(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体から発生する弾性波を受信する探触子と、
板状の形状を有し、片側の面である支持面において前記被検体を支持するとともに該支持面の逆側の面である走査面を前記探触子が走査して弾性波を受信する板状部材と、
前記探触子を、前記板状部材の前記走査面の上を走査すべく駆動する駆動部と、
前記探触子が前記走査面の上の予め定められた目標位置に移動するように駆動信号を前記駆動部に供給する駆動制御部と、
前記走査面の上を前記探触子が走査する際に前記駆動部に生じる負荷に対応する物理量を予め取得し記憶しておく情報取得部と、を備え、
前記駆動制御部は、前記情報取得部に記憶されている前記物理量を用いて、前記探触子が前記負荷に拘らず前記目標位置に移動するべく、前記駆動信号を補正することを特徴とする弾性波受信装置。
【請求項２】
前記情報取得部は前記探触子の位置を検知する位置検知手段を有し、
予め前記探触子に前記走査面の上を走査させ、その際に前記位置検知手段により検知された前記探触子の位置と前記目標位置との差を、前記負荷に対応する物理量として前記情報取得部が記憶することを特徴とする請求項１に記載の弾性波受信装置。
【請求項３】
前記物理量を取得する際には、前記被検体から弾性波を発生させない状態で、前記探触子に前記走査面の上を走査させることを特徴とする請求項２に記載の弾性波受信装置。
【請求項４】
前記情報取得部は前記板状部材の温度を検知する温度検知手段を有し、該温度検知手段が取得した温度を、前記負荷に対応する物理量として前記情報取得部が記憶することを特徴とする請求項１に記載の弾性波受信装置。
【請求項５】
前記情報取得部は前記板状部材の歪みを検知する歪み検知手段を有し、該歪み検知手段が検知した歪みを、前記負荷に対応する物理量として前記情報取得部が記憶することを特徴とする請求項１に記載の弾性波受信装置。
【請求項６】
前記情報取得部は、前記物理量に対応する前記負荷が、前記目標位置を予め定めた際に想
定した負荷より大きい場合には前記探触子の駆動速度または駆動タイミングを早めることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の弾性波受信装置。
【請求項７】
前記情報取得部は、前記物理量に対応する前記負荷が、前記目標位置を予め定めた際に想定した負荷より小さい場合には前記探触子の駆動速度または駆動タイミングを遅らせることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の弾性波受信装置。
【請求項８】
駆動部によって探触子を予め定められた目標位置に移動させるべく、被検体を支持する板状部材の上を前記探触子に走査させ、該探触子で前記被検体から発生する弾性波を受信する弾性波受信方法であって、
前記板状部材の上における、前記探触子の移動の際に前記駆動部に生じる負荷に対応する物理量を予め取得する情報取得工程と、
前記情報取得工程において取得された前記物理量を用いて、前記駆動部に供給される指令信号を補正する指令信号補正工程と、
前記指令信号補正工程により補正された指令信号によって前記探触子を目標位置に移動させる駆動工程と、
を備えることを特徴とする弾性波受信方法。
【請求項９】
前記情報取得工程においては、前記被検体から弾性波を発生させない状態で前記板状部
材の上を前記探触子に走査させることで、前記物理量を取得することを特徴とする請求項８に記載の弾性波受信方法。
【請求項１０】
前記情報取得工程においては、前記板状部材の上を前記探触子に走査させることで前記探触子の位置情報を取得するとともに、取得された位置情報と前記探触子の目標位置との差を算出して前記負荷に対応する物理量とし、
前記指令信号補正工程においては、前記探触子の位置と前記目標位置との差が少なくなるように前記探触子の移動速度または移動タイミングを変化させることを特徴とする請求項８または９に記載の弾性波受信方法。
【請求項１１】
前記情報取得工程においては、前記板状部材の温度を前記負荷に対応する物理量として取得することを特徴とする請求項８記載の弾性波受信方法。
【請求項１２】
前記情報取得工程においては、前記板状部材の歪みを前記負荷に対応する物理量として取得することを特徴とする請求項８に記載の弾性波受信方法。
【請求項１３】
前記情報取得工程において取得した前記物理量に対応する前記負荷が、前記目標位置を予め定めた際に想定した負荷より大きい場合には、
前記指令信号補正工程において、前記探触子の駆動速度または駆動タイミングを早めるように前記指令信号を補正することを特徴とする請求項８から１２のいずれか一項に記載の弾性波受信方法。
【請求項１４】
前記情報取得工程において取得した前記物理量に対応する前記負荷が、前記目標位置を予め定めた際に想定した負荷より小さい場合には、
前記指令信号補正工程において、前記探触子の駆動速度または駆動タイミングを遅くするように前記指令信号を補正することを特徴とする請求項８から１３のいずれか一項に記載の弾性波受信方法。
【請求項１５】
請求項１から７のいずれか一項に記載の弾性波受信装置と、
前記被検体に光を照射させて弾性波を発生させる光源と、
を備えることを特徴とする光音響装置。
【請求項１６】
