特許 7625897 超音波トランスデューサ、超音波プローブ、および超音波診断装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-27

(45)【発行日】2025-02-04

(54)【発明の名称】超音波トランスデューサ、超音波プローブ、および超音波診断装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/00 20060101AFI20250128BHJP

   H04R 1/30 20060101ALI20250128BHJP

【ＦＩ】

A61B8/00

H04R1/30 330

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021030196

(22)【出願日】2021-02-26

(65)【公開番号】P2022131315

(43)【公開日】2022-09-07

【審査請求日】2023-12-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000001270

【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】北村 唯子

(72)【発明者】

【氏名】城野 純一

【審査官】蔵田 真彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１１３２７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０１６４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０２８５９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ８／００－８／１５

Ｈ０４Ｒ １／００－１／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧電材料を含む圧電材と、
前記圧電材上に配置された少なくとも１層の整合層と、
を含む超音波トランスデューサであって、
前記圧電材は、前記圧電材料を複数の領域に分割する、少なくとも１つの第１の溝をさらに有し、
前記第１の溝の幅は１５～４５μｍであり、
前記圧電材の前記第１の溝に、エポキシ樹脂および有機フィラーを含む充填材が充填されており、
前記有機フィラーは、エラストマー粒子であって、粒子径が０．１～３μｍの反応性有機フィラーと、粒子径が０．７～１０．０μｍの非反応性有機フィラーとを含み、
前記有機フィラーの総量が、充填材１００質量部に対して５０質量部以上６０質量部以下であり、
前記有機フィラーの累積粒度分布における累積百分率１０％値が、０．９μｍ以上である、
超音波トランスデューサ。

【請求項2】

前記整合層が、前記圧電材の前記第１の溝に接続された第２の溝を有しており、
前記第２の溝に、前記充填材が充填されている、
請求項１に記載の超音波トランスデューサ。

【請求項3】

前記整合層が複数の層の積層体であり、前記複数の層の最上層が、前記第２の溝を有さない、
請求項２に記載の超音波トランスデューサ。

【請求項4】

前記最上層の組成が、前記充填材と同じ組成である、
請求項３に記載の超音波トランスデューサ。

【請求項5】

前記有機フィラーが、シリコーン、ウレタン、アクリル、およびブタジエンからなる群から選ばれる少なくとも一種の樹脂を含む、
請求項１～４のいずれか一項に記載の超音波トランスデューサ。

【請求項6】

前記反応性有機フィラーが、表面に前記エポキシ樹脂と反応可能な構造を有する、
請求項１～５のいずれか一項に記載の超音波トランスデューサ。

【請求項7】

前記充填材が、カップリング剤を含む、
請求項１～６のいずれか一項に記載の超音波トランスデューサ。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか一項に記載の超音波トランスデューサを含む、
超音波プローブ。

【請求項9】

請求項８に記載の超音波プローブを含む、
超音波診断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波トランスデューサ、超音波プローブ、および超音波診断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

超音波診断装置は、超音波プローブを、ヒトやその他の動物等を含む被検査対象に当てるかまたはその内部へ挿入して超音波を照射し、その反射波を受信し、解析することによって診断を行う装置である。当該超音波診断装置によれば、例えば生体の組織の形状や動き等を画像や映像として得ることが可能である。超音波診断装置は、安全性が高いため繰り返して検査を行うことができるという利点を有する。

【0003】

上記超音波診断装置に使用する超音波プローブは、超音波を送受信するための超音波トランスデューサ等を内蔵する。超音波トランスデューサは、診断装置からの電気信号（送信信号）を受信し、受信した送信信号を超音波信号に変換して送波する。また、被検査対象内で反射された超音波を受波し、これを電気信号（受信信号）に変換して診断装置に送信する。

【0004】

超音波トランスデューサは、信号を超音波に変換したり、受波した超音波を電気信号に変換したりするための圧電材、圧電材と被検査対象との間の音響インピーダンスを整合させるための整合層、超音波を所望の位置に収束させるための音響レンズ等を含む。このような超音波トランスデューサの指向性等を高めるために、圧電材中の圧電材料を複数の領域に分割し、これらの間に充填材を充填すること等が従来行われている。充填材によって、外部からの衝撃による圧電材の破損や、隣接する圧電材間でのクロストークを低減できる。

【0005】

例えば特許文献１では、所定の体積弾性率を有するエポキシ樹脂を圧電材料どうしの間に充填することが提案されている。また、特許文献２では、シリコーン樹脂を圧電材料どうしの間に充填することが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１６－２５６１１号公報

【文献】特開昭６３－１６４７００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明者らが検討したところ、特許文献１のように、エポキシ樹脂等の比較的硬い樹脂を圧電材料どうしの間に配置すると、超音波トランスデューサの機械的強度が高まり、外部からの衝撃に対する耐久性が高まる。ただし、超音波トランスデューサの指向性が低下しやすい、という課題があった。一方、特許文献２のように、シリコーン樹脂等、比較的柔らかい樹脂を圧電材料どうしの間に配置すると、超音波トランスデューサの指向性は良好であるものの、超音波トランスデューサの機械的強度を十分に高められない、という課題があった。

【0008】

本発明は、このような課題を鑑みてなされたものである。本発明は、機械的強度が高く、かつ指向性が良好な超音波トランスデューサや、これを含む超音波プローブ、超音波診断装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、以下の超音波トランスデューサを提供する。
圧電材材料を含む圧電材と、前記圧電材上に配置された整合層と、を含む超音波トランスデューサであって、前記圧電材は、前記圧電材料を複数の領域に分割する、少なくとも１つの第１の溝をさらに有し、前記圧電材の前記第１の溝に、エポキシ樹脂および有機フィラーを含む充填材が充填されており、前記有機フィラーの累積粒度分布における累積百分率１０％値が、０．９μｍ以上である、超音波トランスデューサ。

【0010】

本発明は、上記超音波トランスデューサを含む超音波プローブも提供する。さらに、本発明は、上記超音波プローブを含む超音波診断装置も提供する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、機械的強度が高く、かつ指向性が良好な超音波トランスデューサや、これを含む超音波プローブ、超音波診断装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本発明の一実施の形態に係る超音波トランスデューサの全体構造の一例を示す断面図である。

【図2】図２は、図１に示す超音波トランスデューサの圧電材の構造を説明する平面図である。

【図3】図３は、一実施の形態に係る超音波トランスデューサを含む超音波診断装置の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。

