JP2000116653A

JP2000116653A - 超音波測定装置

Info

Publication number: JP2000116653A
Application number: JP10293721A
Authority: JP
Inventors: Shusaku Miyake; 周作三宅
Original assignee: Kasei Optonix Ltd
Current assignee: Kasei Optonix Ltd
Priority date: 1998-10-15
Filing date: 1998-10-15
Publication date: 2000-04-25

Abstract

(57)【要約】【課題】超音波を用いての被検体中における超音波の
最適な伝播特性を測定することができる超音波測定装置
を提供する。【解決手段】被検体（Ｈ）に超音波を照射し、その被
検体（Ｈ）から反射し及び／又は透過した超音波を検出
して被検体の性状を非破壊的に評価する超音波測定装置
であって、それぞれにカップリング材（５，６）がこれ
と当接して設けられている超音波発信素子（３ａ，３
ｂ）及び超音波受信素子（４ａ，４ｂ）を有し、前記各
カップリング材（５，６）はそれぞれ接離自在に分割さ
れた第１のカップリング部（５２〜５４の何れか一のも
の及び６２〜７０の何れか一のもの）と第２のカップリ
ング部（上記第１のカップリング部に属するものを除く
５２〜５４の何れか一のもの及び６２〜７０の何れか一
のもの）との接触面の広さを調節することにより、上記
各超音波発信素子（３ａ，３ｂ）が発信もしくは前記超
音波受信素子（４ａ，４ｂ）が受信する超音波のビーム
径を調節出来るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検体内を伝播す
る超音波の伝播特性を測定する超音波測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、医療診断や工業用の非破
壊検査の分野において、被検体に電離放射線を照射し、
その被検体を透過した電離放射線を検出することによっ
て、該被検体の性状を評価することが行われている。例
えば、人体の骨密度を測定するものとして、実開平７−
３６０１号公報等に示される測定装置が知られている。
これは、二重エネルギＸ線吸収法（ＤＥＸＡ法）を用い
たものであり、各々Ｘ線の連続スペクトルを単色化する
２種のフィルタを、高低２種のエネルギのＸ線の出力切
換周期に合わせて切換え使用したものである。また、こ
の測定装置で用いられているＸ線の他に、γ線を用いた
測定装置も知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の測定装置は、何れもγ線やＸ線等の電離放射線を使
用するものであるため、被験者に対して放射線被曝を伴
わせることになり、骨密度を測定する場合のように定期
的な広範囲のスクリーニング用としては好ましいもので
はなかった。一方、近年では、上述した電離放射線を使
用せずに超音波を利用した超音波測定装置、すなわち被
検体に超音波を照射し、これを検出してデータ処理する
装置が開発され一部実用化されつつあるが、現在実用化
されている超音波を用いた測定装置は、超音波のビーム
径を変更する手段が構築されていないため、被検体の形
状や厚み等による影響を受けてしまい、最適な超音波の
伝播特性や減衰特性を測定することが困難となってい
る。ちなみに、超音波探触子から発信される超音波ビー
ムの径が大きいほど、また周波数が高いほど超音波ビー
ムは平行に進む距離が長くなる傾向があり、超音波ビー
ムの径が大きいと被検体の形状の不均一性による部分的
な特性差が反映されず、被検体の平均的な特性が忠実に
得られないため、結果的に測定精度を悪くしている。

