血管を非侵襲で可視化する球面形状超音波センサー – 日経テクノロジーオンライン

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 ジャパンプローブらの研究開発グループは、光超音波イメージング法によるリアルタイム3Dイメージ生成が可能な球面形状超音波センサーを開発した。生体の血管網と血液状態、あるいは工業材料中の劣化や亀裂などを非侵襲で可視化できる。同社と科学技術振興機構(JST)、内閣府の3者共同で2017年7月14日に発表した(JSTのニュースリリース)。

超音波イメージング法の模式図

(図:3者共同のニュースリリースより)

 超音波イメージング法は対象物に短パルスレーザー光を照射し、吸収体がその光を吸収して熱膨張して発生する音波(光音響効果)を検出して画像化する手法。同手法を用いて生体内部の血管網の3Dイメージを生成するには、血管から発生する超音波をさまざまな方向から受信する必要がある。そのためには、球面形状の超音波センサーが最も理想的な形状となるという。

 今回開発した超音波センサーは、ジャパンプローブが独自開発した曲げたりたわみを持たせたりすることが可能な超音波フレキシブルアレイプローブの製造技術にモールド法を導入した。これによって、半球フィルム上に保護層、コンポジット振動子、ダンパー材の3層構造の圧電振動子を形成。さらに、圧電振動子に複数の電球を配列、多チャンネル化する電極形成技術を開発した。

 コンポジット振動子に用いる圧電材料、整合層、ダンパー材を最適化することで、周波数帯域を1M~4MHz以上へと広げ、光音響として用いられるレベルの感度を持つ圧電振動子の開発に成功した。これらの技術と、微細はんだ付け技術を用いてリード線を実装することで、直径11mmの半球に1024チャンネルの圧電振動子を配置した球面形状の多チャンネル超音波センサーモジュールを完成させた。

球面状の超音波センサーモジュールのモックアップ。圧電振動子を一部のみ表示

(写真:3者共同のニュースリリースより)

光超音波イメージング法で得られた直径0.3mmのワイヤー(5本)の画像

(写真:3者共同のニュースリリースより)

 同センサーを用いた光超音波イメージング法では、直径0。3mmのワイヤーの画像化に成功した。今後、これらの要素技術を組み合わせ、多チャンネル超音波センサーの性能向上を目指す。

 今回の研究開発は、内閣府総合科学技術・イノベーション会議が主導する革新的研究開発推進プログラム(ImPACT)「イノベーティブな可視化技術による新成長産業の創出」の一環。成果は、東京ビッグサイトで2017年7月19日から開催される「非破壊評価総合展」、および2017年8月31日から開催される「JSTフェア2017」において展示する。






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