(57)【要約】【課題】  測定者によらず、客観的かつ高精度に識別が可能な液体中の固体粒子および／または液体粒子と気泡との識別方法を提供する。【解決手段】  超音波ビームＵの照射により誘起されるビーム軸方向の速度成分を速度測定工程において第２プローブ２を用いて超音波ドップラー法により測定する。被検体が気泡５である場合には、気泡５の速度変化が大きいことから高いドップラー周波数を有する信号が発生する一方、被検体が栓子４である場合には、栓子４の速度変化が気泡に比べて十分小さいことから低いドップラー信号がほとんど発生しない。すなわち、散乱波Ｄが観測された場合に、被検体識別工程において、第２プローブ２で検出された被検体の超音波ビームＵの照射方向による速度成分の変化の違いをドップラー周波数の高低により識別し、栓子４か気泡５かを識別することができる。【選択図】          図１
2005160706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体中の被検体である固体粒子および／または液体粒子と気泡との識別方法であって、
第１プローブより超音波ビームを液流に対して交差する向きに照射する超音波照射工程と、
前記超音波ビームの音響放射圧力により前記液体中の被検体が前記超音波ビームの照射方向に運動する際の速度を第２プローブで測定する速度測定工程と、
前記速度測定工程で測定された速度の違いによるドップラー周波数の高低から前記被検体が固体粒子および／または液体粒子であるか気泡であるかを識別する被検体識別工程とを具備することを特徴とする固体粒子および／または液体粒子と気泡との識別方法。
【請求項２】
前記第２プローブとして、前記第１プローブを使用することを特徴とする請求項１記載の固体粒子および／または液体粒子と気泡との識別方法。
【請求項３】
前記第１プローブは、前記超音波ビームを前記液流に対して垂直な向きに照射すべく設置されることを特徴とする請求項１または２記載の固体粒子および／または液体粒子と気泡との識別方法。
【請求項４】
液体中の被検体である固体粒子および／または液体粒子と気泡との識別方法であって、
第１プローブより超音波ビームを液流に対して平行に照射する超音波照射工程と、
前記超音波ビームの音響放射圧力により前記液体中の被検体が前記超音波ビームの照射方向に運動する際の速度を第２プローブで測定する速度測定工程と、
前記速度測定工程で測定された速度の違いによるドップラー周波数変化の大小から前記被検体が固体粒子および／または液体粒子であるか気泡であるかを識別する被検体識別工程とを具備することを特徴とする固体粒子および／または液体粒子と気泡との識別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体中の固体粒子および／または液体粒子と気泡との識別方法に関し、特に、血液中の被検体である栓子と気泡との識別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体中の固体粒子および／または液体粒子（以下、単に粒子と称する場合がある）と気泡とを検出・識別する要請がある。特に、血管壁や心臓弁等で形成された血栓（凝固した血液の塊）が剥離して血流に乗って血管中を移動すると、脳や肺、足等の細い血管において引っかかり、その血管を塞いでしまって、脳塞栓、肺塞栓、エコノミークラス症候群等を引き起こす危険性がある。この予防、診断のために血液中に流れる血栓（以下、栓子と称する）を検出することが重要である。
【０００３】
これまでの血液中の栓子の検出方法として、例えば、径頭蓋超音波ドップラー法（ＴＤＣ）による診断時に観測される通称ＨＩＴＳ（High Intensity Transient Signals）と呼ばれる超音波ドップラーエコー信号の不均一性により識別する方法が公知である（例えば、非特許文献１，２および特許文献１）。
【０００４】
このようなＴＤＣにおいては、血液中の赤血球によるドップラーエコーを利用するため、栓子や気泡を含まない場合は低強度の均一なエコー信号が得られるが、血液中に赤血球より大きな栓子や気泡が含まれる場合、それらが測定領域を通過すると高強度のエコーバースト信号（ＨＩＴＳ）が観測されるため、この強いエコーバースト信号によって血液中の栓子または気泡の存在を検出することができる。
