JP2000511449A - 超音波装置および対照試薬を較正する方法およびそのための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、広帯域体外較正ツールとしてポリスチレン微小球を用いた超音波装置および超音波対照試薬の較正方法に関する。本方法によれば、音響アパーチャを有する容器内にポリスチレン微小球の懸濁物を液体環境で準備する。微小球懸濁物からの後方散乱の測定中、微小球懸濁物を連続的に攪拌してから、超音波装置または対照試薬を所定の後方散乱設定値に較正または調整する。

Description

【発明の詳細な説明】 超音波装置および対照試薬を較正する方法およびそのための装置 発明の分野 本発明は、診断用の超音波装置および超音波対照試薬の較正方法、特に組織ま たは対照試薬の後方散乱および減衰の絶対測定を行うための較正方法に関する。発明の背景 血管内超音波音響顕微鏡検査および超音波対照試薬での第二高周波撮像の出現 により、近年では医療用に高周波超音波を使用することが増加している。高周波 数では、新しい形態構造を検査できると共に、超音波組織特徴付けの新しい領域 を開くことができる。従来では、組織特徴付けは、様々な種類の組織または対照 試薬の後方散乱および減衰の絶対測定を行うための標準較正方法がないことによ って阻害されていた。 診断用超音波装置の較正の現在の標準は、研磨ステンレス鋼板からの反射を使 用している。この方法は、プレートの表面の整合に敏感であることと、反射が組 織から戻るものよりもはるかに大きいことから、不都合である。組織からの超音 波散乱は、水様媒体内に懸濁した散乱体群としてモデル化されることが多い。較 正標準すなわち組織を模倣する「ファントム」を使用することは、組織特徴づけ の分野で特に注目されてきた。一般的にこれらのファントムは、米国特許第４， ８４３，８６６号および第４，２７７，３６７号に記載されているようなアガロ ースまたはゼラチン様媒体内に保持された散乱体群からなり、これら米国特許の 内容はすべて本説明の中に含まれる。５ＭＨｚより低い周波数範囲の超音波用の ファントムを検査するためには相当量の作業が必要である。さらに、組織内の散 乱体の幾何学的形状および物理的パラメータを適当なデータ整理方法を用いて算 出することができる。しかし、ゲルを基にしたファントムを使用することは、安 定した結果を生じるために多くの空間位置平均を得なければならないと共に、多 大な専門知識の構築および維持を必要とする点で、不都合である。 しかし、音響顕微鏡検査および血管内撮像のさらに高周波の分野では、存在す るファントムが有効で再現性がある較正方法になるかどうかが明らかではない。 従って当該分野では、組織によって戻される反射をほぼ模倣し、構築および維持 が容易であり、較正ツールの整合に関する問題をなくす診断用超音波装置および それと共に使用される超音波対照試薬の広帯域体外較正方法が必要とされている 。発明の概要 本発明は、広帯域体外較正ツールとしてポリスチレン微小球を用いた診断用超 音波装置および超音波対照試薬の較正方法に関するものである。本方法によれば 、音響アパーチャを有する容器内にポリスチレン微小球の懸濁物を液体環境で準 備する。微小球懸濁物からの後方散乱の測定中、微小球懸濁物を連続的に攪拌し てから、超音波装置または対照試薬を所定の後方散乱設定に較正または調整する 。 本発明の１つの重要な態様によれば、本方法は、一定温度の水浴内の音響アパ ーチャを有する容器内に液体環境で微小球の懸濁物を準備する段階と、微小球懸 濁物からの後方散乱の測定中、微小球懸濁物を連続的に攪拌する段階と、超音波 装置を所定の後方散乱設定に調整する段階を含む。後方散乱の測定値に従って、 平均後方散乱、後方散乱係数、後方散乱伝達関数または平均後方散乱伝達関数等 の様々な関数を上述の調整段階の前に計算してもよい。