(57)【要約】      （修正有）【課題】音響波を受信することにより被検体情報を取得する音響波受信装置において、被検体の保持部に由来する透過損失が低減され、音響波受信検査期間に被検体を安定して保持できる保持部材を提供する。【解決手段】音響整合液００４と被検体を保持する保持部材００２とを経て、被検体から伝搬される音響波を受信する音響波受信装置に用いられる保持部材であって、保持部材は、被検体と音響整合液を分離するシート部と、シート部を半容器形状に張架する骨格部を有することにより、音響整合液を貯留するとともに被検体を保持する半容器部であり、音響波に対するシート部による透過損失は、音響波に対する骨格部による透過損失よりも小さい保持部材を用いる。【選択図】図１
2018061546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響整合液と被検体を保持する保持部材とを経て、前記被検体から伝搬される音響波を受信する音響波受信装置に用いられる保持部材であって、
前記保持部材は、前記被検体と前記音響整合液を分離するシート部と、前記シート部を半容器形状に張架する骨格部と、を有することにより、前記音響整合液を貯留するとともに前記被検体を保持する半容器部であり、
前記音響波に対する前記シート部による透過損失は、前記音響波に対する前記骨格部による透過損失よりも小さい
ことを特徴とする保持部材。
【請求項２】
周波数ｆ（Ｈｚ）の音響波に対する前記シート部による透過損失ＴＬｓ（ｄＢ）と前記骨格部による透過損失ＴＬｍ（ｄＢ）は、前記シート部の体積密度ρｓ（ｋｇ／ｍ３）、前記シート部を前記音響波の縦波が伝搬する方向における厚さｔｓ（ｍ）、前記骨格部の体積密度ρｍ（ｋｇ／ｍ３）、前記骨格部を前記音響波の縦波が伝搬する方向における厚さｔｍ（ｍ）が与えられたとき、以下の一般式（１）、（２）、（３）を満足する
ことを特徴とする請求項１に記載の保持部材。
ＴＬｓ＝２０×ｌｏｇ（ｆ×ρｓ×ｔｓ）−４３      …（１）
ＴＬｍ＝２０×ｌｏｇ（ｆ×ρｍ×ｔｍ）−４３      …（２）
ＴＬｓ＜ＴＬｍ      …（３）
【請求項３】
周波数１Ｍ（Ｈｚ）の音響波について、前記シート部による透過損失は、前記骨格部による透過損失よりも小さい
ことを特徴とする請求項１または２に記載の保持部材。
【請求項４】
前記シート部による透過損失ＴＬｓおよび前記骨格部による透過損失ＴＬｍは、以下の一般式（４）を満足する
ことを特徴とする請求項２に記載の保持部材。
５≦ＴＬｍ−ＴＬｓ（ｄＢ）      …（４）
【請求項５】
前記シート部による透過損失ＴＬｓおよび前記骨格部による透過損失ＴＬｍは、以下の一般式（５）を満足する
ことを特徴とする請求項４に記載の保持部材。
ＴＬｍ−ＴＬｓ≦２０（ｄＢ）      …（５）
【請求項６】
前記骨格部の剛性率は、前記シート部の剛性率よりも高い
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか1項に記載の保持部材。
【請求項７】
前記保持部材は、外部から前記半容器部に連通する開口と、前記開口を含む仮想面から離れた頂部を有するものであり、
前記保持部材を、鉛直方向において前記頂部が前記仮想面より下側にある状態から、鉛直方向において前記頂部が前記仮想面より上側にある状態に反転させたとき、前記半容器部が有する曲率の符号の極性は維持される
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の保持部材。
【請求項８】
前記骨格部を前記音響波の縦波が伝搬する方向における厚さｔｍ（ｍ）は、前記骨格部の前記厚さを、１／２×ｔｍ（ｍ）以下にした場合、前記骨格部が前記シート部を張架して形成された前記保持部材が自立できなくなる厚さである
ことを特徴とする請求項７に記載の保持部材。
【請求項９】
前記シート部は、前記保持部材が形成する凹部において、前記骨格部よりも内側に位置している
ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の保持部材。
【請求項１０】
前記シート部は、前記保持部材において前記被検体と接する側に設けられる
ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の保持部材。
【請求項１１】
前記骨格部と前記シート部は一体的に結合されたものである
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の保持部材。
【請求項１２】
前記骨格部と前記シート部は同じ材料で構成される
ことを特徴とする請求項１１に記載の保持部材。
【請求項１３】
前記骨格部は前記シート部よりもヤング率の高い材料で構成される
ことを特徴とする請求項６に記載の保持部材。
【請求項１４】
前記骨格部の厚みは前記シート部の厚みよりも厚い
ことを特徴とする請求項６に記載の保持部材。
【請求項１５】
前記骨格部は、前記保持部材が形成する凹部の外側から内側に向かう方向に圧力が印加されたときに前記保持部材の変形を低減させる屈曲部を有する
ことを特徴とする請求項６に記載の保持部材。
【請求項１６】
請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の保持部材と、
被検者を支持するとともに、前記被検者の一部である前記被検体の挿入口が配置された支持台と、
を有する音響波受信装置であって、
前記保持部材は、前記挿入口に重なる位置において前記支持台に接続されており、
前記音響波受信装置は、
前記被検体から前記保持部材を介して伝搬した音響波を受信し音響波信号を出力する探触子と、
前記探触子と前記保持部材との間において前記音響整合液を貯留する液槽と、
前記探触子を前記保持部材に対して相対的に移動させる走査部と、
前記音響波信号に基づいて前記被検体の特性情報を取得する情報処理部と、
をさらに有し、
