JPH056142B2 - - Google Patents
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- JPH056142B2 JPH056142B2 JP58119100A JP11910083A JPH056142B2 JP H056142 B2 JPH056142 B2 JP H056142B2 JP 58119100 A JP58119100 A JP 58119100A JP 11910083 A JP11910083 A JP 11910083A JP H056142 B2 JPH056142 B2 JP H056142B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/07—Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
- G01N29/075—Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves by measuring or comparing phase angle
-
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/34—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/341—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with time characteristics
- G01N29/343—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with time characteristics pulse waves, e.g. particular sequence of pulses, bursts
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Description
【発明の詳細な説明】
(A) 発明の技術分野
本発明は、超音波媒体の非線形パラメータ分布
測定装置、特に、生体組織等の超音波媒体の物理
特性の空間分布を測定する方式に係り、音速が音
圧に対し、一次近似としては一定値であるが、二
次近似としては音圧に比例するという非線形性を
示すのを利用し、この非線形パラメータの空間的
分布を媒体の特性値として測定し、更には必要に
応じてその空間的分布の映像化を高速且つ容易に
行うようにした測定装置に関する。
測定装置、特に、生体組織等の超音波媒体の物理
特性の空間分布を測定する方式に係り、音速が音
圧に対し、一次近似としては一定値であるが、二
次近似としては音圧に比例するという非線形性を
示すのを利用し、この非線形パラメータの空間的
分布を媒体の特性値として測定し、更には必要に
応じてその空間的分布の映像化を高速且つ容易に
行うようにした測定装置に関する。
(B) 技術の背景と問題点
本発明が利用する非線形パラメータ映像法の原
理は特願昭57−167036号（特許第1561131号（特
公平１−47182号公報））に詳述されている。そこ
では、比較的高周波の測定用連続超音波ビームに
直交する方向から、比較的低周波のポンピング用
平面パルス波を交差させ、ポンピングパルスによ
つて位相変調された測定波を位相復調する事によ
つて、測定波ビーム走査線上の非線形パラメータ
Ｂ／Ａを高速に求めていた。しかし、この方法には 以下の様な問題がある。
理は特願昭57−167036号（特許第1561131号（特
公平１−47182号公報））に詳述されている。そこ
では、比較的高周波の測定用連続超音波ビームに
直交する方向から、比較的低周波のポンピング用
平面パルス波を交差させ、ポンピングパルスによ
つて位相変調された測定波を位相復調する事によ
つて、測定波ビーム走査線上の非線形パラメータ
Ｂ／Ａを高速に求めていた。しかし、この方法には 以下の様な問題がある。
第１に、平面波を得るためには、開口面が測定
範囲に比べて充分に大きなポンピングパルス用振
動子を用いるか、又は、球面波の一部が平面とみ
なせる程度にポンピングパルス用振動子から充分
に離れた位置に被測定物体を置く、という方法を
用いなければならないが、前者の方法は非実際的
な大きさの振動子を必要とし、又、後者の方法
は、機械的に大きな構造を必要とすると共に測定
部位におけるポンピングパルスの音圧が低くな
る。
範囲に比べて充分に大きなポンピングパルス用振
動子を用いるか、又は、球面波の一部が平面とみ
なせる程度にポンピングパルス用振動子から充分
に離れた位置に被測定物体を置く、という方法を
用いなければならないが、前者の方法は非実際的
な大きさの振動子を必要とし、又、後者の方法
は、機械的に大きな構造を必要とすると共に測定
部位におけるポンピングパルスの音圧が低くな
る。
第２に、ポンピング波は実際上１サイクル程度
以上正負両方向の音圧を示す振動的な波であるの
で、測定波ビームが広がりを持つている場合、第
１図に示す如く、送信用振動子XAからの測定波
ビームWn内でポンピングパルスWPの正負の部分
の効果が相殺され、受信用振動子XBに得られる
受信波には小さな位相変調しか生じない、という
現象が生じる。
以上正負両方向の音圧を示す振動的な波であるの
で、測定波ビームが広がりを持つている場合、第
１図に示す如く、送信用振動子XAからの測定波
ビームWn内でポンピングパルスWPの正負の部分
の効果が相殺され、受信用振動子XBに得られる
受信波には小さな位相変調しか生じない、という
現象が生じる。
(C) 発明の目的と構成
本発明はポンピングパルス波を、測定用ビーム
に直交する様に与える代わりに、第２図に示す如
く測定用ビームと同軸状で且つ進行方向が測定用
ビームと逆方向になる様に与える事により、測定
用ビームが常に殆んどあらゆる所で同一形状のポ
ンピングパルスを受ける様にして、機械的に大き
な振動子や構造をなくすと共に、測定用ビームが
広がつていてもポンピングパルス波が測定用ビー
ムを横切る事がないため、第１図の如き相殺効果
をなくし、ポンピングパルス波による測定波の位
相変調度を大きくして、より容易に位相変調を検
出できる様にしたものである。
に直交する様に与える代わりに、第２図に示す如
く測定用ビームと同軸状で且つ進行方向が測定用
ビームと逆方向になる様に与える事により、測定
用ビームが常に殆んどあらゆる所で同一形状のポ
ンピングパルスを受ける様にして、機械的に大き
な振動子や構造をなくすと共に、測定用ビームが
広がつていてもポンピングパルス波が測定用ビー
ムを横切る事がないため、第１図の如き相殺効果
をなくし、ポンピングパルス波による測定波の位
相変調度を大きくして、より容易に位相変調を検
出できる様にしたものである。
