KR102192853B1 - 음향파장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

피검자를 지지하고 삽입하는 삽입구를 갖는 지지부와, 피검체를 유지하는 피검체 유지부와, 탐촉자들을 포함하고 피검체 유지부로부터 떨어져 있는 탐촉자 어레이와, 피검체 유지부의 변형량에 근거하여 지지부와 피검체 유지부 사이에 가해진 하중값을 취득하는 하중 취득부와, 피검체 유지부와 탐촉자 어레이가 접촉할 때의 피검체 유지부의 변형량과 하중이 가해진 면적에 근거하여 결정되는 제1 하중 기준값을 기억하는 기억부와, 비교 판단부와, 인터록 제어부를 구비한 음향파장치를 사용한다.

Description

음향파장치 및 그 제어방법{ACOUSTIC WAVE APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은, 음향파장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

광원으로부터 피검체에 조사한 펄스광을 피검체 내에 전파시켜, 피검체 내의 정보를 얻는 음향파 이미징 장치의 연구가 의료분야를 중심으로 적극적으로 진행되고 있다. 이러한 음향파 이미징 기술의 하나로서, photoacoustic tomography(PAT)가 제안되어 있다. PAT는, 피검체 내부의 광학특성에 관련된 정보를 가시화하는 기술이다. 이를 위해, PAT를 사용한 음향파 이미징 장치는, 광원으로부터 발생한 펄스광을 피검체에 조사한다. 그리고, 음향파 이미징 장치는, 피검체 내를 전파 및 확산한 빛이 생체조직에서 흡수될 발생하는 음향파(전형적으로는 초음파)를 탐촉자로 수신하고, 수신한 음향파를 해석 처리한다.

생체조직의 진단에는, 수 MHz 내지 수십 MHz의 주파수대의 음향파가 사용된다. 음향파는, 생체 내부를 전파하는 과정에서 감쇠한다. 음향파의 감쇠의 정도는, 고주파일수록 크다. 큰 감쇠가 일어나면 생체의 깊은 부위(탐촉자로부터 상대적으로 먼 부위)에서의 화질이 저하하여, 진단 성능에 영향을 미친다. 이것을 고려하여, 음향파 이미징 장치에서, 시트 형상의 유지 부재에 의해 피검체를 유지하고, 그 유지 부재를 거쳐 피검체로부터의 음향파를 취득하는 기술이 알려져 있다.

일본국 특개 2015-167733호 공보에는, 초음파 탐촉자의 수신면과 피검체에 접하는 유지 부재로 피검체를 유지하는 음향파 이미징 장치가 개시되어 있다. 일본국 특개 2015-167733호 공보에는, 시트 형상의 유지 부재가 형성하는 계면에 기인해서 발생하는 초음파의 다중반사에 대하여, 메쉬 형상의 유지 부재를 사용함으로써, 취득된 초음파 신호의 S/N비의 저하를 억제하는 것이 더 개시되어 있다.

전술한 바와 같이 메쉬 형상의 유지 부재에 의해 피검체를 유지한 경우, 피검체의 신체동작(예를 들면, 체위의 변경)의 영향에 의해, 예측값 이상의 하중값이 메쉬 형상의 유지 부재에 가해질 가능성이 있다. 하중값에 의해 변형한 메쉬 형상의 유지 부재는, 유지 부재의 주변에 배치된 탐촉자 등의 주변부재에 접촉하고, 유지 부재 또는 탐촉자를 손상시키는 경우가 있었다. 유지 부재의 손상과 탐촉자의 손상 모두는 수신 특성의 불안정화를 일으키기 때문에, 이것은 개선이 요구되는 과제이다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이다. 본 발명의 목적은, 음향파 이미징 장치에 있어서, 피검체 유지부의 휘어짐의 영향을 저감하는 것에 있다.

본 발명은,

피검자를 지지하도록 구성되고, 피검체를 삽입하도록 구성된 삽입구가 설치된 지지부와,

상기 삽입구를 통해 삽입된 상기 피검체를 유지하도록 구성된 피검체 유지부와,

음향파를 수신하는 복수의 탐촉자를 포함하도록 구성되고, 상기 피검체 유지부로부터 떨어져 있도록 구성된 탐촉자 어레이와,

상기 피검체 유지부의 변형량에 근거하여 상기 지지부와 상기 피검체 유지부 사이에 가해진 하중값을 취득하도록 구성된 하중 취득부와,

상기 피검체 유지부와 상기 탐촉자 어레이가 접촉할 때의 상기 피검체 유지부의 변형량과 하중이 가해진 면적에 근거하여 결정되는 제1 하중 기준값을 기억하도록 구성된 기억부와,

상기 하중값을 상기 제1 하중 기준값과 비교하도록 구성된 비교 판단부와,

상기 비교 판단부가 상기 하중값이 상기 제1 하중 기준값을 넘었다고 판단한 경우, 인터록 제어를 행하도록 구성된 인터록 제어부를 구비한 음향파장치를 제공한다.

또한, 본 발명은,

피검자를 지지하도록 구성되고, 피검체를 삽입하도록 구성된 삽입구가 설치된 지지부와, 상기 피검체를 유지하도록 구성된 피검체 유지부와, 복수의 탐촉자를 포함하고 상기 피검체 유지부로부터 떨어져 있도록 구성된 탐촉자 어레이와, 하중 취득부와, 비교 판단부와, 인터록 제어부를 구비한 음향파장치의 제어방법으로서,

탐촉자가, 상기 피검체로부터 발생된 음향파를 수신해서 전기신호를 출력하는 단계와,

상기 하중 취득부가, 상기 피검체의 하중에 의한 상기 피검체 유지부의 변형량에 대응하는 하중값을 취득하는 단계와,

상기 비교 판단부가, 상기 하중값을, 상기 피검체 유지부와 상기 탐촉자 어레이가 접촉할 때의 상기 하중값에 근거하여 결정되는 제1 하중 기준값과 비교하는 단계와,

상기 인터록 제어부가, 상기 비교 판단부가 상기 하중값이 상기 제1 하중 기준값을 넘었다고 판단한 경우, 인터록 제어를 행하는 단계를 포함하는 음향파장치의 제어방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 음향파장치에 있어서, 피검체 유지부의 휘어짐의 영향을 저감할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징은 첨부도면을 참조하여 주어지는 이하의 실시형태의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은, 제1실시형태에 따른 음향파 이미징 장치의 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는, 피검체 유지부의 휘어짐을 설명하는 도면이다.
도 3은, 음향파 이미징 장치의 하중 검출부의 블록도이다.
도 4는, 음향파 이미징 장치에 의한 처리를 나타낸 흐름도이다.
도 5는, 제2실시형태에 따른 음향파 이미징 장치의 블록도이다.
도 6은, 하중 대 변위의 관계를 측정하기 위한 공구이다.
도 7은, 하중 대 변위의 관계를 도시한 도면이다.

이하에서 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명한다. 단, 이하에 기재되어 있는 구성부품의 치수, 재질, 형상 및 그것들의 상대 배치 등은, 발명이 적용되는 장치의 구성이나 각종조건에 의해 적절히 변경되어야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위를 이하의 기재에 한정하는 취지의 것은 아니다.

본 발명은, 피검체로부터 전파하는 음향파를 검출하여, 피검체의 특성정보를 생성하고 취득하는 기술에 관한다. 따라서, 본 발명은, 피검체 정보 취득장치 또는 그 제어방법, 혹은 피검체 정보 취득 방법과 신호 처리 방법으로서 파악할 수 있다. 본 발명은 또한 이들 방법을 CPU와 메모리 등의 하드웨어 자원을 구비한 정보 처리장치에게 실행시키는 프로그램이나, 그 프로그램을 격납한 컴퓨터 판독 가능한 비일시적인 기억매체로서도 파악할 수 있다.

본 발명의 피검체 정보 취득장치는, 피검체에 빛(전자파)을 조사함으로써 피검체 내에서 발생한 음향파를 수신하고, 피검체의 특성정보를 화상 데이터로서 취득하는 광음향 효과를 이용한 장치를 포함한다. 이 경우, 특성정보는, 광음향파를 수신함으로써 얻어지는 수신 신호를 사용해서 생성되는, 피검체 내의 복수 위치의 각각에 대응하는 특성값의 정보이다.

