JP2004294189A - 超音波顕微鏡 - Google Patents
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Abstract
【課題】このような測定方法では、１点のデータを解析するために、１００ＭＨｚ〜２００ＭＨｚステップでデータを取るには、２１回の測定がという問題があった。
【解決手段】インパルス発信機１から広帯域の複数の周波数、例えば１００ＭＨｚ〜２００ＭＨｚの周波数帯域を含むインパルスを発超音波振動子２に発信すると、超音波振動子２は複数の周波数を含む超音波をガラス基板３の上に載置されて超音波伝播媒体４で覆われた試料５に照射されるので、照射された超音波の反射波は再度超音波振動子２で受信され、超音波振動子２で受信された反射波は受信機６で受信されて増幅され、Ａ／Ｄ変換器７でアナログ反射信号からデジタル反射信号に変換されて、フーリエ変換機能８ａと音速解析機能８ｂを設けたパーソナルコンピュータ８に入力され、演算結果は表示装置９で表示される。
【選択図】 図１
【解決手段】インパルス発信機１から広帯域の複数の周波数、例えば１００ＭＨｚ〜２００ＭＨｚの周波数帯域を含むインパルスを発超音波振動子２に発信すると、超音波振動子２は複数の周波数を含む超音波をガラス基板３の上に載置されて超音波伝播媒体４で覆われた試料５に照射されるので、照射された超音波の反射波は再度超音波振動子２で受信され、超音波振動子２で受信された反射波は受信機６で受信されて増幅され、Ａ／Ｄ変換器７でアナログ反射信号からデジタル反射信号に変換されて、フーリエ変換機能８ａと音速解析機能８ｂを設けたパーソナルコンピュータ８に入力され、演算結果は表示装置９で表示される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、切り出した組織の音速を１回の超音波の照射で測定する超音波顕微鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、超音波顕微鏡で組織音速を測定する場合、例えば、１０μｍの組織切片をスライドガラス上にセットし、超音波顕微鏡で１００ＭＨｚから２００ＭＨｚまでを５ＭＨｚステップで周波数を変えながら測定して、取得されたデータから極大値を示す周波数と極小値を示す周波数を求め、論理計算グラフより組織音速を求めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような測定方法では、１点のデータを解析するために、１００ＭＨｚ〜２００ＭＨｚを５ＭＨｚステップでデータを取るには、２１回の測定が必要になるという問題があった。
【０００４】
【課題を解決しようとする手段】
本発明は、複数の周波数を含むインパルスを発信するインパルス発信機と、該インパルス発信機から出力されたインパルスを入力することによって超音波を出力する超音波振動子と、試料を載置したガラス基板と、前記超音波振動子から前記ガラス基板及び前記試料に照射された超音波の反射波を受信して増幅する受信機と、該受信機からの反射波信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器から出力されたデジタル信号をフーリエ変換するフーリエ変換機能とフーリエ変換された信号を前記試料の音速を解析する音速解析機能とを設けたパーソナルコンピュータとからなり、前記インパルス発信機からの１回の出力によって取り込まれた超音波の反射波信号を前記パーソナルコンピュータのフーリエ変換機能でフーリエ変換して得られたデータから前記試料の音速を求めるものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は、インパルス発信機から出力された複数の周波数を含むインパルスを超音波振動子に入力し、超音波振動子から複数の周波数を含む超音波を試料に照射することにより、その反射波をデジタル変換し、そのデータをパーソナルコンピュータのフーリエ変換機能でフーリエ変換することにより、複数の周波数のそれぞれの周波数における試料の伝達関数を演算により求めることができるので、１回の超音波の送受信で組織片の各周波数の組織音速を求めことができる。
【０００６】
【実施例】
図１は本発明の実施例の超音波顕微鏡のブロック図で、インパルス発信機１から広帯域の周波数、例えば１００ＭＨｚ〜２００ＭＨｚの周波数成分を含むインパルスを発超音波振動子２に発信すると、超音波振動子２は複数の周波数を含む超音波をガラス基板３の上に載置されて超音波伝播媒体４で覆われた試料５に照射されるので、照射された超音波の反射波は再度超音波振動子２で受信され、超音波振動子２で受信された反射波は受信機６で受信されて増幅され、Ａ／Ｄ変換器７でアナログ反射信号からデジタル反射信号に変換されて、フーリエ変換機能８ａと音速解析機能８ｂを設けたパーソナルコンピュータ８に入力され、演算結果は表示装置９で表示される。
【０００７】
ここで、本発明の演算原理を説明すると、図２で示すように、まず、位相差の周波数特性を求めるということは、ガラス基板３のみからの反射信号を入力とし、試料５を載置したガラス基板３からの反射を出力とするシステムの伝達関数を求めることと等価であり、このガラス基板３のみからの反射信号をＳｒｅｆ（ｔ）、試料５を置いたガラス基板３からの反射信号をＳｄ（ｔ）とし、それぞれのフーリエ変換をＦｒｅｆ（ω）及びＦｄ（ω）とすると、システムの伝達関数Ｇ（ω）はＧ（ω）＝Ｆｒｅｆ（ω）／Ｆｄ（ω）で表せるので、複数の周波数（１００ＭＨｚ〜２００ＭＨｚ）を含むインパルスを発生し、ガラス基板３のみからの反射信号をＳｒｅｆ（ｔ）及び試料５を置いたガラス基板３からの反射信号をＳｄ（ｔ）を測定し、各周波数領域で割り算を行うことにより、伝達関数Ｇ（ω） が求まる。
