JPS5882158A - 超音波顕微鏡装置 - 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】 本発明は表向波を応用した超音波顕微鏡装置に闘するも
のである。

従来の超音波顕微鏡装置の構成を第１図に示す。

第１図において、ゲート発生回路ｌからのゲ、−ト偏号
により送信回路コでゲート発振させられた送信出力（数
十波）は、サキュレータ３によりマツチングボックス参
側に導かれ、マツチングボックスｌによりインピーダン
ス盛合がなされて、振動子！に供給される。振動子Ｓか
ら発生した音波は曾曽レンズ６で媒体７（主に水）を逸
して試料ｌ上に集束される。試料ｌからの反射信号は音
響レンズ６により受信においても集束を受けて振動子Ｓ
で受信され、マツチングボックスφおよびサーキュレー
タ−３を経て受信ゲート回ｗＩ９に導かれ、ここで試料
ｌからの反射信号のみが選択されて受信禰１０で増幅、
漬液され、ビデオプルセス回路／／で増幅及びピーク検
出がなされる。そして加ｌｌｌ−１２により試料台１３
を２次元的に走査することにより、反射信号のピーク値
の２次元的分布を得ることができ、この信号をスキャン
コンバータｌ事でＴＶ走査に変換し、ＴＶモニターｌｊ
で表示する。なお、符号１６はクリック発生回路である
。

以上述べたように従来の超音波−微鏡装置においては、
試料と音響レンズとの間に媒体として主に水を使用する
が、ｊｏｏ　ＭＨ！の縦波はＪ７”Ｃの水中において−
１０ｄＢ７−の減衰があり、分解能を向上させるために
周波数を高くすると周波数の１乗に比例して減衰定数が
大゛きくなるため、周波数を轟くすることには限界があ
る。又、分解能を陶土させるために音響レンズの曲率を
大きくすることも、試料と音響レンズとが接してしまう
ために限界がある。又、加Ｉ！機により試料を走査させ
るためスキャナ一部が大きく、機械的なシステムが彼細
である。

本発明の目的は、表向波を応用することにより上述した
不具合を解決し、分解能が烏い像情報を容易に得られる
よう適切に構成した超音波顕微鏡装置を提供することに
ある。

本発明の超音波顕微鏡装置は、表面波伝搬媒体と、この
表面波伝搬媒体上に所定のピッチで一次元的に配列した
複数の表面波電極とを具え、この複数の表面波電極のう
ちの一部または全部の電極群を選択して前記表面波伝搬
媒体上に接触配置される被検体下に表向波を送波して該
被検体を走査し、該被検体での反射表面波および／また
は通過表面波を受波して前記表面波伝搬媒体に接する前
記被検体の像情報を得るよう構成したことを特徴とする
ものである。

以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

先ず本発明の原理を第２図（１１）を用いて説明する。

表向波伝４１媒体１７の表面を進行していった表面波。

は、媒体１７上に置かれた試料／Ｉと媒体１７の音響イ
ンピーダンスの差に比例した反射が起き、通過した表向
波はそれに反比例した吸収減衰が起きる。

本発明はこの現象を応用して、試料／Ｉの媒体７７に接
した面の音響インピーダンスのλ次元的分布を得ようと
言うものである。反射を利用する時はレーダーや超音波
診断装置と同じ原理で画像を得、吸収を利用する時は通
過波からＯＴ　（ＯｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈ
ｙ　ｉ　ｔｉｌ１機断層撮影）と同じＩ！ｃｉｉ”ｃｗ
像を得ることができる。表面波は媒体中の縦波や横波と
比較すると音速が非常に遅い（波長が勉くなる）ので、
高分解能を得るのに適している。みなみに従来の超音波
顕微鏡で使用している縦波の水中における音速は／ｊ３
０　ｍｌ、。。であるが媒体１７にぎりエチレン等を用
いた場合の表面波の音速はダ？Ｏｍ／８゜。となる。又
、表面波は媒体を着用した圧電体上に第Ｊ図（ｂ）に示
すようにすだれ状電極／！を設けることによって通常発
生させることができ、電極／９のすだれのピッチｄによ
って、λ−コｄ。

Ｂ伺７（λ；波長　１１％極の長さ、Ｂｊ周波帯域幅）
から数ＧＨｚ迄の表面波を扱うことができるから、使用
周波数を高くして高分解能を得ることが可能となる。又
、反射法により画像を得る彎＼場合には、第コ醜（０）
に示すように表面波の電極１９の形状をパルス圧縮にお
ける整合フィルタの電極の形状と同様にすだれの間隔が
順次狭くなるようにすれば、レーダで実用化されている
パルス圧縮（周波数合成）の技術がそのまま応用でき、
距離分解能を更に向上させることができる。又、表面波
の伝搬はλ次元の空間周波数と盲えるから、マツピング
レーダ（サイドルツキングレーダ）の原理をそのまま応
用した一口合成の技術により、方位分解能を触−的に向
上させることもできる。

