JP2024174455A - Ultrasonic measurement device, ultrasonic measurement method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は超音波測定装置、超音波測定方法に関する。 The present invention relates to an ultrasonic measurement device and an ultrasonic measurement method.
被検者の血圧を非侵襲に計測する手法として、超音波を用いて被検者の血管の血管径を計測し、血管径から推定的に血圧を求める技術が知られている。例えば、特許文献1には、2つの超音波プローブを用いた例が記載される。また、特許文献2には、複数の超音波素子11を配列して備えた二次元アレイの超音波ユニットを用いた例が記載される。また、本願発明者も特許文献3を既に出願している。
As a method for non-invasively measuring a subject's blood pressure, a technology is known in which the diameter of the subject's blood vessels is measured using ultrasound and the blood pressure is estimated from the diameter of the blood vessels. For example,
もともと、超音波による血管径の測定では、測定対象者の体動による影響を無視し得ないため、正確な測定がおこなえないという問題があった。つまり、体動により安定した計測が難しく、体動に対するロバスト性不足がセンサ実用化を阻む最大の要因であった。
これに対応して従来の技術では、構成が複雑で部品点数が多くなるため、装置が大型化し、製造コストが増大するという問題があった。
Originally, there was a problem with measuring blood vessel diameter using ultrasound because the effect of the subject's body movement could not be ignored, making it difficult to perform accurate measurements. In other words, body movement makes it difficult to perform stable measurements, and the lack of robustness against body movement was the biggest factor preventing the sensor from being put to practical use.
In response to this, conventional techniques have had problems in that the configuration is complicated and the number of parts is large, resulting in an increase in the size of the device and in the manufacturing costs.
さらに、近年の健康志向に基づき、常時装着が可能な超音波測定装置が求められている。 Furthermore, given the recent trend towards health consciousness, there is a demand for ultrasonic measuring devices that can be worn at all times.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
1.簡単な構成で正確な超音波測定を可能とすること。
2.測定対象者の体動による影響を抑制して超音波測定を可能とすること。
3.簡単な構成で小型化を図ること。
4.常時装着を可能とすること。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and aims to achieve the following objects.
1. To enable accurate ultrasonic measurement with a simple configuration.
2. To enable ultrasonic measurement by suppressing the effects of the subject's body movements.
3. To achieve compactness with a simple configuration.
4. It must be possible to wear it at all times.
本願発明者らは、超音波による血管径の測定が正確にできていない状態を以下のように検証し、その理由を推定した。 The inventors of the present application investigated the state in which blood vessel diameter cannot be accurately measured using ultrasound as follows, and hypothesized the reason for this.
超音波による血管径の測定では、測定対象者の生体表面から生体深部に向けて超音波を送出し、送出した超音波が生体内部の血管壁面から反射した超音波の反射波を取得して、体表面側の血管壁面からの反射波と体深部側の血管壁面からの反射波との到達時間差を計測している。 When measuring blood vessel diameter using ultrasound, ultrasound is sent from the surface of the subject's body toward the depths of the body, and the reflected waves from the blood vessel walls inside the body are obtained, and the arrival time difference between the reflected waves from the blood vessel walls on the surface of the body and those deep inside the body is measured.
そして、この反射波の到達時間差に基づいて、体表面側の血管壁面までの距離と、体深部側の血管壁面までの距離と、の差を求めて、血管径値を算出している。
超音波の送出・照射および反射波の検出には、圧電素子を用いることがおこなわれている。この場合、超音波を送出する素子の面と、反射波を受け取る素子の面とは、同じ放射検出面である。
Based on the difference in arrival time of the reflected waves, the difference between the distance to the blood vessel wall on the body surface side and the distance to the blood vessel wall on the deep body side is obtained to calculate the blood vessel diameter value.
Piezoelectric elements are used to emit and irradiate ultrasonic waves and to detect reflected waves. In this case, the surface of the element that emits ultrasonic waves and the surface of the element that receives reflected waves are the same emission and detection surface.
反射波の検出信号が小さくなると、S/N比が小さくなりノイズに埋もれてしまう。このため、正確な到達時間差の計測ができなくなり、結果的に血管径の算出が正確にはできなくなってしまう。 When the detection signal of the reflected wave becomes small, the S/N ratio becomes small and the signal becomes buried in noise. This makes it impossible to accurately measure the arrival time difference, and as a result, it becomes impossible to accurately calculate the blood vessel diameter.
反射波が小さくなる要因としては、測定対象者の体動による検出部分と血管との位置関係の変化が挙げられる。
超音波を送出し反射波を受け取る放射検出面と、超音波を反射する血管壁とが平行な位置関係である場合には、計測対象である血管壁から垂直に反射された垂直反射波が検出面に向かって反射される。垂直反射波は、充分な強度で放射検出面に入射するため、充分な強度の検出信号を取得することができる。
また、反射波の受信タイミングがずれることがない。
One of the factors that can reduce the reflected wave is a change in the positional relationship between the detection part and blood vessels due to bodily movements of the subject.
When the radiation detection surface that transmits ultrasonic waves and receives reflected waves is parallel to the blood vessel wall that reflects the ultrasonic waves, the perpendicular reflected wave that is perpendicularly reflected from the blood vessel wall to be measured is reflected toward the detection surface. The perpendicular reflected wave is incident on the radiation detection surface with sufficient strength, so that a detection signal with sufficient strength can be obtained.
Furthermore, there is no deviation in the timing of receiving the reflected wave.
これに対して、超音波を反射する血管壁と放射検出面とが平行ではない位置関係である場合には、反射波が放射検出面に到達しない場合が生じる。このため、反射波の受信ができない。あるいは、反射波の受信ができた場合でも、血管壁に反射した反射波が放射検出面に戻るまでの距離が異なるため、反射波の受信タイミングがずれる。 On the other hand, if the blood vessel wall that reflects the ultrasound is not parallel to the radiation detection surface, the reflected wave may not reach the radiation detection surface. This means that the reflected wave cannot be received. Even if the reflected wave can be received, the distance traveled by the reflected wave from the blood vessel wall to return to the radiation detection surface varies, resulting in a difference in the timing at which the reflected wave is received.
つまり、血管壁に反射して放射検出面に戻るまでの距離が異なると、受信タイミングがずれることで、足し合わせの影響で反射波の強度が落ちてしまう。このため、充分な強度の反射波を放射検出面で受信することができなくなるという問題を発生していると考えた。 In other words, if the distance the reflected wave travels from the blood vessel wall to the radiation detection surface varies, the timing of reception will differ, causing the reflected wave to be added together and reducing its strength. This is thought to be causing a problem in which the reflected wave cannot be received at the radiation detection surface with sufficient strength.
ここで、体動による放射検出面と血管壁との位置変化について考察した。 Here, we consider the change in position between the radiation detection surface and the blood vessel wall due to body movement.
まず、放射検出面と血管壁との平行状態が維持されて、計測対象である血管の径方向で表皮に沿って放射検出面が移動する場合について、検討する。
計測対象である血管の径方向に表皮に沿って放射検出面が移動した場合には、血管の断面が円形のように一周する形状である。このため、放射検出面と平行な部分が存在しており、血管の軸線とみなせる中心位置付近を通り放射検出面まで戻ってくる反射波、つまり、垂直反射波は、検出信号を出力可能な程度の強度を維持することができる。
First, a case will be considered in which the radiation detection surface moves along the epidermis in the radial direction of the blood vessel to be measured while maintaining the parallel state between the radiation detection surface and the blood vessel wall.
When the radiation detection surface moves along the epidermis in the radial direction of the blood vessel to be measured, the cross section of the blood vessel has a circular shape. Therefore, there is a portion parallel to the radiation detection surface, and the reflected wave that passes near the center position that can be regarded as the axis of the blood vessel and returns to the radiation detection surface, i.e., the vertical reflected wave, can maintain an intensity sufficient to output a detection signal.
次いで、表皮に対する放射検出面の位置は変化せず計測対象である血管の径方向に放射検出面が傾斜する場合を検討する。
この場合も上述した状態と同様に、表皮に対する放射検出面の位置は変化せず計測対象である血管の径方向に放射検出面が傾斜する場合にも、血管の断面が円形のように一周する形状であるため、放射検出面と平行な部分が存在する。血管の軸線とみなせる中心位置付近を通り放射検出面まで戻ってくる反射波、つまり、垂直反射波は減少するとはいえ、検出信号を出力可能な程度の強度を維持することができる。
したがって、体動による血管の径方向に対する位置変化では、垂直反射波の検出は可能であり、血管径の不正確性に対する寄与は少ないと考えられる。
Next, a case will be considered in which the position of the radiation detection surface with respect to the epidermis does not change, but the radiation detection surface is inclined in the radial direction of the blood vessel to be measured.
In this case, as in the case described above, even if the position of the radiation detection surface with respect to the epidermis does not change and the radiation detection surface is inclined in the radial direction of the blood vessel to be measured, there is a portion parallel to the radiation detection surface because the cross section of the blood vessel has a circular, round shape. Although the reflected wave that passes near the center position that can be regarded as the axis of the blood vessel and returns to the radiation detection surface, that is, the vertical reflected wave, decreases, it is possible to maintain an intensity sufficient to output a detection signal.
Therefore, it is possible to detect vertical reflected waves due to radial position changes of blood vessels caused by body movement, and it is considered that this does not contribute much to inaccuracies in blood vessel diameter.
これに対し、放射検出面と血管壁との平行状態が維持されて、計測対象である血管の軸線方向に表皮に沿って放射検出面が移動した場合、血管の軸線付近を通り放射検出面まで戻ってくる反射波は、検出信号を出力可能な程度の強度を維持することができる。
しかし、多くの場合、体表面と血管の軸線とは平行な位置関係を持続してはいない。つまり、計測対象である血管の軸線方向に表皮に沿って放射検出面が移動した場合には、放射検出面と血管壁とが血管の軸線方向に傾斜することになる。
ここで、血管の軸線方向とは、おおまかに血流に沿った方向を意味している。
In contrast, when the radiation detection surface is maintained parallel to the blood vessel wall and the radiation detection surface is moved along the epidermis in the axial direction of the blood vessel being measured, the reflected wave that passes near the axis of the blood vessel and returns to the radiation detection surface can maintain an intensity sufficient to output a detection signal.
However, in many cases, the body surface and the axis of the blood vessel do not maintain a parallel positional relationship. In other words, when the radiation detection surface moves along the epidermis in the axial direction of the blood vessel to be measured, the radiation detection surface and the blood vessel wall will be inclined in the axial direction of the blood vessel.
Here, the axial direction of a blood vessel generally means the direction along the blood flow.
次いで、表皮に対する放射検出面の位置は変化せず計測対象である血管の軸線方向に放射検出面が傾斜する場合を検討する。
血管は、軸線方向では一周する形状ではないため、超音波を反射する血管壁と放射検出面とが平行ではない位置関係となり、血管の軸線付近を通り放射検出面まで戻ってくる垂直反射波はなくなってしまう。つまり、放射検出面が、垂直反射波を受信することができない。
あるいは、計測対象である血管の軸線方向に放射検出面が傾斜する場合には、超音波を反射する血管壁と放射検出面とが平行ではない位置関係であるため、放射検出面で受信できた反射波は、その位相がずれてしまい、結果的に正確な計測ができなくなる。
Next, a case will be considered in which the position of the radiation detection surface with respect to the epidermis does not change, but the radiation detection surface is tilted in the axial direction of the blood vessel to be measured.
Since blood vessels do not have a circular shape in the axial direction, the blood vessel walls that reflect ultrasonic waves are not parallel to the radiation detection surface, and there is no vertically reflected wave that passes near the axis of the blood vessel and returns to the radiation detection surface. In other words, the radiation detection surface cannot receive the vertically reflected wave.
Alternatively, if the radiation detection surface is inclined in the axial direction of the blood vessel being measured, the blood vessel wall that reflects the ultrasound will not be in a parallel position to the radiation detection surface, and the reflected wave received by the radiation detection surface will be out of phase, resulting in an inaccurate measurement.
このような状態を鑑みて、本願発明者らは、計測対象である血管の軸線方向に放射検出面が傾斜する状態に対応して、垂直反射波を選択的に受信することを可能とし、正確な計測が可能な超音波測定装置、超音波測定方法を提供する。 In consideration of this situation, the inventors of the present application provide an ultrasonic measurement device and ultrasonic measurement method that can selectively receive vertically reflected waves in response to a state in which the radiation detection surface is inclined in the axial direction of the blood vessel being measured, thereby enabling accurate measurements.
(1)本発明の一態様にかかる超音波測定装置は、
内部に音響インピーダンスの差が存在する界面を有する測定対象に向けて超音波を送出するとともに、前記測定対象に送出した前記超音波が前記界面で垂直に反射した垂直反射波を受信する放射検出面を有する超音波放射検出部を有し、
前記超音波放射検出部が、前記超音波を放射状に送出する、
ことを特徴とする。
(2)本発明の超音波測定装置は、上記(1)において、
前記界面は、略円筒形状であり、
前記放射検出面は、少なくとも前記界面の軸線に沿った方向に湾曲する、
ことができる。
(3)本発明の超音波測定装置は、上記(2)において、
前記超音波放射検出部は、円筒面の一部である曲面形状の前記放射検出面を有する、
ことができる。
(4)本発明の超音波測定装置は、上記(2)において、
前記超音波放射検出部は、球面の一部である曲面形状の前記放射検出面を有する、
ことができる。
(5)本発明の超音波測定装置は、上記(1)において、
前記超音波放射検出部は、前記超音波を送出および受信する素子部と、
放射状となる前記超音波を前記界面に向けて送出し、かつ、受信した前記垂直反射波を前記素子部へと送る音響レンズ部と、
を有する、
ことができる。
(6)本発明の超音波測定装置は、上記(5)において、
前記界面は、略円筒形状であり、
前記音響レンズ部は、前記放射検出面を有し、
前記放射検出面は、少なくとも前記界面の軸線に沿った方向に湾曲する、
ことができる。
(7)本発明の超音波測定装置は、上記(6)において、
前記放射検出面は、円筒面の一部である曲面形状である、
ことができる。
(8)本発明の超音波測定装置は、上記(6)において、
前記放射検出面は、球面の一部である曲面形状である、
ことができる。
(9)本発明の超音波測定装置は、上記(5)において、
前記素子部は、平面状の放射検出素子面を有し、
前記音響レンズ部は、前記放射検出素子面に接触する、
ことができる。
(10)本発明の超音波測定装置は、上記(5)において、
前記素子部は、単一の素子からなる、
ことができる。
(11)本発明の超音波測定装置は、上記(5)において、
前記素子部の音響インピーダンスは、前記音響レンズ部の音響インピーダンスより大きく、
前記音響レンズ部の音響インピーダンスは、前記界面の両側に位置する前記測定対象の音響インピーダンスより大きい、
ものとすることができる。
(12)本発明の超音波測定装置は、上記(1)において、
前記超音波放射検出部は、前記超音波を送出および受信する複数の素子部を有する、
ことができる。
(13)本発明の他の態様にかかる超音波測定方法は、
超音波放射検出部により、内部に音響インピーダンスの差が存在する界面を有する測定対象に対して超音波を送出するとともに、送出した前記超音波が前記界面で垂直に反射した垂直反射波を受信して、前記超音波放射検出部から前記界面までの距離を求める際に、
前記超音波放射検出部が、前記超音波を放射状に送出する、
ことができる。
(14)本発明の他の態様にかかる超音波測定方法は、
前記界面は、略円筒形状であり、
前記超音波を、少なくとも前記界面の軸線に沿った方向に放射状に拡げて送出する、
ことができる。
(15)本発明の他の態様にかかる超音波測定方法は、上記(14)において、
前記超音波放射検出部が、前記垂直反射波を放射検出面で受信するとともに、
前記放射検出面から前記界面までの距離を求める、
ことができる。
(16)本発明の他の態様にかかる超音波測定方法は、上記(15)において、
前記放射検出面への前記垂直反射波の到達時間差によって、円筒状の前記界面のうち前記放射検出面から表面側の前記界面までの距離と、前記放射検出面から深部側の前記界面までの距離と、の差に基づいて、前記界面の径寸法を求める、
ことができる。
(17)本発明の他の態様にかかる超音波測定方法は、上記(15)において、
前記超音波放射検出部は、超音波を送出および受信する素子部と、
放射状となる前記超音波を前記界面に向けて送出し、かつ、受信した前記垂直反射波を前記素子部へと送る音響レンズ部と、
を有し、
前記素子部の音響インピーダンスは、前記音響レンズ部の音響インピーダンスより大きく、
前記音響レンズ部の音響インピーダンスは、前記界面の両側に位置する前記測定対象の音響インピーダンスより大きい、
ものとすることができる。
(18)本発明の他の態様にかかる超音波測定方法は、上記(17)において、
前記超音波を、前記放射検出面から円筒面の一部である曲面形状で放射状に拡げて送出する、
ことができる。
(19)本発明の他の態様にかかる超音波測定方法は、上記(17)において、
前記超音波を、前記放射検出面から球面の一部である曲面形状で放射状に拡げて送出する、
ことができる。
(1) An ultrasonic measurement device according to one aspect of the present invention,
an ultrasonic radiation detection unit having a radiation detection surface that transmits ultrasonic waves toward a measurement target having an interface inside which an acoustic impedance difference exists, and receives vertically reflected waves of the ultrasonic waves transmitted to the measurement target and vertically reflected at the interface;
The ultrasonic radiation detection unit radially transmits the ultrasonic wave.
