研究者業績

吉田 憲司

ヨシダ ケンジ  (Kenji Yoshida)

基本情報

所属
千葉大学 フロンティア医工学センター 准教授
学位
博士(工学)(同志社大学)
修士(工学)(同志社大学)

研究者番号
10572985
J-GLOBAL ID
201201011132937996
researchmap会員ID
7000002626

外部リンク

主要な論文

 77
  • Kota Seo, Yiting Zhang, Taro Toyota, Hideki Hayashi, Shinnosuke Hirata, Tadashi Yamaguchi, Kenji Yoshida
    ULTRASONICS 134 2023年9月  査読有り最終著者責任著者
    Detection of tumors and regional lymph nodes during surgery has been proposed in the diagnosis of lymphatic metastasis and the surgical treatment of malignant diseases. Giant cluster vesicles (GCVs), including liposomally formulated indocyanine green (LP-ICG) derivatives, are a possible candidate for agents to realize the two contradictory properties, i.e., retention in tissue for lesion-marking and trace for sentinel lymph nodes (SLNs) identification. We attempted to release the LP-ICG derivatives from GCVs using ultrasound contrast agents (UCAs) under ultrasound irradiation. An absorption spectrophotometer quantitatively evaluated the amounts of released LP-ICG derivatives. As a result, we demonstrated that it depended on conditions for sound pressure, burst length, and number density of UCAs, and had a sound pressure threshold independent of burst length and number density of UCAs. The results will aid to determine appropriate conditions to maximize the released amount of LP-ICG derivatives while keeping safety.
  • Kenji Yoshida, Masaaki Omura, Shinnosuke Hirata, Tadashi Yamaguchi
    Japanese Journal of Applied Physics 62(SJ) SJ8009-SJ8009 2023年4月14日  査読有り筆頭著者責任著者
    Abstract We attempted to visualize a single microbubble driven by acoustic radiation force using a combination of pulse inversion Doppler and plane wave imaging. Commercial microbubbles, Sonazoid® underwent ultrasound exposure with a center frequency of 5.2 MHz, a pulse repetition frequency of 4 kHz, and a negative peak sound pressure of 1.59 MPa. It succeeded in separately detecting individual microbubbles with high sensitivity. The disappearance of freely-translating microbubbles could be observed as a broadened spectrum of Doppler signal, i.e. a pseudo-Doppler effect. However, the trend was not apparent in the case of wall-colliding microbubbles.
  • Hiraku Tabata, Daisuke Koyama, Mami Matsukawa, Marie Pierre Krafft, Kenji Yoshida
    Langmuir 39(1) 433-441 2023年1月10日  査読有り最終著者責任著者
  • Kenji Yoshida, Chiaki Kaneko, Masaaki Omura, Shinnosuke Hirata, Tadashi Yamaguchi
    Japanese Journal of Applied Physics 61(SG) SG1018-SG1018 2022年7月1日  査読有り筆頭著者
    Abstract This study investigates how the translational velocity of phospholipid-coated bubbles caused by acoustic radiation force depends on their size. The translations of bubbles with mean radii of 0.9–5 μm were experimentally evaluated at five ultrasound frequency conditions (3.5, 5, 7.5, 10, and 15 MHz). We compared experimental data with theoretical prediction using a viscoelastic interfacial rheological model and a model suitable for high amplitude oscillation. The results suggested that the translation of bubbles could be enhanced for a mean radius of 1–3 μm but echo intensity could not.
  • Masaaki Omura, Wakana Saito, Shinsuke Akita, Kenji Yoshida, Tadashi Yamaguchi
    Ultrasound in medicine & biology 48(4) 646-662 2022年4月  査読有り
    This study investigated the ability of in vivo quantitative ultrasound (QUS) assessment to evaluate lymphedema severity compared with the gold standard method, the International Society of Lymphology (ISL) stage. Ultrasonic measurements were made around the middle thigh (n = 150). Radiofrequency data were acquired using a clinical scanner and 8-MHz linear probe. Envelope statistical analysis was performed using constant false alarm rate processing and homodyned K (HK) distribution. The attenuation coefficient was calculated using the spectral log-difference technique. The backscatter coefficient (BSC) was obtained by the reference phantom method with attenuation compensation according to the attenuation coefficients in the dermis and hypodermis, and then effective scatterer diameter (ESD) and effective acoustic concentration (EAC) were estimated with a Gaussian model. Receiver operating characteristic curves of QUS parameters were obtained using a linear regression model. A single QUS parameter with high area under the curve (AUC) differed between the dermis (ESD and EAC) and hypodermis (HK) parameters. The combinations with ESD and EAC in the dermis, HK parameters in the hypodermis and typical features (dermal thickness and echogenic regions in the hypodermis) improved classification performance between ISL stages 0 and ≥I (AUC = 0.90 with sensitivity of 75% and specificity of 91%) in comparison with ESD and EAC in the dermis (AUC = 0.82) and HK parameters in the hypodermis (AUC = 0.82). In vivo QUS assessment by BSC and envelope statistical analyses can be valuable for non-invasively classifying an extremely early stage of lymphedema, such as ISL stage I, and following its progression.
