入江 喬介¹, 佐藤 正和¹, 飯島 高志², 守屋 正³, 伊東 紘一⁴, 横山 卓⁵, 紺野 啓⁶, 谷口 信行⁶

Takasuke IRIE¹, Masakazu SATO¹, Takashi IIJIMA², Tadashi MORIYA³, Kouichi ITOH⁴, Taku YOKOYAMA⁵, Kei KONNO⁶, Nobuyuki TANIGUCHI⁶

¹マイクロソニック株式会社開発部, ²（独）産業技術総合研究所水素材料先端科学研究センター, ³首都大学東京（名誉教授）電気工学, ⁴常陸大宮済生会病院内科, ⁵常陸大宮済生会病院外科, ⁶自治医科大学臨床検査医学

¹Development, Microsonic co., ltd., ²Research Center for Hydrogen Industrial Use and Storage, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, ³（emeritus） Department of Electrical Engineering, Tokyo Metropolitan University, ⁴Department of internal medicine, Hitachi-Omiya Saiseikai Hospital, ⁵Department of surgery, Hitachi-Omiya Saiseikai Hospital, ⁶Department of Clinical Laboratory, Jichi Medical University

キーワード :

【はじめに】
これまでに，細径石英ファイバーを用いて数MHzから数十MHzの周波数の超音波を低損失で伝送できる伝送線路及び超音波伝送技術についての検討が行われてきた1）-3）．我々は，前回まで穿刺型超音波顕微鏡等への応用のため，100MHz以上の超高周波超音波が石英ファイバー及びサファイヤファイバー中を伝送し，超音波ゼリー中に入射，透過することを確認し，報告した4）5）．前回は，できるだけ高い周波数の伝搬を主体とした実験，検討であったが，今回は最終目標である画像化を念頭において，できるだけ高い感度（大きいエネルギー）での伝搬を主体とした実験，検討を行ったので報告する．
【実験システム構成】
前回と同様のシステムを使用した．超音波信号発生器；Tektronix製ファンクションジェネレータ（AWG710B），送信用アンプ；Thamway製（PA40-2801），送信用振動子；（独）産業技術総合研究所製（PZT膜型発振子），受信用探触子；Panametrics製V2113（中心周波数 :220MHz），プリアンプ；自社製，オシロスコープ；Tektronix製TDS5104B．伝送用ファイバーの素材は石英，サファイヤの2種類を用意した．石英；直径（φ）0.2mm，長さ（L）約30mmと60mmの2種類．サファイヤ；φ0.2mm，L約60mmと80mm，100mmの3種類を使用．
【測定】
超音波信号発生器で発生したバースト波をファイバー中に伝搬させ，受信用探触子で受信した後，プリアンプで増幅し，その出力電圧をオシロスコープで測定した．周波数は70MHzから200MHzまで変化させて測定した．
【結果】
サファイヤファイバー3種類については，150MHz付近にピークがあり，最大でも20mV程度であった．一方，石英ファイバーの場合，最大出力電圧は110MHz付近にピークがあり，φ0.2mm，L約30mmでは約160mVとサファイヤファイバーの場合の8倍大きい値が得られた．
【考察】
今回の実験及びこれまで行った実験結果から，細径ファイバーを用いてより大きなエネルギーの超高周波超音波を生体内に照射するには，サファイヤファイバーよりも石英ファイバーの方が有利であるということになる．今回の実験で，石英ファイバーとサファイヤファイバーの両者で出力電圧の最大値が大きく異なるのは，石英とサファイヤの音響インピーダンスが大きく異なることによるものと思われる．即ち，超高周波超音波が探触子から生体（ここでは超音波ゼリー）に入る際に反射が強く起こるため損失が大きくなることが主な要因であろうと推察される．今後は，先ず比較的容易に大きなエネルギーを照射できる石英ファイバーを使って，生体とのインピーダンス整合等も考慮に入れ，画像化に向けての実験，検討を進めていきたい．
【文献】
　1）T. Moriya, et al., 2000 IEEE Ultrasonic Symposium Proc., pp.1227-1230
　2）入江喬介，他，第23回超音波エレクトロニックスの基礎と応用に関するシンポジュウム，No.A-2（2002）
　3）守屋正，他，J Med Ultrasonics Vol. 30 No.4, pp.J539-J547 （2003）
　4）入江喬介，他，J Med Ultrasonics Vol. 34 Supplement, S570 （2007）
　5）橘内洋，他，J Med Ultrasonics Vol. 35 Supplement, S285 （2008）