JPH0221840A - 柔軟な生体組織の内部に侵入しない弾性音響波を測定する装置及び方法 - 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］ 本発明は、柔軟な生体組織の弾力特性の測定に係り、よ
り詳細には、生体組織の深部に侵入せずに、その組織の
表層を伝播する音響波の速度を測定する装置及び方法に
関する。この装置及び方法によって、医学的診察を目的
とする生体組織の剪断弾力特性の推定を行うことができ
る ［従来の技術］ 生体組織の粘弾性は、その生体を構成している機関と密
接な関係を有する。生体の体の組織の弾力特性は、主と
してその組織の分子構造によって決められるが、その組
織の剪断弾力は生体の生理学的プロセスによる組織の構
造的な変化によって決定されるより高次の構造の特性で
あり、剪断弾力性を測定すれば、その組織の構造的変化
を検知することができる。このことは公知である。

組織の粘弾性の測定方法は、組織の深部に侵入しない音
響波を測定して、その組織の特性を推定することを基本
としている。例えば、マックスウェルは円筒形棒状の形
に切り出したサンプルの一方の端部を固定して、そのサ
ンプルのねじり振動を測定する方法を採用した（Ｂ、マ
ックスウェル、ＡＳＴＭビュレテイン第２１５号、７６
゜１９５６年）。この方法では、この棒状のサンプルの
他方の端部を所定の状態に変形させるために必要な力を
測定して、剪断モジュラスを求めている。その作用周波
数の範囲は０．００１ないし２００キロヘルツである。

高周波の範囲のバルクの音響波を用いて、媒体のバルク
の弾力特性、すなわち、超音波の速度と圧縮度とを４−
１定する手段として、非常に多種類のノブ法が開発され
ている。その−例としての一つの方法（ノール・Ａ、　
Ｗ、　、モーリー・Ｓ、　Ｃ。

ジャーナルφオブ壷アコースチックやソサイテイ・オブ
・アメリカ、２０巻、第４３２ページ、１９４８年参照
）においては、超音波トランスヂューサとりフレフタと
の間で供試サンプルを液体に浸漬し、このサンプルの中
に音響波のパルスを飛ばし、この音響波のパルスが飛ぶ
時間を１ｌ１１定することによって、音響の速度を音響
波の評価するものであった。

また、組織のバルクの表層の弾力の特性を測定するだめ
の他の公知の方法の一つとして、生きている組織の表層
の粘弾性の瞬間的な撓みを監視する方法及び装置がある
（ベンジャミン・ガビッシュ；欧州特許ＥＰ第０．１３
５．３２５・Ａ２号、及び、米国特許節４．５８０，５
７４号参照）。

この公知の装置は１対のピエゾ・トランスヂューサをＨ
し、この１対のピエゾ・トランスヂューサは離間してお
り、かつ、はぼ平行である。その−ｈ′のピエゾ・トラ
ンスヂューサは他方のピエゾ・トランスヂューサに対し
て調節することが可能であり、この１対のピエゾ・トラ
ンスヂューサの間に生きている組織の小片を挿入してク
ランプすることができるものである。前記一方のピエゾ
・トランスヂューサは高周波発生装置に接続されており
、他方のピエゾ・トランスヂューサは増幅器及び変調器
を介してシグナル・アナライザに接続されている。組織
の内部におけるｇ′響波の共鳴振動の周波数は、その組
織の粘弾性の特徴を表す特性である。

前記組織測定用の方法は、成る種の生理学的プロセス、
より詳細には血液の微小循環の変化を測定することが可
能である。しかしながら、測定の対象が組織のバルクの
弾性であり、このバルクの弾性の変化が数パーセント未
満であるから、このような方法の測定精度を剪断弾性を
使用する方法のＭ１定精度よりも大幅に高くすることが
できない。

剪断弾性は組織の生理学的条件によって数百パーセント
も変化する場合があるからである。また、サンプルにト
ランスヂューサを押圧する力はトランスヂューサの間に
設定された組織のサンプルの特性に影響を与え、さらに
測定誤差を増大させる作用をするが、前記従来の方法は
、如何なる手段を用いても、サンプルにトランスヂュー
サを押圧する力を調整することができない。さらに、前
記従来の方法では、測定対象の組織を反対側から／＃ｊ
定することが困難であるから、この従来の方法を身体の
殆ど全ての部分に使用することは不可能である。