本発明は、進行する測定波上の一つの点に注目
した場合、その点がポンピング波の影響を受ける
間に、その点が存在した領域の非線形パラメータ
Ｂ／Ａ（但し場所の関数）と、ポンピング波の音圧 Ｐ（但し時間の、従つて場所の関数）とのたたみ
込み積分により定まる位相変調を受ける事を利用
して、受信信号を復調して得た位相情報をデコン
ボリユーシヨンする事によりＢ／Ａの分布を得よう とするものである。そしてそのため、本発明は特
許請求の範囲記載の構成をもつことを特徴として
いる。以下具体的に説明する。
した場合、その点がポンピング波の影響を受ける
間に、その点が存在した領域の非線形パラメータ
Ｂ／Ａ（但し場所の関数）と、ポンピング波の音圧 Ｐ（但し時間の、従つて場所の関数）とのたたみ
込み積分により定まる位相変調を受ける事を利用
して、受信信号を復調して得た位相情報をデコン
ボリユーシヨンする事によりＢ／Ａの分布を得よう とするものである。そしてそのため、本発明は特
許請求の範囲記載の構成をもつことを特徴として
いる。以下具体的に説明する。
(D) 発明の実施例
超音波媒体内の音圧がゼロの時の音速をC0，
密度をρ0とすると測定波と対向する方向からＰな
る音圧が加えられたときの音速Ｃは Ｃ＝C0＋１／2ρ0C0・Ｂ／Ａ・Ｐ …(1) ここでＢ／Ａは次のように定義されている。
密度をρ0とすると測定波と対向する方向からＰな
る音圧が加えられたときの音速Ｃは Ｃ＝C0＋１／2ρ0C0・Ｂ／Ａ・Ｐ …(1) ここでＢ／Ａは次のように定義されている。
Ｂ／Ａ＝2ρ0C0（∂Ci／∂pi）Ｓ …(2)
但し、Ｓは等エントロピーである事を示す。従
つて、ポンピング波の音圧Ｐにより、音速Ｃは、 △Ｃ＝１／2ρ0C0・Ｂ／Ａ・Ｐ …(3) だけ変化する事になる。
つて、ポンピング波の音圧Ｐにより、音速Ｃは、 △Ｃ＝１／2ρ0C0・Ｂ／Ａ・Ｐ …(3) だけ変化する事になる。
今、第３図に示す様に、送信用超音波振動子
XAから測定用の連続超音波ビームWnを図のＺ軸
方向に被測定媒体中に送り込み、受信用超音波振
動子XBでこのビームを受信する。この時、測定
用ビームWnと対向する方向から、別の超音波振
動子XPにより測定用ビームの存在範囲で平面波
に近いパルス波WPをポンピング波として図示の
様に−Ｚ軸方向に送り込む。以下簡単のためWP
とWnとは重畳しているとする。また、Wnの音圧
はWPの音圧に比べて充分に小さく、式(1)〜(3)の
ＰとしてはWPによるものだけを考慮すれば良い
ものとする。
XAから測定用の連続超音波ビームWnを図のＺ軸
方向に被測定媒体中に送り込み、受信用超音波振
動子XBでこのビームを受信する。この時、測定
用ビームWnと対向する方向から、別の超音波振
動子XPにより測定用ビームの存在範囲で平面波
に近いパルス波WPをポンピング波として図示の
様に−Ｚ軸方向に送り込む。以下簡単のためWP
とWnとは重畳しているとする。また、Wnの音圧
はWPの音圧に比べて充分に小さく、式(1)〜(3)の
ＰとしてはWPによるものだけを考慮すれば良い
ものとする。
ポンピング波WPが測定用ビームWn上に存在し
ている間には、測定用ビームWnの各Ｚにおける
波形は、式(3)により、場所により異なる音速変化 △Ｃ(z)＝１／2ρ0C0・Ｂ／Ａ(z)・Ｐ …(4) を受ける事により、従つて場所(z)により異つた
ΔC(z)に比例する位相変化を受ける事になる。従
つて、受信振動子XBからの受信信号の位相情報
及び予め測定しておいたＰを用いて逆にＢ／Ａ(z)を 推定する事ができる。
ている間には、測定用ビームWnの各Ｚにおける
波形は、式(3)により、場所により異なる音速変化 △Ｃ(z)＝１／2ρ0C0・Ｂ／Ａ(z)・Ｐ …(4) を受ける事により、従つて場所(z)により異つた
ΔC(z)に比例する位相変化を受ける事になる。従
つて、受信振動子XBからの受信信号の位相情報
及び予め測定しておいたＰを用いて逆にＢ／Ａ(z)を 推定する事ができる。
以下ではＢ／Ａ(z)の推定法を詳述する。
第４図は、測定用ビームWnが進行するにつれ
て、ポンピング波Wpからどの様な音圧を受ける
かという事を模式的に示したものである。
て、ポンピング波Wpからどの様な音圧を受ける
かという事を模式的に示したものである。
ポンピング波の音圧をＰ（ｔ，ｚ）とする。今、
ポンピング波Ｐ（ｔ，ｚ）が、第４図イ〜ニの如
く、ｚ軸の負方向に進行する波とすると、第４図
から判る様にＰ（ｔ＋△ｔ，ｚ）＝Ｐ（ｔ，ｚ＋△
ｚ）＝Ｐ（ｔ，ｚ＋C0△ｔ） Ｐ（ｔ＋△ｔ，ｚ）＝Ｐ（ｔ，ｚ＋△ｚ） ＝Ｐ（ｔ，ｚ＋C0Δt） …(5) という関係がある。時刻ｔ＝０でｚ＝z0にあつて
音圧Ｐ（Ｏ，z0）を受けていた測定波（第４図イ
参照）は、時刻ｔ＝△ｔにはｚ＝z0＋△ｚ＝z0＋
C0△ｔの位置にあり、この時にはＰ（△ｔ，z0＋
△ｚ）＝Ｐ（Ｏ，z0＋２△ｚ）の音圧を受ける（第
４図ロ参照）。以下同様にして時刻ｔ＝２△ｔに
おいて第４図ハ図示、時刻ｔ＝３△ｔにおいて第
４図ニ図示の如き音圧を受ける事になる。これか
ら判る様に、一般に、ｔ＝０においてｚ＝z0にあ
つた測定波がｚ＝ｚで受ける音速変化は、Ｐ（ｔ
＋Δt，ｚ）＝Ｐ（ｔ，ｚ＋C0△ｔ）という前述の
関係を用いて、 △Ｃ（ｔ，ｚ） ＝１／2ρ0C0・Ｂ／Ａ(z)・Ｐ（ｔ，ｚ） ＝１／2ρ0C0・Ｂ／Ａ(z)・Ｐ（ｚ−z0／C0，ｚ） ＝１／2ρ0C0・Ｂ／Ａ(z)・Ｐ（０，ｚ＋C0ｚ−z0／C
0） ＝１／2ρ0C0・Ｂ／Ａ(z)・Ｐ（０，2z−z0） …(6) 但し、ここで△Ｃ(z)の値はC0に比べて小さく、
ｔは測定波がｚ＝z0からｚ＝ｚまで移動するのに
要する時間で ｔ＝ｚ−z0／C0 …(7) で与えられると近似した。
ポンピング波Ｐ（ｔ，ｚ）が、第４図イ〜ニの如
く、ｚ軸の負方向に進行する波とすると、第４図
から判る様にＰ（ｔ＋△ｔ，ｚ）＝Ｐ（ｔ，ｚ＋△
ｚ）＝Ｐ（ｔ，ｚ＋C0△ｔ） Ｐ（ｔ＋△ｔ，ｚ）＝Ｐ（ｔ，ｚ＋△ｚ） ＝Ｐ（ｔ，ｚ＋C0Δt） …(5) という関係がある。時刻ｔ＝０でｚ＝z0にあつて
音圧Ｐ（Ｏ，z0）を受けていた測定波（第４図イ
参照）は、時刻ｔ＝△ｔにはｚ＝z0＋△ｚ＝z0＋
C0△ｔの位置にあり、この時にはＰ（△ｔ，z0＋
△ｚ）＝Ｐ（Ｏ，z0＋２△ｚ）の音圧を受ける（第
４図ロ参照）。以下同様にして時刻ｔ＝２△ｔに
おいて第４図ハ図示、時刻ｔ＝３△ｔにおいて第
４図ニ図示の如き音圧を受ける事になる。これか
ら判る様に、一般に、ｔ＝０においてｚ＝z0にあ
つた測定波がｚ＝ｚで受ける音速変化は、Ｐ（ｔ
＋Δt，ｚ）＝Ｐ（ｔ，ｚ＋C0△ｔ）という前述の
関係を用いて、 △Ｃ（ｔ，ｚ） ＝１／2ρ0C0・Ｂ／Ａ(z)・Ｐ（ｔ，ｚ） ＝１／2ρ0C0・Ｂ／Ａ(z)・Ｐ（ｚ−z0／C0，ｚ） ＝１／2ρ0C0・Ｂ／Ａ(z)・Ｐ（０，ｚ＋C0ｚ−z0／C