前記保持部材が、前記液槽に貯留された前記音響整合液が前記保持部材によって押しのけられた体積に基づく浮力を受けた場合でも、前記保持部材において前記音響整合液に浸かる部分は、鉛直下方に凸な曲面を有して前記支持台に固定されている
ことを特徴とする音響波受信装置。
【請求項１７】
前記保持部材を介して前記被検体にパルス光を照射する光照射部をさらに有する
ことを特徴とする請求項１６に記載の音響波受信装置。
【請求項１８】
前記シート部は、前記パルス光に対して５０％以上の透過率を有する
ことを特徴とする請求項１７に記載の音響波受信装置。
【請求項１９】
前記パルス光の波長は、１μｍ以上である
ことを特徴とする請求項１７または１８に記載の音響波受信装置。
【請求項２０】
前記走査部は、前記パルス光が前記骨格部を避けて前記シート部のみを透過するように
、前記光照射部を走査させる
ことを特徴とする請求項１７に記載の音響波受信装置。
【請求項２１】
前記情報処理部は、前記シート部を透過した前記パルス光が前記被検体に照射されて発生した前記音響波に基づいて前記被検体の特性情報を取得する
ことを特徴とする請求項１７に記載の音響波受信装置。
【請求項２２】
前記音響波整合液は、水を主成分として含有し、
前記シート部は、前記音響波整合液に対して、日本工業規格Ｋ６４０４−３：２０１５により規定される１０００ｍｍＡｑ以上の耐液圧性を有する連続膜である
ことを特徴とする請求項１６ないし２１のいずれか１項に記載の音響波受信装置。
【請求項２３】
前記シート部は、前記音響波整合液に対して、日本工業規格Ｋ６４０４−３：２０１５により規定される２０００ｍｍＡｑ以上の耐液圧性を有する連続膜である
ことを特徴とする請求項２２に記載の音響波受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保持部材および音響波受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
乳房などの被検体内部の特性情報を得るために、超音波（音響波）を用いた被検体情報取得装置の研究が進められている。このような装置の一例として、超音波を被検体に照射し、被検体で反射したエコー信号を受信して特性情報を生成する超音波装置がある。別の例として、レーザー光を被検体に照射し、光音響効果により発生する超音波（光音響波）を受信して特性情報を生成する光音響装置がある。
【０００３】
特許文献１の超音波装置は、乳房が垂下浸漬される水槽を有する。そして、水槽床部に配置された探触子が、水平面内で機械的に移動しながら、乳房から発せられる超音波を受信する。この超音波に基づいて乳房の３次元画像データが得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１６７７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の音響波受信装置は、被検体を挿入するための挿入口が設けられたベッドを有している。かかる挿入口を塞ぐようにゴム製のシート部が設置されている。シート部とともに被検体が、シート部の下側に配置された液槽に貯留されたマッチング液に浸漬されて液槽の槽底部に配置された探触子アレイで音響波を検出する。
【０００６】
シート部は、音響伝搬経路に存在するマッチング液を、被検体側と探触子側とに分離するため、液槽内のマッチング液の交換のリードタイムを削減し、実効的な装置の稼働率を担保している。また、特許文献１の音響波受信装置においては、シート部よりも伸び難い網状部材が、シート部と重なるように設置されている。この網状部材は被検体を保持する役目を果たす。
【０００７】
網状部材は超音波を透過するほど細い糸から作成されているため、音響透過率は高い。また、ゴムは水と音響インピーダンスが近いため、シート部も音響透過率は高い。このように、特許文献１には、音響波伝搬の減衰を低減しつつ、被検体を撮像領域に保持する保持部が記載されている。
【０００８】
特許文献１に記載の被検体の保持部は、シート部と網状部材とが相対的に摺動する形態により、被検体の形状に倣って、保持部ごと被検体をマッチング液中に保持する機構である。
【０００９】
ところが特許文献１のような積層された複合部材からなる保持機構を備えた音響波受信装置においては、以下のような問題が生じることが、本願発明者の鋭意なる検討の結果、確認された。
【００１０】
第１の問題は、保持部に存在する界面により生じる、界面反射、界面減衰である。この界面反射、及び、界面反射は、シート部と網状部との界面に由来し、音響波信号より得られた超音波画像にアーティファクトを生じさせることである。また、第２の問題は、保持
部材を構成するシート部と網状部材は、可橈性の部材であるため、検査期間中の被検者の体動、液槽の移動に伴うマッチング液の慣性運動、により保持部ごと被検体の位置が変動することである。
【００１１】
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、音響波を受信することにより被検体情報を取得する音響波受信装置において、被検体の保持部に由来する透過損失が低減され、音響波受信検査期間に被検体を安定して保持できる保持部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
音響整合液と被検体を保持する保持部材とを経て、前記被検体から伝搬される音響波を受信する音響波受信装置に用いられる保持部材であって、
前記保持部材は、前記被検体と前記音響整合液を分離するシート部と、前記シート部を半容器形状に張架する骨格部と、を有することにより、前記音響整合液を貯留するとともに前記被検体を保持する半容器部であり、
前記音響波に対する前記シート部による透過損失は、前記音響波に対する前記骨格部による透過損失よりも小さい
ことを特徴とする保持部材である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、音響波を受信することにより被検体情報を取得する音響波受信装置において、被検体の保持部に由来する透過損失が低減され、音響波受信検査期間に被検体を安定して保持できる保持部材を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】検体情報取得装置の構成を示す図
