JP2018082743A - 音響波受信装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】音響波受信装置に用いる保持部材に対するマッチング液の液圧による座屈を抑制する。【解決手段】被検体を保持する保持部材と、被検体から発生した音響波を受信する探触子と、保持部材の下方に位置し、探触子が配置される液槽であって、保持部材と探触子を音響的に結合させる探触子側マッチング液を保持する液槽と、探触子側マッチング液の液位に関する情報を用いて、探触子側マッチング液の液圧が保持部材に座屈を起こさせる閾値である座屈荷重より低い値となるように、探触子側マッチング液の液位を制御する、液位制御部を有する音響波受信装置を用いる。【選択図】図１

Description

本発明は、音響波受信装置およびその制御方法に関する。

従来、被検体から発生する音響波を探触子で受信して被検体内部の形態や機能に関する特性情報を取得する音響波受信装置が、医療分野で研究されている。音響波受信装置には、光音響装置や超音波装置がある。光音響装置は、被検体に光が照射されたときに発生する光音響波を探触子により受信して電気信号に変換し、被検体内の光学特性に関連する機能情報を取得する。超音波装置は、被検体に超音波を送信して被検体内で反射したエコー波を受信して電気信号に変換し、被検体内の音響インピーダンスを反映した形態情報を取得する。これらの特性情報を画像化することで、被検者の診断に有益な情報を提供できる。

多くの場合、これらの音響波受信装置は、探触子と被検体を音響的に結合させるために両者の間をマッチング液で満たして音響波の伝達効率を高めている。また、被検体（例えば生体の乳房）を保持するための保持部材を備えている。なお、保持部材の内部にも、音響波伝達のために音響整合材（マッチング液やジェルなど）を配置する場合もある。

例えば、特許文献１の音響波受信装置は、特性情報の分解能を向上させるために、球面状に配置された音響波受信素子群を持つ探触子を備えている。球面状の探触子の内部にはマッチング液を満たすことが可能である。また、被検体と探触子の間に配置される保持部材としてカップ状の部材を備えている。保持部材としては、音響波を透過しやすいように、薄い（０．１〜０．５ｍｍ）ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の部材が利用される。

また、特許文献２の音響波受信装置も、球面状の探触子および被検体の保持部材を備え、被検体を載せた保持部材と探触子をマッチング液に浸すことが可能な構成となっている。特許文献２は保持部材として、ポリ塩化ビニルプラスチゾル（ＰＶＣＰ）またはポリエチレン製の薄膜を用いている。

特開２０１５−２０５０４１号公報 特表２０１３−５０００９１号公報

上述のように、音響波の透過性を高めるという観点からは、保持部材として薄い膜状の部材を用いることが好ましい。また特に光音響装置の場合、光透過率を高めるために、ＰＥＴ、ＰＶＣ、ポリエチレンなどプラスチック製の薄膜状の保持部材が好ましい。しかし、保持部材を薄くすればするほど機械的強度が下がるため、マッチング液からの圧力により保持部材に座屈が生じやすくなるおそれがある。例えば、乳房保持に用いられる下に凸なカップ状保持部材を探触子内部に満たされたマッチング液に浸した場合、マッチング液の液圧で保持部材の先端が座屈により折れ曲がって変形するおそれがある。

座屈が生じると保持部材が劣化し、さまざまな問題が発生する。具体的には、折れ目の部分が白くなり、光学的特性や音響波通過特性が変化し、診断画像中のアーチファクトの
原因となる。また、機械的強度低下により被検体を乗せた後に破れたりするおそれがある。一方、座屈変形が生じないように保持部材を厚くすると、保持部材による音響波の減衰や反射が大きくなり、診断画像のコントラストの低下のおそれがある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、音響波受信装置に用いる保持部材に対するマッチング液の液圧による座屈を抑制することである。

本発明は、以下の構成を提供する。すなわち、
被検体を保持する保持部材と、
前記被検体から発生した音響波を受信する探触子と、
前記保持部材の下方に位置し、前記探触子が配置される液槽であって、前記保持部材と前記探触子を音響的に結合させる探触子側マッチング液を保持する液槽と、
前記探触子側マッチング液の液位に関する情報を用いて、前記探触子側マッチング液の液圧が前記保持部材に座屈を起こさせる閾値である座屈荷重より低い値となるように、前記探触子側マッチング液の液位を制御する、液位制御部と、
を有することを特徴とする音響波受信装置である。

本発明は、以下の構成を提供する。すなわち、
被検体を保持する保持部材と、探触子と、前記保持部材の下方に位置し、前記探触子が配置される液槽であって、前記保持部材と前記探触子を音響的に結合させる探触子側マッチング液を保持する液槽と、液位制御部と、を有する音響波受信装置の制御方法であって、
前記液位制御部が、前記探触子側マッチング液の液位に関する情報を用いて、前記探触子側マッチング液の液圧が前記保持部材に座屈を起こさせる閾値である座屈荷重より低い値となるように、前記探触子側マッチング液の液位を制御するステップと、
前記探触子が、前記被検体から発生した音響波を受信するステップと、
を有することを特徴とする音響波受信装置の制御方法である。

本発明によれば、音響波受信装置に用いる保持部材に対するマッチング液の液圧による座屈を抑制することができる。

本発明の第一実施例におけるブロック構成図 本発明の第一実施例における動作フローチャート 本発明の第一実施例におけるマッチング液の液位を示す図 本発明の第一実施例における保持部材上下面に作用する圧力を示す図 本発明の第一実施例におけるマッチング液の液位制御方法を示す図 本発明の第二実施例におけるブロック構成図 本発明の第二実施例におけるマッチング液の液位制御方法を示す図 本発明の第三実施例における座屈防止治具の構造を示す図 本発明の第三実施例におけるブロック構成図 本発明の保持部材の形状を示す図 本発明の第四実施例におけるブロック構成図 本発明の第四実施例におけるマッチング液の液位を示す図 本発明の変形例におけるマッチング液の圧力を示す図

以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について説明する。ただし、以下
に記載されている構成部品の寸法、材質、形状およびそれらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。よって、この発明の範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。

本発明は、被検体から伝搬する音響波を検出し、被検体内部の特性情報を生成し、取得する技術に関する。よって本発明は、音響波受信装置またはその制御方法、被検体情報取得装置またはその制御方法、あるいは被検体情報取得方法や信号処理方法として捉えられる。本発明はまた、これらの方法をＣＰＵやメモリ等のハードウェア資源を備える情報処理装置に実行させるプログラムや、そのプログラムを格納した、コンピュータにより読み取り可能な非一時的な記憶媒体としても捉えられる。

本発明の音響波受信装置には、被検体に光（電磁波）を照射すると光音響効果により被検体内で発生する音響波を受信して電気信号に変換し、被検体の特性情報を取得する、光音響装置を含む。この場合、特性情報とは、受信された光音響波に由来する受信信号を用いて生成される、被検体内の複数位置のそれぞれに対応する特性値の情報である。

光音響測定により取得される特性情報は、光エネルギーの吸収量や吸収率を反映した値である。例えば、単一の波長の光照射によって生じた音響波の発生源、被検体内の初期音圧、あるいは初期音圧から導かれる光エネルギー吸収密度や吸収係数を含む。また、互いに異なる複数の波長により得られる特性情報から、組織を構成する物質の濃度を取得できる。物質濃度として酸素化ヘモグロビン濃度と脱酸素化ヘモグロビン濃度を求めることにより、酸素飽和度分布を算出できる。また、物質濃度としては、グルコース濃度、コラーゲン濃度、メラニン濃度、脂肪や水の体積分率なども求められる。

本発明の音響波受信装置には、生体に超音波を送信し、生体組織で反射して伝搬してきた超音波エコーを受信して断層画像を再構成する、超音波装置も含まれる。超音波エコー技術を利用した装置の場合、取得される被検体情報とは、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した情報である。

被検体内の各位置の特性情報に基づいて、二次元または三次元の特性情報分布が得られる。分布データは画像データとして生成され得る。特性情報は、数値データとしてではなく、被検体内の各位置の分布情報として求めてもよい。すなわち、初期音圧分布、エネルギー吸収密度分布、吸収係数分布や酸素飽和度分布などの分布情報である。

本発明でいう音響波とは、典型的には超音波であり、音波、音響波と呼ばれる弾性波を含む。ただし、本明細書における超音波または音響波という記載は、それらの弾性波の波長を限定する意図ではない。トランスデューサ等により音響波から変換された電気信号を音響信号とも呼ぶ。光音響効果により発生した音響波は、光音響波または光超音波と呼ばれる。光音響波に由来する電気信号を光音響信号とも呼ぶ。超音波エコーに由来する電気信号を超音波信号とも呼ぶ。分布データは、光音響画像データや再構成画像データとも呼ばれる。