この方法は、生きている組織の構造的機関に関連する重
要な特性である異方性、すなわち、組織の各方向の機械
的特性の差を測定するために使用することは不可能であ
る。

生物学的組織の剪断弾性を測定することの可能性につい
ては研究がなされており、論文も発表されている（Ｖ、
　Ａ、バッセヒニク及びＡ、　　Ｐ、サルヴアツイヤン
二筋肉を収縮させる粘弾性の測定による筋肉収縮モデル
の実験の可能性について：スタジア・バイオフィジカ、
ベルリン、１３巻、１９６９年、第２号、第１４３ペー
ジないし第１５０ページ）。この研究では、同一の筋肉
の収縮している時の弾力の変化に関する測定を行ってい
る。この研究では、撓み得る発信用ピエゾ争トランスヂ
ューサと、撓み得る受信用ピエゾ争トランスヂューサと
を、サンプルに離して設定し、発信用ピエゾ・トランス
ヂューサを用いてサンプルを刺激して、低い周波数の音
響振動（４５０ないし１２００ヘルツ）を発生させ、受
信用ピエゾ・トランスヂューサを用いて受信し、筋肉の
収縮の各段階でその筋肉の張力を測定し、受信した信号
の強さと相とを比較して剪断弾力モジュラスを求めてい
る。

また、組織の剪断弾力を測定するための他の方法がある
。ロッツ等は（Ｒ，０，、Ｄ、　Ａ、　　クリストマン
、Ｅ、　Ｍ、プラス：ヴイヴオにおける人体の皮膚の動
機械特性：ジャーナル・オブ中バイオメカニックス、第
１６巻、第６号、第３６５ページないし３７２ページ、
１９８３年）は、録音装置（録音用のカッタ・ヘッド）
の接触先端部（スタイラス）を組織の表面に接触させて
、その組織の内部に剪断振動を発生させた。受信器とし
てスタイラスを有する録音カートリッヂを使用した。測
定に使用した周波数は２００ないし１０００ヘルツの範
囲内であった。白色ノイズ音響発生装置を用いて録音装
置を励起し、スペクトル・アナライザを用いて特性周波
数を求めた。測定のパラメータは剪断波の伝播の速度及
び減衰であった。上述の論文の著者は、上述の方法に使
用された範囲の低い周波数では、刺激によって組織に発
生させた機械的波動は組織の最も上の表層、すなわち皮
膚に限定され、この範囲においてのみ剪断特性を有する
から、皮膚の弾力を測定することができるが、これより
高い周波数の範囲では、表面波が侵入する深さが浅いか
ら、測定が困難であると結論しているが、この結論は妥
当ではない。

軟らかい組織における剪断波は、速度が５ないし５０メ
一トル毎秒であるから、約１キロヘルツの周波数の範囲
における波長が約５ないし５０ミリメートルでなければ
ならない。表面波の侵入する深さの値が波長の値より大
きくなることはあり得ないから、皮下組織の構造により
、場合によっては骨の組織によって、前記範囲の音響波
の伝播に影響が現れることがあり得る。従って、この方
法を皮膚の測定に使用し得る可能性にはやや疑問がある
ように思われる。

前記方法の発表者（Ｒ，０，ロツッ他）は、表面波の特
殊性、例えば、組織の表面に設定した発信器を用いて発
生させた接線方向の振動の移動のベクトルが、表面波の
伝播方向の表面波の速度と減衰とによって支配されると
いう点、その他の点については考えておらず、生物学的
組織（特に皮膚）における剪断弾性の重要な特性である
異方性についても全く記載していない。

