JP2009168633A - 水生生物用超音波検査装置及び水生生物用超音波検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波の走査を行うことなく、水生生物の生体内情報を低コストで確実に得ることができる水生生物用超音波検査装置を提供すること。
【解決手段】魚類雌雄判別装置１０のプローブケースの先端部に超音波振動子１４が設けられている。超音波振動子１４は、複数のパルス信号によってパルス励起されることで超音波を魚体に向けて照射するとともに、その魚体からの反射波を受信して電気信号に変換する。マイコン２７は、受信回路２３及び信号処理回路２４を介して反射波信号を取得し、反射波信号に含まれるハーモニクス成分及びサブハーモニクス成分のピークレベルを検出する。マイコン２７は、ＬＥＤ駆動回路２５により表示ディスプレイ１５を駆動することで、ハーモニクス成分のピークレベルに応じた個数のＬＥＤを点灯させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、超音波を利用して水生生物の生体内情報を検査する水生生物用超音波検査装置、及び水生生物用超音波検査方法に関するものである。

近年では、水中音響計測技術として、医療用超音波診断装置を利用した計測方法が検討されている。医療用超音波診断装置を用いれば、解像度の高い超音波画像（Ｂモード画像）を非接触で得ることができる。よって、水生生物の外形やその生体内組織の形状及び運動をリアルタイムで観察することができ、水生生物の生態をより詳しく調査することができる。

また、生鮮食品としての魚類は、雌雄で商品価格が著しく異なるものがある。一般的に販売されている魚類において、例えばサケはその外形形状の違いから雌雄判別が可能であるが、例えば、スケトウダラやマダラについては、外形形状からは雌雄判別が困難である。スケトウダラやマダラについて体内への触診を行えば雌雄判別は可能であるが、その触診は衛生上の問題から好ましくなく、雌雄判別を行わない状態で市場に出荷されているのが現状である。この雌雄判別に医療用超音波診断装置を利用すれば、魚の商品価値を下げることなく、非接触で正確に判別することが可能となる。

因みに、特許文献１には、超音波装置を用いて鮮魚の超音波画像を取得しその鮮魚の品質検査を非破壊的に行う手法が開示されている。
特開２００７−１５５６９２号公報

ところで、リニアプローブやコンベックスプローブなどの超音波プローブを用いて超音波の電子走査を行う医療用超音波診断装置は、視野の広い鮮明な超音波画像（Ｂモード画像やＭモード画像など）が得られるという利点を有するが、非常に高価であるという欠点を有している。そのため、上記のように鮮魚の品質や魚の雌雄などの水生生物の生体内情報を得る検査装置として利用するのは実用的ではない。従って、鮮魚の品質や魚の雌雄などを検査するためにより安価な専用の検査装置の開発が望まれている。

特許文献１の超音波装置においても、鮮魚の超音波画像を取得するために超音波の走査手段やその走査手段を制御するための処理回路などが必要であり、装置コストが高くなる。

また、超音波の手動走査を行って、擬似断層画像を取得する技術も検討されているが、この技術では、手動による超音波走査を所定速度に保つことが困難であるため、正確な断層画像を得ることが困難となる。さらに、断層画像を生成するための処理回路が必要となるため装置コストが高くなるといった問題も生じてしまう。

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、超音波の走査を行うことなく、水生生物の生体内情報を低コストで確実に得ることができる水生生物用超音波検査装置、及び水生生物用超音波検査方法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に記載の発明では、超音波を水生生物に照射し、得られた反射波の非線形性に基づいて前記水生生物の体内組織の状態を非破壊的に検査する水生生物用超音波検査装置であって、連続した複数のパルス信号を出力するパルス発生回路と、前記複数のパルス信号によってパルス励起されて超音波を前記水生生物に向けて照射するとともに、前記水生生物からの反射波を受信して電気信号に変換する超音波振動子と、前記超音波振動子で変換した反射波信号に含まれるハーモニクス成分及びサブハーモニクス成分の少なくとも１つのピークレベルを検出する検出手段と、前記検出手段で検出したピークレベルに応じて得られる生体内情報を表示可能な表示装置とを備えたことを特徴とする水生生物用超音波検査装置をその要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、パルス発生回路から連続した複数のパルス信号が出力され、その複数のパルス信号によって超音波振動子がパルス励起されることにより、水生生物に向けて超音波が照射される。この超音波は、複数パルスのバースト波として水生生物に照射されるため、超音波の非線形現象を確実に起こすことができる。そして、水生生物で反射された超音波が超音波振動子で受信されて電気信号に変換される。また、検出手段により、超音波振動子で変換された反射波信号に含まれるハーモニクス成分及びサブハーモニクス成分の少なくとも１つのピークレベルが検出される。そして、表示装置により、そのピークレベルに応じて得られる水生生物の生体内情報が表示される。このように超音波検査装置を構成すれば、従来技術のように超音波の走査を行わなくても水生生物の生体内情報を確実に得ることができる。従って、超音波検査装置において、超音波走査手段やその超音波走査のための処理手段を設ける必要がなく、装置構成の簡素化が可能となるため、装置コストを低減することができる。