  • K. Yoshida, M. Ebata, C. Kaneko, Y. Zhang, Y. Shibata, K. Saito, T. Toyota, H. Hayashi, T. Yamaguchi
    Japanese Journal of Applied Physics 60(SD) SDDE10-SDDE10 2021年7月1日  査読有り筆頭著者責任著者
    Lipid-coated microbubbles (MBs) with an indocyanine green (ICG) derivative were fabricated for ultrasound and near-infrared (NIR) fluorescence dual imaging. We characterized the NIR-fluorescence intensity, stability and viscoelastic properties of the encapsulating lipid shell, focusing on the influence of the ICG derivative and lipid compositions. In terms of the NIR fluorescence intensity, the fluorescence intensity of the MBs (with the ICG derivative) was significantly affected by the lipid composition of the MB shell. Regarding the contrast agent used for ultrasound imaging, the stability of the MBs and viscoelastic properties of shell also depended on the lipid compositions, while the incorporation of the ICG derivative into the MB shells had a negligible effect. The performance of this contrast agent for ultrasound and NIR fluorescence dual-imaging exhibited a significant trade-off relationship for the lipid composition.
  • Shinsuke Akita, Kenji Yoshida, Masaaki Omura, Yoshihisa Yamaji, Takafumi Tezuka, Hideki Tokumoto, Kazuhiko Azuma, Yuzuru Ikehara, Tadashi Yamaguchi, Nobuyuki Mitsukawa
    Journal of Plastic, Reconstructive & Aesthetic Surgery 2021年6月  査読有り
  • Kenji Yoshida, Katsuya Saito, Masaaki Omura, Tadashi Yamaguchi
    JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 59 2020年7月  査読有り筆頭著者責任著者
    Contrast-enhanced ultrasound imaging using acoustic radiation force, called contrast-enhanced active Doppler ultrasound (CEADUS) imaging, has been proposed for visualizing lymph channels filled with stationary fluid. Based on optical observations and acoustical evaluation, the behaviour of bubbles in a simulated channel during ultrasound exposure was investigated under four conditions for negative peak sound pressure (P-np), at centre frequency of ultrasound and pulse repetition frequency of 15 MHz and 1 kHz, respectively. There was good correlation between the time changes of mean translational velocity for optical evaluation (V-OPT) and acoustical evaluation (V-US). In addition, the maxima of V-OPT and V-US were correlated (R = 0.665) and showed a similar trend proportional to the square of Pnp. These results strongly suggest that the acoustically-evaluated bubble translation has information equal to optically-evaluated one, meaning that the simultaneous observation system is useful to understand the bubble behaviours under CEADUS imaging. (C) 2020 The Japan Society of Applied Physics
  • Masaaki Omura, Kenji Yoshida, Shinsuke Akita, Tadashi Yamaguchi
    JOURNAL OF MEDICAL ULTRASONICS 47(1) 25-34 2020年1月  査読有り
    Purpose Radio-frequency (RF) signals from the most dominant scatterer in a dermis, i.e., collagen fibers, are collected as backscattered signals. We aim to confirm the frequency dependence of the spatial distribution of features in ultrasound images, as well as the attenuation coefficient (AC) and backscatter coefficient (BSC) of skin tissue without [LE (-)] and with lymphedema [LE (+)]. Methods Measurement samples (n = 13) were excised from human skin tissue with LE (-) and middle severity LE (+). A laboratory-made scanner and single-element concave transducers (range 9-47 MHz) were used to measure RF data. A localized AC was computed from the normalized power spectrum using the linear least squares technique. The reflector method and compensation technique of the attenuation of tissue were applied to calculate the BSC. In addition, effective scatterer diameter (ESD), effective acoustic concentration (EAC), and integrated BSC (IBS) were calculated from the BSC as the benchmark to differentiate LE (-) and LE (+) tissues. Results High-frequency ultrasound displayed different echogenicity and texture compared between LE (-) and LE (+) in all transducers. The AC for LE (-) (0.22 dB/mm/MHz) and LE (+) (0.29 dB/mm/MHz) was comparable. BSC in LE (-) and LE (+) increased linearly with each transducer. The difference of intercept of the BSC between LE (-) and LE (+) indicated that both EAC and IBS of LE (+) were higher than that of LE (-). In contrast, ESD correlated with the slope of the BSC demonstrated the same tendency for both LE (-) and LE (+). These tendencies appeared for each transducer independent of the frequency bandwidth. Conclusion Frequency independence of AC and BSC in LE (-) and LE (+) was confirmed. Several 9- to 19-MHz ultrasound beams are sufficient for BSC analysis to discriminate LE (-) and LE (+) in terms of the penetration depth of the ultrasound.