広範囲の診察を受けている時には、組織の構造に何等か
の変化が発生する。この組織の構造の変化は、その組織
の粘弾性の変化と深い関連性を有する。バルクの弾力特
性が剪断特性よりも組織の構造及び異方性に関して特に
鋭敏である訳でもない。従って、医学的診療行為及び診
察において、剪断特性を測定することが非常に有用であ
ることはやがて証明される時がくるであろう。その時に
必要なことは、組織の所要の方向に沿う剪断特性を、組
織の深部に侵入させずに高感度で測定し得る方法である
。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、医学的診察の目的で組織の剪断弾力特性を推
定する手段として、組織の表面の音響波を組織の深部に
侵入させることなく、その速度を測定するための装置と
方法を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の方法は、音響波発
信器と音響波受信器とを用いて、柔軟な生体組織の内部
に侵入しない弾性音響波を測定する方法に関するもので
あり、この方法に、撓み得る発信用ピエゾ・トランスヂ
ューサと撓み得る受信用ピエゾ・トランスヂューサとを
備えたプローブを測定対象の試料の表面に当てる段階と
、前記組織の表面を接線方向に変形させるために音響波
のパルスを発生させる段階と、前記発信器から前記組織
の中を伝播して前記受信器に到達した表面波を検知する
段階と、前記音響波のパルスを前記組織の表面に対して
発信した時から、前記音響波のパルスが前記組織の表面
を横断して受信されるまでの経過時間を測定する段階と
、前記経過時間を表面波の速度に変換する段階とを含め
て成る柔軟な生体組織の内部に侵入しない弾性音響波を
測定する方法である。

また、上記目的を達成するために、本発明の装置は、音
響波発信器と￥８響波受信器とを用いて柔軟な生体組織
の内部に侵入しない弾性音響波を測定する装置であり、
この装置は、プローブを備え、該プローブが１つの発信
用ピエゾ・トランスヂューサと２つの受信用ピエゾ・ト
ランスヂューサとを有し、前記発信用ピエゾ・トランス
ヂューサが撓み得る２形憇型であり、前記受信用ピエゾ
・トランスヂューサが撓み得る２形態型であり、前記ピ
エゾ・トランスヂューサに接触先端部が設けられ、前記
ピエゾ・トランスヂューサが細長いシャフトによってプ
ローブの本体部分に取り付けられ、該取付けが、前記発
信用ピエゾ・トランスヂューサの弾性振動の移動のベク
トルと、２つの受信用ピエゾ中トランスヂューサの弾性
振動の移動のベクトルとを、同一の方向にすると共に、
前記接触先端部を結ぶ線に一致させるように行われ、前
記シャフトが遅延ラインとして作用し、前記プローブが
校正装置を有し、該校正装置が前記ピエゾ・トランスヂ
ューサを測定対象のサンプルに押し付ける力を校正する
作用を行い；前記ピエゾ・トランスヂューサと圧力校正
装置とが接続された回路が、音響波のパルスが発信器か
ら発信された時から前記組織を伝播して受信器に到達す
る時までに経過する時間を測定し、該経過時間が前記組
織の弾力性の指標とされる構造である柔軟な生体組織の
内部に侵入しない弾性音響波を測定する装置である。

［実施例］ 実施例について図を参照して説明すると、本発明に基づ
く測定方法の基本的なアイデアは、撓み得る構造の２つ
のピエゾ・トランスジューサを使用し、このピエゾ・ト
ランスヂューサの端部に発信及び受信用の接触先端部を
設け、この接触先端部を、研究対象の試料すなわちサン
プルに機械的に接触させ、この発信用ピエゾ・トランス
ヂューサすなわち発信器に電気パルスを与えて、サンプ
ルの発信器の先端部に近い部分に接線方向の機械的振動
を発生させ、この機械的振動を発信器の構造とサンプル
の性質に応じて、０．５ないし３０キロヘルツとし、こ
の機械的振動を組織の中で伝播させ、この伝播した機械
的振動を受信用ピエゾ・トランスヂューサすなわち受信
器で受信して、この受信器に電気的信号を発生させるこ
とにある。

組織を接線方向に変形させるためのパルスを発信器を用
いて発生させた時から、このパルスが組織の中を伝播し
移動して受信器に到達するまでの時間を測定すれば、こ
の機械的振動の伝播速度を求めることができる。また、
この発信器から発生して接線方向に伝播する機械的振動
の伝播方向と、この発信器から発生する接線方向の機械
的振動の移動のベクトルとがなす角度をａｌ定すること
によって、この剪断波の速度と減衰とを決めることがで
きる。この移動のベクトルに沿う剪断波には最大伝播速
度と最少伝播減衰度とがあるから、発信器１及び受信器
２（第１図）を第１図に示すように位置決めする。また
、前記発信用トランスヂューサの移動のベクトルと、受
信用トランスヂューサとのトランスヂューサの移動のベ
クトルとを、接触先端部Ａ、Ｂを結ぶ線に一致させる。

