超音波技法を用いて材料の厚みを測定するための方法
本発明は、多層構造の材料の厚みを測定するための方法に関する。この方法は、１つ又は複数の超音波変換器５を用いて、異なる周波数を含む１つ又は複数の超音波信号を２つ以上の材料１、２から成る多層構造内に送信すること、使用中の周波数においてその音響特性が異なる材料を測定すること、１つ又は複数の超音波変換器を用いて、多層構造の前面及び背面から反射される超音波信号を測定すること、並びに反射された超音波信号から多層構造内の材料の厚みを求めることを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波技法を用いて材料の厚みを測定するために方法に関する。特に、本発明は、既知の音響特性（すなわち、減衰及び音速）を有する２層以上の多層材料の組成及び厚みを測定するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波は、聴力の範囲よりも高い周波数（＞２０ｋＨｚ）を有する機械的振動を伝搬することから生成される。超音波診断への応用例では、一般的に縦波が用いられる。縦波は全てのタイプの媒質、気体、流体及び固体を通って伝搬することができるため、種々の応用例において有用である。超音波が媒質を通って進行するとき、その超音波は吸収、反射及び散乱に起因して減衰する。このように、媒質の材料特性が超音波伝搬の特性を変更するため、記録された超音波信号を用いて材料特性を評価することができる。
【０００３】
多くの応用例において、超音波は、対象領域（評価中の物体）に達する前に、音響的に既知の材料の未知の組成を通って進行しなければならない。これらの場合に、対象物の超音波評価を成功させるには、その前に、上を覆う材料の影響を考慮し、これを除去しなければならない。一例として、超音波を用いて骨を診断評価するには、骨を覆う軟部組織を通して超音波測定を実施せざるを得ない。
【０００４】
多くの工業的な過程は、２つ以上の材料の組成及び厚みを測定することに依拠する。市販の超音波厚み計は、２つ以上の材料の厚みを測定するが、これらの技法は、種々の材料層間の音響的に観測できる界面（すなわち、超音波反射）と、層状構造内の材料の順序が予め分かっていることとを必要とする。材料特性を厳密に監視することによって、効率を高めることができ、製品品質を改善することができる。そのような測定が、許容できる精度及び正確さで、迅速且つ非破壊的に達成できる場合には、さらなる利点が得られる可能性がある。これまで、材料特性は、或る形の破壊分析（サンプル分離、目視（peeking））によって測定されてきたが、超音波測定及び信号解析を用いることによって音響的に解析することができる。
関連技術の説明
骨の質及び量のような、骨特性の正確な超音波測定は、医学において久しく求められてきた。そのような測定技法を利用できるようになると、電離放射線（すなわち、現時点で「最も確実な標準的（golden standard）」技法である、二重エネルギーＸ線吸収測定、すなわちＤＸＡ）を用いることなく、大きな患者群を正確に且つ再現可能に連続して検診できるようになる。しかしながら、定量的な超音波技法の診断値を改善するためには、その測定は、典型的な骨折部位、たとえば、近位大腿骨又は椎骨から実施されるべきである。それにもかかわらず、そのような解剖学的位置は、骨を覆い、且つ骨の超音波評価を妨げる大量の軟部組織に起因して難しい。
【０００５】
骨粗鬆症診断において、大部分の臨床用定量的超音波（ＱＵＳ）デバイスは、典型的な骨折部位ではない、踵骨の透過測定に基づく。透過測定とは対照的に、椎骨及び近位大腿骨のような典型的な骨折部位において、反射測定及び後方散乱測定が行なわれる場合もある。骨格の骨を包囲する軟部組織層の変化に富んだ厚み及び組成は、骨の超音波測定にとって望ましくない著しい影響を及ぼす。以前には、軟部組織によって引き起こされる誤差は著しく、典型的には４％〜１３０％であることが分かっていた。
【０００６】
水中体重法（underwater weighting）又は生体電気インピーダンス法を用いて、体の多数の部位の皮下脂肪厚を１組のノギスを用いて測定することによって、典型的には、体組成が測定される。局所的な軟部組織組成は典型的には、非侵襲的であるＤＸＡ又はＭＲＩ技法を用いて求められるが、電離放射線を伴い（すなわち、ＤＸＡ）、それらの機器は高額であり、大きくて重い（ＤＸＡ及びＭＲＩ）。超音波技法の利点は、低価格であり、小さく持ち運べるサイズであり、非電離の測定原理であることに関連する。持ち運びできる低コストの機器を用いて、許容できる精度及び正確さで、局所的な測定を非侵襲的に成し遂げることができれば有利であろう。
【０００７】
以前に、特開第２０００−２３７１８９号公報及び同第２００１−１２８９７３号公報において特定の多周波数手法が導入されている。しかしながら、それらの技法は、透過（ＴＴ）−幾何学に基づいており、その技法の使用は限られる。さらに、これらの技法は、超音波減衰が周波数に線形に関連付けられるものと仮定する。たとえば、近位大腿骨（典型的な骨粗鬆症骨折部位）からの骨を評価する場合にＴＴ−幾何学を用いることは、超音波が臀部を通って進行するときに生じる大きな減衰に起因して難しい。さらに、超音波骨解析装置に関連する英国特許第２２５７２５３号明細書もＴＴ−測定幾何学に基づく。この技法（英国特許第２２５７２５３号明細書）において用いられる軟部組織補正法は、脂肪が多い部位−脂肪が少ない部位−骨の界面からの多数の反射に基づく。これは、たとえば、脂肪が少ない組織と脂肪が多い（脂肪）組織との間に明らかな界面が見られない場合に特に難しい。さらに、超音波を用いることによって体脂肪を特定する米国特許第５９４１８３５号明細書は、異なる軟部組織層からの反射に基づく。これは、たとえば、脂肪が少ない組織と脂肪が多い（脂肪）組織との間で明らかな超音波エコーが見られない場合に問題となる。米国特許第４５１２１９５号明細書は、超音波生体組織特性測定方式を導入し、これは、超音波評価において軟部組織によって引き起こされる誤差を除去するために、組織界面及び異なる周波数からの超音波反射に基づく。その方式は、全ての組織において、所定の一定の音速値を用いる。それにより、その軟部組織補正は、所定の単一の音速値、及び組織界面からの反射に基づく。音速値を一定にすることによって、異なる組織間の実際の音速値が異なる場合に、誤差が引き起こされる可能性がある。さらに、その方式は、音響的に観測可能な組織界面を必要とするが、それは多くの場合に達成するのが難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、超音波技法を用いて材料の厚みを測定するための方法を提供することである。該方法によれば、これまでの方法に関連する不都合が解消される。また、本発明の目的は、既知の音響特性（すなわち、減衰及び音速）を有する、２層以上の多層材料の組成及び厚みを測定するための方法も提供する。さらに、本発明の目的は、自然又は人工の多層材料を定量的に特性評価する際に用いることができる方法を提供することである。特に、本発明の目的は、骨を覆う軟部組織の量及び組成を求めることができる方法を提供することであり、それゆえ、該方法は、臨床的な骨超音波測定の精度を大幅に高めることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、多層構造の材料の厚みは、１つ又は複数の超音波変換器を用いて、２つ以上の材料から成る多層構造内に異なる周波数を含む１つ又は複数の超音波信号を送信すること、使用中の周波数に対してその音響特性が異なる材料を測定すること、１つ又は複数の超音波変換器を用いて、多層構造の前面及び背面から反射される超音波信号を測定すること、並びに反射された超音波信号から、多増構造内の材料の厚みを求めることによって測定される。該方法は、音響的に観測可能な前面及び背面からの反射のみに基づくため、多層材料内の他の界面が音響的に観測できない場合であっても、その測定にとって不都合はない。
【００１０】
該方法は、上を覆う軟部組織の量及び組成を求めることができるため、臨床的な超音波測定の精度を大幅に高めることができる。特に、本発明は、軟部組織が骨測定に及ぼす影響を除去するために適用することができる。該方法は、骨−軟部組織界面（これは音響的に容易に観測可能である）からの反射のみに基づくため、他の組織界面は、超音波エコーが生じなくても、その測定を損なわない。該方法を用いて、局所的な軟部組織組成を正確に且つ再現可能に評価することができる。さらに、該方法は、自然又は人工の多層材料を定量的に特性評価する際に用いることができる。
【００１１】
本発明の一実施の形態によれば、該方法は、使用中の周波数において超音波減衰係数及び音速の値が分かっている材料を測定することを含む。内部の層界面における真の音響反射を用いなくても、パルス−エコー技法を用いて、多層材料の層厚に関する評価を行うことができる。
【００１２】
本発明の一実施の形態によれば、該方法は、１つの超音波変換器を用いて、異なる周波数を含む１つ又は複数の超音波信号を送信すること、同じ変換器を用いて、反射された超音波信号を測定すること、及び２つ以上の超音波周波数を観測することを含む。該方法によれば、材料又は組織を特性評価する際に送信機及び受信機としての役割を果たす１つの広帯域変換器を用いて測定システムを有利に構成できる（enable）ようになる。
【００１３】
本発明のさらなる実施の形態によれば、該方法は、２つ以上の超音波変換器を用いて、異なる周波数を有する２つ以上の超音波信号を送信すること、２つ以上の超音波変換器を用いて反射された超音波信号を測定すること、及び２つ以上の超音波周波数を観測することを含む。有利なことに、該方法によれば、異なる周波数において材料又は組織を特性評価することに関する反射情報を与える２つの狭帯域変換器を用いる測定システムを構成できるようになる。
【００１４】
本発明のさらなる実施の形態によれば、該方法は、生物学的組織の厚みを測定することを含む。該方法によれば、特定の音響特性を有する２つ以上の層によって形成される体組織を診断し、監視できるようになる。
【００１５】
本発明のさらなる実施の形態によれば、該方法は、軟部組織内の脂肪が少ない組織及び脂肪が多い組織の厚みを測定することを含む。該方法は、脂肪が少ない組織及び脂肪が多い組織から成る局所的な軟部組織組成を正確に評価する。軟部組織組成を監視することによって、治療の効果を評価し、効率を高め、且つ追跡調査の質を改善するのを助けることができる。実施例１及び２を参照されたい。
【００１６】
本発明のさらなる実施の形態によれば、該方法は、上を覆う軟部組織が骨の音響測定に及ぼす影響を測定及び補正することを含む。その軟部組織は、既知の音響特性を有する脂肪が多い組織及び脂肪が少ない組織から成るように単純化することができるため、本技法を適用して、軟部組織が骨測定に及ぼす影響を除去することができる。軟部組織の影響を除去することによって、診断上の骨パラメータの測定の精度が改善されるであろう。実施例１及び２を参照されたい。
【００１７】
本発明のさらなる実施の形態によれば、該方法は、壁の多層構造の材料厚を測定することを含む。該方法を用いて、いくつかの層から成る種々の種類の壁のような構造を解析し、品質管理することができる。壁構造に関するそのような情報は、技術者が、たとえば、壁の侵食を追跡し、壁のような構造の機械的な完全性を推定するのを助けるであろう。さらに、壁のような構造の層厚に関する情報によって、壁のような構造をリアルタイムに、且つ非破壊的に品質管理できるようになる。
【００１８】
本発明のさらなる実施の形態によれば、該方法は、構造を覆うコーティングの厚みを測定することを含む。数多くの応用例において、コーティング完全性、均質性及び厚みは、コーティングの機能的性能に関連する重要な情報であり、該方法は、製造工程を最適化するのを助ける（すなわち、コーティング厚に関する情報を提供する）ことに加えて、コーティングされた製造物を品質管理できるようにする。
【００１９】
