JPS59164956A - 超音波媒体の等価非線形パラメ−タ分布測定装置 - Google Patents
超音波媒体の等価非線形パラメ−タ分布測定装置Info
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- JPS59164956A JPS59164956A JP58039907A JP3990783A JPS59164956A JP S59164956 A JPS59164956 A JP S59164956A JP 58039907 A JP58039907 A JP 58039907A JP 3990783 A JP3990783 A JP 3990783A JP S59164956 A JPS59164956 A JP S59164956A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
- G01K11/22—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H3/00—Measuring characteristics of vibrations by using a detector in a fluid
- G01H3/10—Amplitude; Power
- G01H3/12—Amplitude; Power by electric means
-
- G—PHYSICS
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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-
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-
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- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/042—Wave modes
- G01N2291/0421—Longitudinal waves
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（５）発明の技術分野
本発明は、超音波媒体の等価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的
分布を測定する方式に係シ、音速が音圧に対し、−次近
似としては一定値であるが。
装置、特に生体組織等の超音波媒体の物理特性の空間的
分布を測定する方式に係シ、音速が音圧に対し、−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に行うようにした測定装置に関する
。
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に行うようにした測定装置に関する
。
Ｑ３）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号に詳述されている。
昭５７−１６７０３６号に詳述されている。
そこでは、ポンピング波として波長を順次変化させた連
続波を用い、ポンピング波の各波長に対する受信信号の
位相変化をそれぞれ求め、その波長−位相関係をフーリ
エ変換する事により各部位における（−）を求めている
。しかし、上述の方ｅ 法には以下の様な問題がある。第１に、ポンピング波の
周波数をかなシ広い範四にわたって変化させる必要があ
るが、超音波振動子の帯域幅を充分に広くした上に、ポ
ンピング波の発生に必要とされるだけの効率の良い（音
圧の出せる）振動子を得るのは必らずしも容易でない。
続波を用い、ポンピング波の各波長に対する受信信号の
位相変化をそれぞれ求め、その波長−位相関係をフーリ
エ変換する事により各部位における（−）を求めている
。しかし、上述の方ｅ 法には以下の様な問題がある。第１に、ポンピング波の
周波数をかなシ広い範四にわたって変化させる必要があ
るが、超音波振動子の帯域幅を充分に広くした上に、ポ
ンピング波の発生に必要とされるだけの効率の良い（音
圧の出せる）振動子を得るのは必らずしも容易でない。
第２に、（−）ｅ
を得る際にフーリエ変換を行うが、このため分解能を上
けようとすればする程多くの周波数のボンピング波を用
いる必要がオシ、データの集取に多くの時間を必要とす
ると共にフーリエ変排にも時間を要していた。
けようとすればする程多くの周波数のボンピング波を用
いる必要がオシ、データの集取に多くの時間を必要とす
ると共にフーリエ変排にも時間を要していた。
０ 発明の目的と構成
本発明は、ポンピング波として連続波でなくパルス波を
用い、かつポンピング波を、被観察部位をカバーし７て
かつ測定用ビームに交叉する平面波に近いものとするよ
う構成し、測定用ビームが被押、察部位を透過中にポン
ピング波によって受けた位相変調を復調し、その彷調信
号に簡単な処理を施すだけで従来の手法に比べ比較的簡
単で容易かつ高速に被観察部位の等側弁線形パラメータ
（−）ｅ の壁間分布を得る事のできる超音波媒体の非線形パラメ
ータ測定装置を提供することを目的としている。
用い、かつポンピング波を、被観察部位をカバーし７て
かつ測定用ビームに交叉する平面波に近いものとするよ
う構成し、測定用ビームが被押、察部位を透過中にポン
ピング波によって受けた位相変調を復調し、その彷調信
号に簡単な処理を施すだけで従来の手法に比べ比較的簡
単で容易かつ高速に被観察部位の等側弁線形パラメータ
（−）ｅ の壁間分布を得る事のできる超音波媒体の非線形パラメ
ータ測定装置を提供することを目的としている。
本発明は、進行する測定波上の一つの点にξ注目した場
合、その点がポンピング波の影響を受ける１ 間に、その点が存在した領域の非線形パラメータ（−ｉ
）、（但し場所の関数）と、ポンピング波の音圧Ｐ（但
し時間の、従って場所の関数）とのたたみ込み積分によ
シ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するものである。そしてそ
のため２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。
合、その点がポンピング波の影響を受ける１ 間に、その点が存在した領域の非線形パラメータ（−ｉ
）、（但し場所の関数）と、ポンピング波の音圧Ｐ（但
