm, hexamethyldisilazane (HMDS) surface treatment) was used as the inorganic compound particles, and the prescribed silicone resin A sheet was obtained.
[実施例9]
無機化合物粒子として酸化セリウム(比重7.1、平均一次粒子径19nm、表面処理なし)30質量部を使用した以外は、実施例7と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
[Example 9]
A predetermined silicone resin sheet was obtained in the same manner as in Example 7 except that 30 parts by mass of cerium oxide (specific gravity 7.1, average primary particle diameter 19 nm, no surface treatment) was used as the inorganic compound particles.
[実施例10]
ビニル基を有するポリオルガノシロキサンとしてビニル末端ポリジメチルシロキサン(Gelest社製、商品名「DMS−V31」、質量平均分子量28,000)65質量部、Si−H基を有するポリオルガノシロキサンとして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(Gelest社製、商品名「HMS−301」、質量平均分子量2,000、メチルヒドロシロキサン比率27mol%)5質量部を使用した以外は、実施例8と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
[Example 10]
65 parts by mass of vinyl-terminated polydimethylsiloxane (manufactured by Gelest, trade name “DMS-V31”, weight average molecular weight 28,000) as polyorganosiloxane having vinyl group, and methylhydrosiloxane as polyorganosiloxane having Si—H group -Treated in the same manner as in Example 8 except that 5 parts by mass of dimethylsiloxane copolymer (manufactured by Gelest Co., Ltd., trade name “HMS-301”, mass average molecular weight 2,000, methylhydrosiloxane ratio 27 mol%) was used. The silicone resin sheet was obtained.
[実施例11]
ビニル基を有するポリオルガノシロキサンとしてビニル末端ポリジメチルシロキサン(Gelest社製、商品名「DMS−V35」、質量平均分子量49,500)67質量部、Si−H基を有するポリオルガノシロキサンとして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(Gelest社製、商品名「HMS−301」、質量平均分子量2,000、メチルヒドロシロキサン比率27mol%)3質量部を使用した以外は、実施例8と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
[Example 11]
67 parts by mass of vinyl-terminated polydimethylsiloxane (manufactured by Gelest, trade name “DMS-V35”, weight average molecular weight 49,500) as polyorganosiloxane having vinyl group, and methylhydrosiloxane as polyorganosiloxane having Si—H group -Treated in the same manner as in Example 8 except that 3 parts by mass of dimethylsiloxane copolymer (manufactured by Gelest, trade name “HMS-301”, mass average molecular weight 2,000, methylhydrosiloxane ratio 27 mol%) was used. The silicone resin sheet was obtained.
[実施例12]
ビニル基を有するポリオルガノシロキサンとしてビニル末端ポリジメチルシロキサン(Gelest社製、商品名「DMS−V46」、質量平均分子量117,000)69質量部、Si−H基を有するポリオルガノシロキサンとして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(Gelest社製、商品名「HMS−301」、質量平均分子量2,000、メチルヒドロシロキサン比率27mol%)1質量部を使用した以外は、実施例8と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
[Example 12]
69 parts by mass of vinyl-terminated polydimethylsiloxane (manufactured by Gelest, trade name “DMS-V46”, mass average molecular weight 117,000) as polyorganosiloxane having vinyl group, and methylhydrosiloxane as polyorganosiloxane having Si—H group -Treated in the same manner as in Example 8 except that 1 part by mass of dimethylsiloxane copolymer (manufactured by Gelest, trade name “HMS-301”, mass average molecular weight 2,000, methylhydrosiloxane ratio 27 mol%) was used. The silicone resin sheet was obtained.
[実施例13]
ビニル基を有するポリオルガノシロキサンとしてビニル末端ポリジメチルシロキサン(Gelest社製、商品名「DMS−V52」、質量平均分子量155,000)69質量部、Si−H基を有するポリオルガノシロキサンとして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(Gelest社製、商品名「HMS−301」、質量平均分子量2,000、メチルヒドロシロキサン比率27mol%)1質量部を使用した以外は、実施例8と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
[Example 13]
69 parts by mass of vinyl-terminated polydimethylsiloxane (manufactured by Gelest, trade name “DMS-V52”, weight average molecular weight 155,000) as polyorganosiloxane having vinyl groups, and methylhydrosiloxane as polyorganosiloxane having Si—H groups -Treated in the same manner as in Example 8 except that 1 part by mass of dimethylsiloxane copolymer (manufactured by Gelest, trade name “HMS-301”, mass average molecular weight 2,000, methylhydrosiloxane ratio 27 mol%) was used. The silicone resin sheet was obtained.