本発明のさらなる実施の形態によれば、該方法は、構造を覆うコートペイントの厚みを測定することを含む。コートペイント完全性、均質性及び厚みは、コートペイントの機能的性能（たとえば、機械的な耐摩耗性）に関連する重要な情報であり、該方法は、製造工程を最適化するのを（たとえば、コートペイントの消費を最適化する、技術的性能を最適化するのを）助ける（すなわち、コートペイント厚に関する情報を提供する）ことに加えて、塗装された製造物を品質管理し、バッチ間で一定の品質を確保できるようにする。
【００２０】
本発明のさらなる実施の形態によれば、該方法は、自然又は人工の構造、典型的には、たとえば木、ゴム、プラスチック、セラミック又はコンクリートから成る層状の複合材料内の個々の層の厚みを測定することを含む。それにより、該方法は、典型的には、たとえば航空宇宙、自動車及び消費製品技術において適用するために必要とされる、層状構造の新規の非破壊的な材料の特性評価を提供する。該方法は、製造工程を最適化するのを助けることに加えて、層状製造物を品質管理できるようにする。
【００２１】
本発明のさらなる実施の形態によれば、該方法は、多層構造が、多層構造の背後に配置される対象物の音響測定に及ぼす影響を測定及び補正することを含む。その多層構造は、既知の音響特性を有する２つ以上の材料から成るように単純化することができるため、本技法を適用して、多層構造が物体測定に及ぼす影響を除去することができる。多層構造の影響を除去することによって、対象物パラメータの測定の精度が改善されるであろう。実施例１及び２を参照されたい。
【００２２】
本発明の二重周波数超音波技法（ＤＦＵＳ）又は多周波数超音波技法（ＭＦＵＳ）は、音響特性が分かっている２層以上の多層材料の未知の組成及び厚みを求めるための新規の計算技法である。
【００２３】
ＤＦＵＳ技法は、同じ変換器が超音波信号を送信及び受信するパルス−エコー幾何学に基づく。ＤＦＵＳ又はＭＦＵＳにおいて必要とされる多数の周波数は、構造内の異なる材料層の数に等しい数であり、単一の広帯域超音波変換器を用いて、又は異なる周波数を有する多数の超音波変換器を用いて生成することができる。本計算方法は、調査される材料の特定の音響特性が分かっていること、すなわち、１）その材料に関する超音波減衰係数の値が分かっており、且つそれらの値が周波数に依存すること、２）超音波減衰係数の値が材料層毎に異なること、及び３）材料毎の音速が分かっていることを必要とする。条件１〜３が満たされるとき、多層材料内の各材料成分の全厚を求めることができる。その解析は、多層構造の下側界面からの、周波数とは無関係な音の反射に基づく。その解析は、多層構造の上側表面反射と下側界面反射との間の時間差を利用する。この情報を用いて、多層構造内の各材料の厚みを求めることができ、多層構造の組成を評価することができる。ＤＦＵＳ解法の数学的な導出が実施例１において提示される（ＭＦＵＳ解法も同じようにして導出することができる）。ＤＦＵＳ技法は多層構造の下側からの反射に基づくため（それは音響的に容易に観測可能であるように設定することができる）、多層構造内の異なる層からの音響的に観測可能な反射は不要である。したがって、その技法を用いて、音響的に観測できない層構造であっても、材料の多層構造の組成及び厚みを求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】広帯域超音波変換器を用いる測定の概略図である。
【図２】２つの超音波変換器を用いる測定の概略図である。
【図３】広帯域超音波変換器による、層状の脂肪が多い組織及び脂肪が少ない組織の全厚の測定の概略図である。
【図４】実施例１による、音響的に異なる３つのエラストマの全厚の測定の概略図である。
【図５ａ】実施例２による、基準信号スペクトルから求められる実効周波数帯域を示す図である。
【図５ｂ】実施例２による、高周波数及び低周波数積分反射係数の計算のための周波数帯域がいかにして得られるかを示す図である。
【図６】実施例２による、ＤＸＡを用いて測定されるようなダイエット中の体組織内の変化を示す図である。
【図７ａ】実施例２による、単一変換器ＤＦＵＳ法を用いる結果を示す図である。
【図７ｂ】実施例２による、２変換器ＤＦＵＳ法を用いる結果を示す図である。
【図８】実施例２による、ＤＦＵＳ補正を用いる場合、及び補正を用いない場合に求められるような平均積分反射係数（ＩＲＣ）値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１では、層状材料４が単一の広帯域超音波変換器５を用いて測定される。超音波は２つの材料１、２から成る多層材料４を通って伝搬し、多層構造の下側から反射される。測定されるパルス−エコー信号が解析するために記録される。多層材料の下側からの反射が用いられ、基準反射体（平滑な金属板のような標準化された反射体）からの反射と比較される。両方の信号（材料測定及び基準測定）に対して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムを用いて、超音波信号の周波数応答（周波数スペクトル）が計算される。材料の下側からの超音波反射と標準反射体からの超音波反射との比として反射係数が計算される。反射係数スペクトルから、２つの典型的な周波数が求められ（Δｆ１及びΔｆ２）、ＤＦＵＳに基づく厚み計算のために、対応する反射係数値（単一値又は平均値）が用いられる。ＤＦＵＳ技法を用いて、材料１及び２の全厚みを求めることができる。
【００２６】
図２では、２つの材料１、２から成る層状材料４が、異なる周波数を用いる２つの超音波変換器５で測定される。超音波は２つの異なる周波数を有する多層材料を通って伝搬し、超音波エコーが多層構造の下側から反射される。低周波数及び高周波数両方のパルス−エコー信号が解析するために記録される。信号（低周波数及び高周波数）毎に多層材料の下側からの反射が用いられる。超音波信号の周波数応答（周波数スペクトル）が、いずれの場合にも高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムを用いて計算される。同じアルゴリズムを用いて、標準化された反射体からの基準パルス−エコー測定の周波数スペクトルが計算される。低超音波周波数（Δｆ２）及び高超音波周波数（Δｆ１）の測定のための典型的な周波数範囲が求められる。高周波数及び低周波数において、材料の下側からの超音波反射の周波数スペクトルと基準反射体からの超音波反射の周波数スペクトルとの比として反射係数が計算される。いずれの反射係数スペクトル（低周波数及び高周波数の場合）も、ＤＦＵＳに基づく厚み計算において求められた周波数範囲（Δｆ１及びΔｆ２）において用いられる。最後に、ＤＦＵＳ技法を用いて、材料１及び２の全厚を求めることができる。
【００２７】
図３では、脂肪が多い組織１及び脂肪が少ない組織２の全厚が、広帯域超音波変換器５を用いるＤＦＵＳ技法で求められる。最初に、超音波信号が軟部組織を通して送信される。軟部組織−骨６の界面から超音波が反射される。測定されたパルス−エコー信号が記録され、後に解析するために保存される。界面反射（軟部組織−骨）の周波数スペクトルが、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムを用いて計算される。その後、計算された周波数スペクトルが、基準測定（標準化された反射体、たとえば、研磨された鋼板のパルス−エコー測定）の周波数スペクトルと比較される。単一の広帯域変換器を用いるとき、２つの典型的な周波数における反射係数が求められる。最後に、ＤＦＵＳ技法を用いて、脂肪が多い組織及び脂肪が少ない組織の全厚が計算される。これらの厚みに関する情報を用いて、軟部組織が骨の超音波測定に及ぼす影響を数学的に除去することができる。最後に、軟部組織に関して補正された骨パラメータの値が計算される。
【実施例】
【００２８】
実施例１
概要
定量的な超音波は、骨粗鬆症の臨床的な検診の可能性を有することが示唆されてきた。大部分の市販の超音波デバイスは、一般的な骨折部位ではない踵骨の透過測定に基づいている。透過測定とは対照的に、椎骨及び近位大腿骨のような典型的な骨折部位において、反射測定及び後方散乱測定を行なうことができる。これらの領域において骨を覆う軟部組織は、測定の信頼性に影響を及ぼす。この実施例１では、軟部組織によって引き起こされる誤差を除去するために二重周波数超音波（ＤＦＵＳ）技法が提示される。その技法は、エラストマサンプルを用いて予め検証される。さらに検証するために、不均質の軟部組織で覆われるヒト海綿骨サンプル（ｎ＝２５）が、２．２５ＭＨｚ及び５．０ＭＨｚの周波数において測定される。ＤＦＵＳ技法は、広帯域超音波後方散乱において、及び積分反射係数（５．０ＭＨｚ時）において、軟部組織によって引き起こされた平均誤差を、５８．６％から−４．９％に、及び１２７．４％から２３．８％にそれぞれ低減した（ｐ＜０．０１）。結論として、上を覆う軟部組織の組成及び厚みを求めることができる第１の超音波技法である二重周波数超音波技法は、臨床的な超音波測定の精度を高めることができ、有意な臨床値を有することができる。
方法−エラストマサンプルによる検証
それらの調査において、音響的に異なる３つのエラストマ（３ａ−３ｃ、Teknikum Oy、Vammala、Finland、直径＝２６ｍｍ）が用いられた。エラストマ３ａ、３ｂ及び３ｃの厚みはそれぞれ、１０．２５ｍｍ、５．５０ｍｍ及び６．００ｍｍであった。エラストマサンプル（エラストマ３、図４）が、上を覆って測定を妨げるエラストマ１及び２（図４）（RAPRA Technology Ltd、Shropshire、UK）の組み合わせを用いる場合と、その組み合わせを用いない場合とで測定された。
【００２９】
図４は、エラストマサンプルの音響測定のための実験構成を示す。超音波信号内の対象領域が、エラストマ３の表面から生じるエコーにおいて位置特定される。エラストマ３の音響特性を求める際に、二重周波数超音波技法を用いて、エラストマ１及び２によって引き起こされるアーチファクトが最小限に抑えられた。
【００３０】
図４に示されるように、層状のエラストマ材料が、異なる周波数を用いる２超音波変換器５で測定される。２つの異なる周波数を有する超音波が多層エラストマを通って伝搬し、エラストマ３の表面から信号が反射する。低周波数及び高周波数両方のパルス−エコー信号が解析するために記録される。エラストマ３の表面からの反射が信号（低周波数及び高周波数）毎に用いられる。超音波信号の周波数応答（周波数スペクトル）が、いずれの場合にも高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムを用いて計算される。同じアルゴリズムを用いて、変換器−エラストマ３の距離に対応する変換器−鋼板距離を用いて、標準反射体（すなわち、研磨された鋼板）からの基準パルス−エコー測定の周波数スペクトルが計算される。低超音波周波数（２．２５ＭＨｚ）及び高超音波周波数（５．０ＭＨｚ）の測定の場合の典型的な周波数範囲が求められる。低周波数及び高周波数において、エラストマ３の表面からの超音波反射の周波数スペクトルと基準反射体からの超音波反射の周波数スペクトルとの比として反射係数が計算される。いずれの反射係数スペクトル（低周波数及び高周波数の場合）も、ＤＦＵＳに基づく厚み計算において用いられる。最後に、ＤＦＵＳ技法を用いて、エラストマ１及び２の全厚を求めることができる。エラストマ３の音響特性を求める際に、二重周波数超音波技法を用いて、エラストマ１及び２によって引き起こされるアーチファクトが最小限に抑えられた。
【００３１】
測定を妨げるエラストマの組み合わせ（ｎ＝３、直径＝１５ｍｍ）は、種々の厚みを有する２つの異なるエラストマサンプルから成る（エラストマ１及び２、図４）。エラストマの厚みが、マイクロメータを用いて測定された。測定を妨げるエラストマの組み合わせにおけるエラストマ１及び２の厚みはそれぞれ、１．１９ｍｍ及び３．２２ｍｍ（組み合わせ１）、２．００ｍｍ及び１．８５ｍｍ（組み合わせ２）、さらには３．０１ｍｍ及び０．９７ｍｍ（組み合わせ３）であった。エラストマ１及び２はそれぞれ４０及び６９の機械的ショア値を有する。
方法−生体組織による検証
