(57)【要約】  トランスデューサ（６）のネットワーク（５）を含む放出手段を少なくとも含み、これらの放出手段が、反射キャビティ（７）内に、前記トランスデューサのネットワークに目標媒体（２）の少なくとも１つの目標点（４）にフォーカスされた少なくとも１つの波を放出させるように適合される、パルスをフォーカスするためのデバイスである。前記反射キャビティは、前記波の多重散乱を発生させるように適合された多重散乱媒体（８）を含む。
2015519963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスデューサ（６）のアレイ（５）を含む放出手段を少なくとも含み、前記放出手段が、反射キャビティ（７）内に、前記トランスデューサのアレイに目標媒体（２）の少なくとも１つの目標点（４）にフォーカスされた少なくとも１つの波を放出させるように適合される、パルスをフォーカスするためのデバイスであって、
前記反射キャビティが、前記波の多重散乱を発生させるように適合された多重散乱媒体（８）を含むことを特徴とする、
パルスをフォーカスするためのデバイス。
【請求項２】
前記多重散乱媒体（８）が複数の散乱体（８ａ）を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記散乱体（８ａ）が互いに対して実質的に同一である、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記散乱体（８ａ）のそれぞれが、前記反射キャビティ（７）内の波の波長の実質的に０．１から５倍の少なくとも１つの横断寸法を有する、請求項２または３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記散乱体（８ａ）のそれぞれが、前記反射キャビティ（７）内の波の波長の実質的に０．５から１倍の少なくとも１つの横断寸法を有する、請求項２から４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記散乱体（８ａ）が、前記多重散乱媒体（８）内に、非周期的に分布する、請求項２から５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項７】
前記反射キャビティ（７）の断面積におけるその表面密度が、前記反射キャビティ（７）内の波の波長の１０倍に等しい辺を有する正方形と等価な表面積あたり実質的に２から３０個の散乱体であるように、前記散乱体（８ａ）が前記多重散乱媒体（８）内に分布する、請求項２から６のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項８】
音響散乱体（８ａ）が、その体積充填密度が１％から３０％の間であるように、前記多重散乱媒体（８）内に分布する、請求項２から７のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項９】
音響散乱体（８ａ）のそれぞれが、５よりも大きな、幅に対する長さの比を有する、請求項２から８のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記波が音波である、請求項１から９のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記反射キャビティ（７）が液体（１０）を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記反射キャビティ（７）が、その端部（７ａ）の少なくとも１つに窓（７ｂ）を含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記多重散乱媒体（８）が、前記端部（７ａ）近傍に配置される、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記目標媒体（２）が、生体組織を含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記反射キャビティ（７）と前記目標媒体（２）との間に配置されたレンズ（９）を含む、請求項１から１４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記放出手段が、前記目標媒体（２）内の、少なくとも１に等しい数Ｋの所定の目標点ｋ（４）に向けて、前記アレイ（５）の各トランスデューサｉに、放出信号
【数１】
2015519963.tif 000012
を放出させることによって波ｓ（ｔ）を放出するように適合され、
前記信号ｅｉｋ（ｔ）が、前記トランスデューサｉが信号ｅｉｋ（ｔ）を放出する際に、パルス波が目標点ｋにおいて発生するように適合された所定の個別の放出信号である、請求項１から１５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記放出手段が、目標点（４）においてキャビテーション泡を発生させることが可能な波を放出するように適合された、請求項１０から１６のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１８】
トランスデューサ（６）のアレイ（５）が目標媒体（２）の少なくとも１つの目標点（４）にフォーカスされた少なくとも１つの波を放出する、少なくとも１つの放出ステップであって、前記波が前記目標媒体に到達する前に反射キャビティ（７）を通って伝搬する、放出ステップを含む、パルスをフォーカスする方法であって、
前記放出ステップの間に、前記波の多重散乱が、前記反射キャビティ内に配置された多重拡散媒体（８）によって引き起こされることを特徴とする、パルスをフォーカスする方法。
【請求項１９】
前記放出ステップの間に、前記目標媒体（２）内の、少なくとも１に等しい数Ｋの所定の目標点ｋに向けて、前記アレイ（５）の各トランスデューサｉに放出信号
【数２】
2015519963.tif 000013
を放出させることによって前記波ｓ（ｔ）が放出され、