【非特許文献１】スペンサー他「経頭蓋超音波ドップラー法による頚動脈の動脈内膜除去手術中の中大脳動脈における栓子の検出」ストローク  Vol21 pp.415-423 1990（Spencer, Thomas, Nicolls and Sauvage「Detection of middle cerebral artery emboli during carotid endarterectomy using transcranial Doppler ultrasonography」Stroke Vol21 pp.415-423 1990）
【非特許文献２】古井、榛沢他「脳血管障害における微小栓子シグナルの検出」神経超音波医学  第13号第3巻  2000年8月（Eisuke FURUl, Kazuhiko HANZAWA, Takashi NAKAJIMA, Nobuyoshi FUKUHARA, Kiyonobu KOMAI, Masahito YAMADA「Detection of Microembolic Signals in Patients with Cerebrovascular Disese」Neurosonology vol13 no3 pp.100-106 August 2000）
【特許文献１】特開２００１−１３７２４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、このような従来の検出法においては、以下のような問題があった。すなわち、上記ＴＤＣにおいては、栓子によるエコーバースト信号と気泡によるエコーバースト信号との間に明確な違いがないため、ＨＩＴＳによって栓子と気泡とを識別することが困難であるという問題があった。特に、人口弁置換手術を受けた患者や補助人工心臓を装着した患者を検査する際、人口弁が心臓や補助人工心臓の拍動に伴って開閉することにより微小気泡が発生し易いため、栓子と気泡との識別はより困難となる問題があった。したがって、栓子と気泡との識別は、ＨＩＴＳの発生頻度や発生パターン等から測定者の勘や経験に頼らざるを得ず、画一的かつ確実な判断が得られないという問題があった。
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するべくなされたもので、測定者によらず、客観的かつ高精度に識別が可能な液体中の固体粒子および／または液体粒子と気泡との識別方法を提供することを目的とし、特に、血液中の栓子と気泡との識別方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る固体粒子および／または液体粒子と気泡との識別方法の一態様は、液体中の被検体である固体粒子および／または液体粒子と気泡との識別方法であって、第１プローブより超音波ビームを液流に対して交差する向きに照射する超音波照射工程と、前記超音波ビームの音響放射圧力により前記液体中の被検体が前記超音波ビームの照射方向に運動する際の速度を第２プローブで測定する速度測定工程と、前記速度測定工程で測定された速度の違いによるドップラー周波数の高低から前記被検体が固体粒子および／または液体粒子であるか気泡であるかを識別する被検体識別工程とを具備するものである。
【０００８】
上記構成の固体粒子および／または液体粒子と気泡との識別方法によれば、まず、超音波照射工程において、液流（液体の流れ）に対して交差する向きに第１プローブを向け、超音波ビームが照射される。超音波ビームが照射された液体中に被検体である上記粒子または気泡が存在する場合、超音波ビームは、当該被検体の表面において散乱・反射する。この散乱波を検出することにより、粒子または気泡の存在を検出することができる。
【０００９】
さらに、超音波がこのような液体中に照射される際、音響放射圧力が生じる。被検体によって固有音響インピーダンスおよび質量がそれぞれ異なるため、被検体が超音波から受ける音響放射圧力は、それぞれ異なることとなる。この音響放射圧力により、当該液体中の被検体である上記粒子および気泡に超音波ビームの照射方向への運動が誘起され、超音波ビームの照射方向の速度成分が変化する（非線形効果）。
【００１０】
この超音波ビームの照射方向の速度成分が速度測定工程において第２プローブを用いて超音波ドップラー法により測定される。
【００１１】
ここで、例えば、固体粒子である栓子と気泡との関係において、気泡は、固有音響インピーダンスが高く、その質量は血液の約１０００分の１程度である。一方、栓子は、固有音響インピーダンスが低く、その質量は血液より一般的に重い。つまり、気泡は、栓子より固有インピーダンスが高く、約１０００倍以上軽いため、超音波ビームの照射により気泡が有する加速度は、栓子が有する加速度より大きくなり、結果として、気泡の超音波ビームの照射による速度成分の変化が栓子（すなわち、固体粒子および／または液体粒子）の場合と比べて非常に大きくなる。
【００１２】