し時間の、従って場所の関数）とのたたみ込み積分によ
シ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するものである。そしてそ
のため２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。
■ 発明の実施例
超音波媒体内の音圧がゼロの時の音速をＣＯｐ密度をρ
０とすると測定波と直交する方向からＰなる音圧が加え
られたときの音速Ｃは ラメータ」と呼ばれるものであシ、不均一媒質において
は場所によシ異った値を取る。
０とすると測定波と直交する方向からＰなる音圧が加え
られたときの音速Ｃは ラメータ」と呼ばれるものであシ、不均一媒質において
は場所によシ異った値を取る。
ｉとｊは直交する方向であシ、Ｓは等エントロピーであ
ることを示す。
ることを示す。
一方、一般に音響の分野で用いられている非線形パラメ
ータ旦は次のように定義されている。
ータ旦は次のように定義されている。
３Ｂ
等方体であればポアソン比をνとして（−九とＸとの間
には ２シーＩＢ （−）、 ＝ （１＋ −）−・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（４）Ａ１−ν Ａ という関係があシ、液体、生体組織ではシー０．５従っ
て、ポンピング波の音圧Ｐにより、高速Ｃは。
には ２シーＩＢ （−）、 ＝ （１＋ −）−・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（４）Ａ１−ν Ａ という関係があシ、液体、生体組織ではシー０．５従っ
て、ポンピング波の音圧Ｐにより、高速Ｃは。
Ｂ
八〇＝−（−）、・Ｐ ・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・（５）２ρｏＣｏ Ａ たけ変化する事になる。
・・・・・・・・・・（５）２ρｏＣｏ Ａ たけ変化する事になる。
今、第１図に示す様に、送信用超音波振責１子ＸＡから
測定用の連続波超音波ビームＷ、を図の２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、 １１．１定用ビームＷ１と
交叉する方向から、別の超音波振動子Ｘｐによシ平面ノ
（ルス波Ｗｐをポンピング波として図示の様に２軸方向
に送シ込む。以下簡単のため交叉角は直角であるとする
。またｔ Ｖ’ＷＬの音圧はＷｐＯ音圧に比べて充分に
小さく９式（１）〜（５）のＰとしてはＷｐＫよるもの
だけを考慮すれば良いものとする。
測定用の連続波超音波ビームＷ、を図の２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、 １１．１定用ビームＷ１と
交叉する方向から、別の超音波振動子Ｘｐによシ平面ノ
（ルス波Ｗｐをポンピング波として図示の様に２軸方向
に送シ込む。以下簡単のため交叉角は直角であるとする
。またｔ Ｖ’ＷＬの音圧はＷｐＯ音圧に比べて充分に
小さく９式（１）〜（５）のＰとしてはＷｐＫ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Ｗ１と交叉している間
には、測定用ビームＷうの各２における波形は９式（５
）により、場所により異なる音速変化を受ける事になシ
、従って場所０）により異った△ＣＣＡに比例する位相
変化を受ける事になる。従って、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（−２）、（Ｊ）を゛推定する事ができる。
には、測定用ビームＷうの各２における波形は９式（５
）により、場所により異なる音速変化を受ける事になシ
、従って場所０）により異った△ＣＣＡに比例する位相
変化を受ける事になる。従って、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（−２）、（Ｊ）を゛推定する事ができる。
以下では（−２）、（Ｊ）の推定法を詳述する。
第２図は、測定用ビームＷ、ＩＩＬが進行するにつれて
。
。
ポンピング波ＷＰからどの様々音圧を受けるかという事
を模式的に示したものである。
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）とするＯ時刻１＝０で
） ＝）ｏにあって音圧Ｐ（０）を受けていた測定波（
第２図囚参照）は１時刻ｔ＝△ｔにはノ＝ノ。＋Δノ二
Ｊ０＋ＣｏΔｔの位置゛にあり、この時にはＰ（ｔ＋△
ｔ）の音圧を受ける（詰２図（Ｂ）参照）。以下同様に
して時刻ｔ＝２△ｔにおいて第２図（０図示１時刻ｔ＝
３Δ・ｔにおいて第２図［Ｆ］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
ノ＝ｉｏにあった測定波が、 Ｊ−’−） で受け
る音速変化は ７３ △Ｃ０）−２ｐｏｏｏ（Ｘ）ｅＯ）Ｐ（△ｔ）１．１３ ２ｐ、（２ｏ（Ａ ）、０） Ｐ （他） ””””・
・”・・（７）Ｃ。
） ＝）ｏにあって音圧Ｐ（０）を受けていた測定波（
第２図囚参照）は１時刻ｔ＝△ｔにはノ＝ノ。＋Δノ二
Ｊ０＋ＣｏΔｔの位置゛にあり、この時にはＰ（ｔ＋△
ｔ）の音圧を受ける（詰２図（Ｂ）参照）。以下同様に
して時刻ｔ＝２△ｔにおいて第２図（０図示１時刻ｔ＝
３Δ・ｔにおいて第２図［Ｆ］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
ノ＝ｉｏにあった測定波が、 Ｊ−’−） で受け
る音速変化は ７３ △Ｃ０）−２ｐｏｏｏ（Ｘ）ｅＯ）Ｐ（△ｔ）１．１３ ２ｐ、（２ｏ（Ａ ）、０） Ｐ （他） ””””・
・”・・（７）Ｃ。
但し、ここでΔＣＧ）の値はＣＯに比べて小さく。
△ｔは測定波がノーハからＪ二ノまで移動するので与え
られると近似した。
られると近似した。
従って、ｔ＝０で、１＝ｉｏにあった測定波がＪ−Ｊで
受ける位相の変化はＫを比例定数として。
受ける位相の変化はＫを比例定数として。
△ψ（１））＝Ｋ・（−）、Ｃ＞）・Ｐ（−□）・・・
・・・・・・・・・・・・（９）Ａ Ｃ
８ となり、との測定波が送信振動子ＸＡを出てから受信振
動子Ｘｎに受信されるまでの間に受ける位相変化の総和
は φ（ｉｏ＞＝ｆ △ψ０） ｄノ ｏ Ｂ ＝Ｋｆ （−）、（Ｊ）・Ｐ（〒１）も・・・ｏｏ
Ａ ・・・・・・・・・・・・（ｔｏ） となる。ここで ノーｉ。
・・・・・・・・・・・・（９）Ａ Ｃ
８ となり、との測定波が送信振動子ＸＡを出てから受信振
動子Ｘｎに受信されるまでの間に受ける位相変化の総和