以下の各実施例では、下に凸な保持部材の下面に配置された探触子（液槽）にマッチング液を供給したときの保持部材の変形や劣化を防ぐ方法を説明する。変形や劣化には、保持部材に液圧による一時的な折れ曲がり、折れ曲がった状態のまま自動的には元の形状に復帰できない状態、カップ形状に生じる凹み、折れ曲がりに起因する白化などの光透過特性変化、音響波透過特性変化、保持部材の強度の低下、等がある。本明細書では、液圧による保持部材の折れ曲がりやそれに伴う特性変化を、座屈と呼ぶ。保持部材は、ある程度の液圧には耐えられるものの、閾値を超える液圧を掛けられると座屈を起こす。この閾値を座屈荷重と呼ぶ。後述するように、座屈荷重は、保持部材の材質（材料強度）、形状、
厚み（薄み）、マッチング液と接触した面積、保持部材が押しのけたマッチング液の体積、マッチング液の流動状態などに応じて異なる。

また、本明細書において液圧とはマッチング液が保持部材を押す水圧であり、保持部材上面に対する被検体側のマッチング液からの液圧と、保持部材下面に対する探触子側のマッチング液からの液圧の合力である。水圧には各々のマッチング液の重量による静水圧とマッチング液の運動エネルギーによる動水圧を含む。保持部材のある注目点における静水圧は、注目点とマッチング液位の高さの差、マッチング液の密度に比例する量である。一方、動水圧はマッチング液の密度およびマッチング液の流動状態に応じて変わる量である。

なお、保持部材１０１は通常、内部の上端まで被検体側マッチング液１０２が満たされた場合でも、その荷重に耐えられるように設計される。したがって、マッチング液供給時は先に被検体側マッチング液１０２を充填し、マッチング液回収時は先に探触子側マッチング液１０７を回収するようにすれば、複雑な制御は必要ない。しかし、後述するように探触子側マッチング液１０７を回収しない場合や、マッチング液充填時間の長期化が望まれない場合がある。また、マッチング液充填時に発生して液槽内部に付着した泡が取り除けるように、撮影直前に探触子側マッチング液を充填するのではなく、充填後ある程度の時間をおいてから撮影開始することが望ましい。そこで本発明の各実施例では、様々なマッチング液充填方法を記載している。

＜第一実施例＞
本発明の第一実施例は、カップ状の保持部材の上面および下面にマッチング液を供給する際に、保持部材の上下面の圧力差が保持部材の座屈荷重より低い値に収まるような液位制御を行うものである。具体的には、上面および下面のマッチング液の液位に関する情報に基づいて、マッチング液の供給量を制御する。

被検体としては被検者の乳房、手、足などが想定され、本実施例では乳房とする。本実施例の音響波受信装置は、被検体にパルス光を照射し、光音響効果によって被検体内部の生じた音響波を取得し、画像再構成によって被検体内部の構造や機能を示す特性情報分布を取得し、ユーザに診断画像を提示する、光音響装置である。

（装置構成と各部の説明）
図１は本発明の第一実施例における音響波受信装置のブロック構成図である。
保持部材１０１は、被検体（不図示）を上部に保持する、カップ状に成形された薄膜である。被検体を保持するときは、カップ内部に被検体側マッチング液１０２を入れて、被検体と保持部材の間に空気が入らないようにすると良い。薄膜の材質としてはプラスチック材が好適であり、例えば、ポリメチルペンテン、ポリエチレン、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＶＣなどを利用できる。

薄膜の厚みは典型的には１０μｍから５００μｍの間であり、より好ましくは１０μｍ〜１００μｍである。薄膜が薄くなるにつれ音響波の減衰が少なくなる。また薄膜が薄くなるにつれ、高い周波数の音響波が通過しやすくなる。一方、薄膜が薄くなるにつれ機械的強度が少なくなり、被検体を支えるのが難しくなる。したがって、薄膜の厚みは、被検体を支えるのに必要な機械的強度と、被検体からの音響波の周波数帯域および強度に鑑みて決定される必要がある。保持部材１０１の容器部１００１とフランジ部１００２は一体成型してもよく、別々に成型してから接合しても良い。また、衛生上の観点からは、保持部材１０１をディスポーザブルにして被検者ごとに交換しても良い。

被検体側マッチング液１０２は、被検体と保持部材１０１を音響的に結合させるための
液体である。材料は被検体と保持部材に音響インピーダンスが近く、パルス光の透過率が高く、生体適合性がある液体が望ましい。具体的には水、ひまし油などが用いられる。なお、本明細書において、被検体側と探触子側のマッチング液を区別する必要がないときは、単に「マッチング液」と呼ぶ場合がある。

被検体側液体制御部１０３は、被検体側マッチング液１０２を内部に溜めておき、管（被検体側供給用）１０４を介して必要な量を保持部材１０１内に供給する。被検体側液体制御部１０３は、マッチング液をためておくタンク、マッチング液を供給するためのポンプ、マッチング液の殺菌用の紫外線ランプを有する。また、マッチング液の供給、回収、および交換を可能にするための電磁弁を備え、流路を切り替えることにより、タンク内のマッチング液を外部に取り出したり、外部から新しいマッチング液をタンクに入れたりできる。また、マッチング液の温度制御用のヒータおよび温度センサを有し、設定された温度にマッチング液の温度を保つことができる。本実施例では被検体側マッチング液１０２の温度を被検体の体温に近くすることで、被検者の不快感を防止するとともに、被検体体温と室温との温度差によるマッチング液内の温度分布を最小化する。温度分布を減らすことにより、音響波の速度誤差を少なくし、画像再構成処理の精度を高めることができる。

管（被検体側供給用）１０４は、マッチング液を被検体側液体制御部１０３から保持部材１０１に供給する。一方、管（被検体側回収用）１１２は、被検体側マッチング液１０２を保持部材１０１から被検体側液体制御部１０３に戻す。

被検体側液位センサ１０５は、保持部材１０１内にある被検体側マッチング液１０２の量を測定する。被検体側液位センサ１０５は、流量計で構成され、管（被検体側供給用）１０４を通過するマッチング液の量と、管（被検体側回収用）１１２を通過するマッチング液の量の差分から、被検体側マッチング液１０２の量を測定する。

給排液コントローラ１１１は、保持部材１０１の形状情報と保持部材１０１中の被検体側マッチング液１０２の量から、被検体側マッチング液１０２の液位（液面高さ）を求める。本実施例の給排液コントローラ１１１は、被検体側マッチング液１０２の量と液位（液面高さ）との関係を、予め内部のメモリに記憶している。給排液コントローラは、本発明の液位制御部に相当する。なお、最終的に制御されるのは各マッチング液の液位であるが、装置の内部的な処理は、各マッチング液の供給量や回収量に基づいて行ってもよい。

探触子１０６は、被検体からの音響波を受信し電気信号に変換する。本実施例の探触子１０６の下部は、内面に５１２個の音響波受信素子１２０を配置した半球状をした部分である（図には１つだけ示す）。また上部は半球状部材よりも径が広い皿状の部分である。探触子１０６は、上部と下部を合わせて、内部に探触子側マッチング液１０７を保持する液槽として機能する。各音響波受信素子１２０の受信指向束は探触子１０６の球面の中心を向いており、探触子中心付近からの音響波を最も効率よく変換する。

探触子１０６が構成する液槽における、マッチング液に浸される領域の内面には、音響波受信素子１２０が少なくとも１つ配置されている。複数の素子を用いる場合、上記のような半球面内への配置のほかに、リニア状配置や２次元アレイ状配置を行ってもよい。音響波受信素子１２０には、被検体から伝搬する音響波を受信・検出して電気信号に変換して出力できるものであれば、何を用いてもよい。例えば圧電素子やＣＭＵＴ等を利用できる。

探触子側マッチング液１０７の存在により、音響波受信素子１２０と保持部材１０１の間に空気が入らなくなり、両者が音響的に結合して音響波の伝達効率が向上する。探触子側マッチング液１０７としては、被検体側マッチング液１０２と同じく水、ひまし油など
が用いられる。

探触子側液体制御部１０８は、探触子側マッチング液１０７を内部に保持しておき、管（探触子側供給用）１０９を介して必要な量を探触子１０６内に供給する、被検体側液体制御部１０３と同様の機能を有する部材である。

探触子側液位センサ１１０は、探触子内部の探触子側マッチング液１０７の液位を検出する。探触子側液位センサ１１０は、圧力計を備え、探触子１０６の下部に配置されている。マッチング液位と圧力計の高さの差をh、探触子側マッチング液１０７の密度をρ1とすると、圧力はρ１ｇｈとなる。給排液コントローラ１１１は、圧力値に基づき探触子側マッチング液１０７の液位を算出する。