したがって、被検体が気泡である場合には、気泡の速度変化が大きいことから高いドップラー周波数を持つ信号が発生する一方、被検体が固体粒子および／または液体粒子である場合には、固体粒子および／または液体粒子の速度変化が気泡に比べて十分小さいことからドップラー周波数は極めて低い。
【００１３】
すなわち、散乱波が観測された場合に、被検体識別工程において、第２プローブで検出された被検体の超音波ビームの照射方向による速度成分の変化の違いをドップラー周波数の高低により識別し、固体粒子および／または液体粒子か気泡かを識別することができる。
【００１４】
このように、被検体の超音波ビームの照射方向についての速度成分変化に起因するドップラー周波数の高低で液体中の固体粒子および／または液体粒子と気泡との識別を判断することができるため、測定者によらず、客観的かつ高精度に識別することができる。
【００１５】
好ましくは、前記第２プローブとして、前記第１プローブを使用するように構成される。
【００１６】
この場合、超音波ビームを照射するための第１プローブにおいて、被検体の速度変化を測定する第２プローブを兼ねることができるため、より簡便な装置で識別することができる。
【００１７】
好ましくは、前記第１プローブは、前記超音波ビームを液流に対して垂直な向きに照射すべく設置されるように構成される。
【００１８】
この場合、被検体に誘起される運動により変化した速度成分の方向が液流に対して垂直であるので、液流に垂直な方向に散乱・反射された超音波ビームを受信するように設置された第２プローブにおいて測定される速度変化は、液流に対して平行な成分を含まない。
【００１９】
したがって、液流に対して垂直な向きに超音波ビームを照射するとともに、液流に対して垂直な向き（超音波ビームの照射方向）の速度成分変化を測定することにより、超音波ビームの照射に起因するすべての速度変化量を測定することができるため、ドップラー周波数の高低をより明確に確認することができる。すなわち、より明確に固体粒子および／または液体粒子と気泡とを識別することができる。
【００２０】
また、本発明に係る固体粒子および／または液体粒子と気泡との識別方法の他の態様は、液体中の被検体である固体粒子および／または液体粒子と気泡との識別方法であって、第１プローブより超音波ビームを液流に対して平行に照射する超音波照射工程と、前記超音波ビームの音響放射圧力により前記液体中の被検体が前記超音波ビームの照射方向に運動する際の速度を第２プローブで測定する速度測定工程と、前記速度測定工程で測定された速度の違いによるドップラー周波数変化の大小から前記被検体が固体粒子および／または液体粒子であるか気泡であるかを識別する被検体識別工程とを具備するものである。
【００２１】
上記構成の固体粒子および／または液体粒子と気泡との識別方法によれば、まず、超音波照射工程において、液流（液体の流れ）に対して平行に第１プローブを向け、超音波ビームが照射される。超音波ビームが照射された液体中に被検体である上記粒子または気泡が存在する場合、超音波ビームは、当該被検体の表面において散乱・反射する。この散乱波を検出することにより、粒子または気泡の存在を検出することができる。さらに、超音波がこのような液体中に照射される際、音響放射圧力が生じる。被検体によって固有音響インピーダンスおよび質量がそれぞれ異なるため、被検体が超音波から受ける音響放射圧力は、それぞれ異なることとなる。この音響放射圧力により、当該液体中の被検体である上記粒子および気泡に超音波ビームの照射方向への運動が誘起され、超音波ビームの照射方向の速度成分が変化する（非線形効果）。
【００２２】
この超音波ビームの照射方向の速度成分（すなわち、被検体の流速）が速度測定工程において第２プローブを用いて超音波ドップラー法により測定される。
【００２３】
ここで、例えば、血液中の栓子と気泡との関係において、気泡は、固有音響インピーダンスが高く、その質量は血液の約１０００分の１程度である。一方、栓子は、固有音響インピーダンスが低く、その質量は血液より一般的に重い。つまり、気泡は、栓子より固有インピーダンスが高く、約１０００倍以上軽いため、超音波ビームの照射により気泡が有する加速度は、栓子が有する加速度より大きくなり、結果として、気泡の超音波ビームの照射による速度成分の変化が栓子（すなわち、固体粒子および／または液体粒子）の場合と比べて非常に大きくなる。つまり、超音波ビームの照射により、気泡は、液体の流速に対して遅くなる（または、速くなる）が、固体粒子および／または液体粒子は、液体の流速とそれほど変わらない速度を維持することとなる。
【００２４】