【０００８】
そこで、反射波のベクトルを複素平面で表現すると、図３に示すようになり、試料５が無い場合の反射波Ｓｒｅｆ を基準とすると、試料５をおくことにより、伝播時間が変化するため、この変化分だけ試料５の下のガラス基板３からの反射波Ｓｄの位相が回転し、さらに、試料５の表面からの反射波ＳＳを生じるので、受波信号はこの２つの信号ＳｄとＳＳの和となり、又、周波数を変化することにより、２つの信号ＳｄとＳＳのベクトルはそれぞれ回転する。
【０００９】
そこで、ガラス基板３からの直接反射と比較するとにより、強度及び位相スペクトルを得る。信号強度の極小点又は極大点の周波数をｆｓ 、その時の位相をφｍ とすると、組織表面と背面からの反射は極小点では逆位相、極大点では同位相となっている。すなわち、極小点においては、組織表面からの反射は背面からの反射より（２ｎ−１）π進んでおり、φｍ＋（２ｎ−１）πとなっている（ｎは自然数）。組織の厚さｄ、水の音速Ｃ０として、
極大点においてはこの位相差が２ｎπとなっていることから、
が成立している。一方、２ｄの距離を組織音速Ｃで通過した波とＣ０で通過した波の位相差がφｓ であるから、
となる。これに（１）式と（３）式を連立させて解くと、
となる。この式によって試料５の組織厚さｄが求まる。又、（２）式と（３）式を連立させて解くと、
となる。この式によって試料５の組織音速が求まる。
【００１０】
このように構成した本実施例では、超音波振動子２でガラス基板３及び試料５からそれぞれ反射された反射信号を受信機６で増幅し、Ａ／Ｄ変換器７でデジタル信号に変換してパーソナルコンピュータ８に入力することにより、パーソナルコンピュータ８では、フーリエ変換機能８ａにより入力された反射信号をフーリエ変換してそれぞれの周波数での伝達関数Ｇ（ω）を求め、音速解析機能８ｂで信号強度の極小点又は極大点の周波数と位相より試料５の組織の厚さと音速を一回の送受信で算出することができる。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の超音波顕微鏡は、インパルス発信機から出力された複数の周波数を含むインパルスを超音波振動子に入力し、超音波振動子から複数の周波数を含む超音波を試料に照射することにより、その反射波をデジタル変換し、そのデータをパーソナルコンピュータのフーリエ変換機能でフーリエ変換することにより、複数の周波数のそれぞれの周波数における試料の伝達関数を演算により求めることができるので、１回の超音波の送受信で組織片の各周波数の組織音速を求めことができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の超音波顕微鏡のブロック図である。
【図２】図１の装置において音速及び厚さを求める状態を示した図である。
【図３】図１の装置において、反射波のベクトルを表示した図である。
【符号の説明】
１ インパルス発信機
２ 超音波振動子
３ ガラス基板
４ 伝播媒体（水）
５ 試料
６ 受信機
７ Ａ／Ｄ変換器
８ パーソナルコンピュータ
９ 表示装置
【発明が属する技術分野】
本発明は、切り出した組織の音速を１回の超音波の照射で測定する超音波顕微鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、超音波顕微鏡で組織音速を測定する場合、例えば、１０μｍの組織切片をスライドガラス上にセットし、超音波顕微鏡で１００ＭＨｚから２００ＭＨｚまでを５ＭＨｚステップで周波数を変えながら測定して、取得されたデータから極大値を示す周波数と極小値を示す周波数を求め、論理計算グラフより組織音速を求めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような測定方法では、１点のデータを解析するために、１００ＭＨｚ〜２００ＭＨｚを５ＭＨｚステップでデータを取るには、２１回の測定が必要になるという問題があった。
【０００４】
【課題を解決しようとする手段】
本発明は、複数の周波数を含むインパルスを発信するインパルス発信機と、該インパルス発信機から出力されたインパルスを入力することによって超音波を出力する超音波振動子と、試料を載置したガラス基板と、前記超音波振動子から前記ガラス基板及び前記試料に照射された超音波の反射波を受信して増幅する受信機と、該受信機からの反射波信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器から出力されたデジタル信号をフーリエ変換するフーリエ変換機能とフーリエ変換された信号を前記試料の音速を解析する音速解析機能とを設けたパーソナルコンピュータとからなり、前記インパルス発信機からの１回の出力によって取り込まれた超音波の反射波信号を前記パーソナルコンピュータのフーリエ変換機能でフーリエ変換して得られたデータから前記試料の音速を求めるものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は、インパルス発信機から出力された複数の周波数を含むインパルスを超音波振動子に入力し、超音波振動子から複数の周波数を含む超音波を試料に照射することにより、その反射波をデジタル変換し、そのデータをパーソナルコンピュータのフーリエ変換機能でフーリエ変換することにより、複数の周波数のそれぞれの周波数における試料の伝達関数を演算により求めることができるので、１回の超音波の送受信で組織片の各周波数の組織音速を求めことができる。