광음향 측정에 의해 취득되는 전기신호(광음향신호)에 유래하는 특성정보(광음향 특성정보)는, 빛 에너지의 흡수율을 반영한 값이다. 예를 들면, 특성정보는 광조사에 의해 생긴 음향파의 발생원, 피검체 내의 초기 음압, 초기 음압으로부터 유도되는 광 에너지 흡수밀도나 흡수계수, 및 조직을 구성하는 물질의 농도를 포함한다. 또한, 물질농도로서 산소화 헤모글로빈 농도와 탈산소화 헤모글로빈 농도를 구하는 것에 의해, 산소포화도 분포를 산출할 수 있다. 또한, 글루코오스 농도, 콜라겐 농도, 멜라닌 농도, 지방이나 물의 체적분률 등도 구해질 수 있다.

본 발명의 피검체 정보 취득장치는, 피검체에 초음파를 송신하고, 피검체 내부에서 반사한 반사파(에코파)를 수신하고, 피검체 정보를 화상 데이터로서 취득하는 초음파 에코 기술을 이용한 장치를 포함한다. 초음파 에코 장치에 의해 취득된 전기신호(초음파 에코 신호)에 유래하는 특성정보(초음파 특성정보)는, 피검체 내부의 조직들 사이의 음향 임피던스의 차이를 반영한 정보다.

피검체 내의 각 위치의 특성정보에 근거하여, 2차원 또는 3차원의 특성정보 분포를 얻어진다. 분포 데이터는 화상 데이터로서 생성될 수도 있다. 특성정보는, 수치 데이터 대신에 피검체 내의 각위치의 분포 정보로서 구해도 된다. 분포 정보의 예로서, 초기 음압분포, 에너지 흡수밀도 분포, 흡수계수 분포나 산소 포화도 분포, 음향 임피던스 분포 및 혈류를 표시하는 분포 정보를 들 수 있다. 이렇게 음향파에 근거한 정보가 가시화되기 때문에, 본 발명은, 음향파 이미징 장치, 음향파 이미징 장치의 제어방법이나 음향파 이미징 장치의 프로그램으로서도 파악될 수 있다.

본 발명에서 말하는 음향파는, 전형적으로는 초음파이며, 음파 또는 음향파라고도 불리는 탄성파를 포함한다. 탐촉자에 의해 음향파로부터 변환된 전기신호를 음향신호라고도 부른다. 단, 본 명세서에 있어서의 초음파 및 음향파라고 하는 기재는, 이와 같은 탄성파의 파장을 한정하는 의도는 아니다. 광음향 효과에 의해 발생한 음향파는, 광음향파 또는 광 초음파로 불린다. 광음향파에 유래하는 전기신호를 광음향신호라고도 부른다. 또한, 송신 초음파가 피검체에서 반사한 에코파에 유래하는 전기신호를 초음파 에코 신호라고도 한다.

[제1실시형태]

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 제1실시형태를 상세히 설명한다. 이때, 동일한 구성요소에는 원칙적으로 동일한 참조번호를 붙이고, 설명을 생략한다. 본 실시형태의 기재에서는, 본 발명의 음향파 이미징 장치로서 광음향 이미징 장치를 예로 들어서 설명한다. 그러나, 전술한 바와 같이, 본 발명은 초음파 에코 이미징에도 적용할 수 있다. 더구나, 본 발명은, 다른 검사장치에도 적용할 수 있다. 특히, 본 발명은 유지된 상태의 유방을 프로브나 센서로 측정하는 방식을 채용하는 검사장치에 적용하는 것이 바람직하다.

(장치 구성)

도 1은, 본 실시형태에 따른 음향파 이미징 장치(100)(이하, 간단히 "장치(100)"이라고도 칭한다)을 나타낸 블록도다. 장치(100)는 이하를 구비한다. 피검체(4)는, 개구(갭)가 설치된 메쉬부재(30)와 방수 시트부재(3)로 구성된 피검체 유지부(2)에 의해 유지된다. 장치(100)는, 피검체(4)로부터 전파하는 광음향파의 수신을 행하기 위한 복수의 탐촉자(7)와, 피검체(4)와 탐촉자(7)의 상대 위치를 제어하기 위한 위치 제어기구(18)를 구비한다.

장치(100)는 더구나, 빛을 생성하는 광원(11), 피검체(4)에 빛을 조사하는 조사 광학계(19)를 구비한다. 탐촉자(7)로부터 출력되는 전기신호(광음향신호)는 미약한 고주파 아날로그 신호이며, 동축 케이블(8)을 거쳐 신호 수신부(10)에 전송된다. 신호 수신부(10)는, 광음향신호를 증폭하는 동시에 A/D변환해서 광음향 디지털 신호를 신호 처리부(9)에 송출한다. 신호 처리부(9)에서는 광음향 디지털 신호의 적산 처리를 행하여, 피검체 정보를 생성하는 것으로 가정한다.

장치(100)는 더구나, 유저(조작 기사 및 촬영 기사 등을 포함하는 의료종사자)가 장치(100)에 대하여 촬상 개시 지시를 포함하는 지시와 촬상에 필요한 파라미터를 입력하기 위한 조작부(16)와, 생성부에서 취득된 피검체 정보를 화상으로 변환하는 화상 구성부(15)를 구비한다. 또한, 생성된 화상을 표시하거나, 장치를 조작하기 위한 유저 인터페이스(UI)를 표시하는 표시부(14)를 구비한다.

장치(100)는 더구나, 조작부(16)를 거쳐 유저에 의한 각종 조작을 접수하고, 목적으로 하는 피검체 정보를 생성하는데 필요한 제어 정보를 생성하고, 시스템 버스(13)를 통해 각 기능을 제어하는 제어 프로세서(12)를 구비한다. 또한, 취득한 광음향 디지털 신호, 생성한 화상과, 기타 동작에 관한 정보를 기억하는 기억부(17)를 구비한다. 또한, 촬상대상인 피검체(4)는, 예를 들면, 유선과에 있어서의 유방암 진단에서는 유방이며, 피부과나 정형외과에 있어서의 혈관진단에서는 손 또는 발이다. 또한, 마우스나 개구리 등의 생물, 생체시료를 모의하는 팬텀 등도 측정 대상으로 사용해도 된다. 이하, 장치(100)의 각 구성에 대해서 상세히 설명한다.

<<피검체 유지부(2)>>

피검체(4)의 중량의 지지와, 음향파의 투과성을 높여서 다중반사를 억제하기 위해, 피검체 유지부(2)의 밑면에는 메쉬부재(30)를 배치한다. 메쉬부재(30)로서는, 섬유를 짜서 만들어진 물품을 이용할 수 있다. 음향파의 감쇠를 저감하기 위해서, 섬유의 지름을 음향파의 파장보다 짧게 하는 것이 바람직하다. 섬유의 지름은 예를 들면 0.01mm∼0.5mm이다. 망상 부재의 삽입구에 대한 섬유의 비율은 가능한 한 적은 것이 바람직하다. 삽입구에 대한 섬유의 비율은 예를 들면 60% 이하다. 더구나, 쾌적성 향상의 관점에서, 메쉬부재(30)를 피검체에 접촉시키지 않는 구조가 바람직하다. 단, 메쉬부재(30)의 재질에 따라서는, 메쉬부재(30)를 피검체에 접촉시켜도 된다. 또한, 음향파의 투과성을 확보할 수 있는 것이라면, 메쉬부재(30)를 방수 시트부재(3)로 사이에 끼워도 된다.

피검체와 음향 매칭액의 무게를 지지하기 위해서, 메쉬부재(30)는, 인장강도가 높은 재료인 것이 바람직하고, 또한, 탄성변형율이 작은 재료가 바람직하다. 바람직한 재료로서, 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아릴레이트, 폴리에스테르를 들 수 있다. 메쉬부재(30)로서 인장강도가 높은 재료를 사용하면, 피검체를 거의 편평한 형상으로 유지할 수 있다. 그 결과, 피검체의 심부로부터의 음향파를 수신할 수 있으므로, 양호한 진단이 가능하게 된다. 메쉬부재(30)를, 섬유 사이에 이산적으로 개구(갭)를 갖도록 격자형으로 짬으로써, 개구(갭)가 없는 평면의 부재와 비교해서 음향파의 수직한 반사 성분이 감소한다. 그 결과, 음향파의 다중반사가 저감된다. 격자형의 섬유는, 개구(갭)의 형상이 사각형이 되는 방법 이외에, 개구(갭)가 6각형 또는 8각형이 되는 방법에 의해 짜도 된다. 단, 본 발명의 피검체 유지부(2)는 휘어질 것으로 예측되므로, 어느 정도의 변형을 허용하는 재질이 바람직하다.

