音響パラメータ測定方法、及び音響パラメータ測定装置
【課題】被検査物の音響パラメータを正確に求めることができる音響パラメータ測定装置を提供すること。
【解決手段】超音波顕微鏡２の超音波プローブ６は、樹脂フィルム９ａを介して生体組織８に超音波を照射するとともに、生体組織８からの反射波を受信して電気信号に変換する超音波トランスデューサ１３と、超音波の照射点を二次元的に走査させるＸ−Ｙステージ１４と、超音波の焦点位置を調整するＺ軸ステージ１５とを備える。パソコン３のＣＰＵは、複数の照射点にて取得した反射波の位相差を、所定の基準点にて取得した反射波の位相を基準として検出し、反射波の位相が複数の照射点にて同位相となるようにＺ軸ステージ１５を移動させることで、樹脂フィルム９ａの第１面９ｃと超音波トランスデューサ１３との距離を調整する。
【解決手段】超音波顕微鏡２の超音波プローブ６は、樹脂フィルム９ａを介して生体組織８に超音波を照射するとともに、生体組織８からの反射波を受信して電気信号に変換する超音波トランスデューサ１３と、超音波の照射点を二次元的に走査させるＸ−Ｙステージ１４と、超音波の焦点位置を調整するＺ軸ステージ１５とを備える。パソコン３のＣＰＵは、複数の照射点にて取得した反射波の位相差を、所定の基準点にて取得した反射波の位相を基準として検出し、反射波の位相が複数の照射点にて同位相となるようにＺ軸ステージ１５を移動させることで、樹脂フィルム９ａの第１面９ｃと超音波トランスデューサ１３との距離を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を利用して被検査物における音響パラメータを測定する音響パラメータ測定方法、及び音響パラメータ測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野では、生体組織の診断を行う装置として、超音波顕微鏡を応用した製品の開発が進められており、高解像度で生体組織の観察が可能なものが実用化されている。光学顕微鏡では生体組織における化学的性質の違いを例えば染色によって区別するのに対し、超音波顕微鏡では物理的性質の違いを無染色で区別することができる。つまり、超音波顕微鏡を用いる場合には、染色を行わなくても生体組織診断を行うことができるといった利点がある。
【０００３】
具体的には、超音波顕微鏡を用いる場合、生体組織などの試料に超音波を照射しその反射波を検出することにより、音響パラメータ（音響インピーダンス、音速、減衰などのパラメータ）を算出して、その算出値に応じた超音波像（音響インピーダンス像、音速像、減衰像など）を表示する。本発明者らはパルス励起型の超音波顕微鏡を利用して生体組織の音響インピーダンス像を表示する超音波画像検査装置をすでに提案している（例えば、特許文献１参照）。この超音波画像検査装置では、超音波Ｓｏが走査される範囲内において生体組織４１の周縁となる位置にリファレンス部材４２を設け、超音波振動子４３から樹脂プレート４４を介して生体組織４１及びリファレンス部材４２に超音波Ｓｏを照射する（図７参照）。
【０００４】
ここで、リファレンス部材４２においてその表面と直交する角度で照射される超音波（入射波）Ｓｏと反射波Ｓｒとは次式（１）の関係が成り立つ。
【数１】
【０００５】
ただし、Ｚｓは樹脂プレート４４の音響インピーダンスであり、Ｚｒはリファレンス部材４２の音響インピーダンスである。
【０００６】
また、生体組織４１においてその表面と直交する角度で照射される超音波Ｓｏと反射波Ｓｔとは次式（２）の関係が成り立つ。
【数２】
【０００７】
ただし、Ｚｔは生体組織４１の音響インピーダンスである。
【０００８】
従って、上記式（１），（２）から生体組織４１の音響インピーダンスＺｔは、次式（３）により求められる。
【数３】
【０００９】
この超音波画像検査装置において、音響インピーダンスＺｔを測定しながら超音波Ｓｏの照射点を二次元走査することにより、二次元の音響インピーダンス像が得られる。音響インピーダンスＺｔは、組織の硬さに関連するパラメータであり、音響インピーダンス像によって生体組織４１の性状を観察することができる。
【特許文献１】特開２００６−７８４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記超音波画像検査装置において、音響インピーダンス像の解像度を高めるためには超音波Ｓｏの周波数を高める必要がある。例えば、従来のパルス励起型超音波顕微鏡では、中心周波数が８０ＭＨｚの超音波Ｓｏが使用されていたが、現在では、３００ＭＨｚ以上の超音波Ｓｏを使用したパルス励起型超音波顕微鏡が開発されている。この超音波顕微鏡を用いれば、生体組織４１を細胞レベルで観察することが可能となる。
【００１１】
ところが、超音波Ｓｏの周波数を高めると、超音波Ｓｏが樹脂プレート４４を通過する際に生じる減衰が大きくなる。そのため、音響インピーダンスＺｔを算出するのに十分に大きな信号強度の反射波Ｓｔを取得することが困難となる。この対策としては、樹脂プレート４４をフィルム状に薄く形成することが考えられる。しかし、それに伴い樹脂プレート４４の平坦性が確保できなくなるため、樹脂プレート４４の表面と超音波振動子４３との間隔にバラツキが生じてしまう。この場合、超音波Ｓｏの走査位置によって、焦点ボケを生じ、例えば、同じ音響インピーダンスＺｔの部分に超音波Ｓｏを照射したとしても、反射波Ｓｔの信号強度が異なることがある。その結果、上記式（３）によって求められる音響インピーダンスＺｔに誤差が生じてしまう。
【００１２】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、音響パラメータを正確に測定することができる音響パラメータ測定方法、及び音響パラメータ測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、超音波を被検査物に向けて照射するとともに、前記被検査物からの反射波を受信して電気信号に変換する焦点型超音波振動子と、前記超音波の照射点を二次元的に走査させる二次元走査手段とを備えた超音波顕微鏡を用い、前記焦点型超音波振動子と前記被検査物との間に、前記被検査物とは異なる既知の音響パラメータを有する超音波透過薄膜を持つ超音波透過部材を配置し、前記超音波透過薄膜の第１面に前記被検査物を接触させた状態で、前記超音波透過薄膜の第２面側から前記被検査物に向けて超音波を照射するとともに、その反射波に基づいて前記被検査物の音響パラメータを求める音響パラメータ測定方法であって、複数の照射点にて取得した前記反射波の位相差に関する情報に基づき、前記反射波の位相が前記複数の照射点にて同位相となるように前記超音波透過薄膜の第１面と前記焦点型超音波振動子との距離を調整する制御を行い、前記距離を調整した状態で取得した前記反射波の強度を検出し、前記反射波の強度と前記超音波透過薄膜の音響パラメータとに基づいて前記被検査物の音響パラメータを求めることを特徴とする音響パラメータ測定方法をその要旨とする。
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、焦点型超音波振動子と被検査物との間に超音波透過薄膜を持つ超音波透過部材を配置し、超音波透過薄膜を介して被検査物に超音波を照射するようにした。この場合、超音波透過薄膜が薄いため、その透過薄膜における反射波の減衰が抑制される。よって、焦点型超音波振動子で変換される反射波の信号強度は、音響パラメータを求めるのに十分な大きさとなる。また、超音波透過薄膜を用いると、その透過薄膜の表面がうねりその平坦性が確保できなくなる場合がある。そのため、本発明では、複数の照射点にて取得した反射波の位相差に関する情報に基づき、反射波の位相が複数の照射点にて同位相となるように超音波透過薄膜の第１面と焦点型超音波振動子との距離が調整される。その結果、超音波透過薄膜の第１面と焦点型超音波振動子との距離を各照射点で一定に保つことができる。そして、被検査物の表面からの反射波の強度が検出され、その反射波の強度と超音波透過薄膜の音響パラメータとに基づいて、被検査物の音響パラメータが求められる。このようにすると、超音波透過薄膜と焦点型超音波振動子との距離のバラツキによる測定誤差がなくなり、被検査物の音響パラメータを正確に求めることができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、超音波を被検査物に向けて照射するとともに、前記被検査物からの反射波を受信して電気信号に変換する焦点型超音波振動子と、前記超音波の照射点を二次元的に走査させる二次元走査手段とを備えた超音波顕微鏡を用い、前記焦点型超音波振動子と前記被検査物との間に、前記被検査物とは異なる既知の音響パラメータを有する超音波透過薄膜を持つ超音波透過部材を配置し、前記超音波透過薄膜の第１面に前記被検査物を接触させた状態で、前記超音波透過薄膜の第２面側から前記被検査物に向けて超音波を照射するとともに、その反射波に基づいて前記被検査物の音響パラメータを求める音響パラメータ測定方法であって、所定の基準点にて超音波の照射を行って、前記超音波透過薄膜の第１面からの反射波を取得するステップと、前記二次元走査手段により超音波の照射点を走査して、複数の照射点にて前記超音波透過薄膜の第１面からの反射波を取得するステップと、前記複数の照射点にて取得した反射波の位相差を、前記基準点にて取得した反射波の位相を基準として検出するステップと、前記反射波の位相差の検出結果に基づき、反射波の位相が前記複数の照射点にて同位相となるように前記超音波透過薄膜の第１面と前記焦点型超音波振動子との距離を調整する制御を行うステップと、前記距離を調整した状態で取得した反射波の強度を検出するステップと、前記反射波の強度と前記超音波透過薄膜の音響パラメータとに基づいて前記被検査物の音響パラメータを求めるステップとを含むことを特徴とする音響パラメータ測定方法をその要旨とする。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、焦点型超音波振動子と被検査物との間に超音波透過薄膜を持つ超音波透過部材を配置し、超音波透過薄膜を介して被検査物に超音波を照射するようにした。この場合、超音波透過薄膜における反射波の減衰が抑制されるため、反射波の信号強度は、音響パラメータを求めるのに十分な大きさとなる。また、超音波透過薄膜を用いると、その透過薄膜の表面がうねりその平坦性が確保できなくなる場合がある。そのため、本発明では、先ず、所定の基準点にて超音波の照射を行って、超音波透過薄膜の第１面からの反射波が取得される。その後、二次元走査手段により超音波の照射点が走査され、複数の照射点にて超音波透過薄膜の第１面からの反射波が取得される。それら複数の照射点にて取得した反射波の位相差が、基準点にて取得した反射波の位相を基準として検出される。そして、反射波の位相差の検出結果に基づき、反射波の位相が複数の照射点にて同位相となるように超音波透過薄膜の第１面と焦点型超音波振動子との距離が調整される。その結果、基準点における超音波透過薄膜の第１面と焦点型超音波振動子との距離を基準として、各照射点で一定の距離に保つことができる。そして、被検査物の表面からの反射波の強度が検出され、その反射波の強度と超音波透過薄膜の音響パラメータとに基づいて、被検査物の音響パラメータが求められる。このようにすると、超音波透過薄膜の第１面と焦点型超音波振動子との距離のバラツキによる測定誤差がなくなり、被検査物の音響パラメータを正確に求めることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記各ステップに先立ち、前記基準点において前記超音波透過部材及び前記焦点型超音波振動子の少なくとも一方を超音波の音軸方向に移動させて、前記超音波透過薄膜の第１面と前記焦点型超音波振動子との距離を前記焦点型超音波振動子の焦点距離と一致させるステップを実施することをその要旨とする。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、超音波透過部材及び焦点型超音波振動子の少なくとも一方が超音波の音軸方向に移動されることで、超音波透過薄膜の第１面と焦点型超音波振動子との距離が焦点型超音波振動子の焦点距離と一致するように調整される。このようにすれば、各照射点において、超音波の焦点を被検査物の表面に合わせることができる。よって、被検査物の音響パラメータを正確に求めることができ、その音響パラメータに応じた鮮明な超音波像を生成することができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３において、前記距離を調整する制御を行うステップでは、前記焦点型超音波振動子を超音波の音軸方向に微少移動させることをその要旨とする。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、焦点型超音波振動子を超音波の音軸方向に微少移動させることで、超音波透過薄膜の第１面と焦点型超音波振動子との距離が焦点型超音波振動子の焦点距離と一致するように調整される。