JP2008209258A - 音響パラメータ測定装置用の試料支持体、及び音響パラメータ測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】試料の音響パラメータを短時間で測定することができる音響パラメータ測定装置用の試料支持体を提供すること。
【解決手段】本発明のパルス励起型超音波顕微鏡２は、生体組織８を密着させて支持するための樹脂プレート９と、超音波トランスデューサ１３と、Ｘ−Ｙステージ１４とを備える。超音波トランスデューサ１３は、超音波伝達媒体Ｗ１及び樹脂プレート９を介して下面９２側から生体組織８に超音波を照射するとともに、生体組織８からの反射波を受信して電気信号に変換する。Ｘ−Ｙステージ１４は、超音波の照射点を二次元的に走査させる。樹脂プレート９の上面９１において、生体組織８の試料支持領域内に、複数のリファレンス部材１９がマトリクス状に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波を利用して試料の音響パラメータを測定する音響パラメータ測定装置用の試料支持体、及び音響パラメータ測定装置に関するものである。

従来、医療分野では、生体組織の診断を行う装置として、超音波顕微鏡を応用した製品の開発が進められており、高解像度で生体組織の観察が可能なものが実用化されている。光学顕微鏡では生体組織における化学的性質の違いを例えば染色によって区別するのに対し、超音波顕微鏡では物理的性質の違いを無染色で区別することができる。つまり、超音波顕微鏡を用いる場合には、染色を行わなくても生体組織診断を行うことができるといった利点がある。

具体的には、超音波顕微鏡を用いる場合、生体組織などの試料に超音波を照射しその反射波を検出することにより、音響パラメータ（音響インピーダンス、音速、減衰などのパラメータ）を算出して、その算出値に応じた超音波像（音響インピーダンス像、音速像、減衰像など）を表示する。本発明者らはパルス励起型の超音波顕微鏡を利用して生体組織の音響インピーダンス像を表示する超音波画像検査装置をすでに提案している（例えば、特許文献１参照）。この超音波画像検査装置では、図１０に示されるように、樹脂プレート５０（試料支持体）の上面に生体組織５１を密着させて支持し、その生体組織５１の周縁となる位置（試料支持領域の近傍）にリファレンス部材５２を設けている。そして、超音波振動子５３から樹脂プレート５０を介して生体組織５１及びリファレンス部材５２に超音波Ｓ_ｏを照射する。

ここで、リファレンス部材５２においてその表面と直交する角度で照射される超音波（入射波）Ｓ_ｏと反射波Ｓ_ｒとは次式（１）の関係が成り立つ。

ただし、Ｚ_ｓは樹脂プレート５０の音響インピーダンスであり、Ｚ_ｒはリファレンス部材５２の音響インピーダンスである。

また、生体組織５１においてその表面と直交する角度で照射される超音波Ｓ_ｏと反射波Ｓ_ｔとは次式（２）の関係が成り立つ。

ただし、Ｚ_ｔは生体組織５１の音響インピーダンスである。

従って、上記式（１），（２）から生体組織５１の音響インピーダンスＺ_ｔは、次式（３）により求められる。

この超音波画像検査装置において、音響インピーダンスＺ_ｔを測定しながら超音波Ｓ_ｏの照射点を二次元走査することにより、二次元の音響インピーダンス像が得られる。音響インピーダンスＺ_ｔは、組織の硬さに関連するパラメータであり、音響インピーダンス像によって生体組織５１の性状を観察することができる。
特開２００６−７８４０８号公報

ところで、超音波画像検査装置では、樹脂プレート５０において生体組織５１とリファレンス部材５２との距離を短くすることが好ましい。このようにすると、リファレンス部材５２の反射波Ｓ_ｒに続いて生体組織５１の反射波Ｓ_ｔを迅速に取得することができ、それら反射波Ｓ_ｒ，Ｓ_ｔに基づいて音響インピーダンスＺ_ｔを短縮時間で測定することが可能となる。しかしながら、樹脂プレート５０において、予め設けられたリファレンス部材５２の近傍に生体組織５１の測定対象部位を置くことは大変困難な作業となる。そのため、従来では、樹脂プレート５０に生体組織５１を載置した後に、その生体組織５１の測定対象部位の近傍にリファレンス部材５２を設ける手法がとられていた。