ヒト海綿骨サンプル（ｎ＝２５）が、上を覆うブタ軟部組織（ｎ＝２５）を用いる場合、及び用いない場合に測定された。ヒト海綿骨サンプル（直径＝１６ｍｍ、厚み＝７．５ｍｍ）は、ヒト大腿骨外側顆部（ｎ＝１３）及び脛骨外側平坦部（ｎ＝１２）から収集された（法医学業務に関する国内当局、許可１７８１／３２／２００／０１）。地方の食肉処理場（Atria Oy、Kuopio、Finland）によって提供される新鮮な軟部組織サンプル（厚み＝１０ｍｍ〜２０ｍｍ）が、３０％の脂肪含有量を有するブタ軟部組織から、測定直前に準備された。
超音波測定
超音波変換器の中心周波数は２．２５ＭＨｚ及び５．０ＭＨｚであった。エラストマの全ての超音波測定は、脱気蒸留水槽（２１℃）において行なわれた。エラストマ１及び２における超音波速度及び平均減衰は、透過幾何学における置換法を用いて求められたのに対して、積分反射係数（ＩＲＣ）はパルス−エコー技法で求められる。エラストマ３ａ−３ｃのための超音波平均減衰及びＩＲＣが、上を覆って測定を妨げるエラストマの組み合わせを用いる場合、及び用いない場合に求められた。脂肪が多い（脂肪）組織及び脂肪が少ない組織の音響特性、並びにヒト海綿骨の音響特性が、２．２５ＭＨｚ及び５．０ＭＨｚの周波数において求められた。生体組織（脂肪が多い組織及び脂肪が少ない組織、海綿骨）による上記の測定は、体温（３７℃）における脱気リン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）において行なわれた。
二重周波数超音波技法
エラストマ３ａ−３ｃのための超音波平均減衰及びＩＲＣが、上を覆って測定を妨げるエラストマを用いる場合、及び用いない場合に求められた。測定を妨げるエラストマによって引き起こされるアーチファクトを除去するために、それらのエラストマの厚み及び音響特性は既知でなければならない。測定を妨げるエラストマ層の厚みは、二重周波数超音波技法を用いて求めることができる。
【００３２】
補正されたＩＲＣ（ＩＲＣｃｏｒｒ）は以下のように求めることができる。
ＩＲＣｃｏｒｒ＝ＩＲＣｕｎｃｏｒｒ＋２ｘ１α１＋２ｘ２α２＋Ｋｉ （１）
ただし、ＩＲＣｕｎｃｏｒｒは補正されていない積分反射係数（ＩＲＣ）であり、ｘはエラストマ厚であり、αはエラストマのための超音波平均減数係数である。下付き文字１及び２はそれぞれエラストマ１及び２を指しており、Ｋｉはエラストマ１及び２の表面における超音波反射を補償するための補正係数であり、以下の通りである。
【００３３】
Ｋｉ＝８．６８ｌｎ（（１−Ｒ１２）２（１−Ｒ２２）２） （２）
ただし、Ｒｉはエラストマ１及び２（それぞれ下付き文字１及び２）の対応する反射係数である。補正された平均減衰（Ａｃｏｒｒ）は以下のように求めることができる。
【００３４】
Ａｃｏｒｒ＝Ａｕｎｃｏｒｒ−ｘ１α１−ｘ２α２−Ｋａ （３）
ただし、Ａｕｎｃｏｒｒは補正されていない平均減衰であり、Ｋａはエラストマ１、２及び３の表面における超音波反射を補償するための補正係数であり、以下の通りである。
【００３５】
Ｋａ＝８．６８ｌｎ（（１−Ｒ１２）（１−Ｒ２２）（１−Ｒ３２）） （４）
骨−軟部組織の組み合わせのＩＲＣ及び広帯域超音波後方散乱（ＢＵＢ）測定のための軟部組織補正が、エラストマの場合と同じようにして行なわれた（式１）。脂肪が少ない組織及び脂肪が多い組織から成る不均質な混合物において明らかな音響的境界は存在しなかったため、Ｋｉ項は無視することができる。
結果及び結論
エラストマ２は、エラストマ１に比べて高い平均減衰及びＩＲＣを示したのに対して、エラストマ１及び２の音速（ＳＯＳ）の変化はわずかにすぎなかった（表１）。平均減衰及びＩＲＣは、いずれのエラストマにおいても、周波数の関数として増加した（表１）。脂肪が多い組織と比べた場合に脂肪が少ない組織において、ＳＯＳが高く、平均減衰が低かった（表２）。予想されるように、平均減衰は、脂肪が少ない組織及び脂肪が多い組織において周波数の関数として増加した（表２）。
【００３６】
表１は、２．２５ＭＨｚ及び５．０ＭＨｚにおけるエラストマ１及び２の積分反射係数（ＩＲＣ）、音速（ＳＯＳ）及び平均減衰の値（平均±ＳＤ）を示す。二重周波数超音波技法において、エラストマ３のための音響パラメータの値を求める際に、エラストマ１及び２の音響特性の平均値を用いて、それらのエラストマの測定を妨げる影響を除去した（図４）。
【００３７】
【表１】
【００３８】
表２は、２．２５ＭＨｚ及び５．０ＭＨｚにおける脂肪が少ない組織及び脂肪が多い（脂肪）組織の音速（ＳＯＳ）及び平均減衰の値（平均±ＳＤ）を示す。二重周波数超音波技法において、海綿骨組織のための音響パラメータの値を求める際に、それらの平均値を用いて、上を覆う軟部組織の測定を妨げる影響を除去した。
【００３９】
【表２】
【００４０】
ＤＦＵＳ技法は、ＩＲＣ及び平均減衰（２．２５ＭＨｚ時）において、測定を妨げるエラストマによって引き起こされる平均誤差を、３７．５％−７７．５％から−１２．０％−４．９％に、そして７０．０％−２０１．１％から−１．１％−３４．６％にそれぞれ低減した（表３）。さらに高い周波数（５．０ＭＨｚ）では、ＤＦＵＳ技法は、ＩＲＣ及び平均減衰において、測定を妨げるエラストマによって引き起こされる平均誤差を、１０３．６％−２８９．４％から−１５．９％−５．６％に、そして３３．８％−１５８．３％から−２９．７％−６．５％にそれぞれ低減した（表３）。
【００４１】
表３は、２．２５ＭＨｚ及び５．０ＭＨｚにおけるエラストマ（３ａ−３ｃ）の積分反射係数（ＩＲＣ）及び平均減衰の値を示す。そのエラストマ３ａ−３ｃのための音響パラメータの値も、上を覆って測定を妨げるエラストマ（１及び２）が存在する場合に求められた（図４）。補正されていない値（平均±ＳＤ）及び補正された値（二重周波数超音波技法）も提示される。パラメータの平均値を用いて、絶対誤差が計算される。
【００４２】
【表３】
【００４３】
軟部組織−骨の組み合わせにおいて、ＤＦＵＳ技法は、ＢＵＢ及びＩＲＣにおいて（５．０ＭＨｚ時）、軟部組織によって引き起こされる平均誤差を、５８．６％から−４．９％に、そして１２７．４％から２３．８％にそれぞれ低減した（表４）。
【００４４】
表４は、２．２５ＭＨｚ及び５．０ＭＨｚ時のヒト海綿骨における積分反射係数（ＩＲＣ）及び広帯域超音波後方散乱（ＢＵＢ）の値（平均±ＳＤ）を示す。その骨サンプルの音響特性も、軟部組織層が上を覆っている状態で求められた。補正されていない値（平均±ＳＤ）及び補正された値（二重周波数超音波技法）も提示される。絶対誤差が、パラメータの平均値を用いて計算される。
【００４５】
【表４】
【００４６】
この実施例１では、骨超音波測定の軟部組織補正のための新たな超音波法が導入される。エラストマサンプルによる最初の検証は、超音波測定の精度の大きな改善を実証した。５．０ＭＨｚ時のＩＲＣの誤差は、１０３．６％−２８９．４％から−１５．９％−５．６％に減少した。同様に、１０ｍｍ〜２０ｍｍの軟部組織が上を覆う場合のヒト海綿骨サンプルでは、ＢＵＢの誤差（５．０ＭＨｚ時）は、５８．６％から−４．９％に減少した。
【００４７】
結論として、実施例１において導入されるＤＦＵＳ技法は、上を覆う軟部組織の量及び組成を求めることができる第１の超音波技法であり、それゆえ、臨床的超音波測定の精度を大幅に高めることができる。
実施例１のための付録
測定を妨げる層１及び２の厚みは、二重周波数超音波技法を用いて求めることができる。対象領域（たとえば、骨又はエラストマ３（図４））の第１の表面からの低周波数及び高周波数超音波の超音波反射振幅（Ａｌ、Ａｈ）は以下のように表すことができる。
【００４８】
【数１】
【００４９】
ただし、Ｈは測定を妨げる層の表面における超音波反射を含む反射項であり、αは減衰係数であり、ｘは測定を妨げる層の厚みである。下付き文字１，２、ｌ及びｈはそれぞれ、測定を妨げる層１及び２、低超音波周波数及び高超音波周波数を指す。超音波振幅Ａ０，ｌ及びＡ０，ｈはそれぞれ、低周波数及び高周波数の場合の、研磨された鋼板からの超音波反射振幅を指す。超音波反射係数が周波数に依存する場合には、その計算において考慮に入れることができる。
【００５０】
Ｈ（ｆ）＝ａｆｂ （Ａ３）
ただし、係数ａ及びｂは反射項の周波数依存性を表す。したがって、低周波数における項Ｈと高周波数における項Ｈとの間の関係は以下のように表すことができる。
【００５１】
Ｈｌ＝Ｈｈ（ｆｌ／ｆｈ）ｂ＝ｍＨｈ （Ａ４）
ただし、ｆは周波数であり、係数ｍは、Ｈの周波数依存性を表す。ここで、超音波反射係数Ａｌは、以下のように表すことができる。
【００５２】
【数２】
【００５３】
Ａ６及びＡ７を代入することによって、式Ａ５はＡ８のように表すことができる。
Ｓ＝２ｋα１，ｈ−２α１，ｌ （Ａ６）
Ｊ＝２ｋα２，ｈ−２α２，ｌ （Ａ７）
【００５４】
【数３】
【００５５】
測定を妨げる層の第１の表面からの反射とサンプルの表面からの反射との間の時間差Δｔ（図４を参照）は以下のように書くことができる。
【００５６】
【数４】
【００５７】
ただし、ｃ１、ｃ２及びｃｗは、低超音波周波数及び高超音波周波数において測定される平均音速である。下付き文字ｗは水を指す。測定を妨げる層１の厚みは以下のように表すことができる。
【００５８】
【数５】
【００５９】
ここで、式Ａ８及び式Ａ１０から、測定を妨げる層２の厚みを求めることができる。
【００６０】
【数６】
【００６１】
最後に、層２の所定の厚みを用いて、式Ａ１０から層１の厚みを計算することができる。
骨−軟部組織の組み合わせにおいて、二重周波数超音波技法を用いて、脂肪が多い（脂肪）組織及び脂肪が少ない組織の厚みを求めることができる。骨表面における反射は周波数に依存しないことが分かり（２．２５ＭＨｚ対５．０ＭＨｚ）、軟部組織表面、及び脂肪が多い組織と脂肪が少ない組織との間の界面からの反射は最小であり、それゆえ、ｂ＝０及びｍ＝１であることが分かった。脂肪が多い（脂肪）組織と脂肪が少ない組織との間に水分が存在しない（ｘｗ＝０）場合には、式Ａ１０は単純にすることができ、脂肪が少ない組織の厚みは以下のように表すことができる。
【００６２】
【数７】
【００６３】
ただし、下付き文字１及び２はそれぞれ、脂肪が多い組織及び脂肪が少ない組織を指す。
実施例２
概要
定量的な超音波は、骨粗鬆症の臨床的な検診の可能性を有することが示唆されてきた。しかしながら、大部分の市販の超音波デバイスは、一般的な骨折部位ではない踵骨の透過測定に基づいている。透過測定とは対照的に、椎骨、橈骨及び近位大腿骨のような典型的な骨折部位において、反射測定及び後方散乱測定を行なうことができる。残念なことに、これらの領域において骨を覆う軟部組織は、測定の信頼性を損なう。この実施例２では、二重周波数超音波（ＤＦＵＳ）技法が、ヒト遠位大腿骨の積分反射係数（ＩＲＣ）測定から、軟部組織によって引き起こされる誤差をインビボで除去するために適用される。その技法が局所的な軟部組織組成の変化を追跡する能力が、ダイエット中のボディビルダーによって生体内で調査される。さらに、その技法の新規の単一変換器応用例が提示される。
【００６４】
単一広帯域超音波変換器ＤＦＵＳ技法は、基準、すなわち、二重エネルギーｘ線吸光光度（ＤＸＡ）測定（ｒ２＝０．８８）によって確認されるように、局所的な軟部組織組成を求めるための正確な方法であることが証明された。ＤＦＵＳで補正されたＩＲＣ値は、上を覆う軟部組織の量及び組成に著しい変化があるにもかかわらず、ダイエット中のわずかな変化も検出されることを示した。制御ＤＸＡ測定は、ダイエットが骨密度に影響を及ぼさないことを示したため、その結果は励みになる。
【００６５】
結論として、簡単であるが、上を覆う軟部組織層の組成及び厚みを求めるための正確な技法である二重周波数超音波技法は、骨質の臨床的な超音波測定の精度を高めることができ、それゆえ、有意な臨床値を有する。さらに、その技法は、基準測定（ＤＸＡ）で確認されるように、局所的な軟部組織の特性評価（すなわち、組成）のための迅速、且つ正確な手段であることが証明された。
材料及び方法
志願者であるボディビルダー（著者のうちの一人であり、年齢＝２７歳、身長＝１７２ｃｍ、開始時体重＝９２ｋｇ）は、脂肪が少ない組織の同時損失を最小限に抑えながら、体脂肪含有量を低減するために、競技前の２１週間低エネルギーダイエットを実施した。その志願者から、書面による同意が得られた。その志願者の朝の体重が、デジタル体重計を用いて標準的な方法で週に一度測定された。右大腿遠位部に位置する対象領域（ＲＯＩ）における全相対体脂肪及び軟部組織組成が、ＤＸＡ（Lunar Prodigy、Wessling、Germany）で３週間毎に求められた。ＤＸＡ測定の２時間以上前には、飲物及び食品の摂取量が最小限に抑えられた。さらに、志願者の右大腿部に位置するＲＯＩの超音波測定が、ＤＸＡ測定と共に、３週間毎に標準的な方法で実施された。