【０００６】
【実施例】
図１は本発明の実施例の超音波顕微鏡のブロック図で、インパルス発信機１から広帯域の周波数、例えば１００ＭＨｚ〜２００ＭＨｚの周波数成分を含むインパルスを発超音波振動子２に発信すると、超音波振動子２は複数の周波数を含む超音波をガラス基板３の上に載置されて超音波伝播媒体４で覆われた試料５に照射されるので、照射された超音波の反射波は再度超音波振動子２で受信され、超音波振動子２で受信された反射波は受信機６で受信されて増幅され、Ａ／Ｄ変換器７でアナログ反射信号からデジタル反射信号に変換されて、フーリエ変換機能８ａと音速解析機能８ｂを設けたパーソナルコンピュータ８に入力され、演算結果は表示装置９で表示される。
【０００７】
ここで、本発明の演算原理を説明すると、図２で示すように、まず、位相差の周波数特性を求めるということは、ガラス基板３のみからの反射信号を入力とし、試料５を載置したガラス基板３からの反射を出力とするシステムの伝達関数を求めることと等価であり、このガラス基板３のみからの反射信号をＳｒｅｆ（ｔ）、試料５を置いたガラス基板３からの反射信号をＳｄ（ｔ）とし、それぞれのフーリエ変換をＦｒｅｆ（ω）及びＦｄ（ω）とすると、システムの伝達関数Ｇ（ω）はＧ（ω）＝Ｆｒｅｆ（ω）／Ｆｄ（ω）で表せるので、複数の周波数（１００ＭＨｚ〜２００ＭＨｚ）を含むインパルスを発生し、ガラス基板３のみからの反射信号をＳｒｅｆ（ｔ）及び試料５を置いたガラス基板３からの反射信号をＳｄ（ｔ）を測定し、各周波数領域で割り算を行うことにより、伝達関数Ｇ（ω） が求まる。
【０００８】
そこで、反射波のベクトルを複素平面で表現すると、図３に示すようになり、試料５が無い場合の反射波Ｓｒｅｆ を基準とすると、試料５をおくことにより、伝播時間が変化するため、この変化分だけ試料５の下のガラス基板３からの反射波Ｓｄの位相が回転し、さらに、試料５の表面からの反射波ＳＳを生じるので、受波信号はこの２つの信号ＳｄとＳＳの和となり、又、周波数を変化することにより、２つの信号ＳｄとＳＳのベクトルはそれぞれ回転する。
【０００９】
そこで、ガラス基板３からの直接反射と比較するとにより、強度及び位相スペクトルを得る。信号強度の極小点又は極大点の周波数をｆｓ 、その時の位相をφｍ とすると、組織表面と背面からの反射は極小点では逆位相、極大点では同位相となっている。すなわち、極小点においては、組織表面からの反射は背面からの反射より（２ｎ−１）π進んでおり、φｍ＋（２ｎ−１）πとなっている（ｎは自然数）。組織の厚さｄ、水の音速Ｃ０として、
【００１０】
このように構成した本実施例では、超音波振動子２でガラス基板３及び試料５からそれぞれ反射された反射信号を受信機６で増幅し、Ａ／Ｄ変換器７でデジタル信号に変換してパーソナルコンピュータ８に入力することにより、パーソナルコンピュータ８では、フーリエ変換機能８ａにより入力された反射信号をフーリエ変換してそれぞれの周波数での伝達関数Ｇ（ω）を求め、音速解析機能８ｂで信号強度の極小点又は極大点の周波数と位相より試料５の組織の厚さと音速を一回の送受信で算出することができる。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の超音波顕微鏡は、インパルス発信機から出力された複数の周波数を含むインパルスを超音波振動子に入力し、超音波振動子から複数の周波数を含む超音波を試料に照射することにより、その反射波をデジタル変換し、そのデータをパーソナルコンピュータのフーリエ変換機能でフーリエ変換することにより、複数の周波数のそれぞれの周波数における試料の伝達関数を演算により求めることができるので、１回の超音波の送受信で組織片の各周波数の組織音速を求めことができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の超音波顕微鏡のブロック図である。
【図２】図１の装置において音速及び厚さを求める状態を示した図である。
【図３】図１の装置において、反射波のベクトルを表示した図である。
【符号の説明】
１ インパルス発信機
２ 超音波振動子
３ ガラス基板
４ 伝播媒体（水）
５ 試料
６ 受信機
７ Ａ／Ｄ変換器
８ パーソナルコンピュータ
９ 表示装置
Claims (1)