請求項２に記載の発明は、超音波を水生生物に照射し、得られた反射波の非線形性に基づいて前記水生生物の体内組織の状態を非破壊的に検査する水生生物用超音波検査装置であって、連続した複数のパルス信号を出力するパルス発生回路と、前記複数のパルス信号によってパルス励起されて超音波を前記水生生物に向けて照射する第１の超音波振動子と、前記第１の超音波振動子と所定の間隔をあけて配置され、前記第１の超音波振動子から照射され水生生物を透過した超音波を受信して電気信号に変換する第２の超音波振動子と、前記第２の超音波振動子で変換した超音波信号に含まれるハーモニクス成分及びサブハーモニクス成分の少なくとも１つのピークレベルを検出する検出手段と、前記検出手段で検出したピークレベルに応じて得られる生体内情報を表示可能な表示装置とを備えたことを特徴とする水生生物用超音波検査装置をその要旨とする。

請求項２に記載の発明によれば、パルス発生回路から連続した複数のパルス信号が出力され、その複数のパルス信号によって第１の超音波振動子がパルス励起されることにより、水生生物に向けて超音波が照射される。この超音波は、複数パルスのバースト波として水生生物に照射されるため、超音波の非線形現象を確実に起こすことができる。そして、水生生物を透過した超音波が第２の超音波振動子で受信されて電気信号に変換される。また、検出手段により、第２の超音波振動子で変換された反射波信号に含まれるハーモニクス成分及びサブハーモニクス成分の少なくとも１つのピークレベルが検出される。そして、表示装置により、そのピークレベルに応じて得られる水生生物の生体内情報が表示される。このように超音波検査装置を構成すれば、従来技術のように超音波の走査を行わなくても水生生物の生体内情報を確実に得ることができる。従って、超音波検査装置において、超音波走査手段やその超音波走査のための処理手段を設ける必要がなく、装置構成の簡素化が可能となるため、装置コストを低減することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記水生生物に接触した状態で配置され、前記超音波の整数倍の周波数または整数分の１倍の周波数で前記水生生物を振動させる超音波振動手段を備えることをその要旨とする。

請求項３に記載の発明によれば、超音波振動手段によって超音波の整数倍の周波数または整数分の１倍の周波数で水生生物が振動されるため、超音波の非線形現象が発生しやすくなり、超音波信号に含まれるハーモニクス成分及びサブハーモニクス成分のピークレベルが大きくなる。従って、水生生物の生体内情報をより正確に得ることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記水生生物は魚であり、前記検出手段で検出した少なくとも１つのピークレベルの検出パターンに応じて魚の雌雄判別を行う判別手段を備え、前記表示装置は、前記判別手段で判定された魚の雌雄を表示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、検出手段で検出した少なくとも１つのピークレベルの検出パターンに応じて、判別手段により魚の雌雄判別が行われる。そして、その判別結果としての魚の雌雄が表示装置に表示される。このようにすれば、魚の商品価値を下げることなく迅速に雌雄判別を行うことができる。なお、複数のピークレベルの検出パターンに応じて判別手段により魚の雌雄判別を行えば、判別精度を向上させることが可能となる。

請求項５に記載の発明は、超音波を水生生物に照射し、得られた反射波の非線形性に基づいて前記水生生物の体内組織の状態を非破壊的に検査する水生生物用超音波検査方法であって、連続した複数のパルス信号に基づいて超音波振動子を駆動して超音波を前記水生生物に向けて照射するとともに、超音波振動子で受信した前記水生生物からの反射波信号または透過波信号を取得するステップと、前記反射波信号または前記透過波信号に含まれるハーモニクス成分及びサブハーモニクス成分のうちの少なくとも１つのピークレベルを検出するステップと、前記検出手段で検出した少なくとも１つの信号レベルに応じて得られる生体内情報を表示装置に表示させるステップとを含むことを特徴とする水生生物用超音波検査方法をその要旨とする。