このように、焦点型超音波振動子を移動させる場合、被検査物側を移動させる場合と比較して、被検査物に加わる振動等を防止することができ、被検査物の音響パラメータをより正確に測定することができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、超音波透過薄膜を持つ超音波透過部材を隔てて配置された被検査物に向けて超音波を照射するとともに、前記被検査物からの反射波を受信して電気信号に変換する焦点型超音波振動子と、前記超音波の照射点を二次元的に走査させる二次元走査手段とを備えた超音波顕微鏡を備え、前記被検査物とは異なる既知の音響パラメータを有する前記超音波透過薄膜の第１面に前記被検査物を接触させた状態で、前記超音波透過薄膜の第２面側から前記被検査物に向けて超音波を照射するとともに、前記超音波透過薄膜の第１面からの反射波に基づいて前記被検査物の音響パラメータを求める音響パラメータ測定装置であって、複数の照射点にて取得した反射波の位相差を、所定の基準点にて取得した反射波の位相を基準として検出する位相差検出手段と、前記反射波の位相差の検出結果に基づき、反射波の位相が前記複数の照射点にて同位相となるように前記超音波透過薄膜の第１面と前記焦点型超音波振動子との距離を調整する制御を行う距離調整制御手段と、前記焦点型超音波振動子で変換した電気信号に基づいて、前記超音波透過薄膜の第１面に接触する前記被検査物の表面からの反射波の強度を検出する信号強度検出手段と、前記反射波の強度と前記超音波透過薄膜の音響パラメータとに基づいて前記被検査物の音響パラメータを求めるパラメータ算出手段とを備えたことを特徴とする音響パラメータ測定装置をその要旨とする。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、位相差検出手段により、複数の照射点にて取得した反射波の位相差が、所定の基準点にて取得した反射波の位相を基準として検出される。距離調整制御手段により、反射波の位相差の検出結果に基づき、反射波の位相が複数の照射点にて同位相となるように超音波透過薄膜の第１面と焦点型超音波振動子との距離を調整する制御が行われる。その後、焦点型超音波振動子で変換した電気信号に基づいて、信号強度検出手段により、被検査物の表面からの反射波の強度が検出される。そして、パラメータ算出手段により、反射波の強度と超音波透過薄膜の音響パラメータとに基づいて被検査物の音響パラメータが求められる。このようにすると、超音波透過薄膜の第１面と焦点型超音波振動子との間隔のバラツキによる測定誤差がなくなり、被検査物の音響パラメータを正確に求めることができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項５において、前記距離調整制御手段は、前記焦点型超音波振動子を超音波の音軸方向に微少移動させるピエゾアクチュエータと、そのピエゾアクチュエータを駆動制御するドライバ回路とを含むことをその要旨とする。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば、ドライバ回路により、ピエゾアクチュエータが駆動制御され、焦点型超音波振動子が超音波の音軸方向に微少移動される。このように、ピエゾアクチュエータを用いる場合、１０ナノメートルのオーダーで焦点型超音波振動子の位置を精度良くかつ迅速に調整することができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上詳述したように、請求項１〜６に記載の発明によると、超音波透過薄膜と焦点型超音波振動子との距離のバラツキによる測定誤差がなく、被検査物の音響パラメータを正確に求めることができる音響パラメータ測定方法、及び音響パラメータ測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
［第１の実施の形態］
【００２７】
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は音響パラメータ測定装置としての超音波画像検査装置を示す概略構成図である。図１に示されるように、本実施の形態の超音波画像検査装置１は、パルス励起型超音波顕微鏡２と、パーソナルコンピュータ（パソコン）３とを備える。
【００２８】
パルス励起型超音波顕微鏡２は、試料ステージ４を有する顕微鏡本体５と、試料ステージ４の下方に設置された超音波プローブ６とを備える。そのパルス励起型超音波顕微鏡２の超音波プローブ６がパソコン３と電気的に接続されている。
【００２９】
本実施の形態の試料ステージ４は、ユーザの手動操作により、水平方向（即ちＸ軸方向及びＹ軸方向）に移動できるように構成されている。この試料ステージ４の中央部には、生体組織８を載置した超音波透過部材９が固定されている。なお、生体組織８は、例えば、ラットの小脳から切り出した脳組織であり、３００μｍ〜４００μｍの厚さを有する。また、超音波透過部材９は、超音波を透過する超音波透過薄膜としての樹脂フィルム９ａと、その樹脂フィルム９ａの縁部を支持するフレーム９ｂとを備える。この樹脂フィルム９ａの上面（第１面）９ｃにおいて生体組織８のセット部の周縁にリファレンス部材１０が設けられている。本実施の形態では、樹脂フィルム９ａとして、例えば、厚さが５０μｍのポリエステルフィルムが用いられ、リファレンス部材１０としては、エポキシ樹脂などが用いられる。
【００３０】
超音波プローブ６は、水などの超音波伝達媒体Ｗ１を貯留可能な貯留部１１をその先端部に有するプローブ本体１２と、プローブ本体１２の略中心部に配置される超音波トランスデューサ１３と、プローブ本体１２を前記試料ステージ４の面方向に沿って二次元的に走査するためのＸ−Ｙステージ１４と、プローブ本体１２をＺ軸方向（音軸方向）に移動させるＺ軸ステージ１５とを備える。本実施の形態では、Ｘ−Ｙステージ１４により二次元走査手段が構成され、Ｚ軸ステージ１５により距離調整制御手段が構成される。
【００３１】
プローブ本体１２の貯留部１１は上部が開口しており、その貯留部１１の開口側を上向きにした状態で超音波プローブ６が試料ステージ４の下方に設置されている。そして、プローブ本体１２の下部がＺ軸ステージ１５上に固定され、Ｚ軸ステージ１５がＸ−Ｙステージ１４上に固定されている。また、プローブ本体１２と超音波トランスデューサ１３との間にはゴムなどの吸音材（図示略）が設けられており、超音波トランスデューサ１３は、Ｘ−Ｙステージ１４やＺ軸ステージ１５に対して音響的に絶縁されている。
【００３２】
超音波トランスデューサ１３は、酸化亜鉛の薄膜圧電素子１６とサファイアロッドの音響レンズ１７とからなり、パルス励起されることで樹脂フィルム９ａの下面（第２面）９ｄ側から生体組織８に対して超音波を照射する。超音波トランスデューサ１３が照射する超音波は、貯留部１１の超音波伝達媒体Ｗ１を介して円錐状に収束されて樹脂フィルム９ａの上面９ｃ（生体組織８の表面）で焦点を結ぶようになっている。なお、超音波トランスデューサ１３としては、口径１．２ｍｍ、焦点距離１．５ｍｍ、中心周波数３２０ＭＨｚの仕様のものを用いている。
【００３３】
図２は、超音波画像検査装置１の電気的な構成を示すブロック図である。
【００３４】
図２に示されるように、超音波プローブ６は、超音波トランスデューサ１３と、Ｘ−Ｙステージ１４と、Ｚ軸ステージ１５と、パルス発生回路２１と、受信回路２２と、送受波分離回路２３と、検波回路２４と、Ａ／Ｄ変換回路２５と、エンコーダ２６と、Ｘ−Ｙコントローラ２７と、Ｚ軸コントローラ２８とを備える。
【００３５】
Ｘ−Ｙステージ１４は、超音波の照射点を二次元的に走査させるためのＸステージ１４Ｘ及びＹステージ１４Ｙを備えるとともに、それぞれのステージ１４Ｘ，１４Ｙを駆動するモータ２９Ｘ，２９Ｙを備えている。これらのモータ２９Ｘ，２９Ｙとしては、ステッピングモータやリニアモータが使用される。また、モータに代えてピエゾアクチュエータでステージ１４を駆動するよう構成することも可能である。
【００３６】
各モータ２９Ｘ，２９ＹにはＸ−Ｙコントローラ２７が接続されており、該Ｘ−Ｙコントローラ２７の駆動信号に応答してモータ２９Ｘ，２９Ｙが駆動される。これらモータ２９Ｘ，２９Ｙの駆動により、Ｘステージ１４Ｘを連続走査（連続送り）するとともに、Ｙステージ１４Ｙを間欠送りとなるよう制御することで、Ｘ−Ｙステージ１４の高速走査が可能となっている。
【００３７】
また、本実施の形態においては、Ｘステージ１４Ｘに対応してエンコーダ２６が設けられ、エンコーダ２６によりＸステージ１４Ｘの走査位置が検出される。具体的に、走査範囲（例えば、縦横１６０μｍの走査範囲）を２００×２００個の測定点（ピクセル）に分割した場合、１回のＸ軸方向（水平方向）の走査が２００分割される。そして、各測定点の位置がエンコーダ２６によって検出されパソコン３に取り込まれる。パソコン３はそのエンコーダ２６の出力に同期して駆動制御信号を生成して、その駆動制御信号をＸ−Ｙコントローラ２７に供給する。Ｘ−Ｙコントローラ２７は、この駆動制御信号に基づいてモータ２９Ｘを駆動する。また、Ｘ−Ｙコントローラ２７は、エンコーダ２６の出力信号に基づきＸ軸方向の１ラインの走査が終了した時点でモータ２９Ｙを駆動して、Ｙステージ１４ＹをＹ軸方向に１ピクセル分移動させる。
【００３８】
さらに、Ｘ−Ｙコントローラ２７は、駆動制御信号に同期してトリガ信号を生成してパルス発生回路２１に供給する。これにより、パルス発生回路２１において、そのトリガ信号に同期したタイミングで励起パルスが生成される。その励起パルスが送受波分離回路２３を介して超音波トランスデューサ１３に供給される結果、超音波トランスデューサ１３から超音波が照射される。
【００３９】
図３には、Ｘ−Ｙステージ１４の移動に伴う超音波の走査範囲Ｒ１の一例を示している。この例では、走査範囲Ｒ１の左上の隅にリファレンス部材１０が配置されるようになっており、その位置から走査が開始される。そして、矢印で示すように、生体組織８の表面に沿ってＸ軸方向及びＹ軸方向に二次元的に走査が順次行われる。
【００４０】
本実施の形態のＺ軸ステージ１５は、粗動ステージ１５ａと微動ステージ１５ｂとを備える。粗動ステージ１５ａにはモータ２９Ｚが設けられ、該モータ２９ＺはＺ軸コントローラ２８に接続されている。また、微動ステージ１５ｂにはピエゾ素子からなるピエゾアクチュエータ２９Ａが設けられ、該アクチュエータ２９ＡもＺ軸コントローラ２８に接続されている。
【００４１】
そして、Ｚ軸コントローラ２８の駆動信号に応答してモータ２９Ｚが駆動されることにより、Ｚ軸ステージ１５とともに超音波トランスデューサ１３がＺ軸方向（図１では上下方向）に移動して、超音波トランスデューサ１３から照射される超音波の焦点位置が調整される。また、Ｚ軸コントローラ２８の駆動信号に応答してピエゾアクチュエータ２９Ａが駆動されることにより、Ｚ軸ステージ１５とともに超音波トランスデューサ１３がＺ軸方向に微小移動して、超音波の焦点位置が微調整される。
【００４２】
超音波トランスデューサ１３の薄膜圧電素子１６は、送受波兼用の素子であり、生体組織８で反射した超音波（反射波）を電気信号に変換する。そして、その反射波の信号は、送受波分離回路２３を介して受信回路２２に供給される。受信回路２２は、信号増幅回路を含んで構成されていて、反射波の信号を増幅して検波回路２４に出力する。
【００４３】
検波回路２４は、生体組織８からの反射波信号を検出するための回路（信号強度検出手段）であり、図示しないゲート回路やピーク検出回路などを含む。本実施の形態の検波回路２４は、超音波トランスデューサ１３で受信した反射波信号のなかから生体組織８またはリファレンス部材１０の反射波信号を抽出する。超音波は、超音波トランスデューサ１３と生体組織８またはリファレンス部材１０との間で繰り返し反射されるものである。そのため、検波回路２４は、最初に得られる反射波信号を検出するよう構成されている。また、検波回路２４は、その反射波信号のピーク電圧を検出する。そして、検波回路２４で検出された反射波信号やピーク電圧の電圧信号は、Ａ／Ｄ変換回路２５に入力されてＡ／Ｄ変換された後、パソコン３に転送される。
【００４４】
パソコン３は、ＣＰＵ３１、Ｉ／Ｆ回路３２、メモリ３３、記憶装置３４、入力装置３５、及び表示装置３６を備え、それらはバス３７を介して相互に接続されている。
【００４５】
ＣＰＵ３１は、メモリ３３を利用して制御プログラムを実行し、システム全体を統括的に制御する。制御プログラムとしては、Ｘ−Ｙステージ１４による二次元走査を制御するためのプログラム、Ｚ軸ステージ１５による超音波の焦点位置を調整するためのプログラム、音響インピーダンスを算出するためのプログラム、音響インピーダンス像を表示するためのプログラムなどを含む。
【００４６】
Ｉ／Ｆ回路３２は、超音波プローブ６との間で信号の授受を行うためのインターフェース（具体的には、ＵＳＢインターフェース）である。Ｉ／Ｆ回路３２は、超音波プローブ６に制御信号（コントローラ２７，２８への駆動制御信号）を出力したり、超音波プローブ６からの転送データ（Ａ／Ｄ変換回路２５から転送されるデータなど）を入力したりする。
【００４７】
表示装置３６は、例えば、ＬＣＤやＣＲＴなどのカラーディスプレイであり、生体組織８の画像（音響インピーダンス像）や各種設定の入力画面を表示するために用いられる。入力装置３５は、キーボードやマウス装置などであり、ユーザからの要求や指示、パラメータの入力に用いられる。
【００４８】
記憶装置３４は、磁気ディスク装置や光ディスク装置などであり、制御プログラム及び各種のデータを記憶している。ＣＰＵ３１は、入力装置３５による指示に従い、プログラムやデータを記憶装置３４からメモリ３３へ転送し、それを逐次実行する。なお、ＣＰＵ３１が実行するプログラムとしては、メモリカード、フレキシブルディスク、光ディスクなどの記憶媒体に記憶されたプログラムや、通信媒体を介してダウンロードしたプログラムでもよく、その実行時には記憶装置３４にインストールして利用する。
【００４９】
次に、本実施の形態の超音波画像検査装置１において、超音波の焦点を調整するための調整方法について説明する。
【００５０】
図４に示すように、所定の基準点（例えば、二次元走査の開始位置の照射点）において、超音波トランスデューサ１３から樹脂フィルム９ａに垂直に超音波Ｓｏを照射して、樹脂フィルム９ａの上面９ｃからの反射波を検出する。なお、超音波Ｓｏは樹脂フィルム９ａの下面９ｄでも反射するが、ここではゲート回路等を用いることにより、上面９ｃからの反射波のみを検出する。この反射波の音圧は、超音波Ｓｏの焦点が合った位置で最大になる。この反射波の音圧が焦点位置で最大となる特性を利用して、超音波Ｓｏの焦点を調整する。
【００５１】
