JPH02206447A - 超音波伝搬速度計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は超音波の音速／１１１ｊ定技術に関し、特に検
査対象である物質の超音波の伝搬速度を検出する超音波
伝搬速度計測装置に関する。

［従来の技術］ 従来、生体を透過する超音波の速度、すなわち音速を測
定することによって、生体組織の病変の有無を診断する
技術が知られている。

第５図は生体組織の音速を計測するための従来の計測装
置を示す説明図であり、ノギス式の計測装置を示してい
る。

直尺１０の一端に固定された測定ジヨウ１２とスライダ
１４の内側面にそれぞれ受信用トランスデユーサ１６及
び送信用トランデューサ１８が固着されている。本装置
による生体組織の音速４ｐｊ定は、生体組織２０を２つ
のトランスデユーサ１６及び１８の間に挾むことによっ
て充填し、送信用トランスデユーサ１８から生体組織２
０を透過させて受信用トランスデユーサ１６へ超音波を
送る。

そして、送信用トランスデユーサ１８から受信用トラン
スデユーサ１６までの超音波の伝搬時間を伝搬時間測定
手段２２によって測定する。この伝搬時間ｔの測定によ
って、生体組織２ｏでの超音波の音速Ｖは、ノギスによ
って測定された送信用トランスデユーサ１８から受信用
トランスデユーサ１６までの距離１によってｖ−ｊ！／
ｌに基づき求められる。

このように、生体組織についての音速を計測することに
よりその生体組織の病変のを無の診断が行われている。

すなわち、その被検査部の組織が癌組織である場合には
、他の組織に比べその部分は音速が速くなる。また組織
が石灰化しているような場合にも音速が速くなるので、
病変の有無を音速により診断することが可能である。

また、音響学の分野などにおいて種々の液体中の音速を
測定することが行われており、このような音速の測定は
、一定量の液体をタンクの中に貯溜してトランスデユー
サを所定箇所に配置し、そのトランスデユーサによる音
波の送受信によって液体音速の測定が行われている。

［発明が解決しようとする課題］ 生体組織の音速の計測は、当該組織を切り取って計測す
ると切り取った後の時間の経過によって組織変化が生じ
、その診断結果は信頼性が低下することから生体組織の
音速の計測は組織を切り取ることなく通常の状態のまま
計測する必要がある。

従って、第５図に示したような従来の音速測定装置では
、生体内部の軟部組織の音速を計測する場合には、送信
用トランスデユーサ１８と受信用トランスデユーサ１６
との間に軟部組織を充填させるためにノギスをその組織
部分まで挿入させることができるように切開しなければ
ならない。

また、ノギスを挿入することのできない箇所の組織につ
いてはその音速の測定は困難であった。

従って、従来のノギス式の音速計測装置では生体内の任
意の部分の音速を測定することは不可能であり、その計
測可能な範囲が限定されているという問題があった。

また、液体中における超音波の音速を計Ｕ＋する場合に
は、上述のように所定箇所にトランスデユーサを設けた
タンクに液体を貯溜することによって行う必要があるの
で、所定量を確保することのできる液体でなければなら
ず、微量の液体の音速測定は困難である。

