JP6486243B2 - 音響波プローブ、音響波トランスデューサユニット、及び被検体情報取得装置 - Google Patents

Description

本発明は、光音響効果による光音響波などの音響波（以下では超音波で代表することもある）を受信することが可能な音響波プローブ、音響波トランスデューサユニット、それを用いた被検体情報取得装置に関する。

被検体に光を照射して、光音響効果により被検体中の測定対象から光音響波（典型的には超音波である）を発生させ、発生した光音響波を半球状の超音波プローブを用いて受信する測定システムがある。半球状の超音波プローブは、半球表面上に配置した複数の超音波トランスデューサ素子で構成されている（特許文献１参照）。

図９を用いて説明する。図９において、１０は被検体、１１は光源、１２は超音波プローブ、１３は超音波トランスデューサ、２１は光線、２２は光音響波、３０は媒質（音響マッチング媒質）である。半球状の超音波プローブ１２は、半球状の形状をしており、複数の超音波トランスデューサ１３と、光源１１を備えている。測定の際、被検体１０は、超音波プローブ１２の半球に一部囲まれるように配置され、被検体１０と超音波プローブ１２間には、媒質３０が充填される。光源１１から被検体１０に光２１を照射して、被検体で発生した光音響波２２を、超音波プローブ１２が有する複数の超音波トランスデューサ１３で受信して、この受信信号に基づき被検体の画像化を行う。

米国特許公開第2011-0306865号

被検体からの光音響波を受信するためには、超音波トランスデューサを、半球表面上に分散させて、所定の位置に配置する必要がある。しかし、特許文献１には、カップ状の容器への探触子（トランスデューサ）の配置構造が具体的に記載されていない。この様な構造において、取付け時に、超音波トランスデューサのセンサ面がカップ状の容器に接触すると、超音波トランスデューサの特性が変化してしまうことがある。そこで、本発明は、取付けによるトランスデューサの特性の劣化が発生し難い音響波プローブ等を提供することを目的とする。

本発明の音響波プローブは、複数の貫通孔を有し測定の際に測定位置に配されるべき被検体に向かって凹状となる凹部を有する支持部材と、１以上のトランスデューサを含む音響波トランスデューサユニットと、を有する。前記音響波トランスデューサユニットは、前記貫通孔内に、前記凹部の曲率の略中心を向いて取り付けられ、前記音響波トランスデューサユニットは、前記曲率の中心側の方が細くなっている。

本発明によると、支持部材への取付けによる１以上のトランスデューサを含む音響波トランスデューサユニットの特性の劣化が発生し難い音響波プローブなどを実現できる。

第１の実施形態に係る音響波プローブの説明図。 第１の実施形態に係る音響波プローブの説明図。 第１の実施形態に係る音響波トランスデューサユニットの説明図。 第１の実施形態に係る音響波プローブの断面図。 第２の実施形態に係る音響波トランスデューサユニットの説明図。 第２の実施形態に係る音響波プローブの断面図。 第２の実施形態に係る音響波プローブの断面図。 第３の実施形態に係る音響波トランスデューサユニットの説明図。 第３の実施形態に係る音響波プローブの断面図。 第３の実施形態に係る音響波プローブの断面図。 第３の実施形態に係るトランスデューサユニットを半球内側から見た図。 第４の実施形態に係る音響波トランスデューサユニットの説明図。 第４の実施形態に係る音響波プローブの断面図。 第５の実施形態に係る音響波トランスデューサユニットの説明図。 第５の実施形態に係る音響波プローブの断面図。 第５の実施形態に係る音響波トランスデューサユニットの横断面図。 第５の実施形態に係る音響波トランスデューサユニットの説明図。 第５の実施形態に係る音響波プローブの断面図。 第５の実施形態に係る音響波トランスデューサユニットの説明図。 第５の実施形態に係るトランスデューサユニットを半球内側から見た図。 第６の実施形態に係る音響波トランスデューサユニットの説明図。 第６の実施形態に係る音響波プローブの断面図。 第６の実施形態に係る音響波トランスデューサユニットの横断面図。 第６の実施形態に係る音響波トランスデューサユニットの説明図。 第７の実施形態に係る被検体情報取得装置の模式図。 第８の実施形態に係る被検体情報取得装置の模式図。 音響波プローブを説明する模式図。

