(57)【要約】【課題】ＣＭＵＴプローブに用いる電源配線を少なくする。【解決手段】電源部から電圧を供給される静電容量型の変換素子と、変換素子から出力される電流を電圧に変換する電流電圧変換回路を備えたｍ個（ｍは２以上の整数）のプローブを有する検出器と、プローブからの電気信号を処理する受信部と、電源部とプローブの間の電源配線と、受信部とプローブの間の信号配線をそれぞれ中継する中継基板と、を備え、中継基板は、ｍ個のプローブのうちｎ個（ｎは２以上の整数であり、ｍ≧ｎ）からの信号配線および電源配線を入力され、ｎ個のプローブからの信号配線を受信部に接続し、ｎ個のプローブからの電源配線よりも少ない数の電源配線を電源部側に接続する被検体情報取得装置を用いる。【選択図】図１
2018051407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源部から電圧を供給される静電容量型の変換素子と、前記変換素子から出力される電流を電圧に変換する電流電圧変換回路と、を備えたｍ個（ｍは２以上の整数）のプローブを有する検出器と、
前記プローブからの電気信号を処理する受信部と、
前記電源部と前記プローブの間の電源配線と、前記受信部と前記プローブの間の信号配線を、それぞれ中継する中継基板と、
を備え、
前記中継基板は、前記ｍ個のプローブのうちｎ個（ｎは２以上の整数であり、ｍ≧ｎ）からの信号配線および電源配線を入力され、前記ｎ個のプローブからの信号配線を前記受信部に接続し、前記ｎ個のプローブからの電源配線よりも少ない数の電源配線を前記電源部側に接続する
ことを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項２】
前記プローブのそれぞれには、複数の前記電源配線が接続されており、
前記中継基板は、当該中継基板に接続されたｎ個の前記プローブの間で対応する前記電源配線をまとめる
ことを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項３】
前記検出器を移動させる走査手段をさらに有し、
前記検出器と前記中継基板の位置関係は固定されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の被検体情報取得装置。
【請求項４】
前記検出器が備えるプローブのうち、少なくとも一部のプローブの受信感度が最も高い方向は、他のプローブとは異なる
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項５】
前記検出器は、半球状の容器であり、
前記プローブの受信感度が最も高い方向は、球の中心を向いている
ことを特徴とする請求項４に記載の被検体情報取得装置。
【請求項６】
前記中継基板は中空円盤状であり、前記中継基板の中心と前記容器の中心は略同一の位置である
ことを特徴とする請求項５に記載の被検体情報取得装置。
【請求項７】
直径が異なる複数の前記中空円盤状の中継基板を有する
ことを特徴とする請求項６に記載の被検体情報取得装置。
【請求項８】
前記検出器の周囲に配置された複数の前記中継基板を有する
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項９】
前記複数の中継基板は同心円状に配置されている
ことを特徴とする請求項８に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１０】
前記中継基板の数は、１以上かつ１６以下である
ことを特徴とする請求項８または９に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１１】
前記中継基板は、電気的に独立した複数の電気回路を含む
ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１２】
前記中継基板は、前記電源配線に接続されたローカルレギュレータを有する
ことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１３】
前記プローブと前記中継基板の接続には、コネクタが用いられる
ことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１４】
前記コネクタは、前記プローブの背面に実装される
ことを特徴とする請求項１３に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１５】
前記プローブは、光源からの光を照射された前記被検体から発生した音響波を受信するものである
ことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１６】
前記プローブは、前記変換素子から送信されたのち前記被検体で反射した音響波を受信するものである
ことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１７】
前記被検体の特性情報を表示する表示手段をさらに有する
ことを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体情報取得装置に関する。本発明は特に、ＣＭＵＴプローブを用いた検出器を含む電気回路の実装技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光音響効果を利用して生体の内部を画像化する光音響イメージング装置が研究・開発されている。光音響イメージング装置は、短時間発光するパルスレーザ光（レーザパルス）を生体内に照射し、パルスレーザ光のエネルギーを吸収した生体組織が発熱による体積膨張時に発生する超音波（光音響波）から、画像を生成する。光音響イメージング装置は、例えば、乳癌の早期発見のために人の乳房を観察する装置として研究開発されている。
【０００３】
超音波（光音響波）を検出するために、マイクロマシニング技術によって製造される微小機能素子である、容量検出型超音波変換器（ＣＭＵＴ）が使われている（例えば、特許文献１）。ＣＭＵＴは静電容量型トランスデューサとも呼ばれ、圧電素子の代替品として研究されている。ＣＭＵＴを用いると、振動膜の振動によって超音波を送信、受信することができ、特に液中において優れた広帯域特性を発揮する。したがってＣＭＵＴは、光音響波の検出のみならず、超音波の送信やエコー波の検出にも使用できる。ＣＭＵＴ素子については、特許文献３に詳細に記されている。
【０００４】
一方、電磁放射パルスによる生体組織内の熱膨張に伴う音響波から画像を生成する熱音響式スキャナ装置も研究・開発されている。熱音響式スキャナ装置も、例えば、乳癌の早期発見のために人の乳房を観察する装置として研究開発されている（例えば、特許文献２）。特許文献２には、複数の超音波変換器を球面の容器上に配置した検出器を持つ熱音響式スキャナ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１８３０５７号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１／０３０６８６５号公報
【特許文献３】特開２００９−１６５９３１号公報
【特許文献４】特開２０１２−１７９３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、特許文献１では、超音波（光音響波）を検出するために容量検出型超音波変換器（ＣＭＵＴ素子）が使われている。しかしながら、容量検出型超音波変換器（ＣＭＵＴ素子）の静電容量変化を電圧変化に変換する変換器に関する記述はない。容量検出型超音波変換器（ＣＭＵＴ素子）の微小な静電容量の変化を電圧変化にする場合、シグナルノイズ比（ＳＮＲ）向上のため、変換器をＣＭＵＴ素子近傍に実装する必要がある。その結果、信号線以外に、電源配線をＣＭＵＴ素子近傍の前記変換器まで配線する必要がある。
【０００７】
なおこれ以降、ＣＭＵＴ素子と近傍に実装した変換器をまとめてＣＭＵＴプローブと呼ぶ。ＣＭＵＴ素子と変換器を筐体に配置してＣＭＵＴプローブとする場合もある。このようなＣＭＵＴプローブを超音波変換器として用いると、ピエゾ素子を用いたときと比べて電源配線が増加する。そして電源配線が増加すると、配線に要する領域が多く必要となる
という課題が新たに発生する。
【０００８】
