JP4747300B2 - Acoustic impedance measurement method, acoustic impedance measurement device, object characteristic evaluation method, and object characteristic evaluation device - Google Patents
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Description
本発明は、超音波を利用した音響インピーダンス測定方法、音響インピーダンス測定装置、物体特性評価方法、及び物体特性評価装置に関するものである。 The present invention relates to an acoustic impedance measurement method, an acoustic impedance measurement device, an object property evaluation method, and an object property evaluation device using ultrasonic waves.
音響インピーダンスは、密度と音速との積により決定され、硬さを反映したパラメータとして利用される。具体的には、例えば、軟組織(表層部)及び骨(コア部)の音響インピーダンスを測定して、その測定値に基づいて骨粗鬆症の診断を行う技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 The acoustic impedance is determined by the product of density and sound velocity, and is used as a parameter reflecting hardness. Specifically, for example, a technique for measuring the acoustic impedance of soft tissue (surface layer portion) and bone (core portion) and diagnosing osteoporosis based on the measured value has been proposed (see, for example, Patent Document 1). ).
特許文献1に記載の音響インピーダンス測定装置は、被検査物に超音波を照射するためのトランスデューサを備える。このトランスデューサは、超音波振動子を主要部として構成された超音波センサと、その超音波センサに接合された中間媒体とからなる。この装置では、パルス信号を供給することにより、超音波振動子が振動して超音波が照射されるようになっている。 The acoustic impedance measuring device described in Patent Literature 1 includes a transducer for irradiating an object with ultrasonic waves. This transducer is composed of an ultrasonic sensor composed mainly of an ultrasonic vibrator and an intermediate medium joined to the ultrasonic sensor. In this apparatus, by supplying a pulse signal, the ultrasonic transducer vibrates and is irradiated with ultrasonic waves.
この音響インピーダンス測定装置において、被検査物(軟組織及び骨)の音響インピーダンスを測定する場合、先ず、初期校正としてトランスデューサを空気中にセットしてトランスデューサから超音波を照射することにより、中間媒体と空気との境界面からの反射波信号が取得される。その後、既知の音響インピーダンスを有する校正媒体にトランスデューサを当接させた状態で、トランスデューサから超音波を照射することにより、中間媒体と校正媒体との境界面からの反射波信号が取得される。そして、音圧反射係数の関係式を利用し、中間媒体と空気との境界面からの反射波信号と、中間媒体と校正媒体との境界面からの反射波信号と、空気の音響インピーダンスと、校正媒体の音響インピーダンスとに基づいて、中間媒体の音響インピーダンスが算出される。 In this acoustic impedance measuring apparatus, when measuring the acoustic impedance of an object to be inspected (soft tissue and bone), first, as an initial calibration, the transducer is set in the air, and the ultrasonic wave is irradiated from the transducer, so that the intermediate medium and the air The reflected wave signal from the boundary surface is acquired. Then, in a state where the transducer is in contact with a calibration medium having a known acoustic impedance, a reflected wave signal from the boundary surface between the intermediate medium and the calibration medium is acquired by irradiating ultrasonic waves from the transducer. And using the relational expression of the sound pressure reflection coefficient, the reflected wave signal from the interface between the intermediate medium and the air, the reflected wave signal from the interface between the intermediate medium and the calibration medium, the acoustic impedance of the air, Based on the acoustic impedance of the calibration medium, the acoustic impedance of the intermediate medium is calculated.
次いで、トランスデューサを軟組織の表面に当接させた状態で、トランスデューサから超音波を照射することにより、中間媒体と軟組織との境界面からの反射波信号と、軟組織と骨との境界面からの反射波信号とが取得される。そして、音圧反射係数の関係式を利用し、中間媒体と軟組織との境界面からの反射波信号と、中間媒体の音響インピーダンスとに基づいて、軟組織の音響インピーダンスが求められる。さらに、軟組織と骨との境界面からの反射波信号と軟組織の音響インピーダンスとに基づいて、骨の音響インピーダンスが求められ、その音響インピーダンスに応じて骨粗鬆症の診断が行われる。
ところで、特許文献1の音響インピーダンス測定装置では、被検査物の音響インピーダンスを測定するのに先立ち初期校正が行われる。この初期校正では、空気中に超音波を照射した後に、校正媒体に向けて超音波を照射する必要がある。従って、被検査物の音響インピーダンスを測定するためには超音波を複数回照射しなければならない。また、中間媒体の音響インピーダンスを求めてから、被検査物の音響インピーダンスを求める必要があるので、その演算処理が複雑になり、測定時間が長くなるといった問題や装置サイズが大型化するといった問題が生じる。 By the way, in the acoustic impedance measuring apparatus of patent document 1, initial calibration is performed prior to measuring the acoustic impedance of the object to be inspected. In this initial calibration, it is necessary to irradiate ultrasonic waves toward the calibration medium after irradiating ultrasonic waves into the air. Therefore, in order to measure the acoustic impedance of the object to be inspected, it is necessary to irradiate ultrasonic waves a plurality of times. In addition, since it is necessary to obtain the acoustic impedance of the object to be inspected after obtaining the acoustic impedance of the intermediate medium, there is a problem that the calculation process becomes complicated, the measurement time becomes long, and the apparatus size becomes large. Arise.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で被検査物の音響インピーダンスを迅速に測定することができる音響パラメータ測定方法、及び音響パラメータ測定装置を提供することにある。また、別の目的は、簡単な構成で被検査物の特性評価を迅速に行うことができる物体特性評価方法、及び物体特性評価装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an acoustic parameter measuring method and an acoustic parameter measuring apparatus that can quickly measure the acoustic impedance of an object to be inspected with a simple configuration. There is. Another object is to provide an object characteristic evaluation method and an object characteristic evaluation apparatus capable of quickly performing characteristic evaluation of an inspection object with a simple configuration.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明では、超音波を被検査物に照射し、得られた反射波に基づいて前記被検査物の音響インピーダンスを測定する音響インピーダンス測定方法であって、既知の固有音響インピーダンス及び振動面を有する超音波振動子と前記被検査物とを対向配置するとともに、前記超音波振動子と前記被検査物との間に前記超音波振動子及び前記被検査物とは異なる既知の固有音響インピーダンスを有する超音波伝達体を介在させるステップと、前記超音波振動子から前記被検査物に向けて超音波を照射し、その照射された超音波を前記超音波振動子の前記振動面での反射作用により前記被検査物の表面にて多次的に反射させ、前記超音波振動子に時間差で到達するn次反射波(ただしnは自然数)及びm次反射波(ただしmはnよりも大きい自然数)の信号強度を検出するステップと、前記n次反射波の信号強度、前記m次反射波の信号強度、前記超音波伝達体の固有音響インピーダンス及び前記超音波振動子の固有音響インピーダンスに基づいて、前記被検査物の音響インピーダンスを算出するステップとを含むことを特徴とする音響インピーダンス測定方法をその要旨とする。 In order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to claim 1, an acoustic impedance measurement method is provided in which an ultrasonic wave is irradiated onto an inspection object, and an acoustic impedance of the inspection object is measured based on the obtained reflected wave. An ultrasonic transducer having a known intrinsic acoustic impedance and vibration surface and the object to be inspected, and the ultrasonic transducer and the object to be inspected between the ultrasonic transducer and the object to be inspected Interposing an ultrasonic transmission body having a known intrinsic acoustic impedance different from the object to be inspected, irradiating ultrasonic waves from the ultrasonic transducer toward the object to be inspected, and applying the irradiated ultrasonic waves to the object An nth-order reflected wave (where n is a natural number) and m that are reflected in a multi-dimensional manner on the surface of the object to be inspected by reflection action on the vibration surface of the ultrasonic vibrator and reach the ultrasonic vibrator with a time difference. Next Detecting a signal intensity of a radiation wave (where m is a natural number larger than n), a signal intensity of the nth order reflected wave, a signal intensity of the mth order reflected wave, a specific acoustic impedance of the ultrasonic transmission body, and the And a step of calculating an acoustic impedance of the object to be inspected based on a specific acoustic impedance of the ultrasonic transducer.