以下の実施形態において、音響波プローブは、凹部をもつ支持部材と、１以上のトランスデューサを含む音響波トランスデューサユニットを有する。音響波トランスデューサユニットは、支持部材の貫通孔内に、凹部の曲率の略中心を向いて取り付けられ、凹部の曲率の中心側の方が細くなっている。例えば、半球状の表面を有する支持部材において、貫通孔内に半球の中央を向いて音響波トランスデューサユニットが挿入、固定されている。例えば、音響波トランスデューサユニットは、柱状（円柱状、多角柱状など）の先端部と柱状の筺体部により構成され、先端部の表面には、複数の超音波トランスデューサが配置されている。先端部の太さは、筺体部の太さ（これは多少増減することがある）より細い。典型的には、音響波プローブの先端部（半球内側の端部）の断面積が最小で、音響波プローブの根元部（半球外側の端部）の断面積が最大である。

以下に、本発明の実施形態について説明する。本実施形態では光音響診断装置について説明しているが、光源を備えない超音波診断装置などでもよく、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。

（第１の実施形態）
まず、図１−１から図１−４を用いて、本実施形態の光音響波プローブないし音響波プローブ１００を説明する。図において、１０１は半球状のプローブ筐体である支持部材、１０２は貫通孔、１０３は音響波トランスデューサユニット（以下、単にユニットと記すこともある）、１０４は、各音響波トランスデューサユニット１０３からのケーブル１６０の束、１０６は光源、１１０は超音波トランスデューサである。図１−１は、本実施形態に係る光音響波プローブ１００の外観の模式斜視図、図１−２は、光音響波プローブ１００の断面を説明するための模式図である。図１−２において、各ユニット１０３は、図１−３、図１−４に書かれているユニット１０３と比べて、若干簡略化して書かれている。図１−３は、音響波トランスデューサユニット１０３の模式斜視図であり、図１−４は、図１−３のユニット１０３を支持部材１０１に取り付けた際の、Ｘ-Ｚ平面における断面の模式図である。尚、図１−３、図１−４では、ケーブル１６０を省略している。

半球状（略球面状）の支持部材１０１は、ユニット１０３を配置する位置に対応した位置に、複数の貫通孔１０２を有している。音響波トランスデューサユニット１０３は、貫通孔１０２の形状と対応した略筒型の外形をしており、それぞれの貫通孔１０２に、挿入・固定されている。ユニット１０３は、先端部１２０に１以上の超音波トランスデューサ１１０（個々のトランスデューサは図示されていない）を備えており、トランスデューサ１１０は、支持部材１０１の半球の略中央付近を向くように配置されている。本実施形態では、貫通孔１０２の横断面形状は、真円状であり、１以上の超音波トランスデューサ１１０は、先端部１２０の中央部に配置されている構成で説明する。場合にもよるが、通常、各ユニット１０３は、百から千程度の数の超音波トランスデューサ１１０を備えている。複数のユニット１０３が備えた複数のケーブル１６０は、１本のケーブル束１０４に束ねられ、外部の装置と接続されるコネクタ（不図示）に接続されている。この様に、音響波トランスデューサユニットは、先端部に、音響波の受信信号への変換と送信信号の音響波への変換のうち少なくとも一方を行うトランスデューサ（静電容量型電気機械変換素子など）を有する。ユニットの先端部の外径は例えば１０ｍｍ程度である。ユニットの本体（筐体部）の中には、フレキ配線、受信プリアンプなどが配置されている。

光源１０６は、半球状の支持部材１０１の中央に配置されている。光源１０６は、固体レーザ、気体レーザ、半導体レーザ、ＬＥＤなど、光を出射することができるものであれば、用いることができる。外部に配置した発光部から、光ファイバーを用いて光を導波させる構成を用いることもできる。本実施形態では、半球の中央に光源１０６を配置している構成で説明するが、これに限らない。半球状の支持部材１０１において、音響波トランスデューサユニット１０３が配置されていない領域であれば、任意の位置に単数または複数の光源１０６を配置することができる。