[実施例14]
ビニル基を有するポリオルガノシロキサンとしてビニル末端ポリジメチルシロキサン(Gelest社製、商品名「DMS−V42」、質量平均分子量72,000)78質量部、Si−H基を有するポリオルガノシロキサンとして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(Gelest社製、商品名「HMS−301」、質量平均分子量2,000、メチルヒドロシロキサン比率27mol%)2質量部、無機化合物粒子として酸化セリウム(比重7.1、平均一次粒子径7nm、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)表面処理)20質量部を使用した以外は、実施例8と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
[Example 14]
78 parts by mass of vinyl-terminated polydimethylsiloxane (trade name “DMS-V42”, mass average molecular weight 72,000, manufactured by Gelest Co., Ltd.) as polyorganosiloxane having vinyl group, and methylhydrosiloxane as polyorganosiloxane having Si—H group -Dimethylsiloxane copolymer (manufactured by Gelest Co., Ltd., trade name “HMS-301”, mass average molecular weight 2,000, methylhydrosiloxane ratio 27 mol%) 2 parts by mass, cerium oxide (specific gravity 7.1, average primary particles) as inorganic compound particles A predetermined silicone resin sheet was obtained in the same manner as in Example 8, except that 20 parts by mass of 7 nm in diameter and hexamethyldisilazane (HMDS) surface treatment) was used.
[実施例15]
ビニル基を有するポリオルガノシロキサンとしてビニル末端ポリジメチルシロキサン(Gelest社製、商品名「DMS−V42」、質量平均分子量72,000)59質量部、Si−H基を有するポリオルガノシロキサンとして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(Gelest社製、商品名「HMS−301」、質量平均分子量2,000、メチルヒドロシロキサン比率27mol%)1質量部、無機化合物粒子として酸化セリウム(比重7.1、平均一次粒子径7nm、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)表面処理)40質量部を使用した以外は、実施例8と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
[Example 15]
59 parts by mass of vinyl-terminated polydimethylsiloxane (manufactured by Gelest, trade name “DMS-V42”, mass average molecular weight 72,000) as polyorganosiloxane having vinyl group, and methylhydrosiloxane as polyorganosiloxane having Si—H group -1 part by weight of dimethylsiloxane copolymer (Gelest, trade name “HMS-301”, mass average molecular weight 2,000, methylhydrosiloxane ratio 27 mol%), cerium oxide (specific gravity 7.1, average primary particles) as inorganic compound particles A predetermined silicone resin sheet was obtained in the same manner as in Example 8, except that 40 parts by mass of 7 nm in diameter and hexamethyldisilazane (HMDS) surface treatment) was used.
[実施例16]
ビニル基を有するポリオルガノシロキサンとしてビニル末端ジフェニルシロキサン−ジメチルシロキサンコポリマー(Gelest社製、商品名「PDV−0535」、質量平均分子量47,500、ジフェニルシロキサン量5mol%)68質量部を使用した以外は、実施例8と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
[Example 16]
Except for using 68 parts by mass of vinyl-terminated diphenylsiloxane-dimethylsiloxane copolymer (manufactured by Gelest, trade name “PDV-0535”, mass average molecular weight 47,500, diphenylsiloxane amount 5 mol%) as a polyorganosiloxane having a vinyl group. In the same manner as in Example 8, a predetermined silicone resin sheet was obtained.
[実施例17]
ビニル基を有するポリオルガノシロキサンとしてビニル末端ジフェニルシロキサン−ジメチルシロキサンコポリマー(Gelest社製、商品名「PDV−1635」、質量平均分子量35,300、ジフェニルシロキサン量16mol%)68質量部を使用した以外は、実施例8と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
[Example 17]
Except for using 68 parts by mass of a vinyl-terminated diphenylsiloxane-dimethylsiloxane copolymer (manufactured by Gelest, trade name “PDV-1635”, mass average molecular weight 35,300, diphenylsiloxane amount 16 mol%) as a polyorganosiloxane having a vinyl group. In the same manner as in Example 8, a predetermined silicone resin sheet was obtained.