具体的には、粗動ステージ１５ａを駆動して超音波トランスデューサ１３の焦点が樹脂フィルム９ａの上面９ｃ付近となるようＺ軸ステージ１５を設定した後、微動ステージ１５ｂを駆動しつつ超音波トランスデューサ１３から超音波Ｓｏを照射し、その際に検波回路２４において反射波信号のピーク電圧を検出する。その検出結果に基づいて、反射波が最大音圧（反射波信号のピーク電圧が最大）となる位置を判定する。そして、その最大音圧となる位置でＺ軸ステージ１５を停止させることにより、超音波トランスデューサ１３から照射される超音波Ｓｏが樹脂フィルム９ａの上面９ｃ（生体組織８との界面）で焦点を結ぶように超音波Ｓｏの焦点位置が調整される。つまり、超音波トランスデューサ１３と樹脂フィルム９ａの上面９ｃとの距離Ｌが超音波トランスデューサ１３の焦点距離と一致するよう調整される。
【００５２】
本実施の形態では、薄い樹脂フィルム９ａ上に生体組織８を載置しているため、その生体組織８やフィルム自体の重さによって樹脂フィルム９ａが撓み、平坦性を十分に確保することができない。この場合、超音波Ｓｏの走査位置に応じて超音波Ｓｏの焦点位置が樹脂フィルム９ａの上面９ｃからずれてしまう。そのため、本実施の形態の超音波画像検査装置１では、Ｚ軸ステージ１５の微動ステージ１５ｂを駆動して超音波Ｓｏの焦点位置を微調整する。
【００５３】
具体的には、走査範囲Ｒ１における各照射点で取得した反射波と基準点で取得した反射波とを比較して、各照射点での反射波の位相差を、基準点での反射波の位相を基準として検出する。そして、反射波の位相差の検出結果に基づいて、各反射波の位相が同位相となるように、Ｚ軸ステージ１５の微動ステージ１５ｂを駆動する。これにより、各照射点において、超音波トランスデューサ１３と樹脂フィルム９ａの上面９ｃとの距離Ｌが超音波トランスデューサ１３の焦点距離と一致するよう調整される。
【００５４】
次に、本実施の形態において、生体組織８の音響インピーダンス像を生成するためにＣＰＵ３１が実行する処理例について、図５のフローチャートを用いて説明する。
【００５５】
先ず、ＣＰＵ３１は、制御信号を出力することでＸ−Ｙコントローラ２７によってモータ２９Ｘ，２９Ｙを駆動し、超音波Ｓｏの走査位置が基準点（リファレンス部材１０上の走査開始点）に位置するようにＸ−Ｙステージ１４を移動する。そして、ＣＰＵ３１は、制御信号を出力することでＺ軸コントローラ２８によってモータ２９Ｚを駆動し、Ｚ軸ステージ１５を移動して超音波Ｓｏの焦点位置を調整する（ステップ１００）。
【００５６】
具体的には、超音波Ｓｏの焦点域近傍となる初期位置（例えば、超音波トランスデューサ１３の焦点距離よりも若干離れた位置）にＺ軸ステージ１５の粗動ステージ１５ａを移動させる。その後、励起パルスが超音波トランスデューサ１３に供給されると、超音波トランスデューサ１３から超音波Ｓｏが照射され、反射波信号のピーク電圧が検波回路２４で検出される。そして、ＣＰＵ３１は、Ａ／Ｄ変換回路２５で変換されたデジタルデータをＩ／Ｆ回路３２を介して取り込み、そのデータ（ピーク電圧）をＺ軸ステージ１５の位置（Ｚ軸の座標データ）と関連付けてメモリ３３に記憶する。
【００５７】
次いで、超音波トランスデューサ１３をガラス面２０ａに近づけるようにＺ軸ステージ１５（微動ステージ１５ｂ）が所定距離（例えば、０．０１ｍｍ）だけ移動された後、超音波Ｓｏが照射され、反射波信号のピーク電圧が検波回路２４で検出される。そして、ＣＰＵ３１は、Ａ／Ｄ変換回路２５で変換されたデジタルデータをピーク電圧としてＺ軸ステージ１５の位置と関連付けてメモリ３３に記憶する。
【００５８】
同様に、Ｚ軸ステージ１５をガラス面２０ａに徐々に近づけ、その都度、Ｚ軸ステージ１５の位置に対応する反射波信号のピーク電圧を取得してメモリ３３に記憶する。そして、ＣＰＵ３１は、メモリ３３に記憶された各ピーク電圧について、最大となる位置（Ｚ軸の座標）を判定し、その位置にＺ軸ステージ１５を移動させることにより、樹脂フィルム９ａの上面９ｃ（樹脂フィルム９ａとリファレンス部材１０との界面）で焦点を結ぶように超音波Ｓｏの焦点位置を調整する。
【００５９】
その後、励起パルスが超音波トランスデューサ１３に供給される。すると、基準点において、リファレンス部材１０に超音波Ｓｏが照射され、その反射波が検波回路２４で検出される。そして、ＣＰＵ３１は、Ａ／Ｄ変換回路２５で変換されたデジタルデータをＩ／Ｆ回路３２を介して取り込み、そのデータを基準点での反射波のデータとしてメモリ３３に記憶する（ステップ１１０）。なお、このデータとしては、反射波の位相に関する情報や信号強度に関する情報を含む。
【００６０】
次に、ＣＰＵ３１は、制御信号を出力することでＸ−Ｙコントローラ２７によってモータ２９Ｘ，２９Ｙを駆動し、Ｘ−Ｙステージ１４による二次元走査を開始させる。このとき、ＣＰＵ３１は、エンコーダ２６の出力に基づいて、測定点（超音波Ｓｏの照射点）の座標データを取得する（ステップ１２０）。
【００６１】
そして、生体組織８に超音波Ｓｏが照射されると、その反射波の信号が検波回路２４で検出される。このとき、ＣＰＵ３１は、Ａ／Ｄ変換回路２５で変換されたデジタルデータをＩ／Ｆ回路３２を介して取り込み、そのデータを測定点の座標データに関連付けてメモリ３３に記憶する（ステップ１３０）。
【００６２】
その後、ＣＰＵ３１は、基準点での反射波のデータをメモリ３３から読み出す。そして、位相差検出手段としてのＣＰＵ３１は、測定点での反射波の位相差を、基準点での反射波の位相を基準として検出し、その位相差の有無を判定する（ステップ１４０）。ここで、位相差があると判定された場合、ＣＰＵ３１は、反射波の位相差の検出結果に基づき、測定点での反射波の位相が基準点での反射波と同位相となるように、Ｚ軸ステージ１５の微動ステージ１５ｂを移動させる（ステップ１５０）。すなわち、ＣＰＵ３１は、位相差に応じた制御信号をＺ軸コントローラ２８に出力し、そのＺ軸コントローラ２８からピエゾアクチュエータ２９Ａに所定の電圧信号を供給させる。この電圧信号に応じてピエゾアクチュエータ２９Ａが駆動することにより、Ｚ軸ステージ１５の微動ステージ１５ｂがＺ軸方向に微小移動される。その結果、測定点において、超音波トランスデューサ１３と樹脂フィルム９ａの上面９ｃとの距離Ｌが超音波トランスデューサ１３の焦点距離と一致するよう調整される。
【００６３】
このように、Ｚ軸ステージ１５を微小移動させて超音波Ｓｏの焦点を調整した後、ＣＰＵ３１は、ステップ１３０の処理に戻り、再度超音波の送受信を行うことでその測定点における反射波のデータを取得する。
【００６４】
そして、測定点での反射波の位相が基準点での反射波と同位相となり、ステップ１４０において反射波の位相差がないと判定された場合、パラメータ算出手段としてのＣＰＵ３１は、上記式（３）に対応した演算を行い、測定点での音響インピーダンスＺｔを算出する（ステップ１６０）。具体的には、ＣＰＵ３１は、メモリ３３に記憶した各反射波のデータ（リファレンス部材１０における基準点での反射波の強度Ｓｒ、生体組織８における測定点での反射波の強度Ｓｔ）を読み出す。また、メモリ３３には、リファレンス部材１０の音響インピーダンスＺｒと樹脂フィルム９ａの音響インピーダンスＺｓが予め記憶されており、ＣＰＵ３１は、それら音響インピーダンスＺｒ，Ｚｓをメモリ３３から読み出す。そして、ＣＰＵ３１は、各反射波の強度Ｓｒ，Ｓｔと各音響インピーダンスＺｒ，Ｚｓとに基づいて、測定点における音響インピーダンスＺｔを算出する。
【００６５】
その後、画像生成手段としてのＣＰＵ３１は、算出した音響インピーダンスＺｔに基づいて、音響インピーダンス像を生成するための画像処理を行う（ステップ１７０）。詳しくは、ＣＰＵ３１は、音響インピーダンスＺｔを用いてカラー変調処理を行い、音響インピーダンスＺｔの大きさに応じた画像データを生成し、該画像データをメモリ３３に記憶する。
【００６６】
ＣＰＵ３１は、全ての測定点での処理が終了し、１画面分の画像データが取得されたか否かを判定する（ステップ１８０）。ここで、全データが取得されていない場合、ＣＰＵ３１は、ステップ１２０に戻って、ステップ１２０〜ステップ１８０の処理を繰り返し実行する。そして、１画面分の全データが取得された場合には、各データを表示装置３６に転送し、該各データに応じた音響インピーダンス像を表示させた後、図５の処理を終了する。
【００６７】
この処理により、生体組織８表面での音響インピーダンスの大きさに応じて色分けされた音響インピーダンス像が表示され、その音響インピーダンス像によって、生体組織８における音響インピーダンスの分布が確認される。
【００６８】
従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００６９】
（１）本実施の形態の超音波画像検査装置１では、超音波トランスデューサ１３と生体組織８との間に、厚さが５０μｍの薄い樹脂フィルム９ａを持つ超音波透過部材９を配置し、その樹脂フィルム９ａを介して生体組織８に超音波Ｓｏを照射するようにした。この場合、樹脂フィルム９ａにおける反射波の減衰を抑制することができ、反射波を確実に検出することができる。また、樹脂フィルム９ａ表面のうねりに応じて、Ｚ軸ステージ１５をＺ軸方向に移動させることができ、各測定点で超音波トランスデューサ１３と樹脂フィルム９ａの上面９ｃとの距離Ｌを一定に保つことができる。従って、超音波トランスデューサ１３と樹脂フィルム９ａの上面９ｃとの距離Ｌのバラツキによる測定誤差を回避することができ、生体組織８の音響インピーダンスＺｔを正確に求めることができる。
【００７０】
（２）本実施の形態の場合、基準点において、Ｚ軸ステージ１５によりで超音波トランスデューサ１３の位置を超音波ＳｏのＺ軸方向に移動させ、その超音波トランスデューサ１３と樹脂フィルム９ａの上面９ｃとの距離Ｌを超音波トランスデューサ１３の焦点距離と一致させるようにした。このようにすれば、各測定点において、超音波Ｓｏの焦点を生体組織８の表面に合わせることができ、音響インピーダンスＺｔを正確に求めることができる。そして、その音響インピーダンスＺｔを用いることにより、解像度の高い鮮明な音響インピーダンス像を生成することができる。また、Ｚ軸ステージ１５によりで超音波トランスデューサ１３の位置を移動させているので、試料ステージ４側を移動させる場合と比較して、生体組織８に加わる振動等を防止することができ、音響インピーダンスＺｔをより正確に求めることができる。
【００７１】
（３）本実施の形態の超音波画像検査装置１では、Ｚ軸ステージ１５の微動ステージ１５ｂを超音波Ｓｏの音軸方向に微少移動させるピエゾアクチュエータ２９Ａと、そのピエゾアクチュエータ２９Ａを駆動制御するＺ軸コントローラ（ドライバ回路）２８とを備える。このように、ピエゾアクチュエータ２９Ａを用いる場合、１０ナノメートルのオーダーで超音波トランスデューサ１３の位置を精度良く、かつ迅速に調整することができる。
【００７２】
（４）本実施の形態の超音波画像検査装置１では、超音波透過薄膜として樹脂フィルム９ａを用いた。樹脂フィルム９ａは、超音波Ｓｏが透過しやすく、生体組織８よりも大きな音響インピーダンスを持つ。従って、樹脂フィルム９ａの上面９ｃ（生体組織８との界面）で超音波Ｓｏを反射させることができ、反射波を確実に検出することができる。
【００７３】
（５）本実施の形態の超音波画像検査装置１では、超音波トランスデューサ１３の圧電素子１６とピエゾアクチュエータ２９Ａのピエゾ素子が音響的に絶縁されている。そのため、Ｚ軸ステージ１５の振動が超音波トランスデューサ１３に伝達されることが防止され、生体組織８の音響インピーダンスＺｔを正確に測定することができる。
【００７４】
（６）本実施の形態におけるパルス励起型超音波顕微鏡２は、生体組織８の下方から超音波Ｓｏを照射してその組織下面の画像を可視化するよう構成された倒立型の顕微鏡である。この場合、特別な固定部材を設ける必要がなく、樹脂フィルム９ａ上面に生体組織８を載せるだけで、その音響インピーダンスＺｔを容易に測定することができる。従って、生体組織８を生かした状態でその組織構造を迅速に確認することができる。言い換えると、生体組織８のありのままの様子を観察することが可能となる。
【００７５】
（７）本実施の形態の超音波画像検査装置１では、従来よりも周波数が高い３２０ＭＨｚの超音波Ｓｏを使用することにより、音響インピーダンス像の解像度を高めることができ、生体組織８を細胞レベルで観察することが可能となる。
［第２の実施の形態］
【００７６】
次に、本発明を具体化した第２の実施の形態を説明する。
【００７７】
上記第１の実施の形態では、反射波の位相差を検出したタイミングで、Ｚ軸ステージ１５により超音波Ｓｏの焦点を調整していたが、本実施の形態では、位相差の検出とは異なるタイミングで、超音波Ｓｏの焦点を調整するようにしている。具体的には、本実施の形態では、超音波Ｓｏの１回目の二次元走査（プレスキャン）を行うことで測定点毎の反射波の位相差を求め、各反射波の位相差に応じたデータをメモリ３３に記憶する。その後、超音波Ｓｏの２回目の二次元走査時に、測定点毎に位相差のデータをメモリ３３から読み出し、そのデータに基づいてＺ軸ステージ１５を微小移動させ超音波の焦点を調整した後、音響インピーダンスＺｔを測定する。なお、本実施の形態の超音波画像検査装置１の構成は、第１の実施の形態と同一であるので、ここではその説明を省略する。
【００７８】
以下、本実施の形態において、生体組織８の音響インピーダンス像を生成するためにＣＰＵ３１が実行する処理例について、図６のフローチャートを用いて説明する。
【００７９】
先ず、ＣＰＵ３１は、制御信号を出力することでＸ−Ｙコントローラ２７によってモータ２９Ｘ，２９Ｙを駆動し、超音波Ｓｏの走査位置が基準点に位置するようにＸ−Ｙステージ１４を移動する。そして、ＣＰＵ３１は、制御信号を出力することでＺ軸コントローラ２８によってモータ２９Ｚを駆動し、Ｚ軸ステージ１５を移動して超音波Ｓｏの焦点位置を調整する（ステップ２００）。