は φ（ｉｏ＞＝ｆ △ψ０） ｄノ ｏ Ｂ ＝Ｋｆ （−）、（Ｊ）・Ｐ（〒１）も・・・ｏｏ
Ａ ・・・・・・・・・・・・（ｔｏ） となる。ここで ノーｉ。
？ （Ｊ ＯＪ ） ＝Ｐ （ｃ ） ・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・（１１）と置くと弐θ
０）は −ＫＣ（’）、（ｚ）、−Ｘ ｔｂ） ）・・・・・・
・・・・・・：・・・・・Ｑηとなる。
・・・・・・・・・・・・・・・（１１）と置くと弐θ
０）は −ＫＣ（’）、（ｚ）、−Ｘ ｔｂ） ）・・・・・・
・・・・・・：・・・・・Ｑηとなる。
ここで１式σ錦の「≠」はいわゆるたたみ込み秋分であ
る。この式は、 （Ｂ−）、０）に対して、ｆＯ）な
る関数が重み関数となってφ・（、＞ｏ）を与える事を
示している。
る。この式は、 （Ｂ−）、０）に対して、ｆＯ）な
る関数が重み関数となってφ・（、＞ｏ）を与える事を
示している。
弐〇功をフーリエ変換すれば
Φ←）＝に−（”）−・Ｇ←）・・・・・・・・・−・
−・・・・・・・・・−・・・・・Ｃ３）となシ、これ
から （−＞、０）−＝３：〔−Φ＜ｃａ＞〕・−・・−・−
・−・・−−−−−−・−・−ｈ＝ａＡ ＫＧ←
） している。従って（−）、（７）を求める際には必すし
も式（１５）の如きフーリエ逆変換を行う必要はなく。
−・・・・・・・・・−・・・・・Ｃ３）となシ、これ
から （−＞、０）−＝３：〔−Φ＜ｃａ＞〕・−・・−・−
・−・・−−−−−−・−・−ｈ＝ａＡ ＫＧ←
） している。従って（−）、（７）を求める際には必すし
も式（１５）の如きフーリエ逆変換を行う必要はなく。
が出力と［７て得られる。またＧ（ハ）は弐Ｕを用いて
Ｐ（ｔ）から求めておく事ができる。この様にして得ら
れたτＯ）を映像として表示すれば、−Ｋ（、ｙ）の空
間分布像を得る事もできる。
Ｐ（ｔ）から求めておく事ができる。この様にして得ら
れたτＯ）を映像として表示すれば、−Ｋ（、ｙ）の空
間分布像を得る事もできる。
以上、理論的な説明を行なったが２次に本発明の１実施
例について第３図を用いて説明する。
例について第３図を用いて説明する。
第３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て振動子を駆動するだ
めのドライバ、４は測定波送信用の振動子ＸＡ１５は被
測定超音波媒体Ｔ。
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て振動子を駆動するだ
めのドライバ、４は測定波送信用の振動子ＸＡ１５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θ萄のＫ Ｑ（ｃａ）で定義さ
れるフィルタ、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の振動子Ｘｐである。壕だ８Ｉ＋
ｌはＸＰから測定用ビームまでの距離、ノ２は被測定区
間の距離１．）１は被測定区間とＸＢとの距離である。
れるフィルタ、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の振動子Ｘｐである。壕だ８Ｉ＋
ｌはＸＰから測定用ビームまでの距離、ノ２は被測定区
間の距離１．）１は被測定区間とＸＢとの距離である。
第４図には第３図の主要部の時間波形を示しておシ、第
４図には第３図と同じ信号名称を記しである。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（」）Ｄ 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力ＶＲは、第
４図に示す様にポンピング波の送信から時間ｔ１ の
後に位相変調を受は始め、ボ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＝ ｒ、の間位相変調出力を出し続ける。位相検
出器８は１発振器２の出力とＶＲとの位相を比較し、■
凡の位相を時間の関数φ（ｔ）として、従って座標ノの
関数として出力する。この出力が、フィルタ９に入力さ
れ２等て、従って座標Ｊの関数として得られる。
４図には第３図と同じ信号名称を記しである。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（」）Ｄ 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力ＶＲは、第
４図に示す様にポンピング波の送信から時間ｔ１ の
後に位相変調を受は始め、ボ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＝ ｒ、の間位相変調出力を出し続ける。位相検
出器８は１発振器２の出力とＶＲとの位相を比較し、■
凡の位相を時間の関数φ（ｔ）として、従って座標ノの
関数として出力する。この出力が、フィルタ９に入力さ
れ２等て、従って座標Ｊの関数として得られる。
以上の如く２本発明によれば、超音波媒体の等の様にフ
ーリエ変換の様な操作を伴う事なく、簡単な＄／７Ｂ成
で高速に得る事ができる。
ーリエ変換の様な操作を伴う事なく、簡単な＄／７Ｂ成
で高速に得る事ができる。
以下、ポンピング波として正しい平面波が得られない場
合の対策について述べる。一般に、完全な平面波を得る
には無限に広い平板振動子を用いる必要があり、これは
実際上不可能である。近似的に平面波を得る方法として
は、振動子面力゛）ら充分に離れた所で、充分に曲率半
径の大きくなった球面波の一部を使う事もあるが、ポン
ピング波として用いるには、単位面積当りのエネルギー
密度が小さくなシ過ぎるので必らずしも適当でない０従
って、充分な音圧を持ったポンピング波は、実際には平
面波とはならず、従ってその音圧は２時間ｔだけでなく
座標ノによっても変化する事に−なシ、平面波からのズ
レが無視できない位大きく々つた場合にはその補正が必
要となる。この補正は以下の様にして行なう事ができる
。
合の対策について述べる。一般に、完全な平面波を得る
には無限に広い平板振動子を用いる必要があり、これは
実際上不可能である。近似的に平面波を得る方法として
は、振動子面力゛）ら充分に離れた所で、充分に曲率半
径の大きくなった球面波の一部を使う事もあるが、ポン
ピング波として用いるには、単位面積当りのエネルギー
密度が小さくなシ過ぎるので必らずしも適当でない０従
って、充分な音圧を持ったポンピング波は、実際には平