더구나, 피검체(4)를 음향 매칭액(6)에 담그어서 피검체(4)와 탐촉자 사이의 음향 임피던스를 정합시키기 위해서, 피검체 유지부(2)에는 얇은 고무 형상의 방수 시트부재(3)를 배치한다. 방수 시트부재(3)는 천연고무와 구조가 유사한 이소프렌(IR) 고무로 구성된다. 방수 시트부재(3)의 절곡과 부유를 예방하기 위해서는, 방수 시트부재(3)와 메쉬부재(30)를 고정하는 것이 바람직하다. 고정 방법으로서, 예를 들면, 접착제에 의한 고정, 용착, 및 부재에 의해 클램핑을 들 수 있다. 단, 고정 계면이나 고정부재로 인한 음향파의 감쇠나 반사를 막기 위해서, 각 부재의 가장자리부나 촬상 영역의 외부에서 고정하는 것이 바람직하다.

방수 시트부재(3)는, 음향 매칭액(6)을 수밀로 유지한다. 음향파가 방수 시트부재(3)를 투과할 때의 음향파의 감쇠를 저감하기 위해서, 방수 시트부재(3)의 두께는 얇은 것이 바람직하다. 사용하는 음향파의 파장보다 방수 시트부재의 두께가 얇은 것이 보다 바람직하다. 예를 들면, 방수 시트부재의 두께를 0.01mm 내지 1mm의 범위에서 설정한다. 또한, 방수 시트부재(3)는, 피검체와의 밀착도를 높이기 위해서, 신축성이 있는 탄성재료로 제조되는 것이 바람직하다. 천연고무와 IR 고무 이외에, 이와 같은 재료의 예로는 폴리메틸펜텐, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르, 실리콘 고무를 들 수 있다.

피검체 유지부(2)는, 로드셀을 포함하는 하중 검출기(20)를 거쳐 지지부(1)에 유지된다. 이렇게, 피검체 유지부(2)는 촬상대상인 피검체(4)를 유지하는 기능과 함께, 특정한 양의 음향 매칭액(6)을 유지하는 용기로서의 기능을 가지므로, 피검체 유지부(2)는 촬상 탭으로도 불린다. 피검체(4)를 삽입하기 위해서, 피검체 유지부는 개구부를 갖는 용기 형상, 즉 반용기 형상을 갖는다. 지지부(1)는, 피검자의 일부를 구성하는 피검체를 삽입하는 삽입구(1a)를 갖고 있다. 지지부(1)는 피검자의 중량을 지지할 정도로 충분한 강도가 있으며, 평면부를 포함하는 지지면을 갖는다. 지지부(1)로서는, 내부에 다양한 구성요소를 격납할 수 있는 케이스가 바람직하다.

<<탐촉자 어레이(5)>>

탐촉자 어레이(5)는, 반구 형상(또는 밥공기 형상 또는 컵 형상)의 지지체를 구비한다. 피검체(4)로부터의 광음향파를 효율적으로 수신하기 위해서, 지지체에는 동심원형 또는 스파이럴 형상으로 복수개의 탐촉자(7)가 배치된다. 또한, 탐촉자(7)는, 1차원 형상(리니어 형상) 혹은 2차원 형상(평면 형상)으로 배치된 것이어도 된다. 탐촉자 어레이는, 지지부(케이스) 내에 있어서, 피검체 및 피검체 유지부의 아래쪽에 거리를 두고 배치되어 있다. 탐촉자 어레이와 지지부의 거리는, 바람직하게는, 허용 갭 g 이상이다.

피검체(4)로부터의 음향파의 감쇠를 누르기 위해서, 탐촉자 어레이(5)는 피검체 유지부(2)와 마찬가지로 음향 매칭액(6)으로 채워진다. 음향 매칭액(6)을 유지하기 위해서, 반구형의 지지체의 주위에는, 상부가 비어 있고 반용기 형상을 갖는 플랜지 및 월이 접속되어 있다. 위치 제어기구(18)는 탐촉자 어레이(5)를 1차원 혹은 2차원으로 주사하고, 탐촉자 어레이(5)와 피검체 유지부(2)의 상대 위치를 제어한다.

<<위치 제어기구(18)>>

위치 제어기구(18)는, 모터를 포함하는 구동부와 그것의 구동력을 전달하는 기계부품으로 구성되고, 제어 프로세서(12)로부터의 주사 제어 정보에 따라, 탐촉자 어레이(5)의 위치를 제어한다. 탐촉자 어레이(5)에 부착된 탐촉자(7)의 피검체(4)에 대한 상대 위치를 변화시키면서, 펄스 광(29)의 조사와 광음향파 취득을 반복하야 행함으로써, 목적으로 하는 광범위한 피검체 정보를 취득할 수 있다. 또한 위치 제어기구(18)는, 조사 광학계(19)에 의한 1회의 펄스 광(29)의 출사 제어에 동기하여, 현재의 위치제어정보를 제어 프로세서(12)에 출력한다. 위치 제어기구는, 본 발명에 따른 위치 제어부에 해당한다.

<<광원(11)>>

광원(11)은, 근적외 영역에 중심 파장을 갖는 펄스광(폭 100nm 이하)을 방출한다. 광원(11)으로서는, 일반적으로, 근적외 영역에 중심파장을 갖는 펄스 발광이 가능한 고체 레이저(예를 들면, Yttrium-Aluminium-Garnet 레이저나 Titanium-Sapphire 레이저)가 사용된다. 가스레이저, 색소레이저, 반도체 레이저 등의 레이저도 사용할 수 있다. 이와 달리, 플래시 램프나 발광 다이오드도 이용할 수 있다.

더구나, 빛의 파장은, 측정 대상으로 하는 생체내의 광흡수 물질(예를 들면, 산소화 헤모글로빈 혹은 탈산소화 헤모글로빈, 산소화 헤모글로빈 혹은 탈산소화 헤모글로빈을 다량으로 포함하는 혈관, 신생 혈관을 많이 포함하는 악성 종양, 글루코오스 및 콜레스테롤)에 따라 선택된다. 이하, 일례로서, 유방암에 겹쳐서 위치하는 신생 혈관을 통해 흐르는 헤모글로빈을 계측 대상으로 선택하는 경우를 생각한다. 헤모글로빈은, 일반적으로 600 내지 1000nm의 빛을 흡수한다. 한편, 생체를 구성하는 물에 의한 광흡수가 830nm 부근에서 거의 극소가 된다. 그 때문에, 750 내지 850nm에서 헤모글로빈에 의한 광흡수가 상대적으로 커진다. 또한, 헤모글로빈의 산소포화도에 따라 빛의 파장마다 빛의 흡수율이 변화된다. 이것을 고려하여, 헤모글로빈의 흡광도 분포 및 흡광도 스펙트럼의 산소포화도 의존을 이용함으로써 생체의 기능적인 변화도 측정할 수 있다.

<<조사 광학계(19)>>

조사 광학계(19)는, 광원(11)이 방출한 펄스광을 피검체를 향해 도광하고, 신호 취득에 적합한 빛(29)을 형성해서 출사한다. 조사 광학계(19)는, 전형적으로는 빛을 집광 또는 확대하는 렌즈나 프리즘, 빛을 반사하는 미러, 빛을 확산하는 확산판 등의 광학부품에 의해 구성된다. 또한, 광원(11)으로부터 조사 광학계(19)까지의 도광에는 광 파이버, 광도파로 등을 사용할 수 있다. 또한, 일반적으로, 피부와 눈에 대한 조사광에 관한 생체 보호 기준으로서, 빛의 파장, 노광 지속시간 및 펄스의 반복 등의 조건에 따라 최대 허용 노광량이 IEC 60825-1에 의해 정해져 있다. 조사 광학계(19)는, 피검체(4)에 대하여 이 기준을 충족시키는 빛(29)을 생성한다.