  • Masaaki Omura, Hideyuki Hasegawa, Ryo Nagaoka, Kenji Yoshida, Tadashi Yamaguchi
    JOURNAL OF MEDICAL ULTRASONICS 47(1) 35-46 2020年1月  査読有り
    Purpose The backscatter coefficient (BSC) indicates the absolute scatterer property of a material, independently of clinicians and system settings. Our study verified that the BSC differed among the scanners, transducers, and beamforming methods used for quantitative ultrasound analyses of biological tissues. Methods Measurements were performed on four tissue-mimicking homogeneous phantoms containing spherical scatterers with mean diameters of 20 and 30 mu m prepared at concentrations of 0.5 and 2.0 wt%, respectively. The BSCs in the different systems were compared using ultrasound scanners with two single-element transducers and five linear high- or low-frequency probes. The beamforming methods were line-by-line formation using focused imaging (FI) and parallel beam formation using plane wave imaging (PWI). The BSC of each system was calculated by the reference phantom method. The mean deviation from the theoretical BSC computed by the Faran model was analyzed as the benchmark validation of the calculated BSC. Results The BSCs calculated in systems with different properties and beamforming methods well concurred with the theoretical BSC. The mean deviation was below +/- 2.8 dB on average, and within the approximate standard deviation (+/- 2.2 dB at most) in all cases. These variations agreed with a previous study in which the largest error among four different scanners with FI beamforming was 3.5 dB. Conclusion The BSC in PWI was equivalent to those in the other systems and to those of FI beamforming. This result indicates the possibility of ultra-high frame-rate BSC analysis using PWI.
  • Kenji Yoshida, Katsuya Saito, Masaaki Omura, Kazuki Tamura, Tadashi Yamaguchi
    The Journal of the Acoustical Society of America 146(4) 2335-2349 2019年10月  査読有り筆頭著者責任著者
    In this report, a method is proposed to quantify the translation of ultrasound contrast agent (UCA) microbubbles driven by acoustic radiation for the detection of channels filled with stationary fluid. The authors subjected UCA microbubbles in a channel with diameters of 0.1 and 0.5 mm to ultrasound pulses with a center frequency of 14.4 MHz. The translational velocity of the UCA microbubbles increased with the sound pressure and pulse repetition frequency (PRF) of the transmitted ultrasound. The mean translational velocity reached 0.75 mm/s at a negative peak sound pressure of 2.76 MPa and a PRF of 2 kHz. This trend agreed with the theoretical prediction, which indicated that the translational velocity was proportional to the square of the sound pressure and the PRF. Furthermore, an experiment was carried out with a phantom that mimics tissue and found that the proposed method aided in detection of the channel, even in the case of a low contrast-echo to tissue-echo ratio. The authors expect to develop the proposed method into a technique for detecting lymph vessels.
  • Masaaki Omura, Kenji Yoshida, Shinsuke Akita, Tadashi Yamaguchi
    JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 57(7) 2018年7月  査読有り
    We aim to develop an ultrasonic tissue characterization method for the follow-up of healing ulcers by diagnosing collagen fibers properties. In this paper, we demonstrated a computer simulation with simulation phantoms reflecting irregularly distributed collagen fibers to evaluate the relationship between physical properties, such as number density and periodicity, and the estimated characteristics of the echo amplitude envelope using the homodyned-K distribution. Moreover, the consistency between echo signal characteristics and the structures of ex vivo human tissues was verified from the measured data of normal skin and nonhealed ulcers. In the simulation study, speckle or coherent signal characteristics are identified as periodically or uniformly distributed collagen fibers with high number density and high periodicity. This result shows the effectiveness of the analysis using the homodyned-K distribution for tissues with complicated structures. Normal skin analysis results are characterized as including speckle or low-coherence signal components, and a nonhealed ulcer is different from normal skin with respect to the physical properties of collagen fibers. (C) 2018 The Japan Society of Applied Physics

MISC

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  • 田畑 拓, 末松 周, 吉田 憲司, 小山 大介, 中村 健太郎, 渡辺 好章
    電子情報通信学会技術研究報告. US, 超音波 112(326) 25-29 2012年11月22日  
    ポリ乳酸を膜材質とする中空カプセルを作製し,超音波照射下におけるカプセルの破壊特性及び,内包物の放出を評価した.作製したカプセルの粒径は1〜45μmであり,ダブルエマルジョン法を用いて作製した.周囲膜内部には模擬薬物である蛍光色素(acid red 52)と空気が封入されており,三層構造を持つ.膜厚は100nm〜3μmであり,中空率は75〜97%である.実験容器内を脱気水で満たし,周波数700kHz,1,2MHzの連続正弦波,音圧400kPaでカプセルの破壊実験を行った.各周波数におけるカプセルの共振径はそれぞれ30,25,20μmであった.カプセル破壊後,内包物は60秒間にわたり放出がなされた.カプセル内部の気体の振動が内包物の放出に影響を与えると考えられる.