コンピューターに、請求項８から１４のいずれか一項に記載の弾性波受信方法における、情報取得工程、指令信号補正工程および駆動工程を実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状部材に接触しながら当該板状部材の上をスキャンする探触子が備えられた弾性波受信装置、弾性波受信方法及び、光音響装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、被検体内部から発生する弾性波を探触子にて受信し、内部の構造を画像化する装置が研究、開発されている。その応用の一つとして、被検体内部にレーザ光を照射し、被検体内部で発生する光音響波を超音波探触子で受信し、被検体内部の組織画像を表示する、光音響診断装置が提案されている（例えば、非特許文献１を参照。）。光音響診断装置の一例においては、被検体（乳房）をプレートと超音波探触子で圧迫し、プレート越しにパルスレーザ光を照射する。そして、披検体内部で発生する光音響波を超音波探触子で受信し、非検体内部の組織画像を再構成して表示する。そして、被検体（乳房）全体の組織画像を得るために、探触子および対向するパルスレーザ発生部を二次元的に走査可能とする二次元走査機構を備え、複数の測定点において光音響波を計測している。
【０００３】
また、探触子を機械的に走査する機構を備えた超音波診断装置およびその制御方法が公知である（例えば、特許文献１を参照。）。この超音波診断装置では、探触子に位置検出器を設け、位置信号から速度信号を生成し、目標位置および目標速度との差分を探触子の駆動信号にフィードバックしている。
【０００４】
これらの診断装置では、被検体内部で発生する光音響波または超音波を探触子で受信する際に、披検体と探触子との間に隙間があるとその部分の組織画像の画質が著しく悪化する。これは、隙間にある空気と被検体の間の音響インピーダンスが著しく異なり、超音波が当該隙間をほとんど透過しないためである。この問題を回避するために、音響インピーダンスが被検体と近いマッチング剤を探触子と被検体の間に挿入し、隙間ができないようにすることが行われている。また、探触子を機械的に走査する際に、隙間ができないようにするためには探触子と被検体、およびプレートを十分に密着させておく必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１９５０８８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Srirang Manohar, et. al : Region-of-interest breast studies using the Twente Photoacoustic Mammoscope (PAM), Proc. of SPIE, Vol. 6437, pp.1-9, 2007.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の光音響診断装置においては、測定毎に被検体をプレートで圧迫し、マッチング剤を塗布している。この際に被検体の個体差、プレートの歪み、傷、マッチング剤の塗布状況、雰囲気温度の変動などのために探触子にプレート上を移動させる際の負荷が変動する場合があった。そうすると、この負荷変動のために光音響波受信時の探触子の位置が目標位置とずれてしまい、再構成された組織画像の精度が低下する場合があった。また、探触子にプレート上を移動させる際の負荷が大きくなり探触子の位置が著しくずれた場合には、測定のやり直しとなり、被検体に余分なレーザ光照射が必要となり、患者負担が増加してしまう問題があった。さらに、大きな負荷に対しても目標位置に正確に
探触子を駆動させるためには、より容量の高いアクチュエータが必要となり、装置のコストダウンを妨げてしまう問題があった。
【０００８】
本発明では、上記のような従来技術の状況を鑑みて案出されたものである。そして、その目的は、探触子にプレート上を移動させる際の負荷に変動がある状況でも、コストを増加させずに探触子の位置精度を高めることを可能にする弾性波受信装置及び、弾性波受信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、被検体から発生する弾性波を受信する探触子と、
板状の形状を有し、片側の面である支持面において前記被検体を支持するとともに該支持面の逆側の面である走査面を前記探触子が走査して弾性波を受信する板状部材と、
前記探触子を、前記板状部材の前記走査面の上を走査すべく駆動する駆動部と、
前記探触子が前記走査面の上の予め定められた目標位置に移動するように駆動信号を前記駆動部に供給する駆動制御部と、
前記走査面の上を前記探触子が走査する際に前記駆動部に生じる負荷に対応する物理量を予め取得し記憶しておく情報取得部と、を備え、
前記駆動制御部は、前記情報取得部に記憶されている前記物理量を用いて、前記探触子が前記負荷に拘らず前記目標位置に移動するべく、前記駆動信号を補正することを特徴とする弾性波受信装置である。
【００１０】
また、本発明は、駆動部によって探触子を予め定められた目標位置に移動させるべく、被検体を支持する板状部材の上を前記探触子に走査させ、該探触子で前記被検体から発生する弾性波を受信する弾性波受信方法であって、
