JP2013226390A - 探触子、及びそれを用いた被検体情報取得装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光反射部材において支持層の高い気体透過性を補うためのガスバリア層を形成することで、気体流入による光反射層と支持層間の密着性劣化を防ぎ、剥離などを低減した探触子を提供する。
【解決手段】探触子は、間隙を挟んで設けられた２つの電極のうちの一方の電極を含む振動膜が振動可能に支持されたセル構造を少なくとも１つ含む素子と、前記素子より被検体側に設けられた光反射層１０８と、光反射層１０８を支持する支持層１０４と、支持層１０４の両面の少なくとも一方の側に、支持層より高いガスバリア性を有するガスバリア層１０６を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光音響探触子などとして用いられ光反射部材付き静電容量型電気機械変換装置等を備える探触子、及びそれを用いた被検体情報取得装置に関する。

近年、疾患の早期発見技術として超音波診断、特に光音響を用いた光音響画像診断（ＰＡＴ：Ｐｈｏｔｏ−Ａｃｏｕｓｔｉｃ−Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）が注目される様になっている。これは、生体に対して非侵襲で、且つ透過率の高い近赤外光を用いて、生体内の情報を可視化する技術であり、近赤外光を照射した時に生体が光エネルギーを吸収し、瞬間的に熱膨張して発生する音響波を検知することで生体内のイメージングを行なう。尚、本明細書において、音響波とは、音波、超音波、光音響波と呼ばれるものを含む。例えば、被検体内部に可視光線や赤外線等の光（電磁波）を照射して被検体内部で発生する光音響波を含む。以下では、超音波という用語を音響波の代表として用いることもある。

図７に光音響画像診断の概略図を示す。生体などの診断対象（被検体）５０４にレーザー光５０２を照射し、被検体５０４から発生する超音波５０６を探触子５０８で検知する。超音波は気体中では減衰が激しく、又、音響インピーダンスが異なる物質の界面で強く反射されてしまう。そのため、被検体５０４と探触子５０８の間には、音響インピーダンスが被検体や探触子と同じ程度の音響媒体５００で満たしておくことが普通である。レーザー光５０２と探触子５０８を同期走査して被検体５０４の所望領域の診断を行なうが、レーザー光５０２が被検体５０４から外れた場合には直接探触子５０８に照射され、大きな音響ノイズが発生し、診断に悪影響を及ぼすことがある。レーザー光５０２を探触子５０８と同じ側から入射する構成もあるが、その場合でも、散乱光などが探触子５０８に入射して吸収されるとノイズが発生してしまうことがある。このため、探触子５０８の表面にはレーザー光５０２を反射する光反射部材を設置することが好ましい。

この光反射部材が有するべき特徴として、１）使用する光の波長領域での高い反射率、２）被検体から発生する信号（超音波）に対する高い透過性、３）周囲の音響媒体に対する音響インピーダンス整合性、が求められる。金属膜などは光に対して高い反射率を有するが、音響インピーダンスが大きく、音響インピーダンス整合を考えると金属中の音の波長の１/３０程度以下の厚さにする必要がある。非特許文献１には、樹脂フォイル上に８μｍ厚のアルミニウムをコーティングした光反射部材が記載されている。１０ＭＨｚの超音波のアルミニウム中の波長（６４２μｍ）に対して約１／１００と十分に薄く、音響インピーダンス的には問題ないと思われる。しかしながら、アルミニウムの支持層である樹脂部分に関しては何ら詳細な記載がされていない。この樹脂部分に関しては前述の２）及び３）の特性が要求される。非特許文献１においては超音波センサーとしてPZTなどの圧電体からなるセンサーを用いている。しかし、近年、静電容量型トランスデューサー（ＣＭＵＴ：Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ−Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ−Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ−Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）も広く用いられる様になってきている。