  • Shunichi Morioka, Masato Ueda, Kenji Yoshida, Daisuke Koyama, Kentaro Nakamura, Yoshiaki Watanabe
    2012 IEEE INTERNATIONAL ULTRASONICS SYMPOSIUM (IUS) 767-770 2012年  
    This paper demonstrates characteristics of an oscillation of an attached bubble in ultrasonic field, compared with a free bubble. First, we experimentally investigated the resonant frequency of the attached bubble with radius of 50 - 250 mu m, based on the analysis of steady or transient oscillation. The incident frequency f(d) of the ultrasound with sound pressure amplitude smaller than several kilo Pascal was 28 or 38 kHz. The displacement amplitude of bubble oscillation was measured by using laser Doppler vibrometer. It was found that the frequency of the attached bubble was smaller than that of a free bubble which was calculated by using theoretical model. Second, we estimated the sound pressure threshold where the non-spherical oscillation mode appeared. We measured sub-harmonic component (f(d)/2) in the frequency spectrum of the oscillation which generated by parametric instability. Based on the sub-harmonic generation, the appearance of the non-spherical oscillation mode was evaluated. As a result, the threshold pressure was one tenth of that in case of a free bubble
  • Hiraku Tabata, Yukako Kato, Kenji Yoshida, Daisuke Koyama, Kentaro Nakamura, Yoshiaki Watanabe
    INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ULTRASOUND IN THE CONTROL OF INDUSTRIAL PROCESSES (UCIP 2012) 42 2012年  
    Hollow microcapsules have been considered for potential application as drug or gene carriers. Targeted drug or gene release to tumor vascular can be achieved by destroying the capsules by high-intensity ultrasound. This report investigates fabrication of microcapsules having biocompatible polylactic acid (PLA) shell and the mechanical property for the destruction under ultrasound irradiation. The PLA hollow microcapsules with the diameter of 1 to 35 mu m were fabricated by double emulsion method. Red fluorescent dye which is substitute for drug was enclosed into the capsules. The capsules have trilaminar structure. Inner air is surrounded by red fluorescent, and the PLA shell encloses them. Shell thickness of capsules was distributed from 100 nm to 3 mu m. Destruction of the fabricated capsules was investigated by using ultrasound pulse with the center frequencies from 500 kHz to 2 MHz. The behavior of capsule was observed by using an optical microscope under ultrasound irradiation. The frequency dependence of the capsule destruction was investigated and 35% of the capsules with the resonance size was destroyed with 400 kPa at 700 kHz. The capsule shell was ruptured by the ultrasound, and then the inner dye was released; the dye was completely released for 120 seconds under ultrasound irradiation.
  • Kenji Yoshida, Taisuke Yoshikawa, Daisuke Koyma, Kentaro Nakamura, Yoshiaki Watanabe
    INTERNATIONAL CONGRESS ON ULTRASONICS (GDANSK 2011) 1433 304-307 2012年  
    We construct the experimental system with laser Doppler vibrometer (LDV) for measuring the vibration of a single bubble. With the use of this system, we observed the vibration of a bubble attached to rigid material in ultrasonic standing wave with the frequency of 27.8 kHz. The initial bubble radius was ranged from 45 mu m to 235 mu m. Compared to conventional methods e.g. the observation using a high speed camera, this system was effective to measure the vibration with very small amplitude of nanometer order. This advantage enabled us to measure the resonant characteristics in case that the bubble linearly responded to the incident sound. The experimentally measured resonant radius was about 90 mu m, which was smaller than the theoretical prediction of 100 mu m by using the model of a single free bubble. The difference possibly resulted from the effect of rigid material to which the bubble was attached. The results support that the LDV measurement system will be an effective tool to reveal the detail characteristics of bubble vibration.
  • 吉田 憲司, 森岡 峻一, 上田 優都, 小山 大介, 中村 健太郎, 渡辺 好章
    電子情報通信学会技術研究報告. US, 超音波 111(311) 43-47 2011年11月17日  
  • 田畑 拓, 加藤 友佳子, 吉田 憲司, 小山 大介, 中村 健太郎, 渡辺 好章
    電子情報通信学会技術研究報告. US, 超音波 111(158) 91-95 2011年7月21日  
    生体適合性を有するポリ乳酸を膜物質とする中空マイクロカプセルを作製し,その粒径制御を試みた.カプセル径は,作製過程における溶収攪拌の回転速度に大きく依存し,回転速度が速くなるにつれてカプセル径は小さくなることがわかった.回転速度2000〜10000rpmで,カプセル径を数μm〜50μmの範囲で調整可能であった.超音波照射下において,作製したカプセルの振動及び破壊を観測した.レーザドップラ振動計(LDV)を用いてカプセル振動を計測した結果,カプセル径30μm,周波数1MHz,音圧振幅数100kPaにおいて,カプセルの振動振幅は数十nmであった.また周波数2MHzの集束超音波による破壊実験では,粒径約50μmのカプセルがもっとも崩壊しやすいことがわかった.
