生体超音波マイクロスペクトロスコピーによる生体高分子溶液の音響特性に関する研究

本研究は、生体超音波マイクロスペクトロスコピーの手法を生体高分子溶液の音響特性測定に適用し、10MHz以上の周波数帯において十分な研究が成されていない、生体高分子水溶液の音響特性を明らかにすることを目的として行った。さらに、この測定結果を基に、生体組織の音響特性測定結果の解析を行った。1.以前に開発した生体超音波スペクトロスコピー・システムの適用周波数範囲を、数MHz帯の低周波帯まで拡張するため、低周波用縦波超音波トランスジューサ-を製作した。本システムを用いてヒマシ油、綿実油の音響特性を2MHzから500MHzの周波帯において測定し、拡張されたシステムの信頼性を確認した。2.生体高分子溶液試料として、牛ヘモグロビン水溶液を取り上げ、音響特性を50MHz-200MHzの周波数範囲で、濃度および周波数の関数として測定した。ヘモグロビン水溶液に対して、4つの音響パラメータ(音速、減衰係数、音響インピーダンス、密度)を初めて同時に決定した。これらの音響パラメータの値は、全て濃度とほぼ比例関係にある。さらに、減衰係数の周波数依存性が、濃度・周波数の関数となっており、生体高分子溶液の特性を表す新たなパラメータとなることを明らかにした。3.生体組織の音響特性を解析するための基礎的検討として、牛の肝臓、心筋の音響特性を測定した。。ヘモグロビン水溶液に対する測定結果を用いて解析した結果、音響パラメータの全てにおいてタンパク質含有量の高い肝臓の方が大きな値をとり、組織の音響特性はタンパク質の含有量で特徴づけられることが明らかになった。

本研究は、生体超音波マイクロスペクトロスコピーの手法を生体高分子溶液の音響特性測定に適用し、10MHz以上の周波数帯において十分な研究が成されていない、生体高分子水溶液の音響特性を明らかにすることを目的として行った。さらに、この測定結果を基に、生体組織の音響特性測定結果の解析を行った。1.以前に開発した生体超音波スペクトロスコピー・システムの適用周波数範囲を、数MHz帯の低周波帯まで拡張するため、低周波用縦波超音波トランスジューサ-を製作した。本システムを用いてヒマシ油、綿実油の音響特性を2MHzから500MHzの周波帯において測定し、拡張されたシステムの信頼性を確認した。2.生体高分子溶液試料として、牛ヘモグロビン水溶液を取り上げ、音響特性を50MHz-200MHzの周波数範囲で、濃度および周波数の関数として測定した。ヘモグロビン水溶液に対して、4つの音響パラメータ(音速、減衰係数、音響インピーダンス、密度)を初めて同時に決定した。これらの音響パラメータの値は、全て濃度とほぼ比例関係にある。さらに、減衰係数の周波数依存性が、濃度・周波数の関数となっており、生体高分子溶液の特性を表す新たなパラメータとなることを明らかにした。3.生体組織の音響特性を解析するための基礎的検討として、牛の肝臓、心筋の音響特性を測定した。。ヘモグロビン水溶液に対する測定結果を用いて解析した結果、音響パラメータの全てにおいてタンパク質含有量の高い肝臓の方が大きな値をとり、組織の音響特性はタンパク質の含有量で特徴づけられることが明らかになった。