本発明の好ましい形態においては、速度測定装置にプロ
ーブを設け、このプローブに１つの発信用ピエゾ・トラ
ンスヂューサと、２つの受信用ピエゾ・トランスヂュー
サとを取り付けである。この受信用トランスヂューサは
、第２ａ図及び第３図に示すように、発信器に対して対
称形に配置されている。１つの受信用トランスヂューサ
を使用する代りに２つの受信用トランスヂューサを使用
すれば、受信した音響信号の差動増幅を行うことができ
る。このことは、受信器で受信される信号が微弱である
から、重要である。

３つのピエゾｅトランスヂューサ１．２．　３は接触先
端部を何する。このピエゾ・トランスヂューサ１，２．
３はプローブに取り付けられており、このピエゾ中トラ
ンスヂューサ１，２．３がプローブに取り付けである状
態は、第３図及び第２ａ図に示すように、中空の薄肉の
壁体の金属製のシャフトの形を形成している。このシャ
フトは音響遅延ライン７．８を形成しており、この音響
遅延ライン７．８は充分に長くしである。このように音
響遅延ライン７．８を長くするのは、音響信号の伝播時
間、すなわち、音響信号が発信器で発信されてから、プ
ローブの本体部分を貫いて、受信器に到達するまでに経
過する時間を遅延させるためであり、この時間の遅延の
程度は、媒体における伝播時間の何倍にもなるように遅
延させ得る程度である。さらに、ピエゾ・トランスヂュ
ーサ１゜２．３は纏められてシャフト７．８に、減衰用
の弾力を有するガスケットによって固定されている。

このピエゾ・トランスヂューサ１，２．３は全て保護ケ
ース１２の内部の所要の位置に取り付けられている。こ
の保護ケース１２は、ピエゾ・トランスヂューサ１，２
．３を保持すると同時に、プローブをサンプルに押圧す
る力を校正するための圧力センサとしての作用をも行っ
ている。この保護ケース１２は、さらに、三路スイッチ
（第２ｂ図）を駆動する作用をする。この三路スイッチ
は、針状接触部材１３と、スプリング１４と、管状接触
部材１５と、可動接触板１６とによって構成されており
、管状接触部材１５はプラスチック製絶縁ガスケットに
よって基部９に固定されており、可動接触板１６はスプ
リング１７によって管状接触部材１５に通常押圧されて
おり、このスプリング１７は絶縁板によって分離されて
いる。

前記三路スイッチは、通常、開かれた状態に維持されて
おり、測定が行われている間、スプリング１７の圧縮力
、すなわち、プローブをサンプルに押圧する力を用いて
、針１３を板状部材１６に接触させる作用を行っており
、切替え作用を行うことができるのは、スプリング１７
の圧縮力が板状部材１６と管状接触部材１５とを接触さ
せない状態にするほど大きくならない時にだけである。

この構造によって、基部９を外側のケース１０の中で移
動させてスプリング１４を調節すれば前記力の許容範囲
の下限を決めることができ、また、スプリング１８を用
いてスプリング１７を圧縮し、このスプリング１７の圧
縮の程度を調節することによって、前記力の許容範囲の
上限を決定することかできる。前記力の許容範囲は、接
触装置の内部の摩擦のヒステリシスとほぼ同じ程度にす
ることができるが、この力の許容範囲は充分大きくなけ
ればならない。その理由は、手動で容易に調節し得るよ
うにするためである。

保護ケース１２及びトランスヂューサは、前記許容範囲
内の力によって、接触先端部４．　５．６をプローブの
作用エッヂの面の近くに固定し得るように配設されてい
る。

前記三路スイッチは電子的ブロック（第４ａ図）を作動
させることができる。この電子的ブロックは１、作動入
力増幅器１９、クリップ２０、バイステーブル（タイプ
７４１２１）及び、フリップフロップ２３から成る部分
ブロックと、パルスジェネレータ２１及び遅延装置２２
から成る部分ブロックと、処理装置２５及び遅延装置２
６から成る部分ブロックとによって構成されている。パ
ルスジェネレータ２１は、発信用ピエゾ・トランスヂュ
ーサを波打つように変形させるためのパルスを発生させ
るものであり、このパルスの発生は主／ｌＰｊ定サイク
ルの間隔（第５図）を３０ミリ秒にするように行われる
。プローブの全ての先端部をサンプルに接触させた時に
、受信器に誘導される逆相の２つの電気信号を差動入力
増幅器１９の入力側を用いて検知する。これと同時に、
パルスがパルスジェネレータ２１から校正用の遅延装置
２２を経由して送られ、このパルスを用いてフリップフ
ロップブ２３を設定し、このフリップフロップ２３を用
いて、処理装置２５０カウントを行う。