【図２】実施例１の保持部の構成を示す図
【図３】骨格部の構成例を示す図
【図４】骨格部が開口を有する構成例を示す図
【図５】保持部の設置状態を示した図
【図６】保持部の許容変形量と超音波周波数との関係を示したグラフ
【図７】実施例２の保持部の構成を示す図
【図８】実施例２の保持部の構成を示す図
【図９】背景技術の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
本発明は、被検体から伝搬する音響波を受信し、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、音響波受信方法や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記憶媒体としても捉えられる。
【００１７】
本発明の被検体情報取得装置には、被検体に光（電磁波）を照射することにより被検体
内で発生した音響波を受信して、被検体の特性情報を画像データとして取得する光音響効果を利用した装置を含む。この場合、特性情報とは、光音響波を受信することにより得られ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。
【００１８】
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率を反映した値である。例えば、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、組織を構成する物質の濃度を含む。また、物質濃度として酸化ヘモグロビン濃度と還元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、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。
【００１９】
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。
【００２０】
本発明に適用される被検体情報取得装置には、被検体に超音波を送信し、被検体内部で反射した反射波（エコー波）を受信して、被検体情報を画像データとして取得する超音波エコー技術を利用した超音波装置を含む。超音波装置の場合、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。
【００２１】
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。探触子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。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。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。
【００２２】
本発明の被検体情報取得装置は、人や動物などを対象として、血管疾患や悪性腫瘍などの診断や、化学治療の経過観察などに利用できたり、また利用が期待されたりしているものである。この場合、被検体は生体の一部である。また、ファントムなどの非生物も測定対象となる。
【００２３】
＜実施例１＞
（装置構成）
図１（Ａ）を参照して、本発明を超音波装置に適用した構成例について説明する。符号００１は被検体（例えば、生体の一部である乳房）、符号００２は被検体００１を保持する保持部、符号００３は超音波を送信し、被検体００１内からのエコー波を検出する探触子である。探触子００３と保持部００２との間には、音響波を伝搬させる音響整合液００４が存在し、液槽に貯留されている。探触子００３は駆動機構００５（走査部）上に設置されており、音響整合液００４内を水平方向に移動する。符号００６は探触子００３が取得したエコー信号（超音波信号）を画像化する撮像システムである。
【００２４】
図１（Ｂ）は、保持部００２を光音響装置に適用した例である。光源０１１は、照射部０１２を通過して被検体００１にパルス光を照射する。お椀型の探触子０１０に配置された素子は、被検体００１内のヘモグロビンから光音響効果により発生する音波を受信し、血管を画像化する。
【００２５】
（探触子）
超音波装置における探触子００３は、被検体００１に超音波（音響波）を送信する。探触子００３はまた、被検体００１から伝搬する反射エコー波を保持部００２を介して受信して、音響波信号を出力する。ただし、送信用と受信用で別々の探触子を用いてもよい。探触子としては、圧電現象を用いた受信素子、光の共振を用いた受信素子、静電容量の変化を用いた受信素子等を利用できる。また、複数の受信素子が１次元、或いは２次元に配置された探触子を用いることで、同時に複数の場所で音響波を受信できる。その結果、測定時間の短縮や測定範囲の拡大が可能になる。
【００２６】
光音響装置における探触子００３は、少なくとも、被検体００１から伝搬する光音響波を受信して電気信号に変換する機能を有する。なお、探触子００３の性能によっては、光音響測定と超音波エコー測定の両方に用いることもできる。その場合、被検体情報取得装置は光音響装置と超音波装置を兼ねる。なお、光音響装置と超音波装置のいずれにおいても、図１（Ｂ）のようなお椀型探触子０１０を利用できる。お椀型探触子０１０には、複数の受信素子が、受信感度の高い方向（指向軸）が集中する高感度領域が形成されるように配置される。したがって高分解能な画像再構成が可能となる。
【００２７】
（光源）
光音響装置の場合、光源は、生体を構成する成分のうち特定の成分に吸収される波長のパルス光を照射する。照射光としては、効率的に音響波を発生させるために、パルス幅が１０〜５０ナノ秒程度のレーザー光が好ましい。ただし、発光ダイオードやフラッシュランプも利用できる。レーザーとしては、固体レーザー、色素レーザー、半導体レーザーなどが好適である。また、酸素飽和度などの物質濃度を求める場合は、波長可変レーザーを用いるとよい。生体の場合、典型的なパルス光の波長は６００〜１１００ｎｍである。より典型的には、パルス光の波長は、１μｍ以上である。