面波とはならず、従ってその音圧は２時間ｔだけでなく
座標ノによっても変化する事に−なシ、平面波からのズ
レが無視できない位大きく々つた場合にはその補正が必
要となる。この補正は以下の様にして行なう事ができる
。
先ず、ポンピング波の音圧分布を２時間を及び座標の関
数Ｐ（、ｙ、ｔ）として測定波ビームの線−上で予め測
定しておく０このＰ（Ｊ、りから、ｔ＝０で）＝ノ。に
あった測定波が、測定波ビーム線上で受ける音圧変化を
ノ。をパラメータとしてノの関数す◎０）として求めて
おく事ができる。との＃ｚｏ（７）が式（９）のＰ（い
に相当するものとなる０これを用いて、ｔ−０でＪ＝ハ
にあった測定波に対する重み関数（式α１）のｆ（ハー
ノ）に相当する）を平面波の場合と同様にして求めてお
く事ができる。従って。
数Ｐ（、ｙ、ｔ）として測定波ビームの線−上で予め測
定しておく０このＰ（Ｊ、りから、ｔ＝０で）＝ノ。に
あった測定波が、測定波ビーム線上で受ける音圧変化を
ノ。をパラメータとしてノの関数す◎０）として求めて
おく事ができる。との＃ｚｏ（７）が式（９）のＰ（い
に相当するものとなる０これを用いて、ｔ−０でＪ＝ハ
にあった測定波に対する重み関数（式α１）のｆ（ハー
ノ）に相当する）を平面波の場合と同様にして求めてお
く事ができる。従って。
この重み関数の逆特性を持つフィルタを平面波の場合と
同様に予め用意しておく事ができ、従って（−ｉ）、（
ＪＪを得る事ができる。但し２、平面波の場合と異なり
、測定波の注目している部分が１＝０で）軸上のどの部
分にあるかによって、つ−１７ハの値によって、その注
目している部分がＪ軸上で受ける音圧分布が異ってくる
。この様子を第５図に模式的に示す。なお、第５図囚は
１＝０の時点に球面波が到来している場合の音圧分布を
表わし。
同様に予め用意しておく事ができ、従って（−ｉ）、（
ＪＪを得る事ができる。但し２、平面波の場合と異なり
、測定波の注目している部分が１＝０で）軸上のどの部
分にあるかによって、つ−１７ハの値によって、その注
目している部分がＪ軸上で受ける音圧分布が異ってくる
。この様子を第５図に模式的に示す。なお、第５図囚は
１＝０の時点に球面波が到来している場合の音圧分布を
表わし。
第５図（Ｂ）はｔ＝０においてノ＝ハにあった測定波に
対して本来の平面波のポンピング波を受けた場合のＪ軸
上での音圧分布、第５図（Ｏはｔ＝０においてＪ＝ハに
あった測定波が球面波のポンピング波を受けた場合の）
軸上での音圧分布、第５図０ｒ６’ｔ＝ｏにおいてノ＝
０にあった測定波が球面波のポンピング波を受けた場合
のＪ軸上での音圧分布を夫々表わしている。従って２式
０１）のＩＰ（ｙ）に相当する重み関数も、更には弐〇
４のカ匂に対応するフィルタも、ハをパラメータとして
異なったものとなる。つマシ、このフィルタは、どのＪ
座標の杓）を求めるのかという事によシ変化するものと
なるが、第５図に示す如く、ハの各位に対して注目して
いる測定波がり軸上で受ける音圧を求める事ができるの
で、これから各ハの値に対するフィルタ特性を予め計算
しておく事ができる。第４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、逐次異なるハに対応する位
相変イヒ力Ｓ出力されているから、この出力に対し、各
ノＯに対する上述のフィルタを順次作用させれば、平面
ボンピング波の時と同様にＢ （Ｊ）の分布を得る事力
；できる。この時、順次異なる特性のフィルタを作用さ
せる方法としては２例えば２位相検出器を一旦Ａ／Ｄ変
換した上でディジタル・フィルタ１ノングを施しても良
い。
対して本来の平面波のポンピング波を受けた場合のＪ軸
上での音圧分布、第５図（Ｏはｔ＝０においてＪ＝ハに
あった測定波が球面波のポンピング波を受けた場合の）
軸上での音圧分布、第５図０ｒ６’ｔ＝ｏにおいてノ＝
０にあった測定波が球面波のポンピング波を受けた場合
のＪ軸上での音圧分布を夫々表わしている。従って２式
０１）のＩＰ（ｙ）に相当する重み関数も、更には弐〇
４のカ匂に対応するフィルタも、ハをパラメータとして
異なったものとなる。つマシ、このフィルタは、どのＪ
座標の杓）を求めるのかという事によシ変化するものと
なるが、第５図に示す如く、ハの各位に対して注目して
いる測定波がり軸上で受ける音圧を求める事ができるの
で、これから各ハの値に対するフィルタ特性を予め計算
しておく事ができる。第４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、逐次異なるハに対応する位
相変イヒ力Ｓ出力されているから、この出力に対し、各
ノＯに対する上述のフィルタを順次作用させれば、平面
ボンピング波の時と同様にＢ （Ｊ）の分布を得る事力
；できる。この時、順次異なる特性のフィルタを作用さ
せる方法としては２例えば２位相検出器を一旦Ａ／Ｄ変
換した上でディジタル・フィルタ１ノングを施しても良
い。
特別な場合として、測定波ビームかポンピング波の遠距
離音場にある場合を考えると、ポンピング波力−球面波
であるので、測定波ビーム上での音圧分布はＰ（ω＠−
ｓＧり７７１） と書くことができる。ここでｙ ）ｚ ＊ Ｊ であ
り。
離音場にある場合を考えると、ポンピング波力−球面波
であるので、測定波ビーム上での音圧分布はＰ（ω＠−
ｓＧり７７１） と書くことができる。ここでｙ ）ｚ ＊ Ｊ であ
り。
ポンプ波の十分遠距離音場であるとすると、ビーム１（
ν＝ハ）で Ｐ（ωｔ −４ｕ ） 第１項は（ｃ＋ｙ＋７）−（０’＋ｙ。、０）なる映像
面の中心の位相であり、第２項は位置による位相のずれ
を表わしている。従って今 という変数変換を行えば１式（９）は 像が得られる。よってその像を式（１ηの関係から変れ
る。このようにポンピング波と測定波ビームとをある程
度距離をもたせることにより信号処理が非常に容易にな
る。
ν＝ハ）で Ｐ（ωｔ −４ｕ ） 第１項は（ｃ＋ｙ＋７）−（０’＋ｙ。、０）なる映像
面の中心の位相であり、第２項は位置による位相のずれ
を表わしている。従って今 という変数変換を行えば１式（９）は 像が得られる。よってその像を式（１ηの関係から変れ
る。このようにポンピング波と測定波ビームとをある程
度距離をもたせることにより信号処理が非常に容易にな
る。
を向上さぜる手段を提供している。等側弁線形パラメー
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９本来の位相変化量φ０）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。