差動入力増幅器１９の出力はパルスであり、このパルス
は第５図に示すように縁の立上りの角度が急な形状であ
り、このパルスの形状はクリップ２０によって形成され
る。第１のパルスの前縁は受信装置（第５図に符号Ｍで
表す）が検知する第１の音響波の前に対応し、この第１
のパルスの後縁はゼロ（励起されない）レベル（符号Ｎ
で表す）を最初に通過する音響波に対応する。音響波の
前部は非常に滑らかであるから、充分に識別し得る程度
に検知することができない。これに対処するためには、
音響波のパルスの伝播時間を測定する代りに、ゼロ・レ
ベルＮを利用しても差し支えない。その場合には、バイ
ステーブル２４を介してフリップフロップ２３をリセッ
トした時に、パルスＵ２０の後縁を用いて処理装置２５
のカウントをすることはできない。

処理装置２５は数回測定された音響波の伝播時間の平均
値を算出し、この平均時間をパルスの速度に変換する作
用を行う。処理装置２５は周波数分割器２８と、時間と
速度との変換器２９と、クロ・ツク争ジェネレータ３０
と、カウンタ３６と、バイステーブル３２．３５と、Ｎ
ＯＴ素子３３とから成り、周波数デイバイザ２８はＡＮ
Ｄラッチ２７によるゲートの作用を受け、カウンタ３６
はサンプル３１のカウンタによってゲートの作用を受け
る。変換器２９の出現する可能性のある増分を第４Ｃ図
に示す。

周波数分割器２８はカウンタ３７と協働して、数回のサ
ンプリング期間におけるクロックのパルスの総数を蓄積
し、カウンタ２８が、この蓄積したカウントの総数をサ
ンプルの数で除算する。カウンタ３１のサイクルはサン
プルの数の２倍であり、サイクルの最初の半分の間はＨ
ＩＧＨで出力されるから、（ラッチ２７を介して）カウ
ンタ２８．３７の内部のサンプリングを行うことができ
る。３１の出力がＬＯＷになった時に、このサンプリン
グが時間の平均値によって停止され、カウンタ３７に記
憶される。これと同時に、変換器３３の出力がＨＩＧＨ
になるので、バッファ・カウンタ３６がカウントを行う
ことができる。このカウントはタイマ３４がａｌｌ定す
る時間のカウントである。バッファ・カウンタ３６はプ
リセット可能の減算カウンタ３８の出力をカウントする
。この減算カウンタ３８のカウントは毎回ゼロになるか
ら、カウンタ３７に記憶されている時間の値を用いてパ
ルスの周波数を反転させることができる。

このパルスをタイマ３４を用いてバッファ・カウンタ３
６に入力し、このパルスと調節可能の遅延装置２２とを
用いて前記装置を調節して、パルスの速度を校正するた
めすることができる。バッファ・カウンタ３６に蓄積さ
れた速度の値は表示装置２６に表示することができる。

カウンタ３１の出力はサンプリング／表示のサイクルの
末期に再びＨＩＧＨになるから、バイステーブル３２゜
３５を介してカウンタ２８，３７．３６をリセットし、
ラッチ２７を介してサンプリングを行うことができる。

本発明が提案する方法を他の例で確認するために試作型
装置を作製してテストを行った。第１表に、人体の皮膚
で表面波の速度がどのように変化するかを示す。

第１表　剪断波の速度 単位はミリ秒 前頭部　　　　２８±５ 頬　　　　　　　　２０±３ 胸部　　　　　２１±５ 指先部　　　　６０±１０ 皮膚　　　　　３５±８ また、他のテストでは、美容術専門家が顔の皮膚が明ら
かに薄い１群の婦人を選定し、この婦人連の低温マツサ
ージの前後における皮膚の弾力を７１Ｐ１定した。この
テストにおける低温マツサージ前の皮膚の音響波の速度
は２０．２メ一トル毎秒程度であり、低温マツサージ直
後の音響波の速度は６０メ一トル毎秒程度になり、この
低温マツサージ直後の音響波の速度の値は約１０分後に
初期の音響波の速度の値に戻った。このテストの結果か
ら見て、特定の皮膚が低温マツサージによって弛緩し、
この皮膚の弾力が弛緩することは明らかである。