図面の簡単な説明 図１は、ポリスチレン微小球懸濁物の保持および攪拌に使用される試料室の概 略図である。 図２は、ポリスチレン微小球懸濁物の見掛け後方散乱伝達関数の測定に使用さ れる実験機構を示している。 図３は、ポリスチレン微小球懸濁物の信号損失（減衰）の測定に使用される実 験機構を示している。 図４は、平均直径が４９．５μｍで標準偏差が１．０μｍのポリスチレン微小 球の一般的な分布を示してる。 図５の上パネルは、平均直径が４９．５μｍのポリスチレン微小球の典型的な 見掛け後方散乱伝達関数の有効帯域を示している。中間パネルは見掛け減衰の対 応測定値を示している。下パネルは結果的に得られる後方散乱係数である。すべ ての誤差バールは測定値の標準偏差を表している。 図６は、単一寸法の微小球集団と図３に示されている微小球寸法分布の予測後 方散乱係数を示している。 図７は、後方散乱係数の理論的予測値と実験結果との比較を示している。発明の詳細な説明 本発明によれば、液体環境で微小球懸濁物を使用し、懸濁物の後方散乱の測定 中に懸濁物を連続的に攪拌することによって、診断用超音波装置および超音波対 照試薬を較正する有効な方法が提供されることがわかった。懸濁物は、手動およ び機械式手段を含む様々な攪拌手段で、例えばかきまぜ、混合、ポンピングおよ びふりまぜ等によって連続的に攪拌することができる。好ましくは、液体環境で 微小球懸濁物を収容している容器と連通した手段を設けると共に、微小球懸濁物 の後方散乱の測定中に任意位置で懸濁状態に維持できるように微小球の十分な混 合および攪拌を行う、液体内へのポンピング手段を設けることによって、懸濁物 が連続的に攪拌される。較正を行うのに適当な装置が図１に示されている。図１ に示されている試料室内において、微小球懸濁物を収容している容器内のポート として１本の管が設けられ、それにピペットが取り付けられている。ピペットは 、後方散乱の測定中に激しくポンプ作動させることによって微小球懸濁物を混合 するために使用される。混合および攪拌を行う他の手段には、試料室内のビーズ 状懸濁物と連通した機械式ポンプまたはかきまぜ装置が含まれる。試料室すなわ ちビーズ状懸濁物を収容している容器は、後方散乱測定を行うための少なくとも １つの音響アパーチャを有している。音響アパーチャは、最小のたわみで超音波 エネルギを伝達できる薄膜である。それは、較正処理中に微小球懸濁物を収容す るために使用される。音響アパーチャを形成するのに適した材料は、ポリエチレ ンフィルム（例えばサランラップ）およびマイラーフィルムを含み、これらの厚 さは全て０．００１インチより小さい。微小球懸濁物は、水、生理食塩水、アル コール、緩衝剤または微小球懸濁物を準備して混合できる適当な他の液体等の液 体環境で準備される。液体環境は、界面活性剤等の他の成分を任意に含有するこ とができる。１つの好適な実施例では、液体環境は、生理食塩水（コールター(C oulter）（商標）アイソトン(Isoton)II）と界面活性剤とを含む。本発明の較正 方法は、超音波が伝播する媒体として機能すると共に、較正処理中の微小球懸濁 物の温度を調整するために、一定温度の水浴内で実施されることが好ましい。 本発明の方法に関連して有用な微小球は中空でも中実でもよい。好ましくは、 微小球は、デューク・サイエンティフィック(Duke Scientific)社から入手でき るポリスチレン微小球ＣＳ０３ＭＣである。微小球は、実施する較正の形式に合 わせて選択された寸法分布にできる。これは、個人に実施される診断超音波処置 の種類に応じて決めることができる。 本発明の方法に従って微小球の懸濁物からの後方散乱データが得らた時、超音 波装置、システム、器具および設備は当該技術の専門家には既知のプロトコルに よって所定の後方散乱設定に較正される。