JPH04126159U - 超音波顕微鏡 - Google Patents

超音波顕微鏡

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JPH04126159U
JPH04126159U JP3097491U JP3097491U JPH04126159U JP H04126159 U JPH04126159 U JP H04126159U JP 3097491 U JP3097491 U JP 3097491U JP 3097491 U JP3097491 U JP 3097491U JP H04126159 U JPH04126159 U JP H04126159U
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JP
Japan
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water tank
acoustic lens
sample
moving
support frame
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JP3097491U
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Inventor
泰宏 大村
貢 酒井
容子 河野
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本考案は、機械的強度や位置合わせ精度を低下
させることなく走査範囲を拡大できる超音波顕微鏡を提
供することを目的とする。 【構成】本考案は、超音波を伝播させるためのカプラ液
体が入った水槽13中に試料を入れ、この試料に対して
水槽13の上方に配置された音響レンズ27から集束す
る超音波を入射し、超音波入射方向のZ方向に水槽13
と音響レンズ27とを相対的に移動させて音響レンズ2
7の焦点調節を行うと共に、Z方向と直交するX,Y方
向に水槽13と音響レンズ27とを相対的に移動させて
試料を走査する超音波顕微鏡において、水槽13の下方
に配置され該水槽13を保持してZ方向に移動させる上
下動機構12と、音響レンズ27が取付けられ、その音
響レンズ27をX方向およびY方向に移動すると共に少
なくともX方向に高速走査するXYスキャナ11とを具
備したものである。

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】
本考案は、超音波を用いて試料の画像を得る超音波顕微鏡に係り、特に音響レ ンズおよび水槽の移動機構の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
送信信号をトランスデューサで超音波に変換し、この超音波を音響レンズによ って集束球面波として試料に入射させ、その試料反射波を取込んで一点の情報と し、音響レンズと試料とを相対的に二次元走査して超音波の画像を形成する超音 波顕微鏡が知られている。
【0003】 かかる超音波顕微鏡は、図7に示すように、X方向(図中水平方向)およびY 方向(紙面に対して垂直方向)に移動可能なXYステージ1上に水槽2が設置さ れ、水槽2上方にXスキャナ3に保持された音響レンズ4が配置されている。さ らに、Xスキャナ3はZ方向(上下方向)に移動可能なZステージ4に取付けら れた構成となっている。なお、水槽2の中には超音波を伝播させるためのカプラ 液体5が入れられていて、その中に試料Sが沈められている。
【0004】 この様に構成された超音波顕微鏡では、Zステージ4によって音響レンズ4と 試料SとのZ方向の相対的位置が調節され、XYステージ1によって音響レンズ 4と試料SとのXY方向の相対位置が調節される。測定時においては、Zステー ジ4によって、音響レンズ4からの超音波が集束する位置に試料Sが位置するよ うに調節される。そして、超音波による二次元走査は、Xスキャナ3によってX 方向に高速走査され、XYステージ1のYステージ1bによってそれと直交する Y方向に走査される。
【0005】
【考案が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した走査機構を備えた超音波顕微鏡は、X走査範囲を広げ ようとすると、それに伴ってXスキャナ3も大きくなり、例えばX走査範囲が4 00mm以上になるような場合、その様な大型化したXスキャナを上下動させる 機構を装置本体に持たせなければならず、機械的強度や位置合わせ精度が低下す るという問題が生じる。