請求項1に記載の発明によれば、超音波振動子と被検査物との間に超音波伝達体が介在され、超音波振動子から被検査物に向けて超音波が照射される。超音波振動子と被検査物とは超音波伝達体を介して対向配置されており、超音波振動の振動面での反射作用により被検査物の表面にて超音波が多次的に反射される。このとき、それらの反射波のうちの任意の2つの反射波であるn次反射波及びm次反射波の信号強度が検出される。そして、n次反射波の信号強度、m次反射波の信号強度、超音波伝達体の固有音響インピーダンス及び超音波振動子の固有音響インピーダンスに基づいて、被検査物の音響インピーダンスが算出される。この測定方法によると、従来技術のように超音波を複数回照射する必要がなく、超音波振動子から超音波を1回照射すれば、被検査物の音響インピーダンスを求めることができる。 According to the first aspect of the present invention, the ultrasonic transmission body is interposed between the ultrasonic transducer and the inspection object, and the ultrasonic wave is irradiated from the ultrasonic transducer toward the inspection object. The ultrasonic transducer and the object to be inspected are opposed to each other via an ultrasonic transmission body, and the ultrasonic waves are reflected in a multi-dimensional manner on the surface of the object to be inspected by the reflection action on the vibration surface of the ultrasonic vibration. The At this time, the signal intensities of the n-th order reflected wave and the m-th order reflected wave, which are any two of the reflected waves, are detected. Then, the acoustic impedance of the object to be inspected is calculated based on the signal intensity of the nth-order reflected wave, the signal intensity of the mth-order reflected wave, the specific acoustic impedance of the ultrasonic transmission body, and the specific acoustic impedance of the ultrasonic transducer. According to this measuring method, it is not necessary to irradiate the ultrasonic wave a plurality of times as in the prior art, and the acoustic impedance of the object to be inspected can be obtained by irradiating the ultrasonic wave once from the ultrasonic transducer.
請求項2に記載の発明は、超音波を被検査物に照射し、得られた反射波に基づいて前記被検査物の音響インピーダンスを測定する音響インピーダンス測定装置であって、既知の固有音響インピーダンスを有しかつ前記被検査物の表面からの反射波を反射可能な振動面を有し、電気信号を振動に変換して超音波を発生させるとともに、前記反射波を受信して電気信号に変換する超音波振動子と、前記被検査物及び前記超音波振動子とは異なる既知の固有音響インピーダンスを有し、基端が前記超音波振動子の前記振動面に接合される一方、先端が前記被検査物に対して直接接触するように配置される超音波伝達体と、前記超音波振動子の前記振動面での反射作用により前記超音波振動子に時間差で到達するn次反射波(ただしnは自然数)及びm次反射波(ただしmはnよりも大きい自然数)に基づいて、それらの信号強度を検出する信号強度検出手段と、前記n次反射波の信号強度、前記m次反射波の信号強度、前記超音波伝達体の固有音響インピーダンス及び前記超音波振動子の固有音響インピーダンスに基づいて、前記被検査物の音響インピーダンスを算出する演算手段とを備えることを特徴とする音響インピーダンス測定装置をその要旨とする。
The invention according to
請求項2に記載の発明によれば、超音波伝達体の基端が超音波振動子の振動面と接合されるとともにその先端が被検査物に対して直接接触するよう配置される。そして、超音波振動子が電気信号を振動に変換することにより、その超音波振動子の振動面から超音波伝達体を介して被検査物に超音波が照射される。超音波振動子と被検査物とは超音波伝達体を介して対向配置されており、超音波振動の振動面での反射作用により被検査物の表面にて超音波が多次的に反射される。このとき、信号強度検出手段により、それらの反射波のうちの任意の2つの反射波であるn次反射波及びm次反射波の信号強度が検出される。そして、演算手段により、n次反射波の信号強度、m次反射波の信号強度、超音波伝達体の固有音響インピーダンス及び超音波振動子の固有音響インピーダンスに基づいて、被検査物の音響インピーダンスが算出される。この音響インピーダンス測定装置によると、従来技術のように超音波を複数回照射する必要がなく、超音波振動子から超音波を1回照射すれば、被検査物の音響インピーダンスを求めることができる。またこの測定装置では、音響インピーダンスを簡単に求めることができ、従来技術と比較して処理回路の簡素化が可能となる。従って、装置を小型化して携帯が可能な測定装置を実現することができる。 According to the second aspect of the present invention, the base end of the ultrasonic transmission body is joined to the vibration surface of the ultrasonic transducer, and the front end thereof is arranged to directly contact the object to be inspected. Then, the ultrasonic transducer converts the electrical signal into vibration, so that the object to be inspected is irradiated from the vibration surface of the ultrasonic transducer via the ultrasonic transmission body. The ultrasonic transducer and the object to be inspected are opposed to each other via an ultrasonic transmission body, and the ultrasonic waves are reflected in a multi-dimensional manner on the surface of the object to be inspected by the reflection action on the vibration surface of the ultrasonic vibration. The At this time, the signal intensity detection means detects the signal intensity of the n-th order reflected wave and the m-th order reflected wave, which are arbitrary two of the reflected waves. Then, based on the signal intensity of the nth order reflected wave, the signal intensity of the mth order reflected wave, the specific acoustic impedance of the ultrasonic transmitter, and the specific acoustic impedance of the ultrasonic transducer, the calculation means calculates the acoustic impedance of the object to be inspected. Calculated. According to this acoustic impedance measuring apparatus, it is not necessary to irradiate ultrasonic waves a plurality of times as in the prior art, and the acoustic impedance of the object to be inspected can be obtained by irradiating ultrasonic waves once from the ultrasonic transducer. Further, in this measuring apparatus, the acoustic impedance can be easily obtained, and the processing circuit can be simplified as compared with the prior art. Therefore, it is possible to realize a measurement apparatus that can be carried by reducing the size of the apparatus.