또한, 조사 광학계(19)는, 빛(29)의 피검체(4)에 대한 출사를 검지하고, 그것과 동기해서, 광음향신호의 수신 및 기록을 제어하기 위한 동기신호를 생성하는 광학구성(미도시)을 구비한다. 광원(11)이 생성한 펄스광의 일부를 하프미러 등의 광학계에 의해 분할해서 분할된 빛을 광센서에 도광하여, 광센서가 그 도광에 근거하여 생성하는 검출 신호를 사용함으로써, 빛(29)의 피검체(4)에 대한 출사를 검지할 수 있다. 펄스광의 도광에 번들 파이버를 사용하는 경우에는, 파이버의 일부를 분기시켜 분기된 일부로 광센서로 도광함으로써 빛의 출사를 검지할 수 있다. (29)의 출사의 검지에 의해 생성된 동기신호는 신호 수신부(10)와 위치 제어기구(18)에 입력된다.

<<신호 수신부(10)>>

신호 수신부(10)는, 조사 광학계(19)로부터 입력되는 동기신호에 따라, 탐촉자(7)가 생성한 광음향신호를 증폭해서 광음향신호를 디지털 신호인 광음향 디지털 신호로 변환한다. 신호 수신부(10)는, 탐촉자(7)가 생성한 아날로그 신호를 증폭하는 신호증폭부와, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환부로 구성된다.

<<신호 처리부(9)>>

신호 처리부(9)는, 신호 수신부(10)에 의해 생성된 광음향 디지털 신호에 대하여, 탐촉자(7)의 감도 격차 보정, 물리적 또는 전기적인 결함을 갖는 탐촉자의 보간처리 등을 행한다. 더구나, 신호 처리부(9)는, 노이즈 저감을 위한 적산 처리 등도 실시할 수 있다. 피검체(4)의 내부의 광흡수물질이 발생하는 광음향파를 검출해서 얻어지는 광음향신호는 일반적으로 미약한 신호다. 이것을 고려하여, 피검체(4)에 대하여 같은 위치에서 반복하여 취득한 광음향신호에 적산 평균 처리를 적용함으로써, 시스템 노이즈를 저감해서 광음향신호의 S/N을 향상시킬 수 있다.

<<제어 프로세서(12)>>

제어 프로세서(12)는, 예를 들어, 프로그램 동작에 있어서의 기본적인 리소스의 제어와 관리를 행하는 오퍼레이팅 시스템(OS)을 가동시키는 동시에, 기억부(17)에 격납된 프로그램 코드를 판독하여, 이후 기술하는 기능을 실행한다. 또한, 제어 프로세서(12)는, 조작부(16)를 거쳐 유저에 의해 행해진 촬상 개시를 포함하는 각종 조작에 의해 발생하는 이벤트 통지를 받아서 피검체 정보의 취득 동작을 관리하는 동시에, 시스템 버스(13)를 거쳐 각 하드웨어를 제어한다. 제어 프로세서(12)는 더구나, 목적으로 하는 피검체 정보를 생성하는데 필요한 빛(29)의 조사 제어 및 탐촉자(7)의 위치 제어를 행한다. 제어 프로세서가 인터록 제어에 관한 동작을 행하는 경우에, 제어 프로세서는 본 발명에 따른 인터록 제어부에 해당한다.

<<조작부(16)>>

조작부(16)는, 유저가, 피검체 정보의 가시화 범위를 포함하는 촬상에 관한 파라미터 설정, 촬상 개시의 지시, 화상에 관한 화상처리 조작을 행하기 위해 사용된 입력장치다. 일반적으로, 조작부(16)는 마우스, 키보드, 터치패널 등으로 구성되고, 유저의 조작에 따라서 제어 프로세서(12) 상에서 실행하고 있는 소프트웨어에 대한 이벤트 통지를 행한다. 이 경우, 소프트웨어에는 오퍼레이팅 시스템(OS)이 포함된다.

<<화상 구성부(15)>>

화상 구성부(15)는, 취득한 광음향 디지털 신호에 근거하여, 피검체 내의 조직 정보를 영상화하고, 광음향 화상의 임의의 단층화상을 포함하는 표시 화상을 구성한다. 또한, 화상 구성부(15)는, 구성한 화상에 대하여, 휘도의 보정, 왜곡보정, 주목 영역의 잘라내기 등의 각종 보정처리를 적용하여, 보다 진단에 유리한 정보를 구성한다. 또한, 조작부(16)를 거친 유저의 조작에 따라, 화상 구성부(15)는, 광음향 화상의 구성에 관한 파라미터를 조정하고, 표시 화상의 조정 등을 행한다.

광음향 화상은, 탐촉자(7)에 의해 생성된 3차원의 광음향파의 디지털 신호에 대하여 화상 재구성처리를 행함으로써 얻어진다. 화상 재구성처리에 의해, 음향 임피던스를 포함하는 특성분포와, 광학특성값 분포 등의 피검체 정보를 가시화할수 있다. 화상 재구성처리로서는, 토모그래피 기술에서 일반적으로 사용되는 타임 도메인 혹은 푸리에 도메인에서의 역투영, 정상(phasing) 가산처리 등을 사용할 수 있다. 또한, 시간 제약이 엄격하지 않는 경우에는, 반복처리에 의한 역문제 해석법을 포함하는 화상 재구성수법을 이용할 수 있다.

음향렌즈 등을 사용하여 수신 포커스 기능을 갖춘 탐촉자를 사용함으로써, 화상 재구성을 행하지 않고 피검체 정보를 가시화할 수도 있다. 화상 구성부(15)는, 일반적으로 고성능의 연산 처리 기능과 그래픽 표시 기능을 갖는 그래픽 처리 유닛(GPU) 등을 사용해서 구성된다. 이에 따라, 화상 재구성처리나 표시 화상의 구성에 걸리는 시간을 단축할 수 있다.

<<표시부(14)>>

표시부(14)는, 화상 구성부(15)에 의해 구성된 광음향 화상과, 화상 및 장치를 조작하기 위한 UI를 표시한다. 표시부(14)는, 액정 디스플레이, 유기 일렉트로루미네센스(EL) 디스플레이 등, 어느 방식에 근거한 디스플레이이어도 된다. 또한, 표시부(14)는, 본 발명의 장치의 일부로서 제공되거나, 장치와는 별도로 제공되어도 된다. 후자의 경우, 본 발명의 장치는 화상 데이터를 출력 또는 보존한다.

<<기억부(17)>>

기억부(17)는, 제어 프로세서(12)가 동작하는데 필요한 메모리, 피검체 정보 취득 동작 중에서 일시적으로 데이터를 유지하는 메모리, 생성한 광음향 화상, 관련되는 피검체 정보 및 진단 정보 등을 기억 유지하는 하드디스크를 포함하는 기억매체로 구성된다. 그리고, 기억부(17)는 이후 기술하는 기능을 실현하는 소프트웨어의 프로그램 코드를 격납하고 있다.

전형적으로는, 신호 처리부(9), 제어 프로세서(12), 화상 구성부(15), 기억부(17)와, 후술하는 하중 대 변위 기억부(21), 기준값 설정부(22), 하중신호 수신부(23), 비교 판단부(24)는, 정보 처리장치에 의해 구현된다. 이러한 정보 처리장치로서는, CPU, 기억장치, 통신장치 등을 구비하고, 해당 정보 처리장치에 의해 판독 가능한 비일시적인 기억매체에 격납된 프로그램에 따라 실행되는 장치(예를 들면, PC나 워크스테이션)가 바람직하다. 예를 들면, 조작부(16)는 이러한 정보 처리장치의 입력용 유저 인터페이스에 의해 구현된다. 표시부(14)는 예를 들면, 이러한 정보 처리장치에 접속되는 디스플레이에 의해 구현된다.

(하중이 가해질 때의 검토)

도 2a 및 도 2b를 참조하여, 본 발명의 음향파 이미징 장치에서 발생할 수 있는 현상을 검토한다. 피검체 유지부(2)의 밑면에 메쉬부재(30)를 배치하는 것은, 피검체(4)로부터의 음향파의 다중반사를 억제하는 데 효과적이다. 그러나, 메쉬 형상은 강성이 부족하여, 피검체(4)를 유지할 때에 메쉬부재가 휘어지는 경우가 있다. 특히, 도 2a에 나타낸 것과 같이, 피검체(4)의 신체동작 등에 의해 예측값보다 큰 측정 하중 F가 걸릴 경우, 메쉬부재(30)는 일점쇄선으로 나타낸 초기 위치부터 변위(변위의 양은 x)한다. 또한, 이 경우에는, 메쉬부재의 z축방향(지면 상하 방향)에서 최하점에 있는 부위의 위치를 메쉬부재의 위치의 기준으로 사용하고 있다. 도 2a에서는, 메쉬부재의 최하점이 일점쇄선보다도 아래에 있다.