[比較例1]
無機化合物粒子として窒化ホウ素(比重2.3、平均一次粒子径63nm、メチルハイドロジェンシリコーン(MHS)表面処理)30質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
[Comparative Example 1]
The same treatment as in Example 1 was carried out except that 30 parts by mass of boron nitride (specific gravity 2.3, average primary particle size 63 nm, methyl hydrogen silicone (MHS) surface treatment) was used as the inorganic compound particles, and a predetermined silicone resin was used. A sheet was obtained.
[比較例2]
無機化合物粒子として炭化ケイ素(比重3.2、平均一次粒子径50nm、メチルハイドロジェンシリコーン(MHS)表面処理)30質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
[Comparative Example 2]
The same silicone resin was treated as in Example 1 except that 30 parts by mass of silicon carbide (specific gravity 3.2, average primary particle size 50 nm, methyl hydrogen silicone (MHS) surface treatment) was used as inorganic compound particles. A sheet was obtained.
[比較例3]
無機化合物粒子としてアルミナ(比重3.9、平均一次粒子径50nm、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)表面処理)30質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
[Comparative Example 3]
Except for using 30 parts by mass of alumina (specific gravity 3.9, average primary particle size 50 nm, hexamethyldisilazane (HMDS) surface treatment) as inorganic compound particles, the same silicone resin sheet was treated as in Example 1. Got.
[比較例4]
無機化合物粒子として硫酸バリウム(比重4.5、平均一次粒子径30nm、メチルハイドロジェンシリコーン(MHS)表面処理)30質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
[Comparative Example 4]
Except for using 30 parts by mass of barium sulfate (specific gravity 4.5, average primary particle size 30 nm, methyl hydrogen silicone (MHS) surface treatment) as inorganic compound particles, the same silicone resin was treated as in Example 1. A sheet was obtained.
[比較例5]
無機化合物粒子として酸化セリウム(比重7.1、平均一次粒子径35nm、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)表面処理)30質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
[Comparative Example 5]
The same treatment as in Example 1 was carried out except that 30 parts by mass of cerium oxide (specific gravity 7.1, average primary particle size 35 nm, hexamethyldisilazane (HMDS) surface treatment) was used as the inorganic compound particles, and a predetermined silicone resin A sheet was obtained.
[比較例6]
無機化合物粒子として酸化イッテルビウム(比重9.2、平均一次粒子径25nm、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)表面処理)30質量部を使用した以外は、実施例1と同様に処理し、所定のシリコーン樹脂シートを得た。
[Comparative Example 6]
The same silicone resin was treated in the same manner as in Example 1 except that 30 parts by mass of ytterbium oxide (specific gravity 9.2, average primary particle size 25 nm, hexamethyldisilazane (HMDS) surface treatment) was used as the inorganic compound particles. A sheet was obtained.
[比較例7]
ビニル末端ポリジメチルシロキサン(Gelest社製、商品名「DMS−V42」、質量平均分子量72,000)98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(Gelest社製、商品名「HMS−301」、質量平均分子量2,000、メチルヒドロシロキサン比率27mol%)2質量部を実施例1と同様にして混合し、同じく実施例1と同様にして、白金触媒で熱硬化して所定のシリコーン樹脂シートを得た。
[Comparative Example 7]
98 parts by mass of vinyl-terminated polydimethylsiloxane (manufactured by Gelest, trade name “DMS-V42”, mass average molecular weight 72,000), methylhydrosiloxane-dimethylsiloxane copolymer (manufactured by Gelest, trade name “HMS-301”, mass) 2 parts by mass (average molecular weight: 2,000, methylhydrosiloxane ratio: 27 mol%) were mixed in the same manner as in Example 1, and then thermally cured with a platinum catalyst in the same manner as in Example 1 to obtain a predetermined silicone resin sheet. It was.
<機械強度および超音波特性の評価>
実施例1〜17および比較例1〜7のシリコーン樹脂シートについて、以下の評価を行った。
<Evaluation of mechanical strength and ultrasonic characteristics>
The following evaluation was performed about the silicone resin sheet of Examples 1-17 and Comparative Examples 1-7.
[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、「RH−201A」)を用いて測定した。
[hardness]
About the obtained 2 mm-thick silicone resin sheet, according to JIS K6253-3 (2012), the type A durometer hardness was measured using the rubber hardness meter (the Excel company make, "RH-201A").