請求項3に記載の発明は、請求項2において、前記n次反射波は、前記超音波振動子が発した超音波が前記被検査物の表面で反射される結果、前記超音波振動子に最初に到着する一次反射波であり、前記m次反射波は、前記振動面で反射された前記一次反射波が再び前記被検査物の表面で反射される結果、前記一次反射波の次に到着する二次反射波であることをその要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the nth-order reflected wave is reflected on the ultrasonic transducer as a result of the ultrasonic wave generated by the ultrasonic transducer being reflected from the surface of the inspection object. The primary reflected wave that arrives first, and the m-order reflected wave arrives next to the primary reflected wave as a result of the primary reflected wave reflected by the vibrating surface being reflected again by the surface of the inspection object. The gist is that it is a secondary reflected wave.
本発明のように、被検査物の表面にて超音波を多次的に反射させる場合、反射が繰り返される度に反射波の信号強度は小さくなるとともに、その反射波を超音波振動子で電気信号に変換する時刻も遅くなってしまう。従って、請求項3に記載の発明のように、比較的に信号強度が大きく超音波振動子に到達する時間が早い一次反射波及び二次反射波の信号強度を用いることにより、音響インピーダンスを正確かつ迅速に求めることができる。
As in the present invention, when ultrasonic waves are reflected in a multi-dimensional manner on the surface of an object to be inspected, the signal intensity of the reflected wave decreases each time reflection is repeated, and the reflected wave is electrically converted by an ultrasonic transducer. The time for conversion to a signal is also delayed. Therefore, as in the invention described in
請求項4に記載の発明は、請求項3において、前記信号強度検出手段は、前記一次反射波及び前記二次反射波を検出してそれら信号強度に応じた電圧値をそれぞれ前記演算手段に出力し、前記演算手段は、それら電圧値に基づいて前記被検査物の音響インピーダンスを算出することをその要旨とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the signal intensity detecting unit detects the primary reflected wave and the secondary reflected wave and outputs voltage values corresponding to the signal intensity to the calculating unit. The gist of the calculation means is to calculate the acoustic impedance of the inspection object based on the voltage values.
請求項4に記載の発明によれば、信号強度検出手段により、一次反射波及び二次反射波が検出され、それら反射波の信号強度に応じた電圧値が演算手段に出力される。演算手段により、それら電圧値に基づいて、一次反射波と二次反射波との反射率の関係を求めることができ、その関係を利用して被検査物の音響インピーダンスを正確に算出することができる。 According to the fourth aspect of the invention, the primary reflected wave and the secondary reflected wave are detected by the signal intensity detecting means, and a voltage value corresponding to the signal intensity of these reflected waves is output to the calculating means. Based on these voltage values, the calculation means can determine the relationship between the reflectance of the primary reflected wave and the secondary reflected wave, and can accurately calculate the acoustic impedance of the object to be inspected using the relationship. it can.
請求項5に記載の発明は、請求項2乃至4のいずれか1項において、前記演算手段が算出した音響インピーダンスを表示する表示装置をさらに備えることをその要旨とする。 The gist of a fifth aspect of the present invention is that the apparatus according to any one of the second to fourth aspects further includes a display device that displays the acoustic impedance calculated by the calculation means.
請求項5に記載の発明によれば、演算手段により算出された音響インピーダンスが表示装置に表示されるので、その音響インピーダンスに基づいて、被検査物の性状を容易に確認することができる。 According to the fifth aspect of the invention, since the acoustic impedance calculated by the computing means is displayed on the display device, the property of the object to be inspected can be easily confirmed based on the acoustic impedance.
請求項6に記載の発明は、請求項2乃至5のいずれか1項において、全体としてペン状を呈するハンドピースをさらに備え、そのハンドピースの先端に前記超音波振動子及び前記超音波伝達体が配置されていることをその要旨とする。 A sixth aspect of the present invention is the electronic device according to any one of the second to fifth aspects, further comprising a handpiece having a pen shape as a whole, and the ultrasonic transducer and the ultrasonic transmission body at a tip of the handpiece. The gist is that is arranged.
請求項6に記載の発明によれば、ユーザはハンドピースを手で持ってその先端の超音波伝達体を被検査物に当接させることで、被検査物の音響インピーダンスを測定することができるので、操作性に優れた音響インピーダンス測定装置を実現することができる。また、ハンドピースに信号強度検出手段及び演算手段が収容されていることが好ましく、さらに、ハンドピースに表示装置が設けられることが好ましい。この構成を採用すれば、携帯型の音響インピーダンス測定装置を実現することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, the user can measure the acoustic impedance of the object to be inspected by holding the handpiece by hand and bringing the ultrasonic transmission body at the tip thereof into contact with the object to be inspected. Therefore, an acoustic impedance measuring device with excellent operability can be realized. Moreover, it is preferable that the signal intensity detection means and the calculation means are accommodated in the handpiece, and it is preferable that the handpiece is provided with a display device. By adopting this configuration, a portable acoustic impedance measuring device can be realized.
請求項7に記載の発明は、超音波を被検査物に照射し、得られた反射波に基づいて前記被検査物の特性を評価する方法であって、既知の固有音響インピーダンス及び振動面を有する超音波振動子と前記被検査物とを対向配置するとともに、前記超音波振動子と前記被検査物との間に前記超音波振動子及び前記被検査物とは異なる既知の固有音響インピーダンスを有する超音波伝達体を介在させるステップと、前記超音波振動子から前記被検査物に向けて超音波を照射し、その照射された超音波を前記超音波振動子の前記振動面での反射作用により前記被検査物の表面にて多次的に反射させ、前記超音波振動子に時間差で到達するn次反射波(ただしnは自然数)及びm次反射波(ただしmはnよりも大きい自然数)の信号強度を検出するステップと、前記n次反射波の信号強度、前記m次反射波の信号強度、前記超音波伝達体の固有音響インピーダンス及び前記超音波振動子の固有音響インピーダンスに基づいて、前記被検査物の特性評価のための要素となるパラメータを算出するステップとを含むことを特徴とする超音波を利用した物体特性評価方法をその要旨とする。
The invention according to
請求項7に記載の発明によれば、超音波振動子と被検査物との間に超音波伝達体が介在され、超音波振動子から被検査物に向けて超音波が照射される。超音波振動子と被検査物とは超音波伝達体を介して対向配置されており、超音波振動の振動面での反射作用により被検査物の表面にて超音波が多次的に反射される。このとき、それらの反射波のうちの任意の2つの反射波であるn次反射波及びm次反射波の信号強度が検出される。そして、n次反射波の信号強度、m次反射波の信号強度、超音波伝達体の固有音響インピーダンス及び超音波振動子の固有音響インピーダンスに基づいて、被検査物の特性評価のための要素となるパラメータが算出される。この評価方法によると、超音波を複数回照射する必要がなく、超音波振動子から超音波を1回照射すれば、被検査物のパラメータを算出することができ、それに応じて被検査物の特性評価を迅速に行うことができる。 According to the seventh aspect of the present invention, the ultrasonic transmission body is interposed between the ultrasonic transducer and the inspection object, and the ultrasonic wave is irradiated from the ultrasonic transducer toward the inspection object. The ultrasonic transducer and the object to be inspected are opposed to each other via an ultrasonic transmission body, and the ultrasonic waves are reflected in a multi-dimensional manner on the surface of the object to be inspected by the reflection action on the vibration surface of the ultrasonic vibration. The At this time, the signal intensities of the n-th order reflected wave and the m-th order reflected wave, which are any two of the reflected waves, are detected. Based on the signal intensity of the n-th order reflected wave, the signal intensity of the m-th order reflected wave, the intrinsic acoustic impedance of the ultrasonic transmitter, and the intrinsic acoustic impedance of the ultrasonic transducer, The following parameters are calculated. According to this evaluation method, it is not necessary to irradiate the ultrasonic wave a plurality of times, and if the ultrasonic wave is irradiated once from the ultrasonic transducer, the parameter of the inspection object can be calculated, and the inspection object Characteristic evaluation can be performed quickly.