前記板状部材の上における、前記探触子の移動の際に前記駆動部に生じる負荷に対応する物理量を予め取得する情報取得工程と、
前記情報取得工程において取得された前記物理量を用いて、前記駆動部に供給される指令信号を補正する指令信号補正工程と、
前記指令信号補正工程により補正された指令信号によって前記探触子を目標位置に移動させる駆動工程と、
を備えることを特徴とする弾性波受信方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば探触子に板状部材上を走査させる際の負荷を見積もり、探触子が目標位置に移動できるように駆動方法を変更することで、コストを増加させずに探触子の位置精度を高め、組織画像の精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１に係る弾性波受信装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る測定フローを示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例１に係る探触子の走査の態様を示す図である。
【図４】探触子についての目標位置と時刻の関係を示す図である。
【図５】探触子についての測定位置と時刻の関係を示す図である。
【図６】本発明の実施例２に係る弾性波受信装置のブロック図である。
【図７】本発明の実施例２に係る測定フローを示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施例３に係る弾性波受信装置のブロック図である。
【図９】本発明の実施例３に係る測定フローを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例３における歪みゲージの配置を示す図である。
【図１１】本発明の実施例３における圧迫板の状態の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。
【００１４】
<実施例１>
図１は、本実施例に係る弾性波受信装置の概略構成を示すブロック図である。図１において光源１０４を除いた構成は弾性波受信装置に相当し、光源１０４を含む構成は光音響装置に相当する。図１において１０１は被検体である乳房である。被検体１０１は、板状部材としての板状の形状を有する圧迫板１０２および１０３により挟まれて圧迫されることで支持される。圧迫板１０２は、片側の面の支持面において被検体を圧迫支持する。この状態で、パルスレーザ光源１０４より被検体１０１に光音響波を発生させるためのレーザ光Ｌが照射される。この際パルスレーザ光源１０４は一定周波数でレーザ光Ｌをパルス状に変動させつつ被検体１０１に照射する。そして、照射されたレーザ光のエネルギが被検体１０１に吸収され、発散されることで発生した光音響波は、探触子１０５に弾性波Ｗとして受信され、電気信号に変換される。探触子１０５は駆動部としてのモータ１０６によって駆動されることで、被検体１０１全体にわたって圧迫板１０２の支持面の逆側の面である走査面の上を２次元的に走査することが可能となっている。
【００１５】
モータ１０６は、駆動制御部としてのコントローラ１０７が生成するパルス信号Ｓ３が供給されることにより駆動されるバルスモータであり、コントローラ１０７から出力されるパルス信号Ｓ３の数及び周波数に応じてモータ１０６の駆動が制御される。具体的にはパルス信号Ｓ３の数に比例してモータ１０６の回転角度は変化する。また、パルス信号Ｓ３の周波数に比例してモータ１０６の回転速度は変化する。すなわち、コントローラ１０７から出力されるパルスの数及び周波数を制御することで、探触子１０５の位置、速度、加速度を制御することができる。探触子１０５の圧迫板１０２上における位置情報は位置検知手段としてのエンコーダ１０８によって取得される。
【００１６】
エンコーダ１０８により取得された探触子１０５の位置情報Ｓ１は情報取得部としての負荷見積り手段１０９に送られる。この負荷見積り手段１０９においては、探触子１０５の位置情報Ｓ１に基づいて、探触子１０５に圧迫板１０２上を移動させる際の負荷に相当する見積もり値が算出され記憶される。この負荷見積り手段１０９はマイクロコントローラ（またはコンピューター）およびそれに組み込まれたソフトウェア（またはプログラム）によって構成される。負荷見積もり手段１０９によって算出された負荷に相当する見積もり値Ｓ２は、コントローラ１０７に送られる。コントローラ１０７は送られた見積もり値Ｓ２に基づいてモータ１０６の駆動パルス信号の数およびタイミングを変更させる機能を有する。また、ユーザインタフェース１１０は、操作者が弾性波受信装置の動作開始指示、終了指示、受信データ閲覧などを行うためのインタフェースである。
【００１７】
図２には、本実施例に係る弾性波受信装置を用いた場合の、被検体１０１を圧迫板１０２および１０３で圧迫することで支持してから、探触子１０５で弾性波を受信・記録するまでの測定フローを示す。本測定フローが開始されると、まず、ステップＳ２０１において、被検体１０１が圧迫板１０２及び１０３で圧迫・支持され、被検体１０１のセットアップが完了したことが検知される。具体的には、操作者は、被検体１０１の圧迫、固定、マッチング剤塗布などの一連の準備を行った後に、ユーザインタフェース１１０を介してコントローラ１０７に動作開始指示信号を送付する。そして、この動作開始指示信号をコントローラ１０７が検出することで、被検体１０１のセットアップ完了が検知される。