It is characterized by:
(2) The ultrasonic measuring device of the present invention, in the above (1),
the interface is generally cylindrical;
the radiation detection surface is curved in a direction at least along an axis of the interface;
It is possible.
(3) The ultrasonic measuring device of the present invention is the above-mentioned (2),
The ultrasonic radiation detection unit has a radiation detection surface having a curved surface shape that is a part of a cylindrical surface.
It is possible.
(4) The ultrasonic measuring device of the present invention, in the above (2),
The ultrasonic radiation detection unit has a radiation detection surface having a curved shape that is a part of a sphere.
It is possible.
(5) The ultrasonic measuring device of the present invention, in the above (1),
The ultrasonic radiation detection unit includes an element unit that transmits and receives the ultrasonic waves,
an acoustic lens unit that transmits the radial ultrasonic wave toward the interface and transmits the received vertical reflected wave to the element unit;
having
It is possible.
(6) The ultrasonic measuring device of the present invention is the above (5),
the interface is generally cylindrical;
the acoustic lens portion has the radiation detection surface,
the radiation detection surface is curved in a direction at least along an axis of the interface;
It is possible.
(7) The ultrasonic measuring device of the present invention is the above (6),
The radiation detection surface is a curved surface that is a part of a cylindrical surface.
It is possible.
(8) The ultrasonic measuring device of the present invention is the above-mentioned (6),
The radiation detection surface has a curved shape that is a part of a sphere.
It is possible.
(9) The ultrasonic measuring device of the present invention is the above-mentioned (5),
The element portion has a planar radiation detection element surface,
The acoustic lens portion is in contact with the radiation detection element surface.
It is possible.
(10) The ultrasonic measuring device of the present invention is the above-mentioned (5),
The element portion is composed of a single element.
It is possible.
(11) The ultrasonic measuring device of the present invention is the above-mentioned (5),
the acoustic impedance of the element portion is greater than the acoustic impedance of the acoustic lens portion,
The acoustic impedance of the acoustic lens portion is greater than the acoustic impedance of the measurement object located on both sides of the interface.
It can be said that.
(12) The ultrasonic measuring device of the present invention, in the above (1),
The ultrasonic radiation detection unit has a plurality of element units that transmit and receive the ultrasonic waves.
It is possible.
(13) An ultrasonic measurement method according to another aspect of the present invention includes:
The ultrasonic radiation detection unit transmits ultrasonic waves to a measurement target having an interface having an internal acoustic impedance difference, and receives a vertically reflected wave of the transmitted ultrasonic waves perpendicularly reflected at the interface to determine a distance from the ultrasonic radiation detection unit to the interface.
The ultrasonic radiation detection unit radially transmits the ultrasonic wave.
It is possible.
(14) An ultrasonic measurement method according to another aspect of the present invention includes:
the interface is generally cylindrical;
The ultrasonic wave is transmitted radially in at least a direction along an axis of the interface.
It is possible.
(15) Another aspect of the present invention provides an ultrasonic measurement method according to the above (14), comprising:
The ultrasonic radiation detection unit receives the vertical reflected wave on a radiation detection surface,
determining a distance from the radiation detection surface to the interface;
It is possible.
(16) Another aspect of the present invention provides an ultrasonic measurement method according to the above (15), comprising:
determining a diameter of the interface based on a difference between a distance from the radiation detection surface to the interface on a surface side of the cylindrical interface and a distance from the radiation detection surface to the interface on a deeper side of the cylindrical interface, based on a difference in arrival times of the perpendicular reflected waves to the radiation detection surface;
It is possible.
(17) Another aspect of the present invention provides an ultrasonic measurement method according to the above (15), comprising:
The ultrasonic radiation detection unit includes an element unit that transmits and receives ultrasonic waves,
an acoustic lens unit that transmits the radial ultrasonic wave toward the interface and transmits the received vertical reflected wave to the element unit;
having
the acoustic impedance of the element portion is greater than the acoustic impedance of the acoustic lens portion,
The acoustic impedance of the acoustic lens portion is greater than the acoustic impedance of the measurement object located on both sides of the interface.
It can be said that.
(18) Another aspect of the present invention provides an ultrasonic measurement method according to the above (17), comprising:
The ultrasonic wave is emitted from the radiation detection surface in a radially expanding manner in a curved surface shape that is a part of a cylindrical surface.
It is possible.
(19) Another aspect of the present invention provides an ultrasonic measurement method according to the above (17), comprising:
The ultrasonic wave is transmitted from the radiation detection surface in a radially expanding manner in a curved surface shape that is a part of a sphere.
It is possible.
本発明の超音波測定装置は、上記(1)の構成を有することにより、界面で反射した垂直反射波により界面までの距離測定を正確におこなうことができる。このとき、放射状に超音波を送出することで、超音波放射検出部が界面に対して傾いている場合でも、垂直反射波を正確に受信することができる。これにより、界面までの距離測定の正確性を向上することができる。複数の素子部を同時に制御する必要がないため、簡単な構成で界面の形状測定をおこなうことが可能となる。 The ultrasonic measurement device of the present invention has the above-mentioned configuration (1), and can accurately measure the distance to the interface using the vertical reflected wave reflected at the interface. In this case, by sending out ultrasonic waves radially, the vertical reflected wave can be accurately received even if the ultrasonic emission detection unit is tilted with respect to the interface. This improves the accuracy of the distance measurement to the interface. Since there is no need to control multiple element units simultaneously, it is possible to measure the shape of the interface with a simple configuration.
本発明の超音波測定装置は、上記(2)の構成を有することにより、界面の軸線に沿った方向に拡がるように放射状の超音波を送出する。これにより、超音波放射検出部が界面の軸線方向に傾いている場合でも、垂直反射波を正確に受信することができる。円筒形状の界面までの距離測定の正確性を向上することができる。円筒状の界面において、表面側と深部側の界面までの距離を測定することで、円筒状の界面の径寸法を正確に測定することが容易に可能となる。 The ultrasonic measurement device of the present invention has the above-mentioned configuration (2), and emits radial ultrasonic waves that spread in a direction along the axis of the interface. This allows accurate reception of vertically reflected waves even when the ultrasonic emission detection unit is tilted in the axial direction of the interface. This improves the accuracy of distance measurement to a cylindrical interface. By measuring the distance to the interface on the surface side and the deep side of a cylindrical interface, it becomes possible to easily and accurately measure the diameter dimension of the cylindrical interface.
本発明の超音波測定装置は、上記(3)の構成を有することにより、界面の軸線に沿った方向に拡がるように放射状の超音波を送出する。これにより、超音波放射検出部が界面の軸線方向に傾いている場合でも、円筒状の界面において、表面側と深部側の界面までの距離を測定することで、円筒状の界面の径寸法を正確に測定することが容易に可能となる。 The ultrasonic measurement device of the present invention has the above-mentioned configuration (3), and emits radial ultrasonic waves that spread in a direction along the axis of the interface. This makes it easy to accurately measure the diameter of a cylindrical interface by measuring the distance from the surface side to the deep side of the interface, even if the ultrasonic radiation detection unit is tilted in the axial direction of the interface.
本発明の超音波測定装置は、上記(4)の構成を有することにより、界面の軸線にかかわらず、球面状に拡がるように放射状の超音波を送出する。これにより、超音波放射検出部が傾いている場合でも、超音波放射検出部が傾いている方向にかかわらず、円筒状の界面において、表面側と深部側の界面までの距離を測定することで、円筒状の界面の径寸法を正確に測定することが容易に可能となる。 The ultrasonic measurement device of the present invention has the above-mentioned (4) configuration, and emits radial ultrasonic waves that spread out spherically, regardless of the axis of the interface. As a result, even if the ultrasonic radiation detection unit is tilted, it is possible to easily and accurately measure the diameter of the cylindrical interface by measuring the distance from the surface side to the deep side of the interface, regardless of the direction in which the ultrasonic radiation detection unit is tilted.
本発明の超音波測定装置は、上記(5)の構成を有することにより、素子部から送出した超音波を音響レンズ部によって拡げて測定対象に対して送出し、界面から反射した垂直反射波を受信して音響レンズ部によって素子部に位相差なく戻すことができる。これにより、超音波放射検出部が界面に対して傾いている場合でも、垂直反射波を正確に受信することができる。界面までの距離測定の正確性を向上することができる。 The ultrasonic measurement device of the present invention has the above-mentioned configuration (5), and thus the ultrasonic waves sent from the element unit are expanded by the acoustic lens unit and sent to the measurement object, and the vertically reflected waves reflected from the interface are received and returned to the element unit by the acoustic lens unit without phase difference. As a result, even if the ultrasonic emission detection unit is tilted with respect to the interface, the vertically reflected waves can be accurately received. This improves the accuracy of distance measurement to the interface.
本発明の超音波測定装置は、上記(6)の構成を有することにより、音響レンズ部によって放射検出面から超音波を測定対象である円筒形状の界面の軸線に沿った方向に拡げて送出し、界面から反射した垂直反射波を放射検出面によって受信して素子部に位相差なく戻すことができる。これにより、超音波放射検出部が界面に対して傾いている場合でも、垂直反射波を正確に受信することができる。界面までの距離測定の正確性を向上することができる。 The ultrasonic measurement device of the present invention has the configuration (6) above, and thus can use the acoustic lens unit to expand and transmit ultrasonic waves from the radiation detection surface in a direction along the axis of the cylindrical interface being measured, and can receive vertically reflected waves reflected from the interface by the radiation detection surface and return them to the element unit without phase difference. This allows the vertically reflected waves to be received accurately even if the ultrasonic radiation detection unit is tilted relative to the interface. This can improve the accuracy of distance measurement to the interface.
本発明の超音波測定装置は、上記(7)の構成を有することにより、放射検出面の円筒面の軸線に沿った方向に拡がるように放射状の超音波を送出する。これにより、超音波放射検出部が傾いている場合でも、軸線に沿った方向には、音響レンズ部によって放射検出面から超音波を拡げて測定対象に対して送出し、界面から反射した垂直反射波を放射検出面によって受信して素子部に位相差なく戻すことができる。これにより、超音波放射検出部が界面に対して傾いている場合でも、垂直反射波を正確に受信することができる。界面までの距離測定の正確性を向上することができる。 The ultrasonic measurement device of the present invention has the above configuration (7), and emits radial ultrasonic waves that spread in a direction along the axis of the cylindrical surface of the radiation detection surface. As a result, even if the ultrasonic radiation detection unit is tilted, the ultrasonic waves can be spread from the radiation detection surface by the acoustic lens unit in the direction along the axis and sent to the measurement object, and the vertical reflected waves reflected from the interface can be received by the radiation detection surface and returned to the element unit without phase difference. As a result, even if the ultrasonic radiation detection unit is tilted with respect to the interface, the vertical reflected waves can be accurately received. The accuracy of measuring the distance to the interface can be improved.
本発明の超音波測定装置は、上記(8)の構成を有することにより、放射検出面の全周方向に拡がるように放射検出面から放射状の超音波を送出する。これにより、超音波放射検出部が傾いている場合でも、超音波放射検出部の傾いている方向にかかわらず、音響レンズ部によって放射検出面から超音波を拡げて測定対象に対して送出し、界面から反射した垂直反射波を放射検出面によって受信して素子部に位相差なく戻すことができる。これにより、超音波放射検出部が界面に対して傾いている場合でも、垂直反射波を正確に受信することができる。界面までの距離測定の正確性を向上することができる。 The ultrasonic measurement device of the present invention has the above-mentioned configuration (8), and emits radial ultrasonic waves from the radiation detection surface so as to spread in the entire circumferential direction of the radiation detection surface. As a result, even if the ultrasonic radiation detection unit is tilted, the acoustic lens unit can spread the ultrasonic waves from the radiation detection surface and send them to the measurement object, regardless of the direction in which the ultrasonic radiation detection unit is tilted, and the vertical reflected waves reflected from the interface can be received by the radiation detection surface and returned to the element unit without phase difference. As a result, even if the ultrasonic radiation detection unit is tilted with respect to the interface, the vertical reflected waves can be accurately received. The accuracy of measuring the distance to the interface can be improved.
本発明の超音波測定装置は、上記(9)の構成を有することにより、超音波を放射検出素子面から送出し、さらに、音響レンズ部によって超音波を拡げて測定対象に対して送出する。また、測定対象である界面から反射した超音波を音響レンズ部によって受信し、さらに、音響レンズ部によって超音波を放射検出素子面へと戻して受信する。これにより、超音波放射検出部が界面に対して傾いている場合でも、垂直反射波を正確に受信することができる。界面までの距離測定の正確性を向上することができる。 The ultrasonic measurement device of the present invention has the configuration of (9) above, and transmits ultrasonic waves from the radiation detection element surface, and then expands the ultrasonic waves by the acoustic lens unit and transmits them to the measurement object. In addition, ultrasonic waves reflected from the interface of the measurement object are received by the acoustic lens unit, and then the ultrasonic waves are returned to the radiation detection element surface by the acoustic lens unit and received there. This makes it possible to accurately receive vertically reflected waves even if the ultrasonic radiation detection unit is tilted with respect to the interface. This makes it possible to improve the accuracy of distance measurement to the interface.
本発明の超音波測定装置は、上記(10)の構成を有することにより、複数の素子部を同時に制御する必要がないため、簡単な構成で界面の形状測定をおこなうことが可能となる。界面までの距離測定の正確性を向上することができる。 The ultrasonic measurement device of the present invention has the above-mentioned configuration (10), and therefore does not need to simultaneously control multiple element units, making it possible to measure the shape of the interface with a simple configuration. The accuracy of measuring the distance to the interface can be improved.
本発明の超音波測定装置は、上記(11)の構成を有することにより、界面の形状測定の正確性を向上することができる。 The ultrasonic measurement device of the present invention has the above-mentioned configuration (11), which can improve the accuracy of the measurement of the shape of the interface.
本発明の超音波測定装置は、上記(12)の構成を有することにより、放射状となる超音波を界面に向けて送出し、かつ、垂直反射波を素子部で受信することができる。これにより、超音波放射検出部が界面に対して傾いている場合でも、垂直反射波を正確に受信することができる。界面までの距離測定の正確性を向上することができる。 The ultrasonic measurement device of the present invention has the above-mentioned configuration (12), and is therefore capable of sending out radial ultrasonic waves toward the interface and receiving vertically reflected waves at the element section. This allows accurate reception of vertically reflected waves even when the ultrasonic emission detection section is tilted relative to the interface. This improves the accuracy of distance measurement to the interface.
本発明の超音波測定方法は、上記(13)の構成を有することにより、超音波放射検出部が界面に対して傾いている場合でも、超音波を放射状に送出するとともに、垂直反射波を正確に受信することができる。界面までの距離測定の正確性を向上することができる。 The ultrasonic measurement method of the present invention has the above-mentioned configuration (13), so that even if the ultrasonic radiation detection unit is tilted with respect to the interface, ultrasonic waves can be emitted radially and vertically reflected waves can be accurately received. This improves the accuracy of measuring the distance to the interface.