給排液コントローラ１１１は、被検体側液位センサ１０５と探触子側液位センサ１１０の情報に基づき、被検体側液体制御部１０３および探触子側液体制御部１０８を制御する。これにより給排液コントローラ１１１は、保持部材１０１内の被検体側マッチング液１０２および探触子１０６内の探触子側マッチング液１０７の量を同時に制御する。マッチング液量制御の際には、被検体側液体制御部１０３および探触子側液体制御部１０８内部のポンプのモータ回転数を制御し、管（被検体側供給用）１０４および管（探触子側供給用）１０９を通過するマッチング液の流量を変える。また、給排液コントローラ１１１は、ポンプのモータ回転方向の切り替えにより、マッチング液の供給および回収を制御する。また、ユーザからの指示に基づき、被検体側液体制御部１０３、探触子側液体制御部１０８内の電磁弁を切り替え、タンク内のマッチング液を外部に取り出したり、外部から新しいマッチング液をタンクに入れたりする。また、ユーザからの指示に基づき、紫外線ランプをオンし、マッチング液の殺菌を行う。

管（被検体側回収用）１１２は、余った被検体側マッチング液１０２を被検体側液体制御部１０３に戻す管である。管（被検体側回収用）１１２の取り付け高さが保持部材の上部と同じ高さになっているので、被検体側マッチング液１０２が保持部材１０１内を満たすと、あふれ出たマッチング液が管（被検体側回収用）１１２内を通って被検体側液体制御部１０３に戻る。給排液コントローラ１１１は管（被検体側回収用）１１２のマッチング液の流量を被検体側液位センサ１０５で観測し、保持部材１０１が被検体側マッチング液１０２で満たされたか否かを把握する。

管（探触子側回収用）１１３は、余った探触子側マッチング液１０７を探触子側液体制御部１０８に戻す管である。管（探触子側回収用）１１３の取り付け高さが探触子１０６の上部と同じ高さなので、探触子側マッチング液１０７が液槽である探触子１０６内を満たすと、あふれ出たマッチング液が管（探触子側回収用）１１３を通って探触子側液体制御部１０８に戻る。給排液コントローラ１１１は、探触子１０６内が探触子側マッチング液１０７で満たされたか否かも把握できる。

被検体が被検者の乳房である場合、被検者は伏臥位でベッドの天板１１４に載り、天板の開口１１４ａに固定された保持部材１０１内に乳房を挿入する。保持部材１０１は、外周部にフランジ部を有しており、フランジ部によって天板上面に固定されている。ベッドの天板１１４は被検者の支持部である。

光源１１５は、パルス光を発生させるパルスレーザ光源である。光源１１５にはＹＡＧレーザ、チタンサファイアレーザなどが好適であるが、ＬＥＤや半導体レーザを利用しても良い。制御部１１８からの制御信号によって光源１１５の発光タイミングが制御可能になっている。光源１１５からの光は、光ファイバ等の光学部品によって探触子１０６の下まで導光され、探触子下部の半球状部材の下方に配置された光照射部から、被検体に照射
される。

信号処理部１１６は、探触子１０６の音響波受信素子１２０によって変換された光音響信号を受信する電子回路である。信号処理部１１６は、アナログの光音響信号を増幅するプリアンプ、デジタル変換を行うＡ／Ｄ変換器、ＦＰＧＡなどを備える。また、信号処理部１１６は、デジタル化された光音響信号に対する画像再構成を行い、被検体内部の特性情報分布を生成する情報処理装置を備える。情報処理装置としては、ＣＰＵやメモリを備え、プログラムにしたがって動作するＰＣやワークステーションが好適である。画像再構成においては、整相加算、フーリエ変換法、バックプロジェクション法など既知の任意の手法を利用できる。生成された特性情報分布は内部のメモリに保存されても良く、画像データに変換されたのちユーザインタフェース１１９に出力されても良い。ここでは、特性情報は制御部１１８に出力されるものとする。

探触子走査部１１７は、探触子１０６を水平面内で走査させる機構である。探触子走査部１１７はＸＹステージ、ステージ駆動モータ、エンコーダおよびモータコントローラから構成される。探触子１０６の走査により、各音響波受信素子１２０の受信指向束が集まる領域（すなわち、被検体を高画質で画像化できる領域）が移動するため、被検体の広い領域を高画質で画像化できる。

なお、図１のように液槽でもある探触子１０６全体が保持部材１０１に対して相対移動する方式のほかに、液槽に充填されたマッチング液の内部で、音響波受信素子１２０が配列された探触子を移動させる方式を採用しても良い。この場合、液槽はベッドの天板１１４の下方において固定しておき、保持部材１０１との相対位置が変化しないようにする。

制御部１１８は、ユーザインタフェース１１９を介して入力されるユーザの指示に基づいて給排液コントローラ１１１、光源１１５、信号処理部１１６、探触子走査部１１７を制御する。また、制御部１１８は、信号処理部１１６から診断画像を示す画像データを読み出し、ユーザインタフェース１１９に出力する。制御部１１８は、信号処理部１１６と同様にＰＣやワークステーションおよびソフトウェアで構成され、給排液コントローラ１１１、光源１１５、信号処理部１１６、探触子走査部１１７と通信し、動作指示用のコマンドをやりとりする。なお、給排液コントローラ１１１、信号処理部１１６、制御部１１８は、同じ情報処理装置で構成されても良いし、それぞれ独自の物理的構成を備えても良い。

ユーザインタフェース１１９は、ディスプレイなどの表示部や、マウス、キーボードなどの入力部で構成される。ユーザは音響波受信装置の設定、撮影開始、終了などの指示を、ユーザインタフェース内のマウス、キーボードを用いて入力する。また、ユーザは、ディスプレイによって診断画像や装置状態を確認する。

図１０（ａ）に、球面の一部である容器部１００１と、外周に配置されたフランジ部１００２とを備える保持部材１０１の形状を示す。音響波取得時には容器部１００１内に被検体側マッチング液１０２および被検体を入れる。また、フランジ部１００２は開口１１４ａへの保持部材１０１の固定に利用される。固定方法は任意であり、ねじ止め固定、引掛け固定、双方に設けられた噛み合わせ部による固定などを利用できる。

（動作フロー）
続いて、図２を用いて本実施例の音響波受信装置の動作フローを説明する。
ステップＳ２０１において、給排液コントローラ１１１は被検体側液体制御部１０３および探触子側液体制御部１０８を制御する。これにより給排液コントローラ１１１は、保持部材１０１および探触子１０６に、それぞれ殺菌および温度調整済みの被検体側マッチ
ング液１０２、探触子側マッチング液１０７を供給する。この際に、被検体側液位センサ１０５および探触子側液位センサ１１０の情報から、保持部材の上下面の圧力差が保持部材の座屈荷重より低い値に収まるように、上面ないし下面のマッチング液の供給量を制御する。このような制御方法については後ほど詳述するが、上下面の圧力差が座屈荷重を一度でも超えることが無いよう制御することが望ましい。保持部材１０１および探触子１０６に、必要な量のマッチング液が充填された時点でステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２において、被検者の片側の乳房を保持部材１０１にセットする。あふれた被検体側マッチング液１０２は管（被検体側回収用）１１２を通じて被検体側液体制御部１０３に回収される。このとき、被検体側マッチング液１０２の代わりに被検体が存在するため、液圧による座屈は起こらない。

ステップＳ２０３において、ユーザはユーザインタフェース１１９を介して撮影開始の指示を入力する。これを受けて制御部１１８は探触子走査部１１７に指示を送り、探触子１０６が乳房全域を網羅するように走査を開始させる。また、制御部１１８は光源１１５に指示を送り、被検体に周期的にパルス光を照射させる。これにより、被検体の撮影範囲全域にまんべんなくパルス光が照射され、被検体内部の光吸収部位から光音響波が生じる。この例では光源１１５の照射周期が２０Ｈｚ、照射回数が２０４８回なので、撮影に２分程度の時間を要する。光音響波は探触子１０６の音響波受信素子１２０によって電気信号に変換され、信号処理部１１６に出力される。

その後、信号処理部１１６は電気信号に増幅、Ａ／Ｄ変換、画像再構成などの処理を施して特性情報を示す画像データを生成し、内部メモリに保存させる。制御部１１８は内部メモリから診断画像を読み出しユーザインタフェース１１９のディスプレイに表示する。なお、これらの信号処理や画像表示は、光音響撮影と並行してリアルタイムに行ってもよいし、不図示のメモリに電気信号を保存しておき、光音響信号取得終了後に行ってもよい。

ステップＳ２０４において、全ての被検体の撮影が完了している場合にはステップＳ２０５に進む。撮影が完了していない場合にはステップＳ２０１に戻る。本実施例では左右の乳房を１回ずつ撮影する例を用いて説明する。この場合には、左右いずれか一方の乳房撮影後はステップＳ２０１に戻り、左右両側の乳房の撮影が完了した後にはステップＳ２０５に進む。なお、左右の乳房を交換する際に、探触子側マッチング液１０７がある程度以上満たされている状態で乳房を保持部材１０１から抜くと、下方からの液圧により座屈が発生するおそれがある。このときの変形を抑制し座屈を防止する方法は後述する。