【0014】

１．超音波トランスデューサ
本発明は、後述の超音波プローブを有する超音波診断装置等に使用するための超音波トランスデューサに関する。本発明の超音波トランスデューサは、少なくとも、圧電材と整合層とを有していればよいが、通常、バッキング材や、電気端子取り出し層、音響レンズ等を有する。図１は、本発明の一実施の形態に係る超音波トランスデューサ１００の全体構造の一例を示す断面図である。本実施形態の図１に示すように、超音波トランスデューサ１００は、バッキング材１１０と、当該バッキング材１１０上に配置された電気端子取り出し部（フレキシブルプリント基板）１２０と、当該電気端子取り出し部１２０上に配置された圧電材１３０と、圧電材１３０上に配置された整合層１４０と、整合層１４０上に配置された音響レンズ１５０と、を少なくとも含む。また、圧電材１３０は、圧電材料１３０ａと、当該圧電材料１３０ａを複数の領域に分割する、少なくとも１つの第１の溝１３０ｂと、を有しており、当該第１の溝１３０ｂには、充填材１６０が充填されている。また、本実施の形態では、整合層１４０が３層で構成されており、その一部（第１整合層１４０ａおよび第２整合層１４０ｂ）は、上記第１の溝１３０ｂに接続された第２の溝１４０ｄを有しており、当該第２の溝１４０ｄにも、充填材１６０が充填されている。また、圧電材１３０の電気端子取り出し部１２０側および整合層１４０側には、それぞれ信号電極１７０ａおよび１７０ｂが配置されている。

【0015】

前述のように、従来の超音波トランスデューサでは、圧電材において、複数の領域に分割された圧電材料の間に、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等を充填することが提案されていた。しかしながら、エポキシ樹脂を充填した場合には、充填材の硬度が高く、超音波を伝達しやすいことから、得られる超音波トランスデューサの指向性が低くなりやすかった。一方、シリコーン樹脂を充填した場合には、充填材の強度が十分でなく、落下等による機械的衝撃を受けた際に容易に変形してしまい、圧電材を十分に保護できない、という課題があった。

【0016】

そこで、本実施の形態では、上記圧電材１３０の第１の溝１３０ｂおよび整合層１４０の第２の溝１４０ｄにエポキシ樹脂および有機フィラーを含む充填材１６０を配置している。またこのとき、有機フィラーの累積粒度分布における累積百分率１０％値が、０．９μｍ以上となるように調整されている。

【0017】

このように充填材１６０がエポキシ樹脂を含むと、充填材１６０の硬度が十分に硬くなり、外部からの衝撃を受けても、圧電材１３０が影響を受け難くなる。一方で、充填材１６０が、上記累積粒度分布を有する有機フィラーを有すると、当該有機フィラーによって超音波が減衰されたり、散乱されたりする。そのため、隣接する圧電材料１３０ａ間で超音波が伝わり難くなり、機械的強度だけでなく、指向性も良好になる。

【0018】

以下、本実施形態の超音波トランスデューサ１００の各構成について説明する。なお、本明細書では、超音波トランスデューサの音響レンズ１５０側を上面側とも称し、バッキング材１１０側を背面側とも称する。

【0019】

（バッキング材）
バッキング材１１０は、後述の電気端子取り出し部１２０や、圧電材１３０等を支持するための部材であって、圧電材１３０から背面側に向かう超音波を減衰させるための部材としても機能する。

【0020】

本実施の形態では、バッキング材１１０が一層で構成されているが、バッキング材１１０は、複数の層で構成されていてもよい。また、本実施形態のバッキング材１１０は、電気端子取り出し部１２０との界面側に、複数の溝（図示せず）を有している。当該溝の平面視形状は、後述の圧電材１３０内に形成されている第１の溝１３０ｂの平面視形状と同一であり、当該溝は、第１の溝１３０ｂと連通している。また、バッキング材１１０が有する溝内には後述の充填材１６０が充填されている。ただし、バッキング材１１０は溝を有していなくてもよい。一方で、溝が電気端子取り出し部１２０側からバッキング材１１０の背面側まで延在していてもよい。

【0021】

バッキング材１１０の材料は特に制限されず、その例には、音響インピーダンスを調整するための材料を充填した合成ゴム、天然ゴム、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、熱可塑性樹脂等の有機材料、マコールガラス等の無機材料、有機無機複合材料等が含まれる。また、バッキング材１１０は、内部に微細な空隙を有する多孔質材料等で構成されていてもよい。

【0022】

ここで、バッキング材１１０の形状は、送波された超音波を減衰することができれば、特に限定されない。

【0023】

（電気端子取り出し部）
電気端子取り出し部１２０は、圧電材１３０中の圧電材料１３０ａに信号電極１７０ａ、１７０ｂを介して信号を伝えたり、圧電材１３０から信号電極１７０ａ、１７０ｂを介して信号を受信したりするための部材である。当該電気端子取り出し部１２０は、上記バッキング材１１０と後述の圧電材１３０との間に配置される。また外部の電源や診断装置等と電気的に接続される。

【0024】

本実施の形態では、電気端子取り出し部１２０は、フレキシブルプリント基板（以下、「ＦＰＣ」とも称する）を含み、当該ＦＰＣが複数の溝（図示せず）によって分割されている。ＦＰＣは、圧電材１３０のための電極となる配線を有する。ＦＰＣは、適切なパターンを有していれば、市販品であってもよい。各溝の平面視形状は、後述の圧電材１３０の第１の溝１３０ｂの平面視形状と同様であり、当該溝は、第１の溝１３０ｂと連通している。また、当該溝内には後述の充填材１６０が充填されている。

【0025】

（圧電材）
圧電材１３０は、電気端子取り出し部１２０上（本実施の形態では、信号電極１７０ａを介して電気端子取り出し部１２０上）に配置された圧電材料１３０ａと、当該圧電材料１３０ａを複数の領域に分割する第１の溝１３０ｂと、を含む。

【0026】

圧電材１３０の平面視形状を、図２に示す。図２は、超音波トランスデューサ１００から信号電極１７０ｂ、整合層１４０、および音響レンズ１５０を取り外したときの圧電材１３０の形状である。当該圧電材１３０では、圧電材料１３０ａを分割するように、第１の溝１３０ｂが設けられている。第１の溝１３０ｂが圧電材料１３０ａを分割するとは、第１の溝１３０ｂが圧電材料１３０ａの整合層１４０側の領域を複数の領域に分割していればよく、例えば分割された圧電材料１３０ａどうしが電気端子取り出し部１２０側でつながっていてもよい。

【0027】

本実施の形態では、第１の溝１３０ｂによって分割された複数の圧電材料１３０ａの形状が全て同一である。ただし、各圧電材料１３０ａの形状は、超音波トランスデューサ１００の用途に応じて適宜選択され、全てが同一の形状でなくてもよい。また、本実施形態において、第１の溝１３０ｂによって分割された圧電材料１３０ａの形状は、直方体状であるが、第１の溝１３０ｂによって分割された圧電材料１３０ａの形状は直方体状に制限されず、所望の方向に超音波を発振したりすることが可能であれば、その形状は特に制限されない。