本実施形態では、支持部材１０１の貫通孔１０２に、別体の音響波トランスデューサユニット１０３を取り付ける構成にしている。そのため、支持部材１０１の構成を、凹状の部材に穴をあけるだけの非常に単純な形態とすることができる。また、支持部材１０１と音響波トランスデューサユニット１０３とを別体とするため、動作が確認済みのユニット１０３を選択して用いることができるので、音響波プローブ１００の歩留まりを容易に向上させることもできる。また、ユニット１０３が故障した際に、交換を容易に行うことができる。更に、支持部材１０１での貫通孔１０２の配置を変えるだけで、異なるセンサ間隔の超音波プローブ１００を容易に提供することができる。同様に、半球の半径などが異なるプローブも、異なる半径などを持つ支持部材１０１を用意するだけで、同じ音響波トランスデューサユニット１０３で構成することができる。

超音波トランスデューサ１１０には、超音波の受信や送信を行うことができるものであれば、何でも用いることができる。被検体情報取得装置に接続されて用いられるＰＺＴ型の超音波探触子を使用することができる。また、ＰＶＤＦ型や静電容量型超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ）などを用いることができる。静電容量型超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ）は、広い帯域と高感度な受信を行うことができるため、特に望ましい。

本実施形態のトランスデューサユニット１０３において、超音波トランスデューサ１１０を配置した先端部１２０は、他の部分（筺体部１３０とも呼ぶ）に比べて、細くなっている。これにより、支持部材１０１が有する貫通孔１０２に、ユニット１０３を挿入し固定する際に、先端部１２０の超音波トランスデューサ１１０が、支持部材１０１の有する貫通孔１０２の側面に接触することを避けることができる。そのため、超音波トランスデューサ１１０の性能を殆ど劣化させることなく、組立を行うことができる。

図１−３、図１−４に示す様に、音響波トランスデューサユニット１０３の筺体部１３０の端部（超音波トランスデューサ１１０が設けられた端部とは反対側の端部）には、貫通孔１０２より大きい突起状の板部（フランジ部）１４０が備えられている。こうして、図１−４に示す様に、ユニット１０３の先端部１２０の逆側の縦断面形状はＴ字形状になっている。突起状の板部１４０はネジを取りつける穴１４２を有しており、突起状の板部１４０を介して支持部材１０１にネジ１５１を取りつけることで、ユニット１０３を支持部材１０１に固定する構造となっている。より構成を詳しく説明すると、突起状の板部１４０と支持部材１０１の間にＯリング１５０を挟んで、Ｏリング１５０を少し潰した構成で固定する。これにより、音響波トランスデューサユニット１０３と支持部材１０１間が、Ｏリング１５０で密閉される。よって、被検体側に配置された例えば水、超音波ゲルなどの音響マッチング媒質が、支持部材１０１の裏側（半球の外側の表面）に漏れ出すことなく、半球の内側に保持することができる。この様に、音響波トランスデューサユニットと支持部材との間には音響マッチング媒質が侵入することを防止するＯリングなどのシール部材が設けられている。

本実施形態では、ユニット１０３の先端部１２０が筺体部１３０より小さいので（ただし、筺体部の中に、先端部より細い部分があってもよい）、貫通孔１０２にユニット１０３を挿し込む際に、先端部１２０が貫通孔１０２の内側に接触することが抑えられる。こうした光音響波プローブ１００によると、支持部材１０１とユニット１０３との組立時にトランスデューサ１１０の性能劣化が発生し難いプローブを提供することができる。また、別体のユニット１０３を支持部材１０１に挿し込んで組み立てるため、良品の音響波トランスデューサユニット１０３を選択して組み立てることができるので、受信素子の特性が揃ったプローブを提供できる。また、Ｏリング１５０などのシール部材を用いるので、支持部材１０１とユニット１０３間を確実に密着させることができ、マッチング媒質を被検体とプローブ間に確実に留まらせることができる。そのため、加えて、凹状のプローブの内側に、気泡などの発生が起こりにくいので、気泡などによる信号の劣化が発生し難く、高品質な光音響波の受信が可能となる。また、水などの媒質の漏れが発生し難いので、漏れによる電気部品の信頼性の低下などの問題が発生し難く、高い信頼性のプローブを提供できる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、支持部材１０１と音響波トランスデューサユニット１０３との位置合わせ機構ないし位置決め機構を有していることが異なる。それ以外は、第１の実施形態と同じである。図２−１は、本実施形態に係る光音響波プローブの模式図である。図２−１において、１４３は、位置決めピン１５２に対応した穴である。図２−１は、音響波トランスデューサユニットの模式図であり、図２−２と図２−３は、図２−１のユニット１０３を支持部材１０１に取り付けた際の、それぞれＸ-Ｚ平面とＹ-Ｚ平面の断面の模式図である。