上述の数例は、収縮している状態における筋肉の剪断弾
力に関する研究である。これと同じような弛緩した蛙の
筋肉では、この筋肉の繊維に沿う方向の剪断波の伝播速
度は約１０メートル毎秒であった。この筋肉が収縮した
時には、この筋肉の繊維に沿う方向の剪断波の伝播速度
は約３５メートル毎秒に達した。剪断波の速度の変化の
範囲は、同一の生体組織において、しばしば、１００％
を越えた。これに対して、バルクの弾性波の場合に測定
された変化は数％であった。

以上の説明によって明らかなように、本発明は組織のタ
イプとその生理学的状態を高い感度で測定し得る方法を
提供することができる。この方法は、医学的な診療行為
、例えば、皮膚の病理学的診断又は外科的手術の際に、
正常な組織と病理学的に異常な皮膚との相違を診断する
ために極めて有用なものである。

また、この実験は、本発明の好ましい形態のプローブを
皮膚に押圧する力を限定するという特徴が有用なもので
あり、必要なものでさえあることを示している。すなわ
ち、プローブを皮膚に押圧する力を変化させる原因は様
々であり、この各種の原因のためにプローブを皮膚に押
圧する力が変化し、そのために、組織の機械的状態に衝
撃を与える結果を招き、これが測定結果に悪い影響を与
えることがあり、これに対して、本発明が提案する力を
限定するという特徴を活用すれば、前記好ましくない測
定誤差をほぼ一定にし、この誤差を校１Ｆの際に表示し
得るという利点を得ることが可能になる点を挙げなけれ
ばならない。

さらに、他の重要な特徴は、１つの受信器でなく２つの
受信器を使用することである。この構造によって、感度
を向上させることができるだけでなく、プローブの手動
操作の際に、発信用トランスヂューサと２つの受信用ト
ランスヂューサとの相対位置を偶発的に変化させた時に
発生する誤差を減少させるために、この２つの受信器を
使用することができるからである。このような作用が６
エ能になるのは、シャフトがトランスヂューサを支持す
ると同時に音響波遅延ラインとして作用するから基本的
に可撓性を有するものでなければならず、誤差が最大な
るのは発信器が一方の受信器の方向に移動した時であり
、この場合には、成る信号は予想される時よりも若干早
く受信器に到達し、成る信号はこれより遅れて受信器に
到達するからである。信号の入力は、最初にゼロを通過
する時までに検知され、この発信器の移動量が小さい場
合には、遅延信号と前記信号との和のゼロ点は、予想さ
れる移動量より若干前進する。このシフトの概略は、次
式 ％式％） によって推定することができる。ここに、Ａは発生する
信号の強さであり、Ａ１．Ａ２は受信装置の信号の強さ
であり、ψは接触先端部の許容される非対称位置によっ
て発生する受信信号の湘の移動であり、±ψは合計され
た信号の相の移動である。

（４）式は次式のように変形させることができる。

Ａｓ１ｎ（ωｔ＋ψ）＝Ａ、ｓ　ｉｎ　ｌωｔ＋ａｒｃ
ｔａｎ　（Ａ　　Ａ２／　（Ａ、＋Ａ２）ｔａｎψ）　
１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・　（５）また、受信器間の中央位置に対する発信
器の移動の範囲が狭い場合には、受信される信号の強さ
を距離の一次関数であると考えても差し支えないから、
（５）式を次式のように変形することができる。