ＣＭＵＴはその音響インピーダンスが生体に近いため、インピーダンス整合層が本質的には不要であり、帯域も広いため、特に生体診断用の超音波センサーとして好適である。超音波は空気中では減衰が激しく、又、空気は極端に音響インピーダンスが小さく他の物体との界面でほぼ１００%の超音波の反射が生じる。そのため、通常は、人体に対して安全かつ音響インピーダンスが生体（音響インピーダンス約１.５×１０^６[kg・m^-２・s^-１]）に近い媒質（音響媒体）を生体と超音波センサーの間に入れる。水（音響インピーダンス約１.５×１０^６[kg・m^-２・s^-１]）、ポリエチレングリコール（音響インピーダンス約１.８×１０^６[kg・m^-２・s^-１]）などを好適に用いることが出来る。光反射部材の支持層（非特許文献１では樹脂フォイル）は、これらの音響媒体と近い低音響インピーダンス（例えば約２×１０^６[kg・m^-２・s^-１]以下）を持つ材料を用いることが好ましい。例えばポリカーボネート樹脂などは音響インピーダンスが約２.６×１０^６[kg・m^-２・s^-１]であり、音響インピーダンス不整合による超音波の反射が発生し感度低下及び帯域悪化を引き起こすことがあるため、あまり適当ではない。特許文献１では、好ましい条件を満たす光反射部材として、ポリメチルペンテン樹脂（音響インピーダンス約１.８×１０^６[kg・m^-２・s^-１]）に金属膜をコートした光反射部材が開示されている。

特開２０１０-７５６８１号公報

「Combined Ultrasound and Optoacoustic System for Real-TimeHigh-Contrast Vascular Imaging in Vivo」 IEEETRANSACTIONSON MEDICAL IMAGING, VOL.24, NO. 4, APRIL 2005 pp436-440

上記理由により、光音響探触子における光反射部材は、低音響インピーダンス（２×１０^６[kg・m^-２・s^-１]以下）の樹脂などの支持層と金属薄膜などの光反射層の組み合わせが好ましい。しかし、実際にこの組み合わせを光反射部材として用いる場合、本発明者らは以下の点を見出した。すなわち、支持層として用いるオレフィン系樹脂などは、その密度の低さから気体透過性が高く、密着界面へ気体が流入することにより密着性が劣化することである。樹脂などの表面に光反射層となる金属薄膜を形成しても樹脂などの側からの気体の流入により、表面の状態が変化し、光反射層の密着性が劣化し剥離する恐れがあった。

本発明は、上記課題を解決する為、光反射層と支持層との密着性が十分な光反射部材を有する探触子などを提供することを目的とする。

本発明の探触子は、被検体からの音響波を受信する探触子であって、
間隙を挟んで設けられた２つの電極のうちの一方の電極を含む振動膜が前記音響波により振動可能に支持されたセル構造を少なくとも１つ含む素子と、
前記素子より被検体側に設けられた光反射層と、
前記光反射層よりも前記素子側に設けられ、前記光反射層を支持する支持層と、
前記支持層の前記光反射層側の面と、前記支持層の前記素子側の面と、のうち少なくとも一方に設けられた、前記支持層より高いガスバリア性を有するガスバリア層と、
を有する。

本発明によれば、低音響インピーダンスの樹脂（例えばメチルペンテン樹脂などのオレフィン系樹脂）などである支持層上に、ＳｉＯ_２などからなるガスバリア性の高いガスバリア層を形成し、その上に金属薄膜などの光反射層を形成する。或いは、支持層と音響整合層などとの間に、ガスバリア性の高いガスバリア層を形成する。このことで、支持層として用いる樹脂などの気体透過性の高さによる密着界面への気体流入を抑制することができる。そのため、界面状態の変化などによる光反射層の密着性劣化が抑制され、光反射層の剥離を抑制できる。この効果を、低音響インピーダンスの樹脂などである支持層を用いることで音響インピーダンス不整合による探触子の感度低下を抑えつつ、実現できる。

本発明の光音響探触子の一例の断面図。 本発明の光音響探触子の製造工程フローの一例を示す断面図。 本発明の異なる層構成の光音響探触子の製造工程フローを示す断面図。 本発明の異なる層構成の光音響探触子の製造工程フローを示す断面図。 （ａ）は探触子の上面図、（ｂ）は静電容量型電気機械変換装置（犠牲層型）を用いる探触子のＡ−Ｂ断面図。 静電容量型電気機械変換装置（接合型）を用いる探触子の断面図。 光音響画像診断の概略を説明する図。 本発明の光音響探触子の概略を示す図。 本発明の探触子を用いる被検体情報取得装置を示す図。