本実施形態では、支持部材と音響波トランスデューサユニットの位置合わせ機構を有している。具体的には、支持部材１０１は、ユニット１０３毎に対応する位置決めピン１５２を備えており、ユニットの突起状の板部１４０は、位置決めピン１５２に対応した穴１４３を備えている。これにより、音響波トランスデューサユニット１０３の中央部に超音波トランスデューサ１１０を配置しない場合でも、プローブ１００内での超音波トランスデューサ１１０の位置を所望のものにすることができる。そのため、ユニット１０３内で、超音波トランスデューサ１１０を中央に配置する必要が無いため、配置の制約が少なくなり、ユニット１０３をより小型にすることができる。また、音響波トランスデューサユニット１０３が複数の超音波トランスデューサ１１０を備えた構造の場合でも、複数の超音波トランスデューサ１１０をユニット１０３の中心に対して点対称に配置する必要が無くなる。そのため、ユニット１０３の配置の制約を少なくすることができるので、同様に、ユニット１０３をより小型にすることができる。この様に、本実施形態では、位置合わせ機構は、支持部材の貫通孔の周辺部と音響波トランスデューサユニットのフランジ部との一方及び他方にそれぞれ形成されたピンと穴との嵌め合わせ機構である。

本実施形態の光音響波プローブによると、組立による性能劣化が起こり難く、且つ超音波トランスデューサを所定の位置に配置できるプローブを提供することができる。加えて、音響波トランスデューサユニット１０３内での、超音波トランスデューサ１１０の配置制約を減らすことができるので、ユニット１０３の小型化や、構成の簡略化を行うことができる。

尚、本実施形態は、超音波トランスデューサ１１０として静電容量型トランスデューサを用いた場合に、より顕著な効果を得ることができる。静電容量型トランスデューサは、シリコンチップ上に形成され、通常は、シリコンチップをダイシングにより切断して外形を長方形に切り出して使用される。チップ上の静電容量型トランスデューサから配線を外部に引き出す領域がチップ上に必要になるため、ユニット１０３の中央に、静電容量型トランスデューサを備えた長方形のチップを配置する際には、大きな制約となる。本実施形態のプローブでは、ユニット１０３内での超音波トランスデューサ１１０の配置制約を減らすことができ、静電容量型トランスデューサの配置制約を大幅に低減することができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態は、支持部材１０１と音響波トランスデューサユニット１０３の位置合わせ機構が第２の実施形態と異なる。それ以外は、第２の実施形態と同じである。図３−１は、本実施形態に係る光音響波プローブの模式図である。図３−１で、１３１は、筐体部１３０の長手方向に沿って伸びる凸部である。図３−１は、音響波トランスデューサユニットの模式図であり、図３−２と図３−３は、図３−１のユニット１０３を支持部材１０１に取り付けた際の、それぞれＸ-Ｚ平面とＹ-Ｚ平面の断面の模式図である。また、図３−４は、図３−１のユニット１０３を支持部材１０１に取り付けた際の、半球の内側から見た模式図である。

本実施形態では、筺体部１３０と貫通孔１０２の側面に、それぞれ、位置合わせ用の凹凸を有していることが特徴である。ユニットの筺体部１３０は、位置合わせ用の凸部１３１を有している。一方、支持部材１０１の有する貫通孔１０２の内側には、ユニットの凸部１３１に対応した位置に、凹部が形成されている。そのため、ピンを用いた第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。更に、本実施形態では、筺体部１３０の側面に位置合わせ機構を有しているので、支持部材１０１にピンを配置する領域が不要である。そのため、音響波トランスデューサユニット１０３を固定するための領域をより小さくすることができ、ユニット間の間隔を狭くすることができる。

