Online Journal
電子ジャーナル
IF値: 0.677(2017年)→0.966(2018年)

英文誌(2004-)

Journal of Medical Ultrasonics

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2016 - Vol.43

Vol.43 No.02

State of the Art(特集)

(0217 - 0227)

産業技術総合研究所における高出力超音波の計測技術開発

Development of new measurement techniques for high-intensity therapeutic ultrasound at National Metrology Institute of Japan (NMIJ)

菊池 恒男1, 内田 武吉2

Tsuneo KIKUCHI1, Takeyoshi UCHIDA2

1国立研究開発法人産業技術総合研究所総務本部人事部, 2国立研究開発法人産業技術総合研究所計量標準総合センター分析計測標準研究部門

1Human Resources Division, General Affairs Headquarters, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 2National Metrology Institute of Japan, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology

キーワード : ultrasonic power, radiation force balance, calorimetric method, medical ultrasound, ultrasonic standard

高出力治療用超音波(high-intensity therapeutic ultrasound: HITU)の利用拡大に対応するため,National Metrology Institute of Japan(NMIJ)では,超音波パワー計量標準の高出力化対応,キャビテーション発生量の定量計測技術などの研究開発を行っており,本稿では,現在までに得られた成果について報告する.NMIJを含む各国計量標準機関における15 W程度の超音波パワー標準は,通常「天秤法」を用いて構築している.しかし,昨今のHITU利用の拡大に伴い,天秤法では技術的に測定限界となりつつあり,天秤法の代替測定法の開発が急務となっている.NMIJでは,水を発熱体とするカロリメトリ法による超音波パワー測定法を,新たな超音波計量標準とするべく開発を行った.現在までに100 Wまでの超音波パワーの標準供給が可能となり,今後数年以内に,200 Wまで範囲拡張を予定している.一方,キャビテーション計測については,イギリスのNPL(National Physical Laboratory)が提案した「キャビテーションセンサ」を応用し,新たな定量計測技術の開発を行っている.キャビテーションセンサで得られた測定値を,既存の方法であるElectron Spin Resonance法を用いた活性酸素発生量およびソノケミカルルミネッセンスの発光強度の測定値と比較した結果,両者に良好な比例関係が認められた.このことから,キャビテーションセンサを何らかの方法で校正することで,キャビテーション発生量測定の定量化が可能となる.将来は,キャビテーション定量計測ツールとしての利用を踏まえ,校正技術の開発を目指すことを検討している.

This paper describes new measurement techniques developed at National Metrology Institute of Japan (NMIJ) required for high-intensity therapeutic ultrasound (HITU). The first is ultrasonic power measurement higher than 15 W by using a calorimetric method. With this method, ultrasonic power measurement for HITU has been achieved up to 100 W. We already established an ultrasonic power standard in 2005 by using “radiation force balance” between 1 mW to 15 W. Additionally, we started a calibration service in 2014 at a range of 15 W to 100 W using the calorimetric method. In this article, a new method for ultrasonic power measurement with the calorimetric method that uses water as the heating material is described. The second technique proposed is the quantitative measurement of the amount of generated cavitation by applying a “cavitation sensor.” The measured value, namely Broadband integrated voltage (BIV), which is calculated from the cavitation sensor signal, has been compared with two different conventional methods for measuring the amount of cavitation. The data measured using the cavitation sensor and conventional methods showed a linear relation. These results indicate that the cavitation sensor can be used as a tool for quantitative measurement. In future, a calibration method should be established for the cavitation measurement tool.