請求項５に記載の発明によれば、連続した複数のパルス信号によって超音波振動子がパルス励起されることにより、水生生物に向けて超音波が照射される。この超音波は、複数パルスのバースト波として水生生物に照射されるため、超音波の非線形現象を確実に起こすことができる。そして、水生生物で反射された超音波または水生生物を透過した超音波が超音波振動子で受信されて電気信号に変換されることで反射波信号または透過波信号が取得される。また、超音波振動子で変換された反射波信号または透過波信号に含まれるハーモニクス成分及びサブハーモニクス成分の少なくとも１つのピークレベルが検出され、そのピークレベルに応じて得られる水生生物の生体内情報が表示装置に表示される。このようにすれば、従来技術のように超音波の走査を行わなくても水生生物の生体内情報を確実に得ることができる。従って、超音波走査手段やその超音波走査のための処理手段を設ける必要がなく、装置構成の簡素化が可能となるため、超音波検査装置の装置コストを低減することができる。

以上詳述したように、請求項１〜５に記載の発明によると、超音波の走査を行うことなく、水生生物の生体内情報を低コストで確実に得ることができる。

［第１の実施の形態］

以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施の形態における魚類雌雄判別装置１０（水生生物用超音波検査装置）を示す概略構成図である。

図１に示されるように、魚類雌雄判別装置１０は、先端部１１と本体部１２とを有する携帯型のプローブケース１３と、プローブケース１３の先端部１１に収納される超音波振動子１４と、プローブケース１３の本体部１２の上面の中央に設けられる表示ディスプレイ１５と、プローブケース１３の本体部１２の側面に設けられる操作ボタン１６と、プローブケース１３の本体部１２内に収納される処理回路部１８とを備えている。

プローブケース１３は、作業者が把持可能なペンシル型の形状を有し、先端部１１や本体部１２などの各部材の接続箇所をシール部材（図示略）で密閉した防水型のケースである。

超音波振動子１４は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる薄膜圧電素子であり、パルス励起されることにより、例えば中心周波数が３．５ＭＨｚ、焦点距離が６０ｍｍの超音波を魚体２０（水生生物）に向けて照射する。本実施の形態の超音波振動子１４は、送受波兼用の素子であり、魚体２０で反射した超音波（反射波）を電気信号に変換する。

表示ディスプレイ１５としては、カラー表示が可能なＬＥＤ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを複数配列したＬＥＤアレイが用いられている。なお、本実施の形態の表示ディスプレイ１５では、赤色に発光するＬＥＤ１５Ａと黄色に発光するＬＥＤ１５Ｂと緑色に発光するＬＥＤ１５Ｃとが本体部１２の長手方向に沿って規則正しく配列されている。

図２に示されるように、超音波振動子１４、表示ディスプレイ１５及び操作ボタン１６は、処理回路部１８に電気的に接続されている。具体的には、処理回路部１８は、パルス発生回路２１、送信回路２２、受信回路２３、信号処理回路２４、ＬＥＤ駆動回路２５、Ｉ／Ｆ回路２６、マイコン２７（マイクロコンピュータ）等を備える。

パルス発生回路２１は、連続した複数のパルス信号を出力する。送信回路２２は、パルス発生回路２１から出力されるパルス信号に基づいて、超音波振動子１４を駆動するための駆動パルスを出力する。そして、駆動パルスによって超音波振動子１４がパルス励起されると、その超音波振動子１４から複数パルスの超音波（バースト波）が出力される。なお、本実施の形態では、バースト波に含まれるパルス数は１００〜１２０個程度であり、超音波振動子１４から最初に発せられた超音波がその焦点位置に到達したタイミングでパルス信号の出力が停止するように設定されている。これにより、魚類雌雄判別装置１０において、超音波の送受信波が重ならないようになっている。

受信回路２３は、図示しない信号増幅回路を含み、超音波振動子１４で受信された反射波信号（エコー信号）を増幅して信号処理回路２４に入力する。

信号処理回路２４は、図示しない検波回路やＡ／Ｄ変換回路などを備える。信号処理回路２４は、反射波信号を抽出して、その反射波信号の電圧値（アナログ値）をＡ／Ｄ変換し、その変換後のデジタルデータをマイコン２７に入力する。

