JP6141713B2 - 生体内部の構造情報を得る方法 - Google Patents
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Description
圧力測定手段が、盤状の圧電体と該圧電体の両側表面のそれぞれに備えられた電極とからなる圧電振動子、そして一方の表面に膨出部を備え、該膨出部が該圧電振動子の一方の電極の表面に接触した状態で配置されている盤状の接触子を含む圧力振動体であって、該圧力振動体の接触子の膨出部が、その接触子の膨出部が備えられた表面とは反対側の表面が生体の表面に接触している場合に、該生体との接触により発生する圧力の変化及び/又は該生体の表面にて発生する圧力の変化に応じて、接触子の膨出部と圧電振動子との接触面積が変化を示す物性を持つ有機高分子弾性材料から形成されている、を含み、
該信号送受面を生体に接触させることにより発生する圧力の変化及び/又は該生体の表面にて発生する圧力の変化の測定を下記の工程を含む操作により行なう方法にある。
圧力振動体を生体の表面に、上記診断具の信号送受面と共に、該圧力振動体の接触子の膨出部が備えられた表面とは反対側の表面にて接触した状態で配置する工程;該圧力振動体の圧電振動子に、該圧電振動子に固有の共振周波数に相当する周波数の交流電圧を印加することにより、圧電振動子を振動状態とする工程;振動状態にある圧電振動子から電流を取り出す工程;上記生体との接触により発生する圧力の変化及び/又は該生体の表面にて発生する圧力の変化に応じて発生する該電流の電流値の変化と圧電振動子に印加した交流電圧の電圧値とから圧電振動子のインピーダンスの変化を算出する工程;及び該インピーダンスの変化を圧力の変化に換算する工程。
(1)生体内部に送信する信号が超音波信号であって、受信する信号が生体内部に存在する物理的もしくは化学的に異なる部位にて反射した超音波信号である。
(2)上記圧電体が円盤状である。
(3)上記接触子が一方の表面に膨出部が形成された円盤状である。
(4)上記接触子の直径と厚さの比が、1:1〜1:1/5の範囲にある。但し、接触子の厚さは膨出部の先端から膨出部が備えられた表面とは反対側の表面までの厚さを意味する。
(5)上記接触子の膨出部が半球状である。
(6)上記接触子の全体が有機高分子弾性材料から形成されている。
圧電振動子10は、盤状の圧電体11と圧電体11の両側表面のそれぞれに備えられた電極12、13とからなる。圧電振動子10の上側面は、接着剤(図示せず)を介して振動子ケース14に貼り付けられている。圧電振動子10の上側面の電極12は、折り返し電極12aによって圧電体11の下側面に引き延ばされている。折り返し電極12aと下側面の電極13にはそれぞれリード線15a、15bが接続されている。圧電振動子10は、円盤状であることが好ましい。圧電振動子のサイズは、一般には、直径が1〜50mmの範囲、好ましくは5〜20mmの範囲である。盤状圧電体11の材料の例としては、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、チタン酸バリウムなどの強誘電体セラミックを挙げることができる。振動子ケース14は、圧電振動子と共に振動可能な材料で形成されていることが好ましい。振動子ケースの材料の例としては、金属及び後述の接触子20の膨出部21よりも硬い硬質性有機高分子弾性材料を挙げることができる。金属の材料の例としては、アルミニウム、ステンレススチールを挙げることができる。圧電振動子10が収容されている振動子ケース14は、圧力振動体保持板51にリング状に設けられた振動子ケース保持部52にて支持固定されている。
図6は、本発明の診断方法に使用される圧力振動体を人間(被験者)の腹部表面に接触させて測定した、圧電振動子のインピーダンスの経時変化を示すグラフである。図6のグラフは、アルミニウム製の振動子ケース(直径:14mm、厚さ:3mm)の中央に、ニトリルゴム製の接触子(膨出部の球曲率半径:50mm、直径:14.5mm、厚さ:9.8mm)の膨出部の先端を接触した状態で配置した構成の圧力振動体を、被験者の腹部表面に接触させ、圧電振動子に周波数が320kHzの交流電圧を印加したときの圧電振動子のインピーダンスの経時変化である。被験者には、測定開始から70秒間までは通常の呼吸をしてもらい、その後、深呼吸をしてもらった。このグラフに示すように、測定開始から60秒までの間では、圧電振動子のインピーダンスのピークの周期は6秒であった。このピークの周期は、被験者の呼吸の周期と一致していた。また、被験者が深呼吸をしたときのインピーダンスのピークは、通常の呼吸時のピークよりも明らかに高さが高くなった。すなわち、この結果から、上記の圧力振動体を利用することによって、呼吸によって生じるような速い圧力の変化を測定することが可能であることが分かる。さらに、上記の圧力振動体を利用することによって、通常の呼吸により発生する圧力と深呼吸により発生する圧力のようなわずかな圧力の違いを検出できることが分かる。
────────────────────────────────────────
形状
──────────────────────────
膨出部の 生体接触面
接触子 材料 球曲率半径 の球曲率半径 直径 厚さ
────────────────────────────────────────
A NBR(硬度40度) 50mm 50mm 14.5mm 9.8mm
B NBR(硬度40度) 20mm 50mm 14.5mm 9.8mm