したがって、被検体が気泡である場合には、気泡の速度変化が大きいことから反射した超音波ビームのドップラー周波数変化が大きく生じる一方、被検体が固体粒子および／または液体粒子である場合には、固体粒子および／または液体粒子の速度変化が気泡に比べて十分小さいことから反射した超音波ビームのドップラー周波数変化がほとんど発生しない。
【００２５】
すなわち、被検体識別工程において、第２プローブで検出された散乱波のドップラー周波数変化の大小（または有無）を識別することにより、固体粒子および／または液体粒子か気泡かを識別することができる。
【００２６】
このように、被検体の超音波ビームの照射方向についての速度変化に起因するドップラー周波数変化の大小で液体中の固体粒子および／または液体粒子と気泡との識別を判断することができるため、測定者によらず、客観的かつ高精度に識別することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る固体粒子および／または液体粒子と気泡との識別方法によれば、被検体の超音波ビームの照射方向についての速度成分変化に起因するドップラー周波数の高低（超音波ビームを液流に交差する方向（垂直を含む）に照射する場合）またはドップラー周波数変化の大小（超音波ビームを液流に平行に照射する場合）で液体中の固体粒子および／または液体粒子と気泡との識別を判断することができるため、測定者によらず、客観的かつ高精度に識別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態について、血液中の栓子と気泡との識別を例にとって説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る血液中の栓子と気泡との識別方法を示す図である。
【００２９】
本実施の形態に係る血液中の栓子と気泡との識別方法は、図１に示すように、血液中の被検体である栓子４と気泡５との識別方法であって、第１プローブ１より超音波ビームＵを血管３（血液の流れる方向）に対して垂直な向きに照射する超音波照射工程と、前記超音波ビームＵの音響放射圧力により前記血液中の被検体が前記超音波ビームＵの照射方向に運動する際の速度を第２プローブ２で測定する速度測定工程と、前記速度測定工程で測定された速度の違いによるドップラー周波数の高低から前記被検体が栓子４であるか気泡５であるかを識別する被検体識別工程とを具備するものである。
【００３０】
上記構成の栓子と気泡との識別方法によれば、まず、超音波照射工程において、血管３に対して垂直に第１プローブ１を向け、超音波ビームＵが照射される。超音波ビームＵの有効範囲（超音波ビームＵの焦点付近であって図１の超音波ビームＵにおいて斜線で示される部分）に照射された血液中に被検体である栓子４または気泡５が存在する場合、超音波ビームＵは、当該被検体の表面において散乱・反射する。この散乱波Ｄを第１プローブ１で検出することにより、栓子４または気泡５の存在を検出することができる。さらに、超音波ビームＵがこのような血液中に照射される際、音響放射圧力が生じる。被検体によって固有音響インピーダンスおよび質量がそれぞれ異なるため、被検体が超音波から受ける音響放射圧力は、それぞれ異なることとなる。この音響放射圧力により、当該血液中の被検体である栓子４および気泡５に超音波ビームＵの照射方向（すなわち、血管３に垂直な方向）への運動が誘起され、血管３に垂直な方向の速度成分ｖuが生じる。
【００３１】
この速度成分ｖuが速度測定工程において第２プローブ２として機能する第１プローブ１を用いて超音波ドップラー法により測定される。超音波ドップラー法においては、プローブから超音波ビームＵを照射し、かつ、それを速度検出プローブにおいて検出するため、一般的な超音波ドップラー流速計を第１プローブ１として使用すれば、当該第１プローブ１を第２プローブ２としても機能させることができる。したがって、超音波ビームＵを照射するための第１プローブ１において、被検体の速度変化を測定する第２プローブ２を兼ねることができるため、より簡便な装置で識別することができる。
【００３２】
ここで、気泡５は、固有音響インピーダンスが高く、その質量は血液の約１０００分の１程度である。一方、栓子４は、固有音響インピーダンスが低く、その質量は血液より一般的に重い。つまり、気泡５は、栓子４より固有インピーダンスが高く、約１０００倍以上軽いため、超音波ビームＵの照射により気泡５が有する加速度は、栓子４が有する加速度より大きくなり、結果として、気泡５の超音波ビームＵの照射による速度成分の変化が栓子４の場合と比べて非常に大きくなる。
【００３３】