このような配線領域の増大という課題は、ＣＭＵＴプローブの数が多くなると（例えば５０個以上）、装置の設計上大きな問題となる。特に、特許文献２のように容器型の検出器に多くの超音波変換器を実装する場合、電源配線増加に伴う実装領域の拡大は顕著な問題となる。さらに、検出器を移動可能な装置の場合、配線の本数が増えることにより移動時の機械的な抵抗が大きくなり、アクチュエータにより大きな出力が要求されるという課題も発生する。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、ＣＭＵＴプローブに用いる電源配線を少なくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、電源部から電圧を供給される静電容量型の変換素子と、前記変換素子から出力される電流を電圧に変換する電流電圧変換回路と、を備えたｍ個（ｍは２以上の整数）のプローブを有する検出器と、前記プローブからの電気信号を処理する受信部と、前記電源部と前記プローブの間の電源配線と、前記受信部と前記プローブの間の信号配線を、それぞれ中継する中継基板と、を備え、前記中継基板は、前記ｍ個のプローブのうちｎ個（ｎは２以上の整数であり、ｍ≧ｎ）からの信号配線および電源配線を入力され、前記ｎ個のプローブからの信号配線を前記受信部に接続し、前記ｎ個のプローブからの電源配線よりも少ない数の電源配線を前記電源部側に接続することを特徴とする被検体情報取得装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＣＭＵＴプローブに用いる電源配線を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の光音響イメージング装置の部分構造図
【図２】中継基板の回路図
【図３】第１の実施形態の光音響イメージング装置の検出器の模式図
【図４】光音響イメージング装置の電気回路ブロック図
【図５】第２の実施形態を説明する図
【図６】第３の実施形態を説明する図
【図７】第３の実施形態のその他の形態を説明する図
【図８】第５の実施形態を説明する図
【図９】ＣＭＵＴプローブとその電気回路の構成を説明するための模式図
【図１０】ＣＭＵＴプローブの他の構成を説明するための模式図
【図１１】光音響イメージング装置の診察台および部分構造を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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り、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。
【００１４】
本発明は、被検体から伝播する音響波を検出する技術に関する。検出した音響波は、被検体内部の特性情報の生成などに利用できる。よって本発明は、音響波測定装置またはその制御方法、あるいは音響波測定方法として捉えられるし、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としても捉えられる。本発明はまた、これらの方法をＣＰＵ等のハードウエ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。
【００１５】
本発明の被検体情報取得装置は、光源から被検体に光（電磁波）を照射し、光音響効果に従って被検体内または被検体表面の特定位置で発生して伝搬した音響波を受信（検出）する、光音響トモグラフィー技術を利用した装置を含む。このような被検体情報取得装置は、光音響測定に基づき被検体内部の特性情報を画像データ等の等の形式で得ることから、光音響装置とも呼べる。この画像データを表示するためのディスプレイ等の表示手段を含めた画像化装置も、本発明の範囲内である。
【００１６】
光音響装置における特性情報とは、光照射によって生じた音響波の発生源分布、被検体内の初期音圧分布、あるいは初期音圧分布から導かれる光エネルギー吸収密度分布や吸収係数分布、組織を構成する物質の濃度分布を示す。組織を構成する物質とは、例えば、酸素飽和度分布や酸化・還元ヘモグロビン濃度分布などの血液成分、あるいは脂肪、コラーゲン、水分などである。
【００１７】
本発明の被検体情報取得装置にはまた、被検体に音響波を送信し、被検体内部の特定位置で反射した反射波（エコー波）を受信して、特性情報を画像データ等の形式で得る超音波装置を含む。超音波装置における特性情報とは、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違う箇所での反射波に基づく、形態情報を反映した情報である。上述した表示手段には、このような超音波画像を重畳表示または並べて表示してもよい。
【００１８】
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。光音響効果により発生した音響波のことを、光音響波または光超音波と呼ぶ。探触子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。
【００１９】
（ＣＭＵＴプローブ）
本発明の実施形態の詳細を説明する前に、光音響イメージング装置の超音波変換器に好適であるＣＭＵＴプローブについて説明する。
図９（ａ）はＣＭＵＴプローブの構成を説明するための模式的な図である。図９（ａ）において符号２１はＣＭＵＴプローブ、符号２１０はＣＭＵＴ素子である。ＣＭＵＴ素子２１０は静電容量型の変換素子である。ＣＭＵＴ素子２１０の振動膜は、従来のピエゾ素子で実現した超音波変換器と比較して、非常に軽く、柔らかいという特長がある。そのため、音響整合層を用いずともＣＭＵＴ素子−生体間において良好な音響整合が実現できる。それゆえ、広帯域の信号を受信することができる。
【００２０】
符号２１１はＣＭＵＴ素子の静電容量変化を電圧に変換する電流電圧変換回路である。符号２１２は電流電圧変換回路２１１の電源供給とＣＭＵＴ素子にバイアス電圧を供給する電源配線である。符号２１３は電流電圧変換回路２１１でＣＭＵＴ素子の容量変化を変換した電圧を出力する信号配線であり、例えば同軸ケーブルを使用した配線である。符号２１４はコネクタであり、三角形のマークで１ピンの位置を示している。
【００２１】
ＣＭＵＴプローブ２１はＣＭＵＴ素子２１０と電流電圧変換回路２１１から構成されており、不図示の筺体に実装されている。そして本発明の実施形態では、後述するように、ＣＭＵＴプローブ２１から延びる電源配線２１２と信号配線２１３とコネクタ２１４により、当該プローブと中継基板と結線される。
【００２２】
図９（ｂ）はＣＭＵＴプローブ２１の電気回路の構成を説明する図である。図９（ｂ）において、符号２１０はＣＭＵＴ素子であり、薄膜で形成された上部電極と下部電極で静電容量が形成されている。符号２１１は電流電圧変換回路を拡大し詳細に記載したものである。符号２１５は演算増幅器、符号２１６はフィードバック抵抗、符号２１７は位相補
償コンデンサ、符号２１８は出力インピーダンスを決定する抵抗、符号２１９は電流電圧変換回路２１１の出力端子である。
【００２３】
図９（ｂ）において、ＣＭＵＴ素子は超音波の音圧の変化に対応して容量変化する。この容量の変化は、バイアス電圧を上部電極に印加することによって、対向する下部電極との間での電荷の変化として現れる。バイアス電圧は、ＣＭＵＴ素子の感度を上げるために１００Ｖ程度の高い電圧を印加する。この電荷の変化すなわち電流変化を、電流電圧変換回路２１１で電圧変化に変換することによって、超音波の音圧を電圧に変換し出力端子２１９から出力できる。そして出力端子２１９に接続された信号配線２１３により、ＣＭＵＴプローブ２１の出力信号が出力される。
【００２４】
ここで、ＣＭＵＴ素子２１０と電流電圧変換回路２１１は出来る限り近接して実装することが好ましい。それにより、演算増幅器２１５のマイナス入力端子と接地電位間の不図示の浮遊容量が少なくなるので、高帯域、高感度な超音波変換器を実現できる。また、演算増幅器２１５のマイナス入力端子と不図示のノイズ源との間に浮遊容量がある場合、演算増幅器２１５がノイズを増幅し、著しくＳＮＲが劣化する。ＳＮＲ向上のためにも、ＣＭＵＴ素子２１０と電流電圧変換回路２１１は出来る限り近接して実装し、演算増幅器２１５のマイナス入力端子と不図示のノイズ源との間に浮遊容量を極力小さくする必要がある。
【００２５】
このように、ＣＭＵＴプローブにおいてＣＭＵＴ素子２１０と電流電圧変換回路２１１をできる限り近接に実装することによって、ピエゾ素子を用いた超音波変換器に比べ、広帯域で良好なＳＮＲと比較的大きな信号振幅を得ることができる。その結果、高画質な画像再構成が可能となる。
一方、ピエゾ素子に比べＣＭＵＴプローブ２１では、電流電圧変換回路２１１がＣＭＵＴ素子２１０の近くに必要なため、電源配線２１２が必要になり、配線の数が増加する。さらに、前述した様にＣＭＵＴ素子のバイアス電圧は１００Ｖ程度の高い電圧である。そのため、電源配線２１２の中でも特に、バイアス電圧を供給する配線に要する配線に耐圧の高い配線が必要であり、信号配線２１３に比べ太い配線が必要となる。
【００２６】