【０００４】本発明は、このような事情に対処してなさ
れたもので、超音波を用いての最適な伝播特性を測定す
ることができる超音波測定装置を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の超音波測定装置は、被検体（Ｈ）
を伝播する超音波を検出して該被検体（Ｈ）の性状を評
価する超音波測定装置において、超音波を発信する超音
波発信素子（３ａ）、超音波を受信する超音波受信素子
（４ａ）及び前記被検体（Ｈ）に接触され超音波を伝播
するカップリング材（５）を有した超音波探触子（１）
と、超音波を発信する超音波発信素子（３ｂ）、超音波
を受信する超音波受信素子（４ｂ）及び前記被検体
（Ｈ）を挟みかつ前記カップリング材（５）と対向して
前記被検体（Ｈ）に接触され超音波を伝播するカップリ
ング材（６）を有した超音波探触子（２）と、を備え、
前記カップリング材（５，６）は、前記超音波発信素子
（３ａ，３ｂ）及び超音波受信素子（４ａ，４ｂ）のそ
れぞれに接合された第１のカップリング部（５２〜５４
の何れか一のもの及び６２〜７０の何れか一のもの）
と、この第１のカップリング部（５２〜５４の何れか一
のもの及び６２〜７０の何れか一のもの）に個別に接離
自在に配設されてなる複数の第２のカップリング部（前
記第１のカップリング部に属する５２〜５４の何れか一
のもの及び６２〜７０の何れか一のもののそれぞれを除
いた５２〜５４，６２〜７０）とからなり、前記第１の
カップリング部（５２〜５４の何れか一のもの及び６２
〜７０の何れか一のもの）から前記第２のカップリング
部（前記第１のカップリング部に属する５２〜５４の何
れか一のもの及び６２〜７０の何れか一のもののそれぞ
れを除いた５２〜５４，６２〜７０）の何れかが離され
ると、前記第１のカップリング部（５２〜５４の何れか
一のもの及び６２〜７０の何れか一のもの）と前記第２
のカップリング部（前記第１のカップリング部に属する
５２〜５４の何れか一のもの及び６２〜７０の何れか一
のもののそれぞれを除いた５２〜５４，６２〜７０）と
の間に形成された空気層により前記第１のカップリング
部（５２〜５４の何れか一のもの及び６２〜７０の何れ
か一のもの）と前記何れかの第２のカップリング部（前
記第１のカップリング部に属する５２〜５４の何れか一
のもの及び６２〜７０の何れか一のもののそれぞれを除
いた５２〜５４，６２〜７０）との間の超音波の伝播が
阻止されることを特徴とする。

【０００６】前述のように、超音波ビーム径が大である
ほどその超音波の直進距離が増すので、厚みの大なる被
検体中を透過した超音波を検出して該被検体の性状を精
度良く得ようとする場合には、その被検体に照射される
超音波のビーム径を大きくすることが望ましい。また、
反面、被検体を透過した超音波を検出する場合、複雑な
形状、厚みの被検体であればあるほど、検出すべき超音
波のビーム径を小さくしておいて、測定点を多く取って
平均化した方が、測定精度が上げられるので、この場合
は超音波のビーム径を小さくすることが望ましい。した
がって、被検体に向って照射する超音波のビーム径はそ
の時の測定条件によって変えることが望ましい。

【０００７】いま、仮に被検体が人体の骨である場合を
例に、本発明の超音波測定装置を用いて被検体に超音波
を照射してこの被検体の骨密度を測定する場合について
みると、本発明では、超音波を、骨塩の測定に際して持
っているＸ線ビームの特性に近似させることにより、超
音波における測定値がＸ線の測定値と相関性があるか、
あるいは一致するものと考え、超音波ビームの径を変更
するようにしたものである。ここで、被検体（Ｈ）であ
る骨部（Ｂ）の表面で跳ね返された超音波の伝播時間を
測定するときは、被検体（Ｈ）の組織部（Ｔ）が例えば
踵のように薄い場合、伝播による超音波の減衰が小さい
ため、照射される超音波の直進距離を配慮するよりも測
定点を増やして測定精度を上げることに配慮した方が望
ましいので、超音波探触子（１）からの超音波ビームの
径を絞り、また、被検体（Ｈ）内の骨部（Ｂ）を通過す
る超音波の伝播時間及び減衰特性を測定する場合は、超
音波探触子（１）からの超音波ビームの径を大きくし、
超音波探触子（２）側での受信ビームの径を絞ることに
より、骨部（Ｂ）の凹凸、部分的な厚み差等、形状によ
る測定値の誤差や超音波の伝播の問題が解消される。