【0028】

圧電材１３０の厚みは、超音波トランスデューサの種類や、超音波トランスデューサが発振する周波数に応じて適宜選択されるが、例えば５０μｍ以上４００μｍ以下である。

【0029】

圧電材１３０が有する、それぞれの第１の溝１３０ｂの幅は、１５～４５μｍである。その深さは、圧電材料１３０ａを第１の溝１３０ｂによって完全に分断しない場合、第１の溝の深さ１３０ｂは圧電材１３０の厚みに対しておよそ８０～９０％が好ましい。一方で、圧電材１３０を構成する圧電材料１３０ａを第１の溝１３０ｂによって完全に分断し、整合層１４０に溝を設けない場合には、第１の溝１３０ｂ、電気端子取り出し部１２０に形成される溝（図示せず）、およびバッキング材１１０に形成される溝を合わせた溝の深さが、圧電材料１３０ａの厚みより１０～１００μｍ長くなるようにすることが好ましい。一方、圧電材１３０を構成する圧電材料１３０ａを第１の溝１３０ｂによって完全に分断し、さらに整合層１４０にも溝を設ける場合には、第１の溝１３０ｂ、後述の第２の溝１４０ｄ、電気端子取り出し部１２０に形成される溝（図示せず）、およびバッキング材１１０に形成される溝を合わせた溝の深さが、圧電材料１３０ａの厚みおよび切断する整合層の厚みより１０～１００μｍ長くなるようにすることが好ましい。また、隣り合う第１の溝１３０ｂどうしの間隔は、１５０～６００μｍであるが、適宜変更できる。

【0030】

上記圧電材料１３０ａの例には、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系等の圧電セラミック；マグネシウム酸ニオブ酸鉛・チタン酸鉛固溶体（ＰＭＮ－ＰＴ）、亜鉛酸ニオブ酸鉛・チタン酸鉛固溶体（ＰＺＮ－ＰＴ）等の圧電単結晶；およびこれらの材料と高分子材料を複合した複合圧電材；等が含まれる。

【0031】

また、圧電材１３０の両面に配置される複数の信号電極１７０ａおよび１７０ｂは、圧電材１３０に電圧を印加するための電極である。信号電極１７０ａおよび１７０ｂは、上述の電気端子取り出し部１２０と電気的に接続され、かつ十分に圧電材１３０との間で信号を授受可能であれば特に制限されず、例えば金や銀、銅等からなる層とすることができる。

【0032】

（整合層）
整合層１４０は、上記圧電材１３０上（本実施の形態では、圧電材料１３０ａの信号電極１７０ｂ上）に配置される層であり、圧電材１３０と音響レンズ１５０との間の音響特性を整合させるための層である。整合層１４０は、一層で構成されていてもよいが、通常、音響インピーダンスが異なる複数層から構成される。整合層の層数は特に制限されず、通常２層以上が一般的である。図１に示すように、本実施の形態では、整合層１４０が、第１の整合層１４０ａ、第２の整合層１４０ｂおよび第３の整合層１４０ｃを含む積層体である。

【0033】

整合層１４０を構成する各層の音響インピーダンスは、各層を構成する成分によって適宜調整できる。例えば、各整合層１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃがそれぞれ、樹脂およびフィラーを含む層である場合、これらのフィラーの種類や量を調整すること等によって、各層の音響インピーダンスを調整できる。なお、各整合層１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃは、同一の樹脂および同一のフィラーを含む層であってもよく、異なる樹脂および／または異なるフィラーを含む層であってもよい。さらに、各層の厚みは同一であってもよく、異なっていてもよい。

【0034】

整合層１４０中に含まれる樹脂の種類やフィラーの種類は特に制限されない。樹脂の例には、エポキシ樹脂等が含まれる。一方、フィラーの例には、フェライト等の無機微粒子；シリコーン微粉末等の有機微粒子；が含まれる。本実施の形態では、第３整合層１４０ｃの組成が、後述の充填材１６０の組成と相違する。ただし、第３整合層１４０ｃの組成は、充填材１６０の組成と同じであってもよい。

【0035】

また、本実施の形態では、第１の整合層１４０ａおよび第２の整合層１４０ｂが、上述の圧電材１３０の第１の溝１３０ｂ上に接続された、第２の溝１４０ｄを有する。第２の溝１４０ｄの平面視形状は、第１の溝１３０ｂの平面視形状と同一である。一方で、整合層１４０の最も音響レンズ１５０側の最上層（本実施の形態では、第３の整合層１４０ｃ）が、第２の溝１４０ｄを有さない。ただし、当該実施の形態に限定されず、最上層（第３の整合層１４０ｃ）が第２の溝１４０ｄを有していてもよい。また、最上層に、複数の第２の溝１４０ｄのうちの一部のみに連通する溝を有していてもよい。この場合、当該溝には、充填材１６０が充填されていてもよく、例えば空隙とされていてもよく、さらには充填材１６０と異なる組成の充填物が充填されていてもよい。

【0036】

（音響レンズ）
音響レンズ１５０は、圧電材１３０から送波された超音波を集束させるための部材である。図１に示すように、本実施の形態では、音響レンズ１５０は、図１のＹ方向に延材し、かつＺ方向に突出するシリンドリカル型の音響レンズである。Ｘ方向に垂直な断面の形状は全て同一である。また、当該音響レンズ１５０では、各圧電材料１３０ａが発振する超音波をＺ方向に集束させて超音波トランスデューサ１００の外部に出射させる。

【0037】

音響レンズ１５０は、被検査対象、例えば生体に適した音響特性を有する材料で構成されている。例えば、音響レンズ１５０は、シリコーンゴム等、被検査対象に比較的近い音響インピーダンスを有する材料で構成されることが好ましい。

【0038】

（充填材）
充填材１６０は、上述の圧電材１３０の第１の溝１３０ｂ、整合層１４０の第２の溝１４０ｄ、およびバッキング材１１０や電気端子取り出し部１２０の溝等に充填された部材であり、隣り合う圧電材料１３０ａ間での超音波の干渉を抑制して超音波トランスデューサ１００の指向性を高めたり、超音波トランスデューサ１００の強度を高め、外部からの衝撃に対する機械的耐性を高めたりするための部材である。

【0039】

充填材１６０は、上述の圧電材１３０の第１の溝１３０ｂ、整合層１４０の第２の溝１４０ｄ、バッキング材１１０の溝、電気端子取り出し部１２０の溝内に隙間なく充填されていることが好ましい。ただし、必要に応じて一部に空隙があってもよい。さらに、上記圧電材１３０の第１の溝１３０ｂ、整合層１４０の第２の溝１４０ｄ、バッキング材１１０の溝、電気端子取り出し部１２０の溝の一部には、上記エポキシ樹脂および有機フィラーを含む充填材１６０と異なる組成の充填物が充填されていてもよい。