ステップＳ２０５において、給排液コントローラ１１１は被検体側液体制御部１０３および探触子側液体制御部１０８内部のポンプモータを制御し、被検体側マッチング液１０２を保持部材１０１から被検体側液体制御部１０３内部のタンクへ回収する。同時に探触子側マッチング液１０７を探触子１０６から探触子側液体制御部１０８内部のタンクへ回収する。この際に被検体側液位センサ１０５および探触子側液位センサ１１０からの情報から、保持部材の上下面の圧力差が保持部材の座屈荷重より低い値に収まるように、上面ないし下面のマッチング液の供給量を制御する。保持部材１０１および探触子１０６内のマッチング液が空になったところで処理を完了する。

（液位制御・マッチング液供給量制御）
ステップＳ２０１およびステップＳ２０５にて、被検体側マッチング液１０２および探触子側マッチング液１０７を供給および回収する際の制御方法について図３、図４、図５を用いて説明する。

（マッチング液量について）
図３（ａ）は、保持部材１０１および探触子１０６の位置関係と、被検体側マッチング液１０２、探触子側マッチング液１０７の液位（液面高さ）の関係を示す図である。図３（ａ）において、保持部材１０１の最下点を３０１とする。探触子１０６の最下点を３０２とする。このとき、以下のように定義する。
h1：探触子１０６の最下点３０２と、保持部材の最下点３０１の高さの差。
h2：保持部材１０１の最下点３０１と、天板１１４上面までの高さの差。
x：探触子１０６の最下点３０２を基準にした、探触子側マッチング液１０７の液位。
y：保持部材１０１の最下点３０１を基準にした、被検体側マッチング液１０２の液位
。
初期状態では探触子１０６および保持部材１０１にはマッチング液が入っていないので、x=0, y=0である。

図３（ｂ）は、ｘ, yの値と、保持部材１０１にかかる圧力の向きおよび座屈の有無を
示す図である。ｘ，ｙの単位は任意であり、例えばｃｍとする。

図４を用いて、x,yの関係と保持部材１０１に作用する圧力について説明する。図４（
ａ）に示す状態は、探触子側マッチング液１０７の量が少なく、保持部材１０１に触れていない状態である。図４（ａ）において、保持部材１０１から下向きに出ている矢印は、被検体側マッチング液１０２が保持部材１０１の上面（被検体に接する側の面）を押す圧力である。点線４０１は、被検体側マッチング液１０２が保持部材１０１の上面全体を押す下向き圧力の分布を表す。簡単のため、左半分のみ記載した。

図４（ａ）の状態では、探触子側マッチング液１０７が保持部材１０１を押し上げる圧力はなく、保持部材１０１には被検体側マッチング液１０２からの下向きの圧力が作用する。カップ状の保持部材１０１は下向きの力には十分強いため、座屈は発生しない。
なお、この状態は図３（ｂ）では、第一領域３０３で示される領域にあたり、x, y は
以下の式を満たす。このように、探触子側マッチング液１０７の液位が保持部材１０１の最下点よりも低い状態を第一状態と呼ぶ。
0 ≦ x ＜ h1 …（式１Ａ）
0 ≦ y ≦ h2 …（式１Ｂ）

図４（ｂ）に示す状態は、探触子側マッチング液１０７が保持部材に触れているが、被検体側マッチング液１０２の液位が探触子側マッチング液１０７の液位よりも上にある状態である。この状態では、保持部材１０１には、被検体側マッチング液１０２からの下向き圧力４０１に加え、探触子側マッチング液１０７からの上向き圧力４０２が作用する。ここで、保持部材１０１から上向きに出ている矢印は、探触子側マッチング液１０７が保持部材１０１の下面（被検体に接しない側の面、すなわち探触子に向かい合う側の面）を押す圧力を示す。また点線４０２は、探触子側マッチング液１０７が保持部材の下面全体を押す上向き圧力の分布である。

しかしながら、被検体側マッチング液１０２の液位が探触子側マッチング液１０７の液位よりも上にあるため、同じ点での圧力は下向きのほうが大きくなる。その結果、下向き圧力４０１と上向き圧力４０２を合成した圧力は下向きになる。カップ状形状の保持部材１０１は下向きの力には十分強いため、座屈は発生しない。この状態は図３（ｂ）では第二領域３０４で示される領域であり、x, y は以下の式を満たす。このように、探触子側
マッチング液１０７の液位が保持部材１０１の最下点よりも高いが、被検体側マッチング液１０２の液位よりも低い状態を、第二状態と呼ぶ。
y ＞ x-h1 …（式２Ａ）
0 ≦ y ≦ h2 …（式２Ｂ）
h1 ≦ x ≦ h1+h2 …（式２Ｃ）

図４（ｃ）に示す状態は、探触子側マッチング液１０７と被検体側マッチング液１０２の高さが同じ状態である。このとき、保持部材１０１の上面に被検体側マッチング液１０２から作用する下向き圧力４０１と、保持部材１０１の下面に探触子側マッチング液１０７から作用する上向き圧力４０２がほぼ同じになる。なお厳密にはカップの厚みにより上面と下面での圧力差があるが、薄膜カップは厚みが小さいためその影響は小さく無視できる。下向き圧力４０１と上向き圧力４０２を合成した圧力はほぼゼロになり、座屈は発生しない。この状態は図３（ｂ）では直線３０５で示され、x,yは以下の式を満たす。
y ＝ x-h1 …（式３Ａ）
0 ≦ y ≦ h2 …（式３Ｂ）
h1 ≦ x ≦ h1+h2 …（式３Ｃ）

図４（ｄ）に示す状態は、探触子側マッチング液１０７の液位が被検体側マッチング液１０２の液位よりも上になるが、液位の差が小さい状態である。この状態では保持部材１０１には、上面に対する被検体側マッチング液１０２からの下向き圧力４０１に加え、下面に対する探触子側マッチング液１０７からの上向き圧力４０２が作用する。探触子側マッチング液１０７の液位が被検体側マッチング液１０２の液位よりも上にあるため、同じ点での圧力は上向きのほうが大きくなる。その結果、下向き圧力４０１と上向き圧力４０２を合成した圧力は上向きになる。しかし、液位の差が小さい場合にはこの合成した圧力が保持部材１０１上の各点に置いて座屈荷重より低い値であるため、座屈は発生しない。

この状態は図３（ｂ）では以下の式を満たすような第三領域３０６で示される。このように、探触子側マッチング液１０７の液位が保持部材１０１の最下点よりも高く、かつ被検体側マッチング液１０２の液位よりも高いものの、液圧が座屈荷重より低い値である状態を、第三状態と呼ぶ。あるxにおいて、保持部材１０１上で座屈を発生させないために
必要なyの値をf(x)とする。f(x)は図３（ｂ）では曲線３０７で示される。f(x)は、保持
部材１０１の形状、厚み（薄み）、材料強度、マッチング液の供給時の圧力、流動状態などによって決まる。
f(x) ＜ y ＜ x-h1 …（式４Ａ）
0 ≦ y ≦ h2 …（式４Ｂ）
h1 ≦ x ≦ h1+h2 …（式４Ｃ）

図４（ｅ）に示す状態は、探触子側マッチング液１０７の液位が被検体側マッチング液１０２の液位よりも上になり、液位の差が大きい領域である。この状態では下向き圧力４０１と上向き圧力４０２を合成した圧力が保持部材１０１上のある点に置いて座屈荷重以上となり、座屈が発生する。その結果、保持部材１０１が図のように大きく変形し、圧力分布も変化する。このように、探触子側マッチング液１０７の液位が保持部材１０１の最下点、および被検体側マッチング液１０２の液位よりも高く、液圧が座屈荷重以上である状態を、第四状態と呼ぶ。この状態は図３（ｂ）では、以下の式を満たすような第四領域３０８で示される。
f(x) ≧ y …（式５Ａ）
0 ≦ y ≦ h2 …（式５Ｂ）
h1 ≦ x ≦ h1+h2 …（式５Ｃ）

本実施例ではステップＳ２０１およびステップＳ２０５において、給排液コントローラ１１１は、被検体側マッチング液１０２および探触子側マッチング液１０７の関係が図３（ｂ）における第四領域３０８に入らないように制御する。また、乳房の左右を入れ替えるときにも、乳房を保持部材１０１から抜いたときに残存した被検体側マッチング液１０２と探触子側マッチング液１０７の関係が図３（ｂ）における第四領域３０８に入らない
ように制御する。

また、第四領域３０８に入り、保持部材１０１の座屈が発生すると、図４（ｅ）のように、保持部材１０１の中央付近が上向きに変形する。その結果、図４（ｄ）の状態に比べ、探触子側マッチング液１０７の液位が少し下がる。給排液コントローラ１１１は、この変化を探触子側液位センサ１１０で検出し、保持部材の座屈発生を検出する。給排液コントローラ１１１は探触子側マッチング液１０７の液位の低下が発生したら座屈が発生していると判断し、探触子側マッチング液１０７の供給を減らし被検体側マッチング液１０２の供給を増やす。その結果、保持部材１０１は図４（ｅ）の状態から図４（ｄ）の状態に移行する。このとき、ユーザインタフェースを用いて座屈発生の可能性をユーザに通知しても良い。