マイコン２７は、各種の演算処理を行うＣＰＵ２８や処理プログラムやデータを記憶するメモリ２９などを含んで構成されていて、装置全体を統括的に制御する。マイコン２７が実行する処理プログラムとしては、反射波信号の中からハーモニクス成分またはサブハーモニクス成分のピークレベルを検出するためのプログラムや、表示ディスプレイ１５の各ＬＥＤ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを駆動制御するためのプログラムなどを含む。

ＬＥＤ駆動回路２５は、マイコン２７からの制御信号によって動作し、表示ディスプレイ１５の各ＬＥＤ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを所定の点灯パターンで駆動制御する。

Ｉ／Ｆ回路２６は、外部装置３１（具体的には、パソコン）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。本実施の形態では、パソコン３１からＩ／Ｆ回路２６を介して駆動電源が供給されるようになっている。また、魚類雌雄判別装置１０で取得した反射波信号に関するデータをパソコン３１に転送し、そのパソコン３１を利用して、データ解析をより厳密に行うことができるようになっている。

さらに、本実施の形態において、マイコン２７に内蔵されるメモリ２９は、データの書き換えが可能なメモリ（例えば、フラッシュメモリ）を含み、マイコン２７は、Ｉ／Ｆ回路２６を介してパソコン３１とデータ通信を行うことにより、そのメモリ２９に記憶されている処理プログラムやデータの内容を書き換えることができるよう構成されている。

次に、魚類雌雄判別装置１０を用いて魚体２０の雌雄判別を行うための具体的な方法について説明する。

まず、作業者は、水槽１９を海水で満たし、その水槽１９の海水中に検査対象となる魚体２０（死後まもない個体または麻酔をした生体）を入れる（図１参照）。そして、作業者は、魚類雌雄判別装置１０のプローブケース１３の先端部１１を海水中に挿入し、その先端部１１を魚体２０に向けた状態で操作ボタン１６を押す。より詳しくは、超音波の焦点位置と魚体２０の生殖腺の部位２０Ａ（図１参照）とが一致するよう魚類雌雄判別装置１０を移動させ、その位置で操作ボタン１６を押す。これにより、雌雄判別のための処理が開始される。なお図１では、容器である水槽１９に魚体２０を入れて水中で魚体２０にプローブケース１３を当てる例を示しているが、これに代えて大気中で直接魚体２０にプローブケース１３を当てるようにしてもよい。

具体的には、マイコン２７は、操作ボタン１６の操作信号を検出して、パルス発生回路２１を動作させることにより、１００〜１２０パルス程度の連続したパルス信号を送信回路２２に供給する。送信回路２２ではそれらパルス信号に基づいて複数の駆動パルスが生成され、各駆動パルスが超音波振動子１４に供給される。これにより、超音波振動子１４が振動して、複数パルスからなるバースト波の超音波が魚体２０に向けて照射される。そして、魚体２０で反射した超音波が超音波振動子１４で受信され、超音波振動子１４によって反射波が電気信号（反射波信号）に変換される。その反射波信号は、受信回路２３で増幅された後、信号処理回路２４に入力される。

信号処理回路２４では、反射波信号の検波処理やＡ／Ｄ変換処理といった信号処理が行われ、デジタル信号に変換された反射波信号がマイコン２７に供給される。マイコン２７は、反射波信号をもとに、その反射波信号の周波数成分を得るためのフーリエ変換処理を行う。そして、マイコン２７は、その変換後のデータに基づいて、超音波のハーモニクス成分（高調波成分）のピークレベルを定量的に検出する。なおここでは、例えば、超音波振動子１４から照射された超音波の２倍の周波数（７ＭＨｚ）のハーモニクス成分のピークレベルを検出する。そして、マイコン２７は、ＬＥＤ駆動回路２５に制御信号を出力してその駆動回路２５により表示ディスプレイ１５を駆動することで、ハーモニクス成分のピークレベルに応じた個数のＬＥＤ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを点灯させる。

なお、魚の魚卵は油分を多く含んでいるため、魚卵を有する雌の魚体２０ほどハーモニクス成分のピークレベルは大きくなる。従って、作業者は、表示ディスプレイ１５におけるＬＥＤ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃの点灯数に応じて魚体２０の雌雄を判別することが可能となる。