本発明の一実施形態の探触子は、被検体からの音響波を受信する検知手段として静電容量型の電気機械変換装置を備える。そして、振動膜の上（つまり素子よりも被検体側）に設けられた光反射部材が、支持層、光反射層、支持層より高いガスバリア性を有するガスバリア層を備える。ガスバリア層は、支持層の光反射層側の面と、支持層の素子側の面と、のうち少なくとも一方に設けられている。これらの構成において、ガスバリア性とは、気体（典型的には酸素）の透過性のことで、この透過率が低いことをガスバリア性が高いという。具体的には、支持層上にガスバリア層を形成した状態で、酸素透過率が１×１０^−１５ｃｍ^３・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓ・Ｐａ）以下であることが好ましい。また、音響波透過性とは、音響波の透過率であり、これが高いとは、例えば９０％以上音響波が透過する性質である。光反射性とは、光反射率であり、これが高いとは、例えば使用する光の波長帯域において、８０％以上、より好ましくは９０％以上反射する性質である。電気機械変換装置のセル構造は、例えば、基板と接して形成された第一の電極の上に間隙を介して形成された第二の電極と、第二の電極を備える振動膜と、第一の電極と振動膜との間に間隙が形成される様に振動膜を支持する振動膜支持部と、で構成される。セル構造は、所謂犠牲層型、接合型の製法などで作製することができる。後述の図５の例は犠牲層型の製法で作製することができる構造を有し、後述の図６の例は接合型の製法で作製することができる構造を有する。本発明の探触子と光源とデータ処理装置を用いて被検体情報取得装置を構成することができる。ここでは、探触子は、光源から発振した光が被検体に照射されることにより発生する音響波を受信して電気信号に変換し、データ処理装置は、電気信号を用いて被検体の情報を取得する。

次に、本発明による光音響探触子の一例について説明する。図８は光音響探触子の概略図である。探触子は、超音波センサーとしてＣＭＵＴ（つまり、図５に記載の素子）を備えたデバイス基板６００、ＣＭＵＴの保護及び超音波６１６の伝達機能を持つ音響整合層６０２をケース６０６内に収めている。また、レーザー光６１４を高い反射率で反射するための光反射部材６０４をケース６０６内に収めている。ケース６０６と光反射部材６０４は接着剤６０８によって封止されており、音響媒体６１０がケース６０６内に侵入しない様になっている。

本発明の探触子の実施形態が備える静電容量型の電気機械変換装置を説明する。図５に、セル構造を複数含む素子（エレメント）を有したＣＭＵＴを用いる探触子の一例を示す。図５（ａ）は上面図を示し、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ｂ断面図である。本探触子は、セル構造７を有する素子８を複数個有している。図５では、４個の素子８がそれぞれ９個のセル構造７を有しているが、それぞれの素子８は１つ以上のセルを有していれば幾つであっても構わない。

本実施形態のセル構造７は、図５（ｂ）に示す様に、基板１、第一の電極２、第一の電極２上の絶縁膜３、絶縁膜３と間隙５（空隙など）を介して設けられた振動膜４、振動膜４上の第二の電極６で構成されている。セル構造７では、間隙を挟んで設けられた２つの電極のうちの一方の電極を含む振動膜が振動可能に支持されている。基板１は、Ｓｉで構成されているが、ガラスなどの絶縁性基板を用いても構わない。第一の電極２はチタンやアルミニウムなどの金属薄膜で形成される。基板１を低抵抗のシリコンで形成する場合には、基板自体を第一の電極２とすることも可能である。絶縁膜３は、酸化シリコンなどの薄膜を堆積することで形成できる。振動膜４を振動可能に支持する部分である振動膜支持部９は、窒化シリコンなどの薄膜を堆積することで形成される。第二の電極６は、チタンやアルミニウムなどの金属薄膜で構成することができる。本明細書では、窒化シリコン膜や単結晶シリコン膜からなるメンブレン部分の振動膜と、第二の電極部分と、をあわせて振動膜と表現する場合もある。