（マッチング液の制御方法）
被検体を片側の乳房を最初に撮影するときの制御方法について、図５（ａ）を用いて説明する。初期状態では、探触子１０６および保持部材１０１にはマッチング液が入っていないため、(x,y)=(0,0)である。マッチング液供給完了時には、探触子１０６および保持
部材１０１がマッチング液で満たされ、(x,y）=(h1+h2,h2)になる。本発明では、(x,y)が、(0,0)から（h1+h2,h2）に至るまでの間に、第四領域３０８を通らない経路を取る必要
がある。このような経路は複数存在する。

図５（ａ）に示す経路では、初めに給排液コントローラ１１１は探触子側液体制御部１０８に指示を送り、初期状態(x,y)=(0,0)から探触子側マッチング液１０７を保持部材１
０１の最下点３０１の高さまで入れる。この状態で(x,y)=(h1,0)となる。
続いて、給排液コントローラ１１１は被検体側液体制御部１０３に指示を送り、保持部材１０１に被検体側マッチング液１０２の供給を開始させる。また、給排液コントローラ１１１は、探触子側液体制御部１０８に指示を送り、探触子側マッチング液１０７も同時に探触子１０６に供給する。その際に、給排液コントローラ１１１は被検体側液位センサ１０５、探触子側液位センサ１１０の情報をもとに、探触子側マッチング液１０７と被検体側マッチング液１０２の液位が同じになるように供給量を調整する。

このようにして、図５（ａ）の経路５０１に沿って被検体側マッチング液１０２および探触子側マッチング液１０７を供給する。この方法は、保持部材１０１の上面と下面にかかる圧力が略等しい期間が長いため、保持部材１０１にかかる圧力が少なくなり、劣化を防ぐ効果がある。また、探触子側マッチング液１０７と被検体側マッチング液１０２の供給完了時間が同じであるため、撮影開始までの被検体側マッチング液１０２の温度低下が少なくなり、被検者が保持部材１０１に乳房を入れる際の不快感が軽減される。

給排液コントローラ１１１は、経路５０１をたどるために必要な、マッチング液の液位や供給量に関連する情報を内部のメモリに予め保存しておく。そして、マッチング液供給中に被検体側マッチング液１０２および探触子側マッチング液１０７の液位を常時監視し、被検体側液体制御部１０３および探触子側液体制御部１０８のポンプモータの回転数にフィードバック制御する。すなわち、経路５０１よりも被検体側マッチング液１０２の液位が高くなった場合には被検体側液体制御部１０３のポンプモータの回転数を減らし、探触子側液体制御部１０８のポンプの回転数を増やす制御を行う。逆に、経路５０１よりも被検体側マッチング液１０２の液位が低くなった場合には探触子側液体制御部１０８のポンプモータの回転数を減らし、被検体側液体制御部１０３のポンプの回転数を増やす制御を行う。

続いて、ステップＳ２０４で一度片側の乳房撮影が終わった後に、もう一方の乳房撮影を行うためにステップＳ２０１に戻った場合を説明する。撮影直後では、被検体が保持部
材１０１の上に入っており、探触子１０６は探触子側マッチング液１０７で満たされている。一方、保持部材１０１中の被検体側マッチング液１０２は、被検体の体積分だけ減少している。この状態で被検体を保持部材１０１から外すと、被検体側マッチング液１０２の液位が下がり、図４（ｅ）の状態になり保持部材１０１が座屈するおそれがある。

そこで本実施例では、給排液コントローラ１１１が、被検体を保持部材１０１から外す前に探触子側マッチング液１０７の一部を探触子側液体制御部１０８へ戻し、探触子側マッチング液１０７の液位をh1まで下げる。これは、図５（ｂ）の経路５０２に対応する。探触子側マッチング液１０７の液位をh1まで下げ終わったら、ユーザインタフェース１１９のディスプレイにメッセージを表示し、ユーザに被検体を外してもよいことを通知する。ユーザは、このメッセージを確認してから被検体を保持部材１０１から外す。被検体を外した後に、ユーザが供給再開指示をユーザインタフェース１１９から入力すると、給排液コントローラ１１１は、図５（ｂ）の経路５０３に沿って被検体側マッチング液１０２および探触子側マッチング液１０７の供給を行う。

給排液コントローラ１１１は、経路５０２および経路５０３の情報を内部のメモリに予め保存しておく。そして、マッチング液供給中に被検体側マッチング液１０２および探触子側マッチング液１０７の液位を常時監視し、被検体側液体制御部１０３および探触子側液体制御部１０８のポンプの回転数にフィードバック制御する。

ステップＳ２０５のマッチング液の回収時には、給排液コントローラ１１１は、被検体を保持部材１０１から外す前に探触子側マッチング液１０７の一部を探触子側液体制御部１０８へ戻し、探触子側マッチング液１０７の液位をh1まで下げる。これも、図５（ｂ）の経路５０２に対応する。液位がh1まで下がったら、ユーザインタフェース１１９のディスプレイに、被検体を外してもよいというメッセージを通知する。ユーザはこのメッセージを確認してから被検体を保持部材１０１から外す。給排液コントローラは引き続き探触子側マッチング液１０７を探触子側液体制御部１０８へ戻し、探触子１０６が空になったところで処理を終了する。

（変形例）
なお、図５（ａ）の経路５０１では被検体側マッチング液１０２と探触子側マッチング液１０７の液位を揃えながら、両者を同時に供給していた。しかし、(x,y)が第四領域３
０８に入らなければどのような経路でも構わない。

例えば、図５（ｃ）の経路５０４を採用し得る。この場合、初期状態(x,y)=(0,0)から
、まず被検体側マッチング液１０２のみを供給して、(x,y)=(0,h2)とする。次に探触子側マッチング液１０７のみを供給して、(x,y)=(h1+h2,h2)とする。この方法によれば、供給途中の液位を常時監視していなくて済むので、制御を簡易化できる。また、液位の検知方法も簡略化できるため、液位センサの低コスト化につながる。例えば、探触子側液位センサ１１０には非接触レベルスイッチを用い、マッチング液で保持部材１０１が満たされているか否かを検出するだけでよい。

ただし、図５（ｃ）の方法では、被検体側マッチング液１０２と探触子側マッチング液１０７を片方ずつしか供給しないので、供給にかかる時間は長くなる。また、探触子側マッチング液１０７を供給している間に被検体側マッチング液１０２の温度が低下するおそれがある。そこで、被検体側マッチング液１０２の供給完了後、被検体側マッチング液１０２を保持部材と被検体側液体制御部１０３の間で循環させておいてもよい。これにより、撮影前の被検体側マッチング液１０２の温度低下を少なくし、被検者が保持部材１０１に乳房を入れる際の不快感を軽減できる。

また、本実施例においては、管を通るマッチング液の流量差およびマッチング液の圧力から液位を検出した。しかし、検出は他の方法によっても構わない。例えば、探触子１０６内にフロート式液位センサを備え、マッチング液の液位を直接検出してもよい。あるいは探触子１０６の下部にロードセルを用い、探触子側マッチング液１０７の重さから液位を推定してもよい。また、物理的なセンサを設ける代わりに、カップの体積と供給部のポンプ流量およびポンプの駆動時間から、液位を推定してもよい。

（マッチング液の材料が異なる場合）
また、被検体側マッチング液１０２と探触子側マッチング液１０７は、互いに異なる材料であってもかまわない。例えば、装置内部を循環する探触子側マッチング液１０７には、細菌の繁殖防止や金属部材の腐食防止のため、ひまし油を用いる。一方、被検体側マッチング液１０２は人体と直接接するため、生体安全性や、撮影後の拭き取りの容易化のため水を用いる。この場合、被検体側マッチング液１０２と探触子側マッチング液１０７の密度差により保持部材１０１への圧力分布が変化し、直線３０５、曲線３０７の位置がずれる。

ここで、図１３において、探触子側マッチング液１０７の密度をρ1, 被検体側マッチ
ング液１０２の密度をρ2, 重力加速度をgとする。保持部材１０１上で最下点３０１から高さhaの点を注目点１２１とすると、注目点１２１における、探触子側マッチング液１０７からの法線方向上向き圧力P1は、以下の式であらわされる。
P1 = 0 …（式６Ａ）
ただし、0 ≦ x ＜ h1+ha
P1 = ρ1g(x-h1-ha) …（式６Ｂ）
ただし、h1 + ha ≦ x ≦ h1+h2