本実施形態によると、複数のユニットを、間隔を狭くして配置することができるため、高密度に超音波トランスデューサを配置できる。また、組立による性能劣化が起こり難く、超音波トランスデューサを所定の位置に配置することができる。尚、本実施形態では、筺体部１３０が凸部１３１を有しており、支持部材１０１の貫通孔１０２の外側に凹部を形成した構成で説明したが、この構成に限らない。筺体部１３０が凹部を有しており、支持部材１０１の貫通孔１０２の内側に凸部を形成した構成も、同様に用いることができる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態は、支持部材１０１が有する貫通孔１０２の形状に特徴を有する。それ以外は、第１の実施形態と同じである。図４−１は、音響波トランスデューサユニット１０３の模式図であり、図４−２は、図４−１のユニットを支持部材に取り付けた際の、Ｘ-Ｚ平面の断面の模式図である。図４−１、図４−２において、１３２は、Ｏリング１５０の取り付け部、１７０は固定部品である。

本実施形態では、筺体部１３０が板部１４０を有しておらず、その代わりに支持部材１０１の貫通孔１０２内に段差１０７を形成している。貫通孔１０２の内側の空隙は、半球の内側の方が外側に対して小さくなっている。この貫通孔１０２の内側の形状は、音響波トランスデューサユニット１０３の外形に対応した形状となっている。ユニット１０３は、先端部１２０と筺体部１３０との境目にある段差の平面１２１を有しているので、支持部材１０１の貫通孔１０２の段差１０７の平面に押し当てることができる。一方、ユニット１０３の筺体部１３０の半球の外側の端部はリング状の固定部品１７０により押されて前記段差の平面１２１が支持部材１０１側に押し当てられる。この状態で、固定部品１７０が有するネジ山と支持部材の貫通孔１０２の内側が有するネジ山間の螺合によりユニット１０３は支持部材１０１に固定される。このように、音響波トランスデューサユニット１０３は、支持部材１０１の貫通孔１０２が有する段差１０７と固定部品１７０とに挟まれた状態で固定されている。

本実施形態の筺体部１３０は、半球の外側寄りの側面に、Ｏリング取り付け部１３２を備えている。Ｏリング取り付け部１３２と支持部材１０１の貫通孔１０２の内面間には、Ｏリング１５０が配置されており、支持部材１０１とユニット１０３間を確実に密閉することができる構造となっている。

本実施形態の構成では、Ｏリングを音響波トランスデューサユニットの側面に配置するため、Ｏリングの配置領域を削減することができる。そのため、本実施形態の光音響波プローブ１００によると、支持部材１０１とユニット１０３との組立時にトランスデューサ１１０の性能劣化が発生し難く、高密度に超音波トランスデューサを配置することができる。

（第５の実施形態）
第５の実施形態は、支持部材１０１が有する貫通孔１０２の形状に特徴を有する。それ以外は、第４の実施形態と同じである。図５−１は、本実施形態に係る音響波トランスデューサユニット１０３の模式図である。図５−２は、ユニット１０３を支持部材１０１に固定した際の断面の模式図であり、図５−３は、図５−２のＺ＝Ｚ１でのＸ-Ｙ平面の断面の模式図である。図において、１３３は、筺体部１３０が有する凸部である。

本実施形態では、位置決め手段として、筺体部１３０に凸部１３３を有している。凸部１３３は、Ｏリング１５０を配置する取り付け部１３２より、凹部内側にくる先端部１２０側に配置されている。超音波トランスデューサ１１０側から見て、筺体１３０が有する凸部１３３は、Ｏリング１５０の外形より、外側に飛び出さないように配置されている。これにより、ユニット１０３と支持部材１０１間の位置決めを行うことができ、且つＯリング１５０でユニット１０３と支持部材１０１間を密封することができる。

本実施形態の光音響波プローブによると、支持部材１０１とトランスデューサユニット１０３との組立時にトランスデューサ１１０の性能劣化が発生し難く、高密度に超音波トランスデューサを所望の座標に配置するプローブを提供することができる。

尚、本実施形態では、筺体部１３０が凸部１３３を有しており、支持部材１０１の貫通孔１０２の外側に凹部を有した構成で説明したが、この構成に限らない。筺体部１３０が凹部を有しており、支持部材１０１の貫通孔１０２の内側に凸部を有した構成にも、同様に用いることができる。