【0040】

当該充填材１６０は、エポキシ樹脂および、累積粒度分布における累積百分率１０％値が、０．９μｍ以上である有機フィラーを含む。充填材１６０中では、エポキシ樹脂がバインダとなり、当該バインダ中に有機フィラーが分散された状態となっている。

【0041】

当該充填材１６０が含むエポキシ樹脂は特に制限されず、その例には、ビスフェノールＡ型やビスフェノールＦ型等のビスフェノール型エポキシ樹脂；レゾールノボラック型やフェノール変性ノボラック型等のノボラック型エポキシ樹脂；ナフタレン構造含有型や、アントラセン構造含有型、フルオレン構造含有型等の多環芳香族型エポキシ樹脂；水添脂環型エポキシ樹脂；液晶性エポキシ樹脂等が含まれる。充填材１６０は、エポキシ樹脂を一種類のみ含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。

【0042】

上記エポキシ樹脂の中でも、耐薬品性の観点で、複数のエポキシ基を有するエポキシ樹脂が好ましく、一分子中のエポキシ基の数は、例えば３～４個とすることができる。また、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高いものや、架橋密度が高いものも好ましい。したがって、上記の中でも、ノボラック型エポキシ樹脂が好ましい。

【0043】

なお、充填材１６０中の上記エポキシ樹脂の量は、充填材１６０の総量１００質量部に対して、４０質量部以上６０質量部以下が好ましく、４０質量部以上５５質量部以下がより好ましく、４０質量部以上５０質量部以下がさらに好ましい。エポキシ樹脂の割合が４０質量部以上であると、超音波トランスデューサの強度が高まる。一方で、エポキシ樹脂の割合が６０質量部以下であると、有機フィラーの量が相対的に多くなり、超音波トランスデューサ１００の指向性が良好になる。

【0044】

一方、有機フィラーは、有機樹脂を含み、かつ所定の粒子径を有する粒子であれば特に制限されないが、有機フィラーは、エラストマー粒子であることが好ましい。エラストマー粒子が含むエラストマーの例には、シリコーン、ウレタン、アクリル、ブタジエン等が含まれる。

【0045】

ここで、有機フィラーの累積粒度分布における累積百分率１０％値は、０．９μｍ以上である。有機フィラーの累積百分率１０％値が０．９μｍ以上であると、上述のように、超音波トランスデューサの耐久性（機械的強度）を維持しつつ、優れた指向性が得られる。

【0046】

上記累積粒度分布は、走査電子顕微鏡(ＳＥＭ)により２００個程度の粒子の粒子径を測定し、当該測定結果に基づいて算出する。硬化前の充填材用組成物から有機フィラーを分取する方法としては、充填材用組成物中のエポキシ樹脂をエタノール等の有機溶剤で溶解等させて除去し、有機フィラーのみを取り出す方法が挙げられる。一方、充填材１６０から累積粒度分布を測定する場合、超音波トランスデューサ１００をＹ方向に沿ってダイシングソーやダイヤモンドカッター等を用いて断面を切り出し、エネルギー分散型Ｘ線分析法(ＥＤＳ)や波長分散型Ｘ線分析法(ＷＤＳ)によって充填材１６０を元素分析する。これにより、有機フィラー由来の元素（シリコーンならばＳｉ）をマッピングし、有機フィラーを特定する。そして、特定された有機フィラーの粒径を走査電子顕微鏡(ＳＥＭ)により測定し、累積粒度分布を算出する。なお、累積百分率１０％値とは、上記方法で測定された累積粒度分布において、粒度が小さい側から累積頻度１０％における粒子径をいう（以下、「Ｄ_１０」とも称する）。さらに、充填材１６０が複数の有機フィラーを含む場合には、これらを全て混合した状態で、上記累積粒度分布を測定する。

【0047】

また、本実施の形態では、有機フィラーの粒度分布が広いことが好ましい。有機フィラーの粒度分布が広いと、大きい粒子や小さい粒子が多数存在するため、大きい粒子の間に小さい粒子が充填されやすくなる。その結果、一つの圧電材料１３０ａから、これに隣接する圧電材料１３０ａに伝達する超音波の経路が分断されやすくなる。その結果、隣接する圧電材料１３０ａ間で超音波が伝わり難くなり、超音波トランスデューサ１００の指向性が高くなりやすい。

【0048】

有機フィラーの粒度分布が広いことを示す指標として、累積粒度分布における累積百分率５０％値や累積百分率９０％値がある。累積百分率５０％値や累積百分率９０％値と上記累積百分率１０％値との差が大きいほど、粒度分布が広いといえる。累積百分率９０％値は、１．５μｍ以上３．５μｍ以下が好ましく、１．７５μｍ以上３．０μｍ以下がより好ましく、２．０μｍ以上２．５μｍ以下がより好ましい。累積百分率９０％値が当該範囲になる場合には、超音波トランスデューサの耐久性（強度）を維持しつつ、優れた指向性がさらに得られやすくなる。

【0049】

ここで、充填材１６０は、有機フィラーを一種のみ含んでいてもよいが、有機フィラーを二種以上含むことが好ましい。充填材１６０が有機フィラーを二種以上含むと、上記累積百分率１０％値や累積百分率５０％値、累積百分率９０％値を満たしやすくなる。

【0050】

複数の有機フィラーのうち、少なくとも１つは、エポキシ樹脂と反応可能な構造を有する有機フィラー（以下、「反応性有機フィラー」とも称する）であることが好ましい。ここで、エポキシ樹脂と反応可能な構造とは、エポキシ基、アミノ基等をいう。充填材１６０が反応性有機フィラーを含むと、充填材１６０中での有機フィラーの分散性が良好になり、超音波トランスデューサの指向性がより良好になる。なお、充填材１６０が反応性有機フィラーを含むか否か、すなわち有機フィラーがエポキシ樹脂と反応可能な構造を有するか否かは、充填材１６０の断面を走査電子顕微鏡(ＳＥＭ)等によって観察して確認できる。例えば、充填材１６０が反応性有機フィラーを含む場合、エポキシ樹脂と反応性有機フィラーとが密着して隙間が確認されない。一方、充填材１６０がエポキシ樹脂と反応可能な構造を有さない場合には、エポキシ樹脂とフィラーとの間に間隙が確認される。