[引張試験]
得られた厚み1mmのシリコーン樹脂シートについて、JIS K6251(2010)に従い、ダンベル状試験片を作製し、引張破断強度および引張破断伸びを測定した。
[Tensile test]
With respect to the obtained silicone resin sheet having a thickness of 1 mm, a dumbbell-shaped test piece was prepared according to JIS K6251 (2010), and the tensile breaking strength and the tensile breaking elongation were measured.
[引裂強度試験]
得られた厚み2mmのシリコーン樹脂シートについて、JIS K6252(2007)に従い、トラウザー型試験片を作製し、引裂強度を測定した。
[Tear strength test]
About the obtained 2 mm-thick silicone resin sheet, a trouser type test piece was prepared according to JIS K6252 (2007), and tear strength was measured.
[耐折疲労試験]
得られた厚み2mmのシリコーン樹脂シートについて、JIS P8115(2001)に記載の耐折強さ試験方法−MIT試験機法に準じて、MIT耐折疲労試験機(東洋精機製作所製、型番:DA)を用いて耐折疲労試験を行った。なお、試験速度は175cpm、折り曲げ角度135度、荷重19.6N、折り曲げクランプのRは2.0mmとした。
折り曲げ回数5000回以上で破断するものを「A」、1000回以上5000回未満で破断するものを「B」、100回以上1000回未満で破断するものを「C」、100回未満で破断するものを「D」とした。
ここで、評価「A」および「B」は耐折疲労性にかなり優れることを示し、「C」は使用可能、「D」は使用不可を示す。
[Folding fatigue test]
With respect to the obtained silicone resin sheet having a thickness of 2 mm, according to the fold strength test method described in JIS P8115 (2001) -MIT test machine method, an MIT fold fatigue tester (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho, model number: DA) Fracture resistance test was conducted using The test speed was 175 cpm, the bending angle was 135 degrees, the load was 19.6 N, and the bending clamp R was 2.0 mm.
“A” indicates that the material breaks when the number of bending is 5000 times or more, “B” indicates that the material breaks after 1000 times or more and less than 5000 times, “C” indicates that the material breaks 100 times or more and less than 1000 times, and breaks when less than 100 times The thing was made into "D".
Here, the evaluations “A” and “B” indicate that the fatigue resistance is considerably excellent, “C” indicates that it can be used, and “D” indicates that it cannot be used.
[音響インピーダンス]
得られた厚み2mmのシリコーン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。
[Acoustic impedance]
For the obtained silicone resin sheet having a thickness of 2 mm, an electronic hydrometer (trade name, manufactured by Alpha Mirage Co., Ltd.) was used in accordance with the density measurement method of A method (underwater substitution method) described in JIS K7112 (1999). “SD-200L”). The ultrasonic sound velocity was measured at 25 ° C. using a sing-around sound velocity measuring device (trade name “UVM-2 type” manufactured by Ultrasonic Industry Co., Ltd.) according to JIS Z2353 (2003), and the measured density and sound velocity were measured. The acoustic impedance was obtained from the product.
[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5MHz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5MHz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のシリコーン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、各シートの音響波(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、超音波発振器による、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。
[Acoustic wave (ultrasonic wave) sensitivity]
A 5 MHz sine wave signal (1 wave) output from an ultrasonic oscillator (Iwadori Measurement Co., Ltd., function generator, product name “FG-350”) is input to an ultrasonic probe (Japan Probe Co., Ltd.). Then, an ultrasonic pulse wave having a center frequency of 5 MHz was generated from the ultrasonic probe in water. The amplitude of the generated ultrasonic wave before and after passing through the obtained 2 mm thick silicone resin sheet is measured with an ultrasonic receiver (Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., oscilloscope, trade name “VP-5204A”). Thus, the acoustic wave (ultrasonic wave) attenuation amount of each sheet 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.
In the following calculation formula, Vin represents a voltage peak value of an input wave having a half width of 50 nsec or less by an ultrasonic oscillator. 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.