【0006】 また、XスキャナにZステージを設け、そのZステージに音響レンズを取付け た構成とすれば、大型化したXスキャナを上下動させずに音響レンズのみを上下 動させることができる。ところが、音響レンズと共にZステージまで高速走査し なければならないので高速化に不利である。
【0007】 本考案は以上のような実情に鑑みてなされたもので、機械的強度や位置合わせ 精度の低下を招くことなく走査範囲を拡大することができる超音波顕微鏡を提供 することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第1の考案に係る超音波顕微鏡を、超音波を伝播 させるためのカプラ液体が入った水槽中に試料を入れ、この試料に対して前記水 槽の上方に配置された音響レンズから集束する超音波を入射し、前記試料に対す る超音波の入射方向であるZ方向に前記水槽と前記音響レンズとを相対的に移動 させて前記音響レンズの焦点調節を行うと共に、前記Z方向と直交するX,Y方 向に前記水槽と前記音響レンズとを相対的に移動させて前記試料を走査する超音 波顕微鏡において、前記水槽を保持して前記Z方向に移動させる上下動機構と、 前記音響レンズが取付けられ、その音響レンズを前記X方向および前記Y方向に 移動すると共に少なくともX方向に高速走査を行うXYスキャナとを具備した構 成とし、
【0009】 第2の考案に係る超音波顕微鏡を、超音波を伝播させるためのカプラ液体が入 った水槽中に試料を入れ、この試料に対して前記水槽の上方に配置された音響レ ンズから集束する超音波を入射し、前記試料に対する超音波の入射方向であるZ 方向に前記水槽と前記音響レンズとを相対的に移動させて前記音響レンズの焦点 調節を行うと共に、前記Z方向と直交するX,Y方向に前記水槽と前記音響レン ズとを相対的に移動させて前記試料を走査する超音波顕微鏡において、内部には 前記水槽が収納される空間が形成され、側面には外部から前記収納空間に対し前 記水槽を出し入れするための開口部が設けられた支持枠体と、前記支持枠体の外 部で載置された前記水槽を前記支持枠体の開口部から前記収納空間へ移動させる と共に、前記支持枠体の内部で載置された前記水槽を前記支持枠体の開口部から 外部へ移動させる移動台と、前記支持枠体に保持されて前記収納空間下方に配置 され、前記支持枠体内に移動された前記水槽よりも下方から上昇して該水槽を保 持すると共に、その保持した水槽を前記移動台よりも上方から下降して該移動台 へ移す上下動機構と、前記支持枠体に保持されて前記収納空間上方に配置され、 前記音響レンズが取付けられ該音響レンズを前記X方向および前記Y方向に移動 すると共に少なくともX方向に高速走査を行うXYスキャナとを具備した構成と した。
【0010】
【作用】
上記した第1の考案によれば、水槽が上下動機構によってZ方向に移動して音 響レンズをZ方向に移動させずに焦点調節が行われ、音響レンズがXYスキャナ によってX方向に高速走査されると共に一走査毎にY方向に移動して二次元走査 が行われる。走査範囲を拡大した場合には、XYスキャナや水槽が大きくなるが 、水槽は上下動機構に保持され、音響レンズはXYスキャナに保持されて、水槽 のみが上下動すると共に音響レンズのみが高速走査されるので、機械的強度や位 置合わせ精度が低下するのを防止できる。
【0011】 上記した第2の考案によれば、水槽は移動台上に載せられて支持枠体の側面に 形成された開口部から収納空間に移動し、この状態で上下動機構を上昇させるこ とにより、上下動機構に保持されて移動台から上下動機構へ移される。一方、上 下動機構に保持された水槽の上方には支持枠体に保持されたXYスキャナに取付 けられている音響レンズがあり、上下動機構によって水槽のみがZ方向に移動し て音響レンズに対する焦点調節が行われる。そして、音響レンズのみがXYスキ ャナによってX方向に高速走査されると共にY方向に移動されて二次元走査され る。また、水槽を顕微鏡外へ取出す場合には、支持枠体内に移動台を配置した状 態で上下動機構により水槽を下降させて移動台上に移し、水槽を移動台上に乗せ た状態で支持枠体の開口部から外に移動する。
【0012】
【実施例】
以下、図面を参照しながら本考案の実施例を説明する。