因みに、図３（ａ）には、空気を含む水における音響特性の非線形性の測定結果を示し、図３（ｂ）には、脱気した水における音響特性の非線形性の測定結果を示している。ここでは、周波数が５８０ＫＨｚの超音波を照射し、その反射波信号に含まれるハーモニクス成分（高調波成分）やサブハーモニクス成分（分調波成分）を測定した。なお、図中の数字は、ハーモニクス成分の次数を示し、１／２はサブハーモニクス成分を示している。図３（ａ），（ｂ）に示されるように、ハーモニクス成分やサブハーモニクス成分のピークレベルは、水に含まれる気泡に大きく依存し、脱気した水では、ピークレベルが低くなる。特に、偶数のハーモニクス成分のピークレベルが低く抑えられている。このようにハーモニクス成分のピークレベルを測定することにより、水に含まれる空気の有無を判定することができる。

同様に、魚体２０における卵の油成分によって、測定されるハーモニクス成分のピークレベルが異なることから、そのピークレベルの違いにより魚体２０の雌雄判別を行うことが可能となる。

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）本実施の形態の魚類雌雄判別装置１０では、魚体２０に向けて超音波を照射し、得られた反射波信号に含まれるハーモニクス成分のピークレベルに応じて表示ディスプレイ１５の各ＬＥＤ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを点灯させることにより、魚体２０の雌雄判別を行うようにした。この場合、従来技術のように超音波画像を得るために超音波の走査を行う必要がなく超音波走査手段やその超音波走査のための処理手段を省略することができる。その結果、魚類雌雄判別装置１０の構成を簡素化することができ、装置コストを低減することができる。

（２）従来の医療診断装置において、超音波の非線形現象を利用したハーモニックイメージでは、超音波画像の解像度を上げるために送信のパルス幅を狭くする必要があり、十分な非線形性を得ることは困難であった。これに対して、本実施の形態の魚類雌雄判別装置１０では、１００〜１２０パルスの超音波（バースト波）が魚体２０に照射されるので、超音波の非線形現象を確実に起こすことができる。また、魚類雌雄判別装置１０では、医療診断装置のような超音波パワーの厳しい規制がないため、非線形現象を起こすために十分な大きさの振幅を有する超音波を使用することができる。その結果、反射波信号に含まれるハーモニクス成分及びサブハーモニクス成分のピークレベルが大きくなるため、魚体２０の雌雄判別を確実に行うことができる。

（３）本実施の形態の魚類雌雄判別装置１０は、ペンシル型の装置であるため、持ち運びが容易で操作し易い。従って、魚体２０の商品価値を落とすことなく、その魚体２０の雌雄判別を迅速に行うことができる。また、魚類雌雄判別装置１０は、小型装置であるため消費電力が少なく、ランニングコストを抑えることができる。

（４）本実施の形態の魚類雌雄判別装置１０は、ハーモニクス成分及びサブハーモニクス成分を含む反射波信号のデータをパソコン３１に転送することができる。従って、様々な種類の魚について反射波信号を取得し、その反射波信号のデータをパソコン３１に転送することにより、魚の種類に応じたサンプリングデータとしてパソコン３１に蓄積することが可能となる。そして、パソコン３１により、蓄積したデータを解析することで、雌雄判別のためのより正確なデータを得ることが可能となる。
［第２の実施の形態］

次に、本発明を具体化した第２の実施の形態を図４に基づき説明する。

図４に示されるように、本実施の形態の魚類雌雄判別装置１０Ａでは、送信用の超音波振動子４１（第１の超音波振動子）と受信用の超音波振動子４２（第２の超音波振動子）とを備えている。この魚類雌雄判別装置１０Ａにおいて、送信用の超音波振動子４１はプローブケース１３の先端部１１に設けられ、受信用の超音波振動子４２、送信用の超音波振動子４１と所定の間隔をあけて配置されている。本実施の形態では、プローブケース１３の先端部１１にコ字状のアーム部４４が接続され、そのアーム部４４の先端に受信用の超音波振動子４２が固定されている。また、本実施の形態の魚類雌雄判別装置１０Ａは、第１の実施の形態と同様に、表示ディスプレイ１５、操作ボタン１６、及び処理回路部１８を備えている。

図５に示されるように、処理回路部１８において、送信回路２２が送信用の超音波振動子４１に接続され、受信回路２３が受信用の超音波振動子４２に接続されている。なお、処理回路部１８における他の構成は、上記第１の実施の形態と同じである。

本実施の形態の魚類雌雄判別装置１０Ａでは、送信用の超音波振動子４１と受信用の超音波振動子４２との間に検査対象となる魚体２０が配置され、その状態で、送信用の超音波振動子４１から超音波が魚体２０に向けて照射される。そして、魚体２０を透過した超音波が受信用の超音波振動子４２で受信され、電気信号（透過波信号）に変換される。その透過波信号は、受信回路２３で増幅された後、信号処理回路２４に入力される。

