超音波の原理（無料版）JB-POT、超音波検査士を受ける方必見
▪️初めましてTEE太郎です。
この記事を読んでいただきありがとうございます。
この記事は超音波の基礎に特化した記事になっており、
話し言葉で内容が進んでいくのでフランクな感じで読める記事となっております。
JB-POTの資格取得試験をはじめ、超音波検査士、超音波の物理に興味がある方必見となっておりますのでぜひ活用していただければと思います。
最後に総まとめとして演習問題もあります。（有料版のみ）
それでは無料版（約3000文字）をお楽しみください。
1. 超音波の特性
最初に超音波の原理と生体の音響特性についてご説明させていただきます。
まず超音波とは何かというと、読んで字のごとく音の一種になるんですね。
一般的には音というのは振動であって、
様は空気の振動ですね。波動現象とも言うんですが、
普段しゃべりかけているこの音も実は空気を振動させて、振動が伝わって、鼓膜に伝わる。
その鼓膜の振動を脳みそが音に変換しているっという形になります。
人が出せる音は大体300～4000Hzといわれてまして
聞こえる音…
可聴域とかいうんですが
周波数は
耳の良い人で約2万Hzくらい
なおかつ低い音ですと20Hzくらいと言われております。
20Hzから20kHzとここまで広い幅の音が聞こえる人はあまりいないんですが
小さい子供の方が高いヘルツが聞こえます。
なのでモスキート音とか聞いたことあると思うんですけれども
あれってだいたい1万8000HZ前後くらいらしいんですね。
なので高い音が比較的聞こえる…子供とか若い人はこのモスキート音が聞こえてくるっということになります。
っでヘルツっていうのは振動数のことなんですが、1秒間に何回あるものが振動するか？
なんですね。
なので2万HZですから、1秒間に2万回そこで振動が起きているってこと。
振動回数の多い音ほど高い音になって
振動回数が少ないほど低い音になります。
2. 音の一種
じゃーその超音波って実は日常でも使用しております。
多分聞けばわかるとおもいますが…
みなさまご存知の超音波診断装置をはじめ、今流行りの電動歯ブラシだったり
あとは治療とかでも使用したりするのでとても幅広く使うことができる優秀なものとなっております。
でその音って言うのは先ほどもお話しましたけれども
波動現象なので、物質がないと超音波は伝わっていきません
超音波では気体、液体、固体の何かを伝播するものがあれば伝わります。
一般的には硬いものほど伝わり方が速いですね。
液体より個体の方が速いですよね？
なので真空中は超音波は伝わりません。
例えば宇宙とかですね。
宇宙は真空状態なので音は伝わりません。
あと光。
光は透明な物体を通過するのに対して、超音波は光を通さない媒体中でも伝搬すると言われておりますが…
…ん？
どういうこと？
説明します！！！
イメージ的には閉め切っている部屋を思い出してください
締め切っている部屋からは光って漏れないと思いますが…
喋っている声って隣からある程度聞こえてきますよね？
それが超音波は光を通さない媒体中でも伝搬する。
っということです。
っでまた超音波の性質として減衰というものがあります。
これはどんどん伝わっていくことにつれて音の強さが弱くなっていく現象のことを言います。
ここに関しては後で詳しくお話させえていただきます。
っでまた超音波は反射っていう性質を持っていて
超音波は何もなければ透過していくんですが、性質の異なる物質と物質の境界面で反射がおこります。
皆様ご存知だと思いますが、エコーの画像っていうのは反射の性質を利用しています。
それをパルス反射法と言います。
3. パルス反射法
それではここから詳しい原理の話になってきますが…
このパルス反射法はどういう原理かと言いますと…
計算式は
距離と時間と速度の関係で求めることができるんですね。
おそらく小学生の時にやっていると思いますが…、
き・は・じとか
やりましたよね？
様はこれというのはこの二つがわかれば残りの一つがわかりますよってことです。
下の図でいうと、
音を出しているサイレンと建物があります。
音を出して建物にあたって、帰ってくる音を自分の耳で聞くんですね。
そうすると距離と速さと時間の関係で測定することはできます
（速さというのは固有音速で一定になってくるので、ここからどれくらいの距離に何かがあるかっていう距離を求めることができる。）
あとから反射のところで詳しくご説明させていただきますが、
注意していただく点としましては超音波というのは行って帰って、初めて画像化されるので距離は二倍してあげないとけないっていうのがポイントになってきます。
これが超音波の原理ですね。
次に超音波の性質ですけれども…
超音波の波には縦波と横波という二種類の波が存在します。
超音波装置では基本的に縦波が使われています。
そのほかの特性として直進性、反射、屈折、散乱、減衰ってありますが…
しっかりと説明させていただきます。
4. もっと詳しく知りたければ有料版で…
ここまでが無料版となっております。
実際資料はあるけどどのように勉強したら良いかわからない人は多数いると思います
この記事は実際講師が喋っているかのような言い回しなので
新鮮に勉強ができるのではないかと思います。
ぜひ今後この記事を活用して合格したいという方は有料版がおすすめとなります。
今後も下記のアウトラインに沿って情報発信していきますので
宜しくお願いいたします
【アウトライン】
超音波の原理
超音波の性質
周波数、波長、組織透過性、固有音速
超音波の物理特性
固有音響インピーダンス
セカンドハーモニック
探触子
圧電効果
振動子
バッキング材
走査法
フォーカス
距離分解能、方位分解能
リニアアレイとフェイズトアレイ
画像
基本画像
装置設定
画面表示
Bモード、Mモード、断層法、3D
シグナルプロセス
ドプラ法の原理
ドプラ原理
ドプラ効果の式
ドプラ偏位周波数に影響を与える因子
速度レンジ（Nyquist limit）
速度表示法の特徴
パルスドプラ法、high PRF パルスドプラ法
連続波ドプラ法
カラードプラ法
5. まとめ
皆様いかがでしたでしょうか。
最近は受験者が年々に増えていき今年は600人越すのではないかと言われているJB-POT。
それと負けじと超音波検査士試験も年々受講者が増えてきております。
決して安くはない受験料、講習料ですので
この記事が役に立てればと思います。
先生、技師さんからこの記事を読んで活かしてもらえてら嬉しいです。
無事にみなさまが合格でできるように応援しています。
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