簡単に説明すると、本発明の方法が実 施され、実施中の診断処置に最適結果を得るために、較正中の超音波装置の適当 な設定、例えば利得、掃引利得、強度、抑圧レベル、周波数およびトランスジュ ーサが所定の後方散乱設定値に固定される。当該技術の専門家には理解されるよ うに、これらの設定値は、検査中の個人の状態、検査中の組織、対照試薬の使用 および所望の情報に応じて決まる。 中実球からの散乱は、音響学の多くの研究方法の原則である。中実球からの散 乱の最初の完全な説明は、ファラン(Faran)によるものと言われている。流体内 のプラスチックおよび金属の中実球により、様々な実験における超音波散乱の物 理的過程を理解するための簡単なシステムが提供された。初期の研究は、ソナー （水中音波探知機）における散乱体の効果に対する興味から行われた。現在の興 味の領域は、超音波と中実弾性球の相互作用を利用して、海洋環境における堆積 物移送プロセスを予測することである。従来の測定では、当てる超音波の波数を ｋ、散乱体の直径をａとした時、広範囲のｋａに対する結果が得られた。プラス チック球の攪拌懸濁物を使用する主な利点は、懸濁物内の散乱体の移動および分 布による固有集団加算平均にある。懸濁物内の音の減衰および懸濁物内での共鳴 散乱の調査から、幾何学的断面積の５倍まで増加した後方散乱断面積が、球の剛 体共鳴およびモード共鳴に対応した周波数で発生し得ることがわかっている。 この研究は、超音波対照試薬の物理特性の測定に使用される実験システムを実 証するためのものであった。このシステムは、従来はアルブネックス(Albunex) （登録商標）および他の対照試薬の物理特性を分析するために使用されていた。 幾つかの理由からプラスチック球が使用された。すなわち、それらの形状はほと んどの中実および気泡に基づいた対照試薬に類似していること、気相微細泡対照 試薬とは異なった物理的理由からであるが、散乱体が共鳴を示すこと、プラスチ ック微小球は試薬と同様な寸法範囲で形成できること、再現できるように懸濁物 を作成できることである。すべての測定は、１回の測定で５ないし３５ＭＨｚの データを得るための広帯域パルスによって励起される１対の組み合わせトランス ジューサで行われた。筆者が知る限りでは、単一のパルス実験でそのように広い 周波数帯域にわたる測定値を得るために単一トランスジューサ対を使用すること は新規の方法である。従来の測定では、研究者は広帯域パルスまたは掃引周波数 実験で数組の組み合わせトランスジューサを使用していた。 この研究はまた、簡単な一次広帯域整理技術を実証するためのものであった。 この技術は、トランスジューサのビームプロフィルおよび信号の時間ゲート処理 (time gating)の効果に関して幾つかの簡略化近似を行う。ポリスチレン球懸濁 物の十分に制御された実験システムは、これらの近似の有効性の検査を助けた。 データ整理技術は計算が集約的ではなく、将来は生体内組織特徴付け用途に使用 することができるであろう。 理論 中実球からの音の散乱の理論予測はよく知られている。中実球からの音の散乱 の予測値は、三次元の波動方程式を解き、中実球の物質の物理的境界条件を利用 することによって得ることができる。３つの関連境界条件は、ｉ）流体内の圧力 が接合面における固体内の応力の法線成分に等しくなければならないこと、iｉ ）流体の変位の法線（半径方向）成分が固体の変位の法線成分に等しくなければ ならないこと、ｉｉｉ）剪断応力の接線成分が固体の表面でゼロにならなければ ならないことである。 これらの境界条件と波動方程式を使用することによって、入射平面波による球 からの散乱について正確な式を引き出すことが可能である。球からの散乱による 圧力についての遠視野式は次の通りである。 但し、Ｐ₀は入射平面波の振幅、ｋは入射音波の波数、ｒは球と受信トランスジ ューサの間の距離、θは入射波と散乱波が成す角度（我々の後方散乱測定では１ ８０）、δ_nはｎ番目の散乱波の位相ずれである。