信号処理回路２４では、透過波信号の検波処理やＡ／Ｄ変換処理といった信号処理が行われ、デジタル信号に変換された透過波信号がマイコン２７に供給される。マイコン２７は、透過波信号の周波数成分を得るためのフーリエ変換処理を行い、その変換後のデータに基づいて、超音波のハーモニクス成分のピークレベルを定量的に検出する。そして、マイコン２７は、ＬＥＤ駆動回路２５に制御信号を出力してその駆動回路２５により表示ディスプレイ１５を駆動することで、ハーモニクス成分のピークレベルに応じた個数のＬＥＤ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを点灯させる。

このように魚類雌雄判別装置１０Ａを構成しても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
［第３の実施の形態］

次に、本発明を具体化した第３の実施の形態を図６に基づき説明する。

本実施の形態では、第１の実施の形態の魚類雌雄判別装置１０に加えて、超音波振動装置５１を備えている。つまり、魚類雌雄判別装置１０と超音波振動装置５１とによって水生生物用超音波検査装置が構成されている。

具体的には、超音波振動装置５１は、海水Ｗ１とともに魚体２０を入れる容器５２と、その魚体２０を予備振動させるための超音波振動板５３と、超音波振動板５３を振動させるための駆動回路５４と、超音波振動板５３と対向する位置に配置される反射板５５と、反射板５５の位置を調整するための調整機構５６とを備える。

超音波振動板５３は、圧電材料からなる振動板であり、駆動回路５４から出力される駆動パルスによって振動する。なおここでは、魚類雌雄判別装置１０が照射する超音波の２倍の周波数（例えば、７ＭＨｚ）で超音波振動板５３が振動する。また、反射板５５は、調整機構５６の調整ツマミ５６Ａを操作することで水平方向に移動可能に構成されている。

そして、超音波振動板５３と反射板５５との間に魚体２０を配置し、調整機構５６の調整ツマミ５６Ａを操作するによって反射板５５を超音波振動板５３側に移動させる。これにより、反射板５５と超音波振動板５３との間に魚体２０を挟み込んで固定する。この状態で、超音波振動板５３を駆動することにより、魚体２０が振動される。また、反射板５５を設けることにより、魚体２０内において定在波が起きるため、その魚体２０が効率よく振動される。

また、魚類雌雄判別装置１０は、容器５２の上部において、プローブケース１３の先端部１１が魚体２０に向くよう傾斜した状態で固定されている。なおここでは、超音波振動子１４から照射される超音波の焦点位置と魚体２０の生殖腺の部位２０Ａとが一致するよう魚体２０が配置されている。

本実施の形態では、超音波振動装置５１によって魚体２０を予備振動させた状態で、魚類雌雄判別装置１０の操作ボタン１６を押すことにより、魚体２０の雌雄判別が行われる。このように、魚体２０を予備振動させることで、超音波の非線形現象が発生しやすくなるため、検出されるハーモニクス成分及びサブハーモニクス成分のピークレベルが大きくなる。従って、魚体２０の雌雄判別をより正確に行うことができる。

なお、本発明の各実施の形態は以下のように変更してもよい。

・上記第２の実施の形態において、送信用の超音波振動子４１を第１の実施の形態と同様に送受信兼用の超音波振動子として用い、その送受信兼用の超音波振動子４１を用いて魚体２０からの反射波信号を取得するよう構成してもよい。この場合、超音波振動子４１で取得した反射波信号と超音波振動子４２で取得した透過波信号との２つの超音波信号を併用することにより、雌雄判別をより厳密に行うことが可能となる。例えば、魚体２０内に浮き袋があったり、空気が溜まっていたりした場合、超音波は透過しなくなり誤判定の可能性があるが、反射波信号と透過波信号との２つの超音波信号を取得して雌雄判別を行えば、その誤判定を確実に回避することができる。

・上記第３の実施の形態において、超音波振動板５３は、超音波の２倍の周波数で振動するものであったが、これに限定されるものではなく、３倍、４倍などの整数倍の周波数や整数分の１倍の周波数で振動するよう構成してもよい。このようにしても、超音波の非線形現象が発生しやすくなるため、魚体２０の雌雄判別を正確に行うことができる。なお、超音波振動板５３を用いて魚体２０を確実に振動させることができる場合には、超音波振動板５３と対向配置される反射板５５やその調整機構５６を省略してもよい。