【００１８】
次にステップＳ２０２においてコントローラ１０７は予め定められた探触子１０５の各時刻における目標位置に基づいて、モータ駆動信号を発生させ、探触子１０５の走査を開始させる。ここで、図３及び図４を用いて探触子１０５の走査の詳細について説明する。図３は、被検体１０１及び圧迫板１０２を探触子１０５の方向から見た図である。図３に
おいて３０２は、探触子１０５が被検体１０１に対して走査すべき領域である走査領域を示している。図３においては、走査領域３０２の図中左上の隅部を原点とし、水平方向右向きにＸ軸、垂直方向下向きにＹ軸を定義している。本実施例では、コントローラ１０７は矢印３０１で示すパターンで探触子１０５に走査領域３０２を走査させる。ここでは簡単のため探触子１０５がＸ軸方向に一回走査する場合を想定して説明する。
【００１９】
図４は予め決められた各時刻における目標位置ｆ（ｔ）を示す図である。図においては操作者が測定開始指示を行った時刻を０とし、横軸に時刻tがとられている。また縦軸に
探触子１０５の水平位置Ｘがとられている。各時刻における探触子１０５の目標位置ｆ（ｔ）は実線４０５で示されている。ｆ（ｔ）においてはポイント４０１の時刻において探触子１０５が移動を開始し、ポイント４０２の時刻まで等加速度で加速する。その後、ポイント４０３で示される時刻まで等速度で移動し、その後ポイント４０４で示される時刻まで等加速度で減速する。ポイント４０４で示される時刻において探触子１０５は走査領域の右端に到達する。
【００２０】
ここで、図２の測定フローの説明に戻る。各時刻における探触子１０５の目標位置ｆ（ｔ）は一定の時間間隔ｄｔごとに予め計算され、コントローラ１０７の内部のメモリに保存されている。ステップＳ２０２においてコントローラ１０７がモータ１０６に時刻ｔから時刻ｔ＋ｄｔの間に入力するパルスの数Ｎ（ｔ）は以下の式（１）で算出される。
【数１】
0005484024.tif 000002
ここで、モータ１０６に一回パルス信号を入力したことによる探触子１０５の移動量をpとする。
【００２１】
実際の弾性波測定においては、この走査をパターン３０１に沿って繰り返し、走査領域３０２全体に探触子１０５を走査させる。探触子１０５の走査が開始されると、次にステップＳ２０３において、エンコーダ１０８を用いて一定の時間間隔で探触子１０５の位置データを取得する。各位置データとそのときの時刻を示すデータは負荷見積もり手段１０９に入力される。
【００２２】
探触子１０５の走査中はＳ２０３の処理が継続される。そして、Ｓ２０４において探触子１０５の走査が終了すると、続いてステップＳ２０５において負荷見積もり手段１０９により探触子１０５を圧迫板１０２の上を移動させる際の（移動に必要な）負荷を見積もる。この負荷の見積もり方法について図５を用いて詳しく説明する。図５において実線４０５は探触子１０５の目標位置ｆ（ｔ）である。また、破線５０１はステップＳ２０３において測定された探触子１０５の実際の位置を示す。破線５０１のＸの値が実線４０５の同じ時刻におけるＸの値より大きくなっている場所では探触子１０５を圧迫板１０２の上を移動させる際の負荷は想定された値よりも小さいと判断する。一方、破線５０１のＸの値が実線４０５の同じ時刻におけるＸの値より小さくなっている場所では探触子１０５を圧迫板１０２の上を走査させる際の負荷は想定された値よりも大きいと判断する。
【００２３】
例えば、図５に示すポイント５０２付近においては、実際の探触子１０５の位置５０１の傾きが減少し、目標位置４０５から外れ出していることが分かる。これは、探触子１０５を圧迫板１０２の上で移動させる際の負荷がこの付近で増加し、ステップＳ２０２で行われた探触子１５の位置制御では、各時刻における目標位置に正確に移動できていないことを示す。これに対し本実施例では、負荷補正関数Ｃ（ｔ）を算出して、この負荷補正関数Ｃ（ｔ）を用いて、探触子１０５の位置を補正することとした。ここで、破線５０１で示される時刻ｔにおける探触子１０５の実際の測定位置をｇ（ｔ）とし、ｋを予め決めら
れた正の定数として、負荷補正関数Ｃ（ｔ）を以下の式（２）のように定義する。
【数２】
0005484024.tif 000003
例えば点５０２付近においては、負荷補正関数Ｃ（ｔ）は正の値となる。
【００２４】
Ｓ２０５の処理が終了すると、続いてステップＳ２０６において、負荷見積もり手段１０９は負荷補正関数Ｃ（ｔ）に基づいてモータ１０６の駆動方法（制御パラメータ）を変更し、コントローラ１０７に設定する。本実施例では予め設定されていた時間間隔ｄｔ毎のパルスの入力数Ｎ（ｔ）に負荷補正関数Ｃ（ｔ）を加えたものを補正後のパルス入力数Ｎ´（ｔ）とする。コントローラ１０７は補正後のパルス入力数Ｎ´（ｔ）をｄｔ毎の時間間隔で再計算し、コントローラ１０７の内部のメモリ内容を更新する。
【００２５】
Ｓ２０６の処理が終了すると続いてステップＳ２０７において光源１０４からパルスレーザ光を一定周期で繰り返し発光させる制御が開始される。Ｓ２０７の処理に続いてステップＳ２０８においてコントローラ１０７は補正後のパルス入力数Ｎ´（ｔ）を用いて、モータ１０６（および探触子１０５）の駆動を開始する。これと同時に光源１０４も探触子１０５と対向させて駆動し、パルスレーザ光により被検体１０１内部で発生した光音響波が探触子１０５にて受信されるようになる。
