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超音波顕微鏡を用いた微小体積生体試料の音響非線形パラメータ測定法の開発

开发使用超声显微镜测量微体积生物样品的声学非线性参数的方法

基本信息

批准号：
04650349
负责人：
斎藤繁実
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tokai University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1992
资助国家：
日本
起止时间：
1992 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

球面状の集束音源によって単一周波数の正弦波音波を発生させると,音波が焦点に向かって伝搬するにしたがい,主に媒質の弾性的非線形特性を反映してその音圧波形がひずみ、高調波を発生する。一方,媒質の弾性的非直線性を表す音響的非線形パラメータは物質の,特に生体組織の,キャラクタライゼーションに有用であると期待されている。本研究では第2高調波の発生度合を観測することにより,超音波顕微鏡の構成要素である集束音波の焦点に微小体積の生体試料を挿入してその非線形パラメータを測定する方法を開発する理論的・実験的検討を行った。これは、本研究者が既に提案している集束音波を用いた非線形パラメータ測定法を,より高周波の超音波の場合に適用して試料体積を微小にする試みである。本研究ではまず,前に提案した方法の測定精度について,試料の線形特性の測定,試料の寸法と挿入位置,受波器の設定位置などの誤差,および試料の速度分散性や音波照射に伴う温度上昇が非線形パラメータ測定に与える影響を,KZK方程式の逐次近似解を用いた数値解析と実験により調べた。その結果,1.9MHzの試作実験装置での測定誤差は±15%以下にでき,大きな試料を用いる従来の有限振幅法とほぼ同程度の測定精度を得ることがわかった。高周波化しても,減衰定数が周波数にほぼ比例する生体試料では,同程度の精度が得られる。一方,高周波化により焦点後領域にビーム幅より十分小さい受波器を設けることが困難になる対策として,ビーム幅より十分に大きな平面状受波器で観測した場合の非線形ひずみ音圧の基本波・第2高調波成分の特性につきKZK方程式を基礎にした理論解析とその実験的検証を行った。その結果に基づいて,有限開口受波器での観測結果から挿入試料の非線形パラメータを測定する方法を新たに提案した。この方法の検証のため,現在,20MHzの測定装置を製作している。

The spherical clustered sound source is a sine wave with a single wave number, and the focus of the sound wave is moved to the sine wave.るにしたがい, the non-linear characteristic of the main medium's elasticity を reflects the してそのsound pressure waveform がひずみ, high-pitched wave を発生する. On the one hand, the non-linearity of the elasticity of the medium represents the non-linearity of the sound and the characteristics of the material.に生体の,キャラクタライゼーションに用であるとLooking forward to されている. In this study, the second high-pitched wave is produced and measured, and the components of the ultrasonic micromirror are the focus of the focused sound wave. The small volume of biological sample is inserted into the non-linear measurement method and the theoretical and practical method is used. Kazuo and this researcher proposed the measurement of clustered sound waves using non-linear radiometers. The method is suitable for high-frequency ultrasonic applications and the sample volume is very small. In this study, the measurement accuracy of the method proposed before, the linear characteristics of the sample, the insertion position of the sample, the setting position of the receiver, the error, and the sample The speed dispersion is measured by sound wave irradiation accompanied by temperature rise and the non-linear measurement is affected by the noise. The successive approximate solution of the KZK equation is analyzed by the numerical value of the noise and the tuning is adjusted. As a result, the measurement error of the 1.9MHz trial device is less than ±15%, and it is large. The sample was measured using the limited amplitude method with the same degree of accuracy. High frequency is achieved, the frequency of attenuation is determined by the number of cycles, the ratio of the biological sample is achieved, and the same level of precision is achieved. On the one hand, the high-frequency and high-frequency areas behind the focus are very small and the receiver is designedけることがdifficultyになる対CEとして,ビーム片より十に大きなplane shape The characteristics of the fundamental wave and the second high-pitched wave component of the non-linear measurement of the wave device and the occasion of the KZK equation are the basis of the theoretical analysis and the 検行った of the non-linear sound pressure.そのRESULTS に BASE づいて, での観measurement results から INSERT THE SAMPLE NON-LINEAR パラメータを DETERMINATION する METHOD を新たにPROPOSAL した. Now, the 20MHz measuring device has been manufactured based on the method and certification.