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９本来の位相変化量φ０）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、φ０）から求めた（−７）、０）にも込きな
雑音が含まれる事になる。この様子を第６図に示す。
雑音が含まれる事になる。この様子を第６図に示す。
第６図（２）図示の無雑音の位相検出器出力φ０）に第
６図（Ｂ＞図示の雑音Ｎが加わる事によシ、第６図（Ｏ
図示の如き信号が実際には出力される。この対策として
、同一測定部位をに回測定して第６図（０図示の８１〜
ＳＫの如き雑音の加わった信号を得て、これらを同一］
裏標の点毎に加算すると、各点において信号成分は振幅
でに倍されるが、雑音成分は電力でに倍されるに過ぎず
、もし幹音が不規則雑音であれば各点における雑音振幅
は１倍されるＫとどまる。従ってＳ／Ｎ比は１倍改善さ
れて第６図０図示の如き出力が得られる事になる。
６図（Ｂ＞図示の雑音Ｎが加わる事によシ、第６図（Ｏ
図示の如き信号が実際には出力される。この対策として
、同一測定部位をに回測定して第６図（０図示の８１〜
ＳＫの如き雑音の加わった信号を得て、これらを同一］
裏標の点毎に加算すると、各点において信号成分は振幅
でに倍されるが、雑音成分は電力でに倍されるに過ぎず
、もし幹音が不規則雑音であれば各点における雑音振幅
は１倍されるＫとどまる。従ってＳ／Ｎ比は１倍改善さ
れて第６図０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７図に示す。第７
図において、第３図と同一の構成要素には同一の番号を
付しておシ説明は省略する０第７図において、１３はポ
ンピング波の送信線シ返し周期Ｔたけ信号を遅らせる遅
延回路であシ１例えは’ＣＣＤ ＋ＢＢＤ等のアナログ
的手段で実現しても良イシ、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テイジタル的手段で実現
して良い事は言うまでもない。１２は加算器であシ、遅
延回路の種類に応じてアナログ又はディジタルのいずれ
のタイプでも良い。第７図図示の′構成の場合９位相検
出器８の出力Ｓｊが同一のり軸座標の各点毎に加算され
る事は明らかであシ、いわゆる１’ｉｊ１期加算によ、
９Ｓ／Ｎ比の改善を行なう事ができるＯ 本発明においては、更に（、−）、（、＞）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１、特定の走査線上の（τ）、（ｙ）の分
布を得る事ができるから、送信・受信振動子の対を相対
位置を一定に保ったままでＸまたは／およびｙ方向に移
動させ、各２または／および１座憶しておけば、 （
−Ｋ）、（、ｙ）の２次元または／および３次元分布を
得る事ができる。
図において、第３図と同一の構成要素には同一の番号を
付しておシ説明は省略する０第７図において、１３はポ
ンピング波の送信線シ返し周期Ｔたけ信号を遅らせる遅
延回路であシ１例えは’ＣＣＤ ＋ＢＢＤ等のアナログ
的手段で実現しても良イシ、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テイジタル的手段で実現
して良い事は言うまでもない。１２は加算器であシ、遅
延回路の種類に応じてアナログ又はディジタルのいずれ
のタイプでも良い。第７図図示の′構成の場合９位相検
出器８の出力Ｓｊが同一のり軸座標の各点毎に加算され
る事は明らかであシ、いわゆる１’ｉｊ１期加算によ、
９Ｓ／Ｎ比の改善を行なう事ができるＯ 本発明においては、更に（、−）、（、＞）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１、特定の走査線上の（τ）、（ｙ）の分
布を得る事ができるから、送信・受信振動子の対を相対
位置を一定に保ったままでＸまたは／およびｙ方向に移
動させ、各２または／および１座憶しておけば、 （
−Ｋ）、（、ｙ）の２次元または／および３次元分布を
得る事ができる。
第８図はその構成例で、第７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８図において、
駆動部１４は例えばステッピングモータによって振動子
４，６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は例えばステッ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からのボンピング波送信同期信
号やクロッ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。メモリー７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
スに従って、フ記憶する。表示部１８は記憶された（τ
）６０）の分布をメモリから読み出して表示する。
番号を付しており、説明は省略する。第８図において、
駆動部１４は例えばステッピングモータによって振動子
４，６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は例えばステッ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からのボンピング波送信同期信
号やクロッ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。メモリー７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
スに従って、フ記憶する。表示部１８は記憶された（τ
）６０）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（τ）、０）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。
元分布を得る事ができる事は明らかである。
尚、第８図において、振動子４，６０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
キャン・プローブの対を用いる事Ｂ により２機械的走査を行なわなくても（−ｚ ）、０）
の２次元分布が得られる様になる事は言う捷でもない。
に行うものとしたが、振動子の対としていわゆる電子ス