図５−４と図５−５を用いて、本実施形態の別の形態を説明する。この別の形態では、Ｏリングを配置する取り付け部１３２が、凸部１３３より、先端部１２０寄りに配置されている。また、超音波トランスデューサ１１０側から見て、筺体１３０が有する凸部１３３は、Ｏリング１５０の外形から飛び出すように配置されている。また、Ｏリング１５０をより先端部１２０側に配置することができるので、ユニット１０３と音響マッチング媒質が接触する範囲を狭くすることができる。そのため、ユニット１０３において、防水が必要な領域が先端部１２０付近のみとなり、ユニット１０３の構造をより簡素なものにすることができる。

尚、上記の別の形態では、筺体部１３０が凸部を有しており、支持部材の１０２の外側に凹部を有した構成で説明したが、この構成に限らない。筺体部が凹部を有しており、支持部材の貫通孔の内側に凸部を有した構成にも、同様に用いることができる。その際には、超音波トランスデューサ側から見て、筺体部が有する凹部の内側の面は、Ｏリング１５０の外形の外側に配置されている。これにより、ユニット１３０と支持部材１０２間の位置決めを行うことができ、且つＯリング１５０でユニットと支持部材間を密封することができる。

更に別の形態を、図５−６と図５−７を用いて説明する。図５−６は、音響波トランスデューサユニット１０３の模式図であり、図５−７は、支持部材１０１に取り付けられたユニット１０３を半径の内側から見た図である。この別の形態では、先端部１２０が四角形であることが上記形態と異なる。また、先端部１２０の形状に対応して、支持部材１０１が有する貫通孔の段差の開口の形状も、四角形となっている。尚、図５−７での点線は、超音波トランスデューサ１１０側から見た時の筺体部１３０の外形と、それに対応する貫通孔１０２の内側の形状を表している。この様に、本実施形態では、音響波トランスデューサユニットの外形形状と貫通孔の内側の形状が有するユニットの外形形状に対応した部分との嵌め合わせ機構を採用している。

超音波トランスデューサ１１０に、静電容量型トランスデューサを用いた場合、これは四角形のチップ上に形成されているため、先端部１２０に無駄なスペースを最も減らして配置できるのは、先端部１２０の形状が四角形のときである。同様に、貫通孔１０２の段差部の開口を、先端部の形状の四角形に対応させることで、音響波トランスデューサユニット１０３の大きさを小さくするができる。しかし、先端部１２０の形状が四角形で、貫通孔１０２の段差部の開口が四角形の場合、ユニット１０３を挿入する角度がズレていると、先端部１２０を貫通孔１０２の段差部に接触させる危険性が高くなる。本形態では、筺体部１３０に、貫通孔１０２への挿入時に支持部材１０１との位置を合わせることができる凸部１３３を備えているので、段差部に先端部１２０を接触させることなく、挿入を行うことができる。更に本形態では、支持部材１０１とユニット１０３との組立時にトランスデューサ１１０の性能劣化が発生し難く、より高密度に超音波トランスデューサを所望の座標に配置できるプローブを提供することができる。

（第６の実施形態）
第６の実施形態は、支持部材１０１と音響波トランスデューサユニット１０３の位置合わせ機構に特徴を有する。それ以外は、第５の実施形態と同じである。図６−１は、本実施形態に係るユニット１０３の模式図である。図６−２は、ユニット１０３を支持部材に固定した際の断面の模式図であり、図６−３は、図６−２のＹ-Ｚ平面の断面の模式図である。図６−３は、図６−２でのＺ＝Ｚ２でのＸ-Ｙ平面の断面の模式図である。

本実施形態では、ユニット１０３の筺体部１３０の外形が多角形になっていることが特徴である。一方、支持部材１０１が有する貫通孔１０２の内側の形状が、ユニット１０３の外形に対応した多角形になっている。第５の実施形態に比べて、筺体部１３０の外形や、貫通孔１０２の内側の形状に凹凸を配置する必要がなく、構成をより簡易にすることができる。そのため、位置合わせ機構に必要な領域を小さくできるため、ユニット１０３間の間隔を狭くすることができる。この様に、本実施形態では、多角形と多角形との嵌め合わせ機構を採用している。

本実施形態の光音響波プローブによると、支持部材１０１と音響波トランスデューサユニット１０３との組立時にトランスデューサ１１０の性能劣化が発生し難く、高密度に超音波トランスデューサを所望の座標に配置できるプローブを提供することができる。更に、ユニット１０３の構成や、支持部材の有する貫通孔１０２の構成を簡素にすることができるため、信頼性の高いプローブを提供することができる。