ここで、生体組織５１のサイズが大きくその中心部を測定対象部位とする場合、リファレンス部材５２は、生体組織５１の周囲に設けられているため測定対象部位から離れてしまう。また、別の生体組織５１を樹脂プレート５０に載置してその生体組織５１の音響インピーダンスを測定する場合には、生体組織５１に対応した位置にリファレンス部材５２を再度設ける必要がある。そのため、音響インピーダンスを迅速に測定することができない。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、試料の音響パラメータを短時間で精度よく測定することができる音響パラメータ測定装置用の試料支持体、及び音響パラメータ測定装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、超音波を試料に向けて照射するとともに、前記試料からの反射波を受信して電気信号に変換する焦点型超音波振動子と、前記超音波の照射点を二次元的に走査させる二次元走査手段とを備えた超音波顕微鏡を含んで構成され、前記反射波に基づいて前記試料の音響パラメータを求める音響パラメータ測定装置にて使用される試料支持体であって、試料を密着させて支持するための第１面を有し、その反対側に位置しかつ超音波伝達媒体を接触させるための第２面を有し、前記試料及び前記超音波伝達媒体の音響インピーダンス値とは異なる既知の第１音響インピーダンス値を有しかつ超音波を透過しうる合成樹脂材料からなり、前記第１面上における少なくとも試料支持領域内に、前記試料及び前記超音波伝達媒体の音響インピーダンス値とも異なりかつ前記第１音響インピーダンス値とも異なる既知の第２音響インピーダンス値を有する複数のリファレンス部材が散点状に配置されていることを特徴とする音響パラメータ測定装置用の試料支持体をその要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、超音波顕微鏡において、試料支持体の第１面の試料支持領域に試料が密着されて支持される。そして、焦点型超音波振動子から出力される超音波が超音波伝達媒体及び試料支持体を介して伝達され、その超音波が試料支持体の第２面側から試料に照射される。試料支持体は、超音波を透過しうる合成樹脂材料からなり、試料の音響インピーダンス値とは異なる既知の第１音響インピーダンス値を有するので、その試料支持体と試料との境界面（第１面）で超音波が確実に反射する。また、試料支持体の第１面上における少なくとも試料支持領域内に複数のリファレンス部材が散点状に配置されている。これらリファレンス部材は、試料支持体（合成樹脂材料）の第１音響インピーダンス値とは異なる第２音響インピーダンス値を有するので、その試料支持体とリファレンス部材との界面で超音波が確実に反射する。本発明の試料支持体では、従来技術のように試料支持領域の周辺ではなく、試料支持領域内に複数のリファレンス部材が設けられている。従って、測定対象部位の近傍に設けられているリファレンス部材を選択してそのリファレンス部材に超音波を照射することにより、二次元走査手段の移動距離を短くすることができ、リファレンス部材の反射波を迅速に取得することができる。また、従来技術のように測定対象部位の近傍にリファレンス部材を設ける必要がなく、そのための作業時間も不要となる。従って、リファレンス部材の反射波と試料の反射波とを迅速に取得することができ、それら反射波に基づいて、試料の音響パラメータを短時間で測定することができる。また、測定対象部位の近傍にあるリファレンス部材を参照することにより、測定精度を向上させることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記複数のリファレンス部材はマトリクス状に配置されていることをその要旨とする。

請求項２に記載の発明によれば、複数のリファレンス部材がマトリクス状に、すなわち等間隔で規則正しく配置されているので、試料の測定対象部位に最も近いリファレンス部材を容易に選択することができる。また、超音波顕微鏡により試料の超音波像を取得する場合、その超音波像の目印（基準位置）としてリファレンス部材を利用することができる。さらに、複数のリファレンス部材がランダムではなくマトリクス状に配置されているので、試料支持体の外観も良く、実用上好ましいものとなる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記第１面には親水化処理が施されていることをその要旨とする。

本発明では、試料支持体の第１面の試料支持領域において、複数のリファレンス部材が突設されるため、そのリファレンス部材により凸凹が形成されてしまう。また、超音波を透過しうる合成樹脂材料は、比較的親水性が劣るため、試料との密着性を十分に確保することができない場合がある。この場合、試料と試料支持体との間に隙間が形成されてしまうと、その隙間に介在する水の層などの音響インピーダンスの影響や、超音波の乱反射などの影響で試料の音響インピーダンス値を正確に測定することができなくなる。

この対策として、請求項３に記載の発明では、試料支持体の第１面に親水化処理が施される。このようにすれば、試料支持体の第１面に試料を確実に密着させることができ、試料の音響インピーダンス値を正確に測定することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１または２において、前記第１面上には、前記合成樹脂材料よりも親水性が高くかつ化学的手法により形成された親水性無機薄膜が存在することをその要旨とする。

請求項４に記載の発明によれば、試料支持体の第１面上に親水性無機薄膜が形成されるので、その第１面に試料を確実に密着させることができ、試料の音響インピーダンス値を正確に測定することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項４において、前記複数のリファレンス部材は、前記第１面上に形成された親水性無機薄膜を介して配置されることをその要旨とする。

請求項５に記載の発明によれば、試料支持体の第１面上に親水性無機薄膜を形成した後、複数のリファレンス部材が配置される。この場合、親水性無機薄膜の形成時に化学的な作用がリファレンス部材に加わることがなく、その化学的な作用によるリファレンス部材の特性変化を防止することができる。従って、リファレンス部材の音響インピーダンス値が、既知の第２音響インピーダンス値から変化するといったことを回避でき、試料の音響インピーダンス値を正確に測定することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項４において、前記複数のリファレンス部材は、前記第１面上に直接配置され、前記親水性無機薄膜は、前記複数のリファレンス部材を覆うようにして前記第１面上に設けられていることをその要旨とする。

請求項６に記載の発明によれば、試料支持体の第１面上の試料支持領域に複数のリファレンス部材が直接配置され、複数のリファレンス部材を覆うように親水性無機薄膜が設けられているので、試料支持体の第１面と試料との密着性をより高めることができる。なおこの場合、リファレンス部材の特性が変化しない形成方法、例えば、スプレー法などの塗布方法を利用して親水性無機薄膜を形成することが好ましい。