又、通過波を応用してＯＴと同じ原理で像を得る場合に
は再生の領域の大きさとパラメータの数を増やぜば、完
像時間は増大するが分解能は原理的にはいくらでも向上
させることができる。

第３図（〜は本発明の第１実施例の全体の構成を示す一
図である。本例では圧電体〃上に第７１ｍ（ｂ）および
（０）に拡大平向図および断面図をも示すように検数の
表面波用広帯域電極ｎを所定のピッチで直線状に配列し
、これの一群、Ｌ２−／−２２−ｋをマルチプレクサ−
ｎで烟択して、この電極群の各電極に送信回路２＃から
の、送信パルスを遅延線（又は移相器）ｎ−ｉＮβ−ｋ
にて電極群から送波される表面波パルスが試料ぶ上の反
射信号をサンプリングする点１に集束するように位相差
を与えて供給することにより表面波を送波する。試料ぶ
て反射された表向波は送波と同じ電極群ｎ−／〜ｎ−に
で受信し、送波と同じ位相差を遅延＠Ｂ−／〜、２５−
にで与えて加算を行なう（つまり受信におけるフォーカ
スを行なう）。この送波および受波を遅延＠２３−／　
Ｎ２５−にの値とマルチプレクサ−ｎによって選択する
電極の数とを可変することにより、同じ集束度にて７オ
一カス点１の位置を電極の配列の法線方向に可変すると
共に、！ルチプレクサーｎによって選択する電＃１Ｍ＃
の位置を可変することにより、７オ一カス点ｌを電極の
配列方向Ｌ　”Ｊ　変Ｌ　テ、７　ｔ−カス点（反射信
号をサンプリングする点）ｌの位置を試料ム上において
１次元に走査して行ない、各フォーカス点で得られた受
信信号を増幅部コで増幅、検波すると共にフォーカス点
上の反射信号のみを取り出すサンプルホールドや距−に
対する減衰の補正であるｉ’Ｇｏ　（タイスキャンプン
バータｙでＴＶ走査に変換し１．Ｔｖ七墨ターｘ上に表
示する。なお、符号３１は表面波の吸収剤で音響インピ
ーダンスが圧電体１と同じで減衰の大きい材料である。

この実施例においては検出部すなわち圧電体Ｉの形状を
小さくできるから内視鏡、復腔鏡、ａｍ鏡、袷中用等の
顕微鏡として応用することができる。

第参図（ａｌ）は本発明の第コ実施例の全体の構成を示
す４１１図である。本例では圧寛体参ノ上に第参図中）
および（０）に拡大平面図および断面図をも示すように
表面波用広帯域電極侵を所定のピッチで同一円周上に配
列し、これの７群０２−／−４２−ｋをマルチプレクサ
−Ｒで愈択して、この電極群の各ＩＩ極に送信回路件か
らの送信パルスを遅ｊｌｋ！［ｉ［（又は移相器）＃３
−／−４！５−ｋにて電゛極群”から送波される１表（
２）波パルスが試料輻上の反射信号をサンプリングする
点（フォーカス点）桿に集束するように位相差を与えて
供給して表面波を送波する。試料らで反射された表面波
は送波と同じ電極群で受信し、て加算し、増幅部ｑで増
幅、検波すると共に、フォーカス点上の反射信号のみを
取り出すサンプルホールドや距離に対する減衰の補正で
あるＴＧＯ（タイムゲインコントロール）＃Ｉｉの信号
ＩＩ！１ｉＩＡを信号処理部岬で行なって記憶回路ｙに
記憶する・次にマルチプレクサ−〇によって選択する電
Ｉｋ群の位置をｑ−２〜４１Ｊ−（ｋ＋１）という具合
に７１１６ずらし、７オーカス点くサンプリンタ点）４
は同じ位置になるように遅延ｌｉ１＃ｊ　−／　Ｎ＃３
−　ｋの髄を可変設定して送受信を行ない、前述した信
号処理（サンプリングとＴＧＯ）を行なってから記憶回
路辺に記憶されていた前のデータと相関部！ｌにて相Ｋ
（加算乎均、相乗平Ｍ嶋）を取った後、再び記憶回路ｙ
に記憶する。この動作を試料侮のフォーカス点くサンプ
リング点）Ｃの位置を一定□とし順次電極群の位置をず
らしながら電極の／鳩に沿って行なう。このｌ連の動作
が終った後にフォーカス点くサンプリング点）４の位置
を試料６上において、１次元的に少しずつ（得られる分
解能のｈずつ）走査して同じ動作を繰り返し、得られた
サンプリング信号をスキャンコンバータＳコで走査変１
換を行ない、ＴＶ七墨ターｊＪ上に表示する。なお、符
号ｙは不要反射を防止する吸収剤である。