【0051】

充填材１６０は、反応性有機フィラーを一種のみ含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。

【0052】

反応性有機フィラーの粒子径は、０．１μｍ以上５．５μｍ以下が好ましく、０．１μｍ以上５．０μｍ以下がより好ましく、０．１μｍ以上４．５μｍ以下がさらに好ましい。平均粒子径は、走査電子顕微鏡により測定される。一方で、反応性有機フィラーの平均粒子径が１．２μｍ以上であると、上述の累積粒度分布を満たしやすくなる。

【0053】

反応性有機フィラーは、有機フィラーの総量１００質量部に対して、１０質量部以上３０質量部以下が好ましく、１０質量部以上２５質量部以下がより好ましく、１０質量部以上２０質量部以下がさらに好ましい。反応性有機フィラーの割合が１０質量部以上であると、充填材１６０内での有機フィラーの分散性が良好になる。一方で、反応性有機フィラーの割合が３０質量部以下であると、充填材１６０を作製する際の充填材用組成物の粘度が過度に高まることなく、上述の第１の溝１３０ｂや第２の溝１４０ｄ等を隙間なく充填できる。

【0054】

上述のように、反応性有機フィラーは、バインダ樹脂との親和性が高いことから、多量に使用すると、第１の溝１３０ｂ等への充填材１６０の充填が難しくなることがある。そこで、有機フィラーは、反応性有機フィラーと共に、エポキシ樹脂に対して反応性を有さず、かつ反応性有機フィラーとは異なる粒子径を有するフィラー（以下、「非反応性有機フィラー」とも称する）を含むことが好ましい。

【0055】

非反応性有機フィラーの例には、シリコーン粒子、ウレタン粒子、アクリル粒子、ブタジエン等が含まれる。これらの中でも、シリコーン粒子が低温においてもゴムの弾性率を維持できるとの観点で特に好ましい。充填材１６０は、非反応性有機フィラーを一種のみ含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。

【0056】

非反応性有機フィラーの粒子径は、０．３μｍ以上１０．０μｍ以下が好ましく、０．５μｍ以上７．５μｍ以下がより好ましく、０．７μｍ以上５．０μｍ以下が好ましい。平均粒子径は、走査電子顕微鏡により測定される。非反応性有機フィラーの平均粒子径が２．０μｍ以上であると、上述の累積粒度分布を満たしやすくなる。

【0057】

非反応性有機フィラーは、有機フィラーの総量１００質量部に対して、７０質量部以上９０質量部以下が好ましく、７５質量部以上９０質量部以下がより好ましく、８０質量部以上９０質量部以下がさらに好ましい。非反応性有機フィラーの割合が９０質量部以上であると、充填材１６０を作製する際の充填材用組成物の粘度が過度に高まることなく、上述の第１の溝１３０ｂや第２の溝１４０ｄ等に充填材１６０を隙間なく形成しやすくなる。一方、非反応性有機フィラーの割合が７０質量部以下であると、反応性有機フィラーの量が十分に多くなり、充填材１６０内に均一に有機フィラーが分散されやすくなる。

【0058】

また、有機フィラーの含有割合（総量）は、充填材１００質量部に対して、４０質量部以上６０質量部以下が好ましく、４５質量部以上６０質量部以下がより好ましく、５０質量部以上６０質量部以下がさらに好ましい。有機フィラーの割合が６０質量部以上であると、超音波トランスデューサ１００の指向性が高まる。一方で、有機フィラーの割合が４０質量部以下であると、エポキシ樹脂の割合が十分に多くなり、超音波トランスデューサ１００の強度が高まる。

【0059】

充填材１６０は、上記エポキシ樹脂および有機フィラーの他に、本発明の目的および効果を損なわない範囲で、必要に応じて他の成分を含んでいてもよい。他の成分の例には、カップリング剤が含まれる。充填材１６０がカップリング剤を含むと、上述の非反応性有機フィラーの分散性が高まる。カップリング剤の例にはエポキシ基やアミノ基を含むシランカップリング剤やチタンカップリング剤等が含まれる。

【0060】

カップリング剤は市販品であってもよく、その例には、Ａ－１８６、Ａ－１８７、Ａ－１８７１、Ａ－１１００、Ａ－１１１０、Ａ－１１２０、Ａ－２１２０、Ｙ－９６６９（いずれも商品名、モメンティブ社製）；ＫＢＭ－６０２、ＫＢＭ－６０３、ＫＢＭ－９０３、ＫＢＥ－９０３、ＫＢＥ－９１０３Ｐ、ＫＢＭ－５７３、ＫＢＭ－５７５、ＫＢＭ－３０３、ＫＢＭ－４０２、ＫＢＭ－４０３、ＫＢＥ－４０２、ＫＢＥ－４０３（いずれも商品名、信越化学工業社製）；ＤＯＷＳＩＬ Ｚ－６６１０ Ｓｉｌａｎｅ、ＤＯＷＳＩＬ Ｚ－６０１１ Ｓｉｌａｎｅ、ＸＩＡＭＥＴＥＲ ＯＦＳ－６０２０ Ｓｉｌａｎｅ、ＤＯＷＳＩＬ Ｚ－６０９４ Ｓｉｌａｎｅ、ＤＯＷＳＩＬ Ｚ－６８８３ Ｓｉｌａｎｅ、ＸＩＡＭＥＴＥＲ ＯＦＳ－６０３２ Ｓｉｌａｎｅ、ＤＯＷＳＩＬ Ｚ－６２６９ Ｓｉｌａｎｅ、ＤＯＷＳＩＬ ＳＺ ６０３２ Ｓｉｌａｎｅ、ＸＩＡＭＥＴＥＲ ＯＦＳ－６０４０ Ｓｉｌａｎｅ、ＤＯＷＳＩＬ Ｚ－６０４４ Ｓｉｌａｎｅ、ＤＯＷＳＩＬ Ｚ－６０４３ Ｓｉｌａｎｅ（いずれも商品名、ＤＯＷＳＩＬおよびＸＩＡＭＥＴＥＲは登録商標、東レダウコーニング製）；Ｓ３１０、Ｓ３２０、Ｓ３３０、Ｓ３４０、Ｓ３５０、Ｓ５１０、Ｓ５３０（いずれも商品名、ＪＮＣ社製）；プレンアクト アミノ基含有の４４（味の素ファインテクノ社製）が含まれる。

【0061】

また、充填材１６０は、無機粒子を少量含んでいてもよいが、無機粒子の量は、充填材１６０の総量１００質量部に対して１０質量部以下が好ましく、５質量部以下がより好ましい。充填材１６０中の無機粒子の量が１質量部以下であると、相対的にエポキシ樹脂や有機フィラーの量が十分になり、上述の極度や指向性が得られやすくなる。