피검체 유지부(2)가 탐촉자 등의 부재의 접촉한다고 하는 관점에서, 피검체 유지부(2)의 변형을 어느 정도까지 허용할 수 있는지를 검토한다. 전형적으로는, 신체동작 등에 의해 하중값이 걸렸을 때에도, 피검체 유지부의 Z축을 따른 가장 낮은 위치(최하점)가 어떤 소정의 위치보다도 윗쪽에 있는 것이 유리하다. 이것을 최하점 보증이라고도 부른다. 최하점 보증이 행해지고 있는지 아닌지는, 전술한 것과 같이, 하중값이 기준값보다 낮은지 아닌지에 근거하여 판단할 수 있다. 또한, 매칭용의 액체의 누설량이나, 액체 레벨의 높이가 소정의 값을 초과하는지 아닌지에 근거하여 판단할 수도 있다. 또한, 광학 카메라나 초음파 에코에 의해 피검체를 영상화해서 영상화된 피검체를 해석해도 된다. 이와 달리, 어떤 방법으로 최하점 보증을 판정해도 된다.

피검체(4)로부터의 측정 하중 F가 커지면, 도 2b에 나타낸 것과 같이, 메쉬부재(30)가 휘어져, 탐촉자 어레이(5)의 저면에 접촉하는 경우가 있다. 더구나, 접촉한 상태에서 위치 제어기구(18)에 의해 촬상을 위한 스캔 구동이 개시되는 경우에 대해 검토한다. 예를 들면, 피검체(4)가 인체의 부위(손, 발, 유방 등)인 경우, 피검체(4)가 메쉬부재(30)를 거쳐 탐촉자 어레이(5)에 접촉할 가능성이 있다. 이와 같은 접촉의 결과, 메쉬부재(30)및 탐촉자 어레이(5)의 파손과, 피검체(4)가 압박되어서 특성이 변화하는 것에 의한 화상 데이터의 정밀도 저하를 일으킬 수도 있다.

피검체 유지부(2)의 밑면에 배치한 메쉬부재(30)와 탐촉자 어레이(5)의 저면 사이의 거리(허용 갭 g)를 크게 하면, 이와 같은 접촉을 방지할 수 있다. 그러나, 피검체(4)로부터 탐촉자(7)까지의 거리를 증가시키면, 신호 강도가 저하하여, 화상의 S/N비의 저하를 일으킬 수 있다. 또한, 허용 갭 g에 비례해서 3차원적으로 복수의 탐촉자가 실장된 탐촉자 어레이(5)를 증가시키는 것이 요구되는 경우가 있고, 이 경우에는 장치가 대형화해 버린다.

이것을 고려하여, 도 1에 나타낸 것과 같이, 본 실시형태에서는, 하중 검출기(20)가 피검체 유지부(2)에 걸리는 하중 F를 계측하여 계측된 하중 F를 하중신호 수신부(23)에 송신한다. 이 하중값을 하중 강도신호라고도 한다. 하중 검출기(20)로서, 예를 들면, 로드셀을 이용할 수 있다. 이 경우, 촬상전에, 미리, 도 2a에 나타낸 하중 F와 변위 x의 관계를 구해 두고, 그 결과를 하중 대 변위 기억부(21)에 기억시켜 두면 된다. 하중값과 변위의 관계에 근거하여, 하중 F의 기준값(허용값)을 구하고, 기준값 설정부(22)에 의해 비교 판단부(24)에 값을 설정한다.

비교 판단부(24)는, 기준값과 하중값을 비교한다. 하중값이 기준값을 초과하고 있는 경우, 비교 판단부(24)는 허용하중 에러 신호 등을 제어 프로세서(12)에 통지한다. 그리고, 메쉬부재(30)와 탐촉자 어레이(5)의 일부분이 접촉하기 전에 위치 제어기구(18)에 의해 구동 정지 조치를 포함하는 안전처리가 실행된다. 이러한 안전처리를 인터록 제어라고도 부른다. 인터록 제어를 행하는 다양한 수법이 생각된다. 예를 들면, 주사를 정지하는 수법, 또는 피검체 유지부에 접촉할 수도 있는 부재를 후퇴시키는 수법을 바람직한 인터록 제어의 수법으로서 생각할 수 있다. 더구나, 비교 판단의 결과를 디스플레이나 스피커 등의 제시부에 의해 유저에게 제시하는 것도 바람직하다. 또한, 광조사의 정지도 바람직하다. 또한, 물리적인 제어와 병행하여, 신호 수신의 정지 등도 행해진다.

(하중 검출부의 상세)

도 3에 하중 검출부의 상세한 블록도를 나타낸다. 도면 중 하부의 좌측은 피검체 유지부(2)를 윗쪽에서 본 모양을 나타낸다. 로드셀을 포함하는 하중 검출기(20)는 피검체 유지부(2)의 네 귀퉁이에 배치되어 있다(D1 내지 D4). 하중 검출을 위해서는, 적어도 1개 이상의 하중 검출기(20)이면 충분하다. 단, 피검체 유지부(2)의 중심 부근에 걸리는 하중값을 계측하기 위해서는, 피검체(4)의 대향측들에 복수개의 하중 탐촉자를 배치하는 것이 바람직하다.

도면 중 하부의 중앙은 하중신호 수신부(23)에 해당한다. 하중 검출기(20)로부터의 신호는 탐촉자 증폭기(25)(a1, a2, a3, a4)에 의해 증폭된다. 증폭된 각각의 하중값을 가산기(26)(aT)에 의해 가산함으로써, 피검체 유지부(2)에 걸리는 하중값의 합계값을 취득할 수 있다. 이와 달리, 가산 처리 대신에 평균 처리를 행해도 된다. 피검체 유지부(2)의 하중값의 하중 검출기(20)에 의한 계측의 정밀도를 상승시키기 위해서는, 피검체 유지부(2)가 지지부(1) 등에 접촉하지 않도록 하면서 수평방향으로는 구속되고 수직방향으로는 자유도를 갖고 유지되어 있는 것이 바람직하다.

하중 F와 변위 x의 관계를 광음향 측정을 행하는 장치(100)에서 행한 측정 결과로부터 구하는 형태도 본 발명의 실시형태에 포함된다. 이와 달리, 장치(100)와는 별도로, 전용의 측정공구를 사용해도 된다. 도 6은 하중 대 변위의 관계를 측정하기 위한 공구의 일례를 나타낸다. 메쉬부재(30)의 변위 x는, 변위 센서 지지부재(36)에 변위 센서 스탠드(35)로 고정된 접촉식의 변위 센서(34)에 의해 계측할 수 있다. 변위 센서로서는, 접촉식 변위 센서 이외에도 레이저 변위계 등 각종 센서를 이용할 수 있다. 이와 달리, 광학 카메라에 의해 촬상된 화상을 해석해도 된다. 피검체가 메쉬부재(30)에 접촉하는 면적을 모의하는 플레이트(37)에 하중 F를 걸어, 하중 검출기(20)에서 계측되는 값과 접촉식의 변위 센서(34)의 값의 관계를 하중 대 변위 기억부(21)에 기억시킨다. 본 실시형태에 있어서는, 하중 검출부 및 하중신호 수신부가 하중 취득부에 해당한다. 또한, 하중 F(또는 그것의 합계값이나 평균값 등)가, 하중값에 해당한다.

피검체(4)가 인체의 부위(손, 발, 유방 등)일 경우, 메쉬부재(30)에 대한 하중이 가해진 면적이 다를 수 있기 때문에, 관계식을 보정해야 한다. 도 7의 그래프를 참조하여, 메쉬부재(30)에 걸리는 단위면적당의 하중값에 대해서 검토한다. 가로축은 하중 F를 나타내고, 세로축은 변위 x를 나타낸다. 단위는 예를 들면, (N)과 (cm)를 사용하거나, 규격화 값이나 장치 고유값을 사용해도 된다. 하중이 가해진 면적이 작은 손을 측정하는 경우에 대하여, 하중이 가해진 면적이 큰 발을 측정하는 경우, 하중값이 분산되기 때문에 그래프의 기울기는 완만해진다. 이렇게, 복수의 측정 부위마다 관계식을 설정해 두고 복수의 관계식 중에서 전환하여 한 개의 관계식을 사용함으로써, 접촉 사고를 미연에 막는 것이 가능해져, 보다 안전하게 장치를 운용할 수 있다. 또한, 화상해석과 초음파 송수신 시간 측정 등, 변위 x를 직접 측정하는 방법을 사용할 때에는 보정을 반드시 행할 필요는 없다.