【００２８】
（照射部）
光源からの光を照射部０１２に導く際には、バンドルファイバ、ミラー、プリズム、光伝導管などの光学系を利用できる。なお、安全上の観点から、生体に対する光照射料の基準として最大許容露光量（ＭＰＥ）が規定されている。照射部０１２は、安全規格を満たすように光の照射面積や強度などを調整する。
【００２９】
（撮像システム）
撮像システム００６は、電気信号（受信エコー波に由来する超音波信号や、光音響波に由来する光音響信号）をもちいた情報処理を行う。撮像システム００６には、電気信号を増幅し、時系列にデジタル化する信号処理部が含まれる。信号処理部は、典型的にはＣＰＵ、アンプ、Ａ／Ｄ変換器などの素子や、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなどの回路から構成される。
【００３０】
撮像システム００６にはまた、デジタル信号を用いて被検体内部の画像再構成を行って特性情報を取得する、情報処理部が含まれる。情報処理部としては、ＣＰＵやメモリなどの演算資源を備えるＰＣやワークステーションが好適である。画像再構成処理は、予めプログラミングされたソフトウェアに従って行われる。画像再構成によって、超音波装置の場合は音響インピーダンスを示す画像データが、光音響装置の場合は物質の光学特性を示す画像データが、それぞれ取得される。画像再構成には、整相加算法やユニバーサルバックプロジェクション法など、任意の既知の手法を採用してよい。
【００３１】
撮像システム００６は、さらに、画像データに基づいて画像を表示する表示部を含んでもよい。表示部としては、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイなどを利用できる。ただし、表示部を設けずに、画像データを保存しておく構成でも構わない。また、撮像システムは駆動機構００５（走査部）を制御して、探触子００３を
保持部００２に対して相対的に移動させて、広範囲の撮像を可能にしても良い。
【００３２】
なお、駆動機構００５が、パルス光が骨格部００７を避けてシート部００８のみを透過するように、光照射部を走査させることも好ましい。これにより骨格部００７に起因するアーティファクトを低減できる。あるいは、画像再構成時に撮像システム００６が、シート部００８を透過したパルス光が被検体に照射されて発生した音響波を選択的に用いて、特性情報を取得してもよい。
【００３３】
（保持部）
図２を参照して、本発明の保持部００２の構成例について説明する。図２（Ａ）は、保持部００２のうち、梁状構造体からなる骨格００７を、側面および上面から見た図である。図２（Ｂ）は、保持部００２のうち、シート部００８を、側面および上面から見た図である。図２（Ｃ）は、上記の骨格部００７およびシート部００８から構成される、保持部００２を側面および上面から見た図である。保持部００２は、本発明の保持部材に相当する。図示したように保持部００２は、乳房を挿入するための開口を有する半容器状の部材（半容器部）である。
【００３４】
骨格部００７は梁の様な構造体である。骨格部００７は、自重や音響整合液００４、被検体００１から受ける外力に対しても形状を維持できる強度を有する。シート部００８は、骨格部００７に沿って設置される。シート部００８は音響透過率の高いシートである。シート部００８は、被検体００１側と探触子００３側の音響整合液００４を分離している。このような構造によって、被検体００１側と探触子００３側とで成分が異なる材料を音響整合液００４として利用できる。保持部００２の半容器部の基本構造は、骨格部００７が半容器形状であることにより決定される。
【００３５】
本実施例では、探触子００３側には界面活性剤を混ぜた水を使用し、被検体００１側の音響整合液００４として精製水を使用する。被検体００１に接する精製水は、衛生上の問題から撮像ごとに交換する。一方、探触子００３側の水は、紫外線殺菌を実施しながら繰り返し使用できる。これにより、衛生面を守りつつ、廃液量を低減できる。なお、探触子００３側については、水のほかにオイル等の液体が使用できる。また被検体００１側については、化粧水やオイル等の液体のほかに、粘度が高いジェルやゲル等も使用できる。また、音響整合液００４を貯留する液槽にポンプを接続し、注水や排水を可能にしてもよい。これにより、殺菌や液量調整を容易にできる。
【００３６】
（シート部）
次に、シート部００８について説明する。シート部００８は、被検体００８のうち、少なくとも撮像対象となる関心領域に接触して同領域を保持している。そのため、被検体００１から発せられた音響波は、必ずシート部００８を通過して探触子００３に受信される。よってシート部００８としては音響ロス（以下、透過損失と呼ぶ）が少ない材料が望ましい。なお、音響波に対する保持部材による透過損失（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｌｏｓｓ）のことをＴＬと記載する。また、シート部（Ｓｈｅｅｔ  Ｐｏｒｔｉｏｎ）による透過損失をＴＬｓ（ｄＢ）、骨格部（Ｍａｉｎ  Ｆｒａｍｅ  Ｐｏｒｔｉｏｎ）による透過損失をＴＬｍ（ｄＢ）と記載する。
【００３７】
実効的な透過損失を低減するために、保持部材と音響整合液００４の音響インピーダンスが近いものを選択し異種部材間の反射を低減することが好ましい。音響整合液００４と特性が近い材料として、天然ゴム、イソプレンゴム、シリコーンゴム等のゴムが挙げられる。音響整合液００４が水の場合は、保持部材は天然ゴムやイソプレンゴムが好ましい。音響整合液００４がシリコーンオイルの場合は、保持部材はシリコーンゴム等が好ましい。また、シート部００８の音響インピーダンスが音響整合液００４と大きく異なっている
場合、保持部材の厚みを、被検体００１から伝搬する音響波の波長よりも薄くすることで、透過損失を低減できる。
【００３８】