キャン・プローブの対を用いる事Ｂ により２機械的走査を行なわなくても（−ｚ ）、０）
の２次元分布が得られる様になる事は言う捷でもない。
又、第８図にお込て、メモリー７を用いず。
表示管の残光特性を用いて（ｉ）、（、ｔ）の２次元分
布像を得ても良い事は言うまでもない。
布像を得ても良い事は言うまでもない。
［Ｆ］ 発明の効果
以上述べた如く１本発明によれば、以前に提案Ｌ７た超
音波媒体の非線形パラメータ（−Ｋ）、（、ｙ）の測定
に比べ、より簡単なハードウェアで、より高速にその分
布を測定する事ができる。
音波媒体の非線形パラメータ（−Ｋ）、（、ｙ）の測定
に比べ、より簡単なハードウェアで、より高速にその分
布を測定する事ができる。
第１図および第２図は本発明の詳細な説明する説明図、
第３図は本発明の一実施例構成、第４図は第３図図示構
成の動作を説明する説明図、“誠５図は球面波のポンピ
ング波が到来する場合を、説明する説明図、第６図はＳ
ｌＮ比を向上する態様を説明する説明図、第７図は第６
図に対応する一実施例構成、第８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。 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は位相検出器、９はフ
ィルタ、１０はボ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。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 森 １） 寛（外１名）甘う図 ＞ Ｃｔ こ
−〇＞へａｌｌｌｌ＜ ６目 べ
第３図は本発明の一実施例構成、第４図は第３図図示構
成の動作を説明する説明図、“誠５図は球面波のポンピ
ング波が到来する場合を、説明する説明図、第６図はＳ
ｌＮ比を向上する態様を説明する説明図、第７図は第６
図に対応する一実施例構成、第８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。 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は位相検出器、９はフ
ィルタ、１０はボ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。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 森 １） 寛（外１名）甘う図 ＞ Ｃｔ こ
−〇＞へａｌｌｌｌ＜ ６目 べ
Claims (4)
- （１）（イ）超音波媒体を透過する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と。 （ロ） 該超音波ビームと交差し、被観察部位をカバー
するだけのビーム幅を持つポンピング・パルス用超音波
を送信する超音波振動子と。 （−Ｊ ポンピング波による測定波の位相の遷移量に
ついての時間的経過を音速、を仲介として上記ビームが
透過してきた組織の位置の関数として検出する手段と。 に）上記位相遷移量の、測定ビーム線上の空間分布出力
を、ボンピング波の周波数特性の逆特性にほぼ等しいフ
ィルタに通す事によシ超音波媒体の等側弁線形ノくラメ
ータ（τ）１の測定ビーム線上の空間分布を得る手段と
。 を持つ事を特徴とする超音波媒体の等側弁線形ノくラメ
ータ分布測定装置。 - （２）（イ）超音波媒体を透過する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と。 ←）該超音波ビームと交差し、被観察部位をカバーする
だけのビーム幅を持つボンピング・パルス用超音波を送
信する超音波振動子と。 （ハ） ポンピング波による測定波の位相の遷移量につ
いての時間的経過を音速を仲介として上記ビームが透過
してきた組織の位置の関数として検出する手段と。 に）上記痘相遷移量の、測定ビーム線上の空間分布出力
を、ボンピング波の周波数特性の逆特性にほぼ等しいフ
ィルタに通す事により超音波媒体の等側弁線形パラメー
タ（Ｔ九の測定ビーム線上の空間分布を得る手段と。 （ホ）ポンピング波の音圧分布を場所及び時間の関数と
し、て予め測定１−ておき、上記等価非線形パラメータ
の測定線上の空間分布を得るに当って、上記予め測定さ
れた音圧分布を用いて補正を行う手段と。 を持つ事を特徴とする超音波媒体の等価非線形パラメー
タ分布測定装置。 - （３）（イ）超音波媒体を透過する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と。 （ロ）該超音波ビームと交差し、被観察部位をカバーす
るだけのビーム幅を持つポンピング・パルス用超音波を
送信する超音波振動子と。 ｒ（ポンピング波による測定波の位相の遷移量について
の時間的経過を音速を仲介として上記ビームが透過して
きた組織の位置の関数として検出する手段と。 に）上記位相遷移量の、測定ビーム線上の空間分布出力
を、ポンピング波の周波数特性の逆特性にほぼ等しいフ
ィルタに通す事にょの測定ビーム線上の空間分布を得る
手段と。 （ホ）上記等価非線形パラメータの測定ビーム線上の空
間分布を得るに当って、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と。 を持つことを特徴とする超音波媒体の等価非線形パラメ
ータ分布測定装置。 - （４）（イ）超音波媒体を透過する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と。 （ロ）該超音波ビームと交差し、被観察部位をカバーす
るだけのビーム幅を持つポンピング・パルス用超音波を
送信する超音波振動子と。 Ｃ→ ポンピング波による測矩波の位相の遷移量につい
ての時間的経過を音速を仲介として上記ビーム力（透過
してきた！Ｊｉ織の位置の関数として検出する手段と。 （→ 上記位相遷移量の、測定ビーム線上の空間分布出
力を、ポンピング波の周波数特性の逆特性にほぼ等しい
フィルタに通す事により シ超音波媒体の等価非線形パラメータ（τ）。 の測定ビーム線上の空間分布を得る手段と。 （ホ） 上記送信・受信振動子の対を一次元的または二
次元的に走査する事により、二次元的または三次元的な
等価非線形パラメータ分布像を得るだめの手段と。 を持つことを特徴とする超音波媒体の等価非線形パラメ