【０００８】すなわち、骨部（Ｂ）の表面での反射超音
波は、骨部（Ｂ）の凹凸形状等によって反射方向に影響
を受けるが、超音波ビームの径を絞ることで、その凹凸
形状等による反射方向の影響が小さくされる。また、超
音波の骨部（Ｂ）の透過においては、骨部（Ｂ）の局部
的な厚み差による吸収率の差が著しいため、超音波のビ
ーム全体としての平均が検出されるのではなく、減衰の
少ない部分の信号が強調されることになるが、受信ビー
ムの径を絞り、検出点を増やしてこれらを平均化するこ
とにより、減衰の少ない部分の信号の強調が抑えられ、
被検体の情報がより平均化される。ここで、超音波の周
波数としては、５００ＫHz〜２ＭHz を中心とした帯域
の任意の周波数が好ましい。カップリング材（５，６）
としては、水が充填された水袋、油が充填された油袋、
ポリスチレン、ベークライト、シリコンゴム、フルオル
シリコンゴム、フォスファゼンダム、エポキシ樹脂、ガ
ラス、ポリウレタン等を用いることができる。

【０００９】このような構成では、超音波探触子（１，
２）のカップリング材（５，６）の複数のカップリング
部（５２〜５４，６２〜７０）のうち、例えば第１のカ
ップリング部（５２〜５４の何れか一のもの及び６２〜
７０の何れか一のもの）が超音波発信素子（３ａ，３
ｂ）及び超音波受信素子（４ａ，４ｂ）に接合されてい
るため、第１のカップリング部を介して伝播される超音
波の発信及び受信が可能となる。また、カップリング材
（５，６）の第１のカップリング部に対して第２の第カ
ップリング部（前記第１のカップリング部に属する５２
〜５４の何れか一のもの及び６２〜７０の何れか一のも
ののそれぞれを除いた５２〜５４，６２〜７０）が個別
に接離自在とされているため、第２のカップリング部の
何れかが第１のカップリング部から離された場合、この
第１のカップリング部とその何れかの第２のカップリン
グ部との間に空気層が形成されることで、第１のカップ
リング部とその何れかの第２のカップリング部との間の
超音波の伝播が阻止されるが、第２のカップリング部の
何れかが第１のカップリング部に接合されることで、そ
の何れかの第２のカップリング部を伝播する超音波が第
１のカップリング部にも伝播される。

【００１０】よって、骨部（Ｂ）の表面で跳ね返された
超音波の伝播時間を測定するときは、カップリング材
（５，６）の第１のカップリング部から全ての第２のカ
ップリング部を離し、第１のカップリング部と第２のカ
ップリング部との間の超音波の伝播を阻止した状態とす
ることで、骨部（Ｂ）の表面で跳ね返される超音波ビー
ムの径が絞られ、骨部（Ｂ）の凹凸等による測定値の誤
差が避けられる。また、被検体（Ｈ）内の骨部（Ｂ）を
通過する超音波の伝播時間及び減衰特性を測定するとき
には、カップリング材（５）側にあっては、全ての第２
のカップリング部を第１のカップリング部に接合させる
ことで、第１のカップリング部を伝播する超音波が第２
のカップリング部にも伝播されるため、第１及び第２の
カップリング部による伝播面が大きくされ、超音波探触
子（１）側から発信される超音波のビーム径を大きくす
ることができ、超音波探触子（１）側からの超音波の平
行に進む伝播距離を長くすることができる。このとき、
カップリング材（６）側にあっては、第２のカップリン
グ部を第１のカップリング部から離し、第２のカップリ
ング部と第１のカップリング部との間に空気層を形成す
ることで、第２のカップリング部と第１のカップリング
部との間の超音波の伝播が阻止され、超音波探触子
（２）側で受信する超音波ビームの径が絞られる。

【００１１】これにより、骨部（Ｂ）の形状により、超
音波が通過するその骨部（Ｂ）の部分毎の減衰率が異な
り、超音波ビームの減衰の少ない超音波が強調されてし
まう不具合が、受信側のビーム径を絞ることによって避
けられる。また、超音波探触子（２）側において、局所
的な超音波の伝播時間及び減衰特性の測定ポイントを増
やす場合には、第２のカップリング部を個別に第１のカ
ップリング部に対して接離させることにより、それぞれ
の第２のカップリング部に対応する複数の部分の局所的
なデータを集積し、これらを平均化することにより、超
音波の伝播諸特性を誤差を少なくして測定することがで
きる。このように、骨の性質を正確につかむためには、
Ｘ線法との整合性からも異なる複数箇所の測定が必要で
あるとともに、ある場所をスキャンした測定値の平均を
求めることにより、正確なデータが得られる。