【0013】 図1には本考案の第1実施例に係る超音波顕微鏡の移動機構部分の構成が示さ れている。この超音波顕微鏡は、上端が開口し水槽収納空間が形成されている支 持枠体10に、その上端開口部にXYスキャナ11が設けられ、上記水槽収納空 間の下方に上下動機構12が設けられている。符号13は水槽であり、水槽収納 空間に配置された状態を示している。
【0014】 XYスキャナ11は、支持枠体10の上端開口部の図示する矢印Y方向の対向 する二辺にボールネジからなるY送りねじ14a,14bがそれぞれ配設され、 一方のY送りネジ14aの一端部にモータ15が取付けられ、その他端部にYエ ンコーダ16が取付けられている。Y送りネジ14a,14b間にはタイミング ベルト17が張架され、Y送りネジ14aと14bとにモータ15から同じタイ ミングで同じ回転量が与えられるようになっている。また、各Y送りネジ14a ,14bには移動部材18(Y送りネジ14b側は不図示)が螺合されている。 さらに、支持枠体10の上端開口部には、長手方向を図示する矢印X方向に向 けたXステージ19が設けられている。このXステージ19は、その両端部に各 Y送りネジ14a,14bに螺合した移動部材18がそれぞれ固定されている。 さらに、Y送りねじ14a,14bの各々に沿って設けられたガイドレール19 a,19bに摺動自在に嵌合している。
【0015】 Xステージ19には、その長手方向となるX方向に沿ってX送りネジ21が設 けられている。X送りネジ21は、一端部にモータ22が取付けられ、他端部に Xエンコーダ23が取付けられている。また、Xステージ19は、図2に示すよ うに、その下面にX方向に沿ってリニアボールガイド24が設けられている。こ のリニアボールガイド24には、レンズ保持部材25が摺動自在に下側から取付 けられている。レンズ保持部材25にはX送りネジの移動部材が固定されていて 、X送りネジ21が回転することによってレンズ保持部材25自体がX方向に移 動するようになっている。このレンズ保持部材25の下面に形成されているアリ 溝26に、音響レンズ27の取付け部に形成されているアリ部28を挿入するこ とにより、音響レンズ27が着脱自在に取付けられる。なお、音響レンズ27の 側面に設けられているコネクタ部29に、信号ケーブルの一端が接続され、送信 部及び受信部との接続が行われる。
【0016】 一方、上下動機構12は、そのベース31が支持枠体10又はその他の固定部 に固定されている。図3に示すように、ベース31の前面には、図示する矢印Z 方向となる上下方向に2つのガイドレール32が設けられ、このガイドレール3 2に可動部材33が摺動自在に取付けられている。この可動部材33は、その上 面が水槽13を支持する支持柱35の載置台34となり、またベース31との対 向面に横幅が上記2つのガイドレール32の間隔よりも狭く縦が水槽13のZ方 向の移動ストロークに応じた長さの開口部35が形成されている。基端部がベー ス31に固定された固定台36が、この開口部35からベース31の前面側へ突 出して設けられている。固定台36には軸受けを介してナット37が回転自在に 固定され、このナット37のねじ部に送りねじ38が螺入され、その送りねじ3 8の先端が載置台34の下面に固定されている。さらに、固定台36にはモータ 39が設置され、その回転軸41とナットとが動力伝達ベルト42を介して連結 されている。
【0017】 以上のように構成された超音波顕微鏡では、水槽13が上下動機構12の載置 台34上に置かれた支持柱35上に載置され、音響レンズ27がその水槽13上 方に配設されたXYスキャナ11のレンズ保持部材25に取付けられて水槽13 と対向配置される。
【0018】 水槽13のカプラ液体中に入れられた試料に、音響レンズ27の焦点を合わせ るためのフォーカシング動作は、上下動機構12で水槽13をZ方向へ移動させ ることによって行われる。すなわち、モータ36の回転が動力伝達ベルト42を 介してナットへ伝えられてナットが所定の方向に回転する。ナット37側が固定 されていることから、送りねじ38がZ方向へ移動し、この送りねじ38の先端 部に固定されている可動部33も連動してZ方向へ移動する。この結果、可動部 33に載置されている水槽13が上下動し、モータ39の回転量および回転方向 を制御することにより水槽13をZ方向の所望の位置に移動することができる。 