【００２６】
例えば点５０２付近では、コントローラ１０７は補正後のパルス入力数Ｎ´（ｔ）に基づき、最初のパルス入力数Ｎ（ｔ）より多くパルス信号を発生させ、探触子１０５が目標位置ｆ（ｔ）に追従できるようにする。これにより、点５０２付近で探触子１０５の移動時の負荷が大きくなっている場合にも、各時刻における探触子１０５の実際の位置を最初の目標位置ｆ（ｔ）に近づけることが可能である。Ｓ２０８において探触子１０５の走査が開始されると、ステップＳ２０９においては、探触子１０５で被検体１０１内部から発生した光音響波を受信し、電気信号に変換する制御が実行される。この電気信号は図示しない他のルーチンによって信号処理および画像化され、ユーザインタフェース１１０で表示されるようにしてもよい。探触子１０５が走査領域の右端Ｘmaxに到達するまで、探触
子の移動および光音響波の受信が繰り返し行われる。探触子１０５が走査領域の右端Ｘmaxに到達するとＳ２１０において探触子の走査が終了し、弾性波の受信及び記録も終了す
る。
【００２７】
なお、上記の測定フローにおいて、Ｓ２０２〜Ｓ２０４の処理は情報取得工程に相当する。また、Ｓ２０５〜Ｓ２０６の処理は指令信号補正工程に相当する。さらに、Ｓ２０８〜Ｓ２１０の処理は駆動工程に相当する。またパルス入力数Ｎ（ｔ）は指令信号に相当する。なお、例えば圧迫板１０２のある部分の摩擦係数が少なく負荷が小さい場合には、コントローラ１０７は補正後のパルス入力数Ｎ´（ｔ）に基づき、最初のパルス入力数Ｎ（ｔ）より少なくパルス信号を発生させる。これにより、探触子１０５が目標位置ｆ（ｔ）に追従できるようにする。そうすれば、探触子１０５の移動時の負荷が小さくなっている場合にも、各時刻における探触子１０５の実際の位置を最初の目標位置ｆ（ｔ）に近づけることが可能である。
【００２８】
上記の例では探触子１０５を図３におけるＸ方向に一回走査する場合について説明した。しかしながら、実際には、各Ｙ座標についても目標位置ｆ（ｔ）の値を保存しておき、同様の方法で補正後のパルス入力数Ｎ´（ｔ）を各Ｙ座標で算出する。このことで、走査領域３０２全体で、探触子１０５に圧迫板１０２の上を移動させる際の負荷の場所毎のばらつきを補正することができる。また、上記の例では負荷補正関数Ｃ（ｔ）として測定位置と目標位置の差分を正の定数倍した式を用いたが、負荷補正関数Ｃ（ｔ）は必ずしもこの式に限定されるものではない。測定位置と目標位置の差分に応じて変化する他の関数を
用いてもよい。なお、本実施例において、測定位置と目標位置の差分は、駆動部に生じる負荷に対応する物理量に相当する。
【００２９】
また、上記実施例では補正後のパルス入力数として、補正前のパルス入力数と負荷補正関数Ｃ（ｔ）を加算した式を用いた。しかしながら、必ずしもこの式に限定されるものではない。負荷補正関数Ｃ（ｔ）の値に応じて変化する他の関数を用いてもよい。また、上記実施例では、負荷補正関数Ｃ（ｔ）によらず加速開始時刻は同じである方法を示したが、加速開始時刻を併せて変化させてもよい。例えば、負荷が大きく見積もられた場合にはパルス入力数を増加させるとともにパルス入力のタイミングを早める（駆動速度と駆動タイミング（または、移動速度と移動タイミング）を早める）ように駆動方法を変更する。このことで、光音響波が発生する前に余裕を持って探触子を目標位置に移動させることができる。一方、例えば、負荷が小さく見積もられた場合にはパルス入力数を減少させるとともにパルス入力のタイミングを遅くする（駆動速度と駆動タイミング（または、移動速度と移動タイミング）を遅くする）ように駆動方法を変更する。このことで、探触子を目標位置に移動させることができる。
【００３０】
また、上記実施例ではモータ１０６がパルスモータである例を用いて説明したが、本発明はモータの種類に限定されるものではない。コントローラ１０７から位置や速度が制御可能であれば、サーボモータなど他の種類のモータを用いてもよい。
【００３１】
<実施例２>
図６は本発明に係る弾性波受信装置の実施例２を示すブロック構成図である。本実施例の弾性波受信装置においては、温度変動による探触子１０５の移動に係る負荷のばらつきを補正するために、温度センサ６０１および負荷見積もり手段６０２を設ける。図６において、被検体１０１、圧迫板１０２、圧迫板１０３、光源１０４、探触子１０５、モータ１０６、コントローラ１０７、ユーザインタフェース１１０については実施例１と同様であるので説明を省略する。図７に本発明の実施例２における被検体１０１を圧迫板１０２および圧迫板１０３で挟んで圧迫・支持してから、探触子１０５で弾性波を受信するまでの、弾性波受信装置を用いた測定フローを示す。
【００３２】
ステップＳ７０１においては、操作者が被検体１０１の圧迫、固定、マッチング剤塗布などの一連の準備を行った後にコントローラ１０７に動作開始指示信号を送付し、これをコントローラ１０７が検出することで、被検体１０１のセットアップ完了が検知される。次にステップＳ７０２において温度検知手段としての温度センサ６０１により圧迫板１０２の温度を測定する。ここでは、圧迫板１０２上にサーミスタ素子を貼り付けておき、サーミスタ素子の抵抗値から圧迫板１０２の温度を測定する。続いてステップＳ７０３において負荷見積もり手段６０２は図４の実線４０５で示される目標位置ｆ（ｔ）とステップＳ７０２で測定された温度Ｔをもとに探触子１０５の移動に係る負荷を見積もる。