또한, 피검체 유지부(2)의 음향 매칭액(6)의 수위와, 탐촉자 어레이(5)의 음향 매칭액(6)의 수위의 수위차를 고려해서 관계식을 보정해도 된다. 즉, 메쉬부재(30)에는 부력이 작용하기 때문에, 수위차를 고려해서 관계식을 보정함으로써, 보다 안전하게 장치를 운용할 수 있다. 도 7에는 하중값과 변위의 관계식을 그래프로 나타냈지만, 하중값과 변위의 관계는, 예를 들어 룩업 테이블이나 대수식으로 표현되어 있어도 된다.

도 3으로 되돌아간다. 도면 중 상부는, 하중 F와 변위 x의 관계에 근거하여 정의된, 장치 시퀀스에서 사용하는 기준값을 보존하는, 하중 대 변위 기억부(21)를 나타낸다. 허용 갭 g의 값을 고려하여, "변위 x=g(cm)"에 해당하는 하중 F로서, "하중 에러 기준값 Th1(제1 하중 기준값)"이 결정된다. 더구나 본 실시형태에서는, 피검체 유지부(2)에 피검체가 세트되어 있을 때에 최저한 검출되는 하중인 "피검체 유무 기준값 Th3(제3 하중 기준값)"과, 신체동작 등이 일어났을 가능성을 나타내는 하중인 "하중 워닝(warning) 기준값 Th2(제2 하중 기준값)"을 정의한다. 이들 값은, 유저의 입력값에 따라 결정하거나, 장치에 의한 실측에 근거하여 결정해도 된다. Th2 및 Th3의 값은 Th1 값보다 작다.

또한, 도면 중 하부의 우측은, 기준값의 설정과 판단을 행하는 구조에 관한 것이다. 기준값 설정부(22)는, 비교기(27)(cT, c1, c2, c3, c4)에 기준값을 설정한다. 하중값의 합계값(cT)을 이용하여 비교를 행하거나 하중 검출기(20)의 값(c1, c2, c3, c4)을 각각 비교해도 된다. 각 하중 검출기의 값을 비교함으로써, 피검체(4)의 하중값이 피검체 유지부(2)에 균등하게 걸리지 않고 하중분포가 존재하는 경우 등에도 대응할 수 있다.

비교기(27)의 결과는 판단부(28)에서 처리되어, 허용 하중 에러를 포함하는 결과로서 시스템 버스(13)를 경유해서 상위의 제어 프로세서(12)에 통지된다. 도 3에 도시된 하중신호의 처리와 기준값의 판단을 행하는 구성요소는 각각, 구체적인 처리 회로 등으로 구성되거나, 정보 처리장치에서 실행되는 프로그램의 기능 모듈로서 실현되어도 된다.

(처리 플로우)

도 4에, 본 실시형태에 따른 음향파 이미징 장치의 플로우의 일례를 나타낸다.

(스텝 S1) 기준값 설정부(22)가, "피검체 유무 기준값 Th3"을 하중 대 변위 기억부(21)로부터 판독하여, 이 값을 비교기에 설정한다. 본 스텝은, 실제의 광음향 측정의 개시전에 미리 행해져 있어도 된다.

(스텝 S2) 본 스텝 이후의 처리는, 피검체가 소정의 위치에 세트되어서 측정이 개시된 상태에서 행해진다. 본 스텝에서는, 하중신호 수신부(23)가, 하중 검출기(20)에 의한 검출값에 근거하여 하중 F를 출력한다.

(스텝 S3) 비교 판단부(24)가, 하중 검출기에서 취득한 하중 F와, "피검체 유무 기준값 Th3"을 비교한다. 피검체가 존재하면(F>Th3), 후속처리로 흐름이 진행한다. 피검체가 없으면(F≤Th3), S2로 흐름이 되돌아간다. 이때, 피검체가 세트되지 않고 있는 사실을 음성이나 메시지에 의해, 스피커나 디스플레이 등으로 구성된 제시부를 사용해서 유저에게 제시해도 된다.

(스텝 S4) 촬상을 개시한다. 광음향 측정에 의해 촬상하는 경우, 광원으로부터의 광조사에 동기해서 음향파가 수신되어, 시계열로 보존된다. 위치 제어기구(18)가 탐촉자(7)를 주사하면서 광음향 측정을 행해도 된다.

(스텝 S5) 기준값 설정부(22)가, "하중 워닝 기준값 Th2"과 "하중 에러 기준값 Th1"을 비교기에 설정한다.

(스텝 S6) 스텝 S2와 마찬가지로, 하중신호 수신부(23)가 하중 F를 출력한다.

(스텝 S7) 비교 판단부(24)가, 하중 검출기에서 취득한 하중 F와, "하중 워닝 기준값 Th2"을 비교한다. 워닝 기준을 초과하면(F>Th2), S8로 흐름을 진행한다. 한편, 워닝 기준을 초과하지 않으면(F≤Th3), S9로 흐름을 진행한다.

(스텝 S8) 기준값 "하중 워닝"에 도달하고 있으면, 워닝을 상위의 제어 프로세서에 통지하고 촬상을 계속한다. 제어 프로세서는, 음성이나 메시지에 의해, 스피커나 디스플레이 등의 제시부를 사용하여, 유저에게 워닝을 제시한다.

(스텝 S9) 비교 판단부(24)는, 하중 F와 "하중 에러 기준값 Th1"을 비교한다. 에러 기준을 초과하면(F>Th1) S11로 흐름을 진행한다. 한편, 에러 기준을 초과하지 않으면(F≤Th3) S10로 흐름을 진행한다.

(스텝 S10) 촬상을 계속한다.

(스텝 S11) 본 스텝에서는, 제어 프로세서가, 촬상이 종료하였는지 아닌지를 판단한다. 예를 들면, 피검체에 관심 영역이 설정되고 탐촉자(7)를 주사하여 촬상하는 경우, 관심 영역의 주사가 완료하였는지 아닌지에 근거하여 촬상이 종료하였는지 아닌지를 판단할 수 있다. 촬상이 종료하지 않은 경우에는 S6으로 흐름이 되돌아가, 미측정의 영역으로부터 광음향신호를 취득한다. 한편, 촬상이 종료한 경우에는 처리를 마친다.

(스텝 S12) 화상 구성부(15)가, 취득된 광음향신호를 사용한 화상 재구성처리를 행하여, 피검체 내부의 특성정보를 나타내는 화상 데이터를 생성한다. 생성한 화상 데이터는, 즉시 표시해도 되고, 메모리 등에 보존해도 된다.

(스텝 S13) 본 스텝에서는, 촬상을 종료한다.

(스텝 S14) "하중 에러"를 상위의 제어 프로세서에 통지한다. 제어 프로세서는, 안전을 확보하기 위해, 구동정지를 포함하는 인터록 제어를 행한다. 이와 달리, 하중 에러가 발생한 사실을, 음성이나 메시지에 의해, 스피커나 디스플레이 등의 제시부를 사용해서 유저에게 제시해도 된다.

상기한 플로우에서는, 제1 하중 기준값, 제2 하중 기준값, 제3 하중 기준값은 각각, 하중 F(또는, 복수의 하중 검출기의 출력으로부터 연산에 의해 구해진 값)와 비교가능한 수치이다. 그러나, 각 기준값은, 피검체 유지부의 휘어짐이나, 피검체 유지부의 최하점의 변위를 반영할 수 있는 값이면, 하중값에 한정되지 않는다. 예를 들면, 변위 x를 초음파 에코 측정이나 광학화상의 해석에 의해 취득하는 경우, 취득된 변위 x를, 허용 갭 g에 근거해서 정해진 기준값과 비교해도 된다. 이와 달리, 테이블이나 수식을 사용해서 하중값을 변위 x로 변환한 후, 변위 x를 길이로 규정된 기준값과 비교해도 된다. 이들의 경우에는, 음향파를 송수신하는 탐촉자, 카메라 및 정보 처리장치가, 하중 취득부에 해당한다. 또한, 변위 x는 변형량에 근거하여 정해지기 때문에, 변위 x가 하중값에 해당한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 음향파 이미징 장치에 따르면, 로드셀 등에서 검출된 하중값이 변위량에 근거해서 정해지는 소정의 허용범위 내인지 아닌지가 판단된다. 그리고, 미리 설정된 에러 조건이 충족된 경우, 측정이 종료한다. 그 결과, 피검자의 신체동작 등에 의해 하중값이 증가하고, 피검체 유지부에 휘어짐이 생긴 경우에도, 피검체 정보의 정밀도의 저하 등의 영향을 저감할 수 있다.