【００８０】
その後、励起パルスが超音波トランスデューサ１３に供給されると、基準点において、リファレンス部材１０に超音波Ｓｏが照射され、その反射波が検波回路２４で検出される。そして、ＣＰＵ３１は、Ａ／Ｄ変換回路２５で変換されたデジタルデータをＩ／Ｆ回路３２を介して取り込み、そのデータを基準点での反射波のデータとしてメモリ３３に記憶する（ステップ２１０）。
【００８１】
次に、ＣＰＵ３１は、制御信号を出力することでＸ−Ｙコントローラ２７によってモータ２９Ｘ，２９Ｙを駆動し、Ｘ−Ｙステージ１４による１回目の二次元走査（プレスキャン）を開始させる。このとき、ＣＰＵ３１は、エンコーダ２６の出力に基づいて、測定点の座標データを取得する（ステップ２２０）。
【００８２】
そして、その測定点において超音波Ｓｏが照射されると、その反射波の信号が検波回路２４で検出される。このとき、ＣＰＵ３１は、Ａ／Ｄ変換回路２５でデジタルデータに変換された反射波のデータをＩ／Ｆ回路３２を介して取り込む。また、ＣＰＵ３１は、基準点での反射波のデータをメモリ３３から読み出した後、測定点での反射波の位相差を、基準点での反射波の位相を基準として検出する。そして、ＣＰＵ３１は、その反射波の位相差を測定点の座標データに関連付けてメモリ３３に記憶する（ステップ２３０）。
【００８３】
次いで、ＣＰＵ３１は、全ての測定点での反射波の位相差を取得したか否かを判定する（ステップ２４０）。ここで、全ての測定点での位相差が取得されていない場合、ＣＰＵ３１は、ステップ２２０に戻って、ステップ２２０〜ステップ２４０の処理を繰り返し実行し、その結果、全ての測定点での位相差が取得された場合には、ステップ２５０以降の処理を実行する。
【００８４】
具体的には、ＣＰＵ３１は、制御信号を出力することでＸ−Ｙコントローラ２７によってモータ２９Ｘ，２９Ｙを駆動し、Ｘ−Ｙステージ１４による２回目の二次元走査を開始させる。このとき、ＣＰＵ３１は、エンコーダ２６の出力に基づいて、測定点の座標データを取得する（ステップ２５０）。
【００８５】
そして、ＣＰＵ３１は、測定点の座標データに応じて反射波の位相差に関するデータをメモリ３３から読み出し、測定点での反射波の位相が基準点での反射波と同位相となるように、Ｚ軸ステージ１５の微動ステージ１５ｂを移動させる（ステップ２６０）。これにより、測定点において、超音波トランスデューサ１３と樹脂フィルム９ａの上面９ｃとの距離Ｌが超音波トランスデューサ１３の焦点距離と一致するよう調整される。
【００８６】
その後、その測定点にて超音波Ｓｏが照射されると、反射波の信号が検波回路２４で検出される。このとき、ＣＰＵ３１は、Ａ／Ｄ変換回路２５で変換されたデジタルデータをＩ／Ｆ回路３２を介して取り込み、そのデータを測定点の座標データに関連付けてメモリ３３に記憶する（ステップ２７０）。
【００８７】
ＣＰＵ３１は、メモリ３３に記憶した各データに基づいて、上記式（３）に対応した演算を行い、測定点での音響インピーダンスＺｔを算出する（ステップ２８０）。その後、ＣＰＵ３１は、算出した音響インピーダンスＺｔに基づいて、音響インピーダンス像を生成するための画像処理を行う（ステップ２９０）。
【００８８】
ＣＰＵ３１は、全ての測定点での処理が終了し、１画面分の画像データが取得されたか否かを判定する（ステップ３００）。ここで、全データが取得されていない場合、ＣＰＵ３１は、ステップ２５０に戻って、ステップ２５０〜ステップ３００の処理を繰り返し実行する。そして、１画面分の全データが取得された場合には、各データを表示装置３６に転送し、該各データに応じた音響インピーダンス像を表示させた後、図６の処理を終了する。
【００８９】
本実施の形態においても、上記第１の実施の形態と同様に、超音波トランスデューサ１３と樹脂フィルム９ａの上面９ｃとの距離のバラツキによる測定誤差を回避することができ、生体組織８の音響インピーダンスＺｔを正確に求めることができる。
【００９０】
また、本実施の形態では、１回目の走査（プレスキャン）によって各測定点における反射波の位相差を検出して、その位相差に関するデータをメモリ３３に記憶するようにした。この場合、２回目の走査時には、メモリ３３のデータを用いて超音波の焦点位置を調整できるので、各測定点での音響インピーダンスＺｔを迅速に測定することが可能となる。
【００９１】
なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。
【００９２】
・上記第２の実施の形態では、プレスキャンによって全ての測定点での位相差を検出してメモリ３３に記憶するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、Ｘ軸方向の１ライン分の走査を行う際に、各測定点で検出した反射波の位相差をメモリ３３に記憶する。そして、次のＸ軸方向の走査ライン上における各測定点では、メモリ３３に記憶した１ライン前の位相差に基づいて、Ｚ軸ステージ１５を移動させる。この場合、隣り合う走査ライン上では、位相差のデータに相関性があるため、その位相差のデータを用いることにより、超音波の焦点を調整することができる。
【００９３】
・上記実施の形態では、距離調整手段としてのＺ軸ステージ１５上に超音波プローブ６を設け、超音波プローブ６とともに超音波トランスデューサ１３をＺ軸方向に移動させるものであったが、試料ステージ４側に距離調整手段を設け、生体組織８（樹脂フィルム９ａ）側をＺ軸方向に移動させてもよい。また、Ｘ−Ｙステージ１４の上方にＺ軸ステージ１５を設けるものであったが、Ｘ−Ｙステージ１４の下方にＺ軸ステージ１５を設けてもよい。
【００９４】
・上記実施の形態では、被検査物としての生体組織８の音響インピーダンスＺｔを測定するものであったが、それ以外に、例えば樹脂表面などの音響インピーダンスＺｔを測定してもよい。また、音響インピーダンスＺｔ以外に、密度や体積弾性率などの音響パラメータを測定してもよい。
【００９５】
・上記実施の形態において、パソコン３を用いて超音波画像検査装置１を構成したが、それ以外にワークステーションなどのコンピュータを用いてもよい。また、音響インピーダンス像を表示するための表示装置３６は、パソコン３に一体的に設けられるものであったが、パソコン３と別体で設けてもよい。
【００９６】
・上記実施の形態の超音波画像検査装置１では、カラー変調による音響インピーダンス像を生成するものであったが、それ以外に輝度変調した音響インピーダンス像として可視化してもよい。
【００９７】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００９８】
（１）請求項５または６において、前記超音波透過薄膜は樹脂フィルムであることを特徴とする音響パラメータ測定装置。
【００９９】
（２）請求項５または６において、前記超音波透過薄膜は厚さ１００μｍ以下であることを特徴とする音響パラメータ測定装置。
【０１００】
（３）請求項５または６において、前記焦点型超音波振動子の圧電素子と、前記ピエゾアクチュエータのピエゾ素子とは、音響的に絶縁されていることを特徴とする音響パラメータ測定装置。
【０１０１】
（４）請求項５または６において、前記位相差検出手段が検出した複数の照射点の位相差に関するデータを記憶するためのメモリを備えたことを特徴とする音響パラメータ測定装置。
【０１０２】
（５）請求項５または６において、前記超音波顕微鏡は、前記被検査物の下方から超音波を照射してその被検査物における下面の画像を可視化するよう構成された倒立型の顕微鏡であることを特徴とする音響パラメータ測定装置。
【０１０３】
（６）請求項５または６に記載の音響パラメータ測定装置と、前記被検査物の音響パラメータに基づいて画像を生成する処理を行う画像生成手段と、前記画像を表示するための表示装置とを備えることを特徴とする超音波画像検査装置。
【０１０４】
（７）技術的思想（６）において、前記画像生成手段は、輝度変調またはカラー変調して画像表示するための画像データを生成することを特徴とする超音波画像検査装置。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明を具体化した第１の実施の形態の超音波画像検査装置を示す概略構成図。
【図２】超音波画像検査装置の電気的な構成を示すブロック図。
【図３】超音波トランスデューサ側から見た超音波透過部材の平面図。
【図４】焦点位置と音圧との関係を示す説明図。
【図５】第１の実施の形態の音響インピーダンス像の生成処理を示すフローチャート。
【図６】第２の実施の形態の音響インピーダンス像の生成処理を示すフローチャート。
【図７】リファレンス部材及び生体組織での超音波の反射波を示す説明図。
【符号の説明】
【０１０６】
１…音響パラメータ測定装置としての超音波画像検査装置
２…パルス励起型超音波顕微鏡
９…超音波透過部材
９ａ…超音波透過薄膜としての樹脂フィルム
９ｃ…第１面としての上面
９ｄ…第２面としての下面
１３…焦点型超音波振動子としての超音波トランスデューサ
１４…二次元走査手段を構成するＸ−Ｙステージ
１５…距離調整制御手段を構成するＺ軸ステージ
２４…信号強度検出手段としての検波回路
２８…ドライバ回路としてのＺ軸コントローラ
３１…位相差検出手段及びパラメータ算出手段としてのＣＰＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を利用して被検査物における音響パラメータを測定する音響パラメータ測定方法、及び音響パラメータ測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野では、生体組織の診断を行う装置として、超音波顕微鏡を応用した製品の開発が進められており、高解像度で生体組織の観察が可能なものが実用化されている。光学顕微鏡では生体組織における化学的性質の違いを例えば染色によって区別するのに対し、超音波顕微鏡では物理的性質の違いを無染色で区別することができる。つまり、超音波顕微鏡を用いる場合には、染色を行わなくても生体組織診断を行うことができるといった利点がある。
【０００３】
具体的には、超音波顕微鏡を用いる場合、生体組織などの試料に超音波を照射しその反射波を検出することにより、音響パラメータ（音響インピーダンス、音速、減衰などのパラメータ）を算出して、その算出値に応じた超音波像（音響インピーダンス像、音速像、減衰像など）を表示する。本発明者らはパルス励起型の超音波顕微鏡を利用して生体組織の音響インピーダンス像を表示する超音波画像検査装置をすでに提案している（例えば、特許文献１参照）。この超音波画像検査装置では、超音波Ｓｏが走査される範囲内において生体組織４１の周縁となる位置にリファレンス部材４２を設け、超音波振動子４３から樹脂プレート４４を介して生体組織４１及びリファレンス部材４２に超音波Ｓｏを照射する（図７参照）。
【０００４】
ここで、リファレンス部材４２においてその表面と直交する角度で照射される超音波（入射波）Ｓｏと反射波Ｓｒとは次式（１）の関係が成り立つ。
【数１】
【０００５】
ただし、Ｚｓは樹脂プレート４４の音響インピーダンスであり、Ｚｒはリファレンス部材４２の音響インピーダンスである。
【０００６】
また、生体組織４１においてその表面と直交する角度で照射される超音波Ｓｏと反射波Ｓｔとは次式（２）の関係が成り立つ。
【数２】
【０００７】
ただし、Ｚｔは生体組織４１の音響インピーダンスである。
【０００８】
従って、上記式（１），（２）から生体組織４１の音響インピーダンスＺｔは、次式（３）により求められる。
【数３】
【０００９】
この超音波画像検査装置において、音響インピーダンスＺｔを測定しながら超音波Ｓｏの照射点を二次元走査することにより、二次元の音響インピーダンス像が得られる。音響インピーダンスＺｔは、組織の硬さに関連するパラメータであり、音響インピーダンス像によって生体組織４１の性状を観察することができる。
【特許文献１】特開２００６−７８４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記超音波画像検査装置において、音響インピーダンス像の解像度を高めるためには超音波Ｓｏの周波数を高める必要がある。例えば、従来のパルス励起型超音波顕微鏡では、中心周波数が８０ＭＨｚの超音波Ｓｏが使用されていたが、現在では、３００ＭＨｚ以上の超音波Ｓｏを使用したパルス励起型超音波顕微鏡が開発されている。この超音波顕微鏡を用いれば、生体組織４１を細胞レベルで観察することが可能となる。
【００１１】
ところが、超音波Ｓｏの周波数を高めると、超音波Ｓｏが樹脂プレート４４を通過する際に生じる減衰が大きくなる。そのため、音響インピーダンスＺｔを算出するのに十分に大きな信号強度の反射波Ｓｔを取得することが困難となる。この対策としては、樹脂プレート４４をフィルム状に薄く形成することが考えられる。しかし、それに伴い樹脂プレート４４の平坦性が確保できなくなるため、樹脂プレート４４の表面と超音波振動子４３との間隔にバラツキが生じてしまう。この場合、超音波Ｓｏの走査位置によって、焦点ボケを生じ、例えば、同じ音響インピーダンスＺｔの部分に超音波Ｓｏを照射したとしても、反射波Ｓｔの信号強度が異なることがある。その結果、上記式（３）によって求められる音響インピーダンスＺｔに誤差が生じてしまう。