本実施例による鋏像形成は、第７実施例にくらべてシス
テムが複雑になり完像時間が増大するが、第１実施例よ
りもはるかに高分解能で高品位の画質（サイドループや
多重の抑制による〕が得られる。又、画像のボケはマツ
チドフィルターに相当する電気的処理により改善するこ
とができるので、更に分解能を向上さ姥ることも可能で
ある。

第５図（ａＪは本発明の第Ｊの実施例の全体の構成を示
す線図である。本例では試料の下を透過して来た表向波
を応用してＯＴと同じ原塩で訣像を形成するものである
。表向波の伝搬は２次元的（平向的な）な空間周波数と
考えられるから（つまり圧電体の表面に自直な方向の分
解は１考えなくて良いから）ＯＴの再生アルゴリズムを
そのまま応用できる。本例では圧電体６１上に第５図中
）に拡大平面図、をも示すように表面波用広帯域電極基
コを所定のピッチで同一円周上に配列し、これの７群６
コー／　Ａ４２−　ｋをマルチプレクサ−４３で選択し
て、この電極群の各電極に送信回路評からの送信パルス
を遅延ＩＩ（又は移相器）４５−／−４ｊ−ｋにて送波
用電極群から送波される表面波が図に示すように圧電体
４１上の点４７に一旦集束するように位相差を与えて供
給して表面波を送波する。このようにすれば点６７かも
あたかも扇状の表面波を試料４４に向って送波したのと
陶じことになる。試料基６の下を通過して吸収減衰を受
けた表面波はマルチプレクサ−６３で選択された送波用
電極群赫−７〜番−一にと対向する受波用電極群４Ｊ−
ｍ〜４コーｎで受波し、その受波信号を増幅部６１で増
幅、検波してＡ／Ｄ変換変換器上ってディジタル信号に
変換して磁気ディ、スフ譜に一時貯えると共に計算機７
１ヘインター７エースする。次に！ルチプレタサー６３
によって選択する送波及び受波用の電極群の位置をそれ
ぞれ４Ｊ−１〜−一（ｋ＋１）および６２−（Ｉｌ＋１
　）〜４Ｊ−（ｎｉｌ　）と叢う具合に対向したまま順
次ずらしながらＩｎ２に沿って同じ動作を繰り返す。反
復回数が足りない場合は、送波用の遅延ＩＩ（又は移相
器）ｊｊ−／〜４３−ｋを可変させて点６フの位置をす
こしく電極ピッチ以下）ずらせた會ま／Ｍｌに沿って同
じ動作を行ない、計算機フｌの解が再生アルゴリズムに
従って収束する迄、フォーカス点４フの位置を少しずつ
ずらせながら繰り返す。計算−フｌによって再生された
両像信号は磁気ディスフッＯに一時貯えられＶム変換器
フコによ”）　テア　＋　ａグ伽号に変換されてＴｖモ
品ターフ３上に表示される。なお、符号悼は不要反射を
防止する吸収剤である。

なお、本発明は上述した実施例にのみ限定されるもので
はなく、幾多の変形または変更が可能で・ある。例えば
表面波電極の配列は第３図においては円弧状に、第参図
においては直線状に、第ｊ寵においては直線状に２列対
向して配置してもよい。

また、＃Ｉ１図における同一フォ−カス点での異なる電
極群から送波された表面波の受波信号の相関・唸第３図
および第参図に示す実施例にも１効に適用することがで
きる◎更に、上述した実施例では試料の反射表面波また
は通過表面波に基いて試料の断面像を得るようにしたが
、反射および通過表向波の両方を受波して断面像を得る
こともできる。