[제2실시형태]

도 5는, 제2실시형태에 따른 음향파 이미징 장치(101)(이하 "장치(101)"이라고 약칭한다)을 나타낸 블록도다. 제2실시형태에 따른 장치(101)의 기본적인 구성이 제1실시형태와 동일하기 때문에, 차이점을 중심으로 설명한다. 본 실시형태의 장치(101)는, 메쉬부재(30)가 휘는 것에 의한 탐촉자 어레이 내의 음향 매칭액(6)의 배제 체적에 근거하여 제어를 행한다. 배제 체적은, 피검체 유지부의 변형량에 대응하고 있다. 구체적으로는, 음향 매칭 액의 수위의 변화를 계측하기 위한 수위 센서(31)를 구비한다. 또한, 수위신호 수신부(33)는, 수위 센서의 검출값의 입력을 접수한다.

메쉬부재(30)의 변위와 음향 매칭액(6)의 수위의 관계를 사전에 구하고, 수위 대 변위 기억부(32)에 미리 기억시켜 둔다. 이에 따라, 수위 센서의 출력을 나타내는 수위신호에 근거하여, 하중값을 추정할 수 있다. 도 4의 흐름도에 있어서, 하중 검출기를 수위 센서로 치환해도 되고, 하중 F에 근거한 기준값을 수위에 근거한 기준값으로 치환해도 된다. 이 경우, 수위 센서가 하중 취득부에 해당하고, 수위가 하중값에 해당한다.

예를 들면, 하중 에러 기준값 Th1(제1 하중 기준값)은, 메쉬의 휘어짐이 허용 갭 g과 같아질 때의 수위 L1에 근거하여 결정된다. 마찬가지로, 하중 워닝 기준값 Th2(제2 하중 기준값) 및 피검체 유무 기준값 Th3(제3 하중 기준값)을 각각 수위 에 근거하여 결정한다. 이와 달리, 음향 매칭 액을 유지하는 용기의 형태에 따라, 수위 대신에 누수의 양에 근거하여 판단을 행해도 된다.

제2실시형태에 따르면, 하중 검출기 등을 사용하여 피검체 유지부(2)에 걸리는 하중값을 측정할 필요가 없어진다. 그 결과, 피검체 유지부(2)를 지지부(1)에 간편하게 부착하는 것이 가능하게 된다.

(변형예)

제2 실시형태에서는, 하중 에러 기준값이 검출된 경우에는, 인터록 제어에 의해 촬상이 중지된다. 단, 에러 검출후의 인터록 제어에 관련되는 동작은 이것에 한정되지 않는다. 본 실시형태는, 하중 에러 기준값이 검출된 경우에는 촬상을 일단 중단하고, 그후에 하중값이 하중 에러 기준값을 밑도는 것으로 판정된 경우에는 인터록 제어를 해제하여 촬상을 재개하는 점에 있어서 제2실시형태와 상위하다. 본 실시형태에 있어서는, 하중 에러가 발생한 사실을 유저에게 제시해도 된다.

음향파 이미징 장치가 복수의 하중 검출기(20)를 구비하는 경우에는, 각각의 검출값에 근거하여, 피검자가 어떻게 체위를 변경할것인지를, 음성이나 화상으로 제시해도 된다. 예를 들면, 피검체를 둘러싸도록 복수의 하중 검출기(20)가 배치되고, 피검자의 우측 반신측에 해당하는 하중값이 특히 큰 경우에는, 피검자의 몸을 좌측으로 기울이도록, 피검자 본인이나 개조자에게 지시한다. 그후, 하중 검출기(20)의 출력값이 기준값내에 있는 것이 확인되면, 촬상을 재개한다. 피검자나 개조자가, 체위가 변경된 것을 장치에게 통지하기 위한 입력부를 설치해도 된다.

하중 에러에 의해 촬상을 정지한 경우에도, 하중 에러에 도달하기 전에 취득된 광음향신호는, 관심 영역의 일부분만의 화상 재구성에 이용하거나, 메모리에 보존해 두고 다른 취득한 신호와 합해 화상 재구성에 이용해도 된다. 이와 달리, 하중 에러가 발생한 경우에도, 촬상을 계속하고, 광음향신호에 하중 에러가 발생한 상태에서 취득된 사실을 헤더 정보를 포함하는 형식으로 기록해도 된다. 그 경우, 바람직하게는, 이러한 광음향신호로부터 생성된 재구성 화상에도, 하중 에러의 발생 상태를 설명하는 주석을 붙인다.

이상에서 설명한 것과 같이, 각 실시형태의 음향파 이미징 장치 및 그 제어방법에 따르면, 피검체 유지부의 휘어짐이 발생하여 피검체 유지부의 주변에 배치된 탐촉자를 포함하는 부재에 피검체 유지부가 접촉할 우려가 있는 경우에, 촬상을 중지하고 장치를 정지시키는 것이 가능해 진다. 그 결과, 피검체 유지부의 휘어짐에 의한 각 부재의 파손 등을 미연에 방지할 수 있다.

기억장치에 기록된 프로그램을 판독하여 실행함으로써 전술한 실시형태의 기능을 실현하는 시스템이나 장치의 컴퓨터(또는 CPU, MPU 등의 디바이스)에 의해서도, 본 발명을 실시할 수 있다. 또한, 예를 들면, 기억장치에 기록된 프로그램을 판독해 실행함으로써 전술한 실시형태의 기능을 실현하는 시스템이나 장치의 컴퓨터에 의해 실행되는 스텝으로 구성된 방법에 의해서도, 본 발명을 실시할 수 있다. 이와 달리, 1 이상의 기능을 실현하는 회로(예를 들면, ASIC)에 의해서도 본 발명을 실현가능하다. 이 목적을 위해, 상기 프로그램은, 예를 들면, 네트워크를 통해서, 또는, 상기 기억장치가 될 수 있는 다양한 타입의 기록 매체 (즉, 비일시적으로 데이터를 유지하는 컴퓨터 판독가능한 기록 매체)로부터, 상기 컴퓨터에 제공된다. 따라서, 상기 컴퓨터(CPU, MPU 등의 디바이스를 포함한다), 상기 방법, 상기 프로그램(프로그램 코드, 프로그램 제품을 포함한다), 상기 프로그램을 비일시적으로 유지하는 컴퓨터 판독가능한 기록 매체는, 모두 본 발명의 범주에 포함된다.

기타 실시형태

본 발명의 실시형태는, 본 발명의 전술한 실시형태(들)의 1개 이상의 기능을 수행하기 위해 기억매체('비일시적인 컴퓨터 판독가능한 기억매체'로서 더 상세히 언급해도 된다)에 기록된 컴퓨터 실행가능한 명령(예를 들어, 1개 이상의 프로그램)을 판독하여 실행하거나 및/또는 전술한 실시예(들)의 1개 이상의 기능을 수행하는 1개 이상의 회로(예를 들어, 주문형 반도체 회로(ASIC)를 포함하는 시스템 또는 장치의 컴퓨터나, 예를 들면, 전술한 실시형태(들)의 1개 이상의 기능을 수행하기 위해 기억매체로부터 컴퓨터 실행가능한 명령을 판독하여 실행함으로써, 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해 수행되는 방법에 의해 구현될 수도 있다. 컴퓨터는, 1개 이상의 중앙처리장치(CPU), 마이크로 처리장치(MPU) 또는 기타 회로를 구비하고, 별개의 컴퓨터들의 네트워크 또는 별개의 컴퓨터 프로세서들을 구비해도 된다. 컴퓨터 실행가능한 명령은, 예를 들어, 기억매체의 네트워크로부터 컴퓨터로 주어져도 된다. 기록매체는, 예를 들면, 1개 이상의 하드디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 분산 컴퓨팅 시스템의 스토리지, 광 디스크(콤팩트 디스크(CD), 디지털 다기능 디스크(DVD), 또는 블루레이 디스크(BD)^TM 등), 플래시 메모리소자, 메모리 카드 등을 구비해도 된다.