また、同じく注目点１２１における、被検体側マッチング液１０２からの法線方向下向き圧力P2は以下の式であらわされる。
P2 = 0 …（式６Ｃ）
ただし、0 ≦ y ≦ ha
P2 = ρ2(y-ha) …（式６Ｄ）
ただし、ha ≦ y ≦ h2
したがって、図１３は、式６Ｂおよび式６Ｄが満たされた状態を示す例である。

保持部材１０１の最下点３０１から高さhaの点における、保持部材への合計圧力PはP1-P2であらわされる。なお、法線方向上向きを正とする。また、保持部材は薄いので厚みによる表裏の圧力差は無視する。図３（ｂ）のときのように、被検体側マッチング液１０２と探触子側マッチング液１０７が同じ物質の場合には、ρ2=ρ１=ρとなり、保持部材上
下にマッチング液があるところではP=ρg(y-x+h1)となり、直線３０５はy=x-h1の直線と
なる。また注目点１２１における座屈荷重をP(ha)とするとき、曲線３０７は、
min(P(ha))=ρg(y-x+h1) …（式７）
となる曲線である（minは、0 ≦ ha ≦ yにおける最小値）。ユーザは、曲線３０７を実
験で予め求めておき、x,yの値を給排液コントローラ１１１の内部メモリに保存しておく
。

これに対し、被検体側マッチング液１０２が水、探触子側マッチング液１０７がひまし油と異なっている場合には、探触子側密度ρ1=0.96[g/cm³], 被検体側密度ρ２=1.0[g/cm³]となる。この密度差により、被検体側マッチング液１０２からの下向き圧力P2の影響が、探触子側マッチング液１０７からの法線方向上向き圧力P1の影響より大きくなり、直線３０５、曲線３０７は、図３（ｂ）よりも下方にずれる。

また、被検体側マッチング液１０２が水、探触子側マッチング液１０７がポリエチレングリコールの場合には、探触子側ρ1=1.1[g/cm³], 被検体側ρ２=1.0[g/cm³]となる。こ
の密度差により、被検体側マッチング液１０２からの法線方向下向き圧力P2の影響が、探触子側マッチング液１０７からの上向き圧力P1の影響より大きくなり、直線３０５、曲線３０７は図３（ｂ）よりも上方にずれる。

給排液コントローラ１１１は、被検体側マッチング液１０２、探触子側マッチング液１０７の材質が異なる場合には直線３０５、曲線３０７のずれを考慮してマッチング液の供給量を制御する。本変形例のように、保持部材上下面で異なる材質のマッチング液を用いた場合でも、密度情報に基づいて座屈の発生する領域に入らないような経路を設定できるので、マッチング液による座屈を抑制するような制御が可能になる。なお、第一の実施例と同様に、被検体側マッチング液１０２および探触子側マッチング液１０７の組み合わせごとに、マッチング液の液位や供給量に関連する情報をメモリに保存しておき、給液と廃液の制御に用いることが好ましい。

（保持部材の変形例）
本実施例では被検体が乳房であり、保持部材１０１の被検体を保持する部分の形状は図１０（ａ）のようにカップ状であったが、本発明の保持部材の形状はこれに限定されるものではない。保持部材の内部に被検体とマッチング液を入れることができ、薄膜で構成されていれば、平面を含む形状でも構わない。例えば、被検体が手のように平らなものであれば、図１０（ｂ）のように被検体を保持する部分が円筒形状をしていても構わない。また、図１０（ｃ）のように被検体を保持する部分が直方体形状をしていても構わない。また、被検体が足のように長いものであれば、図１０（ｄ）のように縦長の形状で合ってもかまわない。

また、本実施例では、保持部材１０１をポリメチルペンテンなどの薄膜から一体成型としていたが、本発明は保持部材の材料構成はこれに限定されるものではない。薄膜が薄く一体成型が困難な場合には、厚みの異なる複数部材を張り合わせてもよい。例えば図１０（ｂ）の保持部材において、フランジ部１３０１、および、容器部の底面１３０２や側面１３０３を別々の薄膜で作成し、貼り合わせてもよい。また、探触子と被検体の間に入らず、音響波取得に影響がない部分は薄膜ではなく厚い部材を用いてもよい。例えば図１０の各例において、フランジ部１００２，１３０１には厚い部材を用いてもよく、金属を用いてもかまわない。

上記の説明では、被検体側および探触子側のマッチング液をともに制御していた。しかし保持部材１０１の変形は、主として下方の探触子側マッチング液１０７の液圧によって引き起こされるものである。したがって本発明による保持部材の座屈変形防止という効果を得るためには、少なくとも探触子側マッチング液１０７の供給量・液位を制御すれば良い。すなわち、給排液コントローラ１１１が、保持部材１０１と探触子（液槽）の位置関係に関する情報と、探触子側マッチング液１０７の液位情報とを用いて、探触子側マッチング液の液圧が座屈荷重より低い値となるように液位を制御すれば良い。

以上のように、本実施例においては、カップ状の保持部材の上面および下面にマッチング液を供給および回収する際に、保持部材の上下面の圧力差が保持部材の座屈荷重より低い値に収まるように、上面ないし下面のマッチング液の供給量を制御する。これにより、保持部材の変形の発生を低減し、座屈による劣化を抑制できる。

＜第二実施例＞
第二実施例の第一実施例との違いは、ユーザが被検体側マッチング液１０２の供給を行う点である。以下、第一実施例と異なる部分を中心に説明する。特に、保持部材１０１の
座屈を防ぐための給排液コントローラの動作を説明する。

図６は第二実施例における音響波受信装置のブロック構成図である。第一実施例との違いは、被検体側液体制御部１０３および管（被検体側供給用）１０４、管（被検体側回収用）１１２がないことである。また、被検体側マッチング液１０２の流量をモニタしていた被検体側液位センサ１０５も存在しない。その代わりに、荷重センサ６０１が保持部材１０１と天板１１４の間の支持部に設けられている。給排液コントローラ１１１は、荷重センサ６０１で計測される保持部材１０１中の被検体側マッチング液１０２の重量から被検体側マッチング液１０２の液位を推定する。

本実施例の給排液コントローラ１１１は、被検体側マッチング液１０２および探触子側マッチング液１０７の液位を監視する。そして給排液コントローラ１１１は、保持部材の座屈が起きそうな状態になると、制御部１１８を介してユーザインタフェース１１９のディスプレイに警告メッセージを表示し、マッチング液の供給を停止する。座屈が起きそうな状態とは、液圧が座屈荷重の所定の割合以上の値（例えば９５％以上）になった状態である。本実施例の動作フローは図２と同じであるが、ステップＳ２０１のマッチング液供給において、給排液コントローラ１１１は、探触子側マッチング液１０７のみ供給する。その際に、第四領域３０８に入る前にユーザインタフェース１１９のディスプレイに警告メッセージを表示し、ユーザに被検体側マッチング液１０２の供給を促す。なお、警告メッセージの出力に代えて、単に供給を停止しても良い。

（給液制御）
図７を用いて説明する。フロー開始時の初期状態では、探触子１０６および保持部材１０１が空の状態とする（(x, y) = (0, 0)）。ユーザからのマッチング液供給指示入力を
受け、給排液コントローラ１１１は、探触子側液体制御部１０８に指示を送り、探触子側マッチング液１０７を探触子１０６（液槽）に供給する。その際に保持部材が座屈する前に一度供給を停止する。ここまでが図７（ａ）の実線矢印７０１に対応する。このとき、給排液コントローラ１１１は、現在の探触子側マッチング液１０７の液量を、内部メモリに保存された、座屈が発生しないような探触子側マッチング液１０７の液量と比較する。

具体的には、給排液コントローラ１１１は曲線３０７の情報を内部メモリに記憶しておき、被検体側マッチング液１０２の高さに応じて、保持部材１０１を座屈させずに供給可能な探触子側マッチング液１０７の高さを読みだす。これは、各yの値に対応する曲線３
０７上のxの値に対応する。保存形式としてはx値とy値を対応付けたテーブル形式が好適
である。また、ｘ値とｙ値ごとに、座屈を起こすか否かを示す情報を格納するマトリクス形式も好適である。ここで例えば、曲線３０７が、y1=f(x1)という式で表現され、荷重センサ６０１から推定された被検体側マッチング液１０２の液位がy1だとする。このとき給排液コントローラ１１１は、探触子側液位センサ１１０から推定された探触子側マッチング液１０７の高さがx1以下になるように、探触子側液体制御部１０８のポンプを制御する。そして、探触子側マッチング液１０７の高さがx1になったところで制御部１１８を経由してユーザインタフェース１１９に警告メッセージを表示する。

続いて、給排液コントローラ１１１は、ユーザインタフェース１１９のディスプレイに、被検体側マッチング液１０２を入れるように警告メッセージを表示させる。ユーザは警告メッセージを受け、手動で被検体側マッチング液１０２を保持部材１０１に入れる。ここまでが図７（ａ）の点線矢印７０２に対応する。