次にＣＭＵＴプローブの他の実施形態を説明する。図１０はＣＭＵＴプローブの他の構成を説明するための模式的な図である。図１０において、符号２１はＣＭＵＴプローブ、符号２１０ａ、２１０ｂはＣＭＵＴ素子である。符号２１１ａ、２１１ｂは電流電圧変換回路であり、それぞれＣＭＵＴ素子２１０ａ、２１０ｂの静電容量変化を電圧に変換する。符号２１２は電源配線であり、電流電圧変換回路２１１ａ、２１１ｂへの電源供給と、ＣＭＵＴ素子２１０ａ、２１０ｂへのバイアス電圧の供給を行う。符号２１３ａ、２１３ｂは信号配線であり、電流電圧変換回路２１１ａ、２１１ｂでＣＭＵＴ素子２１０ａ、２１０ｂの容量変化を変換した電圧を出力する。信号配線２１３には、例えば同軸ケーブルを使用する。符号２１４はコネクタであり、三角形のマークで１ピンの位置を示している。
【００２７】
ＣＭＵＴ素子２１０ａ、２１０ｂ、電流電圧変換回路２１１ａ、２１１ｂは前述したＣＭＵＴ素子２１０、電流電圧変換回路２１１と同一の構成である。図１０では、２つのＣＭＵＴ素子２１０ａ、２１０ｂに対して、２つの電流電圧変換回路２１１ａ、２１１ｂと、信号配線２１３ａ、２１３ｂがあり、電源配線２１２のみ共用した構成である。このような構成であっても、１つのＣＭＵＴプローブ２１に２つのＣＭＵＴ素子２１０ａ、２１０ｂが実装されている以外に違いはない。また、図１０ではＣＭＵＴプローブ２１に２つのＣＭＵＴ素子２１０ａ、２１０ｂを実装した形態を示したが、より多い数のＣＭＵＴ素子を１つのＣＭＵＴプローブに実装した場合であっても、本発明の効果は得ることができる。
【００２８】
なおＣＭＵＴにおいて、振動可能に支持された振動膜、ならびに、空隙を挟んで設けられた第一および第二の電極を含む単位は、セルと呼ばれる。そして１つのＣＭＵＴ素子は、構成要素として共通の電極を持ち電気的に接続された複数のセルを含む場合がある。本明細書での１つのＣＭＵＴ素子は、電気的に接続された複数のセルを含んでいても構わない。また、図９（ａ）や図１０で示したように、１つのプローブ中に複数の素子を含んでいても良い。
【００２９】
以上説明したように、ＣＭＵＴプローブ２１は、ＣＭＵＴ素子２１０と電流電圧変換回路２１１を近接に実装し、演算増幅器２１５のマイナス入力端子の浮遊容量を少なくすることにより広帯域で良好なＳＮＲと比較的大きな信号振幅を得ている。言い換えれば、ＣＭＵＴ素子２１０と電流電圧変換回路２１１の距離を離して実装することが容易でない。そのため、ＣＭＵＴプローブ２１は、後述するように超音波変換器を、比較的広い間隔（５ｍｍ以上）を離して実装する検出器を実現する際に、有効な実装形態である。
【００３０】
（光音響イメージング装置の観察部分の構造）
次に、本発明を乳房の光音響イメージングに適応した場合の装置の構成を説明する。ただし本発明は乳房の観察に限定したものではなく、被検体として生体の他の部位や、ファントムなどの非生体の試料を用いてもよい。また本発明は光音響イメージングに限らず、超音波エコー測定に適用してもよい。
【００３１】
図１１（ａ）は、診察台と観察時の患者の位置をわかり易く模式化して示した図である。図１１（ａ）において、患者の左右方向をＸ軸、頭尾方向をＹ軸、腹背方向をＺ軸とする。図１１（ａ）において、符号１０は診察台、符号１１は診察台１０に設置された検出窓、符号１２は診察台の患者の位置を示すマークである。本発明の実施形態では伏臥位で乳房を観察する光音響イメージング装置の例を示したが、本発明は座位等で観察する他の方式であっても好適に適応できる。
【００３２】
図１１（ｂ）は本発明の第１の実施形態の光音響イメージング装置の乳房を観察する部分の構造を示す図であり、図１１（ａ）のＡ−Ｂ断面を模式的に示した図である。図１１（ｂ）において、図面の左右方向がＹ軸、図面の上下方向がＺ軸、図面の垂直方向（紙面の奥行方向）がＸ軸である。
【００３３】
図１１（ｂ）において、符号２０は検出器であり、被検体からの音響波を受信する複数の超音波変換器のうち少なくとも一部の超音波変換器の受信面がそれぞれ異なる角度となるように設けられた構造である。より良好な形態は、複数の超音波変換器の指向性が球の中心に向くように球面状に設けられた構成を持つ検出器である。言い換えると、各超音波変換器（ＣＭＵＴプローブ）の受信感度が最も高い方向が、被検体の方を向きつつ互いに異なっていることが好ましい。
【００３４】
光音響イメージング装置で良好な画像再構成を行うためには、複数の超音波変換器の受信感度の高い方向が球の中心に向くように、超音波変換器を球面状に設置することが好ましい。これは、超音波変換器の指向性が有限であることを踏まえ、被検体部分の感度が高くするためである。また、この構成は、被検体に対して大きな立体角をなすように超音波変換器を配置出来るため、再構成画像の画質を良くできる。すなわち、検出器２０の超音波変換器を、被検体を囲むような球状に配置することが、高画質な再構成のために好適である。
【００３５】
なお、典型的には、変換素子の受信面（表面）の法線方向が受信感度の最も高い方向となる。よって球面に沿って並べることにより、各変換素子の受信感度が所定レベルより高
い方向を、半球状の曲率中心付近（特定の領域）に向けることができる。このような配置は、複数の変換素子のうち少なくとも一部の変換素子同士の指向軸（最も受信感度の高い方向に沿った軸）が集まるような配置であるといえる。具体的には、複数の変換素子のうち少なくとも一部の変換素子のそれぞれの受信感度の最も高い方向が交差するような配置であると好ましい。
【００３６】
また、このような配置は、変換素子の受信面同士が検出器の内側を向くような配置であるともいえる。つまり、変換素子が、球面等の曲面を備える支持体に設けられる場合、曲率中心側の表面に沿って変換素子の受信面が配置される。変換素子が、複数の平面の組合せ（好ましくは平面同士のなす角度が鈍角）からなる面を備える支持体に設けられる場合は、その内側表面（凹状になっている側の表面）に沿って受信面が配置される。
【００３７】
このように配置することで、各変換素子の受信感度が所定レベルより高い方向が向けられた領域を高分解能化することができる。本明細書ではこのように、高感度で受信することができる領域を高感度領域と呼び、高感度領域は結果的に高分解能領域となる。なお、高分解能領域の好ましい範囲としては最高分解能の点から最高分解能の半分の分解能となる範囲までの領域を指す。複数の変換素子の配置によって決定される高感度領域は、検査時において被検体が配置される想定される領域に形成される。
【００３８】
ただし、本発明の各実施形態において、複数の変換素子の配置は、上記例に限定されない。各変換素子の最も受信感度の高い方向同士が平行である配置の場合よりも、音響波を高感度に受信することができる配置になっていることが好ましい。
なお、本明細書において、「球面」とは真球上の面以外の球面も含む。つまり、半球面等の開口がある球面を含む。また、「球面」と見なせる程度の表面上の凹凸がある面や、球面と見なせる程度の楕円体（楕円を三次元へ拡張した形であり、表面が二次曲面からなる形）上の面も含む。
【００３９】
一方、ハードウエアコストや再構成信号処理の計算量を考慮すると、超音波変換器の数は無制限に多くすることはできない。例えば乳房を被検体とした場合は、検出器２０を半球状とすれば、半径１５０ｍｍ程度の大きさが必要となる。例えばこの検出器２０に超音波変換器を２５６個実装する場合、約５５０ｍｍ２あたり１つの超音波変換器を実装する必要がある。すなわち、約２３ｍｍピッチで超音波変換器を実装する必要がある。
前述した様に、ＣＭＵＴ素子２１０と電流電圧変換回路２１１の距離を離して実装することは困難であり、両者を近傍に配置する必要がある。そのため、このようにまばらな間隔でＣＭＵＴ素子２１０による超音波変換器を実現する場合、ＣＭＵＴ素子２１０と電流電圧変換回路２１１をひとつの筺体に実装したＣＭＵＴプローブ２１を複数用い、検出器２０を実現することが好適である。
【００４０】
図１１（ｂ）において、符号１０は診察台、符号１１は診察台１０に設置された検出窓、符号１２は患者の乳房を保持する乳房保持部材である。符号１３は検出器２０を取り付ける検出器テーブル、符号１４は検出器テーブル１３を支える支持部材、符号１５は検出器２０を所望の位置に移動させる検出器走査部、３４はレーザ光を導光する光ファイバである。検出器走査部１５は、例えば、ステッピングモータとＸＹＺステージから構成される。
【００４１】
さらに不図示ではあるが、検出器２０と乳房保持部材１２の間の空間、及び、乳房保持部材１２と不図示の乳房の間の空間は、インピーダンスマッチング材で充てんされている。インピーダンスマッチング材は整合層と呼ばれ、各々の空間の音響インピーダンスを整合させる。インピーダンスマッチング材としては、乳房と超音波変換器に音響インピーダンスが近く、パルス光を透過する液体が望ましい。具体的には水、ひまし油、ジェルなど