0） ＝１／2ρ0C0・Ｂ／Ａ(z)・Ｐ（０，2z−z0） …(6) 但し、ここで△Ｃ(z)の値はC0に比べて小さく、
ｔは測定波がｚ＝z0からｚ＝ｚまで移動するのに
要する時間で ｔ＝ｚ−z0／C0 …(7) で与えられると近似した。
従つて、ｔ＝０でｚ＝z0にあつた測定波がｚ＝
ｚで受ける位相の変化はＫを比例定数として、 △φ(z)＝Ｋ・Ｂ／Ａ(z)・Ｐ（０，2z−z0） …(8) となり、この測定波が送信振動子XAを出てから
受信振動子XBに受信されるまでの間に受ける位
相変化の総和は φ（z0）＝∫∞ -∞△φ(z)dz ＝K∫∞ -∞Ｂ／Ａ(z)・Ｐ（０，2z−ｚ）dz …(9) となる。以後Ｐ（０，ｚ）を単にＰ(z)と書く事に
する。ここで、 ｆ（2z）＝Ｂ／Ａ(z) …(10) とおき、更に 2z＝ｙ，dz＝１／２dy …(11) とおくと、式(9)は φ（z0）＝Ｋ／２∫∞/-∞ｆ(y) ・ｐ（ｙ−z0）dy …(12) となる。ここで ｇ（z0−ｙ）＝ｐ（ｙ−z0） …(13) とおくと式(12)は φ（z0）＝Ｋ／２∫∞ -∞ｆ(y) ・ｇ（z0−ｙ）dy ＝Ｋ／２〔ｆ(y)＊ｇ(y)〕 …(14) となる。ここで、式(14)の「＊」は、いわゆるた
たみ込み積分を表す。この式はｆ(y)＝ｆ（2z）＝
Ｂ／Ａ(z)に対してｇ(y)なる関数が重み関数となつて φ（z0）を与える事を示している。
ｚで受ける位相の変化はＫを比例定数として、 △φ(z)＝Ｋ・Ｂ／Ａ(z)・Ｐ（０，2z−z0） …(8) となり、この測定波が送信振動子XAを出てから
受信振動子XBに受信されるまでの間に受ける位
相変化の総和は φ（z0）＝∫∞ -∞△φ(z)dz ＝K∫∞ -∞Ｂ／Ａ(z)・Ｐ（０，2z−ｚ）dz …(9) となる。以後Ｐ（０，ｚ）を単にＰ(z)と書く事に
する。ここで、 ｆ（2z）＝Ｂ／Ａ(z) …(10) とおき、更に 2z＝ｙ，dz＝１／２dy …(11) とおくと、式(9)は φ（z0）＝Ｋ／２∫∞/-∞ｆ(y) ・ｐ（ｙ−z0）dy …(12) となる。ここで ｇ（z0−ｙ）＝ｐ（ｙ−z0） …(13) とおくと式(12)は φ（z0）＝Ｋ／２∫∞ -∞ｆ(y) ・ｇ（z0−ｙ）dy ＝Ｋ／２〔ｆ(y)＊ｇ(y)〕 …(14) となる。ここで、式(14)の「＊」は、いわゆるた
たみ込み積分を表す。この式はｆ(y)＝ｆ（2z）＝
Ｂ／Ａ(z)に対してｇ(y)なる関数が重み関数となつて φ（z0）を与える事を示している。
式(14)をフーリエ変換すれば、
Φ（ω）＝Ｋ／２・Ｆ（ω）・Ｇ（ω）…(15)
（但しΦ（ω），Ｆ（ω），Ｇ（ω）はそれぞれφ
(z)，ｆ(y)，(y)のフーリエ変換であり、ωは座標軸
ｙ＝2zに対する空間周波数） となり、これから Ｆ（ω）＝２／Ｋ・１／Ｇ（ω）・Φ（ω） …(16) ｆ(y)＝２／ＫF-1〔１／Ｇ（ω）・Φ（ω）〕…(17) としてｆ(y)を求める事ができ、従つて式(10)から Ｂ／Ａ(z)＝ｆ（ｚ／２） …(18) としてＢ／Ａ(z)を求める事ができる。
(z)，ｆ(y)，(y)のフーリエ変換であり、ωは座標軸
ｙ＝2zに対する空間周波数） となり、これから Ｆ（ω）＝２／Ｋ・１／Ｇ（ω）・Φ（ω） …(16) ｆ(y)＝２／ＫF-1〔１／Ｇ（ω）・Φ（ω）〕…(17) としてｆ(y)を求める事ができ、従つて式(10)から Ｂ／Ａ(z)＝ｆ（ｚ／２） …(18) としてＢ／Ａ(z)を求める事ができる。
式(16)は、Φ（ω）を２／Ｋ・１／Ｇ（ω）なる周波
数 特性のフイルタに通す事によつてＦ（ω）が得ら
れる事を示している。従つて、ｆ(y)を求める際に
は必ずしも式(16)の如きフーリエ逆変換を行う必
要はなく、周波数特性が２／Ｋ・１／Ｇ（ω）であるフ
イ ルタを予め用意しておき、それにφ(z)を入力する
事によりｆ(y)＝ｆ（2z）が出力として得られる。
またＧ(w)は式(13)を用いてｐ(y)＝ｐ（2z）から求
めておく事ができる。この様にして得られたＢ／Ａ (z)を映像として表示すれば、Ｂ／Ａ(z)の空間分布像 を得ることもできる。
数 特性のフイルタに通す事によつてＦ（ω）が得ら
れる事を示している。従つて、ｆ(y)を求める際に
は必ずしも式(16)の如きフーリエ逆変換を行う必
要はなく、周波数特性が２／Ｋ・１／Ｇ（ω）であるフ
イ ルタを予め用意しておき、それにφ(z)を入力する
事によりｆ(y)＝ｆ（2z）が出力として得られる。
またＧ(w)は式(13)を用いてｐ(y)＝ｐ（2z）から求
めておく事ができる。この様にして得られたＢ／Ａ (z)を映像として表示すれば、Ｂ／Ａ(z)の空間分布像 を得ることもできる。
以上、理論的な説明を行なつたが、次に本発明
の一実施例について、第５図を用いて説明する。
の一実施例について、第５図を用いて説明する。
第５図において、１はポンピング波の送信のタ
イミングを発生するタイミング制御部，２は測定
用連続波のための発振器，３は発振器出力を受け
振動子を駆動するためのドライバ，４は測定波送
信用の振動子XA，５は被測定超音波媒体Ｔ，６
は測定波受信用の振動子XB，７は受信増幅器，
８は位相検出器、９は式(16)の２／Ｋ・１／Ｇ（ω）で
定 義されるフイルタでその出力は式(17)のｆ(y)，10
はポンピング波用のドライバ，11はポンピング波
発生用の振動子XPであり、第５図においては、
見取図および断面図を第５図ＢおよびＣに示す如
き、受信用振動子XBの周囲をリング状に囲むも
のである場合を示してある。第５図Ａにおいて、
ポンピング波用振動子XPから出される超音波パ
ルスビームの有効範囲を破線で示してあるが、斜
線を施した領域が、測定波に位相変調を引き起こ
す領域となる。z2は被測定区間つまり測定波に位
相変調の生じる区間の距離、z1は被測定区間と
XBとの距離である。被測定区間と、ポンピング
波用振動子XPとの距離は、z1はと若干異るが以
下の説明では便宜上z1に等しいものとする。第６
図には第５図の主要部の時間波形を示しており、
第６図には第５図と同じ信号名称を記してある。
ポンピング波を送信してからポンピング波が測定
波の位置に到達するまでの時間（z1／C0）と、ポン ピング波による位相変調を受けた測定波が初めて
振動子XBに到達するのに要する時間（z1／C0）との 和をt1＝（２z1／C0）とすると、受信増幅器７の出力 VRは、第６図に示す様にポンピング波の送信か
ら時間t1の後に位相変調を受け始め、ポンピング
波による位相変調を受けた測定波が被測定区間を
通過してしまうまでの時間t2＝z2C0の間位相変調
出力を出し続ける。位相検出器８は、発振器２の
出力とVRとの位相を比較し、VRの位相を時間の
関数φ(t)として、従つて座標ｚの関数として出力
する。この出力が、フイルタ９に入力され、非線
形パラメータＢ／Ａが時間の関数Ｂ／Ａ(t)として、従
つ て座標ｚの関数として得られる。
イミングを発生するタイミング制御部，２は測定
用連続波のための発振器，３は発振器出力を受け