本発明の超音波測定方法は、上記(14)の構成を有することにより、円筒形状の軸線に沿った方向に拡がるように放射状の超音波を送出する。これにより、超音波放射検出部が界面の軸線方向に傾いている場合でも、垂直反射波を正確に受信することができる。円筒形状の界面までの距離測定の正確性を向上することができる。円筒状の界面において、表面側と深部側の界面までの距離を測定することで、円筒状の界面の径寸法を正確に測定することが容易に可能となる。 The ultrasonic measurement method of the present invention has the above-mentioned configuration (14), and emits radial ultrasonic waves that spread in a direction along the axis of the cylindrical shape. This allows accurate reception of vertically reflected waves even when the ultrasonic radiation detection unit is tilted in the axial direction of the interface. This improves the accuracy of distance measurement to a cylindrical interface. By measuring the distance to the interface on the surface side and the deep side of a cylindrical interface, it becomes possible to easily and accurately measure the diameter dimension of the cylindrical interface.
本発明の超音波測定方法は、上記(15)の構成を有することにより、超音波を放射検出面で受信することで、放射状に送出した超音波の反射波のうち、界面で垂直に反射した垂直反射波の受信正確性を向上することができる。これにより、界面までの距離測定の正確性を向上することができる。 The ultrasonic measurement method of the present invention has the above-mentioned configuration (15), and by receiving ultrasonic waves at the radiation detection surface, it is possible to improve the reception accuracy of vertically reflected waves that are reflected vertically at an interface among the reflected waves of the radially transmitted ultrasonic waves. This makes it possible to improve the accuracy of measuring the distance to the interface.
本発明の超音波測定方法は、上記(16)の構成を有することにより、超音波放射検出部が界面に対して傾いている場合でも、円筒状の界面の径寸法を正確に測定することが容易に可能となる。 The ultrasonic measurement method of the present invention has the above-mentioned configuration (16), so that it is easy to accurately measure the diameter of a cylindrical interface even when the ultrasonic radiation detection unit is tilted with respect to the interface.
本発明の超音波測定方法は、上記(17)の構成を有することにより、界面の形状測定の正確性を向上することができる。 The ultrasonic measurement method of the present invention has the above-mentioned configuration (17), which can improve the accuracy of the interface shape measurement.
本発明の超音波測定方法は、上記(18)の構成を有することにより、界面の軸線に沿った方向に拡がるように放射状の超音波を送出する。これにより、超音波放射検出部が界面の軸線方向に傾いている場合でも、円筒状の界面において、表面側と深部側の界面までの距離を測定することで、円筒状の界面の径寸法を正確に測定することが容易に可能となる。 The ultrasonic measurement method of the present invention has the above-mentioned configuration (18), and emits radial ultrasonic waves that spread in a direction along the axis of the interface. This makes it easy to accurately measure the diameter of a cylindrical interface by measuring the distance from the surface side to the deep side of the interface, even if the ultrasonic radiation detection unit is tilted in the axial direction of the interface.
本発明の超音波測定方法は、上記(19)の構成を有することにより、界面の軸線にかかわらず、球面状に拡がるように放射状の超音波を送出する。これにより、超音波放射検出部が傾いている場合でも、超音波放射検出部が傾いている方向にかかわらず、円筒状の界面において、表面側と深部側の界面までの距離を測定することで、円筒状の界面の径寸法を正確に測定することが容易に可能となる。 The ultrasonic measurement method of the present invention has the above-mentioned (19) configuration, and emits radial ultrasonic waves that spread spherically regardless of the axis of the interface. As a result, even if the ultrasonic radiation detection unit is tilted, it is possible to easily and accurately measure the diameter of the cylindrical interface by measuring the distance from the surface side to the deep side of the interface, regardless of the direction in which the ultrasonic radiation detection unit is tilted.
本発明によれば、簡単な構成で正確な血管径測定可能で、測定対象者の体動による影響を抑制して血管径測定を可能とし、簡単な構成で小型化でき、常時装着が可能な超音波測定装置、超音波測定方法を提供することができるという効果を奏することが可能となる。 The present invention has the following advantages: it is possible to provide an ultrasonic measurement device and an ultrasonic measurement method that can accurately measure blood vessel diameter with a simple configuration, can measure blood vessel diameter while suppressing the effects of the subject's body movements, can be made compact with a simple configuration, and can be worn at all times.
以下、本発明に係る超音波測定装置、超音波測定方法の第1実施形態を、図面に基づいて説明する。 The first embodiment of the ultrasonic measurement device and ultrasonic measurement method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本実施形態における血管径測定装置、血管径測定方法を示す模式図である。図において、符号1は、超音波測定装置(血管径測定装置)である。
本実施形態に係る超音波測定装置(血管径測定装置)1は、超音波を照射して、音響インピーダンスの差がある界面を測定(計測)するものである。音響インピーダンスの差がある界面としては、生体軟部組織と血液との界面を挙げることができる。また、測定する音響インピーダンスの界面形状としては、略円柱状を想定している。
1 is a schematic diagram showing a blood vessel diameter measuring device and a blood vessel diameter measuring method according to the present embodiment. In the figure,
The ultrasonic measurement device (blood vessel diameter measurement device) 1 according to this embodiment irradiates ultrasonic waves to measure (measure) an interface having a difference in acoustic impedance. An example of an interface having a difference in acoustic impedance is an interface between biological soft tissue and blood. The interface shape of the acoustic impedance to be measured is assumed to be approximately cylindrical.
本実施形態に係る血管径測定装置1は、図1に示すように、測定対象者Kの体表K1に装着され、動脈(血管)Dの血管径dを測定する。超音波放射検出部10と、制御部20と、を有する。
As shown in FIG. 1, the blood vessel
超音波放射検出部10は、たとえば手首の内側の橈骨動脈など、体表K1に近く計測しやすい血管(動脈)Dに対して超音波が照射できるような位置に取り付けられている。超音波放射検出部10は血管径センサとして、数M~数十MHzのパルス信号やバースト信号を送信し、送信波及び受信波より血管Dの血管壁からの反射波の到達時間を計測する。
The ultrasonic
超音波放射検出部10は、超音波の送受信を可能な構成を有する。
超音波放射検出部10としては、典型的には、PZTなどの圧電素子を用いることができる。超音波放射検出部10は、制御部20からパルス電圧Pvを印加されて放射検出面11から超音波を送出し、また、反射波を受信して出力電圧Evを制御部20へと出力する。
超音波放射検出部10による超音波の送出は、少なくとも一方向には周囲に拡がる放射状となる。この超音波送出方向に関しては後述する。
The ultrasonic
Typically, a piezoelectric element such as PZT can be used as the ultrasonic
The ultrasonic wave emitted by the
制御部20は、超音波放射検出部10を駆動して超音波の送受信を可能とする。制御部20は、パルサーレシーバとして作用する。制御部20は、超音波放射検出部10から出力された信号により、必要な演算をおこなう演算部を有し、さらにその演算結果を出力可能である。さらに、演算結果のデータを記憶しておく記憶部や、外部への出力としての送信部、等を備えることもできる。なお、制御部20は、超音波放射検出部10を駆動する電源部等を備えてもよい。
The
超音波放射検出部10は、ケース2に収納される。ケース2には、制御部20が収納されてもよい。ケース2には、測定のために体表K1に接触させる位置に固形ゲル3を設けることができる。固形ゲル3は、たとえば、ポリウレタンゲル、アクリル系ゲルなどからなることができる。固形ゲル3は、体表K1に密着して、超音波放射検出部10での計測を安定させる。固形ゲル3は、測定に際して、音響インピーダンスが生体に近く、反射による超音波の減衰を防止する。固形ゲル3には、放射検出面11が接している。
The ultrasonic
次に、血管径測定装置1による血管径の測定について説明する。
血管径測定装置1による測定では、体表K1に固形ゲル3が接触するように血管径測定装置1を装着する。このとき、体表K1に沿って血管Dが延びているので、血管Dは、体表K1に近接する位置の最外周の血管壁面D1、体表K1に近接する位置の内周の血管壁面D2、体表K1から離間した位置の内周の血管壁面D3、体表K1から離間した位置の最外周の血管壁面D4、の四つの界面が音響インピーダンスの変わり目であり照射された超音波を反射し得る。
Next, measurement of blood vessel diameter by the blood vessel
In measurements using the blood vessel
図2は、本実施形態の血管径測定装置、血管径測定方法における反射波の測定データの時間変動を説明するグラフである。図3は、本実施形態の血管径測定装置、血管径測定方法において測定した血管径と時間との関係を説明するグラフである。
図2に示すように、時刻T0で放射検出面11から超音波を発した。時刻T1で放射検出面11に最も近い血管壁面D1からの垂直反射波RU1が放射検出面11で受信される。さらに、時刻T2で次に放射検出面11に近い血管壁面D2からの垂直反射波RU2が放射検出面11で受信される。時刻T3で次に放射検出面11に近い血管壁面D3からの垂直反射波RU3が放射検出面11で受信される。時刻T4で放射検出面11から最も遠い血管壁面D4からの垂直反射波RU4が放射検出面11で受信される。
Fig. 2 is a graph illustrating the time variation of measurement data of reflected waves in the blood vessel diameter measurement device and blood vessel diameter measurement method of this embodiment. Fig. 3 is a graph illustrating the relationship between blood vessel diameter measured by the blood vessel diameter measurement device and blood vessel diameter measurement method of this embodiment and time.
As shown in Fig. 2, at time T0, an ultrasonic wave is emitted from the
図1に示すように、血管壁面D2と血管壁面D3とは、血管壁と血液との界面であるため、この距離が血流量に直接影響がある。このため、血管径dとして垂直反射波RU2と垂直反射波RU3との時間差、つまり、時刻T2と時刻T3との時間差を用いて、血管径dを算出する。血管径dの時間変動を図3に示す。図3に示すように、脈動が測定されていることがわかる。 As shown in Figure 1, vascular wall surface D2 and vascular wall surface D3 are the interface between the vascular wall and blood, so this distance directly affects the blood flow rate. For this reason, the time difference between the vertical reflected wave RU2 and the vertical reflected wave RU3, that is, the time difference between time T2 and time T3, is used to calculate the vascular diameter d. The time variation of the vascular diameter d is shown in Figure 3. As shown in Figure 3, it can be seen that pulsation is being measured.
次に、放射検出面11の形状について説明する。
Next, we will explain the shape of the
図4,図6は、血管径測定装置、血管径測定方法における反射波を説明するもので、血管径方向に沿った断面を示す説明図である。図5,図7は、血管径測定装置、血管径測定方法における反射波を説明するもので、血管軸線方向に沿った断面を示す説明図である。
まず、図4~図7に示すように、超音波放射検出部10が単一の素子からなり、かつ、平面状の放射検出面11を有する場合を考える。駆動された超音波放射検出部10では、放射検出面11から垂直に超音波が送出される。放射検出面11から送出された超音波はいずれも平行である。
放射検出面11から送出された超音波は、血管Dにより反射される。ここでは、たとえば、血管壁面D3での反射を例示する。
4 and 6 are explanatory diagrams showing cross sections along the blood vessel diameter direction, which explain reflected waves in the blood vessel diameter measurement device and blood vessel diameter measurement method, and Fig. 5 and Fig. 7 are explanatory diagrams showing cross sections along the blood vessel axis direction, which explain reflected waves in the blood vessel diameter measurement device and blood vessel diameter measurement method.
4 to 7, consider a case where the ultrasonic
The ultrasonic waves transmitted from the
超音波放射検出部10の測定面となる放射検出面11と血管壁面D3との位置が互いに平行である場合、反射された超音波は、図4,図5に示すように、血管壁面D3で垂直方向に反射されて垂直反射波RU3となり、放射検出面11へと到達する。このとき、垂直反射波RU3は、送出時と位相が変化せずに放射検出面11へと到達する。また、放射検出面11で受信された垂直反射波RU3は、充分な強度を有している。
このため、受信した垂直反射波RU3によって、超音波放射検出部10から出力される出力信号は、図5の右のグラフに示すように、ノイズに埋もれることなく、受信タイミングがずれることがなく、血管径dを算出可能である強度を維持している。
When the position of the
For this reason, the output signal output from the ultrasound
これに対し、測定対象者Kが体動した場合には、血管径測定装置1が血管Dに対して傾斜することがある。測定対象者Kの体動により、放射検出面11と血管壁面D3との位置が互いに平行な位置から傾斜してしまった場合を考える。
In contrast, if the subject K moves, the blood vessel
図6に示すように、血管Dの径方向に沿う断面に沿った方向に血管径測定装置1が血管Dに対して傾斜した場合、血管径測定装置1が血管Dに対して平行移動した状態と見なすことができる。つまり、放射検出面11と血管壁面D3との位置が互いに平行な位置で受信していた垂直反射波RU3とは異なる位置であるが、放射検出面11と血管壁面D3とが互いに平行な面が存在する。このため、照射された超音波は、この位置の血管壁面D3で垂直方向に反射して、垂直反射波RU3となる。同時に、この位置の血管壁面D3で反射された垂直反射波RU3が放射検出面11へと到達する。
As shown in FIG. 6, when the blood vessel
したがって、放射検出面11の傾斜方向が、血管径方向に沿った方向のみである場合には、放射検出面11で受信された垂直反射波RU3は、充分な強度を有している。同時に、垂直反射波RU3は、送出時と位相が変化せずに放射検出面11へと到達する。
このため、受信した垂直反射波RU3によって、超音波放射検出部10から出力される出力信号は、図5の右に示したグラフと同様に、ノイズに埋もれることなく、血管径dを算出可能である強度を維持している。
Therefore, when the inclination direction of the
For this reason, the output signal output from the ultrasound
図7に示すように、血管Dの軸線方向に沿った方向に血管径測定装置1が血管Dに対して傾斜した場合、放射検出面11と血管壁面D3とが互いに平行な面が存在しない状態となる。つまり、放射検出面11と血管壁面D3とが互いに平行な状態でなくなると、垂直反射波RU3がなくなる。したがって、放射検出面11では、垂直反射波RU3が受信できない。
このため、超音波放射検出部10では、血管壁面D3および血管壁面D2の深度を計測することができなくなってしまう。
7, when the blood vessel
As a result, the ultrasonic
放射検出面11に反射波が到達して反射波の受信ができた場合でも、血管壁面D3および血管壁面D2に反射した反射波が放射検出面11に戻るまでの距離が、傾斜方向に沿った反射面の位置に対応して異なるため、反射波の位相がずれる場合が生じる。
この場合、反射波が放射検出面11に戻るまでの距離が異なると、反射波の位相が揃っていない、すなわち、受信タイミングがずれることで、足し合わせの影響で反射波の強度が落ちてしまう。このため、充分な強度の反射波を放射検出面11で受信することができなくなるため、血管径dの測定には使用できない。
Even when the reflected wave reaches the
In this case, if the distances the reflected waves travel to return to the
このように、超音波放射検出部10が血管Dの軸線方向に傾斜しても、血管径dを計測可能とするために、本実施形態の血管径測定装置1では、血管Dの軸線方向に互いに異なる角度に傾斜した超音波を送出可能とするとともに、この互いに異なる角度で反射してきた反射波をいずれも受信可能とした放射検出面11を備えるという手段を採用した。
In this way, in order to make it possible to measure the blood vessel diameter d even if the ultrasonic
図8,図9は、本実施形態の血管径測定装置、血管径測定方法における反射波を説明するもので、血管軸線方向に沿った断面を示す説明図である。
具体的には、超音波放射検出部10は、図8に示すように、素子部13と、バッキング部14と、音響レンズ(音響レンズ部)15と、音響整合層16と、を有する。
8 and 9 are explanatory diagrams showing cross sections along the vascular axis direction, illustrating reflected waves in the blood vessel diameter measurement device and blood vessel diameter measurement method of this embodiment.
Specifically, as shown in FIG. 8, the ultrasonic
素子部13は、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等からなる圧電性を有するセラミックスなどからなる圧電素子とされ、本実施形態においては、表裏面が平面である平板形状である。素子部13の一面には、バッキング部14が取り付けられる。素子部13の他面には、音響整合層16を介して音響レンズ15が取り付けられる。素子部13は、バッキング部14と音響整合層16とに挟まれている。
The
音響整合層16は、素子部13と音響レンズ15との間に配置される。音響整合層16は、素子部13と測定対象(生体)との間で音響インピーダンスの違いがある場合に、それらの間の音響インピーダンス値を有する物質から形成される。音響整合層16によって、素子部13と測定対象(生体)との間における音響インピーダンスの差異がある場合でも、測定波である超音波の伝達効率の低下が抑制される。
音響インピーダンスは、超音波の伝わりの速さを示す値である。
The
The acoustic impedance is a value that indicates the speed at which ultrasonic waves propagate.