  • 吉川 泰甫, 吉田 憲司, 小山 大介, 中村 健太郎, 渡辺 好章
    電子情報通信学会技術研究報告. US, 超音波 110(366) 1-6 2011年1月13日  
    超音波音場における単一微小気泡の振動を測定することを目的として,レーザドップラ振動計(LDV)を用いた実験システムを構築した.その観測システムを用いて,微小気泡の特性でも最も基本的かつ重要である線形共振特性を実験的に測定することを試みた.測定対象はガラス壁面に付着させた単一気泡である.LDV観測システムを用いることでナノメートルオーダーの振動振幅を捉えられることを実証し,気泡振動の線形共振特性の評価に成功した.測定結果から共振の鋭さQ値と共振半径を評価し,自由気泡の場合の理論計算結果との比較を行った.その結果,共振半径,Q値の測定値はいずれも理論値よりも小さく見積もられた.この理由としては壁面の存在が気泡振動に影響を与えていると考えられる.本観測結果は,構築したLDV 観測システムが気泡の微小振動測定に非常に有効であることを示しており,今後,壁面が気泡振動に与える影響等の評価が期待できる.
  • 吉川 泰甫, 森岡 峻一, 吉田 憲司, 小山 大介, 中村 健太郎, 渡辺 好章
    超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム講演論文集 31 11-12 2010年12月6日  
  • 小寺 宏典, 田畑 拓, 吉田 憲司, 小山 大介, 中村 健太郎, 渡辺 好章
    超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム講演論文集 31 399-400 2010年12月6日  
  • 吉田 憲司, 明定 功太郎, 渡辺 好章, 秋山 いわき
    超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム講演論文集 31 401-402 2010年12月6日  
  • 小寺 宏典, 北澤 奈津子, 吉田 憲司, 小山 大介, 中村 健太郎, 渡辺 好章
    電子情報通信学会技術研究報告. US, 超音波 110(10) 19-24 2010年4月15日  
    定在波音場に捕捉された含気カプセルの微小な振動振幅を二つの手法を用いて測定した.一つはレーザドップラ振動計(LDV)を用いて直接的に振動振幅を測定する手法である.もう一つの手法は定在波音揚中におけるカプセルに働く音響放射圧から振動振幅を間接的に算出する手法である.前者による測定結果では,カプセルの振動振幅が100nm程度であることが確認された.一方,後者から算出したカプセル振動の振幅は約50〜200nmであり,両手法により測定した値はおおよそ一致した.これらの計測手法により,周囲膜弾性効果を含んだ含気カプセルの共振特性を実験的に計測することができる.
  • 江浦 太之, 吉田 憲司, 渡辺 好章
    電子情報通信学会技術研究報告 109(388) 11-16 2010年1月25日  
  • Daisuke Koyama, Hironori Kotera, Natsuko Kitazawa, Kenji Yoshida, Kentaro Nakamura, Yoshiaki Watanabe
    20th International Congress on Acoustics 2010, ICA 2010 - Incorporating Proceedings of the 2010 Annual Conference of the Australian Acoustical Society 1 635-638 2010年  
    Observation techniques for measuring the vibration of a single microcapsule with a hard plastic shell in an acoustic standing wave field are discussed. First, optical observation of a microcapsule vibration by using a laser Doppler vibrometer (LDV), which can observe small capsule vibration amplitudes at high-frequency, was investigated. Capsules of tens of micrometer size were trapped at the antinode of an acoustic standing wave generated in an observational cell, and the capsule vibration with displacement amplitude of tens of nano-meters could be measured. The acoustic radiation force acting on microcapsules in the acoustic standing wave was measured from the trapped position of the standing wave and the vibrational displacement amplitude of the capsules was estimated from the theoretical equation of the acoustic radiation force, giving results in good agreement with the LDV measurements. The vibrational amplitude of a capsule was found to be proportional to the amplitude of the driving sound pressure. A larger expansion ratio was observed for capsules closer to the resonance condition under the same driving sound pressure and frequency. Copyright © (2010) by the International Congress on Acoustics.
  • 谷村 幸雄, 吉田 憲司, 渡辺 好章
    電子情報通信学会技術研究報告. US, 超音波 109(309) 43-48 2009年11月20日  
    超音波駆動気泡による洗浄効果を検討した.検討方法として,試料表面に初期気泡を付着させて音波を照射し,高速度ビデオカメラを用いて気泡挙動及びそれによる洗浄過程の光学的観測を行った.観測結果より,初期気泡崩壊後,主要気泡が形成され,その周囲に多数の微小気泡が発生することを確認した.これらの気泡振動によって,試料表面が洗浄される様子が観測された.発生した微小気泡に着目し,気泡振動の激しさとその洗浄効果について検討した結果,相関性は弱いが気泡の振動が激しくなるに伴い,洗浄効果も大きくなる傾向が見られた.この弱い相関性は,洗浄効果が気泡-試料表面間距離に依存していることを示唆しており,洗浄効果には気泡振動の激しさに加えて,気泡-試料表面間距離も重要なパラメータとなることを示している.