また、保持部材の透過損失ＴＬを低減するために、音響波の減衰係数が少ない材質を選択する方法や、相対的にシートの厚みを薄くする方法がある。この減衰係数は一般的には、α（ｄＢ／ＭＨｚ／ｃｍ）で表現される。また、透過損失は減衰係数αと音響波の周波数と経路長によって規定される。そのため、シート部００８として減衰係数αが少ないものを用いること、または／および、シート部００８の厚みが薄いものを用いることで、透過損失ＴＬはより低減される。
【００３９】
本実施例ではシート部００８としてシート厚が１００μｍ厚のＰＥＴフィルムを使用している。ここで、シート部００８の音響インピーダンスは３近くであり、ＰＥＴと水（音響インピーダンスは１．５程度）との音響インピーダンス差は、ゴム類と水の音響インピーダンス差よりも大きい。しかし本実施例では、ＰＥＴフィルムのシート厚が１００μｍと非常に薄くすることで、シート部００８の厚み方向の透過損失を、ゴム類製の保持部材と比べても低減できる。保持部材の総合的な透過損失は材質と厚さにより決まるため、ゴム類製の保持部材よりも形状維持能力が高いＰＥＴ製の保持部材を用いることで、材質の差に起因する音響インピーダンス差の違いを補償できる程度に厚みを薄く出来る。なお、音響損失の低減に関しては音響波の波長や周波数も要因となる。本願発明において観測される音響波の代表的な周波数は、周波数１ＭＨｚである。
【００４０】
音響波整合液００４として水を主成分として含有する液体を用いる場合の、シート部００８の耐液圧性に関する条件を検討する。好ましくは、シート部００８は、音響波整合液００４に対して、日本工業規格Ｋ６４０４−３：２０１５により規定される１０００ｍｍＡｑ以上の耐液圧性を有する連続膜である。より好ましくは、シート部００８は、音響波整合液００４に対して、日本工業規格Ｋ６４０４−３：２０１５により規定される２０００ｍｍＡｑ以上の耐液圧性を有する連続膜である。このような条件を満たすことにより、被検体の保持および形状維持と、膜の内外の分離という機能を十分に果たすことが可能となる。
【００４１】
なお、保持部００２の材料はＰＥＴに限らず、その他樹脂系素材やゴムでもよい。また、撮像システム００６が光音響装置の場合、シート部００８としては光の透過率が高く、光を吸収しにくい材料が好ましい。好ましくは、シート部００８はパルス光に対して５０％以上の透過率を有する。例えば、透明のイソプレンゴムやシリコーンゴムやウレタンゴム、あるいは、透明のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、ＰＥ（ポリエチレン）等の樹脂フィルムが適している。
【００４２】
（好適な構成例）
上記のような材料を用いて、保持部００２の強度を維持しつつ透過損失ＴＬを低減できるような好適な範囲について述べる。シート部の体積密度ρｓ（ｋｇ／ｍ３）、シート部を前記音響波の縦波が伝搬する方向における厚さｔｓ（ｍ）、骨格部の体積密度ρｍ（ｋｇ／ｍ３）、骨格部を音響波の縦波が伝搬する方向における厚さｔｍ（ｍ）とする。これらの数値が与えられたとき、周波数ｆ（Ｈｚ）の音響波に対するシート部００８による透過損失ＴＬｓ（ｄＢ）、骨格部００７による透過損失ＴＬｍ（ｄＢ）について、以下の一般式（１）、（２）を満足することが好ましい。
ＴＬｓ＝２０×ｌｏｇ（ｆ×ρｓ×ｔｓ）−４３      …（１）
ＴＬｍ＝２０×ｌｏｇ（ｆ×ρｍ×ｔｍ）−４３      …（２）
【００４３】
また、シート部００８による透過損失を、骨格部００７による透過損失よりも小さくする観点から、次の一般式（３）を満足することが好ましい。
ＴＬｓ＜ＴＬｍ      …（３）
このときの透過損失の差について、シート部による透過損失ＴＬｓおよび骨格部による透過損失ＴＬｍは、以下の一般式（４）を満足することが好ましい。
５≦ＴＬｍ−ＴＬｓ（ｄＢ）      …（４）
さらに、シート部による透過損失ＴＬｓおよび骨格部による透過損失ＴＬｍは、以下の一般式（５）を満足することが好ましい。
ＴＬｍ−ＴＬｓ≦２０（ｄＢ）      …（５）
【００４４】
例えば保持部００２の材料としてＰＥＴを採用して一括成型する。また周波数ｆ（Ｈｚ）＝１ＭＨｚとする。この場合、ＰＥＴの一般的な体積密度は１．３４〜１．３９（ｇ／ｃｍ３）であり、代表値としてシート部の体積密度ρｓ（ｋｇ／ｍ３）と骨格部の体積密度ρｍ（ｋｇ／ｍ３）を１．３８（ｇ／ｃｍ３）とする。
このとき、シート部００８の厚さを８０μｍ、骨格部００７の厚さを０．５ｍｍとすると、ＴＬｓ≒５７．９（ｄＢ）、ＴＬｍ≒７３．８（ｄＢ）となる。差分についてはＴＬｍ−ＴＬｓ＝１５．９となり、式（４）、（５）をともに満たす。
また、シート部００８の厚さを１００μｍ、骨格部００７の厚さを０．７５ｍｍとすると、ＴＬｓ≒５９．８（ｄＢ）、ＴＬｍ≒７７．３（ｄＢ）となる。差分についてはＴＬｍ−ＴＬｓ＝１７．５となり、式（４）、（５）をともに満たす。
【００４５】
（骨格部）
厚みを薄くすることによって透過損失ＴＬｓを低下させたシート材は、剛性が低く保持力が弱い。そのため、撮像中に被検体００１形状が変動し易い。この変動は、取得される画像データの劣化を引き起こす。例えば、撮像システム００６が走査部を用いて探触子００３を撮像領域内で走査させながら各位置で画像データ取得し積層することで、３次元ボリュームデータを取得する場合がある。その走査の途中で被検体形状が変動すると、ボリュームデータに歪みが生じる。また、各探触子００３位置で取得した受信信号群を遅延処理して再構成する場合は、被検体００１値の変動が各受信信号の位相ズレを生じさせるため、解像度が劣化してしまう。
【００４６】
本実施例では、撮像中の被検体００１の変動（形状変化）を抑えるために、骨格部００７によりシート部００８を支持する。骨格部００７としては、剛性が高く、変動し難いものが好ましい。ただし、剛性が高い材料は音響インピ―ダンスが音響整合液００４よりも高くなる傾向があるため、保持部材の透過損失ＴＬが大きくなる。また、剛性が高いものは断面積が大きい傾向があるため、経路長も長くなる傾向にあり、経路長に比例して透過損失ＴＬが大きくなる。そのため、骨格部００７には音波を比較的遮らないような構造が求められる。図２（Ａ）の例では、骨格部００７の形状は乳房の形状に沿った細い梁構造をしている。図２（Ｃ）のように、この梁構造にシート部００８を沿わせることで保持部００２が形成される。