ここで、超音波放射検出部10における音響インピーダンスは、大きい順に、
素子部13>音響レンズ15>音響整合層16>血管壁(測定対象周辺部;生体軟部組織等)>血液(界面反射測定対象;水と同等)
となっている。
Here, the acoustic impedance in the ultrasonic
It is as follows.
素子部13の構成材として圧電セラミックスが例示できる。
音響レンズ15の構成材としてアクリル樹脂が例示できる。
音響レンズ15の構成材としてポリアセタールが例示できる。
音響レンズ15の構成材としてPET樹脂が例示できる。
音響レンズ15の構成材としてABS樹脂が例示できる。
音響整合層16の構成材としてPET樹脂が例示できる。
音響整合層16の構成材としてABS樹脂が例示できる。
音響整合層16の構成材として高密度ポリエチレンが例示できる。
An example of a material for the
An example of the material of the
An example of the material of the
An example of the material of the
The
An example of the material of the
The
An example of the material of the
それぞれの材料における音響インピーダンス値の一例を以下に示す。
・圧電セラミックス ; 30×10-6~35×10-6[kg/m2sec]
・アクリル樹脂 ; 3×10-6~3.61×10-6[kg/m2sec]
・ポリアセタール ; 3.12×10-6~3.34×10-6[kg/m2sec]
・PET樹脂 ; 2.85×10-6~2.95×10-6[kg/m2sec]
・ABS樹脂 ; 2.21×10-6~2.28×10-6[kg/m2sec]
・高密度ポリエチレン ; 2.01×10-6~2.16×10-6[kg/m2sec]
・生体軟部組織(脂肪や筋肉など) ; 1.35×10-6~1.68×10-6[kg/m2sec]
・水 ; 1.5×10-6[kg/m2sec]
・血液 ; 1.60×10-6[kg/m2sec]
ここで、血液および生体軟部組織は、界面の両側に位置する測定対象に対応する。
An example of the acoustic impedance value for each material is shown below.
Piezoelectric ceramics: 30×10 −6 to 35×10 −6 [kg/m 2 sec]
Acrylic resin: 3×10 −6 to 3.61×10 −6 [kg/m 2 sec]
Polyacetal: 3.12×10 −6 to 3.34×10 −6 [kg/m 2 sec]
・PET resin; 2.85×10 -6 ~2.95×10 -6 [kg/m 2 sec]
・ABS resin; 2.21×10 -6 ~2.28×10 -6 [kg/m 2 sec]
High density polyethylene: 2.01×10 −6 to 2.16×10 −6 [kg/m 2 sec]
Biological soft tissue (fat, muscle, etc.): 1.35×10 −6 to 1.68×10 −6 [kg/m 2 sec]
・Water; 1.5×10 −6 [kg/m 2 sec]
・Blood; 1.60×10 −6 [kg/m 2 sec]
Here, the blood and the biological soft tissue correspond to the measurement objects located on either side of the interface.
音響整合層16は、素子部13と一体に配置されるため、以下の説明では特に言及しない。
The
バッキング部14は、素子部13をケース2等に固定する支持部として作用する。素子部13の取り付けられるバッキング部14は、超音波を吸収して余分な振動が他に向かうことを抑えるために形成される。バッキング部14は、所定の硬度・強度を有し、絶縁体である樹脂製、あるいは、金属製とされることができる。
The
音響レンズ15は、所定の周波数の超音波が屈折するレンズとして作用する。音響レンズ15は、この周波数の超音波に対して所定の伝播速度を呈し、かつ、この周波数の超音波に対して透明性を呈する樹脂などから形成される。音響レンズ15は、たとえば、アクリル樹脂製等とすることができる。音響レンズ15は、音響レンズ部を構成する。音響レンズ部は、所定の周波数の超音波が屈折するレンズとして作用する。音響レンズ部は、超音波が屈折する作用を有していれば、レンズに限定されない。
The
素子部13の取り付けられる音響レンズ15の一面は、平面状に形成される。音響レンズ15の他面は、中央部分が周縁部分よりも素子部13から離間するように湾曲した凸状をなす曲面として形成される。音響レンズ15の曲面は、放射検出面11を構成している。この場合、音響レンズ15は、周縁部分が中央部分よりも薄くなるように形成される。音響レンズ15は、中央部分が周縁部分よりも厚くなるように形成される。
One surface of the
なお、音響レンズ15の他面は、周縁部分が中央部分よりも素子部13から離間するように湾曲した凹状をなす曲面として形成されることもできる。音響レンズ15の曲面は、放射検出面11を構成している。この場合、音響レンズ15は、中央部分が周縁部分よりも薄くなるように形成される。
The other surface of the
ここで、音響レンズ15が凹面を有する凹レンズの場合には、焦点が放射方向の外部になるが、サイズ/曲率半径が同じなら凸レンズと放射角度は同じになる。たとえば、音響レンズ15がアクリルから形成された場合など、音響レンズ15内での音速が体組織内の音速より速い場合、素子部の放射面から送信された超音波に対する凹面で曲げられた超音波の傾きは、凸レンズの場合と同じになる。
Here, if
これに対し、たとえば、音響レンズ15がシリコーンゴムから形成された場合など、音響レンズ15内での音速が体組織内の音速より遅い場合、素子部の放射面から送信された超音波に対して、凹面で曲げられた超音波の放射方向が逆向きに曲げられることなるが、レンズとしての効果は期待できる。
In contrast, if the
なお、アクリルからなる凸レンズおよび凹レンズの場合放射角度±9°を得る場合、曲率半径R6mmとすることができる。アクリルからなる凸レンズおよび凹レンズの場合放射角度±16°を得る場合、曲率半径R3.6mmとすることができる。
なお、シリコーンゴムからなる凸レンズおよび凹レンズの場合放射角度±9°を得る場合、曲率半径R6.9mmとすることができる。シリコーンゴムからなる凸レンズおよび凹レンズの場合放射角度±16°を得る場合、曲率半径R4.4mmとすることができる。
In the case of a convex lens and a concave lens made of acrylic, when a radiation angle of ±9° is obtained, the radius of curvature R can be set to 6 mm. In the case of a convex lens and a concave lens made of acrylic, when a radiation angle of ±16° is obtained, the radius of curvature R can be set to 3.6 mm.
In the case of convex and concave lenses made of silicone rubber, when a radiation angle of ±9° is obtained, the radius of curvature R can be set to 6.9 mm. In the case of convex and concave lenses made of silicone rubber, when a radiation angle of ±16° is obtained, the radius of curvature R can be set to 4.4 mm.
音響レンズ15の取り付けられる素子部13の一面は、放射検出素子面13aを構成している。
平面状である素子部13の放射検出素子面13aでは、この放射検出素子面13aから垂直な方向(法線方向)に超音波が送出される。
The surface of the
In the planar radiation
平面状である素子部13の放射検出素子面13aから送出された超音波は、音響レンズ15の内部を透過し、曲面である音響レンズ15の放射検出面11から送出される。音響レンズ15の放射検出面11では、曲面である放射検出面11から放射状に超音波が送出される。
The ultrasonic waves emitted from the radiation
つまり、放射検出面11から送出される超音波は、曲面である放射検出面11の中央部分では、放射検出素子面13aの法線方向に沿って放出される。
これに対して、曲面である放射検出面11の周縁部分では、放射検出素子面13aの法線方向に対して、音響レンズ15の厚みが減少する方向に傾斜して送出される。
That is, the ultrasonic waves transmitted from the
In contrast, at the peripheral portion of the
したがって、曲面である放射検出面11では、中央部分に比べて周縁部分から傾斜角度が大きくなるように超音波が放出される。
Therefore, on the curved
本実施形態の放射検出面11は、少なくとも血管Dの軸線方向に沿った一方向に曲面をなしていれば、血管径dの計測が充分に可能である。したがって、本実施形態の放射検出面11は、一方向に曲率を有する形状として形成することができる。つまり、放射検出面11は、たとえば、円筒面の一部とされ、円筒の軸線に沿って両端を切断した形状に形成することができる。なお、放射検出面11は、上述した曲面をなす一方向に対して交差する方向に曲率を有するような曲面とすることもできる。このような、放射検出面11の曲面としては、球面を例示することができる。
As long as the
本実施形態の超音波放射検出部10は、図8に示すように、血管Dの軸線方向に傾斜しておらず、放射検出素子面13aと血管壁面D3とが互いに平行な状態では、放射状に送出された超音波が垂直反射波RU3として、放射検出面11から放射検出素子面13aへと戻る。したがって、放射検出面11および放射検出素子面13aでは、位相が変化しておらず、かつ、充分な強度を有する垂直反射波RU3を受信することができる。
As shown in FIG. 8, the ultrasound
本実施形態の超音波放射検出部10は、図9に示すように、測定対象者Kの体動によって、血管Dの軸線方向に傾斜して、放射検出素子面13aと血管壁面D3とが互いに傾斜した状態でも、放射状に送出された超音波のうち、いずれかの方向に送出された超音波が垂直反射波RU3として、放射検出面11から放射検出素子面13aへと戻る。したがって、放射検出素子面13aと血管壁面D3とが互いに傾斜した状態でも、同様に、放射検出面11および放射検出素子面13aでは、位相が変化しておらず、かつ、充分な強度を有する垂直反射波RU3を受信することができる。
As shown in FIG. 9, the ultrasonic
図10は、本実施形態の血管径測定装置、血管径測定方法における超音波放射検出部の製造方法を示す分解斜視図である。
本実施形態の超音波放射検出部10は、図10に示すように、バッキング部14に固定された素子部13に対して、音響レンズ15を密着させて取り付ける。
超音波放射検出部10は、あらかじめ所定の曲率を有する曲面を形成した音響レンズ15と、バッキング部14に固定された素子部13と、を接着剤等で接着して組み立てることも可能である。また、バッキング部14に固定された素子部13を音響レンズ15に相当する空間を形成した所定の型に配置して、型内の空間にアクリル等の所定の樹脂を流し込むことで所定の曲率を有する曲面を形成した音響レンズ15を成型するとともに、同時に、素子部13と一体に形成することも可能である。
FIG. 10 is an exploded perspective view showing a method for manufacturing an ultrasonic radiation detection unit in the blood vessel diameter measurement device and blood vessel diameter measurement method of this embodiment.
As shown in FIG. 10, the ultrasonic
The ultrasonic
図11,図12は、本実施形態の血管径測定装置、血管径測定方法における超音波放射検出部における音響レンズの例を示す断面図および斜視図である。
本実施形態の超音波放射検出部10は、図11,図12に示すように、超音波の送出範囲として、放射検出素子面13aの法線と為す角度を、図示する所定の送出角度範囲とすることができる。同時に、音響レンズ15の端部厚さ寸法、および、放射検出面11の曲率半径も図示している。これらは、測定対象である血管Dの種類、太さ、曲がり具合、体表からの深さ、体動のしやすさ、に対応した例である。
11 and 12 are a cross-sectional view and a perspective view showing examples of an acoustic lens in an ultrasonic radiation detector in the blood vessel diameter measurement device and blood vessel diameter measurement method of this embodiment.
11 and 12, the ultrasonic
本発明の血管径測定装置、血管径測定方法としては、この数値範囲に限定されるものではないが、実用上人体での測定をおこなう際に、好ましい範囲を記載している。
なお、本実施形態の超音波放射検出部10は、送出角度範囲を±9°とした場合、血管Dの軸線方向に対して放射検出素子面13aが約5°程度まで傾斜した状態でも測定可能となる。同様に、本実施形態の超音波放射検出部10は、送出角度範囲を±16°とした場合、血管Dの軸線方向に対して放射検出素子面13aが約8°程度まで傾斜した状態でも測定可能となる。
The blood vessel diameter measuring device and blood vessel diameter measuring method of the present invention are not limited to these numerical ranges, but the ranges described are preferable ranges when practically performing measurements on the human body.
When the transmission angle range is ±9°, the ultrasound
測定対象とする血管Dとしては、体表K1に近い場所にある太い血管であり、アクセスが容易であることが好ましく、具体的には、橈骨動脈、頸動脈、鎖骨下動脈、それ以外の四肢の動脈、くるぶしの後ろの動脈等を挙げることができる。 The blood vessels D to be measured are preferably large blood vessels located close to the body surface K1 and easily accessible, such as the radial artery, carotid artery, subclavian artery, other limb arteries, and arteries behind the ankle.
血管径dの時間変動幅に対して、1/20以下程度の分解能を持てば、血管径dからの脈拍計測に必要な距離分解能を呈することが可能である。上記の血管を測定対象とした場合、血管径dの時間変動幅が0.1mm程度であった場合には、本実施形態の超音波放射検出部10における距離分解能は、5μm程度に設定することが好ましい。
If the resolution is about 1/20 or less of the time fluctuation width of the blood vessel diameter d, it is possible to provide the distance resolution required for measuring the pulse from the blood vessel diameter d. When the above blood vessel is the measurement target, if the time fluctuation width of the blood vessel diameter d is about 0.1 mm, it is preferable to set the distance resolution in the ultrasonic
素子部13における放射検出素子面13aの面積を小さくすると、取り扱いが容易であり、超音波放射検出部10としての重量も低減して軽量化、小型化が可能である。素子部13における放射検出素子面13aの面積を大きくすると測定可能範囲を大きくすることが可能である。放射検出素子面13aの大きさは、径寸法が2mm~20mm程度とすることができる。素子部13における放射検出素子面13aに対応した軸方向の大きさは、2mm~20mm程度とすることができる。
Reducing the area of the radiation
本実施形態の血管径測定装置1では、超音波放射検出部10で計測した垂直反射波RUのデータを出力信号として、制御部20に出力する。制御部20では、血管径dを算出し、この血管径dの時間変動から演算した血圧、脈動のデータを出力する。
超音波放射検出部10は、曲面として形成された放射検出面11で放射状に超音波の送出・受信をおこなうことで、体動により超音波放射検出部10と血管Dとの相対位置が変化しても正確な計測をおこなって、正確な血圧、脈動のデータを継続して出力することが可能となる。したがって、血管径測定装置1を常時装着することで、体動の有無にかかわりなく、測定対象者Kの正確な血圧、脈動のデータを継続して取得することが可能となる。
In the blood vessel
The ultrasonic
さらに、本実施形態においては、超音波を用いるため計測時に圧迫するなど測定対象者に苦痛を与えることがない、計測を意識することによる血管径や血圧変化の影響も受けることがない、という効果を奏することができる。 Furthermore, this embodiment has the advantage that the subject is not subjected to pain such as pressure during measurement because ultrasound is used, and is not affected by changes in blood vessel diameter or blood pressure due to being conscious of the measurement.
以下、本発明に係る超音波測定装置、超音波測定方法の第2実施形態を、図面に基づいて説明する。
図13は、本実施形態における血管径測定装置、血管径測定方法を示す模式構成図である。本実施形態において、上述した第1実施形態と異なるのは、制御部に関する点であり、これ以外の上述した第1実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
Hereinafter, a second embodiment of an ultrasonic measurement device and an ultrasonic measurement method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
13 is a schematic diagram showing the configuration of a blood vessel diameter measurement device and a blood vessel diameter measurement method according to this embodiment. This embodiment differs from the first embodiment described above in terms of the control unit, and other configurations corresponding to those of the first embodiment described above are given the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted.