【００１２】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、音響パラメータを正確に測定することができる音響パラメータ測定方法、及び音響パラメータ測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、超音波を被検査物に向けて照射するとともに、前記被検査物からの反射波を受信して電気信号に変換する焦点型超音波振動子と、前記超音波の照射点を二次元的に走査させる二次元走査手段とを備えた超音波顕微鏡を用い、前記焦点型超音波振動子と前記被検査物との間に、前記被検査物とは異なる既知の音響パラメータを有する超音波透過薄膜を持つ超音波透過部材を配置し、前記超音波透過薄膜の第１面に前記被検査物を接触させた状態で、前記超音波透過薄膜の第２面側から前記被検査物に向けて超音波を照射するとともに、その反射波に基づいて前記被検査物の音響パラメータを求める音響パラメータ測定方法であって、複数の照射点にて取得した前記反射波の位相差に関する情報に基づき、前記反射波の位相が前記複数の照射点にて同位相となるように前記超音波透過薄膜の第１面と前記焦点型超音波振動子との距離を調整する制御を行い、前記距離を調整した状態で取得した前記反射波の強度を検出し、前記反射波の強度と前記超音波透過薄膜の音響パラメータとに基づいて前記被検査物の音響パラメータを求めることを特徴とする音響パラメータ測定方法をその要旨とする。
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、焦点型超音波振動子と被検査物との間に超音波透過薄膜を持つ超音波透過部材を配置し、超音波透過薄膜を介して被検査物に超音波を照射するようにした。この場合、超音波透過薄膜が薄いため、その透過薄膜における反射波の減衰が抑制される。よって、焦点型超音波振動子で変換される反射波の信号強度は、音響パラメータを求めるのに十分な大きさとなる。また、超音波透過薄膜を用いると、その透過薄膜の表面がうねりその平坦性が確保できなくなる場合がある。そのため、本発明では、複数の照射点にて取得した反射波の位相差に関する情報に基づき、反射波の位相が複数の照射点にて同位相となるように超音波透過薄膜の第１面と焦点型超音波振動子との距離が調整される。その結果、超音波透過薄膜の第１面と焦点型超音波振動子との距離を各照射点で一定に保つことができる。そして、被検査物の表面からの反射波の強度が検出され、その反射波の強度と超音波透過薄膜の音響パラメータとに基づいて、被検査物の音響パラメータが求められる。このようにすると、超音波透過薄膜と焦点型超音波振動子との距離のバラツキによる測定誤差がなくなり、被検査物の音響パラメータを正確に求めることができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、超音波を被検査物に向けて照射するとともに、前記被検査物からの反射波を受信して電気信号に変換する焦点型超音波振動子と、前記超音波の照射点を二次元的に走査させる二次元走査手段とを備えた超音波顕微鏡を用い、前記焦点型超音波振動子と前記被検査物との間に、前記被検査物とは異なる既知の音響パラメータを有する超音波透過薄膜を持つ超音波透過部材を配置し、前記超音波透過薄膜の第１面に前記被検査物を接触させた状態で、前記超音波透過薄膜の第２面側から前記被検査物に向けて超音波を照射するとともに、その反射波に基づいて前記被検査物の音響パラメータを求める音響パラメータ測定方法であって、所定の基準点にて超音波の照射を行って、前記超音波透過薄膜の第１面からの反射波を取得するステップと、前記二次元走査手段により超音波の照射点を走査して、複数の照射点にて前記超音波透過薄膜の第１面からの反射波を取得するステップと、前記複数の照射点にて取得した反射波の位相差を、前記基準点にて取得した反射波の位相を基準として検出するステップと、前記反射波の位相差の検出結果に基づき、反射波の位相が前記複数の照射点にて同位相となるように前記超音波透過薄膜の第１面と前記焦点型超音波振動子との距離を調整する制御を行うステップと、前記距離を調整した状態で取得した反射波の強度を検出するステップと、前記反射波の強度と前記超音波透過薄膜の音響パラメータとに基づいて前記被検査物の音響パラメータを求めるステップとを含むことを特徴とする音響パラメータ測定方法をその要旨とする。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、焦点型超音波振動子と被検査物との間に超音波透過薄膜を持つ超音波透過部材を配置し、超音波透過薄膜を介して被検査物に超音波を照射するようにした。この場合、超音波透過薄膜における反射波の減衰が抑制されるため、反射波の信号強度は、音響パラメータを求めるのに十分な大きさとなる。また、超音波透過薄膜を用いると、その透過薄膜の表面がうねりその平坦性が確保できなくなる場合がある。そのため、本発明では、先ず、所定の基準点にて超音波の照射を行って、超音波透過薄膜の第１面からの反射波が取得される。その後、二次元走査手段により超音波の照射点が走査され、複数の照射点にて超音波透過薄膜の第１面からの反射波が取得される。それら複数の照射点にて取得した反射波の位相差が、基準点にて取得した反射波の位相を基準として検出される。そして、反射波の位相差の検出結果に基づき、反射波の位相が複数の照射点にて同位相となるように超音波透過薄膜の第１面と焦点型超音波振動子との距離が調整される。その結果、基準点における超音波透過薄膜の第１面と焦点型超音波振動子との距離を基準として、各照射点で一定の距離に保つことができる。そして、被検査物の表面からの反射波の強度が検出され、その反射波の強度と超音波透過薄膜の音響パラメータとに基づいて、被検査物の音響パラメータが求められる。このようにすると、超音波透過薄膜の第１面と焦点型超音波振動子との距離のバラツキによる測定誤差がなくなり、被検査物の音響パラメータを正確に求めることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記各ステップに先立ち、前記基準点において前記超音波透過部材及び前記焦点型超音波振動子の少なくとも一方を超音波の音軸方向に移動させて、前記超音波透過薄膜の第１面と前記焦点型超音波振動子との距離を前記焦点型超音波振動子の焦点距離と一致させるステップを実施することをその要旨とする。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、超音波透過部材及び焦点型超音波振動子の少なくとも一方が超音波の音軸方向に移動されることで、超音波透過薄膜の第１面と焦点型超音波振動子との距離が焦点型超音波振動子の焦点距離と一致するように調整される。このようにすれば、各照射点において、超音波の焦点を被検査物の表面に合わせることができる。よって、被検査物の音響パラメータを正確に求めることができ、その音響パラメータに応じた鮮明な超音波像を生成することができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３において、前記距離を調整する制御を行うステップでは、前記焦点型超音波振動子を超音波の音軸方向に微少移動させることをその要旨とする。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、焦点型超音波振動子を超音波の音軸方向に微少移動させることで、超音波透過薄膜の第１面と焦点型超音波振動子との距離が焦点型超音波振動子の焦点距離と一致するように調整される。このように、焦点型超音波振動子を移動させる場合、被検査物側を移動させる場合と比較して、被検査物に加わる振動等を防止することができ、被検査物の音響パラメータをより正確に測定することができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、超音波透過薄膜を持つ超音波透過部材を隔てて配置された被検査物に向けて超音波を照射するとともに、前記被検査物からの反射波を受信して電気信号に変換する焦点型超音波振動子と、前記超音波の照射点を二次元的に走査させる二次元走査手段とを備えた超音波顕微鏡を備え、前記被検査物とは異なる既知の音響パラメータを有する前記超音波透過薄膜の第１面に前記被検査物を接触させた状態で、前記超音波透過薄膜の第２面側から前記被検査物に向けて超音波を照射するとともに、前記超音波透過薄膜の第１面からの反射波に基づいて前記被検査物の音響パラメータを求める音響パラメータ測定装置であって、複数の照射点にて取得した反射波の位相差を、所定の基準点にて取得した反射波の位相を基準として検出する位相差検出手段と、前記反射波の位相差の検出結果に基づき、反射波の位相が前記複数の照射点にて同位相となるように前記超音波透過薄膜の第１面と前記焦点型超音波振動子との距離を調整する制御を行う距離調整制御手段と、前記焦点型超音波振動子で変換した電気信号に基づいて、前記超音波透過薄膜の第１面に接触する前記被検査物の表面からの反射波の強度を検出する信号強度検出手段と、前記反射波の強度と前記超音波透過薄膜の音響パラメータとに基づいて前記被検査物の音響パラメータを求めるパラメータ算出手段とを備えたことを特徴とする音響パラメータ測定装置をその要旨とする。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、位相差検出手段により、複数の照射点にて取得した反射波の位相差が、所定の基準点にて取得した反射波の位相を基準として検出される。距離調整制御手段により、反射波の位相差の検出結果に基づき、反射波の位相が複数の照射点にて同位相となるように超音波透過薄膜の第１面と焦点型超音波振動子との距離を調整する制御が行われる。その後、焦点型超音波振動子で変換した電気信号に基づいて、信号強度検出手段により、被検査物の表面からの反射波の強度が検出される。そして、パラメータ算出手段により、反射波の強度と超音波透過薄膜の音響パラメータとに基づいて被検査物の音響パラメータが求められる。このようにすると、超音波透過薄膜の第１面と焦点型超音波振動子との間隔のバラツキによる測定誤差がなくなり、被検査物の音響パラメータを正確に求めることができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項５において、前記距離調整制御手段は、前記焦点型超音波振動子を超音波の音軸方向に微少移動させるピエゾアクチュエータと、そのピエゾアクチュエータを駆動制御するドライバ回路とを含むことをその要旨とする。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば、ドライバ回路により、ピエゾアクチュエータが駆動制御され、焦点型超音波振動子が超音波の音軸方向に微少移動される。このように、ピエゾアクチュエータを用いる場合、１０ナノメートルのオーダーで焦点型超音波振動子の位置を精度良くかつ迅速に調整することができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上詳述したように、請求項１〜６に記載の発明によると、超音波透過薄膜と焦点型超音波振動子との距離のバラツキによる測定誤差がなく、被検査物の音響パラメータを正確に求めることができる音響パラメータ測定方法、及び音響パラメータ測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
［第１の実施の形態］
【００２７】
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は音響パラメータ測定装置としての超音波画像検査装置を示す概略構成図である。図１に示されるように、本実施の形態の超音波画像検査装置１は、パルス励起型超音波顕微鏡２と、パーソナルコンピュータ（パソコン）３とを備える。
【００２８】
パルス励起型超音波顕微鏡２は、試料ステージ４を有する顕微鏡本体５と、試料ステージ４の下方に設置された超音波プローブ６とを備える。そのパルス励起型超音波顕微鏡２の超音波プローブ６がパソコン３と電気的に接続されている。
【００２９】
本実施の形態の試料ステージ４は、ユーザの手動操作により、水平方向（即ちＸ軸方向及びＹ軸方向）に移動できるように構成されている。この試料ステージ４の中央部には、生体組織８を載置した超音波透過部材９が固定されている。なお、生体組織８は、例えば、ラットの小脳から切り出した脳組織であり、３００μｍ〜４００μｍの厚さを有する。また、超音波透過部材９は、超音波を透過する超音波透過薄膜としての樹脂フィルム９ａと、その樹脂フィルム９ａの縁部を支持するフレーム９ｂとを備える。この樹脂フィルム９ａの上面（第１面）９ｃにおいて生体組織８のセット部の周縁にリファレンス部材１０が設けられている。本実施の形態では、樹脂フィルム９ａとして、例えば、厚さが５０μｍのポリエステルフィルムが用いられ、リファレンス部材１０としては、エポキシ樹脂などが用いられる。
【００３０】
超音波プローブ６は、水などの超音波伝達媒体Ｗ１を貯留可能な貯留部１１をその先端部に有するプローブ本体１２と、プローブ本体１２の略中心部に配置される超音波トランスデューサ１３と、プローブ本体１２を前記試料ステージ４の面方向に沿って二次元的に走査するためのＸ−Ｙステージ１４と、プローブ本体１２をＺ軸方向（音軸方向）に移動させるＺ軸ステージ１５とを備える。本実施の形態では、Ｘ−Ｙステージ１４により二次元走査手段が構成され、Ｚ軸ステージ１５により距離調整制御手段が構成される。
【００３１】
プローブ本体１２の貯留部１１は上部が開口しており、その貯留部１１の開口側を上向きにした状態で超音波プローブ６が試料ステージ４の下方に設置されている。そして、プローブ本体１２の下部がＺ軸ステージ１５上に固定され、Ｚ軸ステージ１５がＸ−Ｙステージ１４上に固定されている。また、プローブ本体１２と超音波トランスデューサ１３との間にはゴムなどの吸音材（図示略）が設けられており、超音波トランスデューサ１３は、Ｘ−Ｙステージ１４やＺ軸ステージ１５に対して音響的に絶縁されている。
【００３２】
超音波トランスデューサ１３は、酸化亜鉛の薄膜圧電素子１６とサファイアロッドの音響レンズ１７とからなり、パルス励起されることで樹脂フィルム９ａの下面（第２面）９ｄ側から生体組織８に対して超音波を照射する。超音波トランスデューサ１３が照射する超音波は、貯留部１１の超音波伝達媒体Ｗ１を介して円錐状に収束されて樹脂フィルム９ａの上面９ｃ（生体組織８の表面）で焦点を結ぶようになっている。なお、超音波トランスデューサ１３としては、口径１．２ｍｍ、焦点距離１．５ｍｍ、中心周波数３２０ＭＨｚの仕様のものを用いている。