この様にして、試料と音響レンズ27とのZ方向の相対位値が決められたなら ば、XYスキャナ11によって試料を二次元走査する。XYスキャナ11では、 モータ15を回転させると、その回転が一方のY送りねじ14a及びタイミング ベルト17を介して他方のY送りねじ14bにそれぞれ伝えられ、各Y送りねじ 14a,14bが同様に回転することにより、Xステージ19がガイドレール1 9a,19bに沿ってY方向へ移動し、音響レンズ27のY方向の位置がYエン コーダ16から出力される。また、モータ22を回転させることにより、X送り ねじ21が回転し、これに螺合しているレンズ保持部材25がリニアボールガイ ド24にガイドされてX方向に移動し、これによってレンズ保持部材25に取付 けられている音響レンズ27がX方向へ移動するものとなる。音響レンズ27の X方向の位置はXエンコーダ23から出力される。
【0019】 実際の描画時には、X方向に高速走査すると共に、X方向の一ライン走査が終 了する度に、Y方向へ1ライン間隔分づつ移動させて試料を二次元走査する。不 図示の画像形成部では、試料各点からの反射波の情報をデジタルメモリに蓄え、 画像を形成する。
【0020】 この様に本実施例は、支持枠体10の上端開口部にXYスキャナ11を設け、 Y方向の移動はXスキャナが取付けられたXステージ19によって行い、高速走 査を行うX方向の移動は音響レンズ27およびそのレンズ保持部材25のみを移 動させるXスキャナによって行うようにし、しかも水槽収納空間の下方に上下動 機構12を設け、Z方向の調節は上下動機構12に載置された水槽13の上下動 によって行うようにした。
【0021】 したがって、二次元走査範囲を行うためのXYスキャナ11の荷重は、Z方向 の調整を行う上下動機構12には全くかからないので、二次元走査範囲を拡大す るために、XYスキャナ11を大きくしても、上下動機構12の負担は増えるこ とがなく、機械的強度が低下したり位置合わせ精度が低下するなどの不都合が生 じることがない。また、高速移動されるのは音響レンズ27と一部の付属部品2 5に限られるので、高速走査のストロークが長くなっても高速化の妨げとはなら ない。 次に、本考案の第2実施例について説明する。 図4には、第2実施例に係る超音波顕微鏡の移動機構部分の構成が示されてい る。
【0022】 本実施例で用いられる支持枠体50は、上端が開口し水槽収納空間が形成され ていると共に、一側面が開口しここから水槽13を出し入れ可能な構造となって いる。支持枠体50の上端開口部のY方向の対向する二辺にはYステージ51a ,51bがそれぞれ設けられている。両Yステージ51a,51bには、リニア ボールガイド52a,52bがそれぞれ設けられている。リニアボールガイド5 2a,52bには、スライダー54a,54bがそれぞれ摺動自在に取付けられ 、さらに各スライダー54a,54bは不図示のボールネジに螺合されている。 一方のYステージ51a内のボールネジの一端部にはモータ55が取付けられて いる。また、モータ55の回転はタイミングベルト56を介して他方のYステー ジ51b内のボールネジの回転軸に伝えられるように構成されている。
【0023】 Yステージ51a,51b上にはXステージ57が交差して配置され、スライ ダー54a,54bがそれぞれ固着されている。このXステージ57内にはX送 りねじ58が配設され、その一端にはモータ59が取付けられ、他端にはXエン コーダ61が取付けられている。さらに、X送りねじ58には前記第1実施例と 同様にレンズ保持部材62が取付けられ、レンズ保持部材62に音響レンズ63 が取付けられている。上記Yステージ51a,51bとXステージ57とからX Yスキャナを構成している。
【0024】 また、支持枠体50の上端開口部の下方に形成され、水槽64が図示する如く 配置される水槽収納空間は、Z方向に移動する水槽64のストロークを十分確保 できるだけの高さを有している。
【0025】 この水槽収納空間の下方に上下動機構70が設けられている。この上下動機構 70は、図5に示されるように、水槽収納空間下方に配設される横フレーム65 に固定部材71が固定され、この固定部材71に2本のガイドシャフト72a, 72bが摺動自在に上下方向に貫通されると共に、送りねじ73がナット71a に螺入されて上下方向に貫通している。これらガイドシャフト72a,72bの 一端は可動載置台74に固定され、送りねじ73の一端は可動載置台74に軸受 け75を介して取付けられている。また、ガイドシャフト72a,72bの他端 は固定板76にそれぞれ固定されている。また、送りねじ73の他端は固定板7 6に回転自在に嵌挿され、固定板76の裏面側に取付けられたモータ77に連結 されている。
