菊池 恒男

Tsuneo KIKUCHI

（独）産業技術総合研究所計測標準研究部門　音響振動科

National Metrology Institute of Japan（Nmij）, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology

キーワード :

1．はじめに
医用における超音波応用では，効果と安全性の両立が重要な課題である．近年，医用超音波で使用する超音波パワーや音圧は増大傾向にあり，安全性確保の観点から，超音波音場の適切な制御が重要である．超音波の生体作用は，生体への熱的作用と，超音波に付随する音響キャビテーションに起因する機械的作用に分けられる．これらの評価指標としてMechanical Index （MI），Thermal Index （TI），が用いられており，前者は超音波の音圧の，後者は超音波パワーあるいはインテンシティの関数として，IEC 62359に定義されている［1］．一方，MI，TIは単一周波数に対して定義されており，広帯域超音波の場合は，帯域を単一の周波数で近似してMI，TIを算出する．この周波数はacoustic working frequency（以後f_awf）等と呼ばれており，IEC 62359等に定義されている．しかし，広帯域超音波を単一周波数で近似した場合のMI，TIの妥当性については十分議論されていない．そこで，広帯域超音波を単一の周波数で近似してMI，TIを計算した場合の妥当性について検討した．
2．計算方法及び結果
ここでは，音圧の周波数特性をGaussian関数で定義した．この場合，f_awfは中心周波数と一致する．ピーク音圧から-3dBの音圧における周波数をf₁, f₂ （f₂ ＞ f₁）とし，帯域幅をk=f₂/f ₁で定義する．k=3.17の場合について，音圧，超音波パワーを周波数の関数と仮定してMI，TIを算出した例をFig.1に示す．同図では，周波数，MI及びTIをf_awfにおける値で規格化した．このように，MIはf_awfより低域側で，TIは高域側でピーク値をとる．従来の，f_awfを用いて算出した値と比較すると，従来法ではMIは7%，TIは9%程度過小評価されており，更に，過小評価の程度は，MI，TIとも，帯域幅と共に増大することがわかった．MI，TIの算出に必要な音圧，超音波パワー，インテンシティの測定の不確かさを概ね10%〜15%程度と見込むと，上記の過小評価の程度は，無視できない大きさである．
3．まとめ
広帯域超音波をf_awfで近似してMI，TIを算出した場合，過小評価となる可能性があることを示した．この問題を解決する方法の一つは，MI，TI算出定義の変更である．例えば，帯域内のMI，TIの最大値で定義する方法が考えられる．次回のIEC規格のメンテナンス作業に向けて検討を継続したい．
【参考文献】
［1］IEC 62359 Ed.2