【００１２】請求項２に記載の超音波測定装置は、前記
第１のカップリング部は、中央に配され、前記第２のカ
ップリング部は、前記第１のカップリング部を包囲する
ように配されていることを特徴とする。このような構成
では、第２のカップリング部が、第１のカップリング部
を包囲するように配されることで、第１のカップリング
部に対する第２のカップリング部の接離動作の自由度を
高めることができる。

【００１３】請求項３に記載の超音波測定装置は、前記
第２のカップリング部は、接離機構（１１，１７）によ
って前記第１のカップリング部に対し個別に接離自在と
されることを特徴とする。このような構成では、第１の
カップリング部に対する第２のカップリング部の個別の
接離動作を、例えばソレノイド（１４）やモータ（１
８）等の接離機構（１１，１７）によって行うことがで
きる。

【００１４】請求項４に記載の超音波測定装置は、相互
に接離する前記第１のカップリング部と前記第２のカッ
プリング部との接触面積を増減することによって、前記
超音波発信素子（３ａ，３ｂ）から発信された超音波の
ビーム径及び／又は前記超音波受信素子（４ａ，４ｂ）
により受信される超音波のビーム径を調節するようにし
たことを特徴とする。

【００１５】このような構成では、その目的に応じて、
超音波発信素子（３ａ，３ｂ）から発信された超音波の
ビーム径及び／又は超音波受信素子（４ａ，４ｂ）によ
り受信される超音波の各ビーム径を絞ったり広げたりす
る場合、各カップリング材中、互いに接触している第１
のカップリング部及び第２のカップリング部の対の数を
任意に選択して接離機構（１１，１７）によってそれぞ
れ独立に接離させて、これら第１のカップリング部と第
２のカップリング部との接触面積を自由に変えることに
よって、第１のカップリング部と第２のカップリング部
との間に形成される空気層の幅を変化させることがで
き、その結果、超音波受発素子（３ａ，３ｂ，４ａ，４
ｂ）から受発信される超音波のビーム径を任意に可変す
ることができる。請求項５に記載の超音波測定装置は、
前記被検体（Ｈ）が組織部（Ｔ）で包囲された骨部
（Ｂ）であることを特徴とする。このような構成の超音
波測定装置は、特に、人体の骨の骨密度その他、骨の諸
特性を非破壊的に測定するのに適している。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図面に基づ
いて説明する。図１は、本発明の超音波測定装置の一実
施の形態である骨部の超音波の伝播特性を測定する装置
の形態を示す概略構成図、図２は、図１の一方の超音波
探触子側に設けられたカップリング材を示す斜視図、図
３は、図２のカップリング材を示すIII-III線断面図、
図４は、図３のカップリング材の動作を示す断面図、図
５は、図１の他方の超音波探触子側に設けられたカップ
リング材を示す斜視図、図６は、図５のカップリング材
を示すVI-VI線断面図、図７は、図５のカップリング材
の動作を示す正面図である。

【００１７】図１において、超音波測定装置には、広帯
域超音波用の２つの超音波探触子（以下、プローブとい
う）１，２が設けられている。プローブ１には、例えば
５００ＫHz 〜２ＭHz を中心とした帯域の周波数の超音
波を発する超音波発信素子３ａと、超音波受信素子４ａ
と、カップリング材５とが設けられている。プローブ２
には、例えば同じく５００ＫHz 〜２ＭHz を中心とした
帯域の周波数の超音波を発する超音波発信素子３ｂと、
超音波受信素子４ｂと、カップリング材６とが設けられ
ている。そして、プローブ１，２は、カップリング材
５，６を介し組織部Ｔ内の骨部Ｂを挟んで対向するよう
に被検体Ｈに接触されるようになっている。ここで、カ
ップリング材５，６としては、水が充填された水袋、油
が充填された油袋、ポリスチレン、ベークライト、シリ
コンゴム、フルオルシリコンゴム、フォスファゼンダ
ム、エポキシ樹脂、ガラス、ポリウレタン等を用いるこ
とができる。