続いて、給排液コントローラ１１１は、被検体側マッチング液１０２が入ったことを荷重センサ６０１で確認すると、探触子側液体制御部１０８に指示を出し、残りの探触子側マッチング液１０７を探触子内に供給する。ここまでが図７（ａ）の実線矢印７０３に対
応する。

（排液制御）
ステップＳ２０５のマッチング液回収においては、給排液コントローラ１１１は、ユーザからのマッチング液供給指示入力を受け、探触子側液体制御部１０８に指示を送り、探触子側液体制御部１０８のポンプモータをマッチング液供給時とは逆に回転させる。これにより、探触子側マッチング液１０７が探触子１０６から回収される。ここまでが図７（ｂ）の実線矢印７０４に対応する。

被検体側マッチング液１０２がなくても保持部材１０１が座屈しないレベルまで探触子側マッチング液１０７の液位が下がったら、給排液コントローラ１１１は、制御部１１８を介してユーザインタフェース１１９のディスプレイに回収メッセージを表示させる。メッセージを見たユーザは、被検体側マッチング液１０２を手動で回収する。ここまでが図７（ｂ）の点線矢印７０５に対応する。

具体的には、給排液コントローラ１１１は、内部メモリに記憶しておいた曲線３０７の情報から、y=0の値に対応する曲線３０７上のxの値x2を読み出す。そして、探触子側液位センサ１１０から推定された探触子側マッチング液１０７の高さがx2になったところで、制御部１１８を経由してユーザインタフェース１１９に回収メッセージを表示させる。

続いて、給排液コントローラ１１１は、被検体側マッチング液１０２の回収が行われたことを荷重センサ６０１で確認したのちに、残りの探触子側マッチング液１０７を回収する。すなわち給排液コントローラ１１１は、探触子側液体制御部１０８に指示を出し、探触子側液体制御部１０８のポンプモータをマッチング液供給時とは逆に回転させ、残りのマッチング液を回収する。ここまでが図７（ｂ）の実線矢印７０６に対応する。
なお、点線矢印７０５の被検体側マッチング液１０２の回収と、実線矢印７０６の探触子側マッチング液１０７の回収は同時並行で行ってもよい。

上記のように、本発明の第二実施例においては、給排液コントローラ１１１は、保持部材の座屈が起きそうな状態になるとユーザインタフェース１１９に警告メッセージを表示させ、保持部材への被検体側マッチング液１０２の供給および回収をユーザに促す。これにより、保持部材の座屈による劣化を抑制できる。また、被検体側のマッチング液供給関連の部材が不要になるため、コスト低減やメンテナンスの手間の軽減につながる。

＜第三実施例＞
第三実施例の第二実施例との違いは、被検体側マッチング液１０２を入れていない時に、座屈防止治具を用いて保持部材１０１の変形および座屈を抑制する点である。ここで、被検体側マッチング液１０２は被検者の身体に直接触れるため、衛生上の観点から被検者ごとに交換することが望まれる。一方、探触子側マッチング液１０７は被検者の身体に直接触れないので、交換頻度はそこまで高くはない。しかし第二実施例では、光音響撮影のとき、被検体側マッチング液１０２を回収する際には事前に探触子側マッチング液１０７の液位を下げていた。すなわち、光音響撮影のたびに探触子側マッチング液１０７を給排水しており、コストが増加していた。本実施例では、座屈防止治具を用いることにより、探触子側マッチング液１０７を探触子１０６内にとどめておくことができる。

座屈防止治具８００の構造を図８に示す。座屈防止治具は、保持部材押さえ部８０１、枠部８０２、識別部８０３から構成される。保持部材押さえ部８０１は、保持部材１０１と同様な曲率半径をもつ球面の一部である。ユーザが保持部材押さえ部８０１を保持部材１０１の上に載せることで、被検体側マッチング液１０２が無い状態で保持部材１０１が探触子側マッチング液１０７に浸された場合でも、液圧による保持部材１０１の座屈が防
止される。保持部材押さえ部８０１は網目状になっており、被検体側マッチング液１０２を通すための穴が多数空いている。材質としては、ユーザが上部から被検体側マッチング液１０２の量を目視で確認できるように、透明な樹脂部材などが好適である。

枠部８０２は座屈防止治具を天板１１４に固定するための枠であり、金属材料などで構成できる。天板１１４の上に固定用の枠がついており、枠部８０２と合わせることで。保持部材１０１に対して座屈防止治具がずれないようにする。これにより、保持部材押さえ部８０１が確実に保持部材１０１を押さえるように位置決めされる。識別部８０３は、枠部８０２から下向きに突き出た棒状の突起である。

座屈防止治具を用いた音響波受信装置のブロック構成図を図９に示す。本実施例では、天板１１４は識別部８０３が入る穴を備えている。また装置内部には、給排液コントローラ１１１が棒状の突起の有無を検出するために、近接センサ９０１が配置されている。これにより、給排液コントローラ１１１は、座屈防止治具が保持部材１０１の上に載っているか否かを判別する。

（給液制御）
本実施例の音響波受信装置の動作フローは図２と同じであるが、ステップＳ２０１のマッチング液供給において、給排液コントローラ１１１は近接センサ９０１の値を確認し、座屈防止治具が保持部材１０１の上にあるか否かを判定する。座屈防止治具が保持部材１０１上にない場合、給排液コントローラ１１１は、探触子側マッチング液１０７の液位が保持部材１０１の最下点の高さに達したところで、ユーザインタフェース１１９に警告メッセージを表示する。警告メッセージは、ユーザに対して、被検体側マッチング液１０２の供給か、座屈防止治具の設置を促すものである。

一方、座屈防止治具が保持部材１０１上にある場合には、給排液コントローラ１１１は被検体側マッチング液１０２の有無によらず、探触子側マッチング液１０７が探触子１０６を満たすまで、探触子側マッチング液１０７を続けて供給する。ユーザは、保持部材押さえ部８０１の上部から被検体側マッチング液１０２を入れたのちに座屈防止治具を天板１１４から取りはずす。これにより、保持部材１０１の上向きの変形による座屈を防止できる。

（排液制御）
ステップＳ２０５のマッチング液回収においては、ユーザが座屈防止治具を置き、被検体側マッチング液１０２を回収する。探触子側マッチング液１０７については、座屈防止治具を置いている限りは探触子１０６の中にとどめておくことができる。これにより次回使用時は探触子側マッチング液１０７が満たされた状態から装置を使用開始できる。すなわち、ユーザは被検体側マッチング液１０２を保持部材に入れ、座屈防止治具を天板１１４から取りはずすのみでよいので、立上げ時間を短縮できる。

以上説明してきたように、本実施例では保持部材の変形を防ぐ治具を導入することにより、保持部材の劣化を防ぎつつ、マッチング液交換時の給排液時間を削減できる。特に、複数の被検者を続けて撮影する場合など、保持部材内のマッチング液を頻繁に交換したい場合には大きな時間短縮効果が得られる。なお、本実施例では第二実施例のように手動で被検体側マッチング液１０２を供給及び回収する場合について説明した。しかし、第一実施例のようにシステムを用いて給排水する場合にも、座屈防止治具８００は利用できる。

＜第四実施例＞
第四実施例の第一実施例と異なる点について説明する。本発明の第一実施例では保持部材１０１の座屈を防ぐために被検体側マッチング液１０２と探触子側マッチング液１０７
の供給量を制御していた。これに対し本実施例では、探触子１０６の保持部材１０１に対する高さを制御する。

図１１は、第四実施例における音響波受信装置のブロック構成図である。図１１において、図１との違いは、探触子１０６を垂直方向に上下動させる機構である探触子上下駆動部１１０１が加わったことである。探触子上下駆動部１１０１は、ボールねじ、モータ、エンコーダなどから構成され、給排液コントローラ１１１からの指示に基づき、探触子１０６全体を上下に動かすことができる。この上下移動により、保持部材１０１と探触子１０６の高さの差が動的に制御される。

本実施例の音響波受信装置の動作について、図２のフロート、図１２（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。マッチング液供給ステップＳ２０１において、給排液コントローラ１１１は、探触子側液体制御部１０８および被検体側液体制御部１０３に指示を出し、被検体側マッチング液１０２および探触子側マッチング液１０７を供給する。この際に初期状態では、探触子１０６をh2下げておく。すなわち図１２（ａ）に示すように、保持部材１０１と探触子１０６の高さの差をh1+h2にしておく。

初期状態で探触子１０６と保持部材１０１がこのような位置関係を取ることで、探触子１０６の上端まで探触子側マッチング液１０７が満たされても、保持部材１０１の下面に探触子側マッチング液１０７が触れることがない。したがって保持部材１０１への上向きの圧力は発生せず、座屈は起こらない。