音響波(超音波)感度=20×Log(Vs/Vin) Acoustic wave (ultrasound) sensitivity = 20 x Log (Vs / Vin)
得られた結果をまとめて、下記表1〜3に示す。
なお、下記表1〜3では、ポリオルガノシロキサン(A)および(B)の質量平均分子量を単に分子量として記載し、各成分の種類は商品名を記載した。
The obtained results are summarized and shown in Tables 1 to 3 below.
In Tables 1 to 3 below, the mass average molecular weights of the polyorganosiloxanes (A) and (B) are simply described as molecular weights, and the name of each component is a trade name.
表1〜3に示すように、実施例1〜17の音響波プローブ用シリコーン樹脂は、いずれも音響波(超音波)感度が−72dB以上を維持しつつ、高い樹脂硬度、引張破断強度、引張破断伸び、引裂強度および耐折疲労性を得ることができた。これに対して、比較例1〜7の音響波プローブ用シリコーン樹脂は、いずれも十分な引張破断伸び、引裂強度および耐折疲労性が得られなかった。 As shown in Tables 1 to 3, the silicone resins for acoustic wave probes of Examples 1 to 17 all have high resin hardness, tensile breaking strength, tensile strength while maintaining an acoustic wave (ultrasonic wave) sensitivity of −72 dB or more. The elongation at break, tear strength and bending fatigue resistance could be obtained. On the other hand, none of the silicone resins for acoustic wave probes of Comparative Examples 1 to 7 obtained sufficient tensile elongation at break, tear strength, and bending fatigue resistance.
この結果から、本発明の音響波プローブ用組成物は、医療用部材に有用であることがわかる。また、本発明のシリコーン樹脂は、音響波プローブの音響レンズおよび/または音響整合層、ならびに、音響波測定装置および超音波診断装置にも好適に用いることができる。特に、音響波プローブ用組成物および音響波プローブ用シリコーン樹脂は、cMUTを超音波診断用トランスデューサアレイとして用いる超音波プローブ、光音響波測定装置および超音波内視鏡において、感度向上を目的として、好適に用いることができる。 This result shows that the composition for acoustic wave probes of this invention is useful for a medical member. The silicone resin of the present invention can also be suitably used for an acoustic lens and / or acoustic matching layer of an acoustic wave probe, an acoustic wave measuring device, and an ultrasonic diagnostic device. In particular, the composition for acoustic wave probes and the silicone resin for acoustic wave probes are used for the purpose of improving sensitivity in ultrasonic probes, photoacoustic wave measuring apparatuses and ultrasonic endoscopes using cMUT as a transducer array for ultrasonic diagnosis. It can be used suitably.
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)
DESCRIPTION OF
Claims (19)
60℃3時間熱処理して厚さ2mmのシリコーン樹脂シートを得た場合、該シリコーン樹脂シートのJIS K6253−3(2012)に従うタイプAデュロメータ硬さが15以上45以下であり、
前記無機化合物粒子が、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、かつ、
前記無機化合物粒子が、平均一次粒子径が25nm未満であって、比重が2.0以上10.0以下である音響波プローブ用組成物。 A composition for an acoustic wave probe comprising a polysiloxane having a vinyl group, a polysiloxane having two or more Si-H groups in a molecular chain, and a polysiloxane mixture containing one or more inorganic compound particles,
When a silicone resin sheet having a thickness of 2 mm is obtained by heat treatment at 60 ° C. for 3 hours, the type A durometer hardness according to JIS K6253-3 (2012) of the silicone resin sheet is 15 or more and 45 or less,
The inorganic compound particles are selected from the group consisting of silicon carbide, boron nitride, alumina, barium sulfate and cerium oxide, and
The composition for an acoustic wave probe, wherein the inorganic compound particles have an average primary particle diameter of less than 25 nm and a specific gravity of 2.0 or more and 10.0 or less.
前記無機化合物粒子が、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、かつ、The inorganic compound particles are selected from the group consisting of silicon carbide, boron nitride, alumina, barium sulfate and cerium oxide, and
前記無機化合物粒子が、平均一次粒子径が3nmを超え15nm未満であって、比重が2.0以上10.0以下である音響波プローブ用組成物。The composition for an acoustic wave probe, wherein the inorganic compound particles have an average primary particle diameter of more than 3 nm and less than 15 nm and a specific gravity of 2.0 or more and 10.0 or less.
An ultrasonic endoscope comprising an acoustic lens comprising the silicone resin for an acoustic wave probe according to claim 13.
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