【００１８】これらは、何れもフレキシブルであるた
め、プローブ１，２の超音波発信素子３ａ，３ｂ及び超
音波受信素子４ａ，４ｂを一般的なセラミック圧電体と
した場合であっても、これら超音波発信素子３，３ａ及
び超音波受信素子４，４ａをカップリング材５，６を介
して曲面を有する被検体Ｈに均一に接触させることが可
能となるので、超音波の伝播特性を確実に測定すること
ができる。また、これら超音波発信素子３ａ，３ｂ及び
超音波受信素子４ａ，４ｂは、電界を印加すると自らが
機械的な振動をして、電気的エネルギーを機械的エネル
ギーに変換する性質を有する圧電体であり、ＰＺＴから
なるセラミック圧電体が一般的であるが、その他のもの
として、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニルデン）、ＰＶＤＦ
−ＴｒＦｅ（ポリフッ化ビニルデン−トリフルオロエチ
レン共重合体）、ＰＶＤＣＮ−ＶＡｃ（ポリシアン化ビ
ニリデン−酢酸ビニル共重合体）等のポリマー系圧電体
を用いることができる。

【００１９】ここで、カップリング材５は、図２及び図
３に示すように、カップリング部５１，５２，５３，５
４によって構成されている。カップリング部５１，５２
は、一体化され、上記の超音波発信素子３ａ及び超音波
受信素子４ａに接合されている。カップリング部５３，
５４は、カップリング部５１，５２に対して個別に接離
自在とされており、図４に示すように、カップリング部
５３，５４がカップリング部５１，５２から離された場
合、これらカップリング部５１，５２とカップリング部
５３，５４との間に空気層が形成されることで、カップ
リング部５１，５２とカップリング部５３，５４との間
の超音波の伝播が阻止されるようになっている。この場
合、カップリング部５１，５２にカップリング部５３，
５４の何れかを接合させると、その何れかのカップリン
グ部５３，５４に伝播する超音波がカップリング部５
１，５２にも伝播される。

【００２０】一方、カップリング材６は、図５及び図６
に示すように、カップリング部６１〜７０によって構成
されている。カップリング部６１，６２は、一体化さ
れ、上記の超音波発信素子３ｂ及び超音波受信素子４ｂ
に接合されている。カップリング部６３〜７０は、カッ
プリング部６１，６２に対し、図７に示すように、放射
方向（矢印ａ，ｂ方向）に個別に接離自在とされてお
り、例えばカップリング部６３が矢印ａ方向に離れた場
合、カップリング部６１，６２とカップリング部６４，
７０との間に空気層が形成されることで、カップリング
部６１，６２とカップリング部６４，７０との間の超音
波の伝播が阻止されるようになっている。この場合、カ
ップリング部６１，６２にカップリング部６３を接合さ
せると、カップリング部６１，６２とカップリング部６
４，７０との間に超音波が伝播される。また、図１にお
いて、プローブ１，２は、コード７ａ，７ｂを介して測
定装置本体８に接続されている。測定装置本体８には、
図示しない高圧電源をオン／オフしたり電圧を調節した
りする出力調節つまみ１０ａ、超音波発信素子３ａ，３
ｂの発信周波数を調節する周波数調節つまみ１０ｂ，１
０ｃ、測定結果を表示する表示部９が設けられている。

【００２１】図８は、上記のカップリング材５及び６の
各カップリング部５３，５４及び６３〜７０の接離機構
の一例を示す図であり、説明の便宜上、カップリング材
５側を示しているが、カップリング材６側にも同構成の
接離機構が設けられている。また、同図は、カップリン
グ部５４側の接離機構を示しているが、カップリング部
５３側にも同構成の接離機構が設けられている。すなわ
ち、カップリング部５４の側面に金属片１５が設けられ
ており、ソレノイド１４側に引付けられるようになって
いる。また、カップリング部５４の復帰は、スプリング
１６の付勢力によって行われるようになっている。そし
て、接離機構１１のスイッチ１２がオンされると、電源
１３からの電流がソレノイド１４に供給されることで、
カップリング部５４の側面の金属片１５がソレノイド１
４側に引付けられ、カップリング部５４がカップリング
部５１，５２から離される。スイッチ１２がオフされる
と、ソレノイド１４による金属片１５の引付け力が解か
れ、スプリング１６の付勢力により、カップリング部５
４がカップリング部５１，５２側に戻される。