C NBR(硬度70度) 20mm 50mm 14.5mm 9.8mm
D POM 50mm 50mm 14.5mm 9.8mm
────────────────────────────────────────
NBR:ニトリルゴムブタジエンゴム、即ちニトリルゴム
POM:ポリオキシメチレン、即ちポリアセタール樹脂
10 圧電振動子
11 圧電体
12 電極
12a 折り返し電極
13 電極
14 振動子ケース
15a、15b リード線
20 接触子
21 膨出部
22 生体接触面
23 フランジ部
24 連結部
25 支持部
30 圧力測定回路
31 電源
32 電圧計
33 抵抗
34 電圧計
35 演算装置
36 配線
37 配線
40 超音波プローブ(診断具)
41 ケース
42 音響レンズ
43 構造情報測定手段
44 音響整合層
45 超音波振動子
46 圧電体
47 電極
48 電極
49 吸音材
50a、50b リード線
51 圧力振動体保持板
52 振動子ケース保持部
53 接触子保持具
Claims (8)
- 信号送受面、該信号送受面を介して生体内部に信号を送信し、生体内部にて反射した信号を受信することによって生体内部の構造情報を測定する構造情報測定手段、そして該信号送受面を生体に接触させることにより発生した圧力の変化及び/又は該生体の表面にて発生する圧力の変化を測定する圧力測定手段を備えた診断具を用意し、その診断具の信号送受面を生体の表面に接触させて、上記構造情報測定手段により生体内部の構造情報を得ると共に、圧力測定手段により該信号送受面の生体との接触により発生した圧力の変化及び/又は該生体の表面にて発生する圧力の変化を測定する方法であって、
圧力測定手段が、盤状の圧電体と該圧電体の両側表面のそれぞれに備えられた電極とからなる圧電振動子、そして一方の表面に膨出部を備え、該膨出部が該圧電振動子の一方の電極の表面に接触した状態で配置されている盤状の接触子を含む圧力振動体であって、該圧力振動体の接触子の膨出部が、その接触子の膨出部が備えられた表面とは反対側の表面が生体の表面に接触している場合に、該生体との接触により発生する圧力の変化及び/又は該生体の表面にて発生する圧力の変化に応じて、接触子の膨出部と圧電振動子との接触面積が変化を示す物性を持つ有機高分子弾性材料から形成されている、を含み、
該信号送受面を生体に接触させることにより発生する圧力の変化及び/又は該生体の表面にて発生する圧力の変化の測定を下記の工程を含む操作により行なう方法:
圧力振動体を生体の表面に、上記診断具の信号送受面と共に、該圧力振動体の接触子の膨出部が備えられた表面とは反対側の表面にて接触した状態で配置する工程;該圧力振動体の圧電振動子に、該圧電振動子に固有の共振周波数に相当する周波数の交流電圧を印加することにより、圧電振動子を振動状態とする工程;振動状態にある圧電振動子から電流を取り出す工程;上記生体との接触により発生する圧力の変化及び/又は該生体の表面にて発生する圧力の変化に応じて発生する該電流の電流値の変化と圧電振動子に印加した交流電圧の電圧値とから圧電振動子のインピーダンスの変化を算出する工程;及び該インピーダンスの変化を圧力の変化に換算する工程。 - 生体内部に送信する信号が超音波信号であって、受信する信号が生体内部に存在する物理的もしくは化学的に異なる部位にて反射した超音波信号である請求項1に記載の方法。
- 上記圧電体が円盤状である請求項1に記載の方法。
- 上記接触子が一方の表面に膨出部が形成された円盤状である請求項1に記載の方法。
- 上記接触子の直径と厚さの比が、1:1〜1:1/5の範囲にある、但し接触子の厚さは膨出部の先端から膨出部が備えられた表面とは反対側の表面までの厚さを意味する請求項1に記載の方法。
- 上記接触子の膨出部が半球状である請求項1に記載の方法。
- 上記接触子の全体が有機高分子弾性材料から形成されている請求項1に記載の方法。
- 生体の表面に接触させるための信号送受面、該信号送受面を介して生体内部に信号を送信し、生体内部の構造情報を検出する構造情報測定手段、そして該信号送受面を生体に接触させることにより発生する圧力の変化及び/又は該生体の表面にて発生する圧力の変化を測定する圧力測定手段を備えた診断具であって、圧力測定手段が、盤状の圧電体と該圧電体の両側表面のそれぞれに備えられた電極とからなる圧電振動子、そして一方の表面に膨出部を備え、該膨出部が該圧電振動子の一方の電極の表面に接触した状態で配置されている盤状の接触子を含む圧力振動体、但し該圧力振動体の接触子の膨出部は、その接触子の膨出部が備えられた表面とは反対側の表面が生体の表面に接触状態に置かれた場合に、該生体との接触により発生する圧力の変化及び/又は該生体の表面にて発生する圧力の変化に応じて、接触子の膨出部と圧電振動子との接触面積が変化を示す物性を持つ有機高分子弾性材料から形成されている、そして該圧力振動体の圧電振動子に電気的に接続している、圧電振動子に、該圧電振動子に固有の共振周波数に相当する周波数の交流電圧を印加する手段、振動状態にある圧電振動子から電流を取り出す手段、該電流の電流値の変化と圧電振動子に印加した交流電圧の電圧とから圧電振動子のインピーダンスの変化を算出する手段及び該インピーダンスの変化を圧力の変化に換算する手段を含み、該圧力振動体は、信号送受面を生体の表面に接触させると、接触子の膨出部が備えられた表面とは反対側の表面も生体の表面に接触する位置に配置されている診断具。
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