請求項７に記載の発明では、試料を密着させて支持するための第１面を有し、その反対側に位置しかつ超音波伝達媒体を接触させるための第２面を有する試料支持体と、前記超音波伝達媒体及び前記試料支持体を介して前記第２面側から前記試料に超音波を照射するとともに、前記試料からの反射波を受信して電気信号に変換する焦点型超音波振動子と、前記超音波の照射点を二次元的に走査させる二次元走査手段とを備えた超音波顕微鏡を含んで構成され、前記反射波に基づいて前記試料の音響パラメータを求める音響パラメータ測定装置であって、前記試料支持体は、前記試料及び前記超音波伝達媒体の音響インピーダンス値とは異なる既知の第１音響インピーダンス値を有しかつ超音波を透過しうる合成樹脂材料からなり、前記試料支持体の前記第１面上における少なくとも試料支持領域内には、前記試料及び前記超音波伝達媒体の音響インピーダンス値とも異なりかつ前記第１音響インピーダンス値とも異なる既知の第２音響インピーダンス値を有する複数のリファレンス部材が散点状に配置されていることを特徴とする音響パラメータ測定装置をその要旨とする。

請求項７に記載の発明によれば、超音波顕微鏡において、試料支持体の第１面の試料支持領域に試料が密着されて支持される。そして、焦点型超音波振動から出力される超音波が超音波伝達媒体及び試料支持体を介して伝達され、その超音波が試料支持体の第２面側から試料に照射される。試料支持体は、超音波を透過しうる合成樹脂材料からなり、試料の音響インピーダンス値とは異なる既知の第１音響インピーダンス値を有するので、その試料支持体と試料との境界面（第１面）で超音波が確実に反射する。また、試料支持体の第１面上における少なくとも試料支持領域内に複数のリファレンス部材が散点状に配置されている。これらリファレンス部材は、試料支持体（合成樹脂材料）の第１音響インピーダンス値とは異なる第２音響インピーダンス値を有するので、その試料支持体とリファレンス部材との界面で超音波が確実に反射する。本発明の試料支持体では、従来技術のように試料支持領域の周辺ではなく、試料支持領域内に複数のリファレンス部材が設けられている。従って、測定対象部位の近傍に設けられているリファレンス部材を選択してそのリファレンス部材に超音波を照射することにより、二次元走査手段の移動距離を短くすることができ、リファレンス部材の反射波を迅速に取得することができる。また、従来技術のように測定対象部位の近傍にリファレンス部材を設ける必要がなく、そのための作業時間も不要となる。従って、リファレンス部材からの反射波と試料からの反射波とを迅速に取得することができ、それら反射波に基づいて、試料の音響インピーダンスを短時間で測定することができる。また、測定対象部位の近傍にあるリファレンス部材を参照することにより、測定精度を向上させることができる。

以上詳述したように、請求項１〜７に記載の発明によると、試料の音響インピーダンスを短時間で精度よく測定することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は音響パラメータ測定装置としての超音波画像検査装置を示す概略構成図であり、図２は、その超音波画像検査装置の電気的な構成を示すブロック図である。

図１に示されるように、本実施の形態の超音波画像検査装置１は、パルス励起型超音波顕微鏡２と、パーソナルコンピュータ（パソコン）３とを備える。パルス励起型超音波顕微鏡２は、試料ステージ４を有する顕微鏡本体５と、試料ステージ４の下方に設置された超音波プローブ６とを備える。そのパルス励起型超音波顕微鏡２の超音波プローブ６がパソコン３と電気的に接続されている。

本実施の形態の試料ステージ４は、ユーザの手動操作により、水平方向（即ちＸ方向及びＹ方向）に移動できるように構成されている。この試料ステージ４には、生体組織８を載置した樹脂プレート９（試料支持体）が固定されている。なお、生体組織８は、例えば、ラットの小脳から切り出した脳組織であり、３００μｍ〜４００μｍの厚さを有する。

超音波プローブ６は、水などの超音波伝達媒体Ｗ１を貯留可能な貯留部１１をその先端部に有するプローブ本体１２と、プローブ本体１２の略中心部に配置される超音波トランスデューサ１３（焦点型超音波振動子）と、プローブ本体１２を前記試料ステージ４の面方向に沿って二次元的に走査するためのＸ−Ｙステージ１４（二次元走査手段）とを備える。プローブ本体１２の貯留部１１は上部が開口しており、その貯留部１１の開口側を上向きにした状態で超音波プローブ６が試料ステージ４の下方に設置されている。

超音波トランスデューサ１３は、酸化亜鉛の薄膜圧電素子１６とサファイアロッドの音響レンズ１７とからなり、パルス励起されることで樹脂プレート９の下面９２（第２面）側から生体組織８に対して超音波を照射する。超音波トランスデューサ１３が照射する超音波は、貯留部１１の超音波伝達媒体Ｗ１を介して円錐状に収束されて樹脂プレート９の上面９１（生体組織８の表面）で焦点を結ぶようになっている。なお、超音波トランスデューサ１３としては、口径１．２ｍｍ、焦点距離１．５ｍｍ、中心周波数８０ＭＨｚ、帯域幅５０〜１０５ＭＨｚ（−６ｄＢ）の仕様のものを用いている。

樹脂プレート９は、超音波を透過しうる合成樹脂材料（例えば、アクリル樹脂）を用いて形成されており、その上面９１（第１面）には、合成樹脂材料よりも親水性が高いＳｉＯ_２ゲル膜１８（親水性無機薄膜）が形成されている（図３参照）。このＳｉＯ_２ゲル膜１８は、化学的手法（例えば、ゾルゲル法）により形成されたシリコーン酸化物薄膜であり、０．４μｍ程度の厚さを有する。本実施の形態のＳｉＯ_２ゲル膜１８は、非結晶のゲル膜であり、水のような極性の高い液体となじみやすいＯＨ基を有している。このＳｉＯ_２ゲル膜１８を形成することで、樹脂プレート９表面の改質を行うことができ、その表面の親水性が向上する。