以上述べたように、本発明によれば表面波伝搬媒体及び
表面波電極を有する信号検出部を従来の超音波顕微鏡に
比較して簡単°かつ小形にできるから内視鏡、腹腔鏡、
腹腔鏡等に装着をすることが可能となる。又手術中にお
いても本発明の顕微鏡による検査が可能となる。また、
表面波は音速が従来の超音波顕＆鏡で使用している縦波
にくらべると遅いため高分解能を得やすい。更に、表面
波電極の形状のみで周波数と帯域が決まるので高胸波、
広帯域の信号が得やすく、高分解能が得やすいと共に、
電極の形状を整合フィルタの形状にすれば、周波数合成
も可能となり分解能を向上させることができる。又、ｌ
Ｉ向波の伝搬は２次元の壷ｔＩ４＋胸波数を考慮すれば
良いから、開口合成やＯＴの従来技術をそのまま応用す
ることにより高分解能化が計れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超音波−執鏡装筺の構成を示す線図、第
Ｊ図（〜、Φ）および仲）は本発明の超音波顕微鏡装置
の原塊及び表面波電−の卿或を示す義を示す線図、第参
図（〜、Φ）および（０）は同じく第コ実施例を示す線
図、第５図（〜およびφ）は同じく第Ｊ実施例を示す線
図である。 ／７−・表面波伝搬媒体％　／Ｉ・・・試料、／９・・
・表面波電極、Ｊｌ　ｅ　Ｕ　＊　４／・・・圧電体、
ｎ、侵、６コ・・・表面波電極、２？、　４１３　、４
３・・・マルチプレクサ−１２４＋、件、評・・・送信
回路、Ｂ−／　ＮＢ−に、ダｊ−／〜ｌ１ｌ−に、４！
−／〜Ａｊ−に、、・遅延線（又は移相器）、ム、　４
Ｉ４．４６・・・試料、Ｅ、４１７．４’ｌ・・・フォ
ーカス点、ｘ、ｑ、≦ｌ・・、増幅部、Ｊｌ　、　５２
・Ｘキャンコンバータ、３０　、　ｊＪ　、　７３−Ｔ
Ｖ’！−晶ター、Ｊｌ　、　＃　、芹・・・表面波吸収
剤、稈・・・伽を始［Ｓ、ＳＯ・・・記憶回路、Ｊｌ・
・・相関部、社・・・４／Ｄ変換＠％７０・・・ａ気デ
ィスク、７／・・・計算機、７コ・・・Ｖ□変換器。 第１図 第２図 第３図 （ａ） （Ｃ７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 求　表面波伝搬媒体と、この表面波伝搬媒体上に所定の
   ピッチで一次元的に配列した複数の表面波電極とを具え
   、この複数の表面波電極のうちの一部または全部の電極
   群を選択して前記表面波伝搬媒体上に接触配置される被
   検体下に表面波を送波して該被検体を走査し、該被検体
   での反射表面波および／または通過表面波を受波して前
   記表面波伝搬媒体に接する前記被検体の像情報を得るよ
   う構成したことを特徴とする超音波−微鏡装置。 ＆　前記侭敵の表面波電機を直線状に配列すると共に、
   この複数の表面波電機から選択する電極群の数およびそ
   の位置および選択された電極群の各電極から送波する表
   面波の位相をそれぞれ可変にして、選択された電機−か
   ら送波される表面波のフォーカス点を被検体下において
   二次元的に走査し、各フォーカス点での反射表面波を送
   波と同一の電極群で受波して前記表面波伝搬媒体に棲す
   るＦＩＦ記被検体面の断面像を得るよう構成したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の餡音波顧微鏡装
   瀘。 ＆　前記表敷の表面波１１１機を同一円周上に配列する
   と共に、この複数の表面波電機から鎌釈する１１極群の
   数およびその位置および嚢択されたｖ１１１００各電極
   から送波する表面波の位相をそれぞれ可変にして、選択
   されたｍ極群。 から送波される表面波のフォーカス点を被検体下におい
   て二次元的に走査し、各フォーカス点での反射表面波を
   送波と同一の電極群で受波して前記表面波伝搬媒体に接
   するロリ記被横体面のＩｌｒｔｍｓを得るよう構成した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波顧
   微廓装置０ ４　前記複数の表面波ａｍを同一円周上に配列すると共
   に、この複数の表１波電極から選択する１１Ｌ極群の位
   置および選択された電極群の各電極から送波する表面波
   の位相をそれぞれ可変にして、違択された電極群から送
   波される表向波のフォーカス点を走査し、被検体下を通
   過して吸収減衰を受けた通過表面波を前記ｌＩｌ数の表
   面波電極のうちの前記違択した送波用電極群と対向する
   電極群で受波し、この受波用電極鮮からの信号を所定の
   再生アルゴリズムに従って処理して前記表面波伝搬媒体
   に接する前記被検体面の断面像を得るよう構成したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波顕微鏡
   装置。 五　表向波を送波する電極群の違択位置を一■変して１
   Ｗｌ−フォーカス点におけるそれぞれの受波信号を得、
   これら受波信号の相関をとって尚該フォーカス点におけ
   る像情報を得るよう構成したことを特徴とする特許請求
   の範咄第１Ａ、３または４項記載の超音波ＷＡ微鏡装置
   。 ６　′前記表向波伝搬媒体中の主たる！！面波伝撤経路
   以外の部分に表面波吸収部材を設け、この表面波吸収部
   材で割記表面波伝搬媒体中での不要表面波を吸収し得る
   よう構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜
   第５項のいずれかに記載の超音波顕微鏡装置。