【００３３】
マッチング剤の温度Ｔにおける粘度をｕ（Ｔ）とすると、探触子１０５が圧迫板１０２の上を移動する際のマッチング剤の粘性による負荷Ｄ（ｔ）は粘度と速度に比例する。速度はｆ（ｔ）を時間微分することで得られる。即ち負荷Ｄ（ｔ）はｕ（Ｔ）とｆ（ｔ）を用いて以下の式（３）で見積もられる。
【数３】
0005484024.tif 000004
また、負荷補正関数Ｃ（ｔ）は以下の式（４）で算出される。ｋは予め内部に保存されている定数である。
【数４】
0005484024.tif 000005
一般にマッチング剤の粘性による負荷Ｄ（ｔ）は温度Ｔが低いほど大きな値になる。また、マッチング剤の粘性による負荷Ｄ（ｔ）が大きい場合には負荷補正関数Ｃ（ｔ）も大きな値になる。
【００３４】
次に、ステップＳ７０４において、負荷見積もり手段１０９は負荷補正関数Ｃ（ｔ）をもとに目標位置を変更し、コントローラ１０７に設定する。本実施例では予め定められたパルス入力数Ｎ（ｔ）に負荷補正関数Ｃ（ｔ）を加えたものを補正後のパルス入力数Ｎ´（ｔ）とする。コントローラ１０７は補正後のパルス入力数Ｎ´（ｔ）を時間ｄｔ間隔で再計算し、内部のメモリを更新する。続いてステップＳ７０５において光源１０４からパルスレーザを一定周期で繰り返し発光する制御が開始される。続いてステップＳ７０６にてコントローラ１０７は補正後のパルス入力数Ｎ´（ｔ）を用いて、モータ１０６および探触子１０５の駆動を開始する。これと同時に光源１０４も探触子１０５と対向させるように駆動し、パルスレーザ光により被検体１０１内部で発生した光音響波が探触子１０５にて受信できるようにする。
【００３５】
例えば圧迫板１０２の温度が低く、探触子１０５の移動に係る負荷が大きいと予想される場合には、コントローラ１０７は補正後のパルス入力数Ｎ´（ｔ）に基づき、最初のパルス入力数Ｎ（ｔ）より多くパルス信号を発生させる。そして、探触子１０５が目標位置ｆ（ｔ）に追従できるようにする。これにより、低温により探触子１０５の移動に係る負荷が大きくなっている場合にも、探触子１０５の位置と時刻を目標位置ｆ（ｔ）に近づけることが可能となる。例えば圧迫板１０２の温度が高く、探触子１０５の移動に係る負荷が小さいと予想される場合には、コントローラ１０７は補正後のパルス入力数Ｎ´（ｔ）に基づき、最初のパルス入力数Ｎ（ｔ）より少なくパルス信号を発生させる。そして、探触子１０５が目標位置ｆ（ｔ）に追従できるようにする。これにより、高温により探触子１０５の移動に係る負荷が小さくなっている場合にも、探触子１０５の位置と時刻を目標位置ｆ（ｔ）に近づけることが可能となる。
【００３６】
続いてステップＳ７０７において探触子１０５で被検体１０１内部から発生した光音響波を受信し、電気信号に変換する制御を実行する。この電気信号は外部で信号処理および画像化され、ユーザインタフェース１１０で表示するようにしてもよい。そして、ステップＳ７０８において探触子１０５の走査と、弾性波の受信とを終了する。なお、上記の測定フローにおいて、Ｓ７０２の処理は情報取得工程に相当する。また、Ｓ７０３〜Ｓ７０４の処理は指令信号補正工程に相当する。さらに、Ｓ７０６〜Ｓ７０８の処理は駆動工程に相当する。またパルス入力数Ｎ（ｔ）は指令信号に相当する。
【００３７】
以上のように、本発明の実施例２によれば、測定前に探触子１０５を走査させずに、簡便な方法で温度変動に伴う探触子１０５の移動に係る負荷の変動を見積もることができる。そのため、測定時間を増加させずに、温度変動に伴う負荷変動を補正し、探触子１０５の位置精度を向上させることができる。なお、上記実施例では負荷補正関数Ｃ（ｔ）として粘度と速度の積を正の定数倍した式を用いたが、必ずしもこの式に限定されるものではない。温度に応じて変化する他の関数を用いてもよい。また、上記実施例では補正後のパルス入力数Ｎ´（ｔ）として、補正前のパルス入力数Ｎ（ｔ）と負荷補正関数Ｃ（ｔ）とを加算した式を用いたが、必ずしもこの式に限定されるものではない。負荷補正関数Ｃ（ｔ）の値に応じて変化する他の関数を用いてもよい。なお、本実施例において圧迫板１０２の温度は、駆動部に生じる負荷に対応する物理量に相当する。
【００３８】
また、上記実施例では、負荷補正関数Ｃ（ｔ）によらず探触子１０５の加速開始時刻は
同じである方法を示したが、入力パルス数の変更と併せて加速開始時刻を変化させてもよい。例えば探触子１０５の移動に係る負荷が大きく見積もられた場合にはパルス入力数を増加させるとともにパルス入力のタイミングを早める（駆動速度および駆動タイミング（または、移動速度と移動タイミング）を早める）ように駆動方法を変更する。このことで、光音響波が発生する前に余裕を持って探触子１０５を目標位置に移動させることができる。一方、例えば探触子１０５の移動に係る負荷が小さく見積もられた場合にはパルス入力数を増加させるとともにパルス入力のタイミングを遅くする（駆動速度および駆動タイミング（または、移動速度と移動タイミング）を遅くする）ように駆動方法を変更する。このことで、探触子１０５を目標位置に移動させることができる。