図４に示されるように、樹脂プレート９の上面９１においてその中央部には生体組織８のセット部Ｒ０（試料支持領域）が設けられている。このセット部Ｒ０には、シリコーン樹脂の硬化物からなる複数のリファレンス部材１９がマトリクス状に配置されている。具体的には、セット部Ｒ０は、例えば１０ｍｍ角の領域であり、このセット部Ｒ０において、各リファレンス部材１９は、例えば４ｍｍのピッチで等間隔に配置されている。各リファレンス部材１９は、平面視で円形を呈しており、中心部ほど厚くなるようドーム状に突設されている。このリファレンス部材１９のサイズは、例えば直径が３００μｍ程度であり、中心部の厚さが１５０μｍ程度である。本実施の形態では、樹脂プレート９上のセット部Ｒ０に、図示しない注出器のノズルからシリコーン樹脂を滴下して硬化させることにより、各リファレンス部材１９が形成される。

図２に示されるように、超音波プローブ６は、超音波トランスデューサ１３と、Ｘ−Ｙステージ１４と、パルス発生回路２１と、受信回路２２と、送受波分離回路２３と、検波回路２４と、Ａ／Ｄ変換回路２５と、エンコーダ２６と、コントローラ２７とを備える。

Ｘ−Ｙステージ１４は、超音波の照射点を二次元的に走査させるためのＸステージ１４Ｘ及びＹステージ１４Ｙを備えるとともに、それぞれのステージ１４Ｘ，１４Ｙを駆動するモータ２８Ｘ，２８Ｙを備えている。これらのモータ２８Ｘ，２８Ｙとしては、ステッピングモータやリニアモータが使用される。

各モータ２８Ｘ，２８Ｙにはコントローラ２７が接続されており、該コントローラ２７の駆動信号に応答してモータ２８Ｘ，２８Ｙが駆動される。これらモータ２８Ｘ，２８Ｙの駆動により、Ｘステージ１４Ｘを連続走査（連続送り）するとともに、Ｙステージ１４Ｙを間欠送りとなるよう制御することで、Ｘ−Ｙステージ１４の高速走査が可能となっている。

また、本実施の形態においては、Ｘステージ１４Ｘに対応してエンコーダ２６が設けられ、エンコーダ２６によりＸステージ１４Ｘの走査位置が検出される。具体的に、走査範囲（例えば、縦横３ｍｍの走査範囲）を３００×３００個の測定点（ピクセル）に分割した場合、１回のＸ方向（水平方向）の走査が３００分割される。そして、各測定点の位置がエンコーダ２６によって検出されパソコン３に取り込まれる。パソコン３はそのエンコーダ２６の出力に同期して駆動制御信号を生成して、その駆動制御信号をコントローラ２７に供給する。コントローラ２７は、この駆動制御信号に基づいてモータ２８Ｘを駆動する。また、コントローラ２７は、エンコーダ２６の出力信号に基づきＸ方向の１ラインの走査が終了した時点でモータ２８Ｙを駆動して、Ｙステージ１４ＹをＹ方向に１ピクセル分移動させる。

さらに、コントローラ２７は、駆動制御信号に同期してトリガ信号を生成してパルス発生回路２１に供給する。これにより、パルス発生回路２１において、そのトリガ信号に同期したタイミングで励起パルスが生成される。その励起パルスが送受波分離回路２３を介して超音波トランスデューサ１３に供給される結果、超音波トランスデューサ１３から超音波が照射される。

図５には、Ｘ−Ｙステージ１４の移動に伴う超音波の走査範囲Ｒ１の一例を示している。走査範囲Ｒ１は、生体組織８における測定対象部位とその近傍にあるリファレンス部材１９を含むように設定される。なおこの例では、走査範囲Ｒ１の左上の隅にリファレンス部材１９が配置されるようになっており、その位置から走査が開始される。そして、矢印で示すように、生体組織８の表面に沿ってＸ方向及びＹ方向に二次元的に走査が順次行われる。

超音波トランスデューサ１３の薄膜圧電素子１６は、送受波兼用の素子であり、生体組織８で反射した超音波（反射波）を電気信号に変換する。そして、その反射波の信号は、送受波分離回路２３を介して受信回路２２に供給される。受信回路２２は、信号増幅回路を含んで構成されていて、反射波の信号を増幅して検波回路２４に出力する。

検波回路２４は、生体組織８からの反射波信号を検出するための回路であり、図示しないゲート回路を含む。本実施の形態の検波回路２４は、超音波トランスデューサ１３で受信した反射波信号のなかから生体組織８やリファレンス部材１９の反射波信号を抽出する。そして、検波回路２４で抽出された反射波信号は、Ａ／Ｄ変換回路２５に供給されてＡ／Ｄ変換された後、パソコン３に転送される。

パソコン３は、ＣＰＵ３１、Ｉ／Ｆ回路３２、メモリ３３、記憶装置３４、入力装置３５、及び表示装置３６を備え、それらはバス３７を介して相互に接続されている。

ＣＰＵ３１は、メモリ３３を利用して制御プログラムを実行し、システム全体を統括的に制御する。制御プログラムとしては、Ｘ−Ｙステージ１４による二次元走査を制御するためのプログラム、音響インピーダンスを算出するためのプログラム、音響インピーダンス像を表示するためのプログラムなどを含む。