位相ずれδ_nはka、球の材料の ポワソン比および周囲流体に対する球の密度比の関数である。 多重散乱による効果を無視すれば、多くの球の後方散乱を１つの球による後方 散乱から計算できると仮定する。特に、密度数がｎの同一球からの散乱断面積η_tot （ｆ）は次の通りである。 但し、η_sphereは大きさがａの１つの球による散乱断面積である。ｎの大きさの 分布ｗ（ａ_n）を挿入すると、全体散乱の式は次の通りである。 この式を散乱体の大きさと組み合わせて使用して、本文に後述する理論予測値 を計算した。製造者および文献の両方から引き出された値を使用して、懸濁物か らの後方散乱を計算した。その値は、粒子密度が１．０５５ｇ／ｃｍ³、アイソ トン密度が１．０ｇ／ｃｍ³、アイソトン内の音の縦速度が１４９０ｍ／ｓ、ポ リスチレン微小球内の音の縦速度が２３８０ｍ／ｓ、ポリスチレン微小球の剪断 速度が１１８０ｍ／ｓであった。実験結果と理論予測値がさらに一致するように 、ポリスチレンの剪断速度の値を従来の報告値の１１００から１１２０ｍ／ｓに 調節する。 方法 Ａ．実験 ポリスチレン微小球（デューク・サイエンティフィック社、ＣＳ０３ＭＣ）の 懸濁物の減衰および後方散乱の一連の測定を、超音波対照試薬の特性の測定用に 構成された実験システムで行った。１０μｍを１段階とした７区分の３０から１ ００μｍにわたる平均直径を有するポリスチレン微小球を使用した。ポリスチレ ン微小球は光学分粒器（アキュサイザー(AccuSizer)（商標）７７０、パーティ クル・サイジング・システムズ社(Particle Sizing Systems,Inc.))で分粒され 、それらの平均直径のほぼ５％の半幅値の分布を有することがわかった。分粒器 は 単一粒子光学感知装置を用いる。液状懸濁物内の粒子は小さいフォトゾーン、す なわち、レーザダイオードからの光で生じた均一照度の狭い厚板状の領域を通っ て流れることかできる。フォトゾーン内の合致粒子を避けるために、粒子懸濁物 の希釈と流量の両方を調節した。感知ゾーンを粒子が通過することによって、検 出パルスが発生し、これの大きさは粒子の平均直径によって決まる。 ポリスチレン微小球の減衰を測定するために使用される実験機構の概略が図２ に示されている。パルサー／レシーバ（パナメトリックス(Panametrics)５８０ ０）を使用して広帯域ＰＶＤＦトランスジューサ（直径が０．４インチ、焦点距 離が３．２５インチ、パナメトリックスＺＦ３００２−ＳＵ）を駆動した。適合 したＰＶＤＦトランスジューサが信号を受け取って、ケーブルキャパシタンスを 最小に抑えるために短いケーブルを介してデジタル化オシロスコープ（テクトロ ニクス(Tektronics)２４４０）の高インピーダンスチャネルに連結した。超音波 が懸濁物を通過することによって生じる位相ひずみを最小限に抑えるため、試料 室を受信トランスジューサの近くに配置した。受け取った波形を２５０メガサン プル／秒でデジタル化して、ＩＥＥＥ−４８８バスを介してコンピュータ（マッ キントッシュ(Macintosh)のカドラ(Quadra)８００）へ送信して記憶させ、オフ ライン解析できるようにした。バスの速度は、毎秒ほぼ３０回１０２４点トレー スを得ることができるようにしている。減衰および後方散乱の両方の測定用に合 計で１０００トレースを獲得した。 懸濁物からの後方散乱の測定を図３に示されている同様な機構によって行った 。パルサー／レシーバ（パナメトリックス５８００）を使用して広帯域ＰＶＤＦ トランスジューサ（直径が０．４インチ、焦点距離が３．２５インチ、パナメト リックスＺＦ３００２−ＳＵ）を駆動した。試料室の前壁からの反響の後に焦点 領域が発生するようにトランスジューサを配置した。トランスジューサの焦点で は、照射音波は振幅および位相がほぼ一定であるため、データ整理技術で幾つか 簡略化が可能である。