- 複数の周波数を含むインパルスを発信するインパルス発信機と、該インパルス発信機から出力されたインパルスを入力することによって超音波を出力する超音波振動子と、試料を載置したガラス基板と、前記超音波振動子から前記ガラス基板及び前記試料に照射された超音波の反射波を受信して増幅する受信機と、該受信機からの反射波信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器から出力されたデジタル信号をフーリエ変換するフーリエ変換機能とフーリエ変換された信号を前記試料の音速を解析する音速解析機能とを設けたパーソナルコンピュータとからなり、前記インパルス発信機からの１回の出力によって取り込まれた超音波の反射波信号を前記パーソナルコンピュータのフーリエ変換機能でフーリエ変換して得られたデータから前記試料の音速を求めることを特徴とする超音波顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003085152A JP2004294189A (ja) | 2003-03-26 | 2003-03-26 | 超音波顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003085152A JP2004294189A (ja) | 2003-03-26 | 2003-03-26 | 超音波顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004294189A true JP2004294189A (ja) | 2004-10-21 |
Family
ID=33400143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003085152A Pending JP2004294189A (ja) | 2003-03-26 | 2003-03-26 | 超音波顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004294189A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006275848A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Toyohashi Univ Of Technology | 音速測定方法、及び音速測定装置 |
| JP2007057511A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Toyohashi Univ Of Technology | 音速測定方法、及び音速測定装置 |
| JP2007057512A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Toyohashi Univ Of Technology | 被検査物の測定方法、及び被検査物の測定装置 |
| JP2007171052A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Honda Electronic Co Ltd | 音速測定方法、音速測定装置、及び超音波画像検査装置 |
| JP2007248079A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-09-27 | Honda Electronic Co Ltd | 音響インピーダンス測定方法、及び音響インピーダンス測定装置 |
-
2003
- 2003-03-26 JP JP2003085152A patent/JP2004294189A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006275848A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Toyohashi Univ Of Technology | 音速測定方法、及び音速測定装置 |
| JP4613269B2 (ja) * | 2005-03-30 | 2011-01-12 | 国立大学法人豊橋技術科学大学 | 音速測定方法、及び音速測定装置 |
| JP2007057511A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Toyohashi Univ Of Technology | 音速測定方法、及び音速測定装置 |
| JP2007057512A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Toyohashi Univ Of Technology | 被検査物の測定方法、及び被検査物の測定装置 |
| JP2007171052A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Honda Electronic Co Ltd | 音速測定方法、音速測定装置、及び超音波画像検査装置 |
| JP2007248079A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-09-27 | Honda Electronic Co Ltd | 音響インピーダンス測定方法、及び音響インピーダンス測定装置 |
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Legal Events
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Effective date: 20060227 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
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