Ｉ／Ｆ回路３２は、超音波プローブ６との間で信号の授受を行うためのインターフェース（具体的には、ＵＳＢインターフェース）である。Ｉ／Ｆ回路３２は、超音波プローブ６に制御信号（コントローラ２７への駆動制御信号）を出力したり、超音波プローブ６からの転送データ（Ａ／Ｄ変換回路２５から転送されるデータなど）を入力したりする。

表示装置３６は、例えば、ＬＣＤやＣＲＴなどのカラーディスプレイであり、生体組織８の画像（音響インピーダンス像）や各種設定の入力画面を表示するために用いられる。入力装置３５は、キーボードやマウス装置などであり、ユーザからの要求や指示、パラメータの入力に用いられる。

記憶装置３４は、磁気ディスク装置や光ディスク装置などであり、制御プログラム及び各種のデータを記憶している。なお、この記憶装置３４に記憶されるデータとしては、樹脂プレート９の第１音響インピーダンス値やリファレンス部材１９の第２音響インピーダンス値を含む。具体的には、例えば、樹脂プレート９の第１音響インピーダンス値は、３．２×１０^６Ｎｓ／ｍ^３であり、リファレンス部材１９の第２音響インピーダンス値は、１．０×１０^６Ｎｓ／ｍ^３である。

ＣＰＵ３１は、入力装置３５による指示に従い、プログラムやデータを記憶装置３４からメモリ３３へ転送し、それを逐次実行する。なお、ＣＰＵ３１が実行するプログラムとしては、メモリカード、フレキシブルディスク、光ディスクなどの記憶媒体に記憶されたプログラムや、通信媒体を介してダウンロードしたプログラムでもよく、その実行時には記憶装置３４にインストールして利用する。

ここで、生体組織８の音響インピーダンス像を生成するためにＣＰＵ３１が実行する処理例について、図６のフローチャートを用いて説明する。

まず、超音波プローブ６の初期動作として、ＣＰＵ３１からの指示に基づいてコントローラ２７によりモータ２８Ｘ，２８Ｙが駆動され、走査位置がリファレンス部材１９に位置するようにＸ−Ｙステージ１４が移動される。またこのとき、励起パルスがトランスデューサ１３に供給されると、図３に示すように、リファレンス部材１９に超音波Ｓ_ｏが照射され、その反射波Ｓ_ｒが検波回路２４で検出される。そして、ＣＰＵ３１は、Ａ／Ｄ変換回路２５で変換されたデジタルデータをＩ／Ｆ回路３２を介して取得し、そのデータをリファレンス部材１９の反射波のデータとしてメモリ３３に記憶する（ステップ１００）。

その後、ＣＰＵ３１からの指示に基づいてコントローラ２７によりモータ２８Ｘ，２８Ｙが駆動され、Ｘ−Ｙステージ１４による二次元走査が開始される。ＣＰＵ３１は、エンコーダ２６の出力に基づいて測定点の座標データを取得する（ステップ１１０）。そして、図３に示すように、生体組織８に超音波Ｓ_ｏが照射され、その反射波Ｓ_ｔが検波回路２４で検出される。ＣＰＵ３１は、Ａ／Ｄ変換回路２５で変換されたデジタルデータをＩ／Ｆ回路３２を介して取得し、そのデータを生体組織８の反射波Ｓ_ｔのデータとして座標データに関連付けてメモリ３３に記憶する（ステップ１２０）。

その後、ＣＰＵ３１は、得られたリファレンス部材１９及び生体組織８での反射波Ｓ_ｒ，Ｓ_ｔの強度と、リファレンス部材１９及び樹脂プレート９の音響インピーダンスＺ_ｒ，Ｚ_ｓの値とを用いて、上記の式（３）に対応した演算処理を行い測定点での音響インピーダンスＺ_ｔを算出する。そして、ＣＰＵ３１は、算出された音響インピーダンスＺ_ｔを測定点の座標データに関連付けてメモリ３３に記憶する（ステップ１３０）。

その後、ＣＰＵ３１は、算出した音響インピーダンスＺ_ｔに基づいて音響インピーダンス像を生成するための画像処理を行う。詳しくは、ＣＰＵ３１は、音響インピーダンスＺ_ｔを用いてカラー変調処理を行い、音響インピーダンスＺ_ｔの大きさに応じた画像データを生成し、該画像データをメモリ３３に記憶する（ステップ１４０）。これの具体例を挙げると、音響インピーダンスＺ_ｔの値が大きくなるほど赤色系の色調を強くし、音響インピーダンスＺ_ｔの値が小さくなるほど青色系の色調を強くするような画像処理を行う。

ＣＰＵ３１は、全ての測定点での処理が終了し、１画面分の画像データが取得されたか否かを判断する（ステップ１５０）。ここで、全データが取得されていない場合、ＣＰＵ３１は、ステップ１１０に戻って、ステップ１１０〜１５０の処理を繰り返し実行する。そして、全データが取得された場合には、該データを表示装置３６に転送して、図７に示すような音響インピーダンス像４１を表示させた後、図６の処理を終了する。なお、図７の音響インピーダンス像４１では、生体組織８における音響インピーダンスの違いを色の濃淡で示しているが、実際には、音響インピーダンスの値に応じて色分けされたカラー画像として表示される。

図７に示されるように、音響インピーダンス像４１において、小脳の神経回路を構成する各神経層（顆粒細胞ＩＧＬ、平行線維ＭＬ、白質ＷＭなど）を確認することができた。また、音響インピーダンス像４１の左上の隅部には、リファレンス部材１９が黒色で表示されている。