振動子を駆動するためのドライバ，４は測定波送
信用の振動子XA，５は被測定超音波媒体Ｔ，６
は測定波受信用の振動子XB，７は受信増幅器，
８は位相検出器、９は式(16)の２／Ｋ・１／Ｇ（ω）で
定 義されるフイルタでその出力は式(17)のｆ(y)，10
はポンピング波用のドライバ，11はポンピング波
発生用の振動子XPであり、第５図においては、
見取図および断面図を第５図ＢおよびＣに示す如
き、受信用振動子XBの周囲をリング状に囲むも
のである場合を示してある。第５図Ａにおいて、
ポンピング波用振動子XPから出される超音波パ
ルスビームの有効範囲を破線で示してあるが、斜
線を施した領域が、測定波に位相変調を引き起こ
す領域となる。z2は被測定区間つまり測定波に位
相変調の生じる区間の距離、z1は被測定区間と
XBとの距離である。被測定区間と、ポンピング
波用振動子XPとの距離は、z1はと若干異るが以
下の説明では便宜上z1に等しいものとする。第６
図には第５図の主要部の時間波形を示しており、
第６図には第５図と同じ信号名称を記してある。
ポンピング波を送信してからポンピング波が測定
波の位置に到達するまでの時間（z1／C0）と、ポン ピング波による位相変調を受けた測定波が初めて
振動子XBに到達するのに要する時間（z1／C0）との 和をt1＝（２z1／C0）とすると、受信増幅器７の出力 VRは、第６図に示す様にポンピング波の送信か
ら時間t1の後に位相変調を受け始め、ポンピング
波による位相変調を受けた測定波が被測定区間を
通過してしまうまでの時間t2＝z2C0の間位相変調
出力を出し続ける。位相検出器８は、発振器２の
出力とVRとの位相を比較し、VRの位相を時間の
関数φ(t)として、従つて座標ｚの関数として出力
する。この出力が、フイルタ９に入力され、非線
形パラメータＢ／Ａが時間の関数Ｂ／Ａ(t)として、従
つ て座標ｚの関数として得られる。
以上の如く、本発明によれば、超音波媒体の非
線形パラメータの空間分布Ｂ／Ａ(z)を、従来の様に フーリエ変換の様の操作を伴う事なく、簡単な構
成で高速に得る事ができ、しかも、特願57−
167036に記載の如き直交型ポンピング波を用いる
時の様な大きな振動子，大きな機械的構造を必要
としなくて済む。
線形パラメータの空間分布Ｂ／Ａ(z)を、従来の様に フーリエ変換の様の操作を伴う事なく、簡単な構
成で高速に得る事ができ、しかも、特願57−
167036に記載の如き直交型ポンピング波を用いる
時の様な大きな振動子，大きな機械的構造を必要
としなくて済む。
以上の説明においては、ポンピング波の音圧波
形は伝搬によつて変化しない、つまり式(5)が成立
すると仮定していたため、式(13)で定義される関
数ｇ(z)から得られるフイルタ特性２／Ｋ・１／Ｇ（ω
）も 不変で良かつた。通常はポンピング波の測定波ビ
ーム上の音圧波形は余り大きくは変化しないの
で、フイルタ特性が固定のままでも非線形パラメ
ータＢ／Ａを十分良い精度で求める事ができるが、 もし音圧波形が場所により大きく異る場合はその
補正が必要となる。この補正は特許請求の範囲第
８項に示す如く、以下の様にして行う事ができ
る。
形は伝搬によつて変化しない、つまり式(5)が成立
すると仮定していたため、式(13)で定義される関
数ｇ(z)から得られるフイルタ特性２／Ｋ・１／Ｇ（ω
）も 不変で良かつた。通常はポンピング波の測定波ビ
ーム上の音圧波形は余り大きくは変化しないの
で、フイルタ特性が固定のままでも非線形パラメ
ータＢ／Ａを十分良い精度で求める事ができるが、 もし音圧波形が場所により大きく異る場合はその
補正が必要となる。この補正は特許請求の範囲第
８項に示す如く、以下の様にして行う事ができ
る。
先ず、ポンピング波の音圧分布を時間ｔ及び座
標の関数Ｐ（ｔ，ｚ）として測定波ビームの線上
で予め測定しておく。このＰ（ｔ，ｚ）から、ｔ
＝０でｚ＝z0にあつた測定波が、測定波ビーム線
上で受ける音圧変化をz0をパラメータとしてｚの
関数qz0(z)として求めておく事ができる。このqz0
(z)が式(8)のＰ（０，2z−z0）に相当するものとな
る。これを用いて、ｔ＝０でｚ＝z0にあつた測定
波に対する重み関数（式(13)のｇ（z0−ｙ）に相
当する）を変化しない音圧波形の場合と同様にし
て求めておく事ができる。従つて、この重み関数
の逆特性をもつフイルタを変化しない音圧波形の
場合と同様に予め用意しておく事ができ、従つて
Ｂ／Ａ（z0）を得る事ができる。但し、変化しない 音圧波形の場合と異なり、測定波の注目している
部分がｔ＝０でｚ軸上のどの部分にあるかによつ
て、つまりz0の値によつて、その注目している部
分がｚ軸上で受ける音圧分布が異つてくる。従つ
て、式(13)のｇ（z0−ｙ）に相当する重み関数も、
更には式(14)の１／Ｇ（ω）に対応するフイルタも、 z0をパラメータとして異なつたものとなる。つま
り、このフイルタは、どのｚ座標のＢ／Ａ(z)を求め るのかという事により変化するものとなるが、z0
の各値に対して注目している測定波がｚ軸上で受
ける音圧を求める事ができるので、これから各z0
の値に対するフイルタ特性を予め計算しておく事
ができる。第５図における位相検出器８の出力を
時間的に見るとこれは、遂次異なるz0に対応する
位相変化が出力されているから、この出力に対
し、各z0に対する上述のフイルタを順次作用させ
れば、変化しないポンピング波の時と同様にＢ／Ａ (z)の分布を得る事ができる。この時、順次異なる
特性のフイルタを作用させる方法としては、例え
ば、位相検出器出力を一旦Ａ／Ｄ変換した上でデ
イジタル・フイルタリングを施しても良い。
標の関数Ｐ（ｔ，ｚ）として測定波ビームの線上
で予め測定しておく。このＰ（ｔ，ｚ）から、ｔ
＝０でｚ＝z0にあつた測定波が、測定波ビーム線
上で受ける音圧変化をz0をパラメータとしてｚの
関数qz0(z)として求めておく事ができる。このqz0
(z)が式(8)のＰ（０，2z−z0）に相当するものとな
る。これを用いて、ｔ＝０でｚ＝z0にあつた測定
波に対する重み関数（式(13)のｇ（z0−ｙ）に相
当する）を変化しない音圧波形の場合と同様にし
て求めておく事ができる。従つて、この重み関数
の逆特性をもつフイルタを変化しない音圧波形の
場合と同様に予め用意しておく事ができ、従つて
Ｂ／Ａ（z0）を得る事ができる。但し、変化しない 音圧波形の場合と異なり、測定波の注目している
部分がｔ＝０でｚ軸上のどの部分にあるかによつ
て、つまりz0の値によつて、その注目している部
分がｚ軸上で受ける音圧分布が異つてくる。従つ
て、式(13)のｇ（z0−ｙ）に相当する重み関数も、
更には式(14)の１／Ｇ（ω）に対応するフイルタも、 z0をパラメータとして異なつたものとなる。つま
り、このフイルタは、どのｚ座標のＢ／Ａ(z)を求め るのかという事により変化するものとなるが、z0