  • 吉田 憲司, 小畑 和也, 塚本 哲, 牛田 多加志, 渡辺 好章
    超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム講演論文集 30 563-564 2009年11月18日  
  • 江浦 太之, 吉田 憲司, 渡辺 好章, 秋山 いわき
    超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム講演論文集 30 547-548 2009年11月18日  
  • 小畑 和也, 吉田 憲司, 塚本 哲, 牛田 多加志, 渡辺 好章
    超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム講演論文集 30 549-550 2009年11月18日  
  • 谷村 幸雄, 吉田 憲司, 渡辺 好章
    超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム講演論文集 30 129-130 2009年11月18日  
  • 吉川 泰甫, 吉田 憲司, 渡辺 好章
    電子情報通信学会技術研究報告. US, 超音波 109(17) 11-16 2009年4月17日  
    超音波照射に伴う壁面付着気泡の崩壊現象を高速度ビデオカメラを用いてリアルタイム観測を行い,壁面の物性の違いにより生じる気泡挙動の差異を検討した.本報告では壁面の硬さに着目し,剛体として真鍮,ソフトマテリアルとして寒天を用いた.その結果,真鍮上に付着させた気泡は,振動する中で壁面に向かう力を受けて気泡の重心が移動したが,他方,寒天上の気泡では重心移動はほぼ確認されなかった.真鍮壁における気泡の重心移動は仮想的なSecondary Bjerknes forceにより引き起こされたと考えられた.また,気泡の崩壊に伴い発生する微小水流(マイクロジェット)の発生機構についても差異が確認された.真鍮の場合は気泡の重心移動がマイクロジェット発生に寄与しており,寒天の場合は,寒天表面による気泡の運動制限が寄与していると考えられた.これらの結果は壁面の音響インピーダンスや弾性定数の違いにより気泡挙動に差異が生じることを示している.
  • 江浦 太之, 吉田 憲司, 渡辺 好章, 秋山 いわき
    電子情報通信学会技術研究報告. US, 超音波 108(410) 105-110 2009年1月22日  
    患者への負担の少ない肝臓がんの早期診断を目的とした新しい超音波イメージング手法として,周波数の異なる2つの超音波ビームを対向させるコントラストエコー法(Counter-Crossed Beam Contrast Echo法;C-CBCE法)を提案している.C-CBCE法では,二周波数超音波駆動時の造影剤(微小気泡)の非線形振動により生成される和音または差音成分を用いる.本研究では造影剤としてSonazoidを用いた。本稿では,Sonazoidを寒天ゲルで固定した場合と,管内に流した場合について,それぞれ,エコー信号から和音の検出,ドプラ法による流速測定を行った.使用した周波数はそれぞれ2.0MHzと2.8MHzである。その結果,Sonazoidで生成された和音成分である4.8MHz成分を測定できた.また,測定された和音成分のドプラシフトを用いて,40mm/sから80mm/sの範囲で流速を測定できた.
  • 藤川 貴彬, 吉田 憲司, 渡辺 好章
    超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム講演論文集 29 267-268 2008年11月11日  
  • 吉田 憲司, 渡辺 好章
    超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム講演論文集 29 269-270 2008年11月11日  
  • 宮部 潤, 吉田 憲司, 小山 大介, 渡辺 好章
    電子情報通信学会技術研究報告. US, 超音波 108(266) 23-26 2008年10月23日  
    超音波照射による含気カプセルの振動,破壊現象は多くの場合医療分野で応用されている.これらの技術ではカプセル挙動が非常に重要であり,シェルの機械的特性によって挙動が大きく変化すると考えられている.本稿では,シェルの物性と超音波照射時のカプセル挙動を比較するため,生分解性高分子であるポリ乳酸を用いて含気カプセルの作成を行った.結果として,気泡を芯物質とした液中乾燥法を用いることにより,ポリ-L-乳酸及びポリ-DL-乳酸をシェルとする2種類の物性の異なる含気カプセルの作成に成功した.また,作成したカプセルの超音波照射時の挙動を高速度ビデオカメラによって観測した.両者の挙動は明確に異なり,一般的に弾性定数及び引張強度が高いポリ-L-乳酸カプセルの破壊にはDL型と比較して高音圧の超音波照射が必要であった.
  • 吉田 憲司, 渡辺 好章
    日本音響学会誌 64(7) 423-428 2008年7月1日  
  • 藤川 貴彬, 吉田 憲司, 渡辺 好章
    電子情報通信学会技術研究報告. US, 超音波 108(19) 45-50 2008年4月25日  
    複数の気泡に超音波を照射すると,それぞれの気泡間にsecondary Bjerknes forceと呼ばれる引力または斥力の相互作用が働くため,気泡挙動が複雑になる.本報告では,複数気泡の挙動解明を目的にし、二気泡間に働く相互作用について実験的検討を行う.一方の気泡が発生させる放射音波が他気泡の振動に影響を与えるとすると,相互作用により働く力の向きは気泡間の距離に依存することが報告されている.この理論的検討を検証するため,超音波照射時における自由気泡と壁面付着気泡の挙動を,高速度ビデオカメラを用いて光学的に観測した.その結果,ある気泡間距離において相互作用の向きが反転することを,実験的に初めて確認した.この実験的結果は,気泡の放射音波が他気泡の振動に影響することを示唆する.