【００３３】
図２は、超音波画像検査装置１の電気的な構成を示すブロック図である。
【００３４】
図２に示されるように、超音波プローブ６は、超音波トランスデューサ１３と、Ｘ−Ｙステージ１４と、Ｚ軸ステージ１５と、パルス発生回路２１と、受信回路２２と、送受波分離回路２３と、検波回路２４と、Ａ／Ｄ変換回路２５と、エンコーダ２６と、Ｘ−Ｙコントローラ２７と、Ｚ軸コントローラ２８とを備える。
【００３５】
Ｘ−Ｙステージ１４は、超音波の照射点を二次元的に走査させるためのＸステージ１４Ｘ及びＹステージ１４Ｙを備えるとともに、それぞれのステージ１４Ｘ，１４Ｙを駆動するモータ２９Ｘ，２９Ｙを備えている。これらのモータ２９Ｘ，２９Ｙとしては、ステッピングモータやリニアモータが使用される。また、モータに代えてピエゾアクチュエータでステージ１４を駆動するよう構成することも可能である。
【００３６】
各モータ２９Ｘ，２９ＹにはＸ−Ｙコントローラ２７が接続されており、該Ｘ−Ｙコントローラ２７の駆動信号に応答してモータ２９Ｘ，２９Ｙが駆動される。これらモータ２９Ｘ，２９Ｙの駆動により、Ｘステージ１４Ｘを連続走査（連続送り）するとともに、Ｙステージ１４Ｙを間欠送りとなるよう制御することで、Ｘ−Ｙステージ１４の高速走査が可能となっている。
【００３７】
また、本実施の形態においては、Ｘステージ１４Ｘに対応してエンコーダ２６が設けられ、エンコーダ２６によりＸステージ１４Ｘの走査位置が検出される。具体的に、走査範囲（例えば、縦横１６０μｍの走査範囲）を２００×２００個の測定点（ピクセル）に分割した場合、１回のＸ軸方向（水平方向）の走査が２００分割される。そして、各測定点の位置がエンコーダ２６によって検出されパソコン３に取り込まれる。パソコン３はそのエンコーダ２６の出力に同期して駆動制御信号を生成して、その駆動制御信号をＸ−Ｙコントローラ２７に供給する。Ｘ−Ｙコントローラ２７は、この駆動制御信号に基づいてモータ２９Ｘを駆動する。また、Ｘ−Ｙコントローラ２７は、エンコーダ２６の出力信号に基づきＸ軸方向の１ラインの走査が終了した時点でモータ２９Ｙを駆動して、Ｙステージ１４ＹをＹ軸方向に１ピクセル分移動させる。
【００３８】
さらに、Ｘ−Ｙコントローラ２７は、駆動制御信号に同期してトリガ信号を生成してパルス発生回路２１に供給する。これにより、パルス発生回路２１において、そのトリガ信号に同期したタイミングで励起パルスが生成される。その励起パルスが送受波分離回路２３を介して超音波トランスデューサ１３に供給される結果、超音波トランスデューサ１３から超音波が照射される。
【００３９】
図３には、Ｘ−Ｙステージ１４の移動に伴う超音波の走査範囲Ｒ１の一例を示している。この例では、走査範囲Ｒ１の左上の隅にリファレンス部材１０が配置されるようになっており、その位置から走査が開始される。そして、矢印で示すように、生体組織８の表面に沿ってＸ軸方向及びＹ軸方向に二次元的に走査が順次行われる。
【００４０】
本実施の形態のＺ軸ステージ１５は、粗動ステージ１５ａと微動ステージ１５ｂとを備える。粗動ステージ１５ａにはモータ２９Ｚが設けられ、該モータ２９ＺはＺ軸コントローラ２８に接続されている。また、微動ステージ１５ｂにはピエゾ素子からなるピエゾアクチュエータ２９Ａが設けられ、該アクチュエータ２９ＡもＺ軸コントローラ２８に接続されている。
【００４１】
そして、Ｚ軸コントローラ２８の駆動信号に応答してモータ２９Ｚが駆動されることにより、Ｚ軸ステージ１５とともに超音波トランスデューサ１３がＺ軸方向（図１では上下方向）に移動して、超音波トランスデューサ１３から照射される超音波の焦点位置が調整される。また、Ｚ軸コントローラ２８の駆動信号に応答してピエゾアクチュエータ２９Ａが駆動されることにより、Ｚ軸ステージ１５とともに超音波トランスデューサ１３がＺ軸方向に微小移動して、超音波の焦点位置が微調整される。
【００４２】
超音波トランスデューサ１３の薄膜圧電素子１６は、送受波兼用の素子であり、生体組織８で反射した超音波（反射波）を電気信号に変換する。そして、その反射波の信号は、送受波分離回路２３を介して受信回路２２に供給される。受信回路２２は、信号増幅回路を含んで構成されていて、反射波の信号を増幅して検波回路２４に出力する。
【００４３】
検波回路２４は、生体組織８からの反射波信号を検出するための回路（信号強度検出手段）であり、図示しないゲート回路やピーク検出回路などを含む。本実施の形態の検波回路２４は、超音波トランスデューサ１３で受信した反射波信号のなかから生体組織８またはリファレンス部材１０の反射波信号を抽出する。超音波は、超音波トランスデューサ１３と生体組織８またはリファレンス部材１０との間で繰り返し反射されるものである。そのため、検波回路２４は、最初に得られる反射波信号を検出するよう構成されている。また、検波回路２４は、その反射波信号のピーク電圧を検出する。そして、検波回路２４で検出された反射波信号やピーク電圧の電圧信号は、Ａ／Ｄ変換回路２５に入力されてＡ／Ｄ変換された後、パソコン３に転送される。
【００４４】
パソコン３は、ＣＰＵ３１、Ｉ／Ｆ回路３２、メモリ３３、記憶装置３４、入力装置３５、及び表示装置３６を備え、それらはバス３７を介して相互に接続されている。
【００４５】
ＣＰＵ３１は、メモリ３３を利用して制御プログラムを実行し、システム全体を統括的に制御する。制御プログラムとしては、Ｘ−Ｙステージ１４による二次元走査を制御するためのプログラム、Ｚ軸ステージ１５による超音波の焦点位置を調整するためのプログラム、音響インピーダンスを算出するためのプログラム、音響インピーダンス像を表示するためのプログラムなどを含む。
【００４６】
Ｉ／Ｆ回路３２は、超音波プローブ６との間で信号の授受を行うためのインターフェース（具体的には、ＵＳＢインターフェース）である。Ｉ／Ｆ回路３２は、超音波プローブ６に制御信号（コントローラ２７，２８への駆動制御信号）を出力したり、超音波プローブ６からの転送データ（Ａ／Ｄ変換回路２５から転送されるデータなど）を入力したりする。
【００４７】
表示装置３６は、例えば、ＬＣＤやＣＲＴなどのカラーディスプレイであり、生体組織８の画像（音響インピーダンス像）や各種設定の入力画面を表示するために用いられる。入力装置３５は、キーボードやマウス装置などであり、ユーザからの要求や指示、パラメータの入力に用いられる。
【００４８】
記憶装置３４は、磁気ディスク装置や光ディスク装置などであり、制御プログラム及び各種のデータを記憶している。ＣＰＵ３１は、入力装置３５による指示に従い、プログラムやデータを記憶装置３４からメモリ３３へ転送し、それを逐次実行する。なお、ＣＰＵ３１が実行するプログラムとしては、メモリカード、フレキシブルディスク、光ディスクなどの記憶媒体に記憶されたプログラムや、通信媒体を介してダウンロードしたプログラムでもよく、その実行時には記憶装置３４にインストールして利用する。
【００４９】
次に、本実施の形態の超音波画像検査装置１において、超音波の焦点を調整するための調整方法について説明する。
【００５０】
図４に示すように、所定の基準点（例えば、二次元走査の開始位置の照射点）において、超音波トランスデューサ１３から樹脂フィルム９ａに垂直に超音波Ｓｏを照射して、樹脂フィルム９ａの上面９ｃからの反射波を検出する。なお、超音波Ｓｏは樹脂フィルム９ａの下面９ｄでも反射するが、ここではゲート回路等を用いることにより、上面９ｃからの反射波のみを検出する。この反射波の音圧は、超音波Ｓｏの焦点が合った位置で最大になる。この反射波の音圧が焦点位置で最大となる特性を利用して、超音波Ｓｏの焦点を調整する。
【００５１】
具体的には、粗動ステージ１５ａを駆動して超音波トランスデューサ１３の焦点が樹脂フィルム９ａの上面９ｃ付近となるようＺ軸ステージ１５を設定した後、微動ステージ１５ｂを駆動しつつ超音波トランスデューサ１３から超音波Ｓｏを照射し、その際に検波回路２４において反射波信号のピーク電圧を検出する。その検出結果に基づいて、反射波が最大音圧（反射波信号のピーク電圧が最大）となる位置を判定する。そして、その最大音圧となる位置でＺ軸ステージ１５を停止させることにより、超音波トランスデューサ１３から照射される超音波Ｓｏが樹脂フィルム９ａの上面９ｃ（生体組織８との界面）で焦点を結ぶように超音波Ｓｏの焦点位置が調整される。つまり、超音波トランスデューサ１３と樹脂フィルム９ａの上面９ｃとの距離Ｌが超音波トランスデューサ１３の焦点距離と一致するよう調整される。
【００５２】
本実施の形態では、薄い樹脂フィルム９ａ上に生体組織８を載置しているため、その生体組織８やフィルム自体の重さによって樹脂フィルム９ａが撓み、平坦性を十分に確保することができない。この場合、超音波Ｓｏの走査位置に応じて超音波Ｓｏの焦点位置が樹脂フィルム９ａの上面９ｃからずれてしまう。そのため、本実施の形態の超音波画像検査装置１では、Ｚ軸ステージ１５の微動ステージ１５ｂを駆動して超音波Ｓｏの焦点位置を微調整する。
【００５３】
具体的には、走査範囲Ｒ１における各照射点で取得した反射波と基準点で取得した反射波とを比較して、各照射点での反射波の位相差を、基準点での反射波の位相を基準として検出する。そして、反射波の位相差の検出結果に基づいて、各反射波の位相が同位相となるように、Ｚ軸ステージ１５の微動ステージ１５ｂを駆動する。これにより、各照射点において、超音波トランスデューサ１３と樹脂フィルム９ａの上面９ｃとの距離Ｌが超音波トランスデューサ１３の焦点距離と一致するよう調整される。
【００５４】
次に、本実施の形態において、生体組織８の音響インピーダンス像を生成するためにＣＰＵ３１が実行する処理例について、図５のフローチャートを用いて説明する。
【００５５】
先ず、ＣＰＵ３１は、制御信号を出力することでＸ−Ｙコントローラ２７によってモータ２９Ｘ，２９Ｙを駆動し、超音波Ｓｏの走査位置が基準点（リファレンス部材１０上の走査開始点）に位置するようにＸ−Ｙステージ１４を移動する。そして、ＣＰＵ３１は、制御信号を出力することでＺ軸コントローラ２８によってモータ２９Ｚを駆動し、Ｚ軸ステージ１５を移動して超音波Ｓｏの焦点位置を調整する（ステップ１００）。
【００５６】
具体的には、超音波Ｓｏの焦点域近傍となる初期位置（例えば、超音波トランスデューサ１３の焦点距離よりも若干離れた位置）にＺ軸ステージ１５の粗動ステージ１５ａを移動させる。その後、励起パルスが超音波トランスデューサ１３に供給されると、超音波トランスデューサ１３から超音波Ｓｏが照射され、反射波信号のピーク電圧が検波回路２４で検出される。そして、ＣＰＵ３１は、Ａ／Ｄ変換回路２５で変換されたデジタルデータをＩ／Ｆ回路３２を介して取り込み、そのデータ（ピーク電圧）をＺ軸ステージ１５の位置（Ｚ軸の座標データ）と関連付けてメモリ３３に記憶する。
【００５７】
次いで、超音波トランスデューサ１３をガラス面２０ａに近づけるようにＺ軸ステージ１５（微動ステージ１５ｂ）が所定距離（例えば、０．０１ｍｍ）だけ移動された後、超音波Ｓｏが照射され、反射波信号のピーク電圧が検波回路２４で検出される。そして、ＣＰＵ３１は、Ａ／Ｄ変換回路２５で変換されたデジタルデータをピーク電圧としてＺ軸ステージ１５の位置と関連付けてメモリ３３に記憶する。
【００５８】
同様に、Ｚ軸ステージ１５をガラス面２０ａに徐々に近づけ、その都度、Ｚ軸ステージ１５の位置に対応する反射波信号のピーク電圧を取得してメモリ３３に記憶する。そして、ＣＰＵ３１は、メモリ３３に記憶された各ピーク電圧について、最大となる位置（Ｚ軸の座標）を判定し、その位置にＺ軸ステージ１５を移動させることにより、樹脂フィルム９ａの上面９ｃ（樹脂フィルム９ａとリファレンス部材１０との界面）で焦点を結ぶように超音波Ｓｏの焦点位置を調整する。
【００５９】
その後、励起パルスが超音波トランスデューサ１３に供給される。すると、基準点において、リファレンス部材１０に超音波Ｓｏが照射され、その反射波が検波回路２４で検出される。そして、ＣＰＵ３１は、Ａ／Ｄ変換回路２５で変換されたデジタルデータをＩ／Ｆ回路３２を介して取り込み、そのデータを基準点での反射波のデータとしてメモリ３３に記憶する（ステップ１１０）。なお、このデータとしては、反射波の位相に関する情報や信号強度に関する情報を含む。
【００６０】
次に、ＣＰＵ３１は、制御信号を出力することでＸ−Ｙコントローラ２７によってモータ２９Ｘ，２９Ｙを駆動し、Ｘ−Ｙステージ１４による二次元走査を開始させる。このとき、ＣＰＵ３１は、エンコーダ２６の出力に基づいて、測定点（超音波Ｓｏの照射点）の座標データを取得する（ステップ１２０）。
【００６１】
そして、生体組織８に超音波Ｓｏが照射されると、その反射波の信号が検波回路２４で検出される。このとき、ＣＰＵ３１は、Ａ／Ｄ変換回路２５で変換されたデジタルデータをＩ／Ｆ回路３２を介して取り込み、そのデータを測定点の座標データに関連付けてメモリ３３に記憶する（ステップ１３０）。
【００６２】
その後、ＣＰＵ３１は、基準点での反射波のデータをメモリ３３から読み出す。そして、位相差検出手段としてのＣＰＵ３１は、測定点での反射波の位相差を、基準点での反射波の位相を基準として検出し、その位相差の有無を判定する（ステップ１４０）。ここで、位相差があると判定された場合、ＣＰＵ３１は、反射波の位相差の検出結果に基づき、測定点での反射波の位相が基準点での反射波と同位相となるように、Ｚ軸ステージ１５の微動ステージ１５ｂを移動させる（ステップ１５０）。すなわち、ＣＰＵ３１は、位相差に応じた制御信号をＺ軸コントローラ２８に出力し、そのＺ軸コントローラ２８からピエゾアクチュエータ２９Ａに所定の電圧信号を供給させる。この電圧信号に応じてピエゾアクチュエータ２９Ａが駆動することにより、Ｚ軸ステージ１５の微動ステージ１５ｂがＺ軸方向に微小移動される。その結果、測定点において、超音波トランスデューサ１３と樹脂フィルム９ａの上面９ｃとの距離Ｌが超音波トランスデューサ１３の焦点距離と一致するよう調整される。