【0062】

（超音波トランスデューサの製造方法）
上述の超音波トランスデューサの製造方法は特に制限されず、上述の構造とすることが可能であればよい。以下にその一例を示すが、当該方法に制限されない。

【0063】

当該製造方法では、溝を有していないバッキング材、溝を有していない平板状の電気端子取り出し部、両面に信号電極が形成され、かつ第１の溝を形成していない、平板状の圧電材料を貼り合わせる（貼り合わせ工程）。そして、圧電材（信号電極）上に整合層を形成し（整合層形成工程）、整合層側からバッキング材に向けて複数の溝を形成する（溝形成工程）。その後、溝形成工程で形成した溝に、それぞれ充填材用組成物を充填し、硬化させ（充填材形成工程）、整合層上に音響レンズを貼りつける（音響レンズ貼付工程）。必要に応じて、これら以外の工程を含んでいてもよい。

【0064】

・貼り合わせ工程
貼り合わせ工程では、溝を有していない平板状のバッキング材と、溝を有しておらず、１枚のフィルムに所望の回路等が配置された電気端子取り出し部と、両面に信号電極が形成され、かつ第１の溝を有していない、平板状の圧電材料と、を貼り合わせる。貼り合わせ順序は特に制限されず、先にバッキング材と電気端子取り出し部とを貼り合わせてもよく、圧電材料と電気端子取り出し部とを貼り合わせてもよい。これらの貼り合わせる方法は特に制限されず、例えば接着剤等で接着してもよい。

【0065】

また、圧電材料の表面に信号電極を形成する方法も特に制限されず、例えば金および銀等を蒸着したり、スパッタリングしたりして形成してもよい。また、圧電材料に銀を焼き付けてもよい。さらに、銅等の導体を圧電材に貼り付けてパターニングしてもよい。

【0066】

・整合層形成工程
整合層形成工程では、上記圧電材料（ここでは一方の信号電極）上に整合層を形成する。整合層の形成方法は特に制限されず、予め作製した整合層を１層ずつ貼り合わせてもよく、予め整合層を複数層積層しておき、これを圧電材料に貼り合わせてもよい。さらに、圧電材料上に整合層用組成物を塗布し、硬化させる工程を繰り返し行ってもよい。当該整合層形成工程で形成する整合層は、第２の溝を有していない。

【0067】

なお、整合層形成工程で全ての整合層を形成してもよいが、整合層の一部のみに第２の溝を設ける場合には、溝を設ける整合層のみ形成する。

【0068】

・溝形成工程
溝形成工程では、整合層側からバッキング材にかけて、溝を形成する。溝の形成方法は特に制限されず、上述の第１の溝、第２の溝の幅、圧電材料の厚み等に応じて適宜選択される。例えば、ダイシングソーやダイヤモンドカッターで切削してもよく、Ｍｉｃｒｏ ＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＭＥＭＳ）加工によって切削してもよい。

【0069】

・充填材形成工程
充填材充填工程では、上述の溝形成工程で形成した溝に、充填材用組成物を導入し、硬化させる。このとき、溝に充填材用組成物を充填するだけでなく、上述の整合層上にもう充填材用組成物を塗布して硬化させて、これを整合層の一部（例えば上述の第３整合層１４０ｃ）としてもよい。この場合、充填材形成工程で形成される整合層（例えば上述の第３整合層１４０ｃ）は、第２の溝１４０ｄを有さない。

【0070】

上記充填材用組成物を溝に充填する方法は特に制限されず、例えばヘラ等によって充填材用組成物を注入してもよい。また、当該充填材用組成物を整合層上に形成する方法も特に制限されず、例えば充填材用組成物を溝に注入する際に使用する、ヘラ等によって塗布してもよい。

【0071】

充填材用組成物は、上記エポキシ樹脂の前駆体（以下、「プレポリマー」とも称する）と、上述の有機フィラーと、必要に応じて硬化剤や、カップリング剤等とを含む組成物である。

【0072】

プレポリマーの例には、上述のエポキシ樹脂のモノマーやオリゴマー等が含まれる。また、上記有機フィラーやカップリング剤は、上述したものと同様である。

【0073】

一方、プレポリマーを硬化させるための硬化剤の例には、エチレンジアミン、トリエチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、２，４－ジアミノ－６－〔２’－メチルイミダゾリル－（１’）〕エチル－ｓ－トリアジンなどのトリアジン化合物；１，８－ジアザビシクロ［５，４，０］ウンデセン－７（ＤＢＵ）；トリエチレンジアミン；ベンジルジメチルアミン；トリエタノールアミン；鎖状脂肪族ポリアミン；環状脂肪族ポリアミンおよび脂肪芳香族ポリアミンなどの脂肪族ポリアミン；メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルフォン等の芳香族アミン；およびアミンアダクトやケチミン等の変性アミン；が含まれる。

【0074】

上記鎖状脂肪族ポリアミンの例には、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジプロプレンジアミンおよびジエチルアミノプロピルアミンが含まれる。

【0075】

上記環状脂肪族ポリアミンの例には、Ｎ－アミノエチルピベラジン、ラミロンＣ－２６０、ＡｒａｌｄｉｔＨＹ－９６４、メンセンジアミン、イソフオロンジアミン、ＳＣｕｒｅ２１１、ＳＣｕｒｅ２１２、ワンダミンＨＭ、および１．３ＢＡＣ（いずれもスリーボンド社製）が含まれる。

【0076】

上記脂肪芳香族ポリアミンの例には、ｍ・キシレンジアミン、ショーアミンＸ、アミンブラック、ショーアミンブラック、ショーアミンＮ、ショーアミン１００１およびショーアミン１０１０（いずれもスリーボンド社製）が含まれる。

【0077】

また、上記充填材用組成物の硬化方法は、充填材用組成物中の硬化剤の種類等によって適宜選択されるが、通常、加熱によって固化させることが好ましい。加熱温度は、適宜選択される。加熱は公知の方法によって行うことができ、例えばヒータや恒温槽等によって行うことができる。

【0078】

・音響レンズ貼付工程
上記充填材形成工程後、整合層上に音響レンズを貼り付ける。音響レンズの貼り付け方法は特に制限されず、例えば接着剤等によって接着できる。

【0079】

２．超音波プローブおよび超音波診断装置
上述の超音波トランスデューサは、例えば図３に示すような、超音波プローブ１００ａや、超音波診断装置１０等に使用できる。超音波診断装置１０は、上述の超音波トランスデューサを備えた超音波プローブ１００ａ、本体部１１、コネクタ部１２およびディスプレイ１３等を備える。