【００３９】
＜実施例３＞
図８は本発明に係る弾性波受信装置の実施例３を示すブロック構成図である。本実施例の弾性波受信装置においては、被検体１０１を圧迫板１０２に固定した際に生じる圧迫板の１０２の歪みによる摩擦負荷のばらつきを補正するために、歪み検知手段としての歪みセンサ８０１および情報取得部としての負荷見積もり手段８０２を設ける。図８において、被検体１０１、圧迫板１０２、圧迫板１０３、光源１０４、探触子１０５、モータ１０６、コントローラ１０７、ユーザインタフェース１１０については実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００４０】
図９に本発明の実施例３における被検体１０１を圧迫板１０２および圧迫板１０３で固定してから、探触子１０５で弾性波を受信するまでの、弾性波受信装置を用いた測定フローを示す。ステップＳ９０１においては、実施例１及び２と同様、被検体１０１のセットアップが完了したことが検知される。次にステップＳ９０２に進み歪みセンサ８０１によって圧迫板１０２の歪みを測定する。ここで、歪みセンサ８０１の配置の詳細について図１０に示す。圧迫板１０２の探触子１０５側の面の両端に歪みゲージ１００１及び歪みゲージ１００２が貼り付けられている。また、被検体１０１側の面の両端に歪みゲージ１００３及び歪みゲージ１００４が貼り付けられている。そして、Ｓ９０２においては各歪みゲージの抵抗値を検出する。なお、図１０において紙面に対し手前側が探触子１０５側の面、奥側が被検体１０１側の面である。
【００４１】
続いてステップＳ９０３において負荷見積もり手段８０２はステップＳ９０２で測定された各歪みゲージの抵抗値をもとに位置ごとの摩擦負荷を見積もる。基本的な考え方は以下のとおりである。すなわち、歪みゲージ１００１及び１００２の抵抗値が増加し、歪みゲージ１００３及び１００４の抵抗値が減少した場合には圧迫板１０２は図１１（ａ）に示すように探触子側に凸となるように歪んでいると考えられる。その場合には、探触子１０５と圧迫板１０２の間の摩擦力は圧迫板１０２中央部付近で大きく、端部付近で小さくなる。一方、歪みゲージ１００１及び１００２の抵抗値が減少し歪みゲージ１００３及び１００４の抵抗値が増加した場合には圧迫板１０２は図１１（ｂ）に示すように探触子１０５側が凹むように歪んでいると考えられる。その場合には、探触子１０５と圧迫板１０２の間の摩擦力は圧迫板１０２の中央部付近で小さくなり、端部付近で大きくなる。
【００４２】
次に、具体的な摩擦負荷の見積り手法について説明する。本実施例では負荷補正関数Ｃ（ｔ）として以下の二次関数（５）を採用する。
【数５】
0005484024.tif 000006
Ｂは、Ａ＜０のとき、（６）式のように定義される。
【数６】
0005484024.tif 000007
また、Ａ≧０のとき、Ｂ＝０と定義される。ｈは、図１１（ａ）及び（ｂ）において、圧迫板１０２の下端から上端までの長さ（高さ）である。
【００４３】
また、Ａは式（７）で定義され、圧迫板１０２が探触子側に凸に歪んでいる場合に負、圧迫板１０２が探触子側に凹に歪んでいる場合に正になる係数である。ｋは装置出荷時に定めた正の定数である。Ａの値は、Ｓ９０２で検出された歪みゲージ１００１、１００２、１００３及び１００４の各々の抵抗値Ｒ１００１、Ｒ１００２、Ｒ１００３及びＲ１００４に応じて定められ保存される。
Ａ＝ｋ{（Ｒ１００３・Ｒ１００４）／（Ｒ１００２・Ｒ１００１）−１}・・・（７）
【００４４】
ここで、例えば、図１１（ａ）に示すように圧迫板１０２が探触子側に凸に歪んだ場合には、（Ｒ１００２・Ｒ１００１）＞（Ｒ１００３・Ｒ１００４）となるので、結果としてＡは負の値となる。この場合は、圧迫板１０２の端部（ｆ（ｔ）＝０及びｆ（ｔ）＝ｈ）においては、Ｃ（ｔ）＝０となり摩擦負荷が小さくが見積もられる。また、圧迫板１０２の中央（ｆ（ｔ）＝ｈ／２）においてＣ（ｔ）＝−Ａ（ｈ２／４）となり、摩擦負荷が大きく見積もられる。また、例えば、図１１（ｂ）に示すように圧迫板１０２が凹に歪んだ場合には、（Ｒ１００２・Ｒ１００１）＜（Ｒ１００３・Ｒ１００４）となるので、Ａは正の値となる。この場合は、圧迫板１０２の端部（ｆ（ｔ）＝０及びｆ（ｔ）＝ｈ）においては、Ｃ（ｔ）＝Ａ（ｈ２／４）となり、摩擦負荷が大きく見積もられる。また、圧迫板１０２の中央（ｆ（ｔ）＝ｈ／２）においてＣ（ｔ）＝０となり摩擦負荷が小さく見積もられる。因みに、圧迫板１０２が歪んでいない場合には、（Ｒ１００２・Ｒ１００１）＝（Ｒ１００３・Ｒ１００４）となるので、結果としてＡ＝Ｂ＝０となる。この場合は、常にＣ（ｔ）＝０となる。
【００４５】
次に、ステップＳ９０４において、負荷見積もり手段８０２は負荷補正関数Ｃ（ｔ）に基づいて目標位置を変更し、コントローラ１０７に設定する。本実施例では予め定められたパルス入力数Ｎ（ｔ）に負荷補正関数Ｃ（ｔ）を加えたものを補正後のパルス入力数Ｎ´（ｔ）とする。コントローラ１０７は補正後のパルス入力数Ｎ´（ｔ）は一定の時間間隔で再計算し、内部のメモリを更新する。続いてステップＳ９０５において光源１０４からパルスレーザを一定周期で繰り返し発光開始させる制御を開始する。さらにステップＳ９０６にてコントローラ１０７は補正後のパルス入力数Ｎ´（ｔ）を用いて、モータ１０６および探触子１０５の駆動を開始する。これと同時に光源１０４も探触子１０５と対向させて駆動し、パルスレーザ光により被検体１０１内部で発生した光音響波が探触子１０５にて受信できるようにする。