【００６３】
このように、Ｚ軸ステージ１５を微小移動させて超音波Ｓｏの焦点を調整した後、ＣＰＵ３１は、ステップ１３０の処理に戻り、再度超音波の送受信を行うことでその測定点における反射波のデータを取得する。
【００６４】
そして、測定点での反射波の位相が基準点での反射波と同位相となり、ステップ１４０において反射波の位相差がないと判定された場合、パラメータ算出手段としてのＣＰＵ３１は、上記式（３）に対応した演算を行い、測定点での音響インピーダンスＺｔを算出する（ステップ１６０）。具体的には、ＣＰＵ３１は、メモリ３３に記憶した各反射波のデータ（リファレンス部材１０における基準点での反射波の強度Ｓｒ、生体組織８における測定点での反射波の強度Ｓｔ）を読み出す。また、メモリ３３には、リファレンス部材１０の音響インピーダンスＺｒと樹脂フィルム９ａの音響インピーダンスＺｓが予め記憶されており、ＣＰＵ３１は、それら音響インピーダンスＺｒ，Ｚｓをメモリ３３から読み出す。そして、ＣＰＵ３１は、各反射波の強度Ｓｒ，Ｓｔと各音響インピーダンスＺｒ，Ｚｓとに基づいて、測定点における音響インピーダンスＺｔを算出する。
【００６５】
その後、画像生成手段としてのＣＰＵ３１は、算出した音響インピーダンスＺｔに基づいて、音響インピーダンス像を生成するための画像処理を行う（ステップ１７０）。詳しくは、ＣＰＵ３１は、音響インピーダンスＺｔを用いてカラー変調処理を行い、音響インピーダンスＺｔの大きさに応じた画像データを生成し、該画像データをメモリ３３に記憶する。
【００６６】
ＣＰＵ３１は、全ての測定点での処理が終了し、１画面分の画像データが取得されたか否かを判定する（ステップ１８０）。ここで、全データが取得されていない場合、ＣＰＵ３１は、ステップ１２０に戻って、ステップ１２０〜ステップ１８０の処理を繰り返し実行する。そして、１画面分の全データが取得された場合には、各データを表示装置３６に転送し、該各データに応じた音響インピーダンス像を表示させた後、図５の処理を終了する。
【００６７】
この処理により、生体組織８表面での音響インピーダンスの大きさに応じて色分けされた音響インピーダンス像が表示され、その音響インピーダンス像によって、生体組織８における音響インピーダンスの分布が確認される。
【００６８】
従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００６９】
（１）本実施の形態の超音波画像検査装置１では、超音波トランスデューサ１３と生体組織８との間に、厚さが５０μｍの薄い樹脂フィルム９ａを持つ超音波透過部材９を配置し、その樹脂フィルム９ａを介して生体組織８に超音波Ｓｏを照射するようにした。この場合、樹脂フィルム９ａにおける反射波の減衰を抑制することができ、反射波を確実に検出することができる。また、樹脂フィルム９ａ表面のうねりに応じて、Ｚ軸ステージ１５をＺ軸方向に移動させることができ、各測定点で超音波トランスデューサ１３と樹脂フィルム９ａの上面９ｃとの距離Ｌを一定に保つことができる。従って、超音波トランスデューサ１３と樹脂フィルム９ａの上面９ｃとの距離Ｌのバラツキによる測定誤差を回避することができ、生体組織８の音響インピーダンスＺｔを正確に求めることができる。
【００７０】
（２）本実施の形態の場合、基準点において、Ｚ軸ステージ１５によりで超音波トランスデューサ１３の位置を超音波ＳｏのＺ軸方向に移動させ、その超音波トランスデューサ１３と樹脂フィルム９ａの上面９ｃとの距離Ｌを超音波トランスデューサ１３の焦点距離と一致させるようにした。このようにすれば、各測定点において、超音波Ｓｏの焦点を生体組織８の表面に合わせることができ、音響インピーダンスＺｔを正確に求めることができる。そして、その音響インピーダンスＺｔを用いることにより、解像度の高い鮮明な音響インピーダンス像を生成することができる。また、Ｚ軸ステージ１５によりで超音波トランスデューサ１３の位置を移動させているので、試料ステージ４側を移動させる場合と比較して、生体組織８に加わる振動等を防止することができ、音響インピーダンスＺｔをより正確に求めることができる。
【００７１】
（３）本実施の形態の超音波画像検査装置１では、Ｚ軸ステージ１５の微動ステージ１５ｂを超音波Ｓｏの音軸方向に微少移動させるピエゾアクチュエータ２９Ａと、そのピエゾアクチュエータ２９Ａを駆動制御するＺ軸コントローラ（ドライバ回路）２８とを備える。このように、ピエゾアクチュエータ２９Ａを用いる場合、１０ナノメートルのオーダーで超音波トランスデューサ１３の位置を精度良く、かつ迅速に調整することができる。
【００７２】
（４）本実施の形態の超音波画像検査装置１では、超音波透過薄膜として樹脂フィルム９ａを用いた。樹脂フィルム９ａは、超音波Ｓｏが透過しやすく、生体組織８よりも大きな音響インピーダンスを持つ。従って、樹脂フィルム９ａの上面９ｃ（生体組織８との界面）で超音波Ｓｏを反射させることができ、反射波を確実に検出することができる。
【００７３】
（５）本実施の形態の超音波画像検査装置１では、超音波トランスデューサ１３の圧電素子１６とピエゾアクチュエータ２９Ａのピエゾ素子が音響的に絶縁されている。そのため、Ｚ軸ステージ１５の振動が超音波トランスデューサ１３に伝達されることが防止され、生体組織８の音響インピーダンスＺｔを正確に測定することができる。
【００７４】
（６）本実施の形態におけるパルス励起型超音波顕微鏡２は、生体組織８の下方から超音波Ｓｏを照射してその組織下面の画像を可視化するよう構成された倒立型の顕微鏡である。この場合、特別な固定部材を設ける必要がなく、樹脂フィルム９ａ上面に生体組織８を載せるだけで、その音響インピーダンスＺｔを容易に測定することができる。従って、生体組織８を生かした状態でその組織構造を迅速に確認することができる。言い換えると、生体組織８のありのままの様子を観察することが可能となる。
【００７５】
（７）本実施の形態の超音波画像検査装置１では、従来よりも周波数が高い３２０ＭＨｚの超音波Ｓｏを使用することにより、音響インピーダンス像の解像度を高めることができ、生体組織８を細胞レベルで観察することが可能となる。
［第２の実施の形態］
【００７６】
次に、本発明を具体化した第２の実施の形態を説明する。
【００７７】
上記第１の実施の形態では、反射波の位相差を検出したタイミングで、Ｚ軸ステージ１５により超音波Ｓｏの焦点を調整していたが、本実施の形態では、位相差の検出とは異なるタイミングで、超音波Ｓｏの焦点を調整するようにしている。具体的には、本実施の形態では、超音波Ｓｏの１回目の二次元走査（プレスキャン）を行うことで測定点毎の反射波の位相差を求め、各反射波の位相差に応じたデータをメモリ３３に記憶する。その後、超音波Ｓｏの２回目の二次元走査時に、測定点毎に位相差のデータをメモリ３３から読み出し、そのデータに基づいてＺ軸ステージ１５を微小移動させ超音波の焦点を調整した後、音響インピーダンスＺｔを測定する。なお、本実施の形態の超音波画像検査装置１の構成は、第１の実施の形態と同一であるので、ここではその説明を省略する。
【００７８】
以下、本実施の形態において、生体組織８の音響インピーダンス像を生成するためにＣＰＵ３１が実行する処理例について、図６のフローチャートを用いて説明する。
【００７９】
先ず、ＣＰＵ３１は、制御信号を出力することでＸ−Ｙコントローラ２７によってモータ２９Ｘ，２９Ｙを駆動し、超音波Ｓｏの走査位置が基準点に位置するようにＸ−Ｙステージ１４を移動する。そして、ＣＰＵ３１は、制御信号を出力することでＺ軸コントローラ２８によってモータ２９Ｚを駆動し、Ｚ軸ステージ１５を移動して超音波Ｓｏの焦点位置を調整する（ステップ２００）。
【００８０】
その後、励起パルスが超音波トランスデューサ１３に供給されると、基準点において、リファレンス部材１０に超音波Ｓｏが照射され、その反射波が検波回路２４で検出される。そして、ＣＰＵ３１は、Ａ／Ｄ変換回路２５で変換されたデジタルデータをＩ／Ｆ回路３２を介して取り込み、そのデータを基準点での反射波のデータとしてメモリ３３に記憶する（ステップ２１０）。
【００８１】
次に、ＣＰＵ３１は、制御信号を出力することでＸ−Ｙコントローラ２７によってモータ２９Ｘ，２９Ｙを駆動し、Ｘ−Ｙステージ１４による１回目の二次元走査（プレスキャン）を開始させる。このとき、ＣＰＵ３１は、エンコーダ２６の出力に基づいて、測定点の座標データを取得する（ステップ２２０）。
【００８２】
そして、その測定点において超音波Ｓｏが照射されると、その反射波の信号が検波回路２４で検出される。このとき、ＣＰＵ３１は、Ａ／Ｄ変換回路２５でデジタルデータに変換された反射波のデータをＩ／Ｆ回路３２を介して取り込む。また、ＣＰＵ３１は、基準点での反射波のデータをメモリ３３から読み出した後、測定点での反射波の位相差を、基準点での反射波の位相を基準として検出する。そして、ＣＰＵ３１は、その反射波の位相差を測定点の座標データに関連付けてメモリ３３に記憶する（ステップ２３０）。
【００８３】
次いで、ＣＰＵ３１は、全ての測定点での反射波の位相差を取得したか否かを判定する（ステップ２４０）。ここで、全ての測定点での位相差が取得されていない場合、ＣＰＵ３１は、ステップ２２０に戻って、ステップ２２０〜ステップ２４０の処理を繰り返し実行し、その結果、全ての測定点での位相差が取得された場合には、ステップ２５０以降の処理を実行する。
【００８４】
具体的には、ＣＰＵ３１は、制御信号を出力することでＸ−Ｙコントローラ２７によってモータ２９Ｘ，２９Ｙを駆動し、Ｘ−Ｙステージ１４による２回目の二次元走査を開始させる。このとき、ＣＰＵ３１は、エンコーダ２６の出力に基づいて、測定点の座標データを取得する（ステップ２５０）。
【００８５】
そして、ＣＰＵ３１は、測定点の座標データに応じて反射波の位相差に関するデータをメモリ３３から読み出し、測定点での反射波の位相が基準点での反射波と同位相となるように、Ｚ軸ステージ１５の微動ステージ１５ｂを移動させる（ステップ２６０）。これにより、測定点において、超音波トランスデューサ１３と樹脂フィルム９ａの上面９ｃとの距離Ｌが超音波トランスデューサ１３の焦点距離と一致するよう調整される。
【００８６】
その後、その測定点にて超音波Ｓｏが照射されると、反射波の信号が検波回路２４で検出される。このとき、ＣＰＵ３１は、Ａ／Ｄ変換回路２５で変換されたデジタルデータをＩ／Ｆ回路３２を介して取り込み、そのデータを測定点の座標データに関連付けてメモリ３３に記憶する（ステップ２７０）。
【００８７】
ＣＰＵ３１は、メモリ３３に記憶した各データに基づいて、上記式（３）に対応した演算を行い、測定点での音響インピーダンスＺｔを算出する（ステップ２８０）。その後、ＣＰＵ３１は、算出した音響インピーダンスＺｔに基づいて、音響インピーダンス像を生成するための画像処理を行う（ステップ２９０）。
【００８８】
ＣＰＵ３１は、全ての測定点での処理が終了し、１画面分の画像データが取得されたか否かを判定する（ステップ３００）。ここで、全データが取得されていない場合、ＣＰＵ３１は、ステップ２５０に戻って、ステップ２５０〜ステップ３００の処理を繰り返し実行する。そして、１画面分の全データが取得された場合には、各データを表示装置３６に転送し、該各データに応じた音響インピーダンス像を表示させた後、図６の処理を終了する。
【００８９】
本実施の形態においても、上記第１の実施の形態と同様に、超音波トランスデューサ１３と樹脂フィルム９ａの上面９ｃとの距離のバラツキによる測定誤差を回避することができ、生体組織８の音響インピーダンスＺｔを正確に求めることができる。
【００９０】
また、本実施の形態では、１回目の走査（プレスキャン）によって各測定点における反射波の位相差を検出して、その位相差に関するデータをメモリ３３に記憶するようにした。この場合、２回目の走査時には、メモリ３３のデータを用いて超音波の焦点位置を調整できるので、各測定点での音響インピーダンスＺｔを迅速に測定することが可能となる。
【００９１】
なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。
【００９２】
・上記第２の実施の形態では、プレスキャンによって全ての測定点での位相差を検出してメモリ３３に記憶するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、Ｘ軸方向の１ライン分の走査を行う際に、各測定点で検出した反射波の位相差をメモリ３３に記憶する。そして、次のＸ軸方向の走査ライン上における各測定点では、メモリ３３に記憶した１ライン前の位相差に基づいて、Ｚ軸ステージ１５を移動させる。この場合、隣り合う走査ライン上では、位相差のデータに相関性があるため、その位相差のデータを用いることにより、超音波の焦点を調整することができる。
【００９３】
・上記実施の形態では、距離調整手段としてのＺ軸ステージ１５上に超音波プローブ６を設け、超音波プローブ６とともに超音波トランスデューサ１３をＺ軸方向に移動させるものであったが、試料ステージ４側に距離調整手段を設け、生体組織８（樹脂フィルム９ａ）側をＺ軸方向に移動させてもよい。また、Ｘ−Ｙステージ１４の上方にＺ軸ステージ１５を設けるものであったが、Ｘ−Ｙステージ１４の下方にＺ軸ステージ１５を設けてもよい。
【００９４】
・上記実施の形態では、被検査物としての生体組織８の音響インピーダンスＺｔを測定するものであったが、それ以外に、例えば樹脂表面などの音響インピーダンスＺｔを測定してもよい。また、音響インピーダンスＺｔ以外に、密度や体積弾性率などの音響パラメータを測定してもよい。
【００９５】