・上記各実施の形態では、ハーモニクス成分のピークレベルに基づいて、表示ディスプレイ１５の各ＬＥＤ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを点灯させ、各ＬＥＤ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃの点灯数によって魚体２０の雌雄判別を行うものであったが、これに限定されるものではない。例えば、判別手段としてのマイコン２７が、ハーモニクス成分のピークレベルに基づいて魚体２０の雌雄判別を行い、その判別結果に応じた所定の点灯パターンで表示ディスプレイ１５の各ＬＥＤ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを点灯させてもよい。具体的には、ハーモニクス成分のピークレベルが基準レベルよりも大きいか否かで雌雄判別を行い、その雌雄判別の結果、雌の魚であると判定した場合には、例えば、赤色のＬＥＤ１５Ａを点灯させ、雄の魚であると判定した場合には、例えば緑色のＬＥＤ１５Ｃを点灯させるように構成する。なお、基準レベルとしては、魚の種類に応じて設定された基準値であって、マイコン２７のメモリ２９に予め記憶されたデータを使用する。

・上記各実施の形態では、ハーモニクス成分の１つのピークレベルに基づいて雌雄判別を行うものであったが、これに限定されるものではなく、複数のピークレベルに基づいて雌雄判別を行ったり、各ピークレベルの検出パターンに応じて雌雄判別を行ったりしてもよい。具体的には、ハーモニクス成分の各ピークレベルの総和を算出し、その算出値と所定の基準レベルとを比較することにより、雌雄判別を行うようにしてもよい。また、ハーモニクス成分の各ピークレベルの大小関係を比較することにより、雌雄判別を行ってもよい。勿論、サブハーモニクス成分のピークレベルに基づいて雌雄判別を行うように構成してもよい。

また、検査する魚の種類に応じて、雌雄判別に用いるハーモニクス成分の種類や個数を変更してもよい。なおこの場合、検査に先立ち、魚類雌雄判別装置１０とパソコン３１との間でデータ通信を行い、マイコン２７のメモリ２９に記憶されている処理プログラムやデータをその魚の種類に応じて適宜書き換えるようにする。

・上記実施の形態の魚類雌雄判別装置１０，１０Ａでは、表示装置として、複数のＬＥＤ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃからなる表示ディスプレイ１５を設けるものであったが、これに限定されるものではなく、図７に示す魚類雌雄判別装置１０Ｂのように、魚体２０の雌雄を通知可能な表示ランプ６１，６２を設けてもよい。すなわち、この魚類雌雄判別装置１０Ｂでは、表示ディスプレイ１５の代わりに、魚が雄であると判定した場合に点灯させる雄用表示ランプ６１と、雌であると判定した場合に点灯させる雌用表示ランプ６２とが設けられている。このように魚類雌雄判別装置１０Ｂを構成すれば、検査した魚体２０の雌雄を作業者に的確に通知することができる。

・上記各実施の形態では、魚類雌雄判別装置１０，１０Ａ，１０Ｂに具体化するものであったが、魚類の雌雄判別以外に、水生生物の生体内情報を得るための超音波検査装置として具体化してもよい。具体的には、例えば、魚卵の商品価値がある魚類においてその卵巣の成熟度を検査する装置や、マグロなどの魚体の脂肪含有率を検査する装置として具体化してもよい。なお、魚卵や卵巣としては、例えば、いくら（サケの魚卵）、キャビア（チョウザメの魚卵）、すじこ（サケやマスの卵巣）、たらこ（スケトウダラの卵巣）などを挙げることができる。また、水生生物としては、サケなどの魚類以外に、ホタテ、カニ、イカなどの無脊椎動物であってもよい。

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１乃至４のいずれか１項において、作業者が把持可能な携帯型のプローブケースを備え、そのプローブケース内に前記パルス発生回路、超音波振動子、検出手段、及び表示装置が設けられることを特徴とする水生生物用超音波検査装置。

（２）請求項１乃至４のいずれか１項において、前記パルス発生回路は、前記超音波振動子から最初に発せられた超音波パルス信号がその焦点位置に到達したタイミングで前記複数のパルス信号の出力を停止することを特徴とする水生生物用超音波検査装置。

（３）請求項３において、前記超音波振動手段は、前記水生生物に接触した状態で配置される振動板と、その振動板と対向する位置に配置される反射板とを有することを特徴とする水生生物用超音波検査装置。