ここで、上記現象を裏付ける実験結果を以下に示す。図５は液体中の超音波ビーム照射による影響を調べるための実験装置を示す図である。図５に示すように、血管３に模した筒状の筐体３０に液体（純水もしくは血液に模したグリセリン水溶液（４５％濃度））をポンプ３３により流すとともに筐体３０の入り口付近に設けられた気泡発生装置３１より液体中に気泡５を流入させる。また、図５に示すように、第１プローブとして超音波ドップラー流速計１０を筐体３０に直交する向きに設置し、超音波ビームＵを照射する。そして、このときの筐体３０中の気泡の様子をアルゴンイオンレーザ１１からのシート状のレーザビームによって高輝度化した上で、ハイスピードビデオカメラ３２で撮影した。
【００３４】
図６は図５のハイスピードビデオカメラで撮影した気泡の動きを示す図である。図６（ａ）は純水中の気泡についての実験結果であり、図６（ｂ）はグリセリン水溶液（４５％濃度）中の気泡についての実験結果である。なお、図６は何れも画面に向かって下から上へ液体が流れており、当該液流に対して垂直に画面右方向から直径約２ｍｍの超音波ビームＵが照射されているものである。図６に示すように、気泡５が液流とともに画面に向かって下から上昇してくるが、画面中央付近において画面右から照射された超音波ビームＵの影響を受け、気泡５が大きく画面左方向へ変位したことが観測された。
【００３５】
なお、図７は超音波ビームの照射により誘起された気泡の速度ｖuと気泡の直径ｄBとの関係を示す図である。図７は図５のレーザドップラー流速計１２により計測したものである。図７によれば、粘度の低い純水中の方が粘度の高いグリセリン水溶液中よりも誘起速度が大きいこと、および気泡径が大きいほど音響放射圧力を受ける断面積が増すため誘起速度が大きくなることが分かる。
【００３６】
以上より、被検体が気泡５である場合には、気泡５の速度変化が大きい（速度成分ｖuが大きい）ことから高いドップラー周波数を有する信号が発生する一方、被検体が栓子４である場合には、栓子４の速度変化が気泡５に比べて十分小さいことから極めて低いドップラー周波数を有する信号しか発生しない。
【００３７】
すなわち、散乱波Ｄが観測された場合に、被検体識別工程において、第２プローブ２として機能する第１プローブ１で検出された被検体の超音波ビームＵの照射方向による速度成分ｖuの変化の違いをドップラー周波数の高低により識別し、被検体が栓子４か気泡５かを識別することができる。
【００３８】
より具体的に説明する。図２は図１のプローブで検出された散乱波の光強度の時間変化を概念的に示す図である。図２（ａ）は栓子が検出された場合を示す図であり、図２（ｂ）は気泡が検出された場合を示す図である。図２の波形は、概念的に示されたものであり実測値ではないが、上記原理に基づくものである。図２（ａ）および図２（ｂ）ともに、散乱が生じた時間（気泡５が通過している間）、光強度ＩDが全体的に強くなり、散乱が生じたことが確認できる（図２（ａ）の実線部および図２（ｂ）の破線部）。そして、図２（ｂ）において、散乱波形上にドップラー効果に起因する波形が加わっていることが確認できる。したがって、図２（ｂ）における被検体は、超音波ビームＵの照射により、血管３に垂直な方向へ大きく動いたものと考えられ、当該被検体は、気泡５であることが識別できる。一方、図２（ａ）において、散乱波形上にはドップラー効果に起因する波形が加わっていない（ドップラー周波数が極めて低いため、散乱波形と区別できない）。したがって、図２（ａ）における被検体は、超音波ビームＵの照射により、血管に垂直な方向へあまり動かなかったものと考えられ、当該被検体は、栓子４であることが識別できる。
【００３９】
本実施形態においては、被検体に誘起される運動により変化した速度成分の方向が血管３に対して垂直、すなわち、血流方向に対して垂直であり、第２プローブ２は、測定される速度変化が血管３の血流方向成分（血管に対して平行な成分）を含まないように設定されているので、第２プローブ２のドップラー信号は、血管３に対して垂直な方向のドップラー信号のみになる。
【００４０】
したがって、血管３に対して垂直な向きに超音波ビームＵを照射するとともに、血管３に対して垂直な向き（超音波ビームＵの照射方向）の速度成分変化を測定することにより、超音波ビームＵの照射に起因するすべての速度変化量を測定することができるため、図２において、ドップラー周波数の高低（または有無）をより明確に確認することができる。すなわち、より明確に栓子４と気泡５とを識別することができる。
【００４１】
このように、被検体の超音波ビームＵの照射方向についての速度成分変化に起因するドップラー周波数の高低で血液中の栓子４と気泡５との識別を判断することができるため、測定者によらず、客観的かつ高精度に識別することができる。