請求項8に記載の発明は、超音波を被検査物に照射し、得られた反射波に基づいて前記被検査物の特性を評価する装置であって、既知の固有音響インピーダンスを有しかつ前記被検査物の表面からの反射波を反射可能な振動面を有し、電気信号を振動に変換して超音波を発生させるとともに、前記反射波を受信して電気信号に変換する超音波振動子と、前記被検査物及び前記超音波振動子とは異なる既知の固有音響インピーダンスを有し、基端が前記超音波振動子の前記振動面に接合される一方、先端が前記被検査物に対して直接接触するように配置される超音波伝達体と、前記超音波振動子の前記振動面での反射作用により前記超音波振動子に時間差で到達するn次反射波(ただしnは自然数)及びm次反射波(ただしmはnよりも大きい自然数)に基づいて、それらの信号強度を検出する信号強度検出手段と、前記n次反射波の信号強度、前記m次反射波の信号強度、前記超音波伝達体の固有音響インピーダンス及び前記超音波振動子の固有音響インピーダンスに基づいて、前記被検査物の特性評価のための要素となるパラメータを算出する演算手段とを備えることを特徴とする超音波を利用した物体特性評価装置をその要旨とする。
The invention according to
請求項8に記載の発明によれば、超音波伝達体の基端が超音波振動子の振動面と接合されるとともにその先端が被検査物に対して直接接触するよう配置される。そして、超音波振動子が電気信号を振動に変換することにより、その超音波振動子の振動面から超音波伝達体を介して被検査物に超音波が照射される。超音波振動子と被検査物とは超音波伝達体を介して対向配置されており、超音波振動の振動面での反射作用により被検査物の表面にて超音波が多次的に反射される。このとき、信号強度検出手段により、それらの反射波のうちの任意の2つの反射波であるn次反射波及びm次反射波の信号強度が検出される。そして、演算手段により、n次反射波の信号強度、m次反射波の信号強度、超音波伝達体の固有音響インピーダンス及び超音波振動子の固有音響インピーダンスに基づいて、被検査物の特性評価のための要素となるパラメータが算出される。この評価装置によると、超音波を複数回照射する必要がなく、超音波振動子から超音波を1回照射すれば、被検査物のパラメータを求めることができ、それに応じて被検査物の特性評価を迅速に行うことができる。またこの評価装置では、被検査物のパラメータを簡単に求めることができ、処理回路の簡素化が可能となる。従って、装置を小型化して携帯が可能な評価装置を実現することができる。 According to the eighth aspect of the present invention, the base end of the ultrasonic transmission body is joined to the vibration surface of the ultrasonic transducer, and the tip thereof is disposed so as to be in direct contact with the object to be inspected. Then, the ultrasonic transducer converts the electrical signal into vibration, so that the object to be inspected is irradiated from the vibration surface of the ultrasonic transducer via the ultrasonic transmission body. The ultrasonic transducer and the object to be inspected are opposed to each other via an ultrasonic transmission body, and the ultrasonic waves are reflected in a multi-dimensional manner on the surface of the object to be inspected by the reflection action on the vibration surface of the ultrasonic vibration. The At this time, the signal intensity detection means detects the signal intensity of the n-th order reflected wave and the m-th order reflected wave, which are arbitrary two of the reflected waves. Based on the signal strength of the nth order reflected wave, the signal strength of the mth order reflected wave, the specific acoustic impedance of the ultrasonic transmitter, and the specific acoustic impedance of the ultrasonic transducer, the calculation means evaluates the characteristics of the inspection object. A parameter as an element is calculated. According to this evaluation apparatus, it is not necessary to irradiate the ultrasonic wave a plurality of times, and if the ultrasonic wave is irradiated once from the ultrasonic transducer, the parameter of the inspected object can be obtained, and the characteristics of the inspected object accordingly. Evaluation can be performed quickly. In this evaluation apparatus, the parameter of the inspection object can be easily obtained, and the processing circuit can be simplified. Accordingly, it is possible to realize an evaluation apparatus that can be carried by downsizing the apparatus.
以上詳述したように、請求項1〜6に記載の発明によると、簡単な構成で被検査物の音響インピーダンスを迅速に測定することができる。また、請求項7,8に記載の発明によると、簡単な構成で被検査物の特性評価を迅速に行うことができる。
As described in detail above, according to the first to sixth aspects of the invention, the acoustic impedance of the object to be inspected can be quickly measured with a simple configuration. Moreover, according to the invention of
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図1は音響インピーダンス測定装置を示す斜視図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an acoustic impedance measuring apparatus.