また、本実施形態の探触子は、接合型の製法を用いても形成することができる。図６に示す接合型の構成でのセル構造７は、シリコン基板１の上に、間隙５を介して設けられた振動膜４、振動膜４を振動可能に支持する振動膜支持部９、第二の電極６、を備える。ここでは、低抵抗のシリコン基板１が、第一の電極を兼ねているが、基板として、絶縁性のガラス基板を用いることも可能であり、その場合は基板１上に第一の電極２となる金属薄膜（チタン、アルミニウムなど）を形成する。振動膜４は、接合されたシリコン基板などから形成される。ここでは、振動膜支持部９は、酸化シリコンから形成されるが、窒化シリコンなどの薄膜を堆積形成することも可能である。第二の電極６は、アルミニウムなどの金属薄膜で形成される。図５と図６において、１０は音響整合層であり、１１は、ガスバリア層を含む光反射部材である。

本実施形態の探触子の駆動原理を説明する。セル構造は、間隙５を挟んで設けられた第一の電極２と振動膜とで形成されているので、音響波を受信するためには、第一の電極２もしくは第二の電極６に直流電圧を印加する。音響波を受信すると、音響波により振動膜が振動して間隙の距離（高さ）が変化するため、電極間の静電容量が変化する。この静電容量変化を第一の電極２もしくは第二の電極６から検出することで、音響波を検出することができる。また、素子は、第一の電極２もしくは第二の電極６に交流電圧を印加して振動膜を振動させることで、音響波を送信することもできる。

図１を用いて更に詳細に、本発明の特徴である電気機械変換装置上の層構成を説明する。図１は探触子を示す断面図である。図１において、１００はＣＭＵＴ基板、１０２は、ＣＭＵＴ基板１００と支持層１０４の間に形成される音響整合層、１０６はガスバリア層、１０８は光反射層である。１１０は、支持層１０４、ガスバリア層１０６、光反射層１０８からなる光反射部材である。これらのＣＭＵＴ基板１００、音響整合層１０２、光反射部材１１０から光音響探触子１１２が構成される。光音響探触子１１２は通常、生体に音響インピーダンスが近い音響媒体、例えば水やポリエチレングリコールなどの中にて使用される。

ＣＭＵＴ基板１００は、Ｓｉ基板上に形成されたキャビティ上にＳｉやＳｉＮなどからなるメンブレンを備えたセルと呼ばれる静電容量型センサーが２次元的に配列された構成がよく用いられるが、その用途によりその配列構成は適宜選択される。音響整合層１０２は、ＣＭＵＴ基板１００上のメンブレンなどの保護の役割、及び光反射部材１１０からＣＭＵＴ基板１００へ効率良く超音波１１６を伝達させる役割を有する。つまり、音響整合層１０２は、振動膜上に形成され、メンブレンのばね定数などの機械特性を大きく変化させないようなヤング率の小さいものが好ましい。具体的には、ヤング率が５０ＭＰａ以下がよい。５０ＭＰａ以下のヤング率を有することにより、光反射層１０８の応力による振動膜への影響を緩和し、且つ、剛性（ヤング率）も十分に小さいため、振動膜７の機械特性をほぼ変化させない。さらに、音響整合層１０２は、その音響インピーダンスがメンブレンと同程度の材料が好ましい。具体的には、音響インピーダンスが１ＭＲａｙｌｓ以上２ＭＲａｙｌｓ以下であることが好ましい（１ＭＲａｙｌｓ＝１×１０^６kg・m^-2・s^-1である）。音響整合層１０２に用いる材料は、ＣＭＵＴのメンブレンの機械的特性に対する影響が少ないものが好ましく、例えばポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を架橋させたシリコンゴムなどが好ましい。ＰＤＭＳには種々のものがあり、その一部をフッ素で置換したフロロシリコーン系のものや、またフィラー等の添加物を混合させたものなどがあり、音響媒体や光反射部材との音響特性の整合性により適宜選択することができる。