が用いられる。
光音響イメージング装置における乳房を観察する部分を、このような構造とすることによって、被検体である乳房の画像再構成を良好に実施できる。
【００４２】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態を、図１を用いて詳しく説明する。図１は本発明の第１の実施形態の光音響イメージング装置のうち、乳房を観察する部分の構造を示す図である。図１（ａ）は本発明の第１の実施形態の光音響イメージング装置の検出器を、診察台１０の下方向から見た模式的な図である。図１（ａ）において図面の左右方向がＸ軸、図面の上下方向がＹ軸、図面の垂直方向（紙面の奥行方向）がＺ軸である。
【００４３】
図１（ａ）において、符号１３は検出器テーブル、符号２０は検出器、符号２１はＣＭＵＴプローブである。検出器２０は、所望の数のＣＭＵＴプローブ２１の指向性（受信感度が最も高い方向）が球の中心に向くように球面状に設けられた構成を持つ。図１（ａ）では１６個のＣＭＵＴプローブ２１の例を示したが、この数に限るものではない。図１（ａ）において、符号２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄは中継基板、符号２１２は電源配線、符号２１３は信号配線である。ここで、検出器２０と中継基板２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄは検出器テーブル１３に固定されている。すなわち、検出器２０と中継基板２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの位置関係が固定されている。
【００４４】
図１（ａ）において、例えば図中ａで示した点線内のＣＭＵＴプローブ２１は、中継基板２２ａに、電源配線２１２、信号配線２１３により接続される。また、ｂで示した点線内のＣＭＵＴプローブ２１は中継基板２２ｂに、ｃで示した点線内のＣＭＵＴプローブ２１は中継基板２２ｃに、ｄで示した点線内のＣＭＵＴプローブ２１は中継基板２２ｄに電源配線２１２、信号配線２１３により接続されている。なお、ＣＭＵＴプローブ２１から出ている電源配線２１２、信号配線２１３は、図１（ａ）において図が煩雑になるのを避けるため１つのＣＭＵＴプローブ２１についてのみ記している。もちろん１６個のＣＭＵＴプローブ２１全てで電源配線２１２、信号配線２１３がされている。そして後述するように、中継基板内で電源配線がまとめられ、ＣＭＵＴプローブ２１に接続される電源配線数より少ない数の電源配線で、後述する電源部と接続される。
【００４５】
図１（ｂ）は、図１（ａ）のＣ−Ｄ断面を模式的に示した図である。図１（ｂ）において図面の左右方向がＸ軸、図面の上下方向がＺ軸、図面の垂直方向（紙面の奥行方向）がＹ軸である。図１（ｂ）において、符号１３は検出器テーブル、符号２０は検出器、符号２１はＣＭＵＴプローブ、符号２２ｂ、２２ｄは中継基板、符号３４は光ファイバ、符号２１２は電源配線、符号２１３は信号配線である。図１（ｂ）において、中継基板２２ｂ、２２ｄは不図示の取り付けねじにより検出器テーブル１３に固定されている。すなわち検出器２０と中継基板２２ｂ、２２ｃの位置関係が固定されている。その結果、ＣＭＵＴプローブ２１と中継基板２２ｂ、２２ｃを接続する電源配線２１２、信号配線２１３は動くことが無いので、例えば、検出器２０や検出器テーブル１３に固定することが可能となり、実装領域を少なくできる。
【００４６】
次に、中継基板２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄについて詳細に説明する。図２に中継基板の回路図を示す。中継基板２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄは同じ回路となっている。図２において、符号２２０、２２１、２２２、２２３はコネクタ、符号２２４、２２５はローカルレギュレータ、符号２２６は電源コネクタ、符号２２７は信号コネクタ、符号２２８は信号配線である。ＣＭＵＴプローブ２１が接続されるコネクタ２２０、２２１、２２２、２２３には、それぞれＣＭＵＴプローブ２１のコネクタ２１４（図９（ａ）参照）が接続される。
【００４７】
本実施形態では、ＣＭＵＴプローブ２１が１６個に対して４つの中継基板の例を示している。この場合、本発明におけるプローブ数であるｍ個（２以上の整数）とは１６個であり、１つの中継基板に接続されるプローブ数であるｎ個（２以上の整数、ｍ≧ｎ）とは４個である。そのため、中継基板１つあたりに接続されるＣＭＵＴプローブ２１が接続されるコネクタ２２０、２２１、２２２、２２３は４つとなる。
【００４８】
本発明の第１の実施形態では中継基板を４つとし、各々４つのＣＭＵＴプローブ２１が接続されるとして説明した。しかし、ＣＭＵＴプローブ２１の数、中継基板の数が異なる場合はその数に合わせ、コネクタの数を決定すれば良い。例えば、中継基板に接続されるＣＭＵＴプローブ２１の数が中継基板毎に異なる構成であってもかまわない。また、中継基板は共通とし、ＣＭＵＴプローブ２１の接続数を異なるように実装しても良い。具体的には、ＣＭＵＴプローブ２１が１０個の場合、各々４つのＣＭＵＴプローブ２１が接続されるコネクタを有する中継基板を４つ用意し、中継基板各々に２個、２個、３個、３個のＣＭＵＴプローブ２１を接続しても良い。このように、中継基板を共通とすると、中継基板の種類を多く作らなくともよいため設計費用等を下げることができる。
【００４９】
ＣＭＵＴプローブ２１からの信号は信号配線２２８により、信号コネクタ２２７に接続される。この際ノイズの混入が無いように、配線パターンを設計する。また信号配線は特にまとめられることはない。一方、ＣＭＵＴプローブ２１の電源配線はコネクタ２２０、２２１、２２２、２２３の１〜４ピンに相当する。これらの電源配線はまとめられ電源コネクタ２２６に接続される。本発明の第１の実施形態では、ＣＭＵＴプローブ２１が４個で電源配線が各４本、計１６本の配線が４本にまとめられる。ＣＭＵＴプローブ２１と中継基板２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄは、配線数の多い電源配線２１２、信号配線２１３で接続する必要がある。そのため、中継基板２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄは検出器２０の周囲に配置される。そして、中継基板の電源コネクタ２２６と信号コネクタ２２７から後述する電源部と受信部への配線の長さは、比較的長くなる。このように中継基板を配置することによって、電源配線数の減少の効果がより現れる。
【００５０】
一方この様な実装により、以下の問題が生じることがある。すなわち、ＣＭＵＴプローブ２１の電源配線をまとめた電源コネクタ２２６と後述する電源部との間の配線の電圧降下である。これは、ＣＭＵＴプローブ２１の電源配線をまとめたことによる電流の増加と、電源コネクタ２２６から後述する電源部までの配線が長いことによる電気抵抗の増大が原因となって生じるものである。そこで、図２のように、ＣＭＵＴプローブ２１に電源を送る配線の間にローカルレギュレータ２２４、２２５を追加することで、電圧を安定化してＣＭＵＴプローブ２１に供給する。ローカルレギュレータは、例えば三端子レギュレータＩＣと言われている集積回路等を用いても良いし、ディスクリート部品で安定化電源回路を構成しても良い。また、電源コネクタ２２６の３ピンのバイアス電源は、ほとんど電流が流れないので、上記で説明した電圧降下がほとんど起きない。そのため、ローカルレギュレータを実装しなくとも問題ない。
【００５１】
また、電源コネクタ２２６から後述する電源部までの配線が長いことにより混入したノイズを減衰させるために、中継基板の電源線にノイズフィルタ（不図示）を追加し電源ノイズの削減を行うとさらに好適である。ノイズフィルタは、フェライトビーズ等のインダクタンス成分とコンデンサの静電容量によるフィルタや、抵抗とコンデンサによるフィルタや、それらの組み合わせにより実現する。
【００５２】
前述したように、中継基板にはコネクタを用いて配線を結線する。ＣＭＵＴプローブ２１と前記中継基板の配線には、少なくとも１ヶ所以上でコネクタを用いた接続を設けると、ＣＭＵＴプローブ２１の交換が容易に行える。ＣＭＵＴプローブ２１の背面にコネクタを実装し、ＣＭＵＴプローブ２１と配線が完全に分離できるようにすると、より好適であ
る。こうすることで、ＣＭＵＴプローブ２１と中継基板間の電源配線２１２、信号配線２１３の位置を固定したまま保守作業を行えるので、ＣＭＵＴプローブ２１の交換がより容易になる。このメリットは、多くのＣＭＵＴプローブ２１を実装した、配線の多い検出器２０の場合、より顕著となる。