【００４７】
骨格部００７はシート部００８よりも厚くなるとはいえども、骨格部００７の厚みを可及的に薄くすることが好ましい。例えば、骨格部００７を音響波の縦波が伝搬する方向における厚さｔｍ（ｍ）を、骨格部００７の厚さを、１／２×ｔｍ（ｍ）以下にした場合、骨格部００７がシート部００８を半容器形状に張架して形成された保持部００２が自立できなくなる厚さとする。これにより、例えば保持部００２を支持台の挿入口に掛けたときに、保持部００２の形状が変化して貯留された液中に沈むような事態を防止できる。
【００４８】
なお、音響波が骨格部００７で遮られることで再構成画像のＳ／Ｎ比が低下する。すなわち、撮像位置によって音響波が遮られる場合と遮られない場合があると、再構成画像にコントラストムラが発生して画像が劣化する。特に超音波装置の場合、再構成画像のコントラスト差より腫瘍の存在を確認するため、コントラストムラを可及的に低減する必要が
ある。
【００４９】
一般に乳房用の超音波装置画像においては、腫瘍を診断するためには３ｄＢのコントラスト分解能が望まれる。透過損失により減少した後の音響波の量（１−ＴＬ）を音響透過率ＡＴ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ）と規定し、シート部材００８の音響透過率ＡＴｓ、骨格部材００７の音響透過率ＡＴｍとしたとき、骨格部００７の有無によるコントラストムラを３ｄＢ以内に抑えるためには、下式（６）を満たすことが望ましい。
０．７≦ＡＴｍ／ＡＴｓ≦１．０  …（６）
【００５０】
また、画像再構成に使用される音響波のうち、骨格部００７を通過する音響波の比率がＲ１の場合、音響透過率との関係は、下式（７）を満たすのが望ましい。
０．７≦（ＡＴｍ×Ｒ１＋ＡＴｓ×（１−Ｒ１））／ＡＴｓ  …（７）
たとえば、Ｒ１が５０％の場合、下式（８）となる。
０．７≦（ＡＴｍ×０．５＋ＡＴｓ×（１−０．５））／ＡＴｓ  …（８）
【００５１】
保持部材が自己の形状を維持しつつ良好に被検体を支持するために、骨格部００７の材料として、シート部００８よりも剛性率やヤング率の高い材料が望ましい。例えば骨格部００７として、鉄、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、アルミ等の金属や、アクリル、ポリカーボネート等の樹脂材が利用できる。なお剛性としては、せん断剛性や曲げ剛性が挙げられる。
【００５２】
撮像システム００６が光音響装置の場合、骨格部００７自身が光音響波を発生させてアーティファクトの要因となる可能性がある。そこで骨格部００７として、光を吸収し難いものが好ましい。光を吸収し難い材料として、アクリルやポリカーボネート等の透明な材料や、表面に光の反射率上げるための金属コート処理を施した材料が挙げられる。本実施例ではＳＵＳの表面に金コート処理した骨格部００７を用いる。なお、金以外にも銀やアルミなどの赤外線領域の反射率が高い金属を使用するのも効果的である。
【００５３】
（骨格部の形状）
被検体００１を保持部００２に設置する際、被検体００１の形状を大きく圧迫、変形させることは被検者の負担となる。そのため、被検体００１の形状に沿うような形状の保持部００２を用いることが好ましい。乳房をはじめとして生体は丸みを帯びた部位が多いため、骨格部００７も、丸みを帯びた形状とすることが好ましい。ただし、被検体００１が手のひらや足の裏の様な比較的平面に近い形状の場合、図３（Ａ）のように平面の骨格部００７を用いるとよい。
【００５４】
本実施例では、丸みを帯びた凸部を有するカップ形状の骨格部００７を使用する。カップ形状は、骨格部が探触子側に凸の形状を示す。その結果、本実施例の保持部は、外部から半容器部に連通する開口と、開口を含む仮想面から離れた頂部を有することになる。乳房は、開口の部分から半容器部の内部に挿入される。例えば、音響波受信装置が、被検者を支持するとともに、被検者の一部である乳房の挿入口が配置された支持台を有する場合、支持台の挿入口から挿入された乳房は、その挿入口の鉛直下方に位置する開口を経由して半容器部に配置される。したがって保持部の支持台に対する接続においては、支持台の挿入口と鉛直方向において重なる位置に、保持部の開口が来るように接続する。また本実施例では被検者が支持台上でうつ伏せになるため、鉛直方向において、保持部材の頂部が仮想面より下側になるような位置関係を取る。
【００５５】
乳房の様に柔軟性の高い被検体００１の深部を観察したい場合、被検体００１内での透過損失低減のために、被検体００１を圧迫して探触子から観測部までの距離を縮める手法
がある。このように被検体００１の形状を変化させる場合においても、可能な限り被検者の負担を減らすことが求められる。よって、圧迫後の被検体００１形状が本来の被検体００１の形状に類似することが好ましい。そのためには、図３（Ｂ）のように図２に比べて曲率の小さい骨格部００７を用いることが効果的である。また、図３（Ａ）のように、設置面は平坦であるが乳房分の体積を収める窪みが備わっている骨格部００７を用いることも効果的である。
【００５６】
（保持力の向上について）
保持部００２全体での保持力を高めるために、骨格部００７とシート部００８に結合処理を施すことが効果的である。シート部００８として伸縮性の少ない樹脂フィルム等を用いた場合、骨格部００７との間で結合処理を施すことで、伸縮方向の変動を軽減できる。また、シート部００８の剛性が比較的高い板材（例えば樹脂板や金属板）の場合、骨格部００７と結合させることでシート部００８のねじれ方向の変動を軽減できる。骨格部００７にシート部００８を張架させて両者を接着することで、被検体００１や音響整合液００４を支持しながらでも、張架の状態を維持しやすくなる。
【００５７】