光反射層１０８は、レーザー光１１４を反射するための層であり、素子８よりも被検体側に設けられている。具体的には、被検体への照射光またはその散乱光を反射する。生体を診断する場合、レーザー光１１４としては波長７００ｎｍから１０００ｎｍ近辺の近赤外領域が用いられることが多い。光反射層１０８は、使用する波長領域（例えば７００ｎｍ〜１０００ｎｍ）で高い反射率（好ましくは８０％、より好ましくは９０％）を有する金属膜であることが好ましい。具体的には、ＡｕやＡｇ、それらの合金などの膜を好適に用いることが出来る。また、光反射層１０８の膜厚は、音響インピーダンスを考慮して、１０μｍ以下であることが好ましい。例えばＡｕの場合、音響インピーダンスが約６３×１０^６[kg・m^-２・s^-１]と高いため、音響インピーダンス不整合による超音波の反射を防ぐためには十分薄くする必要がある。よって、膜厚は、材料中の超音波の波長の１／３０以下であることが望ましい。Ａｕの厚さとしては１０μｍ以下が好適であり、更にコスト等も考慮し、０．１μｍから１μｍの間が好ましい。また、Ａｕなどの金属膜の上に誘電体多層膜を形成して積層構造とし、反射率を更に向上させることも可能である。光反射層は、誘電体多層膜でもよい。

支持層１０４は、このような光反射層を支持するための層であり、光反射層１０８より素子８側に設けられている。支持層１０４は、超音波伝達媒体と同等の音響インピーダンスを持ち、かつ、良好な超音波透過性を有する材質が好ましい。光反射層１０８は、音響整合層１０２の上に直接形成することもできるが、支持層１０４上に形成するのがより好ましい。なぜなら、音響整合層１０２はヤング率が小さい材料であるため、光反射層１０８を直接音響整合層に形成した場合には、光反射層の応力で音響整合層が変形する可能性があるからである。また、音響整合層１０２はヤング率が小さい材料であるため、表面粗さを小さくすることが難しく、音響整合層上の光反射層の反射率を高くすることが難しい。そのため、光反射層１０８は音響整合層１０２よりも剛性の高い支持層１０４上に形成するのが好ましい。具体的には支持層１０４の音響インピーダンスは１ＭＲａｙｌｓ以上５ＭＲａｙｌｓ以下程度が好ましい。また、支持層１０４のヤング率は音響整合層１０２よりも大きく（高く）、具体的には、１００ＭＰａ以上２０ＧＰａ以下が好ましい。支持層１０４の音響インピーダンスを音響整合層１０２の音響インピーダンスの値に近くすることによって、支持層１０４と音響整合層１０２との界面での音響波の反射量を低減することができる。生体に近い音響特性を有するものとして、オレフィン系樹脂が好ましく、例えばポリメチルペンテン樹脂、ポリエチレンなどを好適に用いることが出来る。光反射層１０８の形成や、ＣＭＵＴ基板１００への接着などを考慮すると適当な柔軟性を有することが好ましく、１０μｍから１５０μｍ程度の厚さのものを好適に用いることが出来る。オレフィン系樹脂は音響インピーダンスが生体に近い半面、その密度が小さく、気体透過性が大きい（ガスバリア性が小さい）という特徴がある。支持層側からの酸素等のガス透過は、例えばＡｕ膜の密着層として利用されるＣｒ層を酸化させ、その密着性を劣化させる。

支持層１０４よりガスバリア性が大きいガスバリア層１０６は、気体流入による支持層１０４と光反射層１０８の密着性劣化を防ぐために設けられる層であり、支持層１０４として用いられるオレフィン系樹脂より低い酸素透過性をもつ材料が好適である。そのような材料としては無機材料を挙げることができ、ＳｉＯ_２（酸化シリコン）やＳｉＮなどを用いることができる。ＳｉＯ_２膜やＳｉＮ膜はスパッタ法により形成することができる。また、本実施形態では光反射層１０８と支持層１０４の間（つまり、支持層１０４の光反射層１０８側の面）にガスバリア層１０６が配置されている。しかし、これは、例えば図３（c） のように、支持層３００と音響整合層３０３の間（つまり、支持層の素子側の面）に配置されてもよい。また図４（d） のように、光反射層４０２と支持層４００との間と支持層４００と音響整合層４０４との間の両方に配置されてもよい。また、ガスバリア層１０６は、音響インピーダンスを考慮して、薄いほうが好ましく、具体的には、１０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以下であることがより好ましい。