【００２２】図９は、モータを用いた場合の接離機構の
他の例を示す図である。なお、以下に説明する図におい
て、図８と共通する部分には同一符号を付すものとす
る。すなわち、カップリング部５４には、図示しない雌
ねじを有した係合片２０が設けられており、その図示し
ない雌ねじにはモータ１８の駆動軸１９が嵌り込んでい
る。そして、接離機構１７のスイッチ１２がオンされる
と、スイッチ１２に対してプラス側が接続されている電
源１３からの電流がモータ１８に供給されることで、モ
ータ１８の駆動軸１９が順方向に回転し、係合片２０を
モータ１８側に引付けることにより、カップリング部５
４がカップリング部５１，５２から離される。一方、ス
イッチ１２がオフされ、スイッチ１２ａがオンされる
と、スイッチ１２ａに対してマイナス側が接続されてい
る電源１３ａからの電流がモータ１８に供給されること
で、モータ１８の駆動軸１９が逆方向に回転し、係合片
２０をモータ１８側から遠ざけることにより、カップリ
ング部５４がカップリング部５１，５２側に戻される。

【００２３】続いて、以上のような構成の超音波測定装
置の動作について説明する。なお、以下においては、図
１の被検体Ｈを踵とした場合について説明する。まず、
図１に示したように、プローブ１のカップリング材５と
プローブ２のカップリング材６とを、組織部Ｔ内の骨部
Ｂを挟んで対向するように被検体Ｈに接触させる。この
とき、カップリング材５，６を、それぞれ互いに同一平
面上の直線上で向き合うような位置関係とする。この状
態で、被検体Ｈの表面から組織部Ｔ内を伝播し、骨部Ｂ
の表面で跳ね返された超音波の伝播時間を測定する場
合、各プローブ１，２の超音波発信素子３ａ，３ｂから
それぞれ５００ＫHz 〜２ＭHz を中心とした帯域の周波
数の超音波を発信させ、それぞれの超音波受信素子４
ａ，４ｂによって骨部Ｂの表面で跳ね返された超音波を
受信する。

【００２４】このとき、被検体Ｈである踵の表面と骨部
Ｂとの間の組織部Ｔが薄いため、超音波の伝播の減衰が
小さいことから、各カップリング材５，６からの超音波
ビームの径を絞るようにする。この場合、カップリング
材５にあっては、図４に示したように、カップリング部
５３，５４をカップリング部５１，５２から離し、これ
らカップリング部５１，５２とカップリング部５３，５
４との間に空気層を形成することで、カップリング部５
１，５２とカップリング部５３，５４との間の超音波の
伝播を阻止する。これにより、プローブ１の超音波発信
素子３ａから発信される５００ＫHz〜２ＭHzの超音波
は、径の小さいカップリング部５２のみを伝播するた
め、超音波ビームの径が絞られる。一方、カップリング
材６にあっては、図６，７に示したように、各カップリ
ング部６３〜７０の全てを放射方向（矢印ａ方向）に移
動させ、各カップリング部６３〜７０とカップリング部
６１，６２との間に空気層を形成することで、各カップ
リング部６３〜７０とカップリング部６１，６２との間
の超音波の伝播を阻止する。これにより、プローブ２の
超音波発信素子３ｂから発信される５００ＫHz 〜２ＭH
z の超音波は、径の小さいカップリング部６２のみを伝
播するため、超音波ビームの径が絞られる。