結合処理の方法としては接着剤の使用や超音波接合等が挙げられる。本実施例では透明で耐水性のある接着剤を使用した。また、シート部００８を成型する際に、骨格部００７とシート部００８の母材ペレットを一緒に成型用金型に入れて成型することで、骨格部００７とシート部００８を結合する方法もある。また、ゴム液の中に骨格部００７を入れて引き上げ、表面張力で膜を形成し硬化させる方法もある。
【００５８】
図４（Ａ）のように縦横に梁を巡らすことも、保持力を高める上で効果的である。梁の形状としては放射状、ハニカム形状、トラス構造等などが挙げられる。ただし、保持部００２において梁の部分が占める面積が広くなると、保持力が向上する反面、音響波の透過率が低下する。そこで、被検体００１のうち、撮像個所（関心領域）に近い領域に接する部分では梁を減らし、開口率を高めることが好ましい。例えば被検体００１が乳房の場合、保持部００２の中央の近傍が撮像個所（関心領域）になることが多い。そこで、図４（Ｂ）に示すように保持部００２中央部の開口率を周辺部の開口率に比べて高めにするのが好ましい。
【００５９】
骨格部００７の形状によっては、音響波が骨格部００７で遮られることで再構成画像のＳ／Ｎ比が低下する。すなわち、撮像位置によって音響波が遮られる場合と遮られない場合があると、再構成画像にコントラストムラが発生して画像が劣化する。一般に乳房用の超音波装置画像においては、前述のとおり、コントラストムラを３ｄＢ以内に抑えるのが好ましい。骨格部００７によるコントラストムラを３ｄＢ以内に抑えるためには、開口率（保持部００２の全体中のシート部領域の割合）を７０％以上とすることが望ましい。
【００６０】
（形状の維持について）
図５は、被検体００１側（図５では保持部００２の上側）の音響整合液００４が空の状態で、探触子００３側（図５では保持部００２の下側）に音響整合液００４を入れた様子を示す。この場合、液槽に貯留された音響整合液００４が保持部００２によって押しのけられる。その結果、保持部００２は、押しのけられた音響整合液００４の体積に応じた浮力を受けて、鉛直方向の上側に押し上げられる。このとき、保持部００２の強度が不十分だと、浮力によって保持部００２がひしゃげてしまい、被検体００１を挿入し難くなる。またひしゃげた部分に被検体００１側の音響整合液００４が入り込み難くなり、被検体００１設置時に気泡が被検体００１表面に残ってしまう。気泡は音響波の透過性が低いため、アーティファクトの原因となる。
【００６１】
したがって保持部００２は、探触子００３側に音響整合液００４が満たされた状態でも
、被検体００１に沿うような形状を維持できる程度の強度とする。すなわち、支持台に固定された保持部００２が浮力を受けた場合でも、音響整合液００４に浸かる部分が鉛直下方に凸な曲面を有したままでいるような保持部００２を作成する。
【００６２】
また、被検体００１が保持部００２に設置された状態において保持部００２の形状が維持できると、再構成画像の画質が向上する。これは、保持部００２の形状に基づいて音響波の経路上の音響整合液００４と被検体００１の距離を取得することで、それぞれの領域の音速を踏まえた再構成が容易になるためである。
【００６３】
形状の維持については、保持部００２の半容器部の開口が含まれる仮想面と、頂部の位置関係からも定義できる。すなわち、保持部００２の強度は、保持部００２を、鉛直方向において頂部が仮想面より下側にある状態から、鉛直方向において頂部が仮想面より上側にある状態に反転させたとき、半容器部が有する曲率の符号の極性が維持されるようにする。
【００６４】
（許容変形量について）
なお、保持部００２がある程度変形することを想定しても良い。例えば被検体００１が乳房の場合、保持部００２にかかる荷重は骨格部００７の凸側に向かって３０Ｎと想定できる。また被検体００１と保持部００２の接触領域は直径５０ｍｍの円形領域と想定できる。保持部００２には、このような想定下での形状変形量を許容範囲内に低減できるような強度が求められる。ただし、上記に記載の数値は一例である。乳房の大きさによって想定荷重は変更するため、この数値に限定されるものではない。
【００６５】
図６は、上記の例における、保持部００２の超音波の周波数に応じた許容変形量について示したグラフである。許容変形量は、被検体００１側および探触子００３側のそれぞれの音響整合液００４の音速、被検体００１の音速、および、超音波の周波数から算出される。保持部材の変形量は、被検体００１を支持しかつ音響整合液００４を保持している第１の状態と、被検体００１を支持せずかつ音響整合液００４を保持しない第２の状態との間でグラフに示すような所定の範囲内に収まる。
【００６６】
一般に、再構成画像の作成に使用される受信信号群の位相ズレ誤差は、高画質モードの場合は、受信信号の波長の１／１６以内に抑えることが求められる。また、汎用画質モードの場合でも、受信信号の波長の１／４以内に抑えることが求められる。探触子００３側の音響整合液００４が２０〜４０℃の精製水であり、被検体００１が乳房と仮定すると、それぞれの音速は１４８０〜１５３０ｍ／ｓと、１４２０〜１５３０ｍ／ｓ程度と推定される。もし、保持部００２が想定よりもＸｍだけ変動すると、受信信号の想定される最大位相ズレ量は変形量Ｘとこれらの音速から、以下のように算出される。
｜Ｘ／１５３０  −  Ｘ／１４２０｜  （秒）
【００６７】
図６には、許容変形量Ｘに対する波長が１／４になる周波数を示している。図６より、主要周波数が１０ＭＨｚの超音波装置では、保持の前後の変形量Ｘを±０．５ｍｍ以内に収めるのが望ましいことがわかる。また主要周波数が２ＭＨｚの光音響装置の場合、変形量を±２．５ｍｍ以内に収めるのが望ましいことがわかる。一般的に光音響装置は、超音波装置と比べて、保持部００２の形状維持の能力が低くても許容される傾向がある。そのため、骨格部００７に使用できる材料や構造の幅が広くなる。
【００６８】
（骨格部とシート部の位置関係）
保持部００２における、骨格部００７とシート部００８の位置関係について説明する。シート部００８が樹脂のように比較的硬い材料である場合、シート部００８を被検体００１と接する側に配置にすると良い。この場合、シート部００８は、保持部００２が形成す