本実施形態における血管径測定装置1は、図13に示すように、制御部20として、固形ゲル3および超音波放射検出部10が固定されるプリント回路板21と、プリント回路板21に設けられたドライバ回路部23と、プリント回路板21に設けられた演算処理回路部24と、プリント回路板21を介してドライバ回路部23および演算処理回路部24に接続されたバッテリとしての電源部22と、演算処理回路部24に接続されてデータが出力されるディスプレイとしての表示部25と、演算処理回路部24に接続されてデータが出力される無線モジュール部26と、を有する。
本実施形態における血管径測定装置1は、図13に示すように、固形ゲル3および超音波放射検出部10がケース2の裏面2aから露出するように配置される。ケース2の表面2bには、表示部25が配置される。
As shown in FIG. 13 , the blood vessel
13 , the blood vessel
本実施形態における血管径測定装置1は、電源部22を駆動電源として駆動電力を供給されたドライバ回路部23によって超音波放射検出部10を制御する。ドライバ回路部23によって制御された超音波放射検出部10は、超音波の送出受信をおこなって垂直反射波RUを測定する。超音波放射検出部10は、取得された垂直反射波RUの測定データを演算処理回路部24に出力する。超音波放射検出部10から出力された垂直反射波RUの測定データによって、演算処理回路部24が血管径dのデータを演算する。
In this embodiment, the blood vessel
演算処理回路部24は、この血管径dの時間変動データから血圧等を演算する。演算処理回路部24は、血管径データ、血圧等を表示部25に出力する。表示部25はこの血管径データ、血圧等をディスプレイする。同時に、演算処理回路部24は、血管径データ、血圧等を無線モジュール部26に出力する。無線モジュール部26は、スマートフォンあるいは、医療機器等とされる記憶部27(後述)へと血管径データ、血圧等を送信する。
The arithmetic
演算処理回路部24は、血管径dの時間変動データから血圧等を演算する際に、諸処の演算処理を加えて補正することができる。
たとえば、制御部20として、図示しない加速度センサ等を備え、その出力から、血管径測定装置1を装着する測定対象者Kの運動状態を検知して、この運動状態から血管径データの補正処理をおこなうことができる。
The arithmetic
For example, the
制御部20として、図示しない気圧センサ等を備え、その出力から、血管径測定装置1を装着する測定対象者Kまわりの雰囲気圧力を検知して、この雰囲気圧力から血管径データの補正処理をおこなうことができる。
The
本実施形態における血管径測定装置1は、固形ゲル3および超音波放射検出部10が測定対象者Kの測定位置に固定されるように装着することで、血管径データの常時測定を可能とする。同時に、血管径測定装置1は、継続的に血管径データの表示部25での表示および記憶部27への常時送信を可能とする。
The blood vessel
図14は、本実施形態における血管径測定装置、血管径測定方法の他の例を示す模式斜視図である。
本実施形態における血管径測定装置1は、図14に示すように、測定対象者Kがケース2を装着するための固定部30として、手首バンド31を備えることができる。この場合、手首バンド31とケース2とは、固定部30を構成する。
FIG. 14 is a schematic perspective view showing another example of the blood vessel diameter measurement device and blood vessel diameter measurement method according to this embodiment.
14 , the blood vessel
本実施形態の血管径測定装置1における他の例では、装着された血管径測定装置1において、手首バンド31が接続されているケース2の両端を結ぶ線が、橈骨動脈の血流に沿った方向、つまり血管Dの軸線方向とは交差している。超音波放射検出部10における放射検出面11は、手首バンド31が接続されていないケース2の両端を結ぶ線に沿って放射状に超音波を送出可能とすることができる。手首バンド31およびケース2に対して、超音波放射検出部10を回転し、検出対象である血管Dの延在する方向に放射検出面11の湾曲方向を調節可能な調節機構を備えることもできる。
In another example of the blood vessel
この例によれば、ケース2の裏面2aの固形ゲル3が、手首の橈骨動脈近傍となるように、血管径測定装置1を測定対象者Kが装着することができる。これにより、日常生活に支障を来さない状態で、血管径測定装置1を装着することが容易となるので、血管径データの常時取得を容易におこなうことができる。
In this example, the subject K can wear the blood vessel
図15は、本実施形態における血管径測定装置、血管径測定方法の他の例を示す模式斜視図である。 Figure 15 is a schematic perspective view showing another example of a blood vessel diameter measurement device and a blood vessel diameter measurement method according to this embodiment.
本実施形態の血管径測定装置1における他の例では、図15に示すように、記憶部27としてスマートフォンを利用する。記憶部27としてスマートフォンは、血管径測定装置1からの血管径データの継続的な送信および記憶を可能とする。
In another example of the blood vessel
この例によれば、測定対象者Kが血管径測定装置1を常時装着して、血管径データを無線モジュール部26から記憶部27に常時送信することで、継続的な血管径データの取得、および、記憶部27としてスマートフォンへの継続的な血管径データの記憶が可能となる。これにより、測定対象者K自身での累積された血管径データの確認、および、累積された血管径データの医療従事者等への提示を容易におこなうことができる。
In this example, the subject K constantly wears the vascular
本実施形態においては、上述した実施形態と同等の効果を奏することができる。本実施形態においては、医療従事者のみならず、家族に異常を知らせる機能、サービス事業者への情報提供などが可能となるという効果を奏することができる。 This embodiment can achieve the same effect as the above-mentioned embodiment. This embodiment can achieve the effect of notifying not only medical professionals but also family members of abnormalities, and providing information to service providers.
以下、本発明に係る超音波測定装置、超音波測定方法の第3実施形態を、図面に基づいて説明する。
図16は、本実施形態における血管径測定装置、血管径測定方法を示す斜視図である。本実施形態において、上述した第1,第2実施形態と異なるのは、固定部に関する点であり、これ以外の上述した第1,第2実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
Hereinafter, a third embodiment of an ultrasonic measurement device and an ultrasonic measurement method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
16 is a perspective view showing a blood vessel diameter measurement device and a blood vessel diameter measurement method according to this embodiment. This embodiment differs from the first and second embodiments described above in terms of the fixing unit, and other configurations corresponding to those of the first and second embodiments described above are given the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted.
本実施形態の血管径測定装置1は、図16に示すように、ケース2がコイン程度の大きさである円盤状として形成される。血管径測定装置1は、制御部20として、外部にデータを送る配線部28を有する。血管径測定装置1では、ケース2に表示部25と無線モジュール部26とを備えていない。
As shown in FIG. 16, the blood vessel
本実施形態では、ケース2の内部に、制御部20を収納しないこともできる。この場合、ケース2の内部で超音波放射検出部10に接続された配線部28をケース2の外部に引き出すとともに、制御部20等をケース2の外部の他の装置に収納して、超音波放射検出部10と制御部20とを配線部28によって接続することもできる。
In this embodiment, the
ケース2の内部に、電源部22、および、ドライバ回路部23のみを収納し、演算処理回路部24他をケース2の外部の他の装置に収納して、演算処理回路部24等を配線部28によって接続することもできる。
It is also possible to store only the
本実施形態の血管径測定装置1によって血管径データを取得する際には、図16に示すように、測定対象である血管Dの近傍である体表K1にケース2の裏面2aを接触させるとともに、表面2bを指などによって体表K1に向けて若干押圧することで固定する。
When acquiring blood vessel diameter data using the blood vessel
これにより、上述した実施形態と同様に、垂直反射波RUのデータを正確に取得することができる。ケース2の内部か外部かにかかわらず、血管径dのデータおよび、血圧推定値等を取得することができる。
As a result, as in the above-described embodiment, data on the vertical reflected wave RU can be accurately obtained. Regardless of whether it is inside or
この例では、橈骨動脈によるデータ取得を例として図示しているが、頸動脈等からのデータ取得においても、ケース2をサージカルテープ等で貼り着けることで、血管径測定装置1を容易に測定位置となる体表K1に固定して正確な測定をおこなうことができる。これにより、救急搬送されて意識のない測定対象者Kなどでも血管径データを取得することが容易となる。血管径測定装置1としてコイン程度の大きさのケース2を有するため、取り回しを容易にして、作業性を向上することができる。
In this example, data acquisition from the radial artery is illustrated as an example, but even when acquiring data from the carotid artery or the like, the
図17は、本実施形態における血管径測定装置、血管径測定方法の他の例を示す斜視図である。
この例では、図17に示すように、コイン状のケース2がゴム等の伸縮性を有する伸縮バンド32の内周に設けられている。したがって、図15,図16に示した例と同様に、手首に装着することが容易となる。伸縮バンド32は、図15,図16に示した例と同様に、腕時計等のバンドでもよいし、単に伸縮性を有するネット包帯のような構成とすることもできる。なお、図では、配線部28を省略している。
FIG. 17 is a perspective view showing another example of the blood vessel diameter measuring device and the blood vessel diameter measuring method according to this embodiment.
In this example, as shown in Fig. 17, the coin-shaped
この例では、固定部30である伸縮バンド32に対して、張り直しの可能な両面テープ32a等によってケース2が貼り着けられている。血管径測定装置1を装着する際には、たとえば、手首に装着する場合の橈骨動脈の延在する方向に合わせてケース2を回転した後に、ケース2を伸縮バンド32に対して貼り直すことができる。これにより、計測精度を向上するように放射検出面11の湾曲方向を容易に調節することが可能となる。
さらに、ケース2の表面には、放射検出面11の湾曲方向を示す矢印2dを表示しておくこともできる。
In this example, the
Furthermore, an
図18は、本実施形態における血管径測定装置、血管径測定方法の他の例を示す斜視図である。
この例では、図18に示すように、固定部30として、片面に粘着性を有する粘着剤が塗布された柔軟性を有するフィルム材33を有する。ケース2はフィルム材33の粘着面に貼り着けられる。この例でも、上記の例と同様にケース2はフィルム材33の粘着面に貼り直すことができる。
この例では、頸動脈や鎖骨下動脈におけるデータ取得に用いて好適である。
FIG. 18 is a perspective view showing another example of the blood vessel diameter measurement device and the blood vessel diameter measurement method according to this embodiment.
18, the fixing
In this example, it is suitable for use in acquiring data from the carotid artery and the subclavian artery.
本実施形態においては、上述した実施形態と同等の効果を奏することができる。本実施形態において、鎖骨下動脈や頸動脈を測定する場合は、バンドなどで血管径測定装置を固定することが困難であるがこれを解消できる、バンドなどの固定に比べて肌に密着して体動の影響で血管径測定装置がずれることも少ないという効果を奏することができる。 In this embodiment, the same effect as the above-mentioned embodiment can be achieved. In this embodiment, when measuring the subclavian artery or carotid artery, it is difficult to fix the blood vessel diameter measurement device with a band or the like, but this problem can be solved, and the blood vessel diameter measurement device is in close contact with the skin compared to fixation with a band or the like, and is less likely to shift due to body movement.
以下、本発明に係る超音波測定装置、超音波測定方法の第4実施形態を、図面に基づいて説明する。
図19は、本実施形態における血管径測定装置、血管径測定方法を示す斜視図である。本実施形態において、上述した第1~第3実施形態と異なるのは、放射検出面の形成に関する点であり、これ以外の上述した第1~第3実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
Hereinafter, a fourth embodiment of an ultrasonic measurement device and an ultrasonic measurement method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
19 is a perspective view showing a blood vessel diameter measurement device and a blood vessel diameter measurement method according to this embodiment. This embodiment differs from the first to third embodiments described above in terms of the formation of the radiation detection surface, and other configurations corresponding to those of the first to third embodiments described above are given the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted.
本実施形態における血管径測定装置1は、図19に示すように、音響レンズを備えておらず、素子部13そのものが湾曲して形成される。放射検出素子面13aが放射検出面11を形成する。放射検出素子面13aの曲率等は、図19に示す寸法とされることが好ましい。
As shown in FIG. 19, the blood vessel
図20は、本実施形態における超音波放射検出部10を示す断面図である。
本実施形態における血管径測定装置1では、図20に示すように、素子部13が複数の素子13Aを有する。素子部13において、複数の素子13Aは、放射検出面11を形成するように湾曲して組み合わされた配置とされる。複数の素子13Aは、各放射検出素子面13aが放射検出面11を形成するように湾曲して組み合わされた配置とされる。素子部13において、複数の素子13Aの間には、エポキシ樹脂等からなる絶縁性のスペーサ部13fが配置される。素子部13である複数の素子13Aおよびスペーサ部13fは、湾曲した板状に形成される。
FIG. 20 is a cross-sectional view showing the ultrasonic
In the blood vessel
湾曲した板状に形成された素子部13はバッキング部14の湾曲した凸部14dに固定される。湾曲した板状に形成された素子部13において、複数の素子13Aおよびスペーサ部13fの両面には、上部電極13gと下部電極13hとが形成される。凸部14dにおいて、上部電極13gと下部電極13hとは、素子部13である複数の素子13Aおよびスペーサ部13fを挟んでいる。
The curved plate-
上部電極13gと下部電極13hとは、素子部13である複数の素子13Aおよびスペーサ部13fの範囲を超えて、凸部14dのない周辺部14hまで形成される。周辺部14hにおいて、上部電極13gと下部電極13hとの間には、絶縁レイヤー13jが配置される。周辺部14hにおいて、上部電極13gと下部電極13hとは、絶縁レイヤー13jを挟んでいる。
上部電極13gと下部電極13hとは、図示しない位置において、制御部20にそれぞれ接続されている。
The
The
本実施形態における超音波放射検出部10では、複数の素子13Aがそれぞれ放射検出面11に沿って超音波の送出および受信が可能なように、その結晶面が傾斜して配置される。素子部13では、複数の素子13Aが、素子部13の中央部分から周縁部分へと向かうに連れて、傾斜角度が大きくなるようにアレイ配置されている。複数の素子13Aにおける素子面は、それぞれが、アレイ配置された位置における放射検出面11に沿って傾斜するように配置されている。
本実施形態において、複数の素子13Aは、同時に超音波を送出する。
In the ultrasonic
In this embodiment, the
本実施形態における超音波放射検出部10でも、上述した実施形態と同様に、放射状に超音波を送出し、また、位相の変化していない垂直反射波RUを充分な強度で受信することができる。
The ultrasonic
次に、本実施形態における超音波放射検出部10の製造方法を説明する。
Next, a method for manufacturing the ultrasonic
図21~図24は、本実施形態における超音波放射検出部10の製造方法を示す工程図である。
本実施形態における超音波放射検出部10の製造方法は、まず、図21(a)に示すように、PZT等の素子13Aとなる圧電材料13A0を所定の基板(シリコン基板)130S上に平面状に形成する。この場合、圧電材料13A0は、スパッタリング等の手法を用いて、シリコン基板130S上に形成する、または、別工程で形成してからシリコン基板130S上に設置する。
21 to 24 are process diagrams showing a method for manufacturing the ultrasonic
In the method of manufacturing the ultrasonic
次いで、図21(b)に示すように、シリコン基板130S上で圧電材料13A0における所定の領域を除去して、所定幅の分断された状態の圧電材料13A1とする。
Next, as shown in FIG. 21(b), a predetermined area of the piezoelectric material 13A0 is removed on the
次いで、図22(c)に示すように、シリコン基板130S上で圧電材料13A1の間にスペーサとなるスペーサ樹脂13f1を充填する。スペーサ樹脂13f1としては、エポキシ等が用いられる。
Next, as shown in FIG. 22(c), spacer resin 13f1 is filled between the piezoelectric materials 13A1 on the
同様に、図21(b)とは直交する方向に圧電材料13A1およびスペーサ樹脂13f1を所定幅に除去し、さらに、図22(c)と同様に、除去された隙間にスペーサ樹脂13f1を充填する。これにより、図22(d)に示すように、平面が縦横に分断された状態の圧電材料からなる複数の素子13A2がその間をスペーサ樹脂13f2によって充填された平面状の前素子部13Aaを形成することができる。
この状態では、複数の素子13A2の素子面は、シリコン基板130Sの表面に沿って、いずれも同じ方向を向いた平面であるので、放射状に超音波を送出することはできない。
Similarly, a predetermined width of the piezoelectric material 13A1 and the spacer resin 13f1 are removed in a direction perpendicular to Fig. 21(b), and the removed gap is filled with the spacer resin 13f1 as in Fig. 22(c). This makes it possible to form a planar front element portion 13Aa in which a plurality of elements 13A2 made of piezoelectric material whose plane is divided vertically and horizontally and the gaps are filled with the spacer resin 13f2, as shown in Fig. 22(d).