５ｉｎ（ωｔ＋ψ）　　　　−ｓ　ｉｎ　ｌωｔ＋ａｒ
ｃｔａｎ　（△Ｒ／Ｒｏ）ｔａｎψ）ここに、Ｒｏは受
信器のピエゾ・トランスヂューサの接触先端部の間の距
離の１／２の値であり、△Ｒ−Ｌ−Ｒｏは受信器の接触
先端部に対する発信器の受ｆｄ器の接触先端部に対する
発信器の移動量である。また、ｆ−５キロヘルツ、ＲＯ
−３ミリメートル、Ｃ−４０メートル、△Ｒ馬０．３ミ
リメートルであると仮定し、ここに、ｆが作用周波数で
あり、Ｃが人体の皮膚の表面波の速度の平均値であると
すれば、（６）を次式 ５ｉｎ（ωｔ＋ψ） −ｓ　ｉｎ　　（ωｔ＋　（△Ｒ／Ｒ）−ψ）・・・・
・・・・・・・・・・・　（７）のように変形すること
ができる。この式から、１つの受信器用ピエゾ・トラン
スヂューサの代りに２つの受信器用ピエゾ・トランスヂ
ューサを使用すれば、発信器用ピエゾ・トランスヂュー
サの接触先端部と受信器用ピエゾ・トランスヂューサの
接触先端部との間の距離が変化するために発生する誤差
をほぼ（△Ｒ／Ｒ）倍に減少させることができる。すな
わち、上述の与えられたパラメータについて、二重型受
信器の誤差を、単独型の受信器の誤差の１／１０に減少
させることが可能になる。