図1に示されるように、音響インピーダンス測定装置1は、全体としてペン状を呈するハンドピース2と、そのハンドピース2の先端に設けられる超音波センサ3とを備える。超音波センサ3の基端部はゴムなどの制振部材4を介してハンドピース2の先端取付口に固定されており、超音波センサ3はハンドピース2に対して音響的に絶縁されている。装置の不使用時には、ハンドピース2の先端に図示しないキャップを被せ、超音波センサ3を保護するようにしてもよい。本実施の形態の音響インピーダンス測定装置1は、携帯型の装置であり、ユーザがハンドピース2をペンのように手で持って被検査物に超音波センサ3を押し付けることでその音響インピーダンスを測定する。また、音響インピーダンス測定装置1において、ハンドピース2の外周面には操作パネル5やディスプレイ6が設けられるとともに、その内部には各種の処理回路が収納されている。操作パネル5やディスプレイ6は、ハンドピース2の上端面に設けてもよい。
As shown in FIG. 1, the acoustic impedance measuring apparatus 1 includes a
図2は音響インピーダンス測定装置1の電気的な回路構成を示している。図2に示すように、ハンドピース2内には、処理回路として発信機7、受信機8、受信電圧測定器9、マイクロコンピュータ(マイコン)10などが収納されている。マイコン10は操作パネル5、ディスプレイ6、発信機7、及び受信電圧測定器9と電気的に接続されており、発信機7及び受信機8が超音波センサ3に電気的に接続されている。
FIG. 2 shows an electrical circuit configuration of the acoustic impedance measuring apparatus 1. As shown in FIG. 2, a
図1及び図2に示されるように、本実施の形態の超音波センサ3は、例えば、アクリル樹脂を用いて円柱状に形成された超音波伝達体12と、例えば、圧電セラミックであるチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を用いて円板状に形成された超音波振動子13とを備える。超音波振動子13は超音波伝達体12と同じ直径を有する。この超音波振動子13の振動面14に超音波伝達体12の基端が接合される一方、超音波伝達体12の先端が被検査物(例えば、生体組織)16に直接接触するよう配置される。すなわち、この超音波センサ3では、超音波振動子13と被検査物16との間に超音波伝達体12が介在され、超音波振動子13と対向するよう被検査物16が配置される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
操作パネル5には、例えば、電源ボタン17や測定開始ボタン18などが設けられ、そのボタン操作に応じた信号がマイコン10に入力される。
For example, a
発信機7は、マイコン10から入力されるトリガー信号に応答して励起パルスを生成し、それを超音波センサ3に出力する。そして、超音波センサ3において、励起パルスが超音波振動子13に供給され、該超音波振動子13が振動することで、超音波が超音波伝達体12を介して被検査物16に照射される。本実施の形態では、超音波伝達体12において、超音波振動子13は被検査物16と対向する位置に配置されている。そのため、照射された超音波は、超音波振動子13の振動面14での反射作用により被検査物16の表面にて多次的に反射される。
The
超音波センサ3の超音波振動子13は、送受信兼用の振動子であり、被検査物16で反射した超音波(反射波)を電気信号に変換する。
The
受信機8は、図示しない信号増幅回路、遅延回路、ゲート回路などを含んで構成されていて、超音波振動子13で変換された反射波信号を増幅するとともに、その反射波信号を抽出する。具体的には、超音波の照射タイミングから所定時間が経過したときに遅延回路からゲートパルスが出力される。そして、そのゲートパルスに応じてゲート回路が動作することで、超音波振動子13に最初に到達する一次反射波とその次に到達する二次反射波との反射波信号が抽出される。
The
受信電圧測定器9は、A/D変換器19を含んで構成されていて、受信機8から入力される反射波信号の電圧値(アナログ値)をA/D変換し、その変換後のデジタルデータをマイコン10に出力する。
The reception
マイコン10は、各種の演算処理を行うCPU21や処理プログラムやデータを記憶するメモリ22などを含んで構成されていて、装置全体を統括的に制御する。処理プログラムとしては、音響インピーダンスを算出するためのプログラムや、算出した音響インピーダンスなどをディスプレイ6に表示するためのプログラムを含む。
The
次に、本実施の形態における音響インピーダンスの測定方法を説明する。図3は、測定原理を示す説明図であり、図4は、音響インピーダンス測定装置1の動作波形を示すタイミングチャートである。 Next, a method for measuring acoustic impedance in the present embodiment will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the measurement principle, and FIG. 4 is a timing chart showing operation waveforms of the acoustic impedance measuring apparatus 1.
図3及び図4に示すように、励起パルスPを超音波振動子13に供給しその励起パルスPにより超音波振動子13を振動させることで、超音波振動子13から被検査物16に向けて超音波(入射波)Soが照射される。この超音波Soは、超音波伝達体12において被検査物16の表面(超音波伝達体12と被検査物16との境界面)及び超音波振動子13の振動面14(超音波伝達体12と超音波振動子13との境界面)で反射を繰り返す。本実施の形態においては、超音波Soが被検査物16の表面で反射される結果、超音波振動子13に最初に到着する一次反射波St1と、振動面14で反射された一次反射波St1が再び被検査物16の表面で反射される結果、一次反射波St1の次に到着する二次反射波St2とを抽出する。そして、それらの反射波信号の電圧値V1,V2を取得する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the excitation pulse P is supplied to the
反射波信号の電圧値V1,V2は、音圧反射率の関係を利用し、超音波振動子13と超音波伝達体12との間の透過波、被検査物16や超音波振動子13での反射波を考慮すると、次式(1),(2)のように表すことができる。
The voltage values V 1 and V 2 of the reflected wave signal use the relationship between the sound pressure reflectances, the transmitted wave between the
ここで、V0は、超音波振動子13で発生する超音波(入射波)Soに対応する電圧値であり、Z1は、超音波振動子13の音響インピーダンスである。また、Z2は、超音波伝達体(アクリル樹脂)の音響インピーダンスであり、Z3は、被検査物16の音響インピーダンスである。なお、音響インピーダンスZ1,Z2は、超音波振動子13や超音波伝達体12の形成材料に応じて決定される既知の固有音響インピーダンスであり、マイコン10のメモリ22に予め記憶されている。
Here, V 0 is the ultrasonic voltage value corresponding to the (incident wave) S o generated by the
上記式(1),(2)を用いると、電圧値の比V2/V1は、次式(3)のようになる。 When the above expressions (1) and (2) are used, the voltage value ratio V 2 / V 1 is expressed by the following expression (3).
この式(3)を次式(4)〜(7)のように整理すると、被検査物16の音響インピーダンスZ3が求まる。 To summarize as following equation this equation (3) (4) to (7), the acoustic impedance Z 3 of the object to be inspected 16 is obtained.
また、上式(7)は、次式(8)のように簡素化することができる。 Further, the above equation (7) can be simplified as the following equation (8).