【0026】 また、本実施例では、水槽64を支持枠体50内の水槽収納空間に出し入れす るための移動台車80が備えられている。この移動台車80は、支持枠体50の 側面開口部から支持枠体50の内部に挿入したときに、上記横フレーム65を回 避するための切れ込み81が形成されている。また、横フレーム65の上面より も高い位置となる移動台車80の上面には載置板82が設けられている。この載 置板82は、移動台車80を支持枠体50内にセットしたときに上下動機構70 の可動載置台74が対向するところに開口部83が形成されている。また、移動 台車80には、走行用のキャスター84が取付けられている。
【0027】 以上のように構成された本実施例では、水槽64を移動台車80の載置台82 上に載せて、水槽64が設置されていない支持枠体50の側面開口部から水槽収 納空間まで挿入する。この状態では、上下動機構70の可動載置台74が、開口 部83から露出した水槽64の下面に対向している。
【0028】 次に、上下動機構70のモータ77を駆動して、移動台車80上の水槽64を 可動載置台74上へ移す。すなわち、モータ77を駆動することにより、送りね じ73が回転する。送りねじ73が挿入されているナット71aは固定部材71 に固定されているため、送りねじ73自体が上昇する。ガイドシャフト72a, 72b、固定板76、モータ77、可動載置台74は共に送りねじ73と一体と なっているので、これらは一体となって上昇し、可動載置台74が開口部83か ら水槽64を直接押し上げて、可動載置台74上に水槽64が移される。
【0029】 また、上下動機構70に支持されている水槽64を支持枠体50外へ取り出す 場合には、上述した場合とは逆に、水槽64が載置されている可動載置台74を 下降させ、待機している移動台車80の載置板82よりも可動載置台74が下に なった時点で水槽64が移動台車80上に移される。その後、移動台車80を支 持枠体50の側面開口部より引き出すことにより、支持枠体50の外部へ取り出 すことができる。
【0030】 また、Yステージ51a,51bおよびXステージ57からなるXYスキャナ に支持された音響レンズ63が、上下動機構70に支持されている水槽64に対 向配置され、音響レンズ63がXステージ57によってX方向に高速走査される と共にYステージ51a,51bによってY方向へ順次移動され、二次元走査が 行われるものとなる。
【0031】 この様に本実施例によれば、支持枠体50の上端開口部にYステージ51a, 51bおよびXステージ57からなるXYスキャナを設けてこれに音響レンズ6 3を支持させ、水槽収納空間の下方に上下動機構70を設けて水槽64を支持す るようにしたので、前記第1実施例と同様に二次元走査範囲を拡大するために、 XYスキャナを大きくしても、機械的強度が低下したり位置合わせ精度が低下す るなどの不都合を防止でき、かつ走査の高速化を図ることができる。
【0032】 また、支持枠体50の側面に開口部を設け、この開口部から支持枠体50の内 外へ出入り可能な移動台車80を備え、上下動機構70のモータ77の制御のみ で水槽64を移動台車80から上下動機構70へまたはその逆に移し代え可能に したので、水槽64の交換作業を極めて容易にでき、作業負担の軽減を図ること ができる。 図6(a)(b)は上記第2実施例の変形例を示す図である。
【0033】 この変形例は、上下動機構70の可動載置台74の上面に位置決め用ピン91 を設け、位置決め用ピン91が嵌合される嵌合穴92が形成された位置決め板9 3を、水槽64の下面であって可動載置台74に対向する領域に取り付けたもの である。 この様な変形例によれば、可動載置台74に載置された水槽64が横ずれする のを確実に防止できる。
【0034】
【考案の効果】
以上詳記したように、第1の考案によれば、機械的強度、位置合わせ精度、走 査速度を低下させることなく走査範囲を拡大できる超音波顕微鏡を提供できる。 また、第2の考案によれば、機械的強度や位置合わせ精度を低下させることな く走査範囲を拡大でき、さらに水槽の交換作業が極めて容易になる超音波顕微鏡 を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の第1実施例に係る超音波顕微鏡の移動