【0080】

超音波プローブ１００ａは、上記超音波トランスデューサ（図示せず）を含んでいればよく、コネクタ部１２に接続されたケーブル１４を介して本体部１１と接続される。

【0081】

本体部１１からの電気信号（送信信号）は、ケーブル１４を通じて超音波プローブ１００ａの圧電材に送信される。この送信信号は、圧電材によって超音波に変換され、被検査対象内に送波される。送波された超音波は被検査対象内で反射される。そして、当該反射波の一部が圧電材によって受波され、電気信号（受信信号）に変換され、本体部１１に送信される。受信信号は、超音波診断装置１０の本体部１１において画像データに変換されディスプレイ１３に表示される。

【0082】

上述の実施の形態の超音波トランスデューサを備える超音波診断装置では、指向性が高く、正確な診断を行うことが可能となる。さらに、上述の超音波トランスデューサは、強度が高く、落下による衝撃等にも耐えられることから、様々な分野の超音波診断装置に使用できる。

【実施例】

【0083】

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0084】

１．超音波トランスデューサの作製
・比較例１
固定板の上に、バッキング材、およびフレキシブルプリント基板（電気端子取り出し部）をこの順に接着剤で接着した。また、両面に信号電極が配置された４．６ｍｍ×４２．５ｍｍの、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で構成された圧電材料を準備した。そして、一方の信号電極がフレキシブルプリント基板に隣接するように、圧電材とフレキシブルプリント基板とを接着した。

【0085】

次いで、圧電材料およびフレキシブルプリント基板にダイシングソーを用いて、各部材の積層面に垂直な溝を設けた。なお、平面視したときに平行になるように、かつ、複数の溝が等間隔に位置するように、複数の溝を形成して圧電材とした。溝の幅は、２０μｍとした。また、このとき、バッキング材は完全に切断されないように溝の深さを調整した。

【0086】

次いで、充填材用組成物を以下のように準備した。エポキシ樹脂１（商品名：Ｃ１１６３Ａ、テスク社製)と、有機フィラー含有エポキシ樹脂２（商品名：ＥＰ２２４０、エボニック社製（有機フィラー表面にエポキシ樹脂と反応可能な構造を含む）、フィラーの粒子径：０．１～３μｍ）と、アミン系硬化剤１（商品名：Ｃ１１６３Ｂ、テスク社製）と、アミン系硬化剤２（商品名：ＳＴ１２、三菱ケミカル社製）とを、質量比３３：３７：１７：１３で混合した。

【0087】

そして、上記充填材用組成物をヘラで圧電材上に塗布し、真空脱泡を３分行った。上記圧電材の信号電極上に、３層の整合層（第１整合層および第２整合層、第３整合層）を形成した。各整合層は、いずれも、エポキシ樹脂とフェライトまたはシリコーン微粉末との混錬物の硬化物とした。６０℃で４時間加熱後、上記第３整合層上に、音響レンズを接着剤で接着して、超音波トランスデューサ１を得た。

【0088】

上記充填材用組成物をエタノール中に入れ、充填材用組成物中のエポキシ樹脂を除去し、有機フィラーのみを取り出した。そして、当該有機フィラーについて、走査電子顕微鏡(ＳＥＭ)により２００個程度の粒子の粒子径を測定し、当該測定結果に基づいて算出したそして、有機フィラーの累積粒度分布における累積百分率１０％値を特定したところ、０．４μｍであった。

【0089】

・比較例２
固定板の上に、バッキング材、およびフレキシブルプリント基板（電気端子取り出し部）をこの順に接着剤で接着した。また、両面に信号電極が配置された４．６ｍｍ×４２．５ｍｍの、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で構成された圧電材料を準備した。そして、一方の信号電極がフレキシブルプリント基板に隣接するように、圧電材料とフレキシブルプリント基板とを接着した。上記圧電材料の信号電極上に、比較例１と同様に、２層の整合層（第１整合層および第２整合層）を形成した。

【0090】

次いで、整合層（第１整合層および第２整合層）、圧電材料層、およびフレキシブルプリント基板に、ダイシングソーを用いて、各部材の積層面に垂直な溝を設けた。なお、平面視したときに平行になるように、かつ、複数の溝が等間隔に位置するように、複数の溝を形成した。溝の幅は、２０μｍとした。また、このとき、バッキング材は完全に切断されないように溝の深さを調整した。

【0091】

次いで、充填材用組成物を以下のように準備した。シリコーン樹脂（商品名：ＫＥ－１６０４、信越化学工業社製）と、アミン系硬化剤３（商品名：ＣＡＴ１６０４、信越化学工業社製）とを質量比、９０：１０で混合した。

【0092】

そして、ヘラ塗布、真空脱泡３分よって上記充填材用組成物を上記溝に充填した。さらに第３整合層を接着して、６０℃で２時間加熱し、その後、上記整合層（第３整合層）上に、音響レンズを接着剤で接着して、超音波トランスデューサ２を得た。

【0093】

・比較例３
充填材用組成物を、エポキシ樹脂１（商品名：Ｃ１１６３Ａ、テスク社製)と、有機フィラー含有エポキシ樹脂２（商品名：ＥＰ２２４０、エボニック社製（有機フィラー表面にエポキシ樹脂と反応可能な構造を含む））と、アミン系硬化剤１（商品名：Ｃ１１６３Ｂ、テスク社製）と、アミン系硬化剤２（商品名：ＳＴ１２、三菱ケミカル社製）とを、質量比３３：３７：１７：１３で混合した組成物とし、６０℃で４時間加熱した以外は、比較例２と同様に超音波トランスデューサ３を得た。

【0094】

比較例１と同様の方法で、得られた充填材中の有機フィラーのみを有機溶剤で希釈して取り出し、有機フィラーの累積粒度分布における累積百分率１０％値を走査電子顕微鏡(ＳＥＭ)により、比較例１と同様に特定したところ、０．４μｍであった。
・比較例４
比較例３の充填材用組成物１００質量部に、さらに三酸化タングステン粉末３０質量部を加えた組成物を、充填材用組成物とし、６０℃で４時間加熱した以外は、比較例２と同様に超音波トランスデューサ４を作製した。

【0095】

比較例１と同様の方法で、得られた充填材中の有機フィラーのみを有機溶剤で希釈して取り出し、有機フィラーの累積粒度分布における累積百分率１０％値を走査電子顕微鏡(ＳＥＭ)により、比較例１と同様の方法により測定したところ、０．４μｍであった。

【0096】

・比較例５
比較例３の充填材用組成物１００質量部に、さらにシリコーン複合パウダー（商品名：ＫＭＰ－６０５、信越化学工業社製、粒子径：０．７～５μｍ）５０質量部加えた組成物を、充填材用組成物とし、６０℃で４時間加熱した以外は、比較例２と同様に超音波トランスデューサ５を作製した。