  • 吉元 直樹, 吉田 憲司, 渡辺 好章, 秋山 いわき
    電子情報通信学会技術研究報告. US, 超音波 107(468) 53-58 2008年1月22日  
    肝臓がんの診断を目的とした新しい超音波イメージングとして,周波数の異なる2つの超音波ビームを交差させるコントラストエコー法(Cross Beam Contrast Echo法;CBCE法)を提案した.CBCE法では,二周波数超音波駆動時の微小気泡の非線形振動により生成される和音または差音成分を用いる.本稿では,市販の造影剤(Sonazoid)を用いて,和音成分の反射強度が最も大きくなる周波数条件の検討,和音成分の生成領域の測定,流体中の微小気泡からの反射波における和音成分の測定を行った.その結果,和音の周波数と気泡の共振周波数を一致させることで高い反射強度が得られること,和音が交差領域周辺のみで生成されること,流体中で二周波駆動される微小気泡のエコーについても静止した微小気泡と同レベルの和音成分の生成を確認した.
  • 吉田 憲司, 中谷 慎太郎, 渡辺 好章, 塚本 哲, 牛田 多加志
    超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム講演論文集 28 485-486 2007年11月14日  
    To examine the effects of microbubble behaviors on the soft material like a living tissue, the collapse behaviors of the bubble on the agar were observed optically under ultrasound irradiation. It was clearly observed that micro-jet formed the micro porus. Also, it is shown that agar surface pulsates locally due to the violent bubble vibration. Moreover, these results suggest that the violent bubble vibration injects the liquid around the bubble into the porus formed by micro-jet. This report will largely contribute the development of the therapy technique with microbubbles because there are few reports about the observation of the detail collapsing behaviors on the soft material.
  • 中谷 慎太郎, 吉田 憲司, 渡辺 好章
    超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム講演論文集 28 217-218 2007年11月14日  
    In order to clarify the process of the mechanical effect caused by micro-bubbles, detailed behaviors of a single bubble adhered to solid surface were optically observed using an ultra high-speed camera. The changing pressure from the bubble to the surface was simultaneously observed by a thin piezoelectric transducer. At the time of collpse, we confirmed the radiation of a micro-jet from the bubble, which was followed by a counter-jet. An impulsive positive pressure to the surface was also observed synchronously with the collapse motion. This pressure seems to come from the jet flow or the violent vibration of the bubble.
  • 吉元 直樹, 吉田 憲司, 渡辺 好章, 秋山 いわき
    超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム講演論文集 28 277-278 2007年11月14日  
    We proposed CBCE method as a new imaging method which is effective to obtain the physiological information in detail such as microvascular blood flow. This study experimentally confirmed the sum frequency components in the ultrasonic waves scattered at the microbubbles in the region of the crossed two beams formed by ultrasonic waves of 2 and 3 MHz.
  • 藤川 貴彬, 中谷 慎太郎, 吉田 憲司, 渡辺 好章
    電子情報通信学会技術研究報告. US, 超音波 107(75) 33-38 2007年5月23日  
    剛体面及び柔軟体面に気泡を付着させ,超音波照射時における気泡崩壊挙動の光学的観測ならびに,崩壊挙動に伴う壁面加圧信号の観測を同時に行う.気泡付着面には,PVDF膜を取り付けた圧電トランスデューサ(剛体面)及び,圧電膜上に形成した寒天膜(柔軟体面)を使用し,硬さの異なる両壁面において,崩壊現象を比較検討した.その結果,光学的観測において,付着気泡の崩壊挙動に大きな違いが見られた.一方,壁面加圧波形の観測においては,低周波成分に周期的なインパルス状の高周波成分が重畳された信号が両壁面から観測された.また,インパルス状の信号は,光学的観測において崩壊挙動に違いが観測されたにも関わらず,両壁面に共通して,気泡が収縮から膨張に転じる際に確認された.この結果は,気泡崩壊挙動に伴う衝撃波が壁面に圧力を加える主な要因であることを示唆している.
  • 大和 哲郎, 吉田 憲司, 渡辺 好章
    電子情報通信学会技術研究報告. US, 超音波 106(543) 53-58 2007年2月21日  
    マイクロカプセルを低音圧で崩壊させるために,超音波照射時の気泡挙動をカプセルの崩壊に応用することを試みた.そのため,カプセル近傍に気泡を配置した場合の気泡とカプセルの挙動観測した.また,気泡挙動を用いた場合と用いない場合でのカプセル崩壊音圧閾値に関する実験を行った.気泡とカプセルに超音波を照射すると,気泡側のカプセル壁が変形することが観測できた.このような変形を繰り返した後,気泡側のカプセル壁から内部気体が放出される.その後,気泡が離散した後,再度超音波を照射したがカプセルはほとんど変形しなかった.また,カプセル崩壊の音圧閾値に関する実験から気泡挙動を用いることにより音圧低下が確認できた.このことより,気泡の挙動を用いることにで,より低音圧でカプセルを崩壊させることが期待される.