【００２５】このように、各カップリング部５２，６２
から径の絞った超音波を発信させることで、骨部Ｂで跳
ね返される超音波は、その骨部Ｂの形状による影響を受
けることがないため、被検体Ｈの表面から組織部Ｔ内を
伝播し、骨部Ｂの表面で跳ね返された超音波の伝播時間
の誤差の小さい測定が行われる。一方、被検体Ｈ内の骨
部Ｂを通過する超音波の伝播時間や減衰特性を測定する
場合には、例えばプローブ１側から発信された超音波
を、プローブ２側で受信するようにする。この場合、プ
ローブ１側から発信される超音波ビームの径を大きく
し、プローブ２側で受信する超音波ビームの径を絞るこ
とが好ましい。これは、プローブ１側から発信される超
音波ビームの径が大きいほど、超音波の平行に進む伝播
距離が長くされるためである。この場合、骨部Ｂの形状
により、超音波が通過するその骨部Ｂの部分毎に減衰率
が異なるため、プローブ２側で受信する超音波ビームの
径を絞らないと、減衰の少ない超音波が強調されてしま
うため、伝播時間及び減衰特性の測定に誤差を生じてし
まうことになる。

【００２６】そこで、プローブ２側で受信する超音波ビ
ームの径を絞ることで、局所的に超音波の伝播時間及び
減衰特性の誤差の少ない測定が可能となる。この場合、
カップリング材５にあっては、図３に示したように、カ
ップリング部５３，５４をカップリング部５１，５２に
接合させることで、プローブ１の超音波発信素子３から
発信される超音波は、カップリング部５２〜５３を伝播
しビーム径が大きくされて発信される。一方、カップリ
ング材６にあっては、図６，７に示したように、全ての
カップリング部６３〜７０を放射方向（矢印ａ方向）に
移動させ、各カップリング部６３〜７０とカップリング
部６１，６２との間に空気層を形成することで、各カッ
プリング部６３〜７０とカップリング部６１，６２との
間の超音波の伝播を阻止する。これにより、プローブ１
の超音波発信素子３ａから発信された超音波は、径の小
さいカップリング部６２のみを伝播してプローブ２側で
受信されるため、超音波ビームの径が絞られることにな
る。

【００２７】これにより、プローブ１の超音波発信素子
３ａから発信されて骨部Ｂを通過した超音波のうち、プ
ローブ２側で受信される超音波は、カップリング部６２
に対応する骨部Ｂを通過したものとされるため、カップ
リング部６２に対応する部分の局所的な超音波の伝播時
間及び減衰特性を誤差を少なくして測定することができ
る。また、プローブ２側においては、局所的な超音波の
伝播時間や減衰特性の測定ポイントを増やすこともでき
る。この場合、図６，７に示したように、各カップリン
グ部６３〜７０を放射方向（矢印ａ方向）に移動させた
状態で、例えば各カップリング部６３からカップリング
部７０まで順にカップリング部６１，６２に対して接離
させることにより、それぞれのカップリング部６３〜７
０に対応する部分の局所的な超音波の伝播時間及び減衰
特性を複数の測定ポイントで測定することができる。さ
らに、各カップリング部６３〜７０毎に得られた超音波
の伝播時間や減衰特性の平均値を求めることで、ある範
囲の骨部Ｂの超音波の伝播時間及び減衰特性の最適な値
を得ることもできる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波測
定装置によれば、被検体（Ｈ）の表面から組織部（Ｔ）
内を伝播し、骨部（Ｂ）の表面で跳ね返された超音波の
伝播時間を測定するとき、被検体（Ｈ）が例えば踵のよ
うに組織部（Ｔ）が薄い場合、各カップリング材（５，
６）からの超音波ビームの径を絞るようにしたので、骨
部（Ｂ）の形状による測定誤差を小さくすることができ
る。一方、被検体（Ｈ）内の骨部（Ｂ）を通過する超音
波の伝播時間及び減衰特性を測定するとき、超音波探触
子（１）側から発信される超音波のビーム径を大きく
し、超音波探触子（２）側で受信する超音波ビームの径
を絞るようにしたので、最適な伝播時間を測定すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波測定装置の一実施の形態を示す
概略構成図である。