パナメトリックス５８００を用いて後方散乱信号を４０ｄ Ｂだけ増幅した。次に、デジタル化オシロスコープで波形を捕らえて、コンピュ ータへ送った。 次に、図１に示されている試料室について説明すると、室はサランラップ（商 標）からなる２つの音響窓を２つのレクサン(Lexan)（登録商標）圧力プレート で保持して構成されている。マイクロピペットを室の１つのポートに取り付けら れた１本のタイゴン(Tygon)（商標）管に固定して、測定中を通して微小球懸濁 物を攪拌するために使用した。一定の攪拌によって、各超音波照射で新しい散乱 体集団を測定することができた。医療用撮像装置からの画像の調査および室の視 覚による検査によって、散乱体の空間分布が室全体で均一であることがわかった 。較正のため、音響窓の下方の微小球の代わりに鋼板を使用した。鋼板からの後 方散乱信号を以下の見掛け後方散乱伝達関数の計算に使用した。 Ｂ．データ整理 後方散乱および減衰の測定値を球形散乱体分布の固有後方散乱係数に整理する ために、一次広帯域データ整理方法を使用した。整理前の、すなわち後方散乱信 号は、トランスジューサおよび付随した電子機器の電気−機械応答による効果、 周波数依存ビームボリューム、懸濁物による減衰および懸濁物の固有散乱の効果 の絡み合ったものであると考えることができる。電子機器による効果を補償する ため、後方散乱信号を研磨鋼反射体から戻った信号と比較した。懸濁物から戻っ たスペクトルを鋼板反射のスペクトルによって正規化することによって、測定装 置の影響を除去することができる。 周波数依存ビームボリュームおよび減衰の効果は、幾つかの簡略化を行うこと によって除去することができる。第１の簡略化では、ビームボリュームを周波数 依存ビーム幅で側方の、またゲート持続時間によってビーム軸線方向の境界を定 める。第２の簡略化では、散乱体を散乱ボリューム全体に均一に分布しているこ とを医療用撮像装置および目視検査で確認した。これらの近似の両方を使用して 、後方散乱係数は次のように表すことができる。 但し、η（ｆ）は周波数依存後方散乱係数、Γは我々の研磨鋼反射体の振幅反射 係数、Ｔは水およびポリスチレン微小球懸濁物間の透過係数、Ｒはトランスジュ ーサの焦点距離、Ｖ（ｆ）は周波数依存ビームボリューム、Ｓ（ｆ）は我々の懸 濁物の見掛け後方散乱伝達関数、Ｆ（α、τ）は減衰補正率である。Ｆ（α、τ ） は次のように表される。 但し、αは懸濁物の周波数依存減衰、ｃは懸濁物内の音の速度、ｘは室の前壁の 後方の窓の位置、τはゲート持続時間である。このデータ整理方法は、球形散乱 体の集合による散乱の実験結果と理論予測値を比較するために使用される。 Ｃ．データ解析 ２．５６μ秒のハミング窓を室壁からの反響の１．０μ秒後の位置でのトレー スに当てはめることによって見掛け後方散乱伝達関数を計算した。後方散乱係数 に整理した時、他の組み合わせの窓位置および長さも同様な結果を生じた。ゲー ト処理したトレースのパワースペクトルを計算し、研磨ステンレス鋼板のパワー スペクトルで正規化して平均した。 懸濁物が室内にある時に透過信号の１０の測定値から見掛け減衰係数を計算し た。各測定値は、波形の１００回の領域平均からなる。室に生理食塩−緩衝液で あるアイソトン（商標）を満たして透過パルスを測定することによって、較正追 跡を行った。１０の平均懸濁物の経跡のパワースペクトルを生理食塩水トレース のパワースペクトルから減じることによって、信号損失を周波数の関数として得 た。標準的なパルス反射法を用いて調べた室の厚さによって信号損失を正規化す ることによって減衰係数を測定した。 結果 図４は、呼び径が５０μｍの微小球を光学的に分粒することによって調べたポ リスチレン微小球の大きさの分布を示している。平均測定直径は４９．５μｍ± １．０μｍであり、これによって後方散乱係数の明瞭な共鳴を測定することがで きる。 