  • 須藤 実, 吉田 憲司, 渡辺 好章
    電子情報通信学会技術研究報告. US, 超音波 106(481) 7-12 2007年1月18日  
    マイクロカプセル崩壊時の音響特性を得る事を目的とし,高速度ビデオカメラを用いてカプセル挙動を観測するとともに,音響信号を取得した.その結果,カプセルの挙動が変化すると,受波した音響信号の周波数スペクトルも変化することを確認した.マイクロカプセルに亀裂が生じシェルの振動抑制効果が弱くなると,内部気体は自由気泡のように激しく振動することを確認した.駆動周波数が内部気体の初期半径に対する共振周波数の2倍となるとき,内部気体は駆動音波に対して2倍の周期で振動した.そのときの音響信号に分調波成分が含まれることを確認した.最終的にカプセルの内部気体は拡散により消滅した.
  • 吉田 憲司, 中谷 慎太郎, 渡辺 好章
    電子情報通信学会技術研究報告. US, 超音波 106(251) 5-10 2006年9月15日  
    超音波照射に伴う壁面付着気泡の崩壊現象を高速度ビデオカメラ(最高撮影速度1000000frame/sec)を用いてリアルタイム観測を行い,気泡サイズがマイクロジェット発生及び気泡崩壊の要因に対して与える影響を検討した.その結果,初期半径が自由気泡の共振半径に近い時,壁面方向へ向かうマイクロジェット及び壁面反対方向へ向かうマイクロジェット(カウンタージェット)が発生し,気泡崩壊の要因はカウンタージェット発生後の気泡自身の急激な収縮であることを確認した.対照的に初期半径が共振半径から離れるに伴いマイクロジェット,カウンタージェットの発生は困難になり,気泡崩壊の要因は気泡と剛体壁面の接触部位に生じた歪の成長であることを確認した.
  • 吉田 憲司, 渡辺 好章
    電子情報通信学会技術研究報告. US, 超音波 106(28) 13-18 2006年4月19日  
    定在波音場における単一気泡の非球形振動を高速度ビデオカメラを用いて観測し,様々な条件における非球形振動に関して形状振動の周波数成分を計測した.その結果,共振半径以下の気泡について,平衡半径が小さくなるに伴い気泡の形状振動の周波数は高くなることを確認した.そこで,気泡の形状振動の周波数が高くなる原因について検討するため,気泡の歪が微小であるという仮定の下で膨張,収縮の呼吸振動が形状振動に与える影響を理論的に考察した.その結果,平衡半径の減少に対する形状振動の周波数が増加する要因は呼吸振動の非線形性が強くなるためである可能性が示唆された.
  • Kenji Yoshida, Shitaro Nakatani, Yoshiaki Watanabe
    2006 IEEE ULTRASONICS SYMPOSIUM, VOLS 1-5, PROCEEDINGS 2405-2408 2006年  
    The mechanical action under ultrasound irradiation results from the collapse of bubbles. There are two types for the collapse of a bubble. One is the symmetrical collapse in which shock wave is generated. The other is asymmetrical collapse in which micro-jet is generated. We focus on the asymmetrical collapse. There are few reports about the asymmetrical collapse in the ultrasound field and therefore the mechanism is unknown in detail. In order to clarify the asymmetric collapse of a bubble in ultrasound field, it was attempted to observe the collapse behavior of a single bubble adhered to the rigid wall with highspeed video camera of which maximum recording rate is 1000000 frames/see. We succeeded in obtaining the continuous images of the asymmetrical collapse behavior which includes the initial stage of micro-jet formulation. In this paper, this observation results are discussed. As a result, it is shown that the temporal oscillation of the surface fluctuation on the bubble wall is important factor for the micro-jet formulation. Also, we measured both the speed and the tip diameter of the observed micro-jet. It is shown that the speed of the observed micro-jet is at least 13m/s or more and the tip diameter is about 9 mu m.
  • 吉田 憲司, 渡辺 好章
    電子情報通信学会技術研究報告. US, 超音波 104(613) 53-58 2005年1月28日  
    超音波により駆動されている微小気泡はその周囲条件により球形振動, 非球形振動, 分裂等の様々な挙動を見せる. そこで, 音圧と平衡半径の違いに対する気泡挙動の変化と気泡の非球形振動の周期性について検討するため, 単一気泡の振動形態に対して光学的観測と気泡形状の安定性に関する数値計算を行った. 様々な平衡半径に対して音圧を変化させながら気泡振動を観測した結果より, 気泡が非球形振動を行う平衡半径は音圧に大きく依存し, 気泡は共振条件で歪みやすいことを示した. また, 二種類の非球形振動を観測した. 一つは照射音波と同じ周期で振動する形態であり, もう一つは照射音波の二倍の周期で振動する形態である. 気泡が照射音波と同じ周期で振動するか二倍の周期で振動するかは平衡半径と音圧の条件に大きく依存することを示した.

主要な共同研究・競争的資金等の研究課題

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産業財産権

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