・上記実施の形態において、パソコン３を用いて超音波画像検査装置１を構成したが、それ以外にワークステーションなどのコンピュータを用いてもよい。また、音響インピーダンス像を表示するための表示装置３６は、パソコン３に一体的に設けられるものであったが、パソコン３と別体で設けてもよい。
【００９６】
・上記実施の形態の超音波画像検査装置１では、カラー変調による音響インピーダンス像を生成するものであったが、それ以外に輝度変調した音響インピーダンス像として可視化してもよい。
【００９７】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００９８】
（１）請求項５または６において、前記超音波透過薄膜は樹脂フィルムであることを特徴とする音響パラメータ測定装置。
【００９９】
（２）請求項５または６において、前記超音波透過薄膜は厚さ１００μｍ以下であることを特徴とする音響パラメータ測定装置。
【０１００】
（３）請求項５または６において、前記焦点型超音波振動子の圧電素子と、前記ピエゾアクチュエータのピエゾ素子とは、音響的に絶縁されていることを特徴とする音響パラメータ測定装置。
【０１０１】
（４）請求項５または６において、前記位相差検出手段が検出した複数の照射点の位相差に関するデータを記憶するためのメモリを備えたことを特徴とする音響パラメータ測定装置。
【０１０２】
（５）請求項５または６において、前記超音波顕微鏡は、前記被検査物の下方から超音波を照射してその被検査物における下面の画像を可視化するよう構成された倒立型の顕微鏡であることを特徴とする音響パラメータ測定装置。
【０１０３】
（６）請求項５または６に記載の音響パラメータ測定装置と、前記被検査物の音響パラメータに基づいて画像を生成する処理を行う画像生成手段と、前記画像を表示するための表示装置とを備えることを特徴とする超音波画像検査装置。
【０１０４】
（７）技術的思想（６）において、前記画像生成手段は、輝度変調またはカラー変調して画像表示するための画像データを生成することを特徴とする超音波画像検査装置。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明を具体化した第１の実施の形態の超音波画像検査装置を示す概略構成図。
【図２】超音波画像検査装置の電気的な構成を示すブロック図。
【図３】超音波トランスデューサ側から見た超音波透過部材の平面図。
【図４】焦点位置と音圧との関係を示す説明図。
【図５】第１の実施の形態の音響インピーダンス像の生成処理を示すフローチャート。
【図６】第２の実施の形態の音響インピーダンス像の生成処理を示すフローチャート。
【図７】リファレンス部材及び生体組織での超音波の反射波を示す説明図。
【符号の説明】
【０１０６】
１…音響パラメータ測定装置としての超音波画像検査装置
２…パルス励起型超音波顕微鏡
９…超音波透過部材
９ａ…超音波透過薄膜としての樹脂フィルム
９ｃ…第１面としての上面
９ｄ…第２面としての下面
１３…焦点型超音波振動子としての超音波トランスデューサ
１４…二次元走査手段を構成するＸ−Ｙステージ
１５…距離調整制御手段を構成するＺ軸ステージ
２４…信号強度検出手段としての検波回路
２８…ドライバ回路としてのＺ軸コントローラ
３１…位相差検出手段及びパラメータ算出手段としてのＣＰＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を被検査物に向けて照射するとともに、前記被検査物からの反射波を受信して電気信号に変換する焦点型超音波振動子と、前記超音波の照射点を二次元的に走査させる二次元走査手段とを備えた超音波顕微鏡を用い、前記焦点型超音波振動子と前記被検査物との間に、前記被検査物とは異なる既知の音響パラメータを有する超音波透過薄膜を持つ超音波透過部材を配置し、前記超音波透過薄膜の第１面に前記被検査物を接触させた状態で、前記超音波透過薄膜の第２面側から前記被検査物に向けて超音波を照射するとともに、その反射波に基づいて前記被検査物の音響パラメータを求める音響パラメータ測定方法であって、
複数の照射点にて取得した前記反射波の位相差に関する情報に基づき、前記反射波の位相が前記複数の照射点にて同位相となるように前記超音波透過薄膜の第１面と前記焦点型超音波振動子との距離を調整する制御を行い、
前記距離を調整した状態で取得した前記反射波の強度を検出し、
前記反射波の強度と前記超音波透過薄膜の音響パラメータとに基づいて前記被検査物の音響パラメータを求める
ことを特徴とする音響パラメータ測定方法。
【請求項２】
超音波を被検査物に向けて照射するとともに、前記被検査物からの反射波を受信して電気信号に変換する焦点型超音波振動子と、前記超音波の照射点を二次元的に走査させる二次元走査手段とを備えた超音波顕微鏡を用い、前記焦点型超音波振動子と前記被検査物との間に、前記被検査物とは異なる既知の音響パラメータを有する超音波透過薄膜を持つ超音波透過部材を配置し、前記超音波透過薄膜の第１面に前記被検査物を接触させた状態で、前記超音波透過薄膜の第２面側から前記被検査物に向けて超音波を照射するとともに、その反射波に基づいて前記被検査物の音響パラメータを求める音響パラメータ測定方法であって、
所定の基準点にて超音波の照射を行って、前記超音波透過薄膜の第１面からの反射波を取得するステップと、
前記二次元走査手段により超音波の照射点を走査して、複数の照射点にて前記超音波透過薄膜の第１面からの反射波を取得するステップと、
前記複数の照射点にて取得した反射波の位相差を、前記基準点にて取得した反射波の位相を基準として検出するステップと、
前記反射波の位相差の検出結果に基づき、反射波の位相が前記複数の照射点にて同位相となるように前記超音波透過薄膜の第１面と前記焦点型超音波振動子との距離を調整する制御を行うステップと、
前記距離を調整した状態で取得した反射波の強度を検出するステップと、
前記反射波の強度と前記超音波透過薄膜の音響パラメータとに基づいて前記被検査物の音響パラメータを求めるステップと
を含むことを特徴とする音響パラメータ測定方法。
【請求項３】
前記各ステップに先立ち、前記基準点において前記超音波透過部材及び前記焦点型超音波振動子の少なくとも一方を超音波の音軸方向に移動させて、前記超音波透過薄膜の第１面と前記焦点型超音波振動子との距離を前記焦点型超音波振動子の焦点距離と一致させるステップを実施することを特徴とする請求項２に記載の音響パラメータ測定方法。
【請求項４】
前記距離を調整する制御を行うステップでは、前記焦点型超音波振動子を超音波の音軸方向に微少移動させることを特徴とする請求項２または３に記載の音響パラメータ測定方法。
【請求項５】
超音波透過薄膜を持つ超音波透過部材を隔てて配置された被検査物に向けて超音波を照射するとともに、前記被検査物からの反射波を受信して電気信号に変換する焦点型超音波振動子と、前記超音波の照射点を二次元的に走査させる二次元走査手段とを備えた超音波顕微鏡を備え、前記被検査物とは異なる既知の音響パラメータを有する前記超音波透過薄膜の第１面に前記被検査物を接触させた状態で、前記超音波透過薄膜の第２面側から前記被検査物に向けて超音波を照射するとともに、前記超音波透過薄膜の第１面からの反射波に基づいて前記被検査物の音響パラメータを求める音響パラメータ測定装置であって、
複数の照射点にて取得した反射波の位相差を、所定の基準点にて取得した反射波の位相を基準として検出する位相差検出手段と、
前記反射波の位相差の検出結果に基づき、反射波の位相が前記複数の照射点にて同位相となるように前記超音波透過薄膜の第１面と前記焦点型超音波振動子との距離を調整する制御を行う距離調整制御手段と、
前記焦点型超音波振動子で変換した電気信号に基づいて、前記超音波透過薄膜の第１面に接触する前記被検査物の表面からの反射波の強度を検出する信号強度検出手段と、
前記反射波の強度と前記超音波透過薄膜の音響パラメータとに基づいて前記被検査物の音響パラメータを求めるパラメータ算出手段と
を備えたことを特徴とする音響パラメータ測定装置。
【請求項６】
前記距離調整制御手段は、前記焦点型超音波振動子を超音波の音軸方向に微少移動させるピエゾアクチュエータと、そのピエゾアクチュエータを駆動制御するドライバ回路とを含むことを特徴とする請求項５に記載の音響パラメータ測定装置。
【請求項１】
超音波を被検査物に向けて照射するとともに、前記被検査物からの反射波を受信して電気信号に変換する焦点型超音波振動子と、前記超音波の照射点を二次元的に走査させる二次元走査手段とを備えた超音波顕微鏡を用い、前記焦点型超音波振動子と前記被検査物との間に、前記被検査物とは異なる既知の音響パラメータを有する超音波透過薄膜を持つ超音波透過部材を配置し、前記超音波透過薄膜の第１面に前記被検査物を接触させた状態で、前記超音波透過薄膜の第２面側から前記被検査物に向けて超音波を照射するとともに、その反射波に基づいて前記被検査物の音響パラメータを求める音響パラメータ測定方法であって、
複数の照射点にて取得した前記反射波の位相差に関する情報に基づき、前記反射波の位相が前記複数の照射点にて同位相となるように前記超音波透過薄膜の第１面と前記焦点型超音波振動子との距離を調整する制御を行い、
前記距離を調整した状態で取得した前記反射波の強度を検出し、
前記反射波の強度と前記超音波透過薄膜の音響パラメータとに基づいて前記被検査物の音響パラメータを求める
ことを特徴とする音響パラメータ測定方法。
【請求項２】
超音波を被検査物に向けて照射するとともに、前記被検査物からの反射波を受信して電気信号に変換する焦点型超音波振動子と、前記超音波の照射点を二次元的に走査させる二次元走査手段とを備えた超音波顕微鏡を用い、前記焦点型超音波振動子と前記被検査物との間に、前記被検査物とは異なる既知の音響パラメータを有する超音波透過薄膜を持つ超音波透過部材を配置し、前記超音波透過薄膜の第１面に前記被検査物を接触させた状態で、前記超音波透過薄膜の第２面側から前記被検査物に向けて超音波を照射するとともに、その反射波に基づいて前記被検査物の音響パラメータを求める音響パラメータ測定方法であって、
所定の基準点にて超音波の照射を行って、前記超音波透過薄膜の第１面からの反射波を取得するステップと、
前記二次元走査手段により超音波の照射点を走査して、複数の照射点にて前記超音波透過薄膜の第１面からの反射波を取得するステップと、
前記複数の照射点にて取得した反射波の位相差を、前記基準点にて取得した反射波の位相を基準として検出するステップと、
前記反射波の位相差の検出結果に基づき、反射波の位相が前記複数の照射点にて同位相となるように前記超音波透過薄膜の第１面と前記焦点型超音波振動子との距離を調整する制御を行うステップと、
前記距離を調整した状態で取得した反射波の強度を検出するステップと、
前記反射波の強度と前記超音波透過薄膜の音響パラメータとに基づいて前記被検査物の音響パラメータを求めるステップと
を含むことを特徴とする音響パラメータ測定方法。
【請求項３】
前記各ステップに先立ち、前記基準点において前記超音波透過部材及び前記焦点型超音波振動子の少なくとも一方を超音波の音軸方向に移動させて、前記超音波透過薄膜の第１面と前記焦点型超音波振動子との距離を前記焦点型超音波振動子の焦点距離と一致させるステップを実施することを特徴とする請求項２に記載の音響パラメータ測定方法。
【請求項４】
前記距離を調整する制御を行うステップでは、前記焦点型超音波振動子を超音波の音軸方向に微少移動させることを特徴とする請求項２または３に記載の音響パラメータ測定方法。
【請求項５】
超音波透過薄膜を持つ超音波透過部材を隔てて配置された被検査物に向けて超音波を照射するとともに、前記被検査物からの反射波を受信して電気信号に変換する焦点型超音波振動子と、前記超音波の照射点を二次元的に走査させる二次元走査手段とを備えた超音波顕微鏡を備え、前記被検査物とは異なる既知の音響パラメータを有する前記超音波透過薄膜の第１面に前記被検査物を接触させた状態で、前記超音波透過薄膜の第２面側から前記被検査物に向けて超音波を照射するとともに、前記超音波透過薄膜の第１面からの反射波に基づいて前記被検査物の音響パラメータを求める音響パラメータ測定装置であって、
複数の照射点にて取得した反射波の位相差を、所定の基準点にて取得した反射波の位相を基準として検出する位相差検出手段と、
前記反射波の位相差の検出結果に基づき、反射波の位相が前記複数の照射点にて同位相となるように前記超音波透過薄膜の第１面と前記焦点型超音波振動子との距離を調整する制御を行う距離調整制御手段と、
前記焦点型超音波振動子で変換した電気信号に基づいて、前記超音波透過薄膜の第１面に接触する前記被検査物の表面からの反射波の強度を検出する信号強度検出手段と、
前記反射波の強度と前記超音波透過薄膜の音響パラメータとに基づいて前記被検査物の音響パラメータを求めるパラメータ算出手段と
を備えたことを特徴とする音響パラメータ測定装置。
【請求項６】
前記距離調整制御手段は、前記焦点型超音波振動子を超音波の音軸方向に微少移動させるピエゾアクチュエータと、そのピエゾアクチュエータを駆動制御するドライバ回路とを含むことを特徴とする請求項５に記載の音響パラメータ測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１７５６６１（Ｐ２００８−１７５６６１Ａ）
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８７０２（Ｐ２００７−８７０２）
【出願日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【出願人】（０００２４３３６４）本多電子株式会社 (255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【出願人】（０００２４３３６４）本多電子株式会社 (255)
【Ｆターム（参考）】
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