以下、本発明の実施例を説明する。
（実施例１）
図２は、実施例１の光音響探触子の製造方法の工程フローを示す断面図である。まず、図２（a）に示すように１００μｍ厚のポリメチルペンテン樹脂である支持層となる支持基体２００の上に、ガスバリア層２０１としてＳｉＯ_２をスパッタ法により２００nm積層する。次に、図２（b）に示すように、このガスバリア層２０１の上に、スパッタ法を用いてＣｒ（厚さ１０nm）、Ａｕ（厚さ２００nm）を順次積層し、光反射層２０２を形成する。ここで、Ａｕの成膜前にＣｒを成膜しているのはガスバリア層２０１に対する密着性を向上させる為である。こうして、ガスバリア層２０１、光反射層２０２を支持層２００の上に形成した後、支持層２００の裏面に音響整合層２０３としてフロロシリコーン樹脂（信越シリコーン製X-３２-１６１９）を印刷法にて４０μｍの厚さに塗布する。そして、これを接着剤としてＣＭＵＴ基板２０４上に図２（c）に示すように接着する。支持層２００に音響整合層２０３を塗布する前には、支持層２００の音響整合層２０３の塗布面に酸素プラズマ処理を行って、支持層２００と音響整合層２０３の密着力を向上させている。このように形成された光音響探触子の光反射層は、膜剥がれ等を発生することなく、良好に動作した。

（実施例２）
図３は本発明の別の実施例を説明する図である。まず、図３（a）に示すように１００μｍ厚のポリメチルペンテン樹脂である支持層３００の上に、スパッタ法を用いてＣｒ（厚さ１０nm）、Ａｕ（厚さ２００nm）を順次積層し、光反射層３０１を形成した。次に図３（b）に示すように、支持層３００の裏面に、ガスバリア層３０２としてＳｉＯ_２をスパッタ法を用いて２００nm積層する。こうして、光反射層３０１を支持層３００の上に形成し、ガスバリア層３０２を支持層３００の裏面に形成する。そして、その後、ガスバリア層３０２の上に音響整合層３０３としてフロロシリコーン樹脂（信越シリコーン製X-３２-１６１９）を印刷法にて４０μｍの厚さに塗布する。そして、これを接着剤としてＣＭＵＴ基板３０４上に図３（c）に示すように接着した。このように形成された光音響探触子の光反射層は、膜剥がれ等の劣化を発生することなく、良好に動作した。

（実施例３）
図４は本発明の別の実施例を説明する図である。まず、図４（a）に示すように１００μｍ厚のポリメチルペンテン樹脂である支持層となる支持基体４００の上に、ガスバリア層４０１としてＳｉＯ_２をスパッタ法により２００nm積層する。このガスバリア層にはＳｉＮなども好適に用いることができる。次に、図４（b）に示すように、このガスバリア層４０１の上にスパッタ法を用いてＣｒ（厚さ１０nm）、Ａｕ（厚さ２００nm）を順次積層し、光反射層４０２を形成する。ここで、Ａｕの成膜前にＣｒを成膜しているのはガスバリア層４０１に対する密着性を向上させる為である。こうして、ガスバリア層４０１、光反射層４０２を支持層４００の上に形成した後、図４（c）に示すように、支持層４００の裏面にも、ガスバリア層４０３としてＳｉＯ_２をスパッタ法を用いて２００nm積層する。このようにして、ガスバリア層４０１、光反射層４０２を支持層４００の上に形成し、ガスバリア層４０３を支持層４００の裏面に形成する。その後、ガスバリア層４０３の上に音響整合層４０４としてフロロシリコーン樹脂（信越シリコーン製X-３２-１６１９）を印刷法にて４０μｍの厚さに塗布し、これを接着剤としてＣＭＵＴ基板４０５上に図４（d）に示すように接着した。このように形成された光音響探触子の光反射層は、膜剥がれ等を発生することなく、良好に動作した。