の各値に対して注目している測定波がｚ軸上で受
ける音圧を求める事ができるので、これから各z0
の値に対するフイルタ特性を予め計算しておく事
ができる。第５図における位相検出器８の出力を
時間的に見るとこれは、遂次異なるz0に対応する
位相変化が出力されているから、この出力に対
し、各z0に対する上述のフイルタを順次作用させ
れば、変化しないポンピング波の時と同様にＢ／Ａ (z)の分布を得る事ができる。この時、順次異なる
特性のフイルタを作用させる方法としては、例え
ば、位相検出器出力を一旦Ａ／Ｄ変換した上でデ
イジタル・フイルタリングを施しても良い。
尚、ポンピング波の音圧波形が、ポンピング波
の進行（第３図，第４図の−ｚ方向への）に伴つ
て、波形歪は発生しないが振幅だけが順次減衰し
ていく場合には、式(12)のＰ（ｙ−z0）の形状が、
歪み事なく振幅のみ小さくなる事になる。この様
な場合は、式(12)において、音圧波形Ｐ（ｙ−z0）
は変化せず、比例定数Ｋだけがｚにより変化する
と考えればよい。特許請求の範囲第９項は、この
様な場合についてのもので、フイルタ特性を変え
る事なく、最終出力に対する利得だけをｚと共に
従つて時間ｔと共に変化させて、ポンピング波音
圧の減衰の補償を行う事ができる。これは通常の
超音波診断装置で用いられている。いわゆる
TGC（Time Gain Control）増幅器を用いれば容
易に実現できる。TGC増幅器の一例を第７図に
示す。これは、電界効果トランジスタQ1の抵抗
をRFETとすると、閉回路利得は１＋Rf／RFETと なるが、RFETは制御入力電圧によつて変化する
ため、制御入力を時間と共に変化させる事によ
り、利得を時間と共に変化させる事が出来る。こ
の場合は、フイルタ９を第７図のようなTGC増
幅器に置き換えれば良い。
の進行（第３図，第４図の−ｚ方向への）に伴つ
て、波形歪は発生しないが振幅だけが順次減衰し
ていく場合には、式(12)のＰ（ｙ−z0）の形状が、
歪み事なく振幅のみ小さくなる事になる。この様
な場合は、式(12)において、音圧波形Ｐ（ｙ−z0）
は変化せず、比例定数Ｋだけがｚにより変化する
と考えればよい。特許請求の範囲第９項は、この
様な場合についてのもので、フイルタ特性を変え
る事なく、最終出力に対する利得だけをｚと共に
従つて時間ｔと共に変化させて、ポンピング波音
圧の減衰の補償を行う事ができる。これは通常の
超音波診断装置で用いられている。いわゆる
TGC（Time Gain Control）増幅器を用いれば容
易に実現できる。TGC増幅器の一例を第７図に
示す。これは、電界効果トランジスタQ1の抵抗
をRFETとすると、閉回路利得は１＋Rf／RFETと なるが、RFETは制御入力電圧によつて変化する
ため、制御入力を時間と共に変化させる事によ
り、利得を時間と共に変化させる事が出来る。こ
の場合は、フイルタ９を第７図のようなTGC増
幅器に置き換えれば良い。
本発明は更に、特許請求の範囲第１０項に示す
如く、測定したＢ／Ａ(z)分布のＳ／Ｎ比を向上させ る手段を提供している。非線形パラメータと音圧
との積による測定波の位相変化量が小さい時に
は、本来の位相変化量φ(z)に対して回路内その他
で発生する雑音を無視できなくなる。このため、
φ(z)から求めたＢ／Ａ(z)にも大きな雑音が含まれる 事になる。この様子を第８図に示す。第８図Ａ図
示の無雑音の位相検出器出力φ(z)に第８図Ｂ図示
の雑音Ｎが加わる事により、第８図Ｃ図示の如き
信号が実際には出力される。この対策として、同
一測定部位をＫ回測定して第８図Ｃ図示のSI〜SK
の如き雑音の加わつた信号を得て、これらを同一
ｚ座標の点毎に加算すると、各点において信号成
分は振幅でＫ倍されるが、雑音成分は電力でＫ倍
されるに過ぎず、もし雑音が不規則雑音であれば
各点における雑音振幅は√倍されるにとどま
る。従つてＳ／Ｎ比は√倍改善されて第８図Ｄ
図示の如き出力が得られる事になる。
如く、測定したＢ／Ａ(z)分布のＳ／Ｎ比を向上させ る手段を提供している。非線形パラメータと音圧
との積による測定波の位相変化量が小さい時に
は、本来の位相変化量φ(z)に対して回路内その他
で発生する雑音を無視できなくなる。このため、
φ(z)から求めたＢ／Ａ(z)にも大きな雑音が含まれる 事になる。この様子を第８図に示す。第８図Ａ図
示の無雑音の位相検出器出力φ(z)に第８図Ｂ図示
の雑音Ｎが加わる事により、第８図Ｃ図示の如き
信号が実際には出力される。この対策として、同
一測定部位をＫ回測定して第８図Ｃ図示のSI〜SK
の如き雑音の加わつた信号を得て、これらを同一
ｚ座標の点毎に加算すると、各点において信号成
分は振幅でＫ倍されるが、雑音成分は電力でＫ倍
されるに過ぎず、もし雑音が不規則雑音であれば
各点における雑音振幅は√倍されるにとどま
る。従つてＳ／Ｎ比は√倍改善されて第８図Ｄ
図示の如き出力が得られる事になる。
この方法を用いたシステム構成例を第９図に示
す。第７図において、第５図と同一の構成要素に
は同一の番号を付しており説明は省略する。第９
図において、１３はポンピング波の送信繰り返し
周期Ｔだけ信号を遅らせる遅延回路であり、例え
ばCCDやBBD等のアナログ的手段で実現しても
良いし、またＡ／Ｄ変換器とシフトレジスタ又は
メモリとを用いたデイジタル的手段で実現して良
い事は言うまでもない。１２は加算器であり、遅
延回路の種類に応じてアナログ又はデイジタルの
いずれのタイプでも良い。第９図図示の構成の場
合、位相検出器８の出力Siが同一のｚ軸座標の各
点毎に加算される事は明らかであり、いわゆる同
期加算によりＳ／Ｎ比の改善を行なう事ができ
る。
す。第７図において、第５図と同一の構成要素に
は同一の番号を付しており説明は省略する。第９
図において、１３はポンピング波の送信繰り返し
周期Ｔだけ信号を遅らせる遅延回路であり、例え
ばCCDやBBD等のアナログ的手段で実現しても
良いし、またＡ／Ｄ変換器とシフトレジスタ又は
メモリとを用いたデイジタル的手段で実現して良
い事は言うまでもない。１２は加算器であり、遅
延回路の種類に応じてアナログ又はデイジタルの
いずれのタイプでも良い。第９図図示の構成の場
合、位相検出器８の出力Siが同一のｚ軸座標の各
点毎に加算される事は明らかであり、いわゆる同
期加算によりＳ／Ｎ比の改善を行なう事ができ
る。
本発明においては、更に特許請求の範囲１１項
に示す如く、Ｂ／Ａ(z)の２次元又は３次元分布を得 る事が可能となる。これまでの説明で明らかな様
に、特定の走査線上のＢ／Ａ(z)の分布を得る事がで きるから、送信・受信振動子及びポンピング波用
振動子の対を相対位置を一定に保つたままでｘま
たは／およびｙ方向に移動させ、各ｘまたは／お
よびｙ座標に対応したメモリアドレスにＢ／Ａ(z)の 値を記憶しておけば、Ｂ／Ａ(z)の２次元または／お よび３次元分布を得る事ができる。
