生体UMS技術による生体高分子の音響特性測定

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12680855
• Research Institution: Ichinoseki National College of Technology
• Principal Investigator: 明石 尚之 一関工業高等専門学校, 電気工学科, 助教授 (50250692)
• Keywords: 生体UMS技術 / 生体高分子 / 超音波スペクトロスコピー・システム / 音響特性 / 周波数依存性 / ブドウ糖水溶液 / VHF帯 / べき乗

Research Abstract

本研究は、生体UMS技術を用いて生体高分子の音響特性を測定し、その測定結果から試料の物理・化学特性を明らかにしようとするものである。本年度は、まず、本研究の音響特性測定法において、参照媒質の音響特性に求められる精度について検討を行った。さらに、生体高分子溶液の音響特性を測定し、その周波数依存性の解析を行った。
1.参照媒質の音響特性に求められる精度
生体超音波スペクトロスコピー・システムによる音響特性測定法においては、水と合成石英ガラスを参照媒質として用いている。測定においては、参照媒質の音響特性の値は、文献に基づいて温度から決定されている。参照媒質の音響特性に求められる精度について検討を行った。数値計算によるシミュレーションの結果、現在のシステムの測定再現性では、水の音速と密度は±1.2%、減衰係数は±2.4%、合成石英ガラスの音速と密度については±1.2%の精度があれば十分であり、現在用いている文献値は十分な精度をもっていることがわかった。
2.生体高分子溶液の音響特性測定とその周波数依存性解析
生体高分子溶液として、濃度25%のブドウ糖水溶液の減衰係数および音速を超音波周波数20-700MHzの範囲で測定した。減衰係数の周波数特性に対して、前年度開発した周波数依存性解析法を適用した。減衰係数のべき乗の周波数特性は、単一緩和のフィッティングでよく合うことがわかった。その結果、緩和のパラメータとべき乗の周波数特性の対応関係を明らかにすることができた。
さらに、濃度5〜25%のブドウ糖水溶液の減衰係数に対しても、同様な解析を行ったところ、本手法が適用できることが確かめられた。

Research Products

• [Publications] 明石尚之, 櫛弓淳一, Floyd Dunn: "生体超音波スペクトロスコピー・システムによる生体物質の音響特性の周波数依存性解析法"日本音響学会講演論文集(2003.3). 1205-1206 (2003)
• [Publications] 櫛引淳一, 荒川元孝, 明石尚之, Floyd Dunn: "VHF/UHF帯における線形・非線形生体超音波スペクトロスコピー・システムの開発"日本音響学会講演論文集(2003.3). 1207-1208 (2003)