ここで、Aは、超音波振動子13及び超音波伝達体12の音響インピーダンスZ1,Z2で決定される装置固有の係数であり、Bは、各反射波信号の電圧比である(次式9参照)。
Here, A is a coefficient specific to the apparatus determined by the acoustic impedances Z 1 and Z 2 of the
次に、本実施の形態において、被検査物(生体組織)16の音響インピーダンスZ3を測定するためにマイコン10が実行する処理例について、図5のフローチャートに従い説明する。なお、図5の処理は、ユーザにより操作パネル5の測定開始ボタン18が操作され、その操作に応じた信号がマイコン10に入力されたときに開始される。
Then, in this embodiment, a processing example in which the
先ず、マイコン10は、発信機7にトリガー信号を供給して発信機7から励起パルスPを出力させる(ステップ100)。この励起パルスPが超音波センサ3の超音波振動子13に供給されると、その超音波振動子13が振動して振動面14から超音波Soが照射される。すると、所定時間後に生体組織16の表面で反射した最初の反射波St1が超音波振動子13に到着し、その超音波振動子13で電気信号(反射波信号)に変換される。そして、その反射波信号が受信機8で抽出され、その反射波信号の信号強度に応じた電圧値が受信電圧測定器9でA/D変換される。
First, the
次に、マイコン10は、受信電圧測定器9で変換されたデジタルデータを取得し、一次反射波St1の電圧値V1としてメモリ22に記憶する(ステップ110)。
Next, the
さらに、超音波伝達体12においては、超音波振動子13の振動面14と組織表面との間で反射が繰り返され、受信機8が一次反射波St1に続いて時間差で到着する二次反射波St2を受信する。そして、その反射波St2の信号強度に応じた電圧値が受信電圧測定器9でA/D変換される。
Further, in the
次に、マイコン10は、受信電圧測定器9で変換されたデジタルデータを取得し、二次反射波St2の電圧値V2としてメモリ22に記憶する(ステップ120)。
Next, the
次に、マイコン10は、超音波振動子13の音響インピーダンスZ1と超音波伝達体12の音響インピーダンスZ2とをメモリ22から読み出し、それら音響インピーダンスZ1,Z2と各反射波St1,St2の電圧値V1,V2とを用いて上式(8)に対応した演算を行うことで、生体組織16の音響インピーダンスZ3を求める(ステップ130)。
Next, the
次に、マイコン10は、その音響インピーダンスZ3に基づいて生体組織16を診断する(ステップ140)。ここで、例えば癌化した生体組織においてコラーゲン線維が増加すると、正常組織に比較して硬化するので、算出した音響インピーダンスZ3に基づいて癌化した組織か否かを診断する。また、マイコン10は、算出した生体組織16の音響インピーダンスZ3及びその診断結果に応じたデータをディスプレイ6に送信し、その音響インピーダンスZ3と診断結果とをディスプレイ6に表示させた後(ステップ150)、本処理を終了する。
Next, the
従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。 Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1)本実施の形態の音響インピーダンス測定装置1を用いれば、従来技術のように超音波を複数回照射する必要がなく、超音波振動子13から超音波Soを1回照射すれば、生体組織16の音響インピーダンスZ3を求めることができる。また、音響インピーダンスZ3を簡単に求めることができ、従来技術と比較して処理回路を簡素化することができるので、装置の小型化が可能となる。
(1) By using an acoustic impedance measuring apparatus 1 of this embodiment, it is not necessary to irradiate multiple times ultrasonic waves as in the prior art, is irradiated once ultrasonic waves S o from the
(2)本実施の形態の音響インピーダンス測定装置1では、比較的に信号強度が大きく超音波振動子13に到達する時間が早い一次反射波St1と二次反射波St2とを用いているので、生体組織16の音響インピーダンスZ3を正確かつ迅速に求めることができる。
(2) The acoustic impedance measuring apparatus 1 according to the present embodiment uses the primary reflected wave St1 and the secondary reflected wave St2 that have a relatively large signal intensity and reach the
(3)本実施の形態の音響インピーダンス測定装置1の場合、生体組織16の音響インピーダンスZ3と生体組織16の診断結果がディスプレイ6に表示されるので、生体組織16の性状を容易に確認することができる。
(3) When the acoustic impedance measuring apparatus 1 of this embodiment, since the diagnostic result of the acoustic impedance Z 3 and the
(4)本実施の形態の音響インピーダンス測定装置1は、ペン状を呈するハンドピース2内に、信号強度検出手段としての受信機8及び受信電圧測定器9や演算手段としてのマイコン10などが収納されており、そのハンドピース2を手で持って生体組織16の音響インピーダンスZ3を測定することができる。このように構成すると、操作性に優れた携帯型の測定装置を実現することができる。
(4) The acoustic impedance measuring apparatus 1 according to the present embodiment accommodates a
(5)本実施の形態の場合、超音波振動子13は、超音波伝達体12と同じ直径を有し、その超音波伝達体12と接合される超音波振動子13の振動面14は平面であるので、この振動面14にて超音波Soを確実に反射させることができる。
(5) In the case of the present embodiment, the
なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。 In addition, you may change embodiment of this invention as follows.
・上記実施の形態では、超音波振動子13に最初に到着する一次反射波St1と次に到着する二次反射波St2とを検出し、それらの反射波信号の電圧値V1,V2に基づいて、生体組織16の音響インピーダンスZ3を求めるものであったが、これに限定されるものではない。具体的には、一次反射波St1や二次反射波St2以外に三次反射波以降の各反射波を用いてもよい。すなわち、各反射波のうちの任意の2つの反射波を抽出して、それら反射波の信号強度に基づいて音響インピーダンスZ3を求めるように構成してもよい。ただし、三次反射波以降の反射波を用いる場合、その信号強度が小さくなることに加え、超音波振動子13に到着するまでの時間が長くなるため、信号検出が困難になる。そのため、上記実施の形態のように一次反射波St1と二次反射波St2とに基づいて音響インピーダンスZ3を求めることが好ましい。
In the above embodiment, to detect a secondary reflected wave S t2 which then arrives with the primary reflected wave S t1 which arrives first to the
・上記実施の形態では、ペン状を呈する音響インピーダンス測定装置1に具体化するものあったが、これに限定されるものではない。例えば、図6に示す音響インピーダンス測定装置31のように、ボックス状の装置本体32に信号ケーブル33を介して超音波センサ34を接続した構成の測定装置に具体化してもよい。音響インピーダンス測定装置31は、手のひらに収まるサイズの装置本体32を有しており、携帯型の測定装置として使用される。この音響インピーダンス測定装置31の装置本体32には、ディスプレイ35と操作パネル36とが設けられている。また、超音波センサ34は、超音波伝達体12と超音波振動子13と支持部材39とを備える。そして、信号ケーブル33の接続端子37が装置本体32に設けられたコネクタ38に挿入されることで、超音波センサ34が信号ケーブル33を介して装置本体32内の処理回路と接続される。なお、装置本体32内の処理回路としては、上記実施の形態と同様に、発信機7、受信機8、受信電圧測定器9、マイクロコンピュータ(マイコン)10などを含む。
In the above embodiment, the acoustic impedance measuring device 1 having a pen shape is embodied, but is not limited thereto. For example, a measurement apparatus having a configuration in which an
この音響インピーダンス測定装置31では、超音波センサ34(信号ケーブル33の接続端子37)が装置本体32のコネクタ38に着脱可能に設けられ、被検査物の種類やサイズなどに応じた超音波センサ34に交換することができる。また、装置本体32には、比較的に画面サイズが大きなディスプレイ35を設けることができ、より多くの情報をディスプレイ35に表示させることが可能となる。さらに、超音波センサ34を任意の位置に移動させることができるので、被検査物16における複数個所の音響インピーダンスZ3を迅速に測定することができる。
In this acoustic
・上記実施の形態では、携帯型の音響インピーダンス測定装置1,31に具体化したが、これ以外に据え置き型の音響インピーダンス測定装置として具体化してもよい。
In the above embodiment, the portable acoustic
・上記実施の形態の音響インピーダンス測定装置1,31では、1つの超音波センサ3,34を備えるものであったが、これに限定されるものではなく複数の超音波センサを備える測定装置を構成してもよい。この測定装置において、例えば、複数の超音波センサをマトリクス状に配置させ、それら超音波センサを用いて被検査物16における複数の測定点の音響インピーダンスZ3を測定する。このようにすれば、被検査物16における音響インピーダンスZ3の分布を容易に確認することができる。またこの場合、各測定点での音響インピーダンスZ3に基づいて被検査物16の音響インピーダンス像を表示装置に表示させるよう構成してもよい。この音響インピーダンス像を確認することにより、被検査物16の性状をより的確に判定することができる。
In the acoustic
・上記実施の形態では、超音波センサ3,34の超音波伝達体12としてアクリル樹脂を用いたが、それ以外の樹脂やステンレスなどの金属材料を用いてもよい。勿論、超音波伝達体12としては、樹脂や金属などの固体に限定する必要はなく、超音波を伝達可能な液体(水など)を用いることもできる。
In the above embodiment, acrylic resin is used as the
・上記実施の形態では、被検査物16として生体組織の音響インピーダンスZ3を測定するものであったが、肉、魚類、うどん、蕎麦などの食材の音響インピーダンスや液体の音響インピーダンスを測定してもよい。 In the above embodiment, in which was intended to measure an acoustic impedance Z 3 of the living tissue as an object to be inspected 16, as measured meat, fish, noodles, the acoustic impedance of the acoustic impedance and the liquid ingredients such as buckwheat Also good.