に示す如く、Ｂ／Ａ(z)の２次元又は３次元分布を得 る事が可能となる。これまでの説明で明らかな様
に、特定の走査線上のＢ／Ａ(z)の分布を得る事がで きるから、送信・受信振動子及びポンピング波用
振動子の対を相対位置を一定に保つたままでｘま
たは／およびｙ方向に移動させ、各ｘまたは／お
よびｙ座標に対応したメモリアドレスにＢ／Ａ(z)の 値を記憶しておけば、Ｂ／Ａ(z)の２次元または／お よび３次元分布を得る事ができる。
第１０図はその構成例で、第９図と同じ構成要
素には同一番号を付しており、説明は省略する。
第１０図において、駆動部１４は例えばステツピ
ングモータによつて振動子４，６，１１の対を移
動させる部分であり、タイミング制御部１からの
制御パルスに応じて振動子の対の移動を行なう。
位置検出部１５は例えばステツピングモータの軸
に取り付けられたロータリ・エンコーダ等により
振動子４，６，１１の対の位置を検出する部分で
ある。メモリ制御部１６は、タイミング制御部１
からのポンピング波送信同期信号やクロツク等を
受けて位置検出部１５からの出力に対応したメモ
リアドレスを発生する。メモリ１７は、メモリ制
御部１６からの書込／読出等の制御信号及びアド
レスに従つて、フイルタ９の出力であるＢ／Ａ(z)を Ａ／Ｄ変換した後、記憶する。表示部１８は記憶
されたＢ／Ａ(z)の分布をメモリから読み出して表示 する。
素には同一番号を付しており、説明は省略する。
第１０図において、駆動部１４は例えばステツピ
ングモータによつて振動子４，６，１１の対を移
動させる部分であり、タイミング制御部１からの
制御パルスに応じて振動子の対の移動を行なう。
位置検出部１５は例えばステツピングモータの軸
に取り付けられたロータリ・エンコーダ等により
振動子４，６，１１の対の位置を検出する部分で
ある。メモリ制御部１６は、タイミング制御部１
からのポンピング波送信同期信号やクロツク等を
受けて位置検出部１５からの出力に対応したメモ
リアドレスを発生する。メモリ１７は、メモリ制
御部１６からの書込／読出等の制御信号及びアド
レスに従つて、フイルタ９の出力であるＢ／Ａ(z)を Ａ／Ｄ変換した後、記憶する。表示部１８は記憶
されたＢ／Ａ(z)の分布をメモリから読み出して表示 する。
以上の如くすればＢ／Ａ(z)の分布の２次元又は３
次元分布を得る事ができる事は明らかである。
尚、第１０図において、振動子４，６，１１の
対の移動は機械的に行うものとしたが、振動子の
対としていわゆる電子スキヤン・ブローブの対を
用いる事により、機械的走査を行なわなくても
Ｂ／Ａ(z)の２次元分布が得られる様になる事は言う までもない。又、第１０図において、メモリ１７
を用いず、表示管の残光特性を用いてＢ／Ａ(z)の２ 次元分布像を得ても良い事はいうまでもない。
対の移動は機械的に行うものとしたが、振動子の
対としていわゆる電子スキヤン・ブローブの対を
用いる事により、機械的走査を行なわなくても
Ｂ／Ａ(z)の２次元分布が得られる様になる事は言う までもない。又、第１０図において、メモリ１７
を用いず、表示管の残光特性を用いてＢ／Ａ(z)の２ 次元分布像を得ても良い事はいうまでもない。
以上の説明では、受信振動子及びポンピング波
用振動子は第５図Ｂ，Ｃに示す如きものとしてい
たが、これとは異る形状のものであつても良い事
は言うまでもなく、特許請求の範囲第３項ないし
第７項は、振動子の構成に関するものである。特
許請求の範囲第３項に示す如く、受信用振動子及
びポンピング波用振動子は、第１１図Ａの如きア
ニユラ状であつても良い。振動子片の役割は、例
えば第１１図AX1を受信用として用い、X2〜X4
をポンピング波用として用いると良い。アニユラ
状の振動子を用いる事により、超音波ビームの収
束を自由に制御する事ができ、ポンピングパルス
音圧波形が場所によつて大きく狂う事のない様に
する事もできる。尚、振動子の形状は円状に限る
事はなく、第１１図Ｂの如きものでも良い事は言
うまでもない。更には同図Ｃに示す如く、半円状
の受信用振動子及びポンピング用振動子を隣接し
て配置したものでも良いし、同図Ｄの如く、矩形
振動子を隣接して配置したものでも良い事も言う
までもない。尚、第１１図Ｄの場合、例えばX2
を受信用に、X1およびX3をポンピング波用に用
いれば良い。
用振動子は第５図Ｂ，Ｃに示す如きものとしてい
たが、これとは異る形状のものであつても良い事
は言うまでもなく、特許請求の範囲第３項ないし
第７項は、振動子の構成に関するものである。特
許請求の範囲第３項に示す如く、受信用振動子及
びポンピング波用振動子は、第１１図Ａの如きア
ニユラ状であつても良い。振動子片の役割は、例
えば第１１図AX1を受信用として用い、X2〜X4
をポンピング波用として用いると良い。アニユラ
状の振動子を用いる事により、超音波ビームの収
束を自由に制御する事ができ、ポンピングパルス
音圧波形が場所によつて大きく狂う事のない様に
する事もできる。尚、振動子の形状は円状に限る
事はなく、第１１図Ｂの如きものでも良い事は言
うまでもない。更には同図Ｃに示す如く、半円状
の受信用振動子及びポンピング用振動子を隣接し
て配置したものでも良いし、同図Ｄの如く、矩形
振動子を隣接して配置したものでも良い事も言う
までもない。尚、第１１図Ｄの場合、例えばX2
を受信用に、X1およびX3をポンピング波用に用
いれば良い。
特許請求の範囲第４項は、いわゆる電子走査型
の振動子アレイによつて受信振動子を構成し、ポ
ンピング用振動子はその振動子アレイに隣接して
配置しても良い事を述べたもので、受信用及びポ
ンピング波用の両方を振動子アレイにした場合の
例を第１２図Ａ，Ｂに示す。第１２図Ａ，Ｂにお
いて、例えばY1，Y3はポンピング波送信用，Y2
は測定波受信用にしても良い。第１２図Ｃ，Ｄは
受信用には振動子アレイY2を、ポンピング波用
には単板振動子Y4，Y5を用いた例である。尚、
アレイ状に配置された振動子の走査方法は、いわ
ゆるリニアスキヤンでつても、又、セクタスキヤ
ンであつても、又、その他の複合スキヤンであつ
ても良い事は言うまでもない。
の振動子アレイによつて受信振動子を構成し、ポ
ンピング用振動子はその振動子アレイに隣接して
配置しても良い事を述べたもので、受信用及びポ
ンピング波用の両方を振動子アレイにした場合の
例を第１２図Ａ，Ｂに示す。第１２図Ａ，Ｂにお
いて、例えばY1，Y3はポンピング波送信用，Y2
は測定波受信用にしても良い。第１２図Ｃ，Ｄは
受信用には振動子アレイY2を、ポンピング波用
には単板振動子Y4，Y5を用いた例である。尚、
アレイ状に配置された振動子の走査方法は、いわ
ゆるリニアスキヤンでつても、又、セクタスキヤ
ンであつても、又、その他の複合スキヤンであつ
ても良い事は言うまでもない。
特許請求の範囲第５項は、例えば第１３図Ａに
示す如く、ポンピング波送信振動子Z1と受信用