（実施例４）
上記実施形態や実施例で説明した電気機械変換装置を備える探触子は、音響波を用いた被検体情報取得装置に適用することができる。被検体からの音響波を電気機械変換装置で受信し、出力される電気信号を用い、光吸収係数などの被検体の光学特性値を反映した被検体情報を取得することができる。

図９は、光音響効果を利用した本実施例の被検体情報取得装置を示したものである。光源５１から発生したパルス光５２は、レンズ、ミラー、光ファイバー等の光学部材５４を介して、被検体５３に照射される。被検体５３の内部にある光吸収体５５は、パルス光のエネルギーを吸収し、音響波である光音響波５６を発生する。電気機械変換装置を収納する筺体を備えるプローブ（探触子）５７は、光音響波５６を受信して電気信号に変換し、信号処理部５９に出力する。信号処理部５９は、入力された電気信号に対して、Ａ／Ｄ変換や増幅等の信号処理を行い、データ処理部５０へ出力する。データ処理部５０は、入力された信号を用いて被検体情報（光吸収係数などの被検体の光学特性値を反映した被検体情報）を画像データとして取得する。表示部５８は、データ処理部５０から入力された画像データに基づいて、画像を表示する。なお、プローブは、機械的に走査するものであっても、医師や技師等のユーザが被検体に対して移動させるもの（ハンドヘルド型）であってもよい。

１００：ＣＭＵＴ基板（静電容量型電気機械変換装置）、１０２：音響整合層、１０４：支持層、１０６：ガスバリア層、１０８：光反射層、１１０：光反射部材

Claims (15)

1. 被検体からの音響波を受信する探触子であって、
   間隙を挟んで設けられた２つの電極のうちの一方の電極を含む振動膜が前記音響波により振動可能に支持されたセル構造を少なくとも１つ含む素子と、
   前記素子より被検体側に設けられた光反射層と、
   前記光反射層よりも前記素子側に設けられ、前記光反射層を支持する支持層と、
   前記支持層の前記光反射層側の面と、前記支持層の前記素子側の面と、のうち少なくとも一方に設けられた、前記支持層より高いガスバリア性を有するガスバリア層と、
   を有することを特徴とする探触子。
2. 前記支持層と前記素子との間に音響整合層を有することを特徴とする請求項１に記載の探触子。
3. 前記ガスバリア層は、前記支持層よりも酸素透過率が低いことを特徴とする請求項１又は２に記載の探触子。
4. 前記ガスバリア層の厚みは、１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の探触子。
5. 前記ガスバリア層を前記支持層に形成した状態での酸素透過率が１×１０^−１５ｃｍ^３・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓ・Ｐａ）以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の探触子。
6. 前記ガスバリア層は、ＳｉＯ_２膜又はＳｉＮ膜であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の探触子。
7. 前記素子は、前記被検体に光を照射することにより発生する音響波を受信し、
   前記光反射層の光反射率は、前記光の波長領域において８０％以上であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の探触子。
8. 前記光反射層の厚みは、前記音響波の波長の１／３０以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の探触子。
9. 前記光反射層は、金属膜、又は誘電体多層膜、又は金属膜と誘電体多層膜の積層構造であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の探触子。
10. 前記支持層は、音響インピーダンスが１ＭＲａｙｌｓ以上５ＭＲａｙｌｓ以下であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の探触子。
11. 前記支持層は、前記音響整合層よりもヤング率が高いことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の探触子。
12. 前記支持層は、ヤング率が１００ＭＰａ以上２０ＧＰａ以下であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の探触子。
13. 前記音響整合層は、音響インピーダンスが１ＭＲａｙｌｓ以上２ＭＲａｙｌｓ以下であることを特徴とする請求項２乃至１２のいずれか１項に記載の探触子。
14. 前記音響整合層は、ヤング率が５０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項２乃至１３のいずれか１項に記載の探触子。
15. 請求項１及至１４のいずれか１項に記載の探触子と、光源と、データ処理装置と、を有し、前記探触子は、前記光源から発振した光が被検体に照射されることにより発生する音響波を受信して電気信号に変換し、
    前記データ処理装置は、前記電気信号を用いて被検体の情報を取得することを特徴とする被検体情報取得装置。

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