・上記実施の形態では、測定した被検査物16の音響インピーダンスZ3に基づいて組織診断を行い、その診断結果をディスプレイ6に表示させるものであったがこれに限定されるものではない。例えば、肉、魚類の音響インピーダンスを測定してその測定値に基づいて鮮度診断を行い、その診断結果をディスプレイ6に表示させてもよい。また、測定した音響インピーダンスに基づいて、うどんや蕎麦などの水分量を表示させてもよいし、液体の塩分濃度などをディスプレイ6に表示させてもよい。 In the above embodiment, it performed tissue diagnosis based on the acoustic impedance Z 3 of the measured object to be inspected 16, although the result of the diagnosis were those to be displayed on the display 6 is not limited thereto. For example, the acoustic impedance of meat and fish may be measured, freshness diagnosis may be performed based on the measured value, and the diagnosis result may be displayed on the display 6. In addition, based on the measured acoustic impedance, the amount of water such as udon or soba may be displayed, or the salt concentration of the liquid may be displayed on the display 6.
・上記実施の形態では、被検査物16の音響インピーダンスZ3を求め、その音響インピーダンスZ3に基づいて被検査物16の特性評価を行うものであったが、音響インピーダンスZ3以外のパラメータを用いて被検査物16の特性評価を行ってもよい。なお、この特性評価のための要素となるパラメータは、上記構成のような超音波センサ3を用いて各反射波St1,St2の信号強度を検出し、それら信号強度、超音波伝達体12の音響インピーダンスZ2及び超音波振動子13の音響インピーダンスZ1に基づいて算出する。
In the above embodiment, it obtains the acoustic impedance Z3 of the
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。 Next, in addition to the technical ideas described in the claims, the technical ideas grasped by the embodiment described above are listed below.
(1)請求項6において、前記ハンドピース内に前記信号強度検出手段及び前記演算手段が収容されていることを特徴とする音響インピーダンス測定装置。 (1) The acoustic impedance measuring apparatus according to claim 6, wherein the signal intensity detecting means and the calculating means are accommodated in the handpiece.
(2)請求項6において、前記ハンドピースに前記表示手段が設けられていることを特徴とする音響インピーダンス測定装置。 (2) The acoustic impedance measuring device according to claim 6, wherein the display means is provided on the handpiece.
(3)請求項2乃至6のいずれか1項において、前記振動面は平面であることを特徴する音響インピーダンス測定装置。
(3) The acoustic impedance measuring apparatus according to any one of
(4)請求項2乃至6のいずれか1項において、前記信号強度検出手段は、前記一次反射波及び前記二次反射波を検出するためのゲート回路と、前記各反射波の信号強度に応じた電圧値をA/D変換するA/D変換器とを含むことを特徴とする音響インピーダンス測定装置。
(4) In any one of
(5)請求項5において、前記演算手段が算出した音響インピーダンスに基づいて、前記被検査物の性状を判定し、その判定結果を前記表示装置に表示する判定手段をさらに備えたことを特徴とする音響インピーダンス測定装置。
(5) The method according to
(6)請求項2乃至5のいずれか1項において、前記信号強度検出手段及び演算手段が装置本体に設けられ、前記超音波振動子及び超音波伝達体を有する超音波センサが装置本体に対して着脱可能に設けられることを特徴とする音響インピーダンス測定装置。
(6) In any one of
(7)技術的思想(6)において、前記被検査物の種類に応じて前記超音波センサが交換されることを特徴とする音響インピーダンス測定装置。 (7) The acoustic impedance measuring device according to the technical idea (6), wherein the ultrasonic sensor is replaced according to a type of the inspection object.
1,31…音響インピーダンス測定装置
2…ハンドピース
6,35…表示装置としてのディスプレイ
8…信号強度検出手段を構成する受信機
9…信号強度検出手段を構成する受信電圧測定器
10…演算手段としてのマイコン
12…超音波伝達体
13…超音波振動子
14…振動面
16…被検査物としての生体組織
DESCRIPTION OF
Claims (8)
既知の固有音響インピーダンス及び振動面を有する超音波振動子と前記被検査物とを対向配置するとともに、前記超音波振動子と前記被検査物との間に前記超音波振動子及び前記被検査物とは異なる既知の固有音響インピーダンスを有する超音波伝達体を介在させるステップと、
前記超音波振動子から前記被検査物に向けて超音波を照射し、その照射された超音波を前記超音波振動子の前記振動面での反射作用により前記被検査物の表面にて多次的に反射させ、前記超音波振動子に時間差で到達するn次反射波(ただしnは自然数)及びm次反射波(ただしmはnよりも大きい自然数)の信号強度を検出するステップと、
前記n次反射波の信号強度、前記m次反射波の信号強度、前記超音波伝達体の固有音響インピーダンス及び前記超音波振動子の固有音響インピーダンスに基づいて、前記被検査物の音響インピーダンスを算出するステップと
を含むことを特徴とする音響インピーダンス測定方法。 An acoustic impedance measurement method for irradiating an inspection object with ultrasonic waves and measuring an acoustic impedance of the inspection object based on the obtained reflected wave,
An ultrasonic transducer having a known intrinsic acoustic impedance and vibration surface and the inspection object are arranged opposite to each other, and the ultrasonic transducer and the inspection object are disposed between the ultrasonic transducer and the inspection object. Interposing an ultrasonic transmission body having a known intrinsic acoustic impedance different from
Ultrasonic waves are irradiated from the ultrasonic transducer toward the object to be inspected, and the irradiated ultrasonic waves are multi-ordered on the surface of the object to be inspected by reflection action on the vibration surface of the ultrasonic vibrator. Detecting the signal intensity of an n-th order reflected wave (where n is a natural number) and an m-th order reflected wave (where m is a natural number greater than n) that is reflected in a timely manner and reaches the ultrasonic transducer with a time difference;
Based on the signal strength of the n-th order reflected wave, the signal strength of the m-th order reflected wave, the specific acoustic impedance of the ultrasonic transmitter, and the specific acoustic impedance of the ultrasonic transducer, the acoustic impedance of the object to be inspected is calculated. An acoustic impedance measuring method comprising the steps of:
既知の固有音響インピーダンスを有しかつ前記被検査物の表面からの反射波を反射可能な振動面を有し、電気信号を振動に変換して超音波を発生させるとともに、前記反射波を受信して電気信号に変換する超音波振動子と、
前記被検査物及び前記超音波振動子とは異なる既知の固有音響インピーダンスを有し、基端が前記超音波振動子の前記振動面に接合される一方、先端が前記被検査物に対して直接接触するように配置される超音波伝達体と、
前記超音波振動子の前記振動面での反射作用により前記超音波振動子に時間差で到達するn次反射波(ただしnは自然数)及びm次反射波(ただしmはnよりも大きい自然数)に基づいて、それらの信号強度を検出する信号強度検出手段と、
前記n次反射波の信号強度、前記m次反射波の信号強度、前記超音波伝達体の固有音響インピーダンス及び前記超音波振動子の固有音響インピーダンスに基づいて、前記被検査物の音響インピーダンスを算出する演算手段と
を備えることを特徴とする音響インピーダンス測定装置。 An acoustic impedance measuring device that irradiates an inspection object with ultrasonic waves and measures the acoustic impedance of the inspection object based on the obtained reflected wave,