振動子Z2とを交互に配置した振動子アレイを用
いても良い事を述べたものであるが、第１３図Ａ
の如く振動子１個毎に受信用とポンピング用とを
入れ替えて配置する必要はなく、例えば第１３図
Ｂの如く、受信用振動子の間に２個のポンピング
用振動子を配置する、という如き自由な配置をし
ても良い事は言うまでもない。
示す如く、ポンピング波送信振動子Z1と受信用
振動子Z2とを交互に配置した振動子アレイを用
いても良い事を述べたものであるが、第１３図Ａ
の如く振動子１個毎に受信用とポンピング用とを
入れ替えて配置する必要はなく、例えば第１３図
Ｂの如く、受信用振動子の間に２個のポンピング
用振動子を配置する、という如き自由な配置をし
ても良い事は言うまでもない。
特許請求の範囲第６項は、１個の振動子で受信
ポンピング波の送信とを兼用しようとするもので
ある。第１４図Ａに示す如く、十分に帯域幅の広
い振動子を用いて、ポンピング波を送信する時は
第１４図Ｂの如き周波数特性の波形で振動子を駆
動し、測定波を受信する受信器の周波数特性は第
１４図Ｃに示す如きものにしておく事により、１
つの振動子を受信用およびポンピング波の送信用
に兼用できる事は明らかである。この様な振動子
を用いれば、受信とポンピング波の送信とを全く
同一の場所で行う事ができ、測定波ビーム走査線
上のポンピング波の音圧波形を、場所によらずほ
ぼ一定に保つ事ができる様になる。尚、この様な
振動子を並べて、アレイ状にしても良い事は言う
までもない。
ポンピング波の送信とを兼用しようとするもので
ある。第１４図Ａに示す如く、十分に帯域幅の広
い振動子を用いて、ポンピング波を送信する時は
第１４図Ｂの如き周波数特性の波形で振動子を駆
動し、測定波を受信する受信器の周波数特性は第
１４図Ｃに示す如きものにしておく事により、１
つの振動子を受信用およびポンピング波の送信用
に兼用できる事は明らかである。この様な振動子
を用いれば、受信とポンピング波の送信とを全く
同一の場所で行う事ができ、測定波ビーム走査線
上のポンピング波の音圧波形を、場所によらずほ
ぼ一定に保つ事ができる様になる。尚、この様な
振動子を並べて、アレイ状にしても良い事は言う
までもない。
特許請求の範囲第７項は、特許請求の範囲第６
項の如き広帯域振動子を用いる代わりに、周波数
の異る２種の振動子を重ね合わせる事により、同
等効果を得ようとしたものである。一般にPZT
は硬くて音響インピーダンスが生体組織と比べて
大きく、PVDFは柔軟で音響インピーダンスがほ
ぼ生体組織に近い。従つて、第１５図に示す如
く、低周波のポンピング波用PZT振動子の前面
を高周波の受信用PVDF振動子で被覆した振動子
を用いると、ポンピング用の低周波パルスは
PVDFを通り抜けて生体等の被測定媒体内に入り
込み、測定波はPVDFで受信される事になる。し
かも、PVDFを用いる場合、通常は音響インピー
ダンスの高い物質でいわゆるバツキングを施す必
要があるが、本方式によれば、PZTそのものが
PVDFのバツキングとして働く事になる。尚、ポ
ンピング波の波形を鋭くするために、音響整合層
をPZTとPVDFとの間に設けた場合には、この
音響整合層がPVDFに対するバツキングとして働
く事になる。尚、この様な振動子を並べてアレイ
にしても良い事は言うまでもない。
項の如き広帯域振動子を用いる代わりに、周波数
の異る２種の振動子を重ね合わせる事により、同
等効果を得ようとしたものである。一般にPZT
は硬くて音響インピーダンスが生体組織と比べて
大きく、PVDFは柔軟で音響インピーダンスがほ
ぼ生体組織に近い。従つて、第１５図に示す如
く、低周波のポンピング波用PZT振動子の前面
を高周波の受信用PVDF振動子で被覆した振動子
を用いると、ポンピング用の低周波パルスは
PVDFを通り抜けて生体等の被測定媒体内に入り
込み、測定波はPVDFで受信される事になる。し
かも、PVDFを用いる場合、通常は音響インピー
ダンスの高い物質でいわゆるバツキングを施す必
要があるが、本方式によれば、PZTそのものが
PVDFのバツキングとして働く事になる。尚、ポ
ンピング波の波形を鋭くするために、音響整合層
をPZTとPVDFとの間に設けた場合には、この
音響整合層がPVDFに対するバツキングとして働
く事になる。尚、この様な振動子を並べてアレイ
にしても良い事は言うまでもない。
(E) 発明の効果
以上述べた如く、本発明によれば、以前に提案
した超音波媒体の非線形パラメータＢ／Ａ(z)の測定 に比べ、よりコンパクトな装置構成で、より高感
度にその分布を測定する事ができる。
した超音波媒体の非線形パラメータＢ／Ａ(z)の測定 に比べ、よりコンパクトな装置構成で、より高感
度にその分布を測定する事ができる。
第１図ないし第４図は本発明の概念を説明する
説明図，第５図は本発明の一実施例構成，第６図
は第５図図示構成の動作を説明する説明図，第７
図は可変利得増幅器の実現例，第８図はＳ／Ｎ比
を向上する態様を説明する説明図，第９図は第８
図に対応する一実施例構成，第１０図は二次元ま
たは三次元像を得る場合の一実施例構成を示す。
第１１図ないし第１３図は振動子の種々の実施形
態を，第１４図は振動子およびポンピングパルス
および受信器の周波数特性を，第１５図は振動子
のもう１つの実施形態を示す。 図中、１はタイミング制御部，２は発振器，３
はドライバ，４は送信用振動子，５は被測定超音
波媒体，６は受信用振動子，７は受信増幅器，８
は位置検出器，９はフイルタ，１０はポンピング
波用のドライバ，１１はポンピング波発生用振動
子，１３は遅延回路，１４は駆動部を表わす。
説明図，第５図は本発明の一実施例構成，第６図
は第５図図示構成の動作を説明する説明図，第７
図は可変利得増幅器の実現例，第８図はＳ／Ｎ比
を向上する態様を説明する説明図，第９図は第８
図に対応する一実施例構成，第１０図は二次元ま
たは三次元像を得る場合の一実施例構成を示す。
第１１図ないし第１３図は振動子の種々の実施形
態を，第１４図は振動子およびポンピングパルス
および受信器の周波数特性を，第１５図は振動子
のもう１つの実施形態を示す。 図中、１はタイミング制御部，２は発振器，３
はドライバ，４は送信用振動子，５は被測定超音
波媒体，６は受信用振動子，７は受信増幅器，８
は位置検出器，９はフイルタ，１０はポンピング
波用のドライバ，１１はポンピング波発生用振動
子，１３は遅延回路，１４は駆動部を表わす。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 超音波媒体を透過する比較的高周波の測定用
連続超音波ビームを送信・受信する一対の超音波
振動子又は超音波振動子アレイと、 上記連続超音波ビームと平行又は殆ど平行で、
且つ、上記送信・受信超音波振動子対間の殆ど到
る所で上記連続超音波ビームと共通部分を持ち、
且つ超音波の進行方向が上記連続超音波ビームと