【００５３】
次に、中継基板からの配線の実装方法について説明する。図３は図１（ａ）同様、第１の実施形態の光音響イメージング装置の検出器を、診察台１０の下方向から見た模式的な図である。図３において図面の左右方向がＸ軸、図面の上下方向がＹ軸、図面の垂直方向（紙面の奥行方向）がＺ軸である。図３は中継基板と接続される配線がわかりやすいように模式的に示した。図３において、すでに説明を行っている符号の説明は省略する。
【００５４】
図３において、符号１６は診察台１０と固定されたフレーム、符号２３は配線固定部材である。符号２４ａは、中継基板２２ａおよび中継基板２２ｄそれぞれの、電源コネクタ２２６および信号コネクタ２２７からの配線をまとめたケーブルである。符号２４ｂは中継基板２２ｂおよび中継基板２２ｃそれぞれの、電源コネクタ２２６および信号コネクタ２２７からの配線をまとめたケーブルである。また、各々のＣＭＵＴプローブ２１と中継基板２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄと間には電源配線２１２、信号配線２１３があるが、図が煩雑化するのを避けるために省略した。図３では、電源コネクタ２２６および信号コネクタ２２７からの配線をまとめたが、もちろん別々の構成のケーブルとしても良い。電源コネクタからの配線はバイアス電圧を含むので耐圧の高いケーブルが必要となる。信号コネクタ２２７からの配線を別にすることによって低い耐圧（すなわち細い）のケーブルを使うことが可能となる利点がある。
【００５５】
ケーブル２４ａおよびケーブル２４ｂは、検出器テーブル１３およびフレーム１６に、固定部材２３で固定されている。そして、検出器２０および検出器テーブル１３は、診察台１０に固定された乳房保持部材１２に対して走査（移動）する。すなわち、検出器テーブル１３はフレーム１６に対して移動する。この時、ケーブル２４ａ、２４ｂの可動部分は、ケーブルベア（登録商標）と呼ばれるフレキシブルなケーブルのガイドの中に実装すると好適である。具体的な乳房保持部材１２に対して走査（移動）の方法については、特許文献２や、特許文献４に詳細に述べられているので、詳細な説明は省略する。このような実装によって可動部分であるケーブル２４ａ、ケーブル２４ｂの線数を少なくできるので、検出器テーブル１３を走査（移動）する検出器走査部１５のアクチュエータを小さな出力のものにできる。
【００５６】
図４の電気回路ブロック図を用いて、第１の実施形態の光音響イメージング装置の回路構成とその動作について説明する。図４において、符号１は被検体である乳房、符号３はレーザパルス送信部、符号４は受信部、符号５はシステム制御部、符号６は画像データの出力端子、符号７はＣＭＵＴプローブ２１に電源を供給する電源部である。
レーザパルス送信部３中、符号３１はレーザ発光制御回路、符号３２はＱスイッチ、符号３３はレーザ装置である。
【００５７】
被検体１の近傍において、符号２０は検出器、符号２１はＣＭＵＴプローブ、符号２２ａは中継基板、符号２４ａはケーブルである。図の煩雑さを防ぐため、ＣＭＵＴプローブ２１は一つだけ示し、それに対応する中継基板２２ａや配線だけを記載したが、他のＣＭＵＴ素子に対しても同様の構成である。符号３４は検出器２０にレーザ光を導く光ファイバ、符号３５は受信部４にレーザの発光時刻を伝えるための光ファイバである。
【００５８】
受信部４において、符号４２はＡＤ変換器である。符号４３は受信基準クロック回路でありＡＤ変換器４２のサンプリングクロックを供給する。符号４４は光ファイバ３５により導光されたレーザパルスを電気信号に変換する光検出器である。符号４５はＡＤ変換器
４２で変換されたデジタルデータ（光音響データ）を信号処理する信号処理部である。符号４５１は書き込み制御回路、符号４５２はＦＩＦＯ等のメモリ、符号４５３は信号処理回路である。前述した様に、図中には、検出器２０が備える複数のＣＭＵＴプローブ２１のうち一つだけが示されており、受信部４についても、実際には、それら複数のＣＭＵＴ素子ごとに並列にメモリ４５２を備えている。
【００５９】
図４の構成において、レーザ発光制御回路３１は、光照射タイミング制御手段であるところのシステム制御部５からのレーザ発光指示に従い、発振開始信号Ｓ１をＱスイッチ３２に出力する。そして、レーザ装置３３は、発振開始信号Ｓ１のタイミングでレーザパルスを照射する。ここでＱスイッチ３２は、他の構成の発振制御手段であっても構わない。例えば、半導体レーザの場合は、直接変調で十分に高速な応答が可能であるので、Ｑスイッチを用いず、変調ドライバを使用すると良い。すなわち、変調ドライバが発振制御手段となる。レーザパルスは、ファイバ３４により導光され、被検体１を照射する。
【００６０】
被検体１に入射したレーザパルスは、被検体１の吸収効率に従った光音響波を発生させる。受信部４は、以下に示すように光音響波を受信し、画像再構成を行って断層画像の画像データを生成する。ＣＭＵＴ素子に入力された光音響波はアナログ電気信号（光音響信号）に変換されて出力される。変換後のアナログ電気信号（光音響信号）は、ＡＤ変換器４２でデジタルデータ（光音響データ）Ｓ４に変換される。また、必要に応じて信号増幅処理が実行される。
【００６１】
一方、ＡＤ変換器４２に入力するサンプリングクロックＳ３は、受信基準クロック回路４３で作られたジッタの少ない安定した基準クロックである。前記光音響データＳ４のメモリ４５２への書き込みタイミングは、光検出器４４の出力である受光トリガ信号Ｓ２により決定される。そして、決定された書き込みタイミング以後の所望の数のＡＤ変換されたデジタルデータ（光音響データ）Ｓ４が順次メモリ４５２に記憶される。すなわち、書き込み制御回路４５１は、受光トリガ信号Ｓ２が入力された時刻を起点として、サンプリングクロックＳ３のタイミングでＡＤ変換されたデジタルデータ（光音響データ）Ｓ４を、所望の数を連続してメモリ４５２に記憶する。
【００６２】
信号処理回路４５３は、他のＣＭＵＴ素子に対応する光音響データもメモリから共に読み出し、信号処理（画像再構成）を行い、光音響波に基づく生体内の画像データを作成する（断層画像化）。そして、出力端子６から画像データを出力する。本実施形態では再構成された画像データを出力する出力端子６を明示的に記したが、例えば再構成された画像データを不図示のメモリに記憶するためのネットワーク入出力端子や、単に記憶するための不揮発性メモリであっても良い。
【００６３】
図４においては、ハードウエアで光音響データに対する信号処理を行う構成を説明したが、ソフトウエア処理でもかまわない。特に、マルチコア化されたＣＰＵを用いることによって比較的短時間で画像再構成が可能となる。ソフトウエアで処理する場合はメモリ４５２から読み出し処理を行う。この場合、ソフトウエア処理の負荷が集中しないようなレーザパルスの照射タイミングを決定することが望ましい。画像再構成には、整相加算など既知の様々な手法を利用できる。
【００６４】
ＣＭＵＴプローブ２１への電源は電源部７より供給する。例えば、電源部７を受信部４と同一ラック内に設置される。中継基板２２ａ〜２２ｄでローカルレギュレータを実装する場合、電源部７はそれを加味して電圧を出力することが好ましい。具体的には、ローカルレギュレータの入出力間電圧降下、各中継基板から電源部７への配線での電圧降下、および、ＣＭＵＴプローブ２１の電源電圧を加えた値よりも、大きな電圧を出力する。
【００６５】
電源部７の電源電圧が大きければ、中継基板２２ａ〜２２ｄから電源部７の配線の電圧降下に対する設計マージンが大きくできるが、ローカルレギュレータの電力消費量が増加し、発熱量の増大を招く。そこで、電源部７は、ローカルレギュレータの最小入出力間電圧と、中継基板２２ａ〜２２ｄから電源部７の配線の最大の電圧降下を加えた電圧値に、０．１〜１Ｖ程度を加えた電圧値を出力すると良い。なお、ここでは正電圧のレギュレータの場合について説明したが、負電圧のレギュレータの場合は絶対値で考えればよい。電源部７の電圧をこのように設定することによって、ＣＭＵＴプローブ２１に安定的に所望の電圧を印加できる。
【００６６】
第１の実施形態によれば、ＣＭＵＴプローブ２１の電源配線を中継基板２２ａ〜２２ｄでまとめることにより、線数を少なくできる。その結果、ケーブル２４ａ、２４ｂの配線数を減らせるので、ケーブル２４ａ、２４ｂの実装領域を少なくできる。そして装置全体を小型化できる効果がある。また、中継基板を実装することによって可動部分の配線数を少なくできる。すなわち、ケーブル２４ａ、２４ｂとして細いケーブルを用いることが可能になる。その結果、検出器２０を走査（移動）する場合にかける力を少なくできる。その結果、検出器テーブル１３を動かすアクュチエータのサイズを小さくできるので、発熱の減少、消費電力の減少、コストの削減の効果がある。