【００４６】
ここで、圧迫板１０２が探触子１０５側に凸に歪んでおり、中心部付近で摩擦負荷が大きいと予想される場合の探触子１０５の動作について考える。この場合には、コントローラ１０７は補正後のパルス入力数Ｎ´（ｔ）に基づき、圧迫板１０２の中心付近で最初のパルス入力数Ｎ（ｔ）より多くパルス信号を発生させる。これにより、探触子１０５が目標位置ｆ（ｔ）に追従できるようにする。一方、圧迫板１０２が凹に歪んでおり、端部付近で摩擦負荷が大きいと予想される場合には、コントローラ１０７は補正後のパルス入力数Ｎ´（ｔ）に基づき、圧迫板１０２の端部付近で最初のパルス入力数Ｎ（ｔ）より多くパルス信号を発生させる。これにより、探触子１０５が目標位置ｆ（ｔ）に追従できるようにする。これにより、圧迫板１０２の歪みにより摩擦負荷が場所により変化している場合にも、探触子１０５の各時刻における位置を目標位置ｆ（ｔ）に近づけることができる。
【００４７】
続いてステップＳ９０７において探触子１０５を用いて被検体１０１内部で発生した光音響波を受信し、電気信号に変換する制御を実行する。この電気信号は他のルーチンによって信号処理および画像化され、ユーザインタフェース１１０を介して表示されるようにしてもよい。そして、ステップＳ９０８において探触子１０５の走査と弾性波の測定を終了する。本発明の実施例３によれば、測定前に探触子１０５を走査させずに、圧迫板１０２の歪みに伴う摩擦負荷の変動を簡便な方法で補正することができる。そのため、測定時間を増加させずに、圧迫板１０２の歪みに伴う負荷変動を補正し、探触子１０５の位置精度を向上させることができる。なお、上記の測定フローにおいて、Ｓ９０２の処理は情報取得工程に相当する。また、Ｓ９０３〜Ｓ９０４の処理は指令信号補正工程に相当する。さらに、Ｓ９０６〜Ｓ９０８の処理は駆動工程に相当する。またパルス入力数Ｎ（ｔ）は指令信号に相当する。
【００４８】
なお、上記実施例では負荷補正関数Ｃ（ｔ）として、式（５）による二次関数を用いたが、必ずしもこの式に限定されるものではない。歪みゲージの測定値に応じて変化する他の関数を用いてもよい。また、上記実施例では補正後のパルス入力数Ｎ´（ｔ）として、補正前のパルス入力数Ｎ（ｔ）と負荷補正関数Ｃ（ｔ）とを加算した式を用いたが、必ずしもこの式に限定されるものではない。負荷補正関数Ｃ（ｔ）の値に応じて変化する他の関数を用いてもよい。また、上記実施例では、負荷補正関数Ｃ（ｔ）に拘らず加速開始時刻は同じである方法を示した。しかしながら、パルス入力数の変更と併せて加速開始時刻を変化させてもよい。例えば負荷が大きく見積もられた場合にはパルス入力数を増加させるとともにタイミングを早める（駆動速度および駆動タイミング（または、移動速度と移動タイミング）を早める）ように駆動方法を変更する。このことで、光音響波が発生する前に余裕を持って探触子１０５を目標位置に移動させることができる。一方、例えば負荷が小さく見積もられた場合にはパルス入力数を減少させるとともにタイミングを遅くする（駆動速度および駆動タイミング（または、移動速度と移動タイミング）を遅くする）ように駆動方法を変更する。このことで、探触子１０５を目標位置に移動させることができる。なお、本実施例において圧迫板１０２の歪みは、駆動部に生じる負荷に対応する物理量に相当する。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の弾性波受信装置および弾性波受信方法は、光音響装置や超音波診断装置などに適用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１０１・・・被検体、１０２・・・圧迫板、１０３・・・圧迫板、１０４・・・光源、１０５・・・探触子、１０６・・・モータ、１０７・・・コントローラ、１０８・・・エンコーダ、１０９・・・負荷見積もり手段、１１０・・・ユーザインタフェース、３０１・・・探触子の走査パターン、３０２・・・探触子の走査領域、４０１・・・加速開始ポイント、４０２・・・加速終了ポイント、４０３・・・減速開始ポイント、４０４・・・減速終了ポイント、４０５・・・目標位置、５０１・・・測定位置、５０２・・・ポイント、６０１・・・温度センサ、６０２・・・負荷見積もり手段、８０１・・・歪みセンサ、８０２・・・負荷見積もり手段、１００１・・・歪みゲージ、１００２・・・歪みゲージ、１００３・・・歪みゲージ、１００４・・・歪みゲージ
【図１】
0005484024.tif 000008
【図２】
0005484024.tif 000009
【図３】
0005484024.tif 000010
【図４】
0005484024.tif 000011
【図５】
0005484024.tif 000012
【図６】
0005484024.tif 000013
【図７】
0005484024.tif 000014
【図８】
0005484024.tif 000015
【図９】
0005484024.tif 000016
【図１０】
0005484024.tif 000017
【図１１】
0005484024.tif 000018