【００４２】
なお、本実施形態においては、超音波ビームＵの照射方向が血管３に対して垂直な場合について説明したが、血管３に対して垂直でなくても交差する方向に照射することとしてもよい。この場合、超音波ビームＵの照射により、被検体の血管３に平行な速度成分および血管３に垂直な速度成分の双方が変化する。したがって、第２プローブ２で照射方向の速度成分を超音波ドップラー法により検出すると、被検体が栓子４の場合であってもドップラー信号が検出されることとなるが、気泡５の方にドップラー信号が顕著に表れるため、両者を識別することができる。また、血管３に垂直な成分のみを第２プローブ２で検出することとしてもよい。さらに、血管３に平行な成分についても測定可能であるため、栓子４と気泡５との識別に加えて、血液の流速も併せて測定することができる。
【００４３】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。図３は本発明の第２実施形態に係る血液中の栓子と気泡との識別方法を示す図である。本実施形態において、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付し説明を省略する。
【００４４】
本実施形態における栓子と気泡との識別方法において第１実施形態と異なるのは、超音波照射工程において、第１プローブ１より超音波ビームＵを血管３に対して平行に照射し、被検体識別工程において、速度測定工程で測定された速度の違いによるドップラー周波数変化の大小から前記被検体が栓子４であるか気泡５であるかを識別する点である。
【００４５】
本実施形態のの栓子と気泡との識別方法によれば、まず、超音波照射工程において、血管３に対して平行に第１プローブ１を向け、超音波ビームＵが照射される。第１実施形態と同様に、超音波ビームＵの有効範囲（超音波ビームＵの焦点付近であって図３の超音波ビームＵにおいて斜線で示される部分）に照射された血液中に被検体である栓子４または気泡５が存在する場合、超音波ビームＵは、当該被検体の表面において散乱・反射する。この散乱波Ｄを検出することにより、栓子４または気泡５の存在を検出することができる。
【００４６】
さらに、超音波ビームＵがこのような血液中に照射される際、音響放射圧力が生じる。被検体によって固有音響インピーダンスおよび質量がそれぞれ異なるため、被検体が超音波から受ける音響放射圧力は、それぞれ異なることとなる。この音響放射圧力により、当該血液中の被検体である栓子４および気泡５に超音波ビームＵの照射方向への運動が誘起され、超音波ビームＵの照射方向（血管３に平行な方向）の速度成分ｖ0が速度ｖ0−ｖuに変化する（非線形効果）。
【００４７】
この超音波ビームＵの照射方向の速度成分（すなわち、被検体の流速）が速度測定工程において第２プローブ２を用いて超音波ドップラー法により測定される。
【００４８】
第１実施形態と同様に、栓子４と気泡５とでは音響放射圧力が異なり、超音波ビームＵの照射方向への運動に差が生じる。被検体が気泡５である場合には、気泡５の速度変化が大きいことから反射した超音波ビームＵのドップラー周波数変化が大きく生じる一方、被検体が栓子４である場合には、栓子４の速度変化が気泡５に比べて十分小さいことから反射した超音波ビームＵのドップラー周波数変化がほとんど発生しない。
【００４９】
すなわち、被検体識別工程において、第２プローブ２で検出された散乱波Ｄのドップラー周波数変化の大小（または有無）を識別することにより、栓子４か気泡５かを識別することができる。本実施形態においては、第１プローブ１（第２プローブ２）を血流に対向する向きに設置し、血流に対向する向きに超音波ビームＵを照射するため、被検体に加えられた音響放射圧力によって、被検体に血流とは逆方向の速度成分ｖuが作用する（被検体の流速を血液の流速ｖ0より遅らせる（速度ｖ0−ｖu）ように作用する）こととなる。
【００５０】