In this state, the element surfaces of the multiple elements 13A2 are all flat surfaces facing the same direction along the surface of the
次いで、図23(a)に示すように、湾曲した凸部14dと、その周囲で平面状の周辺部14hと、を有するバッキング部14を準備する。
Next, as shown in FIG. 23(a), a
次いで、図23(b)に示すように、湾曲した凸部14dおよび周辺部14hを覆うように金属等の導電性を有する下部電極13hを形成する。下部電極13hは、バッキング部14の全面に形成した後、所定部分を残して不必要な部分を除去する。下部電極13hの形成は、スパッタリング、溶着等所定の手法を用いる。下部電極13hの除去は、エッチング等の手法を用いる。
Next, as shown in FIG. 23(b), a conductive
次いで、図23(c)に示すように、湾曲した凸部14dに対応する下部電極13hの表面に導電性接着剤13haを塗布しておく。
Next, as shown in FIG. 23(c), a conductive adhesive 13ha is applied to the surface of the
次いで、図23(d)に示すように、凸部14dに対応する湾曲凹部131dを有するアルミニウム等からなるモールド131を準備する。湾曲凹部131dの開口には、この開口を閉塞するように平面状の前素子部13Aaを載置する。
Next, as shown in FIG. 23(d), a
次いで、図24(e)に示すように、下部電極13h形成された凸部14dを平面状の前素子部13Aaとともに湾曲凹部131dの内部へと押し込んで押圧する。このとき、加圧、加熱処理することもできる。
平面状であった前素子部13Aaが湾曲凹部131dの内面に沿って湾曲して前素子部13Abとなる。前素子部13Abにおいて、それぞれの複数の素子13A2の面は、湾曲凹部131dの内面に沿って湾曲した位置となる。同時に、前素子部13Abにおいて、スペーサ樹脂13f2が変形してスペーサ部13fを形成する。
複数の素子13A2は、凸部14dおよび湾曲凹部131dに沿って傾斜するだけで、複数の素子13A2の圧電特性が平面状の場合と湾曲状の場合で変化することはない。したがって、複数の素子13A2において超音波を送出および受信する素子面は、凸部14dおよび湾曲凹部131dに沿って傾斜する。
24(e), the
The planar front element portion 13Aa curves along the inner surface of the
The elements 13A2 are simply inclined along the
次いで、図24(f)に示すように、モールド131を除去する。
Then, as shown in FIG. 24(f), the
次いで、図24(g)に示すように、周辺部14hに絶縁レイヤー13jを形成する。このとき、前素子部13Abに対応する領域には、絶縁レイヤー13jを形成しない。
Next, as shown in FIG. 24(g), an insulating
次いで、図24(h)に示すように、前素子部13Abおよび絶縁レイヤー13jに上部電極13gを積層し、所定の形状に成形して、素子部13をバッキング部14に形成する。これより、超音波放射検出部10を形成する。
Next, as shown in FIG. 24(h), the
本実施形態における超音波放射検出部10は、音響レンズを用いないため、小型軽量化、薄型化することができる。
The ultrasonic
本実施形態においては、上述した実施形態と同等の効果を奏することができる。本実施形態においては、さらに、音響レンズ界面での減衰が少なく、音響レンズを用いた場合と比較して反射波の受信強度が向上するという効果を奏することができる。 In this embodiment, the same effect as the above-mentioned embodiment can be achieved. In addition, in this embodiment, the attenuation at the acoustic lens interface is small, and the received strength of the reflected wave is improved compared to when an acoustic lens is used.
以下、本発明に係る超音波測定装置、超音波測定方法の第5実施形態を、図面に基づいて説明する。
図25は、本実施形態における血管径測定装置、血管径測定方法を示す模式断面図である。本実施形態において、上述した第4実施形態と異なるのは、素子部に関する点であり、これ以外の上述した第4実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
Hereinafter, a fifth embodiment of an ultrasonic measurement device and an ultrasonic measurement method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
25 is a schematic cross-sectional view showing a blood vessel diameter measurement device and a blood vessel diameter measurement method according to this embodiment. This embodiment differs from the above-mentioned fourth embodiment in terms of the element section, and other configurations corresponding to those of the above-mentioned fourth embodiment are given the same reference numerals and their description will be omitted.
本実施形態における血管径測定装置1では、図25に示すように、素子部13が複数の素子13Bを有する。複数の素子13Bは、平面状の放射検出素子面13Baを有する。素子部13において、複数の素子13Bは、放射検出面11に対応する放射角度で超音波の送出が可能となるように傾斜している。なお、第4実施形態と異なり、複数の素子13Bは、傾斜したアレイ配置とされるだけで、互いの位置が放射検出面11に沿って湾曲した配置とされているわけではない。
In the blood vessel
第4実施形態と異なり、複数の素子13Bの間には、エポキシ樹脂等からなる絶縁性のスペーサ部13fが配置されていない。複数の素子13Bは固形ゲル3に埋まるようにバッキング部14に固定される。
本実施形態の超音波放射検出部10においては、第4実施形態の素子13Aよりもサイズの大きな素子13Bを用いることができる。
本実施形態において、複数の素子13Bは、同時に超音波を送出する。
Unlike the fourth embodiment, insulating
In the
In this embodiment, the
本実施形態においては、上述した実施形態と同等の効果を奏することができる。本実施形態においては、血管壁と平行対面する素子は垂直反射波のみ受信することになり、それ以外の反射波の受信を防ぐことができる。その結果、S/N比が高く、血管径の検出が容易になるという効果を奏することができる。 In this embodiment, the same effect as the above-mentioned embodiment can be achieved. In this embodiment, the element facing parallel to the blood vessel wall receives only vertically reflected waves, and can prevent reception of other reflected waves. As a result, the S/N ratio is high, and the blood vessel diameter can be easily detected.
以下、本発明に係る超音波測定装置、超音波測定方法の第6実施形態を、図面に基づいて説明する。
図26は、本実施形態における血管径測定装置、血管径測定方法を示す模式断面図である。本実施形態において、上述した第5実施形態と異なるのは、素子部に関する点であり、これ以外の上述した第5実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
Hereinafter, a sixth embodiment of an ultrasonic measurement device and an ultrasonic measurement method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
26 is a schematic cross-sectional view showing a blood vessel diameter measurement device and a blood vessel diameter measurement method according to this embodiment. This embodiment differs from the above-mentioned fifth embodiment in terms of the element section, and other configurations corresponding to those of the above-mentioned fifth embodiment are given the same reference numerals and their description will be omitted.
本実施形態における血管径測定装置1では、図26に示すように、素子部13が複数の素子13Bを有する。複数の素子13Bは、平面状の放射検出素子面13Baを有する。素子部13において、複数の素子13Bは、放射検出素子面13Baが面一となるようにバッキング部14に固定される。本実施形態においては、物理的な放射検出面11に対応する面は形成されていない。
本実施形態においては、複数の素子13Bがディレイ駆動されて、素子部13として、放射検出面11に対応する放射角度で超音波の送出・受信が可能となるように傾斜している。
In the blood vessel
In this embodiment, the
本実施形態における複数の素子13Bに対するディレイ駆動は、具体的に、素子部13の中心に位置する素子13Bから周辺の素子13Bへと放射タイミングを順番に遅らせることで、放射状に超音波の送出が可能になる構成を有する。
In this embodiment, the delay drive of the
これにより、本実施形態における超音波放射検出部10でも、放射状に超音波を送出し、また、位相の変化していない垂直反射波RUを充分な強度で受信することができる。
As a result, the ultrasonic
本実施形態においては、上述した実施形態と同等の効果を奏することができる。本実施形態においては、音響レンズ界面での減衰が少なく、音響レンズを用いた場合と比較して反射波の受信強度が向上するという効果を奏することができる。本実施形態においては、音響レンズがないため薄い構成が可能であるという効果を奏することができる。 In this embodiment, it is possible to achieve the same effect as the above-mentioned embodiment. In this embodiment, it is possible to achieve the effect that there is less attenuation at the acoustic lens interface, and the received strength of the reflected wave is improved compared to the case where an acoustic lens is used. In this embodiment, it is possible to achieve the effect that a thin configuration is possible because an acoustic lens is not used.
以下、本発明に係る超音波測定装置、超音波測定方法の第7実施形態を、図面に基づいて説明する。
図31は、本実施形態における血管径測定装置、血管径測定方法の送出状態を示す模式図である。図32は、本実施形態における血管径測定装置、血管径測定方法の受信状態を示す模式図である。
本実施形態において、上述した第1~6実施形態と異なるのは、音響レンズ部に関する点であり、これ以外の上述した各実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。なお、図31,図32において、素子部13および音響レンズ部以外は、図示を省略する。
Hereinafter, a seventh embodiment of an ultrasonic measurement device and an ultrasonic measurement method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
Fig. 31 is a schematic diagram showing a transmission state of the blood vessel diameter measurement device and blood vessel diameter measurement method of this embodiment. Fig. 32 is a schematic diagram showing a reception state of the blood vessel diameter measurement device and blood vessel diameter measurement method of this embodiment.
In this embodiment, the difference from the first to sixth embodiments described above is with respect to the acoustic lens unit, and the configurations corresponding to the other embodiments described above are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. Note that in Figs. 31 and 32, illustrations of components other than the
本実施形態における血管径測定装置1では、図31,図32に示すように、音響レンズ部としてリニアフレネルレンズ15F1を有する。
リニアフレネルレンズ15F1は、音響レンズ15の放射検出面11に対応した複数領域分割された形状のレンズ面を有する。それぞれのレンズ面は、音響レンズ15と同様に、所定の角度に超音波が屈折するように形成される。
本実施形態において、リニアフレネルレンズ15F1は、複数のレンズ面が音響レンズ部として、放射検出面11に対応する放射角度で超音波の送出・受信が可能となるように傾斜している。リニアフレネルレンズ15F1は、音響レンズ15に比べて、中心における厚みが小さく、外側における厚みが大きく形成できる。リニアフレネルレンズ15F1は、音響レンズ15に比べて、中心の厚みと外側の厚みとの差が小さくできる。
As shown in FIGS. 31 and 32, the blood vessel
The linear Fresnel lens 15F1 has a lens surface shaped to be divided into a plurality of areas corresponding to the
In this embodiment, the linear Fresnel lens 15F1 has multiple lens surfaces that function as acoustic lens portions and are inclined so as to be able to transmit and receive ultrasonic waves at a radiation angle corresponding to the
本実施形態においては、上述した実施形態と同等の効果を奏することができる。本実施形態においては、リニアフレネルレンズ15F1を用いることにより、音響レンズ15に比べて、音響レンズ部における厚さの差を外側と中心との間で小さくすることができる。これにより、音響レンズ部において、外側と中心との超音波の位相差を小さくすることができる。したがって測定値の正確性および精密性を向上することができる。
また、素子部13の幅寸法に比べて小さい直径の曲率のレンズとしても使用可能である。
In this embodiment, the same effects as those of the above-mentioned embodiment can be achieved. In this embodiment, by using the linear Fresnel lens 15F1, the difference in thickness between the outside and the center in the acoustic lens portion can be made smaller than that in the
It can also be used as a lens with a curvature having a diameter smaller than the width dimension of the
さらに、本発明においては、上述した各実施形態における個々の構成を個別に選択して、それぞれ組み合わせて実施することも可能である。 Furthermore, in the present invention, it is possible to individually select the individual configurations in each of the above-mentioned embodiments and implement them in combination.
(A1)本発明の一態様にかかる血管径測定装置は、
生体表面から生体内部に向けて超音波を送出するとともに、送出した該超音波が前記生体内部の血管周面で垂直に反射した垂直反射波を受信する放射検出面を有する超音波放射検出部と、
前記放射検出面への前記垂直反射波の到達時間差により算出した前記放射検出面から体表面側の血管壁面までの距離と前記放射検出面から体深部側の血管壁面までの距離との差に基づいて、前記生体内部の血管径値を求め該血管径値を出力可能な制御部と、
を備え、
前記超音波放射検出部は、少なくとも一方向には周囲に拡がる放射状に前記超音波を送出する、
ことができる。
(A2)本発明の血管径測定装置は、上記(A1)において、
前記制御部は、前記血管径値から推定した血圧を出力する、
ことができる。
(A3)本発明の血管径測定装置は、上記(A1)において、
前記超音波放射検出部は、円筒面の一部である曲面形状の前記放射検出面を有する、
ことができる。
(A4)本発明の血管径測定装置は、上記(A1)において、
前記超音波放射検出部は、
平面状の放射検出素子面を有する素子部と、
前記素子部の放射検出面に接するとともに、円筒面の一部である曲面形状の前記放射検出面を有する音響レンズ部と、
を備える、
ことができる。
(A5)本発明の血管径測定装置は、上記(A1)において、
前記超音波放射検出部は、
円筒面の一部である曲面形状の前記放射検出面を有する素子部を備える、
ことができる。
(A6)本発明の血管径測定装置は、上記(A1)において、
前記超音波放射検出部は、平面状の放射検出素子面を有する素子部を複数有し、
複数の前記素子部は、少なくとも一方向には周囲に拡がる放射状に前記超音波を送出可能にそれぞれが互いに傾斜したアレイ配置される、
ことができる。
(A7)本発明の血管径測定装置は、上記(A1)において、
前記超音波放射検出部は、平面状の放射検出素子面を有する素子部を複数有し、
前記制御部は、複数の前記素子部を少なくとも一方向には周囲に拡がる放射状に前記超音波を送出可能にディレイ駆動する、
ことができる。
(A8)本発明の血管径測定装置は、上記(A1)において、
前記超音波放射検出部を、計測対象である血管付近の生体表面に固定可能な固定部を有する、
ことができる。
(A9)本発明の他の態様にかかる血管径測定方法は、
放射検出面により、生体表面から生体内部に向けて超音波を送出するとともに、送出した該超音波が前記生体内部の血管周面で垂直に反射した垂直反射波を受信して、
前記放射検出面への前記垂直反射波の到達時間差により算出した前記放射検出面から体表面側の血管壁面までの距離と前記放射検出面から体深部側の血管壁面までの距離との差に基づいて、前記生体内部の血管径値を求める際に、
前記放射検出面から、前記生体内部の血管に沿った方向に、周囲に拡がる放射状に前記超音波を送出する、
ことができる。
(A1) A blood vessel diameter measurement device according to one aspect of the present invention,
an ultrasonic radiation detection unit having a radiation detection surface that transmits ultrasonic waves from a surface of a living body toward the inside of the living body and receives vertically reflected waves of the transmitted ultrasonic waves that are vertically reflected by a peripheral surface of a blood vessel inside the living body;
a control unit capable of determining a blood vessel diameter value inside the living body based on a difference between a distance from the radiation detection surface to a blood vessel wall surface on a body surface side, the difference being calculated from a difference in arrival times of the perpendicular reflected waves to the radiation detection surface, and a distance from the radiation detection surface to a blood vessel wall surface on a body deep side, and outputting the blood vessel diameter value;
Equipped with
The ultrasonic radiation detection unit transmits the ultrasonic waves radially so as to spread around in at least one direction.
It is possible.
(A2) The blood vessel diameter measurement device of the present invention comprises the steps of:
The control unit outputs a blood pressure estimated from the blood vessel diameter value.
It is possible.
(A3) The blood vessel diameter measurement device of the present invention comprises the steps of:
The ultrasonic radiation detection unit has a radiation detection surface having a curved surface shape that is a part of a cylindrical surface.
It is possible.
(A4) The blood vessel diameter measurement device of the present invention comprises the steps of:
The ultrasonic radiation detection unit includes:
an element portion having a planar radiation detection element surface;
an acoustic lens portion in contact with the radiation detection surface of the element portion and having the radiation detection surface in a curved shape that is a part of a cylindrical surface;
Equipped with
It is possible.
(A5) The blood vessel diameter measurement device of the present invention comprises the steps of:
The ultrasonic radiation detection unit includes:
an element portion having the radiation detection surface in a curved shape that is a part of a cylindrical surface;
It is possible.
(A6) The blood vessel diameter measurement device of the present invention comprises the steps of:
The ultrasonic radiation detection unit has a plurality of element units each having a planar radiation detection element surface,
The plurality of element units are arranged in an array inclined to each other so that the ultrasonic waves can be transmitted radially in at least one direction.
It is possible.
(A7) The blood vessel diameter measurement device of the present invention comprises the steps of:
The ultrasonic radiation detection unit has a plurality of element units each having a planar radiation detection element surface,
The control unit delays and drives the plurality of element units so as to transmit the ultrasonic waves radially in at least one direction.