従って、例えば血液のように音速を計ａｌｌｌするため
に一定量を確保することが困難な液体については従来装
置では不都合であるという問題があった。

発明の目的 本発明は上記問題点を解決することを課題としてなされ
たものであり、その目的は生体内部の任意の部位の軟部
組織及び微量な液体の超音波の透過音速を計測すること
のできる超音波伝搬速度計測装置を提供することにある
。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る超音波伝搬速度計測装置は、上記目的を達
成するため、請求項（１）に記載の発明は、把持操作可
能な針状アプリケータと、該針状アプリケータに形成さ
れた凹部であって所定間隔をおいて対向する２つの壁面
を有する被計測物受入れ用凹部と、該凹部の２つの壁面
のいずれが−方の壁面に固着された送信用超音波トラン
スデユーサ及びこの送信用超音波トランスデユーサから
の超音波が受信できるように他方の壁面に固着された受
信用トランスデユーサから成る超音波送受信部と、前記
送信用超音波トランスデユーサと受信用トランスデユー
サとの間に被計測物を充填させた状態で両トランスデユ
ーサ間の超音波伝搬時間を検出する伝搬時間検出回路と
、を含み、前記計ｕｌ物質中の超音波伝搬速度を計測す
ることを特徴とし、 次に、請求項（２）に記載の発明は、把持操作可能な針
状アプリケータと、該針状アプリケータに形成された凹
部であって所定間隔をおいて対向する２つの壁面を有す
る被計測物受入れ用凹部と、該凹部の２つの壁面のいず
れか一方の壁面を反射面としこの反射面に対する超音波
の送受信を行うように他方の壁面に送受信用超音波トラ
ンスデユーサを固着して成る超音波送受信部と、前記送
受信用超音波トランスデユーサと前記反射面との間に波
計ρ１物を充填させた状態で前記送受信用超音波トラン
スデユーサによる超音波送信がら反射波受信までの時間
を検出する伝搬時間検出回路と、を含み前記被計測物中
の超音波伝搬速度を検出することを特徴とする 請求項（３）に記載の超音波伝搬速度計測装置は、上記
請求項（１）及び請求項（２）記載の超音波伝搬速度計
測装置の上記針アプリケータの超音波送受信部近傍位置
に温度センサを設けたことを特徴としている。

［作用］ 上記構成の超音波伝搬速度計測装置によれば、把持操作
可能な針状アプリケークを計測対象物質の位置まで容品
に移動させることができ、すなわち操作者が手に持った
状態で任意の位置に位置設定することができる。従って
、生体に対しては被検組織中に針状アプリケータを穿刺
することにより、また微量な液体等に対しては針状アプ
リケータに設けられた波計ＭＦ＋物受入れ用凹部をその
微量液体に直接漬けることができる。

そして、この被計測物に対する針状アプリケータの位置
設定によって上記凹部には波計Δ？ｊ物が充填された状
態となる。すなわち、針状アプリケータを生体軟部組織
に穿刺した場合には、凹部に対向する部分の軟部組織が
その凹部中に押し入れられ充填される。そして、液体中
に凹部が付けられた場合にはその凹部中に液体が侵入し
波計＃１物が充填された状態となる。

そして、上記凹部に形成された超音波送受信部によって
凹部に被計測物を充填させた状態で超音波の送受信を行
い、伝搬時間検出回路によって上記超音波送受信部によ
る超音波の送信から受信までの時間、すなわち被計測物
の超音波伝搬時間を検出することができる。超音波の送
信部から受信部までの距離は、凹部に形成されている対
向する２つの壁面の間隔に基づいて予め設定されている
ので、この距離と超音波の伝搬時間によって、凹部に充
填された被計測物を透過する音速を計測することができ
る。

この被計測物の音速の計測により、波計４１１物の種々
の性質を判断することが可能となる。

［実施例］ 以下、本発明に係る超音波伝搬速度計測装置を穿刺針に
応用した実施例について説明する。

第１図は実施例の概略措成図であり、把持操作可能な針
状アプリケータとしての穿刺針２４の先端部近傍位置に
は、被計測物受入れ用凹部２６が形成されている。この
穿刺針２４の直径は生体の組織に穿刺可能な直径に形成
され、通常直径が約２■程度とされている。

凹部２６には、穿刺針２４の軸方向に所定間隔を置いて
対向する２つの壁面２６ａ及び２６ｂが設けられている
。これら壁面２６ａ及び２６ｂは穿刺針２４の軸方向に
対しほぼ垂直に形成されている。

そして、この２つの壁面２６ａ及び２６ｂにはそれぞれ
送信用超音波トランスデユーサ２８及び受信用超音波ト
ランスデユーサ３０が取り付けられている。この両トラ
ンスデユーサとして第２図に示す構造のトランスデユー
サが用いられており、圧電セラミック３２の両サイドに
銀焼付けにより形成した電極３４ａ及び３４ｂが設けら
れている。

これら電極３４ａ及び３４ｂはそれぞれ電源の正極及び
負極端子にそれぞれ接続されている。すなわち、送信用
超音波トランスデユーサ２８として設置されたトランス
デユーサは、電極への励振電圧の印加により超音波パル
スビームを送波する。

そして、受信用超音波トランスデユーサとして設置され
たトランスデユーサは、送信用超音波トランスデユーサ
２８からの超音波を受信しこれを電気信号に変換し出力
する。