【００６７】
以上のように、第１の実施形態の装置は、静電容量型の変換素子と電流電圧変換回路を含むｍ個（ｍは２以上の整数）のプローブを備える検出器と、被検体からの音響波由来の信号を処理する受信部、電源部およびプローブを接続する中継基板を備える。中継基板は、電源部および受信部と、前記プローブとの間を、電源配線および信号配線でそれぞれ接続する。そして中継基板は、ｎ個（ｎは２以上の整数で、ｍ≧ｎ）からの信号配線および電源配線を入力され、ｎ個のプローブからの信号配線の数を変えずに（同数のまま）受信部に、ｎ個のプローブからの電源配線よりも少ない数の電源配線を電源部側に、接続する。
【００６８】
このような構成により、ケーブルの実装領域を少なくでき、装置全体を小型化できる効果がある。また、前記検出器を移動させる走査部を有する場合は、前記検出器とひとつまたは複数の中継基板の位置関係が固定されていることにより、可動部のケーブルを細いものとすることが可能となる。その結果、検出器テーブル１３を動かすアクチュエータを小さなものにすることが可能となり、発熱の減少、消費電力の減少、コストの削減の効果がある。
【００６９】
＜第２の実施形態＞
図５を用いて説明する第２の実施形態は、第１の実施形態とは中継基板の数が異なる。図５（ａ）は本発明の第２の実施形態の光音響イメージング装置の検出器を、診察台１０の下方向から見た模式的な図である。図５（ａ）において図面の左右方向がＸ軸、図面の上下方向がＹ軸、図面の垂直方向（紙面の奥行方向）がＺ軸である。
【００７０】
図５（ａ）において、符号１３は検出器テーブル、符号２０は検出器、符号２１はＣＭＵＴプローブである。検出器２０は半球状であり、複数のＣＭＵＴプローブ２１を球面上に備えている。各ＣＭＵＴプローブ２１の指向性（感度の高い方向）は、球の中心に向くように配置されている。図５（ａ）では１６個のＣＭＵＴプローブ２１の例を示したが、この数に限るものではない。また検出器２０の形状は半球に限らず、少なくとも一部のＣＭＵＴプローブの指向性を異ならせて配置できれば良い。例えば、お椀型、皿状、複数の平面あるいは曲面が組み合わさった形状など、様々な検出器を利用できる。また、ここで言う半球とは、厳密に球の中心を通る面を断面とする物に限らない。その場合、容器の形状は、厳密な半球よりも小さく（または大きく）なる。
【００７１】
図５（ａ）において、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇ、２２ｈは中継基板、２１２は電源配線、２１３は信号配線である。ここで、検出器２０と中継基板２２ａ〜２２ｈは検出器テーブル１３に固定されている。すなわち、検出器２０と、各中継基板２２ａ〜２２ｈの位置関係が固定されている。図５（ａ）において、点線ａ内の２個のＣＭＵＴプローブ２１は、中継基板２２ａに、電源配線２１２、信号配線２１３により接続される。また、点線ｂ内のＣＭＵＴプローブ２１は中継基板２２ｂに、点線ｃ内のＣＭＵＴプローブ２１は中継基板２２ｃに、点線ｄ内のＣＭＵＴプローブ２１は中継基板２２ｄに，点線ｅ内のＣＭＵＴプローブ２１は中継基板２２ｅに接続される。また、点線ｆ内のＣＭＵＴプローブ２１は中継基板２２ｆに、点線ｇ内のＣＭＵＴプローブ２１は中継基板２２ｇに、点線ｈ内のＣＭＵＴプローブ２１は中継基板２２ｈに接続される。なお、電源配線２１２、信号配線２１３は、図が煩雑になるのを避けるため１つのＣＭＵＴプローブ２１についてのみ記している。しかし実際は、１６個のＣＭＵＴプローブ２１全てに電源配線２１２、信号配線２１３が接続されている。そして前述した様に、中継基板内で電源配線がまとめられ、ＣＭＵＴプローブ２１に接続される電源配線数より少ない数の電源配線で電源部７と接続される。
【００７２】
図５（ｂ）は図５（ａ）のＣ−Ｄ断面を模式的に示した図である。図５（ｂ）において図面の左右方向がＸ軸、図面の上下方向がＺ軸、図面の垂直方向（紙面の奥行方向）がＹ軸である。符号１３は検出器テーブル、符号２０は検出器、符号２１はＣＭＵＴプローブ、符号２２ｃ、２２ｇは中継基板、符号３４は光ファイバ、符号２１２は電源配線、符号２１３は信号配線である。図５（ｂ）において、中継基板２２ｃ、２２ｇは不図示の取り付けねじにより検出器テーブル１３に固定されている。すなわち検出器２０と中継基板２２ｃ、２２ｇの位置関係が固定されている。その結果、ＣＭＵＴプローブ２１と中継基板２２ｃ、２２ｇを接続する電源配線２１２、信号配線２１３は動くことが無いので、検出器２０や検出器テーブル１３などに固定することが可能となり、実装領域を少なくできる。
第２の実施形態における中継基板２２ａ〜２２ｈは、第１の実施形態と比べて接続されるＣＭＵＴプローブ２１の数が異なるだけなので、詳しい説明は省略する。
【００７３】
第２の実施形態では、説明のため２つのＣＭＵＴプローブ２１を中継基板で受ける構成を示した。より好適には、８〜１２８本のＣＭＵＴプローブ２１からの入力を受ける中継基板を用いるとよい。具体例として、検出器２０に実装するＣＭＵＴプローブ２１の数を５１２本、中継基板の数を８枚とする。この場合、中継基板１つにつき、ＣＭＵＴプローブ２１が６４本入力される。別の例として、検出器２０に実装するＣＭＵＴプローブ２１の数を３２本、中継基板を１枚とする。この場合、中継基板１枚につき、３２本全てのＣＭＵＴプローブ２１が入力される。中継基板の数は、上述した条件と装置の実装可能領域等から決定するとよい。また、中継基板の数が多いと、中継基板を実装する機構が多く必要になり、機構が複雑化しコストアップとなる。そのため中継基板の数は１６以下とすると良い。
【００７４】
また、中継基板の数が複数の場合、図１（ａ）や図５（ａ）に示した様に、検出器２０の周囲にほぼ同心円状に配置すると良い。このように配置すると、中継基板とＣＭＵＴプローブとの間の配線を共通化できるので、配線の種類を少なくできる効果がある。
中継基板から電源部７と受信部４への配線の実装方法については、一つのあるいは複数の中継基板の電源コネクタ２２６、信号コネクタ２２７からの配線をまとめケーブル化する。例えば第１の実施形態と同様に、２つの中継基板の電源コネクタ２２６、信号コネクタ２２７からの配線をまとめて、４本のケーブルを配線すると良い。前述した様に、電源コネクタ２２６、信号コネクタ２２７からの配線を別々にまとめて実装しても良い。また、検出器２０（検出器テーブル１３）を走査（移動）する場合も、第１の実施形態と同様に、ケーブルを検出器テーブル１３とフレーム１６各々に固定し、ケーブルベア（登録商
標）と呼ばれるフレキシブルなケーブルのガイドの中に実装すると好適である。
他の構成は、第１の実施形態で説明したとおりであるので、説明は省略する。
【００７５】
以上の記載では、中継基板を物理的に８つ実装した場合について説明した。第２の実施形態の他の場合として、中継基板の物理的な数は第１の実施形態同様４つであるが、電気回路的に８つとしても良い。すなわち、図１の中継基板２２ａ〜２２ｄがそれぞれ、２つの独立した電気回路を持つ構成である。このような形態では、中継基板の物理的な数が少ないので、取り付け機構を簡略化できる。また、物理的に８つの中継基板を実装する場合同様に、中継基板２２と電源部７との電源配線に流れる電流を分散でき電圧降下を少なくすること、ローカルレギュレータ１つあたりの消費電力を下げることができ、放熱器が簡略化できる利点もある。
【００７６】
第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、ＣＭＵＴプローブ２１の電源配線を中継基板２２ａ〜２２ｈでまとめることにより、線数を少なくできる。その結果、中継基板２２ａ〜２２ｈからのケーブルの配線数が減少するので、実装領域を少なくできる。そして装置全体を小型化できる効果がある。また、検出器２０を走査（移動）する場合には、中継基板を実装することによって可動部分の配線数を少なくできる。その結果、可動部分を少ない力で動かすことが可能となる。すなわち、検出器テーブル１３を動かすアクチュエータを小さなものにすることが可能となり、発熱の減少、消費電力の減少、コストの削減の効果がある。
【００７７】
さらに、本発明の第２の実施形態によれば、検出器２０に実装されるＣＭＵＴプローブ２１の数を基に中継基板の数を決定することにより、装置の実装可能領域に適合した実装が可能となる。また、中継基板の数を１以上かつ１６以下にすることによって、コストを抑える効果がある。さらに、中継基板の数が複数の場合、中継基板を検出器２０の周囲にほぼ同心円状に配置することによって、中継基板とＣＭＵＴプローブ２１との間の配線を共通化できるので、製作する上でコストダウン等の効果を有する。
【００７８】