It is possible.
(A8) The blood vessel diameter measurement device of the present invention comprises the steps of:
The ultrasonic radiation detection unit has a fixing unit that can be fixed to a living body surface near a blood vessel that is a measurement target.
It is possible.
(A9) A blood vessel diameter measuring method according to another aspect of the present invention comprises:
The radiation detection surface transmits ultrasonic waves from the surface of the living body toward the inside of the living body, and receives vertically reflected waves of the transmitted ultrasonic waves that are vertically reflected by the circumferential surface of a blood vessel inside the living body,
when determining a blood vessel diameter value inside the living body based on a difference between a distance from the radiation detection surface to a blood vessel wall surface on a body surface side and a distance from the radiation detection surface to a blood vessel wall surface on a body deep side, the difference being calculated based on an arrival time difference of the perpendicular reflected wave to the radiation detection surface,
The ultrasonic wave is emitted from the radiation detection surface in a radial manner spreading around in a direction along a blood vessel inside the living body.
It is possible.
本発明の血管径測定装置は、上記(A1)の構成を有することにより、超音波放射検出部における放射検出面と血管壁とが平行でない場合でも、超音波が放射状に送出されていることで、放射状に傾いた超音波のいずれかの方向で、血管壁で垂直に反射する垂直反射波が放射検出面へと入射する状態で計測をおこなうことができる。特に、放射検出面と血管の軸線方向が傾斜している場合でも、超音波が放射状に送出されていることで、放射状に傾いた超音波のいずれかの方向で、血管壁で垂直に反射する垂直反射波が放射検出面へと入射する状態で計測をおこなうことができる。
これにより、位相が変化しておらず、血管径の計測に用いることができる垂直反射波を放射検出面において充分な強度で検出することが可能となる。したがって、測定対象者の体動によって、放射検出面と血管壁とが平行でない位置になった場合であっても、放射検出面と血管壁とが平行な状態と同様に、放射検出面から体表面側の血管壁面までの距離と前記放射検出面から体深部側の血管壁面までの距離との差を正確に算出して、生体内部の血管径値を正確に求めてこれを出力可能な状態を維持することができる。
The blood vessel diameter measurement device of the present invention has the above-mentioned (A1) configuration, so that even if the radiation detection surface of the ultrasound radiation detection unit is not parallel to the blood vessel wall, the ultrasound is emitted radially, so that measurement can be performed in a state where a vertical reflected wave perpendicularly reflected by the blood vessel wall is incident on the radiation detection surface in any of the radially inclined directions of the ultrasound, in particular, even if the radiation detection surface is inclined to the axial direction of the blood vessel, the ultrasound is emitted radially, so that measurement can be performed in a state where a vertical reflected wave perpendicularly reflected by the blood vessel wall is incident on the radiation detection surface in any of the radially inclined directions of the ultrasound.
This makes it possible to detect vertically reflected waves with sufficient intensity at the radiation detection surface that have no phase change and can be used to measure the blood vessel diameter. Therefore, even if the radiation detection surface and the blood vessel wall are not parallel to each other due to bodily movements of the subject, it is possible to accurately calculate the difference between the distance from the radiation detection surface to the blood vessel wall surface on the body surface side and the distance from the radiation detection surface to the blood vessel wall surface deep inside the body, just as in the case where the radiation detection surface and the blood vessel wall are parallel, and maintain a state in which it is possible to accurately determine and output the blood vessel diameter value inside the living body.
本発明の血管径測定装置は、上記(A1)において、上記(A2)の構成を有することにより、血管径測定装置を常時装着することで、測定対象者の血圧、脈拍の変化を継続的に測定することが可能となる。 The blood vessel diameter measuring device of the present invention has the above-mentioned (A1) and (A2) configuration, and by wearing the blood vessel diameter measuring device at all times, it becomes possible to continuously measure changes in the blood pressure and pulse rate of the subject.
本発明の血管径測定装置は、上記(A1)または(A2)において、上記(A3)の構成を有することにより、放射状に超音波を送出可能にスキャニングする機構を有することなく、放射検出面から血管の軸線方向に超音波を放射状に送出することができる。したがって、放射状に傾いた超音波のいずれかの方向で、血管壁で垂直に反射する垂直反射波を位相が変化していない状態を維持して放射検出面へと入射させて計測をおこなうことができる。
ここで、超音波放射検出部が素子部を備える場合には、素子部の放射検出素子面が、所定の曲面形状である放射検出面となるように、この放射検出素子面を形成することが必要である。
なお、曲面形状の放射検出面の曲率方向を血管の走査方向にあわせて、超音波放射検出部の向きを計測可能なように血管に沿わせる工程が必要である。
In the blood vessel diameter measurement device of the present invention, in addition to the above (A1) or (A2), the configuration of (A3) allows ultrasonic waves to be emitted radially in the axial direction of the blood vessel from the radiation detection surface without having a scanning mechanism capable of emitting ultrasonic waves radially. Therefore, in any direction of the radially inclined ultrasonic waves, a vertically reflected wave perpendicularly reflected by the blood vessel wall can be made to enter the radiation detection surface while maintaining its phase unchanged, thereby making it possible to perform measurement.
Here, when the ultrasonic radiation detection section includes an element section, it is necessary to form the radiation detection element surface of the element section so that the radiation detection element surface becomes a radiation detection surface having a predetermined curved shape.
It is necessary to align the direction of curvature of the curved radiation detection surface with the scanning direction of the blood vessel, and to orient the ultrasonic radiation detection unit along the blood vessel so that it can be measured.
本発明の血管径測定装置は、上記(A1)から(A3)のいずれかにおいて、上記(A4)の構成を有することにより、公知の平面状の放射検出素子面を有する圧電素子を素子部として、この素子部に一方向に所定の曲率で形成された放射検出面を有する音響レンズを接着することで、音響レンズの放射検出面から血管の軸線方向に超音波を放射状に送出することができる。したがって、簡単な構造で、正確な血管径値を出力可能な血管径測定装置を提供することが可能となる。しかも、音響レンズの曲率をあらかじめ設定すること、または、音響レンズの曲率を変更することで、放射検出面から送出する超音波の拡がる角度を制御あるいは変更することが容易に可能となる。
ここで、素子部と音響レンズとは、互いに接着すること、一体として形成すること、互いに密着して固定することが可能である。いずれの状態でも、支持部の放射検出素子面と音響レンズの一面とが密着することが必要である。
The blood vessel diameter measurement device of the present invention, in any one of (A1) to (A3) above, has the configuration of (A4) above, and by using a piezoelectric element having a known planar radiation detection element surface as an element part, and bonding an acoustic lens having a radiation detection surface formed with a predetermined curvature in one direction to this element part, it is possible to transmit ultrasonic waves radially in the axial direction of the blood vessel from the radiation detection surface of the acoustic lens. Therefore, it is possible to provide a blood vessel diameter measurement device that can output accurate blood vessel diameter values with a simple structure. Moreover, by setting the curvature of the acoustic lens in advance or changing the curvature of the acoustic lens, it is possible to easily control or change the angle at which ultrasonic waves transmitted from the radiation detection surface spread.
Here, the element section and the acoustic lens can be bonded to each other, formed as a single unit, or fixed in close contact with each other. In any state, it is necessary that the radiation detection element surface of the support section and one surface of the acoustic lens are in close contact with each other.
本発明の血管径測定装置は、上記(A1)から(A3)のいずれかにおいて、上記(A5)の構成を有することにより、素子の放射検出素子面がそのまま放射検出面を形成する。同時に、放射検出面の円筒面を形成する円筒の軸線が生体表面に平行で血管と直交するように配置することで、血管の軸線に沿って放射検出面から血管壁へと異なる角度で超音波を送出することができる。また、この角度の異なる超音波のうち、血管壁から放射検出面へと垂直に反射して位相の変わらない垂直反射波が放射検出面へと到達する角度の波が存在する。したがって、充分大きなS/N比で垂直反射波を受信して、生体内部の血管径値を正確に求めてこれを出力可能な状態を維持することができる。 The blood vessel diameter measuring device of the present invention, in any of (A1) to (A3) above, has the configuration of (A5) above, so that the radiation detection element surface of the element itself forms the radiation detection surface. At the same time, by arranging the axis of the cylinder forming the cylindrical surface of the radiation detection surface so that it is parallel to the surface of the living body and perpendicular to the blood vessel, ultrasonic waves can be sent from the radiation detection surface to the blood vessel wall at different angles along the axis of the blood vessel. Furthermore, among the ultrasonic waves with different angles, there are waves at angles at which vertically reflected waves that are reflected perpendicularly from the blood vessel wall to the radiation detection surface and do not change in phase reach the radiation detection surface. Therefore, it is possible to receive vertically reflected waves with a sufficiently large S/N ratio, and maintain a state in which the blood vessel diameter value inside the living body can be accurately determined and output.
本発明の血管径測定装置は、上記(A1)から(A3)のいずれかにおいて、上記(A6)の構成を有することにより、複数の素子の放射検出素子面がそのまま放射検出面を形成する。また、所定位置の素子の放射検出素子面を所定角度となるようにアレイ配置することで、超音波放射検出部として、放射検出面から血管の軸線方向に沿って超音波を放射状に送出することができる。したがって、正確な血管径値を出力可能な血管径測定装置を提供することが可能となる。 The blood vessel diameter measuring device of the present invention, in any of (A1) to (A3) above, has the configuration of (A6) above, so that the radiation detection element surfaces of the multiple elements directly form the radiation detection surface. Also, by arranging the radiation detection element surfaces of elements at predetermined positions in an array so as to form a predetermined angle, it is possible to radially emit ultrasonic waves from the radiation detection surface along the axial direction of the blood vessel as an ultrasonic radiation detection unit. Therefore, it is possible to provide a blood vessel diameter measuring device capable of outputting accurate blood vessel diameter values.
本発明の血管径測定装置は、上記(A1)から(A3)のいずれかにおいて、上記(A7)の構成を有することにより、複数の素子の放射検出素子面がそのまま放射検出面を形成する。また、複数の素子をディレイ駆動して所定位置の素子から所定角度に傾斜した超音波を送出して血管の軸線方向に沿って超音波を放射状に送出することができる。したがって、正確な血管径値を出力可能な血管径測定装置を提供することが可能となる。 The blood vessel diameter measuring device of the present invention, in any of (A1) to (A3) above, has the configuration of (A7) above, so that the radiation detection element surfaces of the multiple elements directly form the radiation detection surface. In addition, the multiple elements can be delayed driven to emit ultrasonic waves inclined at a predetermined angle from elements in a predetermined position, so that ultrasonic waves can be emitted radially along the axial direction of the blood vessel. Therefore, it is possible to provide a blood vessel diameter measuring device that can output accurate blood vessel diameter values.
本発明の血管径測定装置は、上記(A1)から(A7)のいずれかにおいて、上記(A8)の構成を有することにより、血管径測定装置を血管に対して正確な計測が可能な位置に維持することができる。これにより、血管径測定装置による正確な計測値の出力が継続的に可能となる。また、固定部によって血管径測定装置を常時装着することが容易に可能となる。血管径測定装置を常時装着することで、測定対象者の血圧、脈拍の変化を継続的に測定することが可能となる。固定部によって、血管径測定装置に常時装着しても正確な計測値の出力が継続的に可能となる。 In any of the above (A1) to (A7), the blood vessel diameter measuring device of the present invention has the above configuration (A8), so that the blood vessel diameter measuring device can be maintained in a position where accurate measurements can be made with respect to the blood vessel. This allows the blood vessel diameter measuring device to continuously output accurate measurement values. In addition, the fixing part makes it easy to wear the blood vessel diameter measuring device at all times. By wearing the blood vessel diameter measuring device at all times, it becomes possible to continuously measure changes in the blood pressure and pulse rate of the subject. The fixing part allows the blood vessel diameter measuring device to continuously output accurate measurement values even when worn at all times.
本発明の血管径測定方法は、上記(A9)の構成を有することにより、超音波による血管径の計測をおこなう装置の放射検出面と血管壁とが平行でない場合でも、超音波を放射状に送出することで、放射状に傾いた超音波のいずれかの方向で、血管壁で垂直に反射する垂直反射波を放射検出面へと入射させた状態での計測をおこなうことができる。特に、放射検出面と血管の軸線方向が傾斜している場合でも、超音波を放射状に送出することで、放射状に傾いた超音波のいずれかの方向で、血管壁で垂直に反射する垂直反射波を放射検出面へと入射させた状態で計測をおこなうことができる。
本発明の血管径測定方法では、位相が変化しておらず、血管径の計測に用いることができる垂直反射波を放射検出面において充分な強度で検出することが可能となる。したがって、測定対象者の体動によって、放射検出面と血管壁とが平行でない位置になった場合であっても、放射検出面と血管壁とが平行な状態と同様に、放射検出面から体表面側の血管壁面までの距離と前記放射検出面から体深部側の血管壁面までの距離との差を正確に算出して、生体内部の血管径値を正確に求めてこれを出力可能な状態を維持することができる。
ここで、上記(A1)から(A8)のいずれかの血管径測定装置を用いることができる。
The blood vessel diameter measuring method of the present invention has the above-mentioned (A9) configuration, so that even if the radiation detection surface of the device for measuring blood vessel diameter by ultrasound is not parallel to the blood vessel wall, measurement can be performed in a state where a vertical reflected wave perpendicularly reflected by the blood vessel wall is made incident on the radiation detection surface in any of the radially inclined directions of the ultrasound by radially transmitting the ultrasound. In particular, even if the radiation detection surface is inclined to the axial direction of the blood vessel, measurement can be performed in a state where a vertical reflected wave perpendicularly reflected by the blood vessel wall is made incident on the radiation detection surface in any of the radially inclined directions of the ultrasound by radially transmitting the ultrasound.
In the blood vessel diameter measuring method of the present invention, the phase does not change and the vertical reflected wave that can be used to measure the blood vessel diameter can be detected with sufficient intensity on the radiation detection surface. Therefore, even if the radiation detection surface and the blood vessel wall are not parallel to each other due to bodily movements of the subject to be measured, the difference between the distance from the radiation detection surface to the blood vessel wall surface on the body surface side and the distance from the radiation detection surface to the blood vessel wall surface deep inside the body can be accurately calculated in the same way as when the radiation detection surface and the blood vessel wall are parallel, and a state in which the blood vessel diameter value inside the living body can be accurately determined and output can be maintained.
Here, any one of the blood vessel diameter measurement devices (A1) to (A8) above can be used.
(B1)本発明の一態様にかかる超音波測定装置は、
内部に音響インピーダンスの差により形成された界面を有する測定対象に向けて超音波を送出するとともに、前記測定対象に送出した前記超音波が前記界面で垂直に反射した垂直反射波を受信する放射検出面を有する超音波放射検出部が、
超音波を送出および受信する単一の素子部と、
前記素子部から放出された超音波を少なくとも一方向には周囲に拡がる放射状に送出するとともに、前記垂直反射波を前記素子部へと送る音響レンズ部と、
を有する、
ことを特徴とする。
(B2)本発明の超音波測定装置は、上記(B1)において、
前記素子部の音響インピーダンスは、前記音響レンズ部の音響インピーダンスより大きく、
前記音響レンズ部の音響インピーダンスは、前記界面の両側に位置する前記測定対象の音響インピーダンスより大きい、
ものとすることができる。
(B3)本発明の超音波測定装置は、上記(B1)において、
前記界面は、略円筒状であり、
前記放射検出面は、少なくとも前記界面の軸線に沿った方向に湾曲する、
ことができる。
(B4)本発明の超音波測定装置は、上記(B1)において、
前記超音波放射検出部は、円筒面の一部である曲面形状の前記放射検出面を有する、
ことができる。
(B5)本発明の超音波測定装置は、上記(B1)において、
前記素子部は、平面状の放射検出素子面を有し、
前記音響レンズ部は、前記素子部の放射検出素子面に接触するとともに、円筒面の一部である曲面形状の前記放射検出面を有する、
ことができる。
(B6)本発明の他の態様にかかる超音波測定方法は、
放射検出面により、音響インピーダンスの差により内部に円筒状の界面が形成される測定対象に対して、前記測定対象の表面から内部に向けて超音波を送出するとともに、送出した該超音波が前記界面で垂直に反射した垂直反射波を受信して、
前記放射検出面への前記垂直反射波の到達時間差により算出した、円筒状の前記界面のうち前記放射検出面から表面側の前記界面までの距離と、前記放射検出面から深部側の前記界面までの距離と、の差に基づいて、前記測定対象の内部の前記界面の径寸法を求める際に、
前記放射検出面から、円筒状の前記界面の軸線に沿った方向に、周囲に拡がる放射状に前記超音波を送出する、
ことができる。
(B1) An ultrasonic measurement device according to one aspect of the present invention,
an ultrasonic radiation detection unit having a radiation detection surface that transmits ultrasonic waves toward a measurement object having an interface formed therein due to a difference in acoustic impedance, and receives a vertically reflected wave that is a result of the ultrasonic waves transmitted to the measurement object being vertically reflected at the interface;
A single element portion for transmitting and receiving ultrasonic waves;
an acoustic lens unit that transmits the ultrasonic waves emitted from the element unit radially in at least one direction and transmits the vertically reflected waves to the element unit;
having
It is characterized by:
(B2) The ultrasonic measuring device of the present invention comprises the above (B1),
the acoustic impedance of the element portion is greater than the acoustic impedance of the acoustic lens portion,
The acoustic impedance of the acoustic lens portion is greater than the acoustic impedance of the measurement object located on both sides of the interface.