本実施例では、穿刺針２４の先端側のトランスデユーサ
を送信用超音波トランスデユーサ２８とし、もう一方の
トランスデユーサを受信用超音波トランスデユーサ３０
としたが、このトランスデユーサの設定位置は相互に逆
の位置設定とすることも可能であることは勿論である。

送信用超音波トランスデユーサ２８への励振信号の出力
は送信回路１９によって行われ、受信用超音波トランス
デユーサ３０からの受信信号は受信回路１７に送られる
。そして、伝搬時間検出回路２２では送信回路１９から
の励振信号の送信及び受信回路１７での受信信号に基づ
き送信用超音波トランスデユーサ２８から受信用超音波
トランスデユーサ３０までの超音波ビームの伝搬時間を
検出する。

さらに、伝搬時間検出回路２２からの伝搬時間信号に基
づき、音速検出回路３６によって超音波の音速を検出す
る。

また、伝搬音速を検出しようとする波計ＤＪ物の温度を
検知するため、穿刺針２４の被計測物受入れ用凹部２６
の近傍には温度センサ３８が設けられている。この温度
センサ３８からの温度検出信号は音速検出回路３６に送
られ、この音速検出回路３６に設けられる表示部にその
温度が表示さ貨る。すなわち、被計測物は、その温度に
よって伝搬する超音波の音速が異なることから、計測し
ている物質の温度を常に確認しておく必要がある。

本実施例では、生体内の組織の温度が常に表示される。

第３図は超音波送受信部を第１図の発明とは異なる構成
とした実施例の超音波伝搬速度計測装置を示す概略説明
図であり、被計測物受入れ用凹部２６の一方の壁面２６
ａにはトランスデユーサを取り付けず、他方の壁面２６
ｂのみにトランスデユーサを固着している点が異なって
いる。

従って、壁面２６ｂに固着されたトランスデユーサ４０
は送受信用超音波トランスデユーサであり、送受信回路
４２からの励振パルス信号によって１パルスの超音波ビ
ームを壁面２６ｇに向けて送波する。この壁面２６ａは
その超音波ビームの反射面として作用し、再び送受信用
超音波トランスデユーサ４０へ超音波が反射される。そ
して、送受信用超音波トランスデユーサ４０はこの反射
波を受信し、受信信号を送受信回路４２に送る。

そして、第１図に示した発明と同様に音速計測のため伝
搬時間検出回路２２及び音速検出回路３６がそれぞれ設
けられている。

次に、本発明を穿刺針に応用した上記実施例の動作につ
いて説明する。

第４図は穿刺針２４を診断対象、すなわち超音波の伝搬
音速を計測する対象である生体の組織中に穿刺した状態
を示す説明図であり、この生体組ｗ＆２０に穿刺針２４
が穿刺されると、生体組織は穿刺針２４の被計測物受入
れ用凹部２６の部分に組織内圧によって押し込まれ、ト
ランスデユーサ２８及び３０の間は、生体組織２０によ
って充填された状態となる。

この状態で送信用超音波トランスデユーサ２８から超音
波ビームを受信用超音波トランスデユーサ３０によって
受信する。この超音波の送信から受信までの時間は、伝
搬時間検出回路２２によって検出されるが、この伝搬時
間は、凹部２６に充填された生体組織内を透過する超音
波の伝搬時間となる。そして、この生体組織２０内での
音速の計測は、音速をｖ１伝搬時間をｔｌそして送信用
超音波トランスデユーサ２８から受信用超音波トランス
デユーサ３０までの距離を１とするとｖ　−λ／ｌの式
に基づき音速Ｖが求められる。

すなわち、送信用超音波トランスデユーサ２８と受信用
超音波トランスデユーサ３０との間の距離は、穿刺針２
４の形成段階において予め所定長さに設定されているの
で、伝搬時間ｔを検出することにより音速検出回路３６
によって音速Ｖを検出することができる。

第３図に示した実施例の場合も、同様に凹部２６に生体
組織２０が充填された組織中の音速を同様の動作によっ
て検出することができるが、第１図の実施例と異なり送
受信用超音波トランスデユーサ４０と凹部２６の一方の
壁面２６ａとの間の距離の２倍の距離における伝搬時間
を計測して音速を計測することとなる。