より具体的に説明する。図４は図３のプローブで検出された散乱波のドップラーエコー信号の時間変化を概念的に示す図である。図４（ａ）は栓子が検出された場合を示す図であり、図４（ｂ）は気泡が検出された場合を示す図である。図４においても図２と同様、図４の波形は、概念的に示されたものであり実測値ではないが、上記原理に基づくものである。ただし、図４においては、信号波形の直流成分と低周波数成分が除去され、ドップラー信号に対応する高周波数成分のみが残されている。図４（ａ）および図４（ｂ）ともに、散乱が生じた時間（気泡５が通過している間）、ドップラー信号が観測され、散乱が生じたことが確認できる（図４（ａ）および図４（ｂ）において波形が生じている部分）。そして、図４（ｂ）において、ドップラー信号の周波数変化（波長変化）が確認できる。したがって、図４（ｂ）における被検体は、超音波ビームＵの照射により、血管３の流速ｖ0に対して遅くなった（血流方向に逆向きの力を受けて速度ｖ0−ｖuとなった）ものと考えられ、当該被検体は、気泡５であることが識別できる。一方、図４（ａ）においては、ドップラー信号中に周波数変化は確認できない。したがって、図４（ａ）における被検体は、超音波ビームＵの照射によっても、流速に変化を受けず、血液の流速ｖ0に略等しい速度を維持しているものと考えられ、当該被検体は、栓子４であることが識別できる。
【００５１】
本実施形態においては、被検体に誘起される運動により変化した速度成分の方向が血管３に対して平行であるので、第２プローブ２において血液の流速ｖ0の測定と同時に検出することができる。
【００５２】
このように、被検体の超音波ビームの照射方向についての速度変化に起因するドップラー周波数変化の大小で血液中の栓子と気泡との識別を判断することができるため、測定者によらず、客観的かつ高精度に識別することができる。
【００５３】
なお、本実施形態においては、第１プローブ１（第２プローブ２）を血流に対向する向きに設置したが、第１プローブ１（第２プローブ２）を血流に沿った向き（血流が遠ざかる向き）に設置し、血流に沿った向きに超音波ビームＵを照射することとしてもよい。この場合は、被検体に血流と同方向の速度成分ｖuが作用する（被検体の流速を血液の流速ｖ0より速める（速度ｖ0＋ｖu）ように作用する）こととなる。
【００５４】
また、上記第１および第２実施形態においては、第１プローブ１を第２プローブ２として機能させているが、別のプローブをもって第２プローブ２としてもよいことは言うまでもないことである。
【００５５】
また、本発明は、上記に記載のように、血液中の被検体である栓子および気泡の識別に好適であるが、その他、化学、医薬品、食品工業、石油採掘等における液体中の微粒子の識別方法としても利用可能である。
【００５６】
具体的には、例えば、原油試掘井における上湧原油液中における油塊、砂粒と気泡との識別方法等としても利用可能である（油塊、砂粒が上記栓子４、気泡が上記気泡５にそれぞれ相当する）。この場合、気泡は、油塊、砂粒より固有インピーダンスが高く、質量が軽いため、超音波ビームの照射により気泡が有する加速度は、油塊、砂粒が有する加速度より大きくなり、結果として、気泡の超音波ビームの照射による速度成分の変化が油塊、砂粒の場合と比べて非常に大きくなる。
【００５７】
したがって、被検体が気泡である場合には、気泡の速度変化が大きい（速度成分ｖuが大きい）ことから高いドップラー周波数を有する信号が発生する一方、被検体が油塊、砂粒である場合には、油塊、砂粒の速度変化が気泡に比べて十分小さいことから極めて低いドップラー周波数を有する信号しか発生しない。
【００５８】
すなわち、散乱波が観測された場合に、被検体識別工程において、第２プローブで検出された被検体の超音波ビームの照射方向による速度成分ｖuの変化の違いをドップラー周波数の高低により識別し、被検体が油塊、砂粒か気泡かを識別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る血液中の栓子と気泡との識別方法を示す図である。
【図２】図１のプローブで検出された散乱波の光強度の時間変化を概念的に示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る血液中の栓子と気泡との識別方法を示す図である。
【図４】図３のプローブで検出された散乱波のドップラーエコー信号の時間変化を概念的に示す図である。
【図５】液体中の超音波ビーム照射による影響を調べるための実験装置を示す図である。
【図６】図５のハイスピードビデオカメラで撮影した気泡の動きを示す図である。
【図７】超音波ビームの照射により誘起された気泡の速度と気泡の直径との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  第１プローブ
２  第２プローブ
４  栓子
５  気泡
Ｕ  超音波ビーム
【図１】
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【図２】
2005160706.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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