It can be said that.
(B3) The ultrasonic measuring device of the present invention comprises the above (B1),
the interface is generally cylindrical;
the radiation detection surface is curved in a direction at least along an axis of the interface;
It is possible.
(B4) The ultrasonic measuring device of the present invention comprises the above (B1),
The ultrasonic radiation detection unit has a radiation detection surface having a curved surface shape that is a part of a cylindrical surface.
It is possible.
(B5) The ultrasonic measuring device of the present invention comprises the above (B1),
The element portion has a planar radiation detection element surface,
the acoustic lens portion is in contact with the radiation detection element surface of the element portion, and has the radiation detection surface having a curved shape that is a part of a cylindrical surface;
It is possible.
(B6) An ultrasonic measurement method according to another aspect of the present invention includes:
The radiation detection surface transmits ultrasonic waves from the surface of the measurement object toward the inside of the measurement object, the measurement object having a cylindrical interface formed therein due to a difference in acoustic impedance, and receives a vertically reflected wave that is perpendicular to the interface of the transmitted ultrasonic waves.
when determining a diameter dimension of the interface inside the measurement target based on a difference between a distance from the radiation detection surface to the interface on a surface side of the cylindrical interface and a distance from the radiation detection surface to the interface on a deeper side, the difference being calculated based on an arrival time difference of the perpendicular reflected wave to the radiation detection surface,
The ultrasonic wave is emitted from the radiation detection surface in a radial manner spreading around the periphery in a direction along an axis of the cylindrical interface.
It is possible.
本発明の超音波測定装置は、上記(B1)の構成を有することにより、界面までの距離測定の正確性を向上することができる。複数の素子部を同時に制御する必要がないため、簡単な構成で界面の形状測定をおこなうことが可能となる。 The ultrasonic measurement device of the present invention has the above-mentioned (B1) configuration, which improves the accuracy of measuring the distance to the interface. Since there is no need to control multiple element parts simultaneously, it is possible to measure the shape of the interface with a simple configuration.
本発明の超音波測定装置は、上記(B2)の構成を有することにより、界面までの距離測定の正確性を向上することができる。 The ultrasonic measurement device of the present invention has the above-mentioned (B2) configuration, which can improve the accuracy of measuring the distance to the interface.
本発明の超音波測定装置は、上記(B3)の構成を有することにより、円筒状の界面において、表面側と深部側の界面までの距離を測定することで、円筒状の界面の径寸法を正確に測定することが容易に可能となる。 The ultrasonic measurement device of the present invention has the above-mentioned (B3) configuration, and by measuring the distance from the surface side to the deep side of the cylindrical interface, it is possible to easily and accurately measure the diameter dimension of the cylindrical interface.
本発明の超音波測定装置は、上記(B4)の構成を有することにより、円筒状の界面において、表面側と深部側の界面までの距離を測定することで、円筒状の界面の径寸法を正確に測定することが容易に可能となる。 The ultrasonic measurement device of the present invention has the above-mentioned (B4) configuration, and by measuring the distance from the surface side to the deep side of the cylindrical interface, it is possible to easily and accurately measure the diameter dimension of the cylindrical interface.
本発明の超音波測定装置は、上記(B5)の構成を有することにより、円筒状の界面において、表面側と深部側の界面までの距離を測定することで、円筒状の界面の径寸法を正確に測定することが容易に可能となる。 The ultrasonic measurement device of the present invention has the above-mentioned (B5) configuration, and by measuring the distance from the surface side to the deep side of the cylindrical interface, it is possible to easily and accurately measure the diameter of the cylindrical interface.
本発明の超音波測定方法は、上記(B6)の構成を有することにより、円筒状の界面において、表面側と深部側の界面までの距離を測定することで、円筒状の界面の径寸法を正確に測定することが容易に可能となる。 The ultrasonic measurement method of the present invention has the above-mentioned (B6) configuration, and by measuring the distance from the surface side to the deep side of the cylindrical interface, it is possible to easily and accurately measure the diameter dimension of the cylindrical interface.
以下、本発明にかかる実施例を説明する。 The following describes an embodiment of the present invention.
ここで、本発明における血管径測定装置、血管径測定方法の具体例としておこなう血管径を測定試験について説明する。 Here, we will explain a test for measuring blood vessel diameter as a specific example of the blood vessel diameter measuring device and blood vessel diameter measuring method of the present invention.
<実験例1>
実験例1として、Φ3mm(外径5mm内径3mm)のシリコーンゴムチューブからなる疑似血管を用意して、水中に埋没されて配置した。同時に、疑似血管には血液を模した液体を流通させた。これにより、超音波の伝播速度を人体内部の状態にあわせた。また、疑似血管を素子面に対して傾斜させて、これを血管径測定装置により測定した。
ここでは、図8~図12に示すように、音響レンズを用いた超音波放射検出部を作製した。超音波放射検出部における諸元を示す。
<Experimental Example 1>
In Experimental Example 1, a simulated blood vessel made of a silicone rubber tube with a diameter of 3 mm (
Here, an ultrasonic radiation detection unit using an acoustic lens was fabricated as shown in Figures 8 to 12. The specifications of the ultrasonic radiation detection unit are shown below.
素子寸法(素子面のサイズ);4mm×5mm
素子部:PZT素子
素子部厚さ;0.3mm
素子部駆動エネルギー;100μJ
送出超音波周波数;12MHz
Element size (element surface size): 4 mm x 5 mm
Element: PZT element Element thickness: 0.3 mm
Element drive energy: 100 μJ
Transmitted ultrasonic frequency: 12MHz
素子部と疑似血管(チューブ外径前面)との距離;4.5mm
音響レンズの曲率;R6mm
音響レンズ;アクリル樹脂
音響レンズ端部厚さ寸法;0.5mm
Distance between element and simulated blood vessel (front surface of tube outer diameter): 4.5 mm
Curvature of acoustic lens: R6mm
Acoustic lens: Acrylic resin Acoustic lens end thickness: 0.5 mm
図5で示した血管壁面D2および血管壁面D3からの反射波を測定した。血管壁面D2の計測結果として、垂直反射波RU2の角度依存性を図27に示す。また、血管壁面D2および血管壁面D3から延在した血管径dの値の角度依存性を図28に示す。 The reflected waves from the vascular wall surface D2 and the vascular wall surface D3 shown in Figure 5 were measured. As a measurement result of the vascular wall surface D2, the angle dependence of the vertical reflected wave RU2 is shown in Figure 27. In addition, the angle dependence of the value of the vascular diameter d extending from the vascular wall surface D2 and the vascular wall surface D3 is shown in Figure 28.
図27,図28に示す結果から、血管の傾きがプラスマイナス6°の範囲で、充分な強度の反射を検出するとともに、正しい血管径値を得ることができる。 The results shown in Figures 27 and 28 show that when the inclination of the blood vessel is within a range of ±6°, reflections of sufficient strength can be detected and accurate blood vessel diameter values can be obtained.
<実験例2>
実験例2として、音響レンズを用いずに平面状の素子面を有するPZT素子のみを用いた以外は、実験例1と同様の測定をおこなった。
<Experimental Example 2>
In Experimental Example 2, measurements were carried out in the same manner as in Experimental Example 1, except that no acoustic lens was used and only a PZT element having a flat element surface was used.
血管壁面D2の計測結果として、垂直反射波RU2の角度依存性を図29に示す。また、血管壁面D2および血管壁面D3から延在した血管径dの値の角度依存性を図30に示す。 As a measurement result of the vascular wall surface D2, the angle dependence of the vertical reflected wave RU2 is shown in Figure 29. Also, the angle dependence of the value of the vascular diameter d extending from the vascular wall surface D2 and the vascular wall surface D3 is shown in Figure 30.
図29,図30に示す結果から、平面の素子では、血管の傾きがプラスマイナス1.5°程度の範囲でしか、充分な強度の反射を検出することができず、正しい血管径値を得ることができていないことがわかる。 The results shown in Figures 29 and 30 show that with a planar element, reflections of sufficient strength can only be detected when the inclination of the blood vessel is within a range of approximately ±1.5°, and accurate blood vessel diameter values cannot be obtained.
1…血管径測定装置(超音波測定装置)
2…ケース
3…固形ゲル
10…超音波放射検出部
11…放射検出面
13…素子部
13a…放射検出素子面
14…バッキング部
15…音響レンズ(音響レンズ部)
15F1…リニアフレネルレンズ(音響レンズ部)
20…制御部
30…固定部
4+D…血管
D1~D4…血管壁面
RU,RU1~RU4…垂直反射波
1...Blood vessel diameter measuring device (ultrasonic measuring device)
2...
15F1...Linear Fresnel lens (acoustic lens part)
20...
Claims (19)
前記超音波放射検出部が、前記超音波を放射状に送出する、
ことを特徴とする超音波測定装置。 an ultrasonic radiation detection unit having a radiation detection surface that transmits ultrasonic waves toward a measurement target having an interface inside which an acoustic impedance difference exists, and receives vertically reflected waves of the ultrasonic waves transmitted to the measurement target and vertically reflected at the interface;
The ultrasonic radiation detection unit radially transmits the ultrasonic wave.
1. An ultrasonic measuring device comprising:
前記放射検出面は、少なくとも前記界面の軸線に沿った方向に湾曲する、
ことを特徴とする請求項1記載の超音波測定装置。 the interface is generally cylindrical;
the radiation detection surface is curved in a direction at least along an axis of the interface;
2. The ultrasonic measuring device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2記載の超音波測定装置。 The ultrasonic radiation detection unit has a radiation detection surface having a curved surface shape that is a part of a cylindrical surface.
3. The ultrasonic measuring device according to claim 2.
ことを特徴とする請求項2記載の超音波測定装置。 The ultrasonic radiation detection unit has a radiation detection surface having a curved shape that is a part of a sphere.
3. The ultrasonic measuring device according to claim 2.
放射状となる前記超音波を前記界面に向けて送出し、かつ、受信した前記垂直反射波を前記素子部へと送る音響レンズ部と、
を有する、
ことを特徴とする請求項1記載の超音波測定装置。 The ultrasonic radiation detection unit includes an element unit that transmits and receives the ultrasonic waves,
an acoustic lens unit that transmits the radial ultrasonic wave toward the interface and transmits the received vertical reflected wave to the element unit;
having
2. The ultrasonic measuring device according to claim 1.
前記音響レンズ部は、前記放射検出面を有し、
前記放射検出面は、少なくとも前記界面の軸線に沿った方向に湾曲する、
ことを特徴とする請求項5記載の超音波測定装置。 the interface is generally cylindrical;
the acoustic lens portion has the radiation detection surface,
the radiation detection surface is curved in a direction at least along an axis of the interface;
6. The ultrasonic measuring device according to claim 5.
ことを特徴とする請求項6記載の超音波測定装置。 The radiation detection surface is a curved surface that is a part of a cylindrical surface.
7. The ultrasonic measuring device according to claim 6.
ことを特徴とする請求項6記載の超音波測定装置。 The radiation detection surface has a curved shape that is a part of a sphere.
7. The ultrasonic measuring device according to claim 6.
前記音響レンズ部は、前記放射検出素子面に接触する、
ことを特徴とする請求項5記載の超音波測定装置。 The element portion has a planar radiation detection element surface,
The acoustic lens portion is in contact with the radiation detection element surface.
6. The ultrasonic measuring device according to claim 5.
ことを特徴とする請求項5記載の超音波測定装置。 The element portion is composed of a single element.
6. The ultrasonic measuring device according to claim 5.
前記音響レンズ部の音響インピーダンスは、前記界面の両側に位置する前記測定対象の音響インピーダンスより大きい、
ことを特徴とする請求項5記載の超音波測定装置。 the acoustic impedance of the element portion is greater than the acoustic impedance of the acoustic lens portion,
The acoustic impedance of the acoustic lens portion is greater than the acoustic impedance of the measurement object located on both sides of the interface.
6. The ultrasonic measuring device according to claim 5.
ことを特徴とする請求項1記載の超音波測定装置。 The ultrasonic radiation detection unit has a plurality of element units that transmit and receive the ultrasonic waves.
2. The ultrasonic measuring device according to claim 1.
前記超音波放射検出部が、前記超音波を放射状に送出する、
ことを特徴とする超音波測定方法。 The ultrasonic radiation detection unit transmits ultrasonic waves to a measurement target having an interface having an internal acoustic impedance difference, and receives a vertically reflected wave of the transmitted ultrasonic waves perpendicularly reflected at the interface to determine a distance from the ultrasonic radiation detection unit to the interface.
The ultrasonic radiation detection unit radially transmits the ultrasonic wave.
2. An ultrasonic measurement method comprising:
前記超音波を、少なくとも前記界面の軸線に沿った方向に放射状に拡げて送出する、
ことを特徴とする請求項13記載の超音波測定方法。 the interface is generally cylindrical;
The ultrasonic wave is transmitted radially in at least a direction along an axis of the interface.
14. The ultrasonic measurement method according to claim 13.
前記放射検出面から前記界面までの距離を求める、
ことを特徴とする請求項14記載の超音波測定方法。 The ultrasonic radiation detection unit receives the vertical reflected wave on a radiation detection surface,
determining a distance from the radiation detection surface to the interface;
15. The ultrasonic measurement method according to claim 14.
ことを特徴とする請求項15記載の超音波測定方法。 determining a diameter of the interface based on a difference between a distance from the radiation detection surface to the interface on a surface side of the cylindrical interface and a distance from the radiation detection surface to the interface on a deeper side of the cylindrical interface, based on a difference in arrival times of the perpendicular reflected waves to the radiation detection surface;
16. The ultrasonic measurement method according to claim 15.
放射状となる前記超音波を前記界面に向けて送出し、かつ、受信した前記垂直反射波を前記素子部へと送る音響レンズ部と、
を有し、
前記素子部の音響インピーダンスは、前記音響レンズ部の音響インピーダンスより大きく、
前記音響レンズ部の音響インピーダンスは、前記界面の両側に位置する前記測定対象の音響インピーダンスより大きい、
ことを特徴とする請求項15記載の超音波測定方法。 The ultrasonic radiation detection unit includes an element unit that transmits and receives ultrasonic waves,
an acoustic lens unit that transmits the radial ultrasonic wave toward the interface and transmits the received vertical reflected wave to the element unit;
having
the acoustic impedance of the element portion is greater than the acoustic impedance of the acoustic lens portion,
The acoustic impedance of the acoustic lens portion is greater than the acoustic impedance of the measurement object located on both sides of the interface.
16. The ultrasonic measurement method according to claim 15.
ことを特徴とする請求項17記載の超音波測定方法。 The ultrasonic wave is emitted from the radiation detection surface in a radially expanding manner in a curved surface shape that is a part of a cylindrical surface.
18. The ultrasonic measurement method according to claim 17.
ことを特徴とする請求項17記載の超音波測定方法。 The ultrasonic wave is transmitted from the radiation detection surface in a radially expanding manner in a curved surface shape that is a part of a sphere.
18. The ultrasonic measurement method according to claim 17.
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