（給液制御）
図１２（ｃ）は、このような初期状態におけるx,yの値と、保持部材にかかる圧力およ
び座屈の有無を示す。図３（ｂ）における直線３０５、曲線３０７を、図１２（ｃ）では一点鎖線で示す。これらは本実施例においては、探触子の下方への移動により、夫々右にh2だけシフトして、実線の直線３０５’、実線の曲線３０７’となる。このとき、0 ≦ x
≦ h1+h2, 0 ≦ y ≦ h2で表される全ての範囲が、第一領域３０３’に含まれる。第一
領域３０３’では、探触子側マッチング液１０７が保持部材１０１の最下点に接する可能性が無いために、保持部材１０１内部および探触子１０６内部にどれだけマッチング液を供給しても、座屈が起こらない。図中、実線矢印１２０１は、下方向にh2だけ移動済みの探触子１０６に対し、上端まで探触子側マッチング液１０７を供給したときの経路を表す。

その後、ユーザまたは被検体側液体制御部１０３が、保持部材内部に、被検体側マッチング液１０２を上端まで満たし、液位をh2とする。このときの経路は点線矢印１２０２で示される。

続いて、給排液コントローラ１１１は探触子上下駆動部１１０１に指示を出し、探触子１０６をh2だけ上に持ち上げる。これにより保持部材１０１と探触子１０６の高さの差はh1となり、探触子１０６と保持部材１０１の位置関係は、図３（ａ）の場合と同様になる。この上方への移動により、実線直線３０５’、実線曲線３０７’に代えて、一点鎖線直線３０５、一点鎖線曲線３０７’が領域の区分を示すことになる。この様子を点線矢印１２０３で示す。また第一領域は３０３’から３０３に戻る。

探触子１０６を上方に移動させる過程で、探触子側マッチング液１０７の液位が保持部材１０１に触れ、保持部材１０１には上向きの圧力が発生する。しかし、保持部材１０１は被検体側マッチング液１０２で満たされているため下向きの圧力も発生しており、合力を考えると座屈は起こらない。上方移動中のどの時点でも、(x,y)は第一領域３０３また
は第二領域３０４の範囲内に含まれている。

（排液制御）
また、ステップＳ２０５のマッチング液回収時には、給排液コントローラ１１１は、探触子上下駆動部１１０１に指示を出し、探触子１０６をh2以上下げ、保持部材１０１と探触子１０６の高さの差をh1+h2以上にする（図１２（ａ）の状態）。続いて、給排液コン
トローラ１１１は被検体側液体制御部１０３および探触子側液体制御部１０８に指示を出し、被検体側マッチング液１０２と探触子側マッチング液１０７を回収する。探触子１０６が下がった後は、被検体側マッチング液１０２がなくなっても、保持部材１０１の下面に探触子側マッチング液１０７が触れないため保持部材１０１への上向きの圧力が発生せず、座屈は起こらない。

本実施例によれば、探触子１０６の高さを制御する機構を導入することで、被検体側マッチング液１０２と探触子側マッチング液１０７の供給量を制御しなくても、座屈の発生を抑制できる。そのため、被検体側マッチング液１０２と探触子側マッチング液１０７の供給および回収は独立動作可能であり、マッチング液の液位の制御を容易化し信頼性を向上する効果がある。また、探触子側マッチング液１０７の充填が完了してから被検体側マッチング液１０２を充填するような制御が可能になるため、被検体側マッチング液１０２が被検者にとって不快となる温度に変化する前に、光音響撮影を開始できる。

以上述べたように、本発明の各実施例によれば、保持部材の上面と下面の圧力差が保持部材の座屈荷重より低い値に収まるようにマッチング液の液位や供給量を制御できる。その結果、保持部材の劣化のない状態で光音響撮影を行い、良好な診断画像を得られるようになる。

１０１：保持部材、１０６：探触子、１０７：探触子側マッチング液、１０８：探触子側液体制御部、１１１：給排液コントローラ

Claims (18)

1. 被検体を保持する保持部材と、
   前記被検体から発生した音響波を受信する探触子と、
   前記保持部材の下方に位置し、前記探触子が配置される液槽であって、前記保持部材と前記探触子を音響的に結合させる探触子側マッチング液を保持する液槽と、
   前記探触子側マッチング液の液位に関する情報を用いて、前記探触子側マッチング液の液圧が前記保持部材に座屈を起こさせる閾値である座屈荷重より低い値となるように、前記探触子側マッチング液の液位を制御する、液位制御部と、
   を有することを特徴とする音響波受信装置。
2. 前記液位制御部は、前記保持部材と前記液槽の位置関係に関する情報を用いて、前記探触子側マッチング液の液位を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の音響波受信装置。
3. 前記保持部材は、前記被検体と前記保持部材を音響的に結合させる被検体側マッチング液を保持し、
   前記液位制御部は、前記探触子側マッチング液の液位に関する情報と、前記被検体側マッチング液の液位に関する情報とを用いて、前記探触子側マッチング液の液位を制御するとともに、前記被検体側マッチング液の液位の制御に関する情報を出力する、
   請求項１または２に記載の音響波受信装置。
4. 前記液位制御部の制御にしたがって前記保持部材における前記被検体側マッチング液の供給と回収を行い、前記被検体側マッチング液の液位を制御する被検体側液体制御部をさらに有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の音響波受信装置。
5. 前記液位制御部は、ユーザに対して、前記保持部材における前記被検体側マッチング液の供給および回収に関する指示を出力する
   ことを特徴とする請求項３に記載の音響波受信装置。
6. 前記液位制御部の制御に従って前記液槽における前記探触子側マッチング液の供給と回収を行い、前記探触子側マッチング液の液位を制御する探触子側液体制御部をさらに有する
   ことを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の音響波受信装置。
7. 前記液位制御部は、前記保持部材にかかる液圧が前記座屈荷重より低い値となるように、前記被検体側マッチング液と前記探触子側マッチング液の液位を制御する
   ことを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１項に記載の音響波受信装置。
8. 前記被検体側マッチング液の液位と、前記探触子側マッチング液の液位と、前記保持部材にかかる液圧が前記座屈荷重以上であるかを示す情報を保存するメモリをさらに有することを特徴とする請求項３ないし７のいずれか１項に記載の音響波受信装置。
9. 前記液位制御部は、前記探触子側マッチング液の液圧が前記座屈荷重に比べて所定の割合以上の値になると、前記探触子側マッチング液および前記被検体側マッチング液の制御を停止する
   ことを特徴とする請求項３ないし８のいずれか１項に記載の音響波受信装置。
10. 前記保持部材における注目点にかかる液圧は、前記探触子側マッチング液の液圧と、前
    記被検体側マッチング液の液圧の合力である
    ことを特徴とする請求項３ないし９のいずれか１項に記載の音響波受信装置。
11. 前記液槽を上下に移動させる駆動部をさらに有し、
    前記液位制御部は、前記液槽が上方に移動した状態で前記探触子側マッチング液を前記液槽に供給する
    ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の音響波受信装置。
12. 前記保持部材は、厚みが１０μｍから５００μｍのプラスチック材で構成される
    ことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の音響波受信装置。
13. 前記保持部材は、下に凸なカップ状の部材である
    ことを特徴とする請求項１２に記載の音響波受信装置。
14. 前記保持部材の上面に配置され、前記探触子側マッチング液の液圧による前記保持部材の座屈を防止する治具をさらに有する
    ことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の音響波受信装置。
15. 被検体を保持する保持部材と、探触子と、前記保持部材の下方に位置し、前記探触子が配置される液槽であって、前記保持部材と前記探触子を音響的に結合させる探触子側マッチング液を保持する液槽と、液位制御部と、を有する音響波受信装置の制御方法であって、
    前記液位制御部が、前記探触子側マッチング液の液位に関する情報を用いて、前記探触子側マッチング液の液圧が前記保持部材に座屈を起こさせる閾値である座屈荷重より低い値となるように、前記探触子側マッチング液の液位を制御するステップと、
    前記探触子が、前記被検体から発生した音響波を受信するステップと、
    を有することを特徴とする音響波受信装置の制御方法。
16. 前記制御するステップでは、前記液位制御部は、前記保持部材と前記液槽の位置関係に関する情報を用いて、前記探触子側マッチング液の液位を制御する
    ことを特徴とする請求項１５に記載の音響波受信装置の制御方法。
17. 前記音響波受信装置の前記保持部材は、前記被検体と前記保持部材を音響的に結合させる被検体側マッチング液を保持し、
    前記制御するステップでは、前記液位制御部は、前記探触子側マッチング液の液位に関する情報と、前記被検体側マッチング液の液位に関する情報とを用いて、前記探触子側マッチング液の液位を制御するとともに、前記被検体側マッチング液の液位の制御に関する情報を出力する、
    ことを特徴とする請求項１５または１６に記載の音響波受信装置の制御方法。
18. 前記制御するステップでは、前記液位制御部は、前記保持部材にかかる液圧が前記座屈荷重より低い値となるように、前記被検体側マッチング液と前記探触子側マッチング液の液位を制御する請求項１７に記載の音響波受信装置の制御方法。