る凹部において、骨格部００７よりも内側に位置することになる。これにより、被検体００１への荷重面が広がり、被検体００１への負荷が低減する。また、シート部００８がゴムのように柔軟な材料であれば、シート部００８が緩衝材になる。その結果、被検体００１への負荷を低減でき、被検者の快適性が向上したり、被検体００１に骨格部００７の痕が残ることを防止したりする効果がある。
【００６９】
なお、上記のようにシート部００８が被検体００１側に存在する場合、骨格部００７とシート部００８を一体的に結合することが望ましい。そうすることで、音響整合液００４からの浮力によるシート部００８の変形を防止できる。その結果、被検体００１側の音響整合液００４の設置や被検体００１の挿入が容易になったり、気泡の混入を防止したりする効果が得られる。
【００７０】
一方、被検体００１側に骨格部００７を配置すると、音響整合液００４からの浮力によるシート部００８の変形を防止できる。このように骨格部００７を被検体００１側に配置する場合、被検体００１への負荷の低減のために、骨格部００７の被検体００１との接触面に平坦化加工、円滑化加工、緩衝材塗布加工などの処理を施すことが好ましい。
【００７１】
以上の様な保持部００２を使用することで、被検体００１と探触子００３の間に音響整合液００４が存在する被検体情報取得装置において、被検体００１の設置前に音響整合液００４を設置し易くなる。さらに、規定の位置に被検体００１を設置できる。その結果、音響的にロスが少なくかつ被検体００１を撮像中に固定できる保持部００２を実現できる。
【００７２】
＜実施例２＞
本実施例では、実施例１とは異なる保持部００２の構成について説明する。なお保持部００２が適用される被検体情報取得装置は、実施例１と同じである。
【００７３】
本実施例では、シート部００８と骨格部００７が同じ材料で構成される。また、両者を含む保持部００２が一括で成形される。図７は、保持部００２の形態の一例を示す。この保持部００２の材質はＰＥＴであり、射出成型で作成される。図７（Ｃ）の断面図に示した通り、骨格部００７とシート部００８は互いに厚みが異なっており、骨格部００７の方が厚い。これは、シート部００８は透過損失ＴＬを低下させるために厚みを薄くするのが好ましいのに対し、骨格部は剛性を高めるため、厚みを厚くするのが好ましいからである。目安として、シート部００８の厚みは、撮像に用いる音響波の波長よりも短いことが好ましい。一方、骨格部００７の厚みは、実施例１に記載の保持力を確保するために、音響波の波長よりも厚くしてもよい。
【００７４】
シート部００８と骨格部００７を一緒に成型にすることで、両者の結合力が増すため、保持力の向上が期待できる。また、接着剤を使用しないので、接着剤に由来する音響信号が発生しない。その結果、画質向上が期待できる。
【００７５】
（変形例）
続いて、シート部００８と骨格部００７の厚みを変えるのではなく、形状の工夫により保持部００２の保持力を高める例を説明する。図８の保持部００２は、ＰＥＴシートを圧空成型して作成される。図８（Ｃ）の断面形状に示した通り、保持部００２の骨格部００７には、屈曲部が設けられている。このように、骨格部００７が、保持部００２が形成する凹部の外側から内側に向かう方向に圧力が印加されたときに変形を低減させる屈曲部を有することにより、強度が向上する。
【００７６】
なお、本実施例において、保持部００２の材質はＰＥＴに限定されない。ただし、光音
響装置の場合、光を吸収しない透明な樹脂材が望ましい。また、成型方法については本実施例で記載された手法以外でも構わない。この保持部００２材に求められる形状や強度は実施例１と同じであり、図７、図８以外の形状でも構わない。
【００７７】
図７および図８において、骨格部００７の突起は、探触子００３側が凸になる形状が好ましい。これにより被検体００１への負荷を低減できる。この場合、図７、図８のように、骨格部００７の各梁は、長手方向が保持部００２の使用時の上下方向に沿うように形成されることが好ましい。これにより、保持部００２の探触子００３側に付着した気泡が上の方に流れて溜まりにくくなる。
【００７８】
以上の様な保持部００２を使用する事で、被検体００１の設置前に音響整合液００４を設置し易く、かつ、規定の位置に被検体００１を設置でき、音響的にロスが少なくかつ被検体００１を撮像中に固定できる保持部００２を一括で作成できる。
【００７９】
＜その他の実施形態＞
記憶装置に記録されたプログラムを読み込み実行することで前述した実施形態の機能を実現するシステムや装置のコンピュータ（又はＣＰＵ、ＭＰＵ等のデバイス）によっても、本発明を実施することができる。また、例えば、記憶装置に記録されたプログラムを読み込み実行することで前述した実施形態の機能を実現するシステムや装置のコンピュータによって実行されるステップからなる方法によっても、本発明を実施することができる。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。この目的のために、上記プログラムは、例えば、ネットワークを通じて、又は、上記記憶装置となり得る様々なタイプの記録媒体（つまり、非一時的にデータを保持するコンピュータ読取可能な記録媒体）から、上記コンピュータに提供される。したがって、上記コンピュータ（ＣＰＵ、ＭＰＵ等のデバイスを含む）、上記方法、上記プログラム（プログラムコード、プログラムプロダクトを含む）、上記プログラムを非一時的に保持するコンピュータ読取可能な記録媒体は、いずれも本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００８０】
００２：保持部、００３：探触子、００４：音響整合液、００７：骨格部、００８：シート部
【図１】
2018061546.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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