【００６６】
全ての超音波測定（UltraPAC、Physical Acoustic Co．、NJ、USA）が２つの合焦型変換器（それぞれ中心周波数２．２５ＭＨｚ及び５．０ＭＨｚで、焦点距離５０．３及び４９．８ｍｍである）（Panametrics Inc．、Waltham、MA、USA）を用いて手動で行なわれた。超音波ゲル（Aquasonic 100、Parker Laboratories Inc、Fairfield、NJ、USA）を用いることによって、音響結合が保証された。
【００６７】
二重周波数超音波技法（ＤＦＵＳ）は、２つの超音波周波数で軟部組織−骨界面において積分反射係数（ＩＲＣ）を測定することに基づく。積分反射係数（ＩＲＣ）は以下のように計算された。
【００６８】
【数８】
【００６９】
ただし、Δｆは実効周波数範囲であり、Ｒ（ｆ）は軟部組織−骨界面における超音波反射係数スペクトルである。
軟部組織−骨界面における超音波反射は周波数とは無関係であり、脂肪が少ない組織及び脂肪が多い（脂肪）組織の場合に周波数依存の減衰係数が分かっているため、軟部組織組成は、ＤＦＵＳ技法を用いて求めることができる。以下の説明では、ＤＦＵＳ技法の数学的な基礎が手短に提示される。
【００７０】
補正されたＩＲＣ（ＩＲＣｃｏｒｒ）は以下のように求めることができる。
ＩＲＣｃｏｒｒ＝ＩＲＣｕｎｃｏｒｒ＋２ｘＬαＬ＋２ｘＡαＡ （２）
ＩＲＣｕｎｃｏｒｒは補正されていないＩＲＣであり、ｘは組織厚であり、αは超音波平均減衰であり、下付き文字Ｌ及びＡはそれぞれ脂肪が少ない組織及び脂肪が多い組織を指す。
【００７１】
脂肪が少ない組織及び脂肪が多い組織の層厚ｘＬ及びｘＡは、二重周波数超音波技法を用いて求めることができる。
手短に述べると、脂肪が少ない組織の厚みは以下のように表すことができる。
【００７２】
【数９】
【００７３】
脂肪が多い組織の厚みは以下のように表すことができる。
【００７４】
【数１０】
【００７５】
ただし、下付き文字Ａ及びＬはそれぞれ脂肪が少ない組織及び脂肪が多い組織を指す。
１つの変換器手法では、高周波数及び低周波数の計算周波数帯域の場合の積分反射係数が、変換器実効帯域幅の低周波数端及び高周波数端における１ＭＨｚ幅周波数帯域として求められる（図５）。２．２５ＭＨｚ及び５ＭＨｚ変換器の実効（−６ｄＢ）帯域幅はそれぞれ、（１．７ＭＨｚ−３．９ＭＨｚ）及び（２．５ＭＨｚ−６．２ＭＨｚ）であった。時間領域における反射信号のためのＲＯＩは、周波数領域解析前に、ハミング窓（長さ２ｍｓ）を用いてウインドウ処理された。
【００７６】
脂肪が少ない組織及び脂肪が多い（脂肪）組織のための超音波減衰係数が、予め、５つの異なる周波数の場合に実験によって求められた。現在の実施例では、そのデータに指数関数の当てはめを適用して、本実施例において適用される周波数帯域のための減衰係数を補間した。
【００７７】
Ｃｕｓｔｏｍｉｚｅｄ Ｌａｂｖｉｅｗ（v.6i、National Instruments、Austin、TX、USA）及びＭａｔｌａｂ（Matlab6.5、The Mathworks Inc.、Natick、MA、USA）機能がそれぞれ、測定及びデータ解析のために構成された。統計解析のためにＳＰＳＳ ｖｅｒｓｉｏｎ１１．５（SPSS Inc.、Chicago、IL、USA）が用いられた。線形相関係数を計算するために、ピアソンの相関解析が用いられた。
結果及び結論
ダイエットの２１週間中に、ボディビルダーの体重は９１．６ｋｇから７５．１ｋｇに線形に減少した（ｒ２＝０．９９、ｎ＝２２）。ＲＯＩ内の局所的な体脂肪含有量は、ＤＸＡ及びＤＦＵ技法のいずれによっても、同じような線形の減少を示した。さらに、ＤＸＡ（図６）によって求められるように、脂肪が少ない組織の全質量が同時に減少することはなかった。重要なのは、大腿又は脊髄ＢＭＤにもＲＯＩにおけるＢＭＤにも、ダイエット中の変化はなかったことである。（それぞれ、ｐ＝０．８７、ｐ＝０．６４及びｐ＝０．１６）。
【００７８】
ＤＸＡにより求められた局所軟部組織組成とＤＦＵＳにより求められた局所軟部組織組成との間に有意な関連が見出された（図７）。重要なのは、単一変換器ＤＦＵＳ（５ＭＨｚ時）が、２変換器手法よりも、局所軟部組織組成に関して良好な推定を与えたことである。脂肪含有量の減少に起因して減衰が減少するのに応じて、補正されていないＩＲＣは、ダイエット中に明らかな増加傾向を示した（図８）。軟部組織補正ＩＲＣ値は、ダイエット中にわずかな増加傾向しか示さなかった。重要なのは、全ての周波数において、補正されたＩＲＣ値が、追跡期間全体を通して、弱い（有意でない）傾向及び小さな変化（ＳＤ＝±１．２ｄＢ）しか示さなかったことである。
【００７９】
この実施例２では、局所軟部組織組成を求めるための二重周波数超音波技法の新規の単一変換器手法が提示された。さらに、２及び１変換器ＤＦＵＳ手法のインビボでの適用可能性が調査された。いずれのＤＦＵＳ技法も、局所軟部組織組成をインビボで求めるための大きな可能性を示した。重要なのは、単一変換器手法（５ＭＨｚ時）が、当初の２変換器ＤＦＵＳ技法よりも、局所軟部組織組成のさらに信頼度の高い推定値を与えたことである。これは、単一変換器手法の方が簡単であり、一度の手動超音波測定しか必要としないことによって説明することができる。
【００８０】
補正されていないＩＲＣは、脂肪含有量の減少に起因して減衰が減少するのに応じて、ダイエット中に明らかな増加傾向を示した。重要なのは、軟部組織補正ＩＲＣ値が、ダイエット中にわずかしか増加傾向を示さなかったことである。
【００８１】
結論として、簡単であるが、上を覆う軟部組織層の組成及び厚みを求めるための正確な技法である二重周波数超音波技法は、骨質の臨床的な超音波測定の精度を高めることができ、それゆえ、有意な臨床値を有する。さらに、その技法は、基準測定（ＤＸＡ）で確認されるように、局所的な軟部組織の特性評価（すなわち、組成）のための迅速、且つ正確な手段であることが証明された。
【００８２】
図５ａでは、研磨された鋼板の表面及び骨の表面からの時間領域パルス−エコー信号が、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムを用いて、周波数領域スペクトルに変換される。基準信号スペクトルから実効周波数帯域（−６ｄＢ）が求められる。
【００８３】
図５ｂでは、研磨された鋼板の表面から測定されるパルス−エコースペクトルが、骨の表面から測定されるパルス−エコースペクトルと比較され、それゆえ、反射係数が周波数の関数として計算される。積分反射係数のための高周波数及び低周波数の計算周波数帯域が、変換器実効帯域幅の低周波数端及び高周波数端における１ＭＨｚ幅周波数帯域として求められた。対応する反射係数が、ＤＦＵＳ計算において用いられた。
【００８４】
図６は、ＤＸＡを用いて測定されるような、２１週間にわたるダイエット中の体組成全体の変化を示す。脂肪が多い組織の（脂肪）質量が毎週７８０ｇずつ絶えず減少したのに対して、脂肪が少ない組織の質量は平均して毎週９０ｇずつ増加した。
【００８５】
図７（ａ）では、ＤＸＡ技法によって、局所軟部組織組成を求めることができる。この研究では、対象領域が右大腿部に位置し、局所軟部組織組成が、ＤＸＡ技法及びＤＦＵＳ技法を用いて求められた。単一変換器ＤＦＵＳ法（５ＭＨｚ）は、（ｂ）の２変換器ＤＦＵＳ法に比べてより良好な性能を示した。
【００８６】
図８では、ＲＯＩ内の局所軟部組織組成がＤＦＵＳ技法によって求められた。ＤＦＵＳ軟部組織補正を用いる場合、及び用いない場合に、骨−軟部組織表面からの超音波反射係数（ＩＲＣ）が求められた。短い追跡時間、及びダイエット期間中に骨格から求められるような骨塩量値が変化しないことに起因して、骨表面からの反射はダイエット中に変化することは予想されない。補正されたＩＲＣ値は、ダイエット期間中にわずかな増加傾向（統計的に有意でない）及び小さな偏差しか示さなかったのに対して、補正されていないＩＲＣ値は、追跡中に統計的に有意な増加を示した。
【００８７】
本発明の真の精神及び範囲から逸脱することなく、具体的に開示される実施形態に対して、多数の変形を加えることができることは明らかであろう。それゆえ、添付の特許請求の範囲が意図することは、本発明の範囲内に入るような全ての変形及び変更を包含することである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波技法を用いて材料の厚みを測定するために方法に関する。特に、本発明は、既知の音響特性（すなわち、減衰及び音速）を有する２層以上の多層材料の組成及び厚みを測定するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波は、聴力の範囲よりも高い周波数（＞２０ｋＨｚ）を有する機械的振動を伝搬することから生成される。超音波診断への応用例では、一般的に縦波が用いられる。縦波は全てのタイプの媒質、気体、流体及び固体を通って伝搬することができるため、種々の応用例において有用である。超音波が媒質を通って進行するとき、その超音波は吸収、反射及び散乱に起因して減衰する。このように、媒質の材料特性が超音波伝搬の特性を変更するため、記録された超音波信号を用いて材料特性を評価することができる。
【０００３】
多くの応用例において、超音波は、対象領域（評価中の物体）に達する前に、音響的に既知の材料の未知の組成を通って進行しなければならない。これらの場合に、対象物の超音波評価を成功させるには、その前に、上を覆う材料の影響を考慮し、これを除去しなければならない。一例として、超音波を用いて骨を診断評価するには、骨を覆う軟部組織を通して超音波測定を実施せざるを得ない。
【０００４】
多くの工業的な過程は、２つ以上の材料の組成及び厚みを測定することに依拠する。市販の超音波厚み計は、２つ以上の材料の厚みを測定するが、これらの技法は、種々の材料層間の音響的に観測できる界面（すなわち、超音波反射）と、層状構造内の材料の順序が予め分かっていることとを必要とする。材料特性を厳密に監視することによって、効率を高めることができ、製品品質を改善することができる。そのような測定が、許容できる精度及び正確さで、迅速且つ非破壊的に達成できる場合には、さらなる利点が得られる可能性がある。これまで、材料特性は、或る形の破壊分析（サンプル分離、目視（peeking））によって測定されてきたが、超音波測定及び信号解析を用いることによって音響的に解析することができる。
関連技術の説明
骨の質及び量のような、骨特性の正確な超音波測定は、医学において久しく求められてきた。そのような測定技法を利用できるようになると、電離放射線（すなわち、現時点で「最も確実な標準的（golden standard）」技法である、二重エネルギーＸ線吸収測定、すなわちＤＸＡ）を用いることなく、大きな患者群を正確に且つ再現可能に連続して検診できるようになる。しかしながら、定量的な超音波技法の診断値を改善するためには、その測定は、典型的な骨折部位、たとえば、近位大腿骨又は椎骨から実施されるべきである。それにもかかわらず、そのような解剖学的位置は、骨を覆い、且つ骨の超音波評価を妨げる大量の軟部組織に起因して難しい。
【０００５】
骨粗鬆症診断において、大部分の臨床用定量的超音波（ＱＵＳ）デバイスは、典型的な骨折部位ではない、踵骨の透過測定に基づく。透過測定とは対照的に、椎骨及び近位大腿骨のような典型的な骨折部位において、反射測定及び後方散乱測定が行なわれる場合もある。骨格の骨を包囲する軟部組織層の変化に富んだ厚み及び組成は、骨の超音波測定にとって望ましくない著しい影響を及ぼす。以前には、軟部組織によって引き起こされる誤差は著しく、典型的には４％〜１３０％であることが分かっていた。
【０００６】