従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）本実施の形態の樹脂プレート９では、従来技術のように試料支持領域Ｒ０の周辺ではなく、試料支持領域Ｒ０内に複数のリファレンス部材１９が設けられている。従って、生体組織８における測定対象部位の近傍に設けられているリファレンス部材１９を選択してそのリファレンス部材１９に超音波を照射することにより、Ｘ−Ｙステージ１４による超音波トランスデューサ１３の移動距離が短くなり、リファレンス部材１９の反射波Ｓ_ｒを迅速に取得することができる。また、従来技術のように測定対象部位の近傍にリファレンス部材１９を設ける必要がなく、そのための作業時間も不要となる。従って、リファレンス部材１９の反射波Ｓ_ｒと生体組織８の反射波Ｓ_ｔとを迅速に取得し、それら反射波Ｓ_ｒ，Ｓ_ｔに基づいて、生体組織８の音響インピーダンスＺ_ｔを短時間で測定することができる。また、測定対象部位の近傍にあるリファレンス部材１９を参照することにより、測定精度を向上させることができる。

（２）本実施の形態の樹脂プレート９では、複数のリファレンス部材１９がマトリクス状に、すなわち等間隔で規則正しく配置されているので、生体組織８の測定対象部位に最も近いリファレンス部材１９を容易に選択することができる。また、音響インピーダンス像４１を取得する際に、その音響インピーダンス像４１の目印（基準位置）としてリファレンス部材１９を利用することができる。さらに、複数のリファレンス部材１９がマトリクス状に規則正しく配置されているので、ランダムに設けた場合と比較してその外観も良く、実用上好ましいものとなる。

（３）本実施の形態の樹脂プレート９では、その上面９１に親水性のＳｉＯ_２ゲル膜１８が形成されているので、その上面９１に生体組織８を確実に密着させることができ、生体組織８の音響インピーダンスＺ_ｔの値を正確に測定することができる。また、本実施の形態では、樹脂プレート９の上面９１にＳｉＯ_２ゲル膜１８を形成した後に、そのＳｉＯ_２ゲル膜１８上に複数のリファレンス部材１９が配設されている。この場合、ＳｉＯ_２ゲル膜１８の形成時に化学的な作用がリファレンス部材１９に加わることがなく、その化学的な作用によるリファレンス部材１９の特性変化を防止することができる。従って、リファレンス部材１９の第２音響インピーダンス値が、既知の音響インピーダンス値から変化するといったことを回避でき、生体組織８の音響インピーダンスＺ_ｔの値を正確に測定することができる。

（４）本実施の形態のＳｉＯ_２ゲル膜１８は、０．４μｍ程度の厚さであり、超音波Ｓ_ｏの波長（具体的には、１５μｍ程度）の１／１０以下の厚さを有する。この場合、超音波Ｓ_ｏがＳｉＯ_２ゲル膜１８を通過する際に減衰することなく、生体組織８の音響インピーダンスＺ_ｔを正確に測定することができる。

（５）本実施の形態では、樹脂プレート９の上面９１に形成されるリファレンス部材１９は、平面視形状が円形であり、中央部ほど厚くなるようドーム状に突設されている。この場合、樹脂プレート９の上面９１において、例えば柱状のリファレンス部材を形成した場合と比較して、表面の凹凸が滑らかになるため、生体組織８を確実に密着させることができる。

（６）本実施の形態のパルス励起型超音波顕微鏡２は、生体組織８の下方から超音波Ｓ_ｏを照射してその組織下面の画像を可視化するよう構成された倒立型の顕微鏡である。この場合、試料ホルダなどの特別な固定部材を設ける必要がなく、樹脂プレート９上面９１に生体組織８を載せるだけで、その音響インピーダンスＺ_ｔを容易に測定することができる。従って、生体組織８を生かした状態でその組織構造を迅速に確認することができる。言い換えると、生体組織８のありのままの様子を観察することが可能となる。

なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。

・上記実施の形態では、樹脂プレート９の上面９１には、親水性無機薄膜としてのＳｉＯ_２ゲル膜１８（シリコン酸化物薄膜）を形成するものであったが、これ以外に、例えば、チタン酸化物薄膜などの金属酸化物薄膜を形成してもよい。但し、親水性無機薄膜は、ＪＩＳ Ｒ ３２５７の測定法に準拠して測定したときの接触角の値が２０°〜６０°であることが好ましい。ここで、接触角の値が６０°よりも大きすぎると、親水性が不足して樹脂プレート９の上面９１に生体組織８を密着させることが困難となる。また、接触角の値が２０°よりも小さいと、親水性無機薄膜と生体組織８との間に水の層が介在してしまい、その水の音響インピーダンスの影響で生体組織８の音響インピーダンスＺ_ｔを正確に測定できなくなる。従って、接触角の値が２０°〜６０°となるように親水性無機薄膜を形成すれば、樹脂プレート９の上面９１に生体組織８を密着させることができ、その生体組織８の音響インピーダンスＺ_ｔを正確に測定することができる。なお、親水性無機薄膜は、ゾルゲル法以外に、スプレー法、液相析出法などの化学的手法によって形成されるものでもよい。

・上記実施の形態では、樹脂プレート９の上面において、親水性無機薄膜（ＳｉＯ_２ゲル膜１８）を介してリファレンス部材１９が配置されるものであったが、図８に示されるように、リファレンス部材１９を覆うようにして親水性無機薄膜４５を形成してもよい。このように、親水性無機薄膜４５を形成することにより、生体組織８との密着性をより高めることができ、生体組織８の音響インピーダンスＺ_ｔを正確に測定することができる。なおこの場合、リファレンス部材１９の特性が変化しない形成方法、例えば、スプレー法などの塗布方法を利用して親水性無機薄膜４５を形成する。