ータ分布測定装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58039907A JPS59164956A (ja) | 1983-03-10 | 1983-03-10 | 超音波媒体の等価非線形パラメ−タ分布測定装置 |
| US06/587,522 US4566460A (en) | 1983-03-10 | 1984-03-08 | Measuring method and apparatus for non-linear parameter of acoustic medium and its application |
| DE8484301591T DE3475651D1 (en) | 1983-03-10 | 1984-03-09 | Measuring non-linear parameter of acoustic medium |
| EP84301591A EP0128635B1 (en) | 1983-03-10 | 1984-03-09 | Measuring non-linear parameter of acoustic medium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58039907A JPS59164956A (ja) | 1983-03-10 | 1983-03-10 | 超音波媒体の等価非線形パラメ−タ分布測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59164956A true JPS59164956A (ja) | 1984-09-18 |
| JPH0420141B2 JPH0420141B2 (ja) | 1992-03-31 |
Family
ID=12566021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58039907A Granted JPS59164956A (ja) | 1983-03-10 | 1983-03-10 | 超音波媒体の等価非線形パラメ−タ分布測定装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4566460A (ja) |
| EP (1) | EP0128635B1 (ja) |
| JP (1) | JPS59164956A (ja) |
| DE (1) | DE3475651D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011072584A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Fujifilm Corp | 超音波診断装置、および超音波診断方法 |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6060838A (ja) * | 1983-09-13 | 1985-04-08 | 富士通株式会社 | 超音波音場観測装置 |
| US4610255A (en) * | 1983-12-02 | 1986-09-09 | Fujitsu Limited | Ultrasonic non-linear parameter measuring system |
| JPS6111025A (ja) * | 1984-06-26 | 1986-01-18 | 株式会社東芝 | 超音波組織診断装置 |
| JPS61100237A (ja) * | 1984-10-23 | 1986-05-19 | 株式会社東芝 | 超音波診断装置 |
| US4802490A (en) * | 1984-11-01 | 1989-02-07 | Johnston G Gilbert | Catheter for performing volumetric flow rate determination in intravascular conduits |
| FR2577324B1 (fr) * | 1985-02-08 | 1987-03-06 | Labo Electronique Physique | Appareil d'exploration de milieux par echographie ultrasonore |
| US4807633A (en) * | 1986-05-21 | 1989-02-28 | Indianapolis Center For Advanced Research | Non-invasive tissue thermometry system and method |
| US4970656A (en) * | 1986-11-07 | 1990-11-13 | Alcon Laboratories, Inc. | Analog drive for ultrasonic probe with tunable phase angle |
| JPS63122923A (ja) * | 1986-11-13 | 1988-05-26 | Agency Of Ind Science & Technol | 超音波測温装置 |
| US5001649A (en) * | 1987-04-06 | 1991-03-19 | Alcon Laboratories, Inc. | Linear power control for ultrasonic probe with tuned reactance |
| JPH01299537A (ja) * | 1988-05-27 | 1989-12-04 | Agency Of Ind Science & Technol | 音響特性測定装置及び測温装置 |
| DE3829999A1 (de) | 1988-09-01 | 1990-03-15 | Schering Ag | Ultraschallverfahren und schaltungen zu deren durchfuehrung |
| US5143070A (en) * | 1989-11-17 | 1992-09-01 | The University Of Texas Systems Board Of Regents | Transaxial compression technique for sound velocity estimation |