以上説明したように、第２の実施形態の装置では、中継基板の数は１以上かつ１６以下であり、検出器２０の周囲にほぼ同心円状に配置されている。このような構成により、コストを抑える効果、および、ＣＭＵＴプローブ２１との間の配線の種類を少なくできる効果を得られる。
【００７９】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態では、第１および第２の実施形態と中継基板の形状が大きく異なる。第３の実施形態では、中継基板の形状を工夫することによって、ＣＭＵＴプローブ２１と中継基板の配線をより一層短くすることや、電源配線、信号配線の共通化が可能になる。
第３の実施形態を、図６を用いて更に詳しく説明する。図６（ａ）は本発明の第３の実施形態の光音響イメージング装置の検出器を、診察台１０の下方向から見た模式的な図である。図６（ａ）において図面の左右方向がＸ軸、図面の上下方向がＹ軸、図面の垂直方向（紙面の奥行方向）がＺ軸である。
【００８０】
図６（ａ）において、符号１３は検出器テーブル、符号２０は検出器、符号２１はＣＭＵＴプローブである。検出器２０は半球状であり、複数のＣＭＵＴプローブ２１を球面上に備えている。各ＣＭＵＴプローブ２１の指向性（感度の高い方向）は、球の中心に向くように配置されている。図６（ａ）では１６個のＣＭＵＴプローブ２１の例を示したが、この数に限るものではない。また検出器２０の形状は半球に限らず、少なくとも一部のＣＭＵＴプローブの指向性を異ならせて配置できれば良い。
【００８１】
図６（ａ）において、２２ｊは中継基板である。中継基板２２ｊの形状は図を見てわか
るように検出器２０とほぼ同心の中空円盤状の形状である。図６の場合、本発明におけるプローブ数であるｍ個とは１６個であり、１つの中継基板に配線を入力するプローブ数であるｎ個も１６個である（ｍ≧ｎのうち、ｍ＝ｎの場合）。
【００８２】
図６（ｂ）は図６（ａ）のＣ−Ｄ断面を模式的に示した図である。図６（ｂ）において図面の左右方向がＸ軸、図面の上下方向がＺ軸、図面の垂直方向（紙面の奥行方向）がＹ軸である。図６（ｂ）において、符号１３は検出器テーブル、符号２０は検出器、符号２１はＣＭＵＴプローブ、符号２２ｊは中継基板、符号３４は光ファイバ、符号２１２は電源配線、符号２１３は信号配線である。
【００８３】
図６（ｂ）において、中継基板２２ｊは不図示の取り付けねじにより、検出器テーブル１３に固定されている。検出器２０の中心位置と中継基板２２ｊの中心位置が略同一の位置となるように取り付けられる。すなわち、検出器２０と中継基板２２ｊの位置関係が固定される。その結果、ＣＭＵＴプローブ２１と中継基板２２ｊを接続する電源配線２１２、信号配線２１３は動くことが無いので、例えば、検出器２０や検出器テーブル１３に固定することが可能となり、実装領域を少なくできる。
【００８４】
図６（ａ）において、ＣＭＵＴプローブ２１は中継基板２２ｊに電源配線２１２、信号配線２１３により接続される。第１の実施形態、第２の実施形態と違い、中継基板２２ｊの形状は中空円盤状（ドーナツ状）なので、コネクタを中継基板２２ｊに配置する際に、ＣＭＵＴプローブ２１とコネクタとの距離が最短になるような配置が可能になる。その結果、ＣＭＵＴプローブ２１と中継基板２２ｊを接続する電源配線２１２、信号配線２１３は短くできる。なお、電源配線２１２、信号配線２１３は、図６（ａ）において図が煩雑になるのを避けるため記述を省いている。しかし実際は、１６個のＣＭＵＴプローブ２１全てで電源配線２１２、信号配線２１３がされている。そして前述した様に、中継基板２２ｊ内で電源配線がまとめられ、ＣＭＵＴプローブ２１に接続される電源配線数より少ない数の電源配線で電源部７と接続される。
【００８５】
第３の実施形態では中継基板の数は１つなので、検出器２０に実装するＣＭＵＴプローブ２１の数が大きい場合、第２の実施形態で例示したように、１つの物理的なプリント基板内に、複数の電気回路的な構成を配置すると良い。例えば、１つの中空円盤状の中継基板２２ｊにおいて、電気回路的には４つの独立した回路が構成されるように設計する。これにより、中継基板２２ｊと電源部７との電源配線に流れる電流を分散できるので、電圧降下を少なくできる。また、ローカルレギュレータの発熱に関しても、レギュレータＩＣが分割されることによって、各々の放熱器を小さくできる。電気回路的な分割数は４つに限ることは無く、装置の諸条件に応じて定めれば良い。例えば、分割数を１〜１６とすると好適である。
【００８６】
さらに、第３の実施形態では、第１、第２の実施形態に比べ、中継基板２２ｊを中空円盤状の形状の１枚の基板にすることによって、中継基板２２ｊを検出器テーブル１３に実装する機構を簡略化できる。
【００８７】
第３の実施形態の図６（ｂ）とは異なる実装例を、図７に示す。図７において図面の左右方向がＸ軸、図面の上下方向がＺ軸、図面の垂直方向（紙面の奥行方向）がＹ軸である。図７において、符号１３は検出器テーブル、符号２０は検出器、符号２１はＣＭＵＴプローブ、符号２２ｊ、２２ｋは中継基板、符号３４は光ファイバ、符号２１２は電源配線、符号２１３は信号配線である。
図７において、中継基板２２ｊ、２２ｋは、それぞれ中空円盤状の形状の基盤であり、不図示の取り付けねじにより検出器テーブル１３に固定される。このとき、検出器２０の中心位置と、中継基板２２ｊおよび２２ｋの中心位置は、ほぼ同じ位置となるように取り
付けられる。したがって、図６の形態のメリットはそのまま享受できる。
【００８８】
図７の例と図６の構成との大きな違いは、直径の異なる中空円盤状（ドーナツ状）の中継基板２２ｊ、２２ｋが２つある点である。図７を見てわかるように、２つの直径の異なる中空円盤状の中継基板２２ｊ、２２ｋを用いることにより、図６の場合比較してさらに、ＣＭＵＴプローブ２１と中継基板２２ｊを接続する電源配線２１２、信号配線２１３を短くできる。その結果、ＣＭＵＴプローブ２１と中継基板２２を接続する電源配線２１２、信号配線２１３の実装領域を、より一層少なくできる。
中継基板２２ｊ、２２ｋは、第１の実施形態や第２の実施形態と形状が異なるだけであるので、他の構成の説明は省略する。
【００８９】
第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、ＣＭＵＴプローブ２１の電源配線を中継基板２２ｊ、２２ｋでまとめることが可能となり、線数を少なくできる。その結果、中継基板２２ｊ、２２ｋから電源部７のケーブルの配線数が減少するので、実装領域を少なくできる。そして装置全体を小型化できる効果がある。また、検出器２０を走査（移動）する場合には、中継基板を実装することによって可動部分の配線数を少なくすることが可能となる。その結果、可動部分を少ない力で動かすことが可能となる。すなわち、検出器テーブル１３を動かすアクチュエータを小型化できるので、発熱の減少、消費電力の減少、コストの削減の効果がある。
【００９０】
さらに、第３の実施形態によれば、検出器２０に実装されるＣＭＵＴプローブ２１と、中継基板２２ｊ、２２ｋを近づけることが可能となる。そのため、ＣＭＵＴプローブ２１と、中継基板２２ｊ、２２ｋの実装領域を少なくでき、装置の小型化が可能になる効果を有する。
【００９１】
以上説明したように、第３の実施形態の装置では、一つまたは複数の前記中継基板の形状は中空円盤状であり、前記中継基板の中心と前記容器状の形状の中心が略同一の位置である。このような構成により、さらなる装置の小型化を実現できる。
【００９２】
＜第４の実施形態＞
第４の実施形態は、第１から第３の実施形態のＣＭＵＴプローブ２１と中継基板を接続する電源配線２１２、信号配線２１３をフレキシブルプリント基板により実現する方法である。
【００９３】
第４の実施形態の場合も、上記各実施形態と同様に、ＣＭＵＴプローブ２１と中継基板の相対的な位置関係は変化しない。さらに、電源配線２１２は一つのＣＭＵＴプローブ２１に対する電源供給を行うため、要求される電流値が小さい。そのため、接続する電源配線２１２、信号配線２１３をフレキシブル基板で容易に作成可能となる。
【００９４】
電源配線２１２、信号配線２１３をフレキシブル基板で実現した場合、ケーブルを用いた場合に比較して、束線等を行う必要が無いので実装が容易になる。特に、第３の実施形態のように中継基板が中空円盤状の場合、電源配線２１２、信号配線２１３の配線長も短くできるので、フレキシブル基板で実現した場合に懸念されるコストの増加も抑制できる。なお、後述する第５の実施形態においても、電源配線２１２、信号配線２１３をフレキシブルプリント基板により実現することで、実装を容易にできる。
【００９５】
＜第５の実施形態＞
第５の実施形態は、第１から第４の実施形態で説明した半球状あるいはお椀型の検出器と異なり、特許文献１のように平面状の検出器を用いた実施形態である。
図８において、符号１３は検出器テーブル、符号２０は検出器、符号２１はＣＭＵＴプ