水中体重法（underwater weighting）又は生体電気インピーダンス法を用いて、体の多数の部位の皮下脂肪厚を１組のノギスを用いて測定することによって、典型的には、体組成が測定される。局所的な軟部組織組成は典型的には、非侵襲的であるＤＸＡ又はＭＲＩ技法を用いて求められるが、電離放射線を伴い（すなわち、ＤＸＡ）、それらの機器は高額であり、大きくて重い（ＤＸＡ及びＭＲＩ）。超音波技法の利点は、低価格であり、小さく持ち運べるサイズであり、非電離の測定原理であることに関連する。持ち運びできる低コストの機器を用いて、許容できる精度及び正確さで、局所的な測定を非侵襲的に成し遂げることができれば有利であろう。
【０００７】
以前に、特開第２０００−２３７１８９号公報及び同第２００１−１２８９７３号公報において特定の多周波数手法が導入されている。しかしながら、それらの技法は、透過（ＴＴ）−幾何学に基づいており、その技法の使用は限られる。さらに、これらの技法は、超音波減衰が周波数に線形に関連付けられるものと仮定する。たとえば、近位大腿骨（典型的な骨粗鬆症骨折部位）からの骨を評価する場合にＴＴ−幾何学を用いることは、超音波が臀部を通って進行するときに生じる大きな減衰に起因して難しい。さらに、超音波骨解析装置に関連する英国特許第２２５７２５３号明細書もＴＴ−測定幾何学に基づく。この技法（英国特許第２２５７２５３号明細書）において用いられる軟部組織補正法は、脂肪が多い部位−脂肪が少ない部位−骨の界面からの多数の反射に基づく。これは、たとえば、脂肪が少ない組織と脂肪が多い（脂肪）組織との間に明らかな界面が見られない場合に特に難しい。さらに、超音波を用いることによって体脂肪を特定する米国特許第５９４１８３５号明細書は、異なる軟部組織層からの反射に基づく。これは、たとえば、脂肪が少ない組織と脂肪が多い（脂肪）組織との間で明らかな超音波エコーが見られない場合に問題となる。米国特許第４５１２１９５号明細書は、超音波生体組織特性測定方式を導入し、これは、超音波評価において軟部組織によって引き起こされる誤差を除去するために、組織界面及び異なる周波数からの超音波反射に基づく。その方式は、全ての組織において、所定の一定の音速値を用いる。それにより、その軟部組織補正は、所定の単一の音速値、及び組織界面からの反射に基づく。音速値を一定にすることによって、異なる組織間の実際の音速値が異なる場合に、誤差が引き起こされる可能性がある。さらに、その方式は、音響的に観測可能な組織界面を必要とするが、それは多くの場合に達成するのが難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、超音波技法を用いて材料の厚みを測定するための方法を提供することである。該方法によれば、これまでの方法に関連する不都合が解消される。また、本発明の目的は、既知の音響特性（すなわち、減衰及び音速）を有する、２層以上の多層材料の組成及び厚みを測定するための方法も提供する。さらに、本発明の目的は、自然又は人工の多層材料を定量的に特性評価する際に用いることができる方法を提供することである。特に、本発明の目的は、骨を覆う軟部組織の量及び組成を求めることができる方法を提供することであり、それゆえ、該方法は、臨床的な骨超音波測定の精度を大幅に高めることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、多層構造の材料の厚みは、１つ又は複数の超音波変換器を用いて、２つ以上の材料から成る多層構造内に異なる周波数を含む１つ又は複数の超音波信号を送信すること、使用中の周波数に対してその音響特性が異なる材料を測定すること、１つ又は複数の超音波変換器を用いて、多層構造の前面及び背面から反射される超音波信号を測定すること、並びに反射された超音波信号から、多増構造内の材料の厚みを求めることによって測定される。該方法は、音響的に観測可能な前面及び背面からの反射のみに基づくため、多層材料内の他の界面が音響的に観測できない場合であっても、その測定にとって不都合はない。
【００１０】
該方法は、上を覆う軟部組織の量及び組成を求めることができるため、臨床的な超音波測定の精度を大幅に高めることができる。特に、本発明は、軟部組織が骨測定に及ぼす影響を除去するために適用することができる。該方法は、骨−軟部組織界面（これは音響的に容易に観測可能である）からの反射のみに基づくため、他の組織界面は、超音波エコーが生じなくても、その測定を損なわない。該方法を用いて、局所的な軟部組織組成を正確に且つ再現可能に評価することができる。さらに、該方法は、自然又は人工の多層材料を定量的に特性評価する際に用いることができる。
【００１１】
本発明の一実施の形態によれば、該方法は、使用中の周波数において超音波減衰係数及び音速の値が分かっている材料を測定することを含む。内部の層界面における真の音響反射を用いなくても、パルス−エコー技法を用いて、多層材料の層厚に関する評価を行うことができる。
【００１２】
本発明の一実施の形態によれば、該方法は、１つの超音波変換器を用いて、異なる周波数を含む１つ又は複数の超音波信号を送信すること、同じ変換器を用いて、反射された超音波信号を測定すること、及び２つ以上の超音波周波数を観測することを含む。該方法によれば、材料又は組織を特性評価する際に送信機及び受信機としての役割を果たす１つの広帯域変換器を用いて測定システムを有利に構成できる（enable）ようになる。
【００１３】
本発明のさらなる実施の形態によれば、該方法は、２つ以上の超音波変換器を用いて、異なる周波数を有する２つ以上の超音波信号を送信すること、２つ以上の超音波変換器を用いて反射された超音波信号を測定すること、及び２つ以上の超音波周波数を観測することを含む。有利なことに、該方法によれば、異なる周波数において材料又は組織を特性評価することに関する反射情報を与える２つの狭帯域変換器を用いる測定システムを構成できるようになる。
【００１４】
本発明のさらなる実施の形態によれば、該方法は、生物学的組織の厚みを測定することを含む。該方法によれば、特定の音響特性を有する２つ以上の層によって形成される体組織を診断し、監視できるようになる。
【００１５】
本発明のさらなる実施の形態によれば、該方法は、軟部組織内の脂肪が少ない組織及び脂肪が多い組織の厚みを測定することを含む。該方法は、脂肪が少ない組織及び脂肪が多い組織から成る局所的な軟部組織組成を正確に評価する。軟部組織組成を監視することによって、治療の効果を評価し、効率を高め、且つ追跡調査の質を改善するのを助けることができる。実施例１及び２を参照されたい。
【００１６】
本発明のさらなる実施の形態によれば、該方法は、上を覆う軟部組織が骨の音響測定に及ぼす影響を測定及び補正することを含む。その軟部組織は、既知の音響特性を有する脂肪が多い組織及び脂肪が少ない組織から成るように単純化することができるため、本技法を適用して、軟部組織が骨測定に及ぼす影響を除去することができる。軟部組織の影響を除去することによって、診断上の骨パラメータの測定の精度が改善されるであろう。実施例１及び２を参照されたい。
【００１７】
本発明のさらなる実施の形態によれば、該方法は、壁の多層構造の材料厚を測定することを含む。該方法を用いて、いくつかの層から成る種々の種類の壁のような構造を解析し、品質管理することができる。壁構造に関するそのような情報は、技術者が、たとえば、壁の侵食を追跡し、壁のような構造の機械的な完全性を推定するのを助けるであろう。さらに、壁のような構造の層厚に関する情報によって、壁のような構造をリアルタイムに、且つ非破壊的に品質管理できるようになる。
【００１８】
本発明のさらなる実施の形態によれば、該方法は、構造を覆うコーティングの厚みを測定することを含む。数多くの応用例において、コーティング完全性、均質性及び厚みは、コーティングの機能的性能に関連する重要な情報であり、該方法は、製造工程を最適化するのを助ける（すなわち、コーティング厚に関する情報を提供する）ことに加えて、コーティングされた製造物を品質管理できるようにする。
【００１９】
本発明のさらなる実施の形態によれば、該方法は、構造を覆うコートペイントの厚みを測定することを含む。コートペイント完全性、均質性及び厚みは、コートペイントの機能的性能（たとえば、機械的な耐摩耗性）に関連する重要な情報であり、該方法は、製造工程を最適化するのを（たとえば、コートペイントの消費を最適化する、技術的性能を最適化するのを）助ける（すなわち、コートペイント厚に関する情報を提供する）ことに加えて、塗装された製造物を品質管理し、バッチ間で一定の品質を確保できるようにする。
【００２０】
本発明のさらなる実施の形態によれば、該方法は、自然又は人工の構造、典型的には、たとえば木、ゴム、プラスチック、セラミック又はコンクリートから成る層状の複合材料内の個々の層の厚みを測定することを含む。それにより、該方法は、典型的には、たとえば航空宇宙、自動車及び消費製品技術において適用するために必要とされる、層状構造の新規の非破壊的な材料の特性評価を提供する。該方法は、製造工程を最適化するのを助けることに加えて、層状製造物を品質管理できるようにする。
【００２１】
本発明のさらなる実施の形態によれば、該方法は、多層構造が、多層構造の背後に配置される対象物の音響測定に及ぼす影響を測定及び補正することを含む。その多層構造は、既知の音響特性を有する２つ以上の材料から成るように単純化することができるため、本技法を適用して、多層構造が物体測定に及ぼす影響を除去することができる。多層構造の影響を除去することによって、対象物パラメータの測定の精度が改善されるであろう。実施例１及び２を参照されたい。
【００２２】
本発明の二重周波数超音波技法（ＤＦＵＳ）又は多周波数超音波技法（ＭＦＵＳ）は、音響特性が分かっている２層以上の多層材料の未知の組成及び厚みを求めるための新規の計算技法である。
【００２３】
ＤＦＵＳ技法は、同じ変換器が超音波信号を送信及び受信するパルス−エコー幾何学に基づく。ＤＦＵＳ又はＭＦＵＳにおいて必要とされる多数の周波数は、構造内の異なる材料層の数に等しい数であり、単一の広帯域超音波変換器を用いて、又は異なる周波数を有する多数の超音波変換器を用いて生成することができる。本計算方法は、調査される材料の特定の音響特性が分かっていること、すなわち、１）その材料に関する超音波減衰係数の値が分かっており、且つそれらの値が周波数に依存すること、２）超音波減衰係数の値が材料層毎に異なること、及び３）材料毎の音速が分かっていることを必要とする。条件１〜３が満たされるとき、多層材料内の各材料成分の全厚を求めることができる。その解析は、多層構造の下側界面からの、周波数とは無関係な音の反射に基づく。その解析は、多層構造の上側表面反射と下側界面反射との間の時間差を利用する。この情報を用いて、多層構造内の各材料の厚みを求めることができ、多層構造の組成を評価することができる。ＤＦＵＳ解法の数学的な導出が実施例１において提示される（ＭＦＵＳ解法も同じようにして導出することができる）。ＤＦＵＳ技法は多層構造の下側からの反射に基づくため（それは音響的に容易に観測可能であるように設定することができる）、多層構造内の異なる層からの音響的に観測可能な反射は不要である。したがって、その技法を用いて、音響的に観測できない層構造であっても、材料の多層構造の組成及び厚みを求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】広帯域超音波変換器を用いる測定の概略図である。
【図２】２つの超音波変換器を用いる測定の概略図である。
【図３】広帯域超音波変換器による、層状の脂肪が多い組織及び脂肪が少ない組織の全厚の測定の概略図である。
【図４】実施例１による、音響的に異なる３つのエラストマの全厚の測定の概略図である。
【図５ａ】実施例２による、基準信号スペクトルから求められる実効周波数帯域を示す図である。
【図５ｂ】実施例２による、高周波数及び低周波数積分反射係数の計算のための周波数帯域がいかにして得られるかを示す図である。
【図６】実施例２による、ＤＸＡを用いて測定されるようなダイエット中の体組織内の変化を示す図である。
【図７ａ】実施例２による、単一変換器ＤＦＵＳ法を用いる結果を示す図である。
【図７ｂ】実施例２による、２変換器ＤＦＵＳ法を用いる結果を示す図である。