【0097】

比較例１と同様の方法で、得られた充填材中の有機フィラーのみを有機溶剤で希釈して取り出し、有機フィラーの累積粒度分布における累積百分率１０％値を走査電子顕微鏡(ＳＥＭ)により、比較例１と同様の方法により測定したところ、０．８μｍであった。

【0098】

・実施例１
比較例３の充填材用組成物１００質量部に、さらにシリコーン複合パウダー（商品名：ＫＭＰ－６０５、信越化学工業社製、粒子径：０．７～５μｍ）７５質量部加えた組成物を、充填材用組成物とし、６０℃で４時間加熱した以外は、比較例２と同様に超音波トランスデューサ６を作製した。

【0099】

比較例１と同様の方法により、得られた充填材中の有機フィラーのみを有機溶剤で希釈して取り出し、有機フィラーの累積粒度分布における累積百分率１０％値を走査電子顕微鏡(ＳＥＭ)により、比較例１と同様の方法により測定したところ、０．９μｍであった。

【0100】

・実施例２
比較例３の充填材用組成物１００質量部に、さらにシリコーン複合パウダー（商品名：ＫＭＰ－６０５、信越化学工業社製、粒子径：０．７～５μｍ）１００質量部加えた組成物を、充填材用組成物とし、６０℃で４時間加熱した以外は、比較例２と同様に超音波トランスデューサ７を作製した。

【0101】

比較例１と同様の方法により、得られた充填材中の有機フィラーのみを有機溶剤で希釈して取り出し、有機フィラーの累積粒度分布における累積百分率１０％値を走査電子顕微鏡(ＳＥＭ)により、比較例１と同様の方法により測定したところ、１．０μｍであった。

【0102】

２．評価
上記各超音波トランスデューサの指向性および強度について、以下の方法で評価した。結果を表１に示す。

【0103】

(１)指向性評価方法
球状のターゲットが配置されている水槽の水面近傍に、上述の超音波トランスデューサを含む超音波プローブを配置した。超音波プローブには、パルサーレシーバーおよびオシロスコープを電気的に接続した。パルサーレシーバーは、オリンパス社製超音波パルサーレシーバー：ＭＯＤＥＬ５９００ＰＲとし、オシロスコープは、ＴＦＦ社製オシロスコープ：ＴＤＳ５０３２とした。

【0104】

そして、水中に浸漬させた超音波プローブのプローブヘッド部から、球状のターゲットに向かって超音波を送信し、反射波を受信することによって、超音波プローブの指向性を求めた。球状のターゲットと、測定対象となる超音波プローブ中の素子との角度を－４０°、－３０°、－２０°、－１０°、０°、＋１０°、＋２０°、＋３０°、＋４０°としたときの指向性、具体的には各角度の送受信周波数特性においてリップルの有無を評価した。なお、球状のターゲットと、測定対象となる超音波プローブ中の素子とが一直線上に位置する場合を０°と設定した。評価は以下の基準とした。
（評価基準）
〇：球状のターゲットと、測定対象となる超音波プローブの測定対象素子との角度が±４０°の場合の送受信周波数特性において、最大となる感度Ｓ_ＭＡＸと、リップルとなっている部分の最小の感度Ｓ_ＭＩＮの差分ΔＳの絶対値が１０ｄＢ未満である
△：球状のターゲットと、測定対象となる超音波プローブの測定対象素子との角度が±４０°の場合の送受信周波数特性において、最大となる感度Ｓ_ＭＡＸと、リップルとなっている部分の最小の感度Ｓ_ＭＩＮの差分の絶対値ΔＳが１０ｄＢ以上２０ｄＢ未満である
×：球状のターゲットと、測定対象となる超音波プローブの測定対象素子との角度が±４０°の場合の送受信周波数特性において、最大となる感度Ｓ_ＭＡＸと、リップルとなっている部分の最小の感度Ｓ_ＭＩＮの差分の絶対値ΔＳが２０ｄＢ以上である

【0105】

(２)落下試験評価方法
上述の超音波トランスデューサを有する超音波プローブを準備した。そして、先端が鋼球になっており、かつ、超音波プローブ(ケーブル、コネクタは含まない)と同じ重さである重りを超音波プローブの音響レンズ上面に落下させた。重りを落下させる高さは、音響レンズより１０ｃｍ高い位置から開始し、１０ｃｍ刻みで上げていった。その都度、超音波プローブの静電容量を評価し、静電容量低下が見られるまで試験を継続し、最大１２２ｃｍまで試験を行った。
（評価基準）
〇：高さ１２２ｃｍから重りを落下させた後の超音波トランスデューサの静電容量Ｓaが、試験前の静電容量Ｓｂと比較して、その差分Ｓａ－Ｓｂ＝ΔＳｃが－５ｐＦ以下である素子がない場合
×：高さ１２２ｃｍから重りを落下させた後の超音波トランスデューサの静電容量Ｓaが、試験前の静電容量Ｓｂと比較して、その差分Ｓａ－Ｓｂ＝ΔＳｃが－５ｐＦ以下である素子が１ｃｈ以上ある場合

【0106】

３．結果

【表1】

【0107】

上記表１に示されるように、圧電材が圧電材料を隔てる溝（第１の溝）を有し、かつ当該溝内に、エポキシ樹脂および有機フィラーを含み、さらに有機フィラーの累積粒度分布における累積百分率１０％値（Ｄ_１０）が０．９μｍ以上である場合に、超音波の指向性が良好になり、落下試験の結果も良好になった（実施例１および２）。

【0108】

一方で、充填材が有機フィラーを含んでいたとしても、累積粒度分布における累積百分率１０％（Ｄ_１０）が０．９μｍ未満である場合には、指向性が低くなりやすかった（比較例１、３～５）。また、充填材が有機フィラーを含まないシリコーン樹脂の場合には、指向性は良好であったものの、落下試験の結果が低かった（比較例２）。

【産業上の利用可能性】

【0109】

本発明の超音波トランスデューサは、機械的強度が高く、かつ指向性に優れている。したがって、各種超音波診断装置等に有用である。

【符号の説明】

【0110】

１０ 超音波診断装置
１１ 本体部
１２ コネクタ部
１３ ディスプレイ
１４ ケーブル
１００ 超音波トランスデューサ
１００ａ 超音波プローブ
１１０ バッキング材
１２０ 電極端子取り出し部
１３０ 圧電材
１３０ａ 圧電材料
１３０ｂ 第１の溝
１４０ 整合層
１４０ａ 第１の整合層
１４０ｂ 第２の整合層
１４０ｃ 第３の整合層（最上層）
１４０ｄ 第２の溝
１５０ 音響レンズ
１６０ 充填材
１７０ａ、１７０ｂ 信号電極

【図1】

【図2】

【図3】