尚、本実施形態の図６−１では、筺体部１３０の外形と、貫通孔１０２の内側の形状を四角形で説明したが、これに限らない。三角形、五角形、六角形など多角形であれば同様に用い、同様な効果を得ることができる。また、図６−４に示す様に、ユニット１０３の先端部１２０の外形も多角形にして、支持部材１０１が有する貫通孔１０２の形状をそれに合わせた形状にすることも出来る。

（第７の実施形態）
第１から第６の何れかの実施形態に記載の光音響波（超音波）プローブは、光音響効果を利用した光音響波（超音波）の受信に用いることができ、それを備えた被検体情報取得装置に適用することができる。図７を用いて、本実施形態の超音波測定装置の動作を具体的に説明する。まず、発光指示信号７０１に基づいて、光源１０３から光７０２（パルス光）を発生させることにより、媒質８０１を介して測定対象物８００に光７０２を照射する。測定対象物８００では光７０２の照射により光音響波（超音波）７０３が発生し、この超音波７０３を超音波プローブが有する複数の静電容量型トランスデューサ８０２で受信する。受信信号の大きさや形状、時間の情報が光音響波の受信信号７０４として、信号処理部である画像情報生成装置８０３に送られる。一方、光源１０３で発生させた光７０３の大きさや形状、時間の情報（発光情報）が、光音響信号の画像情報生成装置８０３に記憶される。光音響信号の画像情報生成装置８０３では、光音響波受信信号７０３と発光情報を基に測定対象物８００の画像信号を生成して、光音響信号による再現画像情報７０５として出力する。画像表示器８０４では、光音響信号による再現画像情報７０５を基に、測定対象物８００を画像として表示する。

本実施形態に係る光音響波（超音波）プローブは、取り付けにより超音波トランスデューサの特性が劣化し難いため、光音響波を正確に取得することができるため、高画質な画像を生成することができる。ここでは、支持部材には、被検体に光を照射するための光照射部が取り付けられている。また、被検体において光音響効果により発生した光音響波を本発明の音響波プローブを用いて受信して被検体の情報を取得する。

（第８の実施形態）
第１から第６の何れかの実施形態に記載の光音響波（超音波）プローブは、光音響効果を利用した光音響波（超音波）の受信に加えて、被検体へ超音波の送信を行い反射した超音波を受信することができる。その取得した信号を基に被検体の情報を取得する被検体情報取得装置に適用することができる。ここでは、被検体において光音響効果により発生した光音響波の受信と被検体に対する超音波の送受信とを、本発明の音響波プローブを用いて行って被検体の情報を取得する。

図８に、本実施形態に係わる被検体情報取得装置の模式図を示す。図８において、７０６は超音波の送受信信号、７０７は送信した超音波、７０８は反射した超音波、７０９は超音波の送受信による再現画像情報である。

本実施形態の被検体情報取得装置は、光音響波の受信に加えて、パルスエコー（超音波の送受信）を行い、画像を形成する。光音響波の受信については、第７の実施形態と同じであるため、ここではパルスエコー（超音波の送受信）について説明する。超音波の送信号７０６を基にして、複数の静電容量型トランスデューサ８０２から、測定対象物８００に向かって超音波７０６が出力（送信）される。測定対象物８００の内部において、内在する物体の固有音響インピーダンスの差により、超音波が反射する。反射した超音波７０８は、複数の静電容量型トランスデューサ８０２で受信され、受信信号の大きさや形状、時間の情報が超音波受信信号７０６として画像情報生成装置８０３に送られる。一方、送信超音波の大きさや形状、時間の情報は超音波送信情報として、画像情報生成装置８０３で記憶される。画像情報生成装置８０３では、超音波受信信号７０６と超音波送信情報を基に測定対象７００の画像信号を生成して、超音波送受信の再現画像情報７０９として出力する。

画像表示器８０４では、光音響信号による再現画像情報７０５と、超音波送受信による再現画像情報７０８の２つの情報を基に、測定対象物８００を画像として表示する。本実施形態に係る光音響波（超音波）プローブは、取り付けにより超音波トランスデューサの特性が劣化し難いため、光音響波を正確に取得することができ、また、同じプローブで、超音波を正確に送受信できる。そのため、同じ座標系を有した高画質な光音響画像と超音波画像を生成することができる。