【図８】実施例２による、ＤＦＵＳ補正を用いる場合、及び補正を用いない場合に求められるような平均積分反射係数（ＩＲＣ）値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１では、層状材料４が単一の広帯域超音波変換器５を用いて測定される。超音波は２つの材料１、２から成る多層材料４を通って伝搬し、多層構造の下側から反射される。測定されるパルス−エコー信号が解析するために記録される。多層材料の下側からの反射が用いられ、基準反射体（平滑な金属板のような標準化された反射体）からの反射と比較される。両方の信号（材料測定及び基準測定）に対して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムを用いて、超音波信号の周波数応答（周波数スペクトル）が計算される。材料の下側からの超音波反射と標準反射体からの超音波反射との比として反射係数が計算される。反射係数スペクトルから、２つの典型的な周波数が求められ（Δｆ１及びΔｆ２）、ＤＦＵＳに基づく厚み計算のために、対応する反射係数値（単一値又は平均値）が用いられる。ＤＦＵＳ技法を用いて、材料１及び２の全厚みを求めることができる。
【００２６】
図２では、２つの材料１、２から成る層状材料４が、異なる周波数を用いる２つの超音波変換器５で測定される。超音波は２つの異なる周波数を有する多層材料を通って伝搬し、超音波エコーが多層構造の下側から反射される。低周波数及び高周波数両方のパルス−エコー信号が解析するために記録される。信号（低周波数及び高周波数）毎に多層材料の下側からの反射が用いられる。超音波信号の周波数応答（周波数スペクトル）が、いずれの場合にも高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムを用いて計算される。同じアルゴリズムを用いて、標準化された反射体からの基準パルス−エコー測定の周波数スペクトルが計算される。低超音波周波数（Δｆ２）及び高超音波周波数（Δｆ１）の測定のための典型的な周波数範囲が求められる。高周波数及び低周波数において、材料の下側からの超音波反射の周波数スペクトルと基準反射体からの超音波反射の周波数スペクトルとの比として反射係数が計算される。いずれの反射係数スペクトル（低周波数及び高周波数の場合）も、ＤＦＵＳに基づく厚み計算において求められた周波数範囲（Δｆ１及びΔｆ２）において用いられる。最後に、ＤＦＵＳ技法を用いて、材料１及び２の全厚を求めることができる。
【００２７】
図３では、脂肪が多い組織１及び脂肪が少ない組織２の全厚が、広帯域超音波変換器５を用いるＤＦＵＳ技法で求められる。最初に、超音波信号が軟部組織を通して送信される。軟部組織−骨６の界面から超音波が反射される。測定されたパルス−エコー信号が記録され、後に解析するために保存される。界面反射（軟部組織−骨）の周波数スペクトルが、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムを用いて計算される。その後、計算された周波数スペクトルが、基準測定（標準化された反射体、たとえば、研磨された鋼板のパルス−エコー測定）の周波数スペクトルと比較される。単一の広帯域変換器を用いるとき、２つの典型的な周波数における反射係数が求められる。最後に、ＤＦＵＳ技法を用いて、脂肪が多い組織及び脂肪が少ない組織の全厚が計算される。これらの厚みに関する情報を用いて、軟部組織が骨の超音波測定に及ぼす影響を数学的に除去することができる。最後に、軟部組織に関して補正された骨パラメータの値が計算される。
【実施例】
【００２８】
実施例１
概要
定量的な超音波は、骨粗鬆症の臨床的な検診の可能性を有することが示唆されてきた。大部分の市販の超音波デバイスは、一般的な骨折部位ではない踵骨の透過測定に基づいている。透過測定とは対照的に、椎骨及び近位大腿骨のような典型的な骨折部位において、反射測定及び後方散乱測定を行なうことができる。これらの領域において骨を覆う軟部組織は、測定の信頼性に影響を及ぼす。この実施例１では、軟部組織によって引き起こされる誤差を除去するために二重周波数超音波（ＤＦＵＳ）技法が提示される。その技法は、エラストマサンプルを用いて予め検証される。さらに検証するために、不均質の軟部組織で覆われるヒト海綿骨サンプル（ｎ＝２５）が、２．２５ＭＨｚ及び５．０ＭＨｚの周波数において測定される。ＤＦＵＳ技法は、広帯域超音波後方散乱において、及び積分反射係数（５．０ＭＨｚ時）において、軟部組織によって引き起こされた平均誤差を、５８．６％から−４．９％に、及び１２７．４％から２３．８％にそれぞれ低減した（ｐ＜０．０１）。結論として、上を覆う軟部組織の組成及び厚みを求めることができる第１の超音波技法である二重周波数超音波技法は、臨床的な超音波測定の精度を高めることができ、有意な臨床値を有することができる。
方法−エラストマサンプルによる検証
それらの調査において、音響的に異なる３つのエラストマ（３ａ−３ｃ、Teknikum Oy、Vammala、Finland、直径＝２６ｍｍ）が用いられた。エラストマ３ａ、３ｂ及び３ｃの厚みはそれぞれ、１０．２５ｍｍ、５．５０ｍｍ及び６．００ｍｍであった。エラストマサンプル（エラストマ３、図４）が、上を覆って測定を妨げるエラストマ１及び２（図４）（RAPRA Technology Ltd、Shropshire、UK）の組み合わせを用いる場合と、その組み合わせを用いない場合とで測定された。
【００２９】
図４は、エラストマサンプルの音響測定のための実験構成を示す。超音波信号内の対象領域が、エラストマ３の表面から生じるエコーにおいて位置特定される。エラストマ３の音響特性を求める際に、二重周波数超音波技法を用いて、エラストマ１及び２によって引き起こされるアーチファクトが最小限に抑えられた。
【００３０】
図４に示されるように、層状のエラストマ材料が、異なる周波数を用いる２超音波変換器５で測定される。２つの異なる周波数を有する超音波が多層エラストマを通って伝搬し、エラストマ３の表面から信号が反射する。低周波数及び高周波数両方のパルス−エコー信号が解析するために記録される。エラストマ３の表面からの反射が信号（低周波数及び高周波数）毎に用いられる。超音波信号の周波数応答（周波数スペクトル）が、いずれの場合にも高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムを用いて計算される。同じアルゴリズムを用いて、変換器−エラストマ３の距離に対応する変換器−鋼板距離を用いて、標準反射体（すなわち、研磨された鋼板）からの基準パルス−エコー測定の周波数スペクトルが計算される。低超音波周波数（２．２５ＭＨｚ）及び高超音波周波数（５．０ＭＨｚ）の測定の場合の典型的な周波数範囲が求められる。低周波数及び高周波数において、エラストマ３の表面からの超音波反射の周波数スペクトルと基準反射体からの超音波反射の周波数スペクトルとの比として反射係数が計算される。いずれの反射係数スペクトル（低周波数及び高周波数の場合）も、ＤＦＵＳに基づく厚み計算において用いられる。最後に、ＤＦＵＳ技法を用いて、エラストマ１及び２の全厚を求めることができる。エラストマ３の音響特性を求める際に、二重周波数超音波技法を用いて、エラストマ１及び２によって引き起こされるアーチファクトが最小限に抑えられた。
【００３１】
測定を妨げるエラストマの組み合わせ（ｎ＝３、直径＝１５ｍｍ）は、種々の厚みを有する２つの異なるエラストマサンプルから成る（エラストマ１及び２、図４）。エラストマの厚みが、マイクロメータを用いて測定された。測定を妨げるエラストマの組み合わせにおけるエラストマ１及び２の厚みはそれぞれ、１．１９ｍｍ及び３．２２ｍｍ（組み合わせ１）、２．００ｍｍ及び１．８５ｍｍ（組み合わせ２）、さらには３．０１ｍｍ及び０．９７ｍｍ（組み合わせ３）であった。エラストマ１及び２はそれぞれ４０及び６９の機械的ショア値を有する。
方法−生体組織による検証
ヒト海綿骨サンプル（ｎ＝２５）が、上を覆うブタ軟部組織（ｎ＝２５）を用いる場合、及び用いない場合に測定された。ヒト海綿骨サンプル（直径＝１６ｍｍ、厚み＝７．５ｍｍ）は、ヒト大腿骨外側顆部（ｎ＝１３）及び脛骨外側平坦部（ｎ＝１２）から収集された（法医学業務に関する国内当局、許可１７８１／３２／２００／０１）。地方の食肉処理場（Atria Oy、Kuopio、Finland）によって提供される新鮮な軟部組織サンプル（厚み＝１０ｍｍ〜２０ｍｍ）が、３０％の脂肪含有量を有するブタ軟部組織から、測定直前に準備された。
超音波測定
超音波変換器の中心周波数は２．２５ＭＨｚ及び５．０ＭＨｚであった。エラストマの全ての超音波測定は、脱気蒸留水槽（２１℃）において行なわれた。エラストマ１及び２における超音波速度及び平均減衰は、透過幾何学における置換法を用いて求められたのに対して、積分反射係数（ＩＲＣ）はパルス−エコー技法で求められる。エラストマ３ａ−３ｃのための超音波平均減衰及びＩＲＣが、上を覆って測定を妨げるエラストマの組み合わせを用いる場合、及び用いない場合に求められた。脂肪が多い（脂肪）組織及び脂肪が少ない組織の音響特性、並びにヒト海綿骨の音響特性が、２．２５ＭＨｚ及び５．０ＭＨｚの周波数において求められた。生体組織（脂肪が多い組織及び脂肪が少ない組織、海綿骨）による上記の測定は、体温（３７℃）における脱気リン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）において行なわれた。
二重周波数超音波技法
エラストマ３ａ−３ｃのための超音波平均減衰及びＩＲＣが、上を覆って測定を妨げるエラストマを用いる場合、及び用いない場合に求められた。測定を妨げるエラストマによって引き起こされるアーチファクトを除去するために、それらのエラストマの厚み及び音響特性は既知でなければならない。測定を妨げるエラストマ層の厚みは、二重周波数超音波技法を用いて求めることができる。
【００３２】
補正されたＩＲＣ（ＩＲＣｃｏｒｒ）は以下のように求めることができる。
ＩＲＣｃｏｒｒ＝ＩＲＣｕｎｃｏｒｒ＋２ｘ１α１＋２ｘ２α２＋Ｋｉ （１）
ただし、ＩＲＣｕｎｃｏｒｒは補正されていない積分反射係数（ＩＲＣ）であり、ｘはエラストマ厚であり、αはエラストマのための超音波平均減数係数である。下付き文字１及び２はそれぞれエラストマ１及び２を指しており、Ｋｉはエラストマ１及び２の表面における超音波反射を補償するための補正係数であり、以下の通りである。
【００３３】
Ｋｉ＝８．６８ｌｎ（（１−Ｒ１２）２（１−Ｒ２２）２） （２）
ただし、Ｒｉはエラストマ１及び２（それぞれ下付き文字１及び２）の対応する反射係数である。補正された平均減衰（Ａｃｏｒｒ）は以下のように求めることができる。
【００３４】
Ａｃｏｒｒ＝Ａｕｎｃｏｒｒ−ｘ１α１−ｘ２α２−Ｋａ （３）
ただし、Ａｕｎｃｏｒｒは補正されていない平均減衰であり、Ｋａはエラストマ１、２及び３の表面における超音波反射を補償するための補正係数であり、以下の通りである。
【００３５】
Ｋａ＝８．６８ｌｎ（（１−Ｒ１２）（１−Ｒ２２）（１−Ｒ３２）） （４）
骨−軟部組織の組み合わせのＩＲＣ及び広帯域超音波後方散乱（ＢＵＢ）測定のための軟部組織補正が、エラストマの場合と同じようにして行なわれた（式１）。脂肪が少ない組織及び脂肪が多い組織から成る不均質な混合物において明らかな音響的境界は存在しなかったため、Ｋｉ項は無視することができる。
結果及び結論
エラストマ２は、エラストマ１に比べて高い平均減衰及びＩＲＣを示したのに対して、エラストマ１及び２の音速（ＳＯＳ）の変化はわずかにすぎなかった（表１）。平均減衰及びＩＲＣは、いずれのエラストマにおいても、周波数の関数として増加した（表１）。脂肪が多い組織と比べた場合に脂肪が少ない組織において、ＳＯＳが高く、平均減衰が低かった（表２）。予想されるように、平均減衰は、脂肪が少ない組織及び脂肪が多い組織において周波数の関数として増加した（表２）。
【００３６】
表１は、２．２５ＭＨｚ及び５．０ＭＨｚにおけるエラストマ１及び２の積分反射係数（ＩＲＣ）、音速（ＳＯＳ）及び平均減衰の値（平均±ＳＤ）を示す。二重周波数超音波技法において、エラストマ３のための音響パラメータの値を求める際に、エラストマ１及び２の音響特性の平均値を用いて、それらのエラストマの測定を妨げる影響を除去した（図４）。
【００３７】
【表１】
【００３８】