본 발명은, 상기한 실시형태의 1개 이상의 기능을 실현하는 프로그램을, 네트워크 또는 기억매체를 개입하여 시스템 혹은 장치에 공급하고, 그 시스템 혹은 장치의 컴퓨터에 있어서 1개 이상의 프로세서가 프로그램을 읽어 실행하는 처리에서도 실행가능하다. 또한, 1개 이상의 기능을 실현하는 회로(예를 들어, ASIC)에 의해서도 실행가능하다.

예시적인 실시형태들을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 이러한 실시형태에 한정되지 않는다는 것은 자명하다. 이하의 청구범위의 보호범위는 가장 넓게 해석되어 모든 변형, 동등물 구조 및 기능을 포괄하여야 한다.

Claims (22)

1. 피검자를 지지하도록 구성되고, 피검체를 삽입하도록 구성된 삽입구가 설치된 지지부와,
   상기 삽입구를 통해 삽입된 상기 피검체를 유지하도록 구성된 피검체 유지부와,
   음향파를 수신하는 복수의 탐촉자를 포함하도록 구성되고, 상기 피검체 유지부로부터 떨어져 있도록 구성된 탐촉자 어레이와,
   상기 피검체 유지부의 변형량에 근거하여 상기 지지부와 상기 피검체 유지부 사이에 가해진 하중값을 취득하도록 구성된 하중 취득부와,
   상기 피검체 유지부와 상기 탐촉자 어레이가 접촉할 때의 상기 피검체 유지부의 변형량과 하중이 가해진 면적에 근거하여 결정되는 제1 하중 기준값을 기억하도록 구성된 기억부와,
   상기 하중값을 상기 제1 하중 기준값과 비교하도록 구성된 비교 판단부와,
   상기 비교 판단부가 상기 하중값이 상기 제1 하중 기준값을 넘었다고 판단한 경우, 인터록 제어를 행하도록 구성된 인터록 제어부를 구비한 음향파장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 탐촉자 어레이와 상기 피검체의 상대 위치를 변화시키도록 구성된 위치 제어부를 더 구비하고,
   상기 인터록 제어부는, 상기 위치 제어부가 상기 상대 위치의 변화를 중지시키게 함으로써 상기 인터록 제어를 행하도록 구성된 음향파장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 하중 취득부는 상기 피검자의 중량에 의한 상기 피검체 유지부에 가해진 상기 하중값을 검출하도록 구성된 하중 검출기를 구비하고, 상기 하중 취득부는 상기 하중 검출기로부터 출력된 하중 강도신호에 근거하여 상기 하중값을 취득하도록 구성된 음향파장치.
   
4. 제 3항에 있어서,
   복수의 상기 하중 검출기를 더 구비하고,
   상기 하중값은, 상기 복수의 하중 검출기로부터 출력된 하중값들을 가산하여 얻어진 값인 음향파장치.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 복수의 하중 검출기 각각으로부터 출력된 하중값에 근거하여, 상기 피검자에 대하여 어떻게 체위를 변경할 것인지를 제시하도록 구성된 제시부를 더 구비한 음향파장치.
   
6. 제 3항에 있어서,
   상기 피검체 유지부의 변형량에 대응해서 상기 피검체 유지부와 상기 지지부 사이에 가해진 하중값은 이 하중값을 측정하기 위한 공구에 의해 취득되는 음향파장치.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 탐촉자 어레이는, 상기 피검체와 탐촉자의 음향 임피던스를 정합시키는 음향 매칭액을 유지할 수 있고,
   상기 하중 취득부는, 상기 하중값에 관련되는 상기 음향 매칭액의 수위를 검출하는 수위 센서를 구비하고, 상기 수위 센서로부터 출력된 수위신호에 근거하여 상기 하중값을 추정하도록 구성된 음향파장치.
   
8. 제 1항에 있어서,
   제시부를 더 구비하고,
   상기 비교 판단부는, 상기 하중값을, 상기 제1 하중 기준값보다도 작은 제2 하중 기준값과 비교하도록 구성되고,
   상기 인터록 제어부는, 상기 비교 판단부가 상기 하중값이 상기 제2 하중 기준값을 넘는다고 판단한 경우, 상기 제시부에게 워닝을 출력하게 하게 하도록 구성된 음향파장치.
   
9. 제 1항에 있어서,
   제시부를 더 구비하고,
   상기 비교 판단부는, 상기 하중값을, 상기 제1 하중 기준값보다도 작은 제3 하중 기준값과 비교하도록 구성되고,
   상기 인터록 제어부는, 상기 비교 판단부가 상기 하중값이 상기 제3 하중 기준값 이하인 것으로 판단한 경우, 상기 제시부에게 상기 피검체가 세트되지 않고 있다는 것을 출력하게 하도록 구성된 음향파장치.
   
10. 제 1항에 있어서,
    상기 기억부는, 상기 하중값과 상기 피검체 유지부의 변형의 관계를 테이블 또는 수식으로서 기억하도록 구성된 음향파장치.
    
11. 제 10항에 있어서,
    상기 하중값과 상기 피검체 유지부의 변형의 관계는, 하중이 가해진 면적에 따라 복수 설정되는 음향파장치.
    
12. 제 1항에 있어서,
    상기 인터록 제어부는, 상기 인터록 제어를 행한 후, 상기 하중값이 상기 제1 하중 기준값을 밑도는 경우에는, 상기 인터록 제어를 해제하도록 구성된 음향파장치.
    
13. 제 1항에 있어서,
    상기 피검체 유지부는, 메쉬부재와 시트부재로 이루어지고, 상기 피검체를 유지함으로써 변형하는 음향파장치.
    
14. 제 1항에 있어서,
    상기 탐촉자 어레이는 상기 피검체로부터 발생한 복수의 음향파를 수신해서 복수의 전기신호를 출력하는 음향파장치.
    
15. 제 14항에 있어서,
    상기 복수의 전기신호를 사용해서 상기 피검체의 특성정보를 생성하도록 구성된 화상 구성부를 더 구비한 음향파장치.
    
16. 제 14항에 있어서,
    광원을 더 구비하고,
    상기 탐촉자 어레이는, 복수의 음향파로서, 상기 광원으로부터의 빛으로 상기 피검체가 조사되었을 때에 발생하는 복수의 광음향파를 수신하는 음향파장치.
    
17. 제 16항에 있어서,
    상기 인터록 제어부는, 상기 인터록 제어로서, 상기 빛의 조사를 중지시키도록 구성된 음향파장치.
    
18. 제 14항에 있어서,
    상기 탐촉자 어레이는, 복수의 음향파로서, 상기 탐촉자 어레이로부터 송신되어 상기 피검체에 의해 반사한 복수의 에코파를 수신하는 음향파장치.
    
19. 제 1항에 있어서,
    상기 피검체는 상기 피검자의 일부인 음향파장치.
    
20. 제 1항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피검체 유지부의 변형량은, 상기 피검체 유지부에 상기 피검체에 의해 가해진 하중에 의한 것인 음향파장치.
    
21. 피검자를 지지하도록 구성되고, 피검체를 삽입하도록 구성된 삽입구가 설치된 지지부와, 상기 피검체를 유지하도록 구성된 피검체 유지부와, 복수의 탐촉자를 포함하고 상기 피검체 유지부로부터 떨어져 있도록 구성된 탐촉자 어레이와, 하중 취득부와, 비교 판단부와, 인터록 제어부를 구비한 음향파장치의 제어방법으로서,
    탐촉자가, 상기 피검체로부터 발생된 음향파를 수신해서 전기신호를 출력하는 단계와,
    상기 하중 취득부가, 상기 피검체의 하중에 의한 상기 피검체 유지부의 변형량에 대응하는 하중값을 취득하는 단계와,
    상기 비교 판단부가, 상기 하중값을, 상기 피검체 유지부와 상기 탐촉자 어레이가 접촉할 때의 상기 하중값에 근거하여 결정되는 제1 하중 기준값과 비교하는 단계와,
    상기 인터록 제어부가, 상기 비교 판단부가 상기 하중값이 상기 제1 하중 기준값을 넘었다고 판단한 경우, 인터록 제어를 행하는 단계를 포함하는 음향파장치의 제어방법.
    
22. 제 21항에 있어서,
    상기 음향파장치는 화상 구성부를 더 구비하고,
    상기 제어방법은, 상기 화상구성부가, 상기 전기신호를 사용해서 상기 피검체의 특성정보를 생성하는 단계를 더 포함하는 음향파장치의 제어방법.

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