A vibration surface having a known intrinsic acoustic impedance and capable of reflecting a reflected wave from the surface of the object to be inspected, converts an electric signal into vibration, generates an ultrasonic wave, and receives the reflected wave An ultrasonic transducer that converts it into an electrical signal,
The test object and the ultrasonic transducer have a known intrinsic acoustic impedance different from each other, and a proximal end is joined to the vibration surface of the ultrasonic transducer, while a distal end is directly with respect to the test object. An ultrasonic transmission body arranged to contact;
The nth-order reflected wave (where n is a natural number) and the mth-order reflected wave (where m is a natural number greater than n) that reaches the ultrasonic vibrator with a time difference due to the reflection effect on the vibration surface of the ultrasonic vibrator. Based on signal strength detection means for detecting their signal strength,
Based on the signal strength of the n-th order reflected wave, the signal strength of the m-th order reflected wave, the specific acoustic impedance of the ultrasonic transmitter, and the specific acoustic impedance of the ultrasonic transducer, the acoustic impedance of the object to be inspected is calculated. An acoustic impedance measuring apparatus comprising: an arithmetic means for performing the operation.
既知の固有音響インピーダンス及び振動面を有する超音波振動子と前記被検査物とを対向配置するとともに、前記超音波振動子と前記被検査物との間に前記超音波振動子及び前記被検査物とは異なる既知の固有音響インピーダンスを有する超音波伝達体を介在させるステップと、
前記超音波振動子から前記被検査物に向けて超音波を照射し、その照射された超音波を前記超音波振動子の前記振動面での反射作用により前記被検査物の表面にて多次的に反射させ、前記超音波振動子に時間差で到達するn次反射波(ただしnは自然数)及びm次反射波(ただしmはnよりも大きい自然数)の信号強度を検出するステップと、
前記n次反射波の信号強度、前記m次反射波の信号強度、前記超音波伝達体の固有音響インピーダンス及び前記超音波振動子の固有音響インピーダンスに基づいて、前記被検査物の特性評価のための要素となるパラメータを算出するステップと
を含むことを特徴とする超音波を利用した物体特性評価方法。 A method of irradiating an inspection object with ultrasonic waves and evaluating the characteristics of the inspection object based on the obtained reflected wave,
An ultrasonic transducer having a known intrinsic acoustic impedance and vibration surface and the inspection object are arranged opposite to each other, and the ultrasonic transducer and the inspection object are disposed between the ultrasonic transducer and the inspection object. Interposing an ultrasonic transmission body having a known intrinsic acoustic impedance different from
Ultrasonic waves are irradiated from the ultrasonic transducer toward the object to be inspected, and the irradiated ultrasonic waves are multi-ordered on the surface of the object to be inspected by reflection action on the vibration surface of the ultrasonic vibrator. Detecting the signal intensity of an n-th order reflected wave (where n is a natural number) and an m-th order reflected wave (where m is a natural number greater than n) that is reflected in a timely manner and reaches the ultrasonic transducer with a time difference;
Based on the signal strength of the n-th order reflected wave, the signal strength of the m-th order reflected wave, the specific acoustic impedance of the ultrasonic transmission body, and the specific acoustic impedance of the ultrasonic transducer, for evaluating the characteristics of the inspection object An object characteristic evaluation method using ultrasonic waves, comprising: calculating a parameter as an element of
既知の固有音響インピーダンスを有しかつ前記被検査物の表面からの反射波を反射可能な振動面を有し、電気信号を振動に変換して超音波を発生させるとともに、前記反射波を受信して電気信号に変換する超音波振動子と、
前記被検査物及び前記超音波振動子とは異なる既知の固有音響インピーダンスを有し、基端が前記超音波振動子の前記振動面に接合される一方、先端が前記被検査物に対して直接接触するように配置される超音波伝達体と、
前記超音波振動子の前記振動面での反射作用により前記超音波振動子に時間差で到達するn次反射波(ただしnは自然数)及びm次反射波(ただしmはnよりも大きい自然数)に基づいて、それらの信号強度を検出する信号強度検出手段と、
前記n次反射波の信号強度、前記m次反射波の信号強度、前記超音波伝達体の固有音響インピーダンス及び前記超音波振動子の固有音響インピーダンスに基づいて、前記被検査物の特性評価のための要素となるパラメータを算出する演算手段と
を備えることを特徴とする超音波を利用した物体特性評価装置。 An apparatus for irradiating an inspection object with ultrasonic waves and evaluating characteristics of the inspection object based on the obtained reflected wave,
A vibration surface having a known intrinsic acoustic impedance and capable of reflecting a reflected wave from the surface of the object to be inspected, converts an electric signal into vibration, generates an ultrasonic wave, and receives the reflected wave An ultrasonic transducer that converts it into an electrical signal,
The test object and the ultrasonic transducer have a known intrinsic acoustic impedance different from each other, and a proximal end is joined to the vibration surface of the ultrasonic transducer, while a distal end is directly with respect to the test object. An ultrasonic transmission body arranged to contact;
The nth-order reflected wave (where n is a natural number) and the mth-order reflected wave (where m is a natural number greater than n) that reaches the ultrasonic vibrator with a time difference due to the reflection effect on the vibration surface of the ultrasonic vibrator. Based on signal strength detection means for detecting their signal strength,
Based on the signal strength of the n-th order reflected wave, the signal strength of the m-th order reflected wave, the specific acoustic impedance of the ultrasonic transmission body, and the specific acoustic impedance of the ultrasonic transducer, for evaluating the characteristics of the inspection object An object characteristic evaluation apparatus using ultrasonic waves, comprising: an arithmetic means for calculating a parameter as an element of
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