【図２】図１の一方の超音波探触子側に設けられたカッ
プリング材を示す斜視図である。

【図３】図２のカップリング材を示すIII-III線断面図
である。

【図４】図３のカップリング材の動作を示す断面図であ
る。

【図５】図１の他方の超音波探触子側に設けられたカッ
プリング材を示す斜視図である。

【図６】図５のカップリング材を示すVI-VI線断面図で
ある。

【図７】図５のカップリング材の動作を示す正面図であ
る。

【図８】図２及び図５のカップリング材の各カップリン
グ部の接離機構の一例を示す図である。

【図９】図２及び図５のカップリング材の各カップリン
グ部の接離機構の他の例を示す図である。

【符号の説明】

１，２超音波探触子３ａ，３ｂ超音波発信素子４ａ，４ｂ超音波受信素子５，６カップリング材１１，１７接離機構５１〜５４，６１〜７０カップリング部Ｂ骨部Ｈ被検体Ｔ組織部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体（Ｈ）を伝播する超音波を検出し
て該被検体（Ｈ）の性状を評価する超音波測定装置にお
いて、超音波を発信する超音波発信素子（３ａ）、超音波を受
信する超音波受信素子（４ａ）及び前記被検体（Ｈ）に
接触され超音波を伝播するカップリング材（５）を有し
た超音波探触子（１）と、超音波を発信する超音波発信素子（３ｂ）、超音波を受
信する超音波受信素子（４ｂ）及び前記被検体（Ｈ）を
挟みかつ前記カップリング材（５）と対向して前記被検
体（Ｈ）に接触され超音波を伝播するカップリング材
（６）を有した超音波探触子（２）とを備え、前記カップリング材（５，６）は、前記超音波発信素子（３ａ，３ｂ）及び超音波受信素子
（４ａ，４ｂ）のそれぞれに接合された第１のカップリ
ング部（５２〜５４の何れか一のもの及び６２〜７０の
何れか一のもの）と、この第１のカップリング部（５２〜５４の何れか一のも
の及び６２〜７０の何れか一のもの）に個別に接離自在
に配設されてなる複数の第２のカップリング部（前記第
１のカップリング部に属する５２〜５４の何れか一のも
の及び６２〜７０の何れか一のもののそれぞれを除いた
５２〜５４，６２〜７０）とからなり、前記第１のカップリング部（５２〜５４の何れか一のも
の及び６２〜７０の何れか一のもの）から前記第２のカ
ップリング部（前記第１のカップリング部に属する５２
〜５４の何れか一のもの及び６２〜７０の何れか一のも
ののそれぞれを除いた５２〜５４，６２〜７０）の何れ
かが離されると、前記第１のカップリング部（５２〜５
４の何れか一のもの及び６２〜７０の何れか一のもの）
と前記第２のカップリング部（前記第１のカップリング
部に属する５２〜５４の何れか一のもの及び６２〜７０
の何れか一のもののそれぞれを除いた５２〜５４，６２
〜７０）との間に形成された空気層により前記第１のカ
ップリング部（５２〜５４の何れか一のもの及び６２〜
７０の何れか一のもの）と前記何れかの第２のカップリ
ング部（前記第１のカップリング部に属する５２〜５４
の何れか一のもの及び６２〜７０の何れか一のもののそ
れぞれを除いた５２〜５４，６２〜７０）との間の超音
波の伝播が阻止されることを特徴とする超音波測定装
置。
【請求項２】前記第１のカップリング部は、中央に配
され、前記第２のカップリング部は、前記第１のカップ
リング部を包囲するように配されていることを特徴とす
る請求項１に記載の超音波測定装置。
【請求項３】前記第２のカップリング部は、接離機構
（１１，１７）によって前記第１のカップリング部に対
し個別に接離自在とされることを特徴とする請求項１に
記載の超音波測定装置。
【請求項４】相互に接離する前記第１のカップリング
部と前記第２のカップリング部との接触面積を増減する
ことによって、前記超音波発信素子（３ａ，３ｂ）から
発信された超音波のビーム径及び／又は前記超音波受信
素子（４ａ，４ｂ）により受信される超音波のビーム径
を調節するようにしたことを特徴とする請求項１〜３の
何れかに記載の超音波測定装置。
【請求項５】前記被検体（Ｈ）が組織部（Ｔ）で包囲
された骨部（Ｂ）であることを特徴とする請求項１〜４
の何れかに記載の超音波測定装置。