| US5293870A (en) * | 1989-11-17 | 1994-03-15 | Board Of Regents The University Of Texas System | Method and apparatus for elastographic measurement and imaging |
| US5108369A (en) * | 1990-03-15 | 1992-04-28 | Diagnostic Devices Group, Limited | Dual-diameter multifunction catheter |
| US5086775A (en) * | 1990-11-02 | 1992-02-11 | University Of Rochester | Method and apparatus for using Doppler modulation parameters for estimation of vibration amplitude |
| DE4229817C2 (de) * | 1992-09-07 | 1996-09-12 | Siemens Ag | Verfahren zur zerstörungsfreien und/oder nichtinvasiven Messung einer Temperaturänderung im Inneren eines insbesondere lebenden Objektes |
| JP3094742B2 (ja) * | 1993-09-03 | 2000-10-03 | 松下電器産業株式会社 | 超音波診断装置 |
| US5482045A (en) * | 1994-10-12 | 1996-01-09 | Advanced Technology Laboratories, Inc. | Ultrasonic diagnostic system gain control |
| AU2833097A (en) * | 1996-05-10 | 1997-12-05 | Christian H. Constantinov | System and method for registration and reproduction of sensory fields |
| US5921928A (en) * | 1996-12-05 | 1999-07-13 | Mayo Foundation For Medical Education And Research | Acoustic force generation by amplitude modulating a sonic beam |
| KR100439656B1 (ko) * | 2002-01-04 | 2004-07-12 | (주)휴먼정보통신 | 초음파를 이용한 비접촉식 온도분포 계측장치 |
| US20050277835A1 (en) * | 2003-05-30 | 2005-12-15 | Angelsen Bjorn A | Ultrasound imaging by nonlinear low frequency manipulation of high frequency scattering and propagation properties |
| US8038616B2 (en) * | 2003-05-30 | 2011-10-18 | Surf Technology As | Acoustic imaging by nonlinear low frequency manipulation of high frequency scattering and propagation properties |
| US6984209B2 (en) * | 2003-07-02 | 2006-01-10 | The Brigham And Women's Hospital, Inc. | Harmonic motion imaging |
| US20110092818A1 (en) * | 2009-10-16 | 2011-04-21 | Artann Laboratories, Inc. | Ultrasonometer for bone assessment in infants |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4431008A (en) * | 1982-06-24 | 1984-02-14 | Wanner James F | Ultrasonic measurement system using a perturbing field, multiple sense beams and receivers |
| JPS5955245A (ja) * | 1982-09-25 | 1984-03-30 | 富士通株式会社 | 超音波診断処理方式 |
-
1983
- 1983-03-10 JP JP58039907A patent/JPS59164956A/ja active Granted
-
1984
- 1984-03-08 US US06/587,522 patent/US4566460A/en not_active Expired - Lifetime
- 1984-03-09 EP EP84301591A patent/EP0128635B1/en not_active Expired
- 1984-03-09 DE DE8484301591T patent/DE3475651D1/de not_active Expired
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011072584A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Fujifilm Corp | 超音波診断装置、および超音波診断方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0128635A2 (en) | 1984-12-19 |
| EP0128635B1 (en) | 1988-12-14 |
| DE3475651D1 (en) | 1989-01-19 |
| US4566460A (en) | 1986-01-28 |
| EP0128635A3 (en) | 1986-01-15 |
| JPH0420141B2 (ja) | 1992-03-31 |
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