表２は、２．２５ＭＨｚ及び５．０ＭＨｚにおける脂肪が少ない組織及び脂肪が多い（脂肪）組織の音速（ＳＯＳ）及び平均減衰の値（平均±ＳＤ）を示す。二重周波数超音波技法において、海綿骨組織のための音響パラメータの値を求める際に、それらの平均値を用いて、上を覆う軟部組織の測定を妨げる影響を除去した。
【００３９】
【表２】
【００４０】
ＤＦＵＳ技法は、ＩＲＣ及び平均減衰（２．２５ＭＨｚ時）において、測定を妨げるエラストマによって引き起こされる平均誤差を、３７．５％−７７．５％から−１２．０％−４．９％に、そして７０．０％−２０１．１％から−１．１％−３４．６％にそれぞれ低減した（表３）。さらに高い周波数（５．０ＭＨｚ）では、ＤＦＵＳ技法は、ＩＲＣ及び平均減衰において、測定を妨げるエラストマによって引き起こされる平均誤差を、１０３．６％−２８９．４％から−１５．９％−５．６％に、そして３３．８％−１５８．３％から−２９．７％−６．５％にそれぞれ低減した（表３）。
【００４１】
表３は、２．２５ＭＨｚ及び５．０ＭＨｚにおけるエラストマ（３ａ−３ｃ）の積分反射係数（ＩＲＣ）及び平均減衰の値を示す。そのエラストマ３ａ−３ｃのための音響パラメータの値も、上を覆って測定を妨げるエラストマ（１及び２）が存在する場合に求められた（図４）。補正されていない値（平均±ＳＤ）及び補正された値（二重周波数超音波技法）も提示される。パラメータの平均値を用いて、絶対誤差が計算される。
【００４２】
【表３】
【００４３】
軟部組織−骨の組み合わせにおいて、ＤＦＵＳ技法は、ＢＵＢ及びＩＲＣにおいて（５．０ＭＨｚ時）、軟部組織によって引き起こされる平均誤差を、５８．６％から−４．９％に、そして１２７．４％から２３．８％にそれぞれ低減した（表４）。
【００４４】
表４は、２．２５ＭＨｚ及び５．０ＭＨｚ時のヒト海綿骨における積分反射係数（ＩＲＣ）及び広帯域超音波後方散乱（ＢＵＢ）の値（平均±ＳＤ）を示す。その骨サンプルの音響特性も、軟部組織層が上を覆っている状態で求められた。補正されていない値（平均±ＳＤ）及び補正された値（二重周波数超音波技法）も提示される。絶対誤差が、パラメータの平均値を用いて計算される。
【００４５】
【表４】
【００４６】
この実施例１では、骨超音波測定の軟部組織補正のための新たな超音波法が導入される。エラストマサンプルによる最初の検証は、超音波測定の精度の大きな改善を実証した。５．０ＭＨｚ時のＩＲＣの誤差は、１０３．６％−２８９．４％から−１５．９％−５．６％に減少した。同様に、１０ｍｍ〜２０ｍｍの軟部組織が上を覆う場合のヒト海綿骨サンプルでは、ＢＵＢの誤差（５．０ＭＨｚ時）は、５８．６％から−４．９％に減少した。
【００４７】
結論として、実施例１において導入されるＤＦＵＳ技法は、上を覆う軟部組織の量及び組成を求めることができる第１の超音波技法であり、それゆえ、臨床的超音波測定の精度を大幅に高めることができる。
実施例１のための付録
測定を妨げる層１及び２の厚みは、二重周波数超音波技法を用いて求めることができる。対象領域（たとえば、骨又はエラストマ３（図４））の第１の表面からの低周波数及び高周波数超音波の超音波反射振幅（Ａｌ、Ａｈ）は以下のように表すことができる。
【００４８】
【数１】
【００４９】
ただし、Ｈは測定を妨げる層の表面における超音波反射を含む反射項であり、αは減衰係数であり、ｘは測定を妨げる層の厚みである。下付き文字１，２、ｌ及びｈはそれぞれ、測定を妨げる層１及び２、低超音波周波数及び高超音波周波数を指す。超音波振幅Ａ０，ｌ及びＡ０，ｈはそれぞれ、低周波数及び高周波数の場合の、研磨された鋼板からの超音波反射振幅を指す。超音波反射係数が周波数に依存する場合には、その計算において考慮に入れることができる。
【００５０】
Ｈ（ｆ）＝ａｆｂ （Ａ３）
ただし、係数ａ及びｂは反射項の周波数依存性を表す。したがって、低周波数における項Ｈと高周波数における項Ｈとの間の関係は以下のように表すことができる。
【００５１】
Ｈｌ＝Ｈｈ（ｆｌ／ｆｈ）ｂ＝ｍＨｈ （Ａ４）
ただし、ｆは周波数であり、係数ｍは、Ｈの周波数依存性を表す。ここで、超音波反射係数Ａｌは、以下のように表すことができる。
【００５２】
【数２】
【００５３】
Ａ６及びＡ７を代入することによって、式Ａ５はＡ８のように表すことができる。
Ｓ＝２ｋα１，ｈ−２α１，ｌ （Ａ６）
Ｊ＝２ｋα２，ｈ−２α２，ｌ （Ａ７）
【００５４】
【数３】
【００５５】
測定を妨げる層の第１の表面からの反射とサンプルの表面からの反射との間の時間差Δｔ（図４を参照）は以下のように書くことができる。
【００５６】
【数４】
【００５７】
ただし、ｃ１、ｃ２及びｃｗは、低超音波周波数及び高超音波周波数において測定される平均音速である。下付き文字ｗは水を指す。測定を妨げる層１の厚みは以下のように表すことができる。
【００５８】
【数５】
【００５９】
ここで、式Ａ８及び式Ａ１０から、測定を妨げる層２の厚みを求めることができる。
【００６０】
【数６】
【００６１】
最後に、層２の所定の厚みを用いて、式Ａ１０から層１の厚みを計算することができる。
骨−軟部組織の組み合わせにおいて、二重周波数超音波技法を用いて、脂肪が多い（脂肪）組織及び脂肪が少ない組織の厚みを求めることができる。骨表面における反射は周波数に依存しないことが分かり（２．２５ＭＨｚ対５．０ＭＨｚ）、軟部組織表面、及び脂肪が多い組織と脂肪が少ない組織との間の界面からの反射は最小であり、それゆえ、ｂ＝０及びｍ＝１であることが分かった。脂肪が多い（脂肪）組織と脂肪が少ない組織との間に水分が存在しない（ｘｗ＝０）場合には、式Ａ１０は単純にすることができ、脂肪が少ない組織の厚みは以下のように表すことができる。
【００６２】
【数７】
【００６３】
ただし、下付き文字１及び２はそれぞれ、脂肪が多い組織及び脂肪が少ない組織を指す。
実施例２
概要
定量的な超音波は、骨粗鬆症の臨床的な検診の可能性を有することが示唆されてきた。しかしながら、大部分の市販の超音波デバイスは、一般的な骨折部位ではない踵骨の透過測定に基づいている。透過測定とは対照的に、椎骨、橈骨及び近位大腿骨のような典型的な骨折部位において、反射測定及び後方散乱測定を行なうことができる。残念なことに、これらの領域において骨を覆う軟部組織は、測定の信頼性を損なう。この実施例２では、二重周波数超音波（ＤＦＵＳ）技法が、ヒト遠位大腿骨の積分反射係数（ＩＲＣ）測定から、軟部組織によって引き起こされる誤差をインビボで除去するために適用される。その技法が局所的な軟部組織組成の変化を追跡する能力が、ダイエット中のボディビルダーによって生体内で調査される。さらに、その技法の新規の単一変換器応用例が提示される。
【００６４】
単一広帯域超音波変換器ＤＦＵＳ技法は、基準、すなわち、二重エネルギーｘ線吸光光度（ＤＸＡ）測定（ｒ２＝０．８８）によって確認されるように、局所的な軟部組織組成を求めるための正確な方法であることが証明された。ＤＦＵＳで補正されたＩＲＣ値は、上を覆う軟部組織の量及び組成に著しい変化があるにもかかわらず、ダイエット中のわずかな変化も検出されることを示した。制御ＤＸＡ測定は、ダイエットが骨密度に影響を及ぼさないことを示したため、その結果は励みになる。
【００６５】
結論として、簡単であるが、上を覆う軟部組織層の組成及び厚みを求めるための正確な技法である二重周波数超音波技法は、骨質の臨床的な超音波測定の精度を高めることができ、それゆえ、有意な臨床値を有する。さらに、その技法は、基準測定（ＤＸＡ）で確認されるように、局所的な軟部組織の特性評価（すなわち、組成）のための迅速、且つ正確な手段であることが証明された。
材料及び方法
志願者であるボディビルダー（著者のうちの一人であり、年齢＝２７歳、身長＝１７２ｃｍ、開始時体重＝９２ｋｇ）は、脂肪が少ない組織の同時損失を最小限に抑えながら、体脂肪含有量を低減するために、競技前の２１週間低エネルギーダイエットを実施した。その志願者から、書面による同意が得られた。その志願者の朝の体重が、デジタル体重計を用いて標準的な方法で週に一度測定された。右大腿遠位部に位置する対象領域（ＲＯＩ）における全相対体脂肪及び軟部組織組成が、ＤＸＡ（Lunar Prodigy、Wessling、Germany）で３週間毎に求められた。ＤＸＡ測定の２時間以上前には、飲物及び食品の摂取量が最小限に抑えられた。さらに、志願者の右大腿部に位置するＲＯＩの超音波測定が、ＤＸＡ測定と共に、３週間毎に標準的な方法で実施された。
【００６６】
全ての超音波測定（UltraPAC、Physical Acoustic Co．、NJ、USA）が２つの合焦型変換器（それぞれ中心周波数２．２５ＭＨｚ及び５．０ＭＨｚで、焦点距離５０．３及び４９．８ｍｍである）（Panametrics Inc．、Waltham、MA、USA）を用いて手動で行なわれた。超音波ゲル（Aquasonic 100、Parker Laboratories Inc、Fairfield、NJ、USA）を用いることによって、音響結合が保証された。
【００６７】
二重周波数超音波技法（ＤＦＵＳ）は、２つの超音波周波数で軟部組織−骨界面において積分反射係数（ＩＲＣ）を測定することに基づく。積分反射係数（ＩＲＣ）は以下のように計算された。
【００６８】
【数８】
【００６９】
ただし、Δｆは実効周波数範囲であり、Ｒ（ｆ）は軟部組織−骨界面における超音波反射係数スペクトルである。
軟部組織−骨界面における超音波反射は周波数とは無関係であり、脂肪が少ない組織及び脂肪が多い（脂肪）組織の場合に周波数依存の減衰係数が分かっているため、軟部組織組成は、ＤＦＵＳ技法を用いて求めることができる。以下の説明では、ＤＦＵＳ技法の数学的な基礎が手短に提示される。
【００７０】
補正されたＩＲＣ（ＩＲＣｃｏｒｒ）は以下のように求めることができる。
ＩＲＣｃｏｒｒ＝ＩＲＣｕｎｃｏｒｒ＋２ｘＬαＬ＋２ｘＡαＡ （２）
ＩＲＣｕｎｃｏｒｒは補正されていないＩＲＣであり、ｘは組織厚であり、αは超音波平均減衰であり、下付き文字Ｌ及びＡはそれぞれ脂肪が少ない組織及び脂肪が多い組織を指す。
【００７１】
脂肪が少ない組織及び脂肪が多い組織の層厚ｘＬ及びｘＡは、二重周波数超音波技法を用いて求めることができる。
手短に述べると、脂肪が少ない組織の厚みは以下のように表すことができる。
【００７２】
【数９】
【００７３】
脂肪が多い組織の厚みは以下のように表すことができる。
【００７４】
【数１０】
【００７５】
ただし、下付き文字Ａ及びＬはそれぞれ脂肪が少ない組織及び脂肪が多い組織を指す。
１つの変換器手法では、高周波数及び低周波数の計算周波数帯域の場合の積分反射係数が、変換器実効帯域幅の低周波数端及び高周波数端における１ＭＨｚ幅周波数帯域として求められる（図５）。２．２５ＭＨｚ及び５ＭＨｚ変換器の実効（−６ｄＢ）帯域幅はそれぞれ、（１．７ＭＨｚ−３．９ＭＨｚ）及び（２．５ＭＨｚ−６．２ＭＨｚ）であった。時間領域における反射信号のためのＲＯＩは、周波数領域解析前に、ハミング窓（長さ２ｍｓ）を用いてウインドウ処理された。
【００７６】
脂肪が少ない組織及び脂肪が多い（脂肪）組織のための超音波減衰係数が、予め、５つの異なる周波数の場合に実験によって求められた。現在の実施例では、そのデータに指数関数の当てはめを適用して、本実施例において適用される周波数帯域のための減衰係数を補間した。
【００７７】
Ｃｕｓｔｏｍｉｚｅｄ Ｌａｂｖｉｅｗ（v.6i、National Instruments、Austin、TX、USA）及びＭａｔｌａｂ（Matlab6.5、The Mathworks Inc.、Natick、MA、USA）機能がそれぞれ、測定及びデータ解析のために構成された。統計解析のためにＳＰＳＳ ｖｅｒｓｉｏｎ１１．５（SPSS Inc.、Chicago、IL、USA）が用いられた。線形相関係数を計算するために、ピアソンの相関解析が用いられた。
結果及び結論
ダイエットの２１週間中に、ボディビルダーの体重は９１．６ｋｇから７５．１ｋｇに線形に減少した（ｒ２＝０．９９、ｎ＝２２）。ＲＯＩ内の局所的な体脂肪含有量は、ＤＸＡ及びＤＦＵ技法のいずれによっても、同じような線形の減少を示した。さらに、ＤＸＡ（図６）によって求められるように、脂肪が少ない組織の全質量が同時に減少することはなかった。重要なのは、大腿又は脊髄ＢＭＤにもＲＯＩにおけるＢＭＤにも、ダイエット中の変化はなかったことである。（それぞれ、ｐ＝０．８７、ｐ＝０．６４及びｐ＝０．１６）。