ローブである。平面状の検出器２０は複数のＣＭＵＴプローブ２１を備える。複数のＣＭＵＴプローブ２１は、指向性が平行になるように設けられる。すなわち、各ＣＭＵＴプローブの感度の高い方向は略同じである。ＣＭＵＴプローブ２１の数は、５個に限るものではない。ＣＭＵＴプローブ２１は、１次元あるいは２次元に、所望の数だけ実装されている。
【００９６】
図８において、符号２２は中継基板、符号２２０はコネクタ、符号２２６は電源コネクタ、符号２２７は信号コネクタ、符号２４は電源配線と信号配線のケーブルである。ここで、検出器２０と中継基板２２は検出器テーブル１３に固定されている。すなわち、検出器２０と中継基板２２の位置関係が固定されている。図８において、ＣＭＵＴプローブ２１は中継基板２２のコネクタ２２０に電源配線２１２、信号配線２１３により接続される。なお、電源配線２１２、信号配線２１３は、図８において図が煩雑になるのを避けるため１つのＣＭＵＴプローブ２１についてのみ記している。しかし実際は、５個のＣＭＵＴプローブ２１全てで電源配線２１２、信号配線２１３によりコネクタ２２０と接続されている。そして前述した様に、中継基板内で電源配線がまとめられ、ＣＭＵＴプローブ２１に接続される電源配線数より少ない数の電源配線で電源部７とケーブル２４により接続される。前述した様にケーブル２４は電源配線のケーブルと信号配線のケーブルの２本で実現されていてもかまわない。
【００９７】
本実施形態のように検出器２０が平面状の場合でも、ＣＭＵＴプローブ２１の電源配線を中継基板２２でまとめることにより線数を少なくできる。その結果、ケーブル２４の配線数が減少するので、ケーブル２４の実装領域を少なくできる。その結果、装置全体を小型化できる効果がある。また、検出器２０を走査（移動）する場合には、中継基板を実装することによって可動部分の配線数を少なく、すなわち、ケーブル２４を細いケーブルにすることが可能となる。その結果、可動部分を少ない力で動かすことが可能となる。すなわち、検出器テーブル１３を動かすアクチュエータを小さなものにすることが可能となり、発熱の減少、消費電力の減少、コストの削減の効果がある。
【００９８】
以上各実施形態で説明したように、本発明によれば、検出器の超音波変換器としてＣＭＵＴプローブを用いた場合であっても、中継基板で多くの電源配線をまとめ、より少ない本数の電源配線で電源部と接続できる。そのため、ＣＭＵＴプローブからの配線に要する領域を少なくできる効果がある。そしてその結果、装置の小型が可能となる。
さらに検出器が移動する場合に、検出器と中継基板の位置関係が固定されるように実装し、中継基板からの配線を可動部分にすることによって、機械的な抵抗を小さくすることが可能となる。そしてその結果、移動手段のアクチュエータを小さなものとすることができる効果も有する。
【符号の説明】
【００９９】
４：受信部，２０：検出器，２１：ＣＭＵＴプローブ，２２：中継基板，４５：信号処理部，２１０：ＣＭＵＴ素子，２１１：電流電圧変換回路，２１２：電源配線
２１３：信号配線
【図１】
2018051407.tif 000003
【図２】
2018051407.tif 000004
【図３】
2018051407.tif 000005
【図４】
2018051407.tif 000006
【図５】
2018051407.tif 000007
【図６】
2018051407.tif 000008
【図７】
2018051407.tif 000009
【図８】
2018051407.tif 000010
【図９】
2018051407.tif 000011
【図１０】
2018051407.tif 000012
【図１１】
2018051407.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月14日(2018.2.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源部から電圧を供給される静電容量型の変換素子と、前記変換素子から出力される電流を電圧に変換する電流電圧変換回路と、を備えたｍ個（ｍは２以上の整数）のプローブを有する検出器と、
前記プローブから出力される電気信号を処理する受信部と、
前記電源部と前記プローブの間の電源配線を中継する中継基板と、
を備え、
前記中継基板は、前記ｍ個のプローブのうちｎ個（ｎは２以上の整数であり、ｍ≧ｎ）のプローブからの電源配線を入力され、前記ｎ個のプローブからの電源配線よりも少ない数の電源配線を前記電源部側に接続する
ことを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項２】
前記プローブのそれぞれには、複数の前記電源配線が接続されており、
前記中継基板は、当該中継基板に接続されたｎ個の前記プローブの間で対応する前記電源配線をまとめる
ことを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項３】
前記検出器を移動させる走査手段をさらに有し、
前記検出器と前記中継基板の位置関係は固定されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の被検体情報取得装置。
【請求項４】
前記検出器が備えるプローブのうち、少なくとも一部のプローブの受信感度が最も高い方向は、他のプローブとは異なる
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項５】
前記検出器は、半球状の容器であり、
前記プローブの受信感度が最も高い方向は、球の中心を向いている
ことを特徴とする請求項４に記載の被検体情報取得装置。
【請求項６】
前記中継基板は中空円盤状であり、前記中継基板の中心と前記容器の中心は略同一の位置である
ことを特徴とする請求項５に記載の被検体情報取得装置。
【請求項７】
直径が異なる複数の前記中空円盤状の中継基板を有する
ことを特徴とする請求項６に記載の被検体情報取得装置。
【請求項８】
前記検出器の周囲に配置された複数の前記中継基板を有する
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項９】
前記複数の中継基板は同心円状に配置されている
ことを特徴とする請求項８に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１０】
前記中継基板の数は、１以上かつ１６以下である
ことを特徴とする請求項８または９に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１１】
前記中継基板は、電気的に独立した複数の電気回路を含む
ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１２】
前記中継基板は、前記電源配線に接続されたローカルレギュレータを有する
ことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１３】
前記プローブと前記中継基板の接続には、コネクタが用いられる
ことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１４】
前記コネクタは、前記プローブの背面に実装される
ことを特徴とする請求項１３に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１５】
前記プローブは、光源からの光を照射された前記被検体から発生した音響波を受信するものである
ことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１６】
前記プローブは、前記変換素子から送信されたのち前記被検体で反射した音響波を受信するものである
ことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１７】
前記被検体の特性情報を表示する表示手段をさらに有する
ことを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、電源部から電圧を供給される静電容量型の変換素子と、前記変換素子から出力される電流を電圧に変換する電流電圧変換回路と、を備えたｍ個（ｍは２以上の整数）のプローブを有する検出器と、前記プローブから出力される電気信号を処理する受信部と、前記電源部と前記プローブの間の電源配線を中継する中継基板と、を備え、前記中継基板は、前記ｍ個のプローブのうちｎ個（ｎは２以上の整数であり、ｍ≧ｎ）のプローブからの電源配線を入力され、前記ｎ個のプローブからの電源配線よりも少ない数の電源配線を前記電源部側に接続することを特徴とする被検体情報取得装置である。