上記実施形態において、トランスデューサは、少なくとも被検体からの超音波の受信を行い、処理部は、トランスデューサからの超音波受信信号を用いて被検体の情報を取得するようにもできる。ここでは、静電容量型トランスデューサは、被検体に向けて超音波の送信も行ってもよいが、超音波の送信は他のトランスデューサが行うようにしてもよい。また、光音響波の受信を行わないで超音波受信のみを行う形態にもできる。以上のように、音響波プローブは、半球状などの凹状の支持部材に対する箇所に位置する被検体からの光音響波及び／または超音波を検出し、信号処理部は、音響波プローブで取得された光音響波及び／または超音波の信号から被検体の生体組織像などを構成することができる。

１００ 音響波（超音波）プローブ
１０１ 支持部材
１０２ 支持部材の貫通孔
１０３ 音響波トランスデューサユニット
１１０ トランスデューサ

Claims (15)

1. 複数の貫通孔を有し測定の際に測定位置に配されるべき被検体に向かって凹状となる凹部を有する半球状の支持部材と、１以上のトランスデューサを含む音響波トランスデューサユニットと、を有する音響波プローブであって、
   前記音響波トランスデューサユニットは、前記貫通孔内に、前記凹部の曲率の略中心を向いて取り付けられ、
   前記音響波トランスデューサユニットは、前記曲率の中心側の一方の端部の断面積が、前記曲率の中心側と反対の側の他方の端部の断面積より小さく、
   前記一方の端部は、前記支持部材の内壁面上に配置され、前記音響波トランスデューサユニットの側面は前記支持部材に囲まれていることを特徴とする音響波プローブ。
2. 前記音響波トランスデューサユニットは、前記一方の端部と前記他方の端部との間の部分の断面積が、前記他方の端部の断面積以下であることを特徴とする請求項１に記載の音響波プローブ。
3. 前記支持部材と前記音響波トランスデューサユニットとの間の位置合わせ機構を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の音響波プローブ。
4. 前記位置合わせ機構は、前記音響波トランスデューサユニットの外形形状と前記貫通孔の内側の形状が有する前記音響波トランスデューサユニットの外形形状に対応した部分との嵌め合わせ機構であることを特徴とする請求項３に記載の音響波プローブ。
5. 前記位置合わせ機構は、凸部と凹部との嵌め合わせ機構であることを特徴とする請求項４に記載の音響波プローブ。
6. 前記位置合わせ機構は、多角形と多角形との嵌め合わせ機構であることを特徴とする請求項４に記載の音響波プローブ。
7. 前記位置合わせ機構は、前記支持部材の貫通孔の周辺部と前記音響波トランスデューサユニットのフランジ部との一方及び他方にそれぞれ形成されたピンと穴との嵌め合わせ機構であることを特徴とする請求項３に記載の音響波プローブ。
8. 前記音響波トランスデューサユニットと前記支持部材との間に音響マッチング媒質が侵入することを防止するシール部材が設けられていることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の音響波プローブ。
9. 前記音響波トランスデューサユニットは、前記曲率の中心側の一方の端部に、音響波の受信信号への変換と送信信号の音響波への変換のうち少なくとも一方を行う前記トランスデューサを有することを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の音響波プローブ。
10. 前記トランスデューサは、静電容量型電気機械変換素子であることを特徴とする請求項９に記載の音響波プローブ。
11. 前記支持部材には、被検体に光を照射するための光照射部が取り付けられていることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の音響波プローブ。
12. 前記トランスデューサが設けられた前記音響波トランスデューサユニットの前記曲率の中心側の一方の端部の反対側の端部に固定手段が設けられていて、前記音響波トランスデューサユニットは前記固定手段により固定されて前記貫通孔内に取り付けられていることを特徴とする請求項１から１１の何れか１項に記載の音響波プローブ。
13. 前記貫通孔の径は、前記支持部材の内壁面から外壁面にかけて同一であることを特徴とする請求項１から１２の何れか１項に記載の音響波プローブ。
14. 被検体において光音響効果により発生した光音響波を請求項１から１３の何れか１項に記載の音響波プローブを用いて受信し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。
15. 被検体において光音響効果により発生した光音響波の受信と被検体に対する超音波の送受信とを、請求項１から１３の何れか１項に記載の音響波プローブを用いて行っ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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