［発明の効果］ 本発明に基づく好ましい形態の１つ以上の長所はプロー
ブを、トランスヂューサの間にクランプせずに、又はそ
の他の任意の方法で固定することなく、身体の全ての部
分の組織の表面に適用することができることである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく方法の原理を説明する斜視図、
第２（ａ）図はプローブの断面図、第２（ｂ）図はプロ
ーブを生体組織に押し付ける力を校正する装置の断面図
、第３図はプローブの先端部に取り付けるトランスヂュ
ーサの構成を示す斜視図、第４（ａ）図は第３図はプロ
ーブのトランスヂューサの回路のブロック図、第４（ｂ
）図及び第４（Ｃ）図は第４図（ａ）のトランスヂュー
サの回路の部分ブロック図、第５図は基本的な測定回路
のブロック図である。 １・・・発信器、１，２．３・・・ピエゾ・トランスヂ
ューサ、２・・・受信器、７．８・・・音響遅延ライン
、９・・・基部、１０・・・外側のケース、１２・・・
保護ケース、１３・・・針状接触部材、１５・・・管状
接触部材、１６・・・可動接触板、２２・・・遅延装置
、２３・・・フリップフロップ、２４・・・バイステー
ブル、２５・・・処理装置、２７・・・ＡＮＤラッチ、
２８・・・周波数分割器、２９・・・時間／速度の変換
器、３０・・・クロック・ジェネレータ、３１・・・サ
ンプル、３２．３５・・・バイステーブル、３３・・・
ＮＯＴ素子、３４・・・タイマ、３６．３７・・・カウ
ンタ、３８・・・減算カウンタ、Ａ、Ｂ・・・接触先端
部、Ｎ・・・ゼロ・レベル、Ｕ２３・・・パルス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、音響波発信器と音響波受信器とを用いて、柔軟な生
   体組織の内部に侵入しない弾性音響波を測定する方法に
   おいて、 撓み得る発信用ピエゾ・トランスヂューサと撓み得る受
   信用ピエゾ・トランスヂューサとを備えたプローブを測
   定対象の試料の表面に当てる段階と、 前記組織の表面を接線方向に変形させるために音響波の
   パルスを発生させる段階と、 前記発信器から前記組織の中を伝播して前記受信器に到
   達した表面波を検知する段階と、 前記音響波のパルスを前記組織の表面に対して発信した
   時から、前記音響波のパルスが前記組織の表面を横断し
   て受信されるまでの経過時間を測定する段階と、 前記経過時間を表面波の速度に変換する段階とを有して
   成る柔軟な生体組織の内部に侵入しない弾性音響波を測
   定する方法。 ２、前記プローブが選定された範囲の力で測定対象の試
   料に押し付けられた時にのみ、前記受信された信号の検
   知及び処理と行うことが可能である請求項１に記載の柔
   軟な生体組織の内部に侵入しない弾性音響波を測定する
   方法。 ３、前記音響波のパルスを発信した時から受信する時ま
   でに経過する時間の測定が、前記組織に前記発信器を接
   触させて前記組織の接線方向に前記組織を移動させ、該
   組織の接線方向の移動がゼロ・レベル（非励起状態）に
   戻った時点で開始され、前記音響波のパルスを発信した
   時から受信する時までに経過する時間の測定が、受信器
   によって受信された信号がゼロ・レベルに戻った時点に
   停止される請求項１に記載の柔軟な生体組織の内部に侵
   入しない弾性音響波を測定する方法。 ４、音響波発信器と音響波受信器とを用いて柔軟な生体
   組織の内部に侵入しない弾性音響波を測定する装置にお
   いて、 プローブを備え、該プローブが１つの発信用ピエゾ・ト
   ランスヂューサと２つの受信用ピエゾ・トランスヂュー
   サとを有し、前記発信用ピエゾ・トランスヂューサが撓
   み得る２形態型であり、前記受信用ピエゾ・トランスヂ
   ューサが撓み得る２形態型であり、前記ピエゾ・トラン
   スヂューサに接触先端部が設けられ、前記ピエゾ・トラ
   ンスヂューサが細長いシャフトによってプローブの本体
   部分に取り付けられ、該取付けが、前記発信用ピエゾ・
   トランスヂューサの弾性振動の移動のベクトルと、２つ
   の受信用ピエゾ・トランスヂューサの弾性振動の移動の
   ベクトルとを、同一の方向にすると共に、前記接触先端
   部を結ぶ線に一致させるように行われ、前記シャフトが
   遅延ラインとして作用し、前記プローブが校正装置を有
   し、該校正装置が前記ピエゾ・トランスヂューサを測定
   対象のサンプルに押し付ける力を校正する作用を行い；
   前記ピエゾ・トランスヂューサと圧力校正装置とが接続
   された回路が、音響波のパルスが発信器から発信された
   時から前記組織を伝播して受信器に到達する時までに経
   過する時間を測定し、該経過時間が前記組織の弾力性の
   指標とされる構造である柔軟な生体組織の内部に侵入し
   ない弾性音響波を測定する装置。 ５、受信用ピエゾ・トランスヂューサの接触先端部が強
   固に結合された請求項４に記載の柔軟な生体組織の内部
   に侵入しない弾性音響波を測定する装置。 ６、前記圧力校正装置が中空のケースを含み、該ケース
   が前記プローブを部分的に形成し、該プローブがトラン
   スヂューサを被覆し、該プローブの外縁部に開口部が設
   けられ、前記トランスヂューサと、ケースを支持するス
   プリングと、ケースで駆動される三路スイッチとが前記
   開口部を貫いて供試サンプルに接近し、前記圧力校正装
   置が前記プローブの本体部分に固定された固定接触部と
   ２つの可動接触部とを有し、前記２つの可動接触部の一
   方の可動接触部がケースに取り付けられ、前記２つの可
   動接触部の他方の可動接触部が固定接触部に接触するよ
   うに保持され、前記固定接触部が他のスプリングによっ
   て前記プローブの本体部分に固定され；前記ケースの外
   縁部に許容範囲内の力が加えられることによってケース
   支持スプリングが圧縮され、該ケース支持スプリングの
   圧縮が、ケースに取り付けられた可動接触部を他方の可
   動接触部に接触させると共に他方の可動接触部をプリン
   グの作用で固定接触部に接触保持することを充分に行い
   得るように行われ、前記スプリングが調節可能であり、
   前記スプリングの調節が、前記力が許容範囲の上限を越
   えた時に前記スプリングが第２の可動接触部と固定接触
   部との間の回路を開き；前記力が許容範囲の下限を越え
   た時に、ケース支持スプリングを充分に圧縮せず、ケー
   スに取り付けられた可動接触部を他方の可動接触部に到
   達させない状態にするように行われ、前記切替えを行う
   短い回路がプローブの外縁部に許容範囲内の力が作用し
   ていることを示す構造を有して成る請求項４及び５に記
   載の柔軟な生体組織の内部に侵入しない弾性音響波を測
   定する装置。 ７、前記回路が音響波のパルスの発信から受信までの経
   過時間をパルスの速度に変換する変換装置と、速度の値
   を表示する表示装置とを含んで成る請求項４及び５に記
   載の柔軟な生体組織の内部に侵入しない弾性音響波を測
   定する装置。