図５は、典型的な見掛け後方散乱伝達関数、見掛け減衰係数および後方散乱係 数の実験測定値を示している。上と中間のグラフはそれぞれ後方散乱および減衰 の直接的な測定値であるが、下のグラフは上記のように後方散乱係数の形に整理 されている。すべての誤差バールは測定値の標準偏差を表している。 散乱体の大きさの分布を散乱モデルの理論予測に導入した結果が図６に示され ている。理論予測は方程式（３）を用いて行い、分布Ｗ（ａ_n）は図３のデータ から計算した。各々の微小球の直径はそれ自身の共鳴系列を示すので、散乱体直 径の分布を導入する結果として共鳴が平均化され、共鳴の幅が広くなる。 図７は、狭い分布の微小球直径の様々な懸濁物の散乱モデルの実験的に測定さ れた後方散乱係数と理論予測値を比較している。実験と理論の一致は非常によい ことであるが、後方散乱スペクトル内の共鳴に近い後方散乱係数の大きさにおい て幾つかの不一致がある。 検討 超音波対照試薬の物理特性を測定するための広帯域の単一トランスジューサ対 の実験装置が開発されている。この装置は５から３５ＭＨｚの周波数範囲のポリ スチレン微小球懸濁物の後方散乱係数を測定するために使用され成功している。 広帯域測定に対して単一のトランスジューサ対を使用することは、幾つかの理由 から好都合である。それは対照試薬等の時間変化物質の迅速かつ確実な調査を可 能にする。また、１組のトランスジューサの特性の知識だけが必要であるため、 トランスジューサのビームプロフィルおよび焦点の効果の補償は各組の測定値で 同様である。 そのように広い帯域幅にわたるポリスチレン微小球を確実に測定できることか ら、球の攪拌懸濁物は高周波超音波システム用の有用な体外較正装置になるであ ろうと考えられる。この実験装置は、幾つかの理由から有用な較正装置として機 能でき、その一部は組織模倣ファントムと組み合わせて他の者によって以前に調 べられている。しかし、我々は、静止した散乱体と共に従来のファントムを使用 することで必要とされる空間平均化に比べて改良された後方散乱の集団平均化に つながる新規な混合技術を導入することができた。 粒子懸濁物が鋼板より良好な較正装置になる理由は幾つかある。後方散乱が懸 濁物塊から戻るのに対して、鋼板からの後方散乱は照射高周波の平面反射だけを 表す。研磨鋼板からの反射の極めて高い振幅とは異なって、球懸濁物からの散乱 は、組織塊の内部からの散乱と同じ程度の大きさを有する。そのため、そのよう な微小球を使用することによって、生体内に使用される振幅範囲にわたって超音 波装置の較正を行うことができる。これによって、高周波走査ヘッドまたは血管 内超音波カテーテルの各使用前の較正が容易になると共に、異なった時間に、ま たは異なった調査者または臨床医が行った調査間の比較が可能になる。音響顕微 鏡検査の分野では、中実の弾性球の懸濁物も有用であることがわかるであろう。 現在の較正標準は、プレートの表面の整合に対して敏感な研磨ステンレス鋼板か らの反射である。球の懸濁物の後方散乱を測定する時、基本散乱体が対称である ことから整合はさほど重要な問題ではない。 超音波対照試薬の分野では、厳密に分粒されたポリスチレン球は、対照試薬の 効果の将来は体内、現在は体外の両方での測定値に対する可能な較正法を提供し ている。球懸濁物は、対照試薬の注入前に超音波測定装置を較正できるようにす るための体外設定に使用することができる。また、我々の技術は、特定の対照試 薬の特性の測定に応用することができる。実際に、患者の長期的研究用に考えら れる較正ツールとして体内に対照試薬を使用することは興味のある分野であり、 肺の濾過および気泡破壊による効果を考慮に入れることができれば、異なった患 者間で音響測定値を比較する方法にもなるであろう。 我々は、直径が３０μｍから１００μｍのポリスチレン微小球懸濁物からの後 方散乱を調べた。