・上記実施の形態の樹脂プレート９において、生体組織８との密着性が十分に確保できる場合には、ＳｉＯ_２ゲル膜１８などの親水性無機薄膜を省略してもよい。さらに、樹脂プレート９の上面には、プラズマ照射または紫外線照射による親水化処理を施してもよい。この親水化処理を施すことにより、樹脂プレート９の上面９１と生体組織８との密着性が高められるので、生体組織８の音響インピーダンスＺ_ｔを正確に測定することができる。

・上記実施の形態では、樹脂プレート９は、アクリル樹脂により形成されるものであったが、これ以外に、ポリスチレンやポリエチレンテレフタレートなどの超音波を透過しうる合成樹脂材料を用いて形成されるものでもよい。

・上記実施の形態では、リファレンス部材１９は、シリコーン樹脂により形成されていたが、例えば、エポキシ樹脂などの別の樹脂材料を用いて形成されるものでもよい。このリファレンス部材１９は、樹脂プレート９の第１音響インピーダンス値とは異なる第２音響インピーダンス値を有する部材で形成されるものであればよい。

・上記実施の形態では、樹脂プレート９において、複数のリファレンス部材１９をマトリクス状に規則正しく配置していたが、ランダムで散点状に配置してもよい。勿論、二次元的な配置以外に一次元的な配置（例えば、直線状の配置）となるよう複数のリファレンス部材１９を設けてもよい。また、走査範囲Ｒ１内において１つのリファレンス部材１９を含むようにその配置間隔が設定されていたが、これに限定されるものではない。リファレンス部材１９の配置間隔を短くし、走査範囲Ｒ１内に複数のリファレンス部材１９が含まれるように構成してもよい。この場合、複数のリファレンス部材１９の反射波Ｓ_ｒを取得し、各反射波Ｓ_ｒを用いて、音響インピーダンスＺ_ｔを算出する。具体的には、例えば、複数のリファレンス部材１９の反射波Ｓ_ｒに基づいて、超音波伝達媒体Ｗ１の温度変化による測定誤差を補正するように構成してもよい。

・上記実施の形態では、各リファレンス部材１９は、直径が３００μｍ程度、中心部の厚さが１５０μｍ程度であるドーム状に形成されていたが、このサイズや形状は適宜変更してもよい。リファレンス部材１９の形状としては、図９（ａ）に示すような円柱状や図９（ｂ）に示すような四角柱状などでもよい。なおこの場合、複数の貫通孔を有するマスクを樹脂プレート９の上面９１に重ねて配置した後、印刷法によりシリコーン樹脂のペーストを各貫通孔に充填して硬化させることで、各リファレンス部材１９を形成する。また例えば、超音波トランスデューサ１３から照射する超音波Ｓ_ｏの周波数を高くして、音響インピーダンス像４１の解像度を高める場合には、リファレンス部材１９のサイズを小さくする。但し、リファレンス部材１９にて超音波Ｓ_ｏを確実に反射させるためには、その超音波Ｓ_ｏの波長よりも厚くなるようにリファレンス部材１９を形成することが好ましい。

・上記実施の形態において、樹脂プレート９を構成する合成樹脂材料とは異なる色でリファレンス部材１９を着色してもよい。このように、リファレンス部材１９を着色することにより、リファレンス部材１９の位置を容易に確認することができる。

・上記実施の形態において、ラットの小脳における生体組織８を観察するものであったが、ラット以外の動物の生体組織を観察してもよい。また、小脳以外の脳（大脳、間脳、中脳など）の組織や、脳以外の神経組織や、神経組織以外の臓器（心臓、肺、肝臓、腎臓、脾臓など）の組織を観察してもよい。

・上記実施の形態では、生体組織８の音響インピーダンスＺ_ｔを測定するものであったが、音響インピーダンスＺ_ｔ以外に、密度や体積弾性率などの音響パラメータを測定してもよい。

・上記実施の形態では、生体組織８の下方から超音波を照射する倒立型の超音波顕微鏡２を用いるものであったが、生体組織８の上方から超音波を照射する超音波顕微鏡を用いてもよい。

・上記各実施の形態において、パソコン３を用いて超音波画像検査装置１を構成したが、それ以外にワークステーションなどのコンピュータを用いてもよい。また、音響インピーダンス像４１を表示するための表示装置３６は、パソコン３に一体的に設けられるものであったが、パソコン３と別体で設けてもよい。

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

（１）請求項４において、前記親水性無機薄膜は、金属酸化物薄膜であることを特徴とする記載の音響パラメータ測定装置用の試料支持体。

（２）請求項４において、前記親水性無機薄膜は、ゾルゲル法により形成された金属酸化物薄膜であることを特徴とする音響パラメータ測定装置用の試料支持体。

（３）請求項４において、前記親水性無機薄膜は、ゾルゲル法により形成されたシリコーン酸化物薄膜であることを特徴とする音響パラメータ測定装置用の試料支持体。

（４）請求項４において、前記親水性無機薄膜は、ＪＩＳ Ｒ ３２５７の測定法に準拠して測定したときの接触角の値が２０°〜６０°であることを特徴とする音響パラメータ測定装置用の試料支持体。