（４）請求項４において、前記判別手段は、前記検出手段で検出したハーモニクス成分及びサブハーモニクス成分の少なくとも１つのピークレベルを予め設定された基準レベルと比較し、その比較結果に基づいて、前記魚の雌雄判別を行うことを特徴とする水生生物用超音波検査装置。

（５）技術的思想（４）において、前記基準レベルは、前記魚の種類に応じて設定されることを特徴とする水生生物用超音波検査装置。

本発明を具体化した第１の実施の形態の魚類雌雄判別装置を示す概略構成図。 第１の実施の形態における魚類雌雄判別装置の電気的構成を示すブロック図。 （ａ）は、空気を含む水におけるハーモニクス成分及びサブハーモニクス成分のピークレベルを示す説明図、（ｂ）は、脱気した水におけるハーモニクス成分及びサブハーモニクス成分のピークレベルを示す説明図。 第２の実施の形態の魚類雌雄判別装置を示す概略構成図。 第２の実施の形態における魚類雌雄判別装置の電気的構成を示すブロック図。 第３の実施の形態の水生生物用超音波検査装置を示す概略構成図。 別の実施の形態の魚類雌雄判別装置を示す概略構成図。

符号の説明

１０，１０Ａ，１０Ｂ…水生生物用超音波検査装置としての魚類雌雄判別装置
１４…超音波振動子
１５…表示装置としての表示ディスプレイ
２０…水生生物としての魚体
２１…パルス発生回路
２７…検出手段及び判別手段としてのマイコン
４１…第１の超音波振動子としての送信用の超音波振動子
４２…第２の超音波振動子としての受信用の超音波振動子
５１…超音波振動手段としての超音波振動装置

Claims (5)

1. 超音波を水生生物に照射し、得られた反射波の非線形性に基づいて前記水生生物の体内組織の状態を非破壊的に検査する水生生物用超音波検査装置であって、
   連続した複数のパルス信号を出力するパルス発生回路と、
   前記複数のパルス信号によってパルス励起されて超音波を前記水生生物に向けて照射するとともに、前記水生生物からの反射波を受信して電気信号に変換する超音波振動子と、
   前記超音波振動子で変換した反射波信号に含まれるハーモニクス成分及びサブハーモニクス成分の少なくとも１つのピークレベルを検出する検出手段と、
   前記検出手段で検出したピークレベルに応じて得られる生体内情報を表示可能な表示装置と
   を備えたことを特徴とする水生生物用超音波検査装置。
2. 超音波を水生生物に照射し、得られた反射波の非線形性に基づいて前記水生生物の体内組織の状態を非破壊的に検査する水生生物用超音波検査装置であって、
   連続した複数のパルス信号を出力するパルス発生回路と、
   前記複数のパルス信号によってパルス励起されて超音波を前記水生生物に向けて照射する第１の超音波振動子と、
   前記第１の超音波振動子と所定の間隔をあけて配置され、前記第１の超音波振動子から照射され水生生物を透過した超音波を受信して電気信号に変換する第２の超音波振動子と、
   前記第２の超音波振動子で変換した超音波信号に含まれるハーモニクス成分及びサブハーモニクス成分の少なくとも１つのピークレベルを検出する検出手段と、
   前記検出手段で検出したピークレベルに応じて得られる生体内情報を表示可能な表示装置と
   を備えたことを特徴とする水生生物用超音波検査装置。
3. 前記水生生物に接触した状態で配置され、前記超音波の整数倍の周波数または整数分の１倍の周波数で前記水生生物を振動させる超音波振動手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の水生生物用超音波検査装置。
4. 前記水生生物は魚であり、前記検出手段で検出した少なくとも１つのピークレベルの検出パターンに応じて魚の雌雄判別を行う判別手段を備え、前記表示装置は、前記判別手段で判定された魚の雌雄を表示することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水生生物用超音波検査装置。
5. 超音波を水生生物に照射し、得られた反射波の非線形性に基づいて前記水生生物の体内組織の状態を非破壊的に検査する水生生物用超音波検査方法であって、
   連続した複数のパルス信号に基づいて超音波振動子を駆動して超音波を前記水生生物に向けて照射するとともに、超音波振動子で受信した前記水生生物からの反射波信号または透過波信号を取得するステップと、
   前記反射波信号または前記透過波信号に含まれるハーモニクス成分及びサブハーモニクス成分のうちの少なくとも１つのピークレベルを検出するステップと、
   前記検出手段で検出した少なくとも１つの信号レベルに応じて得られる生体内情報を表示装置に表示させるステップと
   を含むことを特徴とする水生生物用超音波検査方法。

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