第１図及び第３図の穿刺針では、両者共に温度センサ３
８によって被計測物である生体組織の温度を検出するこ
とができ、検出した温度下における通常の健康な組織中
の音速と被計測箇所の音速とを比較して被計測部位が癌
組織であるか否か等の判断を的確に行うことができる。

このように上記実施例によれば、上記第５図に示した従
来の計測装置では計Ａ１１ｌすることのできなかった生
体の深部の組織の音速計測を行うことができる。すなわ
ち、穿刺針２４を穿刺することのできる箇所であれば生
体組織を切り取ることなく生体組織の音速計測を行うこ
とができる。

また、上記実施例では生体の内部組織の音速計測を行う
ための装置に応用した例を示したが、本発明に係る超音
波伝搬速度計測装置は、これに限られるものではなく、
例えば種々の液体における超音波の伝搬速度を計測する
ことにも用いることができる。特に、液体中の音速を計
測するために、その液体を多量に貯溜する必要がなく、
被計測物受入れ用凹部２６内にその液体を充填すること
ができれば音速の計測が可能である。従って、微量の液
体であってもその音速の計測が可能となり、血液の音速
計測も容品に行うことができる。血液は血液中のコレス
テロールの量などによりその血液中を伝搬する音速が異
なることから種々の血液検査に有効に利用することがで
きる。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明に係る超音波伝搬速度計測装
置によれば、把持操作可能な針状アプリケータに形成さ
れた波計１１物受入れ用凹部内に計計１物質を充填させ
ることによって簡単にその被計測物中の超音波の伝搬音
速を計測することができる。これにより、操作者は任意
の場所においてかつ微量な物質についてもその音速の計
測を行うことができ、音速に基づきその物質の性質判定
や比較を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の概略構成図、第２図は実施例
に用いられたトランスデユーサの説明図、 第３図は本発明の他の実施例の概略＋Ｍ構成図第４図は
実施例の動作説明図、 第５図は従来の超音波伝搬速度計ａｌｌ装置の一例を示
す構成図。 １７　・・・　受信回路 １９　・・・　送信回路 ２０　・・・　生体組織 ２２　・・・　伝搬時間検出回路 ２４　・・・　穿刺針 ２６　　・・・ ２６ａ、２ ２８　　・・・ ３０　　・・・ ３６　　・・・ ３８　　・・・ ４０　　・・・ 被計測物受入れ用凹部 ６ｂ　・・・　凹部の壁面 送信用超音波トランスデユーサ 受信用超音波トランスデユーサ 音速検出回路 温度センサ 送受信用超音波トランスデユーサ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）把持操作可能な針状アプリケータと、該針状アプ
   リケータに形成された凹部であって所定間隔をおいて対
   向する２つの壁面を有する被計測物受入れ用凹部と、 該凹部の２つの壁面のいずれか一方の壁面に固着された
   送信用超音波トランスデューサ及びこの送信用超音波ト
   ランスデューサからの超音波が受信できるように他方の
   壁面に固着された受信用トランスデューサから成る超音
   波送受信部と、前記送信用超音波トランスデューサと受
   信用超音波トランスデューサとの間に被計測物を充填さ
   せた状態で両トランスデューサ間の超音波伝搬時間を検
   出する伝搬時間検出回路と、 を含み、前記被計測物中の超音波伝搬速度を計測するこ
   とを特徴とする超音波伝搬速度計測装置。
2. （２）把持操作可能な針状アプリケータと、該針状アプ
   リケータに形成された凹部であって所定間隔をおいて対
   向する２つの壁面を有するように形成された被計測物受
   入れ用凹部と、 該凹部の２つの壁面のいずれか一方の壁面を反射面とし
   この反射面に対する超音波の送受信を行うように他方の
   壁面に送受信用超音波トランスデューサを固着して成る
   超音波送受信部と、 前記送受信用超音波トランスデューサと前記反射面との
   間に被計測物を充填させた状態で前記送受信用超音波ト
   ランスデューサによる超音波送信から反射波受信までの
   時間を検出する伝搬時間検出回路と、 を含み前記被計測物中の超音波伝搬速度を計測すること
   を特徴とする超音波伝搬速度計測装置。
3. （３）請求項（１）または（２）に記載の超音波伝搬速
   度計測装置において、 前記針状アプリケータの超音波送受信部近傍位置に温度
   センサを設けたことを特徴とする超音波伝搬速度計測装
   置。