機構の構成を示す斜視図。
【図2】第1実施例に係る超音波顕微鏡のXステージの
断面図。
【図3】第1実施例に係る超音波顕微鏡の上下動機構の
断面図。
【図4】本考案の第2実施例に係る超音波顕微鏡の移動
機構の構成を示す斜視図。
【図5】第2実施例に係る超音波顕微鏡の上下動機構の
断面図。
【図6】第2実施例の変形例を示す図。
【図7】従来の超音波顕微鏡の移動機構を示す断面図。
【符号の説明】
10,50…支持枠体、11…XYスキャナ、12,7
0…上下動機構、13,64…水槽、27,63…音響
レンズ。

Claims (2)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波を伝播させるためのカプラ液体が
    入った水槽中に試料を入れ、この試料に対して前記水槽
    の上方に配置された音響レンズから集束する超音波を入
    射し、前記試料に対する超音波の入射方向であるZ方向
    に前記水槽と前記音響レンズとを相対的に移動させて前
    記音響レンズの焦点調節を行うと共に、前記Z方向と直
    交するX,Y方向に前記水槽と前記音響レンズとを相対
    的に移動させて前記試料を走査する超音波顕微鏡におい
    て、前記水槽の下方に配置され該水槽を保持して前記Z
    方向に移動させる上下動機構と、前記音響レンズが取付
    けられ、その音響レンズを前記X方向および前記Y方向
    に移動すると共に少なくとも前記X方向に高速走査を行
    うXYスキャナと、を具備したことを特徴とする超音波
    顕微鏡。
  2. 【請求項2】 超音波を伝播させるためのカプラ液体が
    入った水槽中に試料を入れ、この試料に対して前記水槽
    の上方に配置された音響レンズから集束する超音波を入
    射し、前記試料に対する超音波の入射方向であるZ方向
    に前記水槽と前記音響レンズとを相対的に移動させて前
    記音響レンズの焦点調節を行うと共に、前記Z方向と直
    交するX,Y方向に前記水槽と前記音響レンズとを相対
    的に移動させて前記試料を走査する超音波顕微鏡におい
    て、内部には前記水槽が収納される空間が形成され、側
    面には外部から前記収納空間に対し前記水槽を出し入れ
    するための開口部が設けられた支持枠体と、前記支持枠
    体の外部で載置された前記水槽を前記支持枠体の開口部
    から前記収納空間へ移動させると共に、前記支持枠体の
    内部で載置された前記水槽を前記支持枠体の開口部から
    外部へ移動させる移動台と、前記支持枠体に支持されて
    前記収納空間下方に配置され、前記支持枠体内に移動さ
    れた前記水槽よりも下方から上昇して該水槽を保持する
    と共に、その水槽を前記移動台よりも上方から下降して
    該移動台へ移す上下動機構と、前記支持枠体に支持され
    て前記収納空間上方に配置され、前記音響レンズが取付
    けられ該音響レンズを前記X方向および前記Y方向に移
    動すると共に少なくとも前記X方向に高速走査を行うX
    Yスキャナと、を具備したことを特徴とする超音波顕微
    鏡。
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Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015145785A (ja) * 2014-01-31 2015-08-13 株式会社コベルコ科研 超音波顕微鏡及び超音波検査方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0220168B2 (ja) * 1983-06-13 1990-05-08 Mitsubishi Electric Corp

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JP2015145785A (ja) * 2014-01-31 2015-08-13 株式会社コベルコ科研 超音波顕微鏡及び超音波検査方法

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