（５）請求項４において、前記親水性無機薄膜は、照射する超音波の波長の１／１０以下の厚さを有することを特徴とする音響パラメータ測定装置用の試料支持体。

（６）請求項３において、前記親水化処理は、プラズマ照射または紫外線照射による親水化処理であることを特徴とする音響パラメータ測定装置用の試料支持体。

（７）請求項１乃至６のいずれか１項において、前記リファレンス部材は、前記二次元走査手段による超音波の走査範囲内に少なくとも１つのリファレンス部材が配置されるようにその走査範囲に対応した間隔で設けられることを特徴とする音響パラメータ測定装置用の試料支持体。

（８）請求項１乃至６のいずれか１項において、前記リファレンス部材は、前記合成樹脂材料とは異なる色で着色されていることを特徴とする音響パラメータ測定装置用の試料支持体。

（９）請求項１乃至６のいずれか１項において、前記リファレンス部材は、平面視形状が円形であり、中央部ほど厚くなるようドーム状に突設されていることを特徴とする音響パラメータ測定装置用の試料支持体。

（１０）請求項７において、前記超音波顕微鏡は、前記試料の下方から超音波を照射してその試料における下面の画像を可視化するよう構成された倒立型の顕微鏡であることを特徴とする音響パラメータ測定装置。

本発明を具体化した一実施の形態の超音波画像検査装置を示す概略構成図。 超音波画像検査装置の電気的な構成を示すブロック図。 生体組織を載置した樹脂プレートを示す拡大断面図。 樹脂プレートを示す斜視図。 超音波の走査範囲を示す説明図。 音響インピーダンス像の生成処理を示すフローチャート。 音響インピーダンス像を示す説明図。 別の実施形態の樹脂プレートを示す拡大断面図。 （ａ），（ｂ）は、別の実施形態のリファレンス部材を示す斜視図。 音響インピーダンスの測定方法を示す説明図。

符号の説明

１…音響パラメータ測定装置としての超音波画像検査装置
２…超音波顕微鏡としてのパルス励起型超音波顕微鏡
８…試料としての生体組織
９…試料支持体としての樹脂プレート
１３…焦点型超音波振動子としての超音波トランスデューサ
１４…二次元走査手段としてのＸ−Ｙステージ
１８…親水性無機薄膜としてのＳｉＯ_２ゲル膜
９１…第１面としての上面
９２…第２面としての下面
Ｒ０…試料支持領域としてのセット部
Ｓ_ｏ…超音波
Ｓ_ｔ…反射波
Ｚ_ｔ…音響パラメータとしての音響インピーダンス
Ｗ１…音波伝達媒体

Claims (7)

1. 超音波を試料に向けて照射するとともに、前記試料からの反射波を受信して電気信号に変換する焦点型超音波振動子と、前記超音波の照射点を二次元的に走査させる二次元走査手段とを備えた超音波顕微鏡を含んで構成され、前記反射波に基づいて前記試料の音響パラメータを求める音響パラメータ測定装置にて使用される試料支持体であって、
   試料を密着させて支持するための第１面を有し、その反対側に位置しかつ超音波伝達媒体を接触させるための第２面を有し、前記試料及び前記超音波伝達媒体の音響インピーダンス値とは異なる既知の第１音響インピーダンス値を有しかつ超音波を透過しうる合成樹脂材料からなり、前記第１面上における少なくとも試料支持領域内に、前記試料及び前記超音波伝達媒体の音響インピーダンス値とも異なりかつ前記第１音響インピーダンス値とも異なる既知の第２音響インピーダンス値を有する複数のリファレンス部材が散点状に配置されていることを特徴とする音響パラメータ測定装置用の試料支持体。
2. 前記複数のリファレンス部材はマトリクス状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の音響パラメータ測定装置用の試料支持体。
3. 前記第１面には親水化処理が施されていることを特徴とする請求項１または２に記載の音響パラメータ測定装置用の試料支持体。
4. 前記第１面上には、前記合成樹脂材料よりも親水性が高くかつ化学的手法により形成された親水性無機薄膜が存在することを特徴とする請求項１または２に記載の音響パラメータ測定装置用の試料支持体。
5. 前記複数のリファレンス部材は、前記第１面上に形成された親水性無機薄膜を介して配置されることを特徴とする請求項４に記載の音響パラメータ測定装置用の試料支持体。
6. 前記複数のリファレンス部材は、前記第１面上に直接配置され、前記親水性無機薄膜は、前記複数のリファレンス部材を覆うようにして前記第１面上に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の音響パラメータ測定装置用の試料支持体。
7. 試料を密着させて支持するための第１面を有し、その反対側に位置しかつ超音波伝達媒体を接触させるための第２面を有する試料支持体と、前記超音波伝達媒体及び前記試料支持体を介して前記第２面側から前記試料に超音波を照射するとともに、前記試料からの反射波を受信して電気信号に変換する焦点型超音波振動子と、前記超音波の照射点を二次元的に走査させる二次元走査手段とを備えた超音波顕微鏡を含んで構成され、前記反射波に基づいて前記試料の音響パラメータを求める音響パラメータ測定装置であって、
   前記試料支持体は、前記試料及び前記超音波伝達媒体の音響インピーダンス値とは異なる既知の第１音響インピーダンス値を有しかつ超音波を透過しうる合成樹脂材料からなり、
   前記試料支持体の前記第１面上における少なくとも試料支持領域内には、前記試料及び前記超音波伝達媒体の音響インピーダンス値とも異なりかつ前記第１音響インピーダンス値とも異なる既知の第２音響インピーダンス値を有する複数のリファレンス部材が散点状に配置されている
   ことを特徴とする音響パラメータ測定装置。