逆向きである様な比較的低週波のポンピングパル
ス用超音波を送信する超音波振動子又は超音波振
動子アレイと、 ポンピング波による測定波の位相遷移量を検出
する手段と、 該位相遷移量から非線形パラメータの空間分布
を検出する手段と、を持つことを特徴とする超音
波非線形パラメータ分布測定装置。 ２ 該非線形パラメータの空間分布を検出する手
段は、前記位相遷移量を検出する手段によつて出
力された位相遷移量を示す信号を、ポンピング波
の周波数特性のほぼ逆に等しい特性のフイルタに
通すものであることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の超音波非線形パラメータ分布測定装
置。 ３ 同心円状に複数の振動子を配列したいわゆる
アニユラアレイのうちの、少なくとも１つの振動
子を測定用超音波ビームの受信用として用い、残
余の振動子のうちの少なくとも１つをポンピング
パルスの送信用に用いることを特徴とする、特許
請求の範囲第１項ないし第２項記載の何れかに記
載の超音波非線形パラメータ分布測定装置。 ４ 測定ビーム用の一対の振動子アレイはそれぞ
れいわゆる電子走査型の振動子アレイであり、ポ
ンピングパルス用の振動子または振動子アレイは
受信用アレイに隣接して平行に、配置されている
事を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第２
項のいずれかに記載の超音波非線形パラメータ分
布測定装置。 ５ 測定ビーム用の一対の振動子アレイはそれぞ
れいわゆる電子走査型の振動子アレイであり、ポ
ンピングパルス用の振動子アレイの各振動子は、
受信用振動子アレイの各素子の間に配置されてい
る事を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
２項のいずれかに記載の超音波非線形パラメータ
分布測定装置。 ６ 広帯域振動子を用いて、受信用振動子とポン
ピングパルス用振動子とを同一の振動子で兼用す
る様にした事を特徴とする、特許請求の範囲第１
項ないし第２項のいずれかに記載の超音波非線形
パラメータ分布測定装置。 ７ ポンピングパルス用の振動子は材料としてい
わゆるPZTを使用した単板又はアレイ振動子で
あり、受信用の振動子は材料としていわゆる
PVDFの如き有機圧電フイルムを使用した単板又
はアレイ振動子であつて、且つ、後者は前者の前
面を被覆する様に配置された振動子を用いる事を
特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第２項
のいずれかに記載の超音波非線形パラメータ分布
測定装置。 ８ 該非線形パラメータの空間分布を検出する手
段は、ポンピング波の音圧分布を場所の関数とし
て予め測定しておき、上記非線形パラメータの、
測定ビーム線上の空間分布を得るに当たつて、該
予め測定された音圧分布を用いて補正を行なう手
段を持つことを特徴とする、特許請求の範囲第１
項ないし第７項のいずれかに記載の超音波非線形
パラメータ分布測定装置。 ９ 該非線形パラメータの空間分布を検出する手
段は、検出した位相遷移量に対し、時間と共に変
化する利得を与えることができる増幅器を有する
ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし
第８項のいずれかに記載の超音波非線形パラメー
タ分布測定装置。 １０ 該非線形パラメータの空間分布を検出する
手段は、非線形パラメータの測定ビーム線上の空
間分布を得るに当たつて、同一の測定ビーム線上
の同一位置に対応する位相遷移量又は非線形パラ
メータを、複数回のポンピング波の送信に対応し
て加算する同期加算回路を持つことを特徴とす
る、特許請求の範囲第１項ないし第９項のいずれ
かに記載の超音波非線形パラメータ分布測定装
置。 １１ 該非線形パラメータの空間分布を検出する
手段は、送信・受信振動子の対を１次元的又は２
次元的に走査する事により、２次元的又は３次元
的は非線形パラメータ分布像を得る手段を持つこ
とを特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第
１０項のいずれかに記載の超音波非線形パラメー
タ分布測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58119100A JPS6010165A (ja) | 1983-06-30 | 1983-06-30 | 超音波非線形パラメ−タ分布測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58119100A JPS6010165A (ja) | 1983-06-30 | 1983-06-30 | 超音波非線形パラメ−タ分布測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6010165A JPS6010165A (ja) | 1985-01-19 |
| JPH056142B2 true JPH056142B2 (ja) | 1993-01-25 |
Family
ID=14752903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58119100A Granted JPS6010165A (ja) | 1983-06-30 | 1983-06-30 | 超音波非線形パラメ−タ分布測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6010165A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0614927B2 (ja) * | 1984-11-13 | 1994-03-02 | 株式会社リコー | 被検体断層像構成方法 |
| MXPA03010514A (es) | 2001-05-17 | 2004-07-01 | Honda Motor Co Ltd | Motor tipo sohc. |
| FR2889659B1 (fr) * | 2005-08-12 | 2007-10-12 | Echosens Sa | Systeme imageur d'un organe hyumain ou animal permettant la mesure de l'elasticite dudit organe |
-
1983
- 1983-06-30 JP JP58119100A patent/JPS6010165A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6010165A (ja) | 1985-01-19 |
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