医療用超音波対照試薬の分野では、肺の血管床(bed)を通過す るために、１０μｍより小さいサイズであることが必要である。しかし、後方散 乱係数の測定値と理論予測値の一致は、我々の実験機構で対照試薬の直接測定を 行うことが実現可能であることを示している。我々が研究した濃度が単一散乱形 態にあって、多重散乱はほとんど、または全く発生しないと仮定した。散乱の大 きさは比較的小さく、従って多重散乱は後方散乱の最終測定値に大して影響を与 えないので、この仮定は妥当であろう。別の制約は、各寸法範囲に対して１つの 微小球濃度のみを使用したことであった。中実球懸濁物からの散乱は強い温度依 存性を示すことが別の研究者によって示されている。我々は、各寸法の微小球の 測定中に水浴を一定温度に維持したが、測定間の温度は１．６℃まで変化した。 較正標準として懸濁粒子を使用するためには、注意深い温度管理が必要であろう 。 モデルでは、後方散乱係数スペクトルにおける共鳴の位置は、散乱体を構成す る物質の横方向速度に対して選択された値に非常に敏感である。ポリスチレン微 小球の場合、１１００ないし１１２０ｍ／ｓの範囲で変化する横方向速度が報告 されている。本研究では、我々の測定した共鳴と重なるように「理論」共鳴を調 節するために、１１８０ｍ／ｓの値を選択した。散乱体の大きさには関係なく、 １１８０ｍ／ｓの横方向速度では、実験で測定された共鳴と一致する理論予測値 が得られた。従来の文献に報告されているポリスチレンの横速度と本研究で測定 したものとの値の不一致は、幾つかの要因によるものであろう。ポリスチレン微 小球は、ポリスチレンとポリスチレンジビニルベンゼンの混合化学組成を有する ことが製造者によって報告されており、超音波では十分に特徴づけられていない システムであった。 本研究に示されているデータは、後方散乱係数の簡単な一次広帯域整理法の使 用によって、理論予想値との量的に優れた一致が得られることも暗示している。 高周波では、焦点を合わせた超音波トランスジューサの被写界深度が非常に小さ いことから、多くの研究者が超音波ビームを周波数および空間の関数としてモデ ル化するための高度な補正技術の使用方法を研究している。後方散乱のここに示 されている測定値と理論的に計算した値が見掛けで一致していることは、ビーム ボリュームをモデル化する簡単な方法がこの周波数範囲の多くの測定には十分で あることを示している。 広帯域にわたってポリスチレン微小球を確実に測定できることは、球懸濁物が 高周波の超音波装置用の有用な較正装置になることができることを示している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １.少なくとも１つの音響アパーチャを有する容器内に所定寸法分布の微小球の 、液体環境で懸濁した懸濁物を準備する段階と、 容器を一定温度の水浴に入れる段階と、 容器内の微小球懸濁物を連続的に攪拌する一方、同時に微小球懸濁物からの後 方散乱を測定する段階と、 測定された後方散乱に従って選択された後方散乱設定に超音波装置を較正する 段階を含む超音波装置の較正方法。 ２．微小球は中実である請求の範囲第１項に記載の方法。 ３．微小球は中空である請求の範囲第１項に記載の方法。 ４．微小球は中実のポリスチレンビーズである請求の範囲第１項に記載の方法。 ５．微小球懸濁物は、微小球懸濁物を収容している液体環境のポンピングを行う 手段によって連続的に攪拌されるようにした請求の範囲第１項に記載の方法。 ６．微小球懸濁物を収容している液体環境のポンピングを行う手段は、手動また は機械式ポンプである請求の範囲第５項に記載の方法。 ７．微小球懸濁物は、微小球懸濁物を収容している液体環境の混合を行う手段に よって連続的に攪拌されるようにした請求の範囲第１項に記載の方法。 ８．微小球懸濁物は、微小球懸濁物を収容している液体環境のかきまぜを行う手 段によって連続的に攪拌されるようにした請求の範囲第１項に記載の方法。