【００７８】
ＤＸＡにより求められた局所軟部組織組成とＤＦＵＳにより求められた局所軟部組織組成との間に有意な関連が見出された（図７）。重要なのは、単一変換器ＤＦＵＳ（５ＭＨｚ時）が、２変換器手法よりも、局所軟部組織組成に関して良好な推定を与えたことである。脂肪含有量の減少に起因して減衰が減少するのに応じて、補正されていないＩＲＣは、ダイエット中に明らかな増加傾向を示した（図８）。軟部組織補正ＩＲＣ値は、ダイエット中にわずかな増加傾向しか示さなかった。重要なのは、全ての周波数において、補正されたＩＲＣ値が、追跡期間全体を通して、弱い（有意でない）傾向及び小さな変化（ＳＤ＝±１．２ｄＢ）しか示さなかったことである。
【００７９】
この実施例２では、局所軟部組織組成を求めるための二重周波数超音波技法の新規の単一変換器手法が提示された。さらに、２及び１変換器ＤＦＵＳ手法のインビボでの適用可能性が調査された。いずれのＤＦＵＳ技法も、局所軟部組織組成をインビボで求めるための大きな可能性を示した。重要なのは、単一変換器手法（５ＭＨｚ時）が、当初の２変換器ＤＦＵＳ技法よりも、局所軟部組織組成のさらに信頼度の高い推定値を与えたことである。これは、単一変換器手法の方が簡単であり、一度の手動超音波測定しか必要としないことによって説明することができる。
【００８０】
補正されていないＩＲＣは、脂肪含有量の減少に起因して減衰が減少するのに応じて、ダイエット中に明らかな増加傾向を示した。重要なのは、軟部組織補正ＩＲＣ値が、ダイエット中にわずかしか増加傾向を示さなかったことである。
【００８１】
結論として、簡単であるが、上を覆う軟部組織層の組成及び厚みを求めるための正確な技法である二重周波数超音波技法は、骨質の臨床的な超音波測定の精度を高めることができ、それゆえ、有意な臨床値を有する。さらに、その技法は、基準測定（ＤＸＡ）で確認されるように、局所的な軟部組織の特性評価（すなわち、組成）のための迅速、且つ正確な手段であることが証明された。
【００８２】
図５ａでは、研磨された鋼板の表面及び骨の表面からの時間領域パルス−エコー信号が、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムを用いて、周波数領域スペクトルに変換される。基準信号スペクトルから実効周波数帯域（−６ｄＢ）が求められる。
【００８３】
図５ｂでは、研磨された鋼板の表面から測定されるパルス−エコースペクトルが、骨の表面から測定されるパルス−エコースペクトルと比較され、それゆえ、反射係数が周波数の関数として計算される。積分反射係数のための高周波数及び低周波数の計算周波数帯域が、変換器実効帯域幅の低周波数端及び高周波数端における１ＭＨｚ幅周波数帯域として求められた。対応する反射係数が、ＤＦＵＳ計算において用いられた。
【００８４】
図６は、ＤＸＡを用いて測定されるような、２１週間にわたるダイエット中の体組成全体の変化を示す。脂肪が多い組織の（脂肪）質量が毎週７８０ｇずつ絶えず減少したのに対して、脂肪が少ない組織の質量は平均して毎週９０ｇずつ増加した。
【００８５】
図７（ａ）では、ＤＸＡ技法によって、局所軟部組織組成を求めることができる。この研究では、対象領域が右大腿部に位置し、局所軟部組織組成が、ＤＸＡ技法及びＤＦＵＳ技法を用いて求められた。単一変換器ＤＦＵＳ法（５ＭＨｚ）は、（ｂ）の２変換器ＤＦＵＳ法に比べてより良好な性能を示した。
【００８６】
図８では、ＲＯＩ内の局所軟部組織組成がＤＦＵＳ技法によって求められた。ＤＦＵＳ軟部組織補正を用いる場合、及び用いない場合に、骨−軟部組織表面からの超音波反射係数（ＩＲＣ）が求められた。短い追跡時間、及びダイエット期間中に骨格から求められるような骨塩量値が変化しないことに起因して、骨表面からの反射はダイエット中に変化することは予想されない。補正されたＩＲＣ値は、ダイエット期間中にわずかな増加傾向（統計的に有意でない）及び小さな偏差しか示さなかったのに対して、補正されていないＩＲＣ値は、追跡中に統計的に有意な増加を示した。
【００８７】
本発明の真の精神及び範囲から逸脱することなく、具体的に開示される実施形態に対して、多数の変形を加えることができることは明らかであろう。それゆえ、添付の特許請求の範囲が意図することは、本発明の範囲内に入るような全ての変形及び変更を包含することである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層構造の材料の厚みを測定するための方法であって、
１つ又は複数の超音波変換器（５）を用いて、異なる周波数を含む１つ又は複数の超音波信号を２つ以上の材料（１、２）から成る多層構造内に送信すること、
使用中の前記周波数においてその音響特性が異なる材料を測定すること、
１つ又は複数の超音波変換器を用いて、前記多層構造の前面及び背面から反射される超音波信号を測定すること、並びに
前記反射された超音波信号から前記多層構造内の前記材料の厚みを求めることを含むことを特徴とする、方法。
【請求項２】
使用中の周波数においてその超音波減衰係数及び音速の値が分かる材料を測定することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
１つの超音波変換器を用いて異なる周波数を含む１つ又は複数の超音波信号を送信すること、同じ変換器を用いて反射された超音波信号を測定すること、及び２つ以上の超音波周波数を観測することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
２つ以上の超音波変換器を用いて異なる周波数を有する２つ以上の超音波信号を送信すること、２つ以上の変換器を用いて反射された超音波信号を測定すること、及び２つ以上の超音波周波数を観測することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
生物学的組織の厚みを測定することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
軟部組織内の脂肪が少ない組織及び脂肪が多い組織の厚みを測定することを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
上を覆う軟部組織が骨の音響測定に及ぼす影響を測定及び補正することを特徴とする、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
壁の多層構造の材料厚を測定することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
構造を覆うコーティングの厚みを測定することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
構造を覆うコートペイントの厚みを測定することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
自然及び人工の構造物、典型的には、木、ゴム、プラスチック、セラミック、金属、エラストマ又はコンクリートから成る層状複合材料内の個々の層の厚みを測定することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記多層構造の背後に位置する前記対象物の特性を超音波的に解析するときに、該多層構造の影響を除去することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１】
多層構造の材料の厚みを測定するための方法であって、
１つ又は複数の超音波変換器（５）を用いて、異なる周波数を含む１つ又は複数の超音波信号を２つ以上の材料（１、２）から成る多層構造内に送信すること、
使用中の前記周波数においてその音響特性が異なる材料を測定すること、
１つ又は複数の超音波変換器を用いて、前記多層構造の前面及び背面から反射される超音波信号を測定すること、並びに
前記反射された超音波信号から前記多層構造内の前記材料の厚みを求めることを含むことを特徴とする、方法。
【請求項２】
使用中の周波数においてその超音波減衰係数及び音速の値が分かる材料を測定することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
１つの超音波変換器を用いて異なる周波数を含む１つ又は複数の超音波信号を送信すること、同じ変換器を用いて反射された超音波信号を測定すること、及び２つ以上の超音波周波数を観測することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
２つ以上の超音波変換器を用いて異なる周波数を有する２つ以上の超音波信号を送信すること、２つ以上の変換器を用いて反射された超音波信号を測定すること、及び２つ以上の超音波周波数を観測することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
生物学的組織の厚みを測定することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
軟部組織内の脂肪が少ない組織及び脂肪が多い組織の厚みを測定することを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
上を覆う軟部組織が骨の音響測定に及ぼす影響を測定及び補正することを特徴とする、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
壁の多層構造の材料厚を測定することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
構造を覆うコーティングの厚みを測定することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
構造を覆うコートペイントの厚みを測定することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
自然及び人工の構造物、典型的には、木、ゴム、プラスチック、セラミック、金属、エラストマ又はコンクリートから成る層状複合材料内の個々の層の厚みを測定することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記多層構造の背後に位置する前記対象物の特性を超音波的に解析するときに、該多層構造の影響を除去することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図８】
【公表番号】特表２０１１−５０５２１３（Ｐ２０１１−５０５２１３Ａ）
【公表日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３６４９７（Ｐ２０１０−５３６４９７）
【出願日】平成２０年１２月２日（２００８．１２．２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＩ２００８／０５０７０４
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０７１７４２
【国際公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【出願人】（５１０１５５０１４）
【出願人】（５１０１５５０２５）
【出願人】（５１０１５５０３６）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２日（２００８．１２．２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＩ２００８／０５０７０４
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０７１７４２
【国際公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【出願人】（５１０１５５０１４）
【出願人】（５１０１５５０２５）
【出願人】（５１０１５５０３６）
【Ｆターム（参考）】
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