前記信号ｅｉｋ（ｔ）が、前記トランスデューサｉが信号ｅｉｋ（ｔ）を放出する際に、パルス波が目標点ｋ（４）において発生するように適合された所定の個別の放出信号である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記信号ｅｉｋ（ｔ）がそれぞれ、１から６４ビットの間でエンコードされている、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記信号ｅｉｋ（ｔ）がそれぞれ、１ビットにエンコードされている、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記個別の放出信号ｅｉｋ（ｔ）が、前記放出ステップに先立ち、学習ステップにおいて経験的に決定される、請求項１９から２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記学習ステップの間に、超音波パルス信号が各所定の目標点ｋに連続的に放出され、前記超音波パルス信号の放出から、前記アレイ（５）の各トランスデューサｉによって受信される信号ｒｉｋ（ｔ）が取得され、前記個別の放出信号ｅｉｋ（ｔ）が前記受信される信号ｒｉｋ（ｔ）の時間反転
【数３】
2015519963.tif 000014
によって決定される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記学習ステップの間に、前記目標媒体（２）から区別される液体媒体が、前記反射キャビティに接触して配置され、前記パルス信号が、前記液体媒体から外に放出される、請求項２２または２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記学習ステップの間に、所定の目標点ｋに関して、超音波パルス信号が、前記アレイの各トランスデューサｉで連続的に放出され、前記超音波パルス信号の放出から目標点ｋで受信される信号ｒｉｋ（ｔ）が取得され、前記個別の放出信号ｅｉｋ（ｔ）が前記受信される信号ｒｉｋ（ｔ）の時間反転
【数４】
2015519963.tif 000015
によって決定される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記学習ステップの間に、前記目標媒体（２）から区別される液体媒体が、前記反射キャビティに接触して配置され、前記信号ｒｉｋ（ｔ）が、前記液体媒体内で取得される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記学習ステップの間に使用される前記液体媒体が、本質的に水を含み、前記放出ステップの間に、前記波がフォーカスされる前記目標媒体（２）が生体組織を含む、請求項２４または２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記個別の放出信号ｅｉｋ（ｔ）が計算によって決定される、請求項１９から２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
前記放出ステップの間に、前記目標点（４）においてキャビテーション泡を発生させることが可能な波が放出される、請求項１８から２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
前記波が音波である、請求項１８から２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
前記放出ステップが、１０Ｈｚから１０００Ｈｚの間のレートで少なくとも１回繰り返される、請求項１８から３０のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波をフォーカスするための方法及びデバイスに関する。より具体的には、本発明は、医療用途に関する音波などの、目標媒体の目標点に高い強度の波を発生させるための方法及びデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従って、本発明は少なくとも、トランスデューサアレイ（本明細書では、トランスデューサネットワークとしても参照される）を含むパルス放出手段を含むフォーカスデバイスに関連し、放出手段は、トランスデューサアレイに目標媒体の少なくとも１つの目標点にフォーカスされた少なくとも１つの波を、反射キャビティ内に放出させるように適合される。
【０００３】
波を放出する既知のデバイス、例えば高強度フォーカス超音波（ＨＩＦＵ）を放出するデバイスまたは結石破砕デバイスがある。これらのデバイスは、その焦点を単純な手段によって素早く、長距離に渡って動かすことができないため、欠点を有する。
【０００４】
特許文献１は、この問題を解決しようとするデバイスの例を開示している。このデバイスは、ランダムに凹凸のある表面を有する反射キャビティを含み、可動焦点を有する波を発生させ、制御することが可能である。キャビティは水で満たされ、目標領域への音波の伝達を強化するために、目標領域と接触するように配置された窓を有して提供される。
【０００５】
しかしながら、この解決手段には欠点がある。キャビティは低い品質係数及び顕著な損失を有する反射鏡を形成する。目標点における波の強度は低い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願第２００９／０２１６１２８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、これらの欠点を解決することを意図される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的のために、本発明によれば、問題となる種類のパルスをフォーカスするためのデバイスは、反射キャビティが波の多重散乱を発生させるように適合された多重散乱媒体を含むことを特徴とする。
【０００９】
これらの構成で、キャビティと環境との間の高い透過率が維持される一方で、キャビティによって形成された反射鏡の品質係数が顕著に保たれる。これらの２つの特徴は、デバイスが高い強度のパルス及び／または波を環境内に発生させることを可能にする。この多重散乱媒体は、調整可能な透過係数を有する効果的な媒体が考えられる。目標点の位置は、大きな体積に渡って容易に移動可能である。キャビティによって形成される反射鏡による損失は低く、この反射鏡の特性は多重散乱媒体の選択を通して容易に調整可能である。使用されるトランスデューサは、反射鏡の高い品質係数のために、低出力で目標点において高い強度の波を発生させることができる。使用されるトランスデューサの数は、仮想的な源の発生によって低減することができる。
【００１０】
デバイスの好適な実施形態において、以下の構成の１つ以上が使用可能でありうる。
−多重散乱媒体が複数の散乱体を含む。
−散乱体が互いに対して実質的に同一である。
−散乱体のそれぞれが、反射キャビティ内の波の波長の実質的に０．１から５倍の少なくとも１つの横断寸法を有する。
−散乱体のそれぞれが、反射キャビティ内の波の波長の実質的に０．５から１倍の少なくとも１つの横断寸法を有する。
−散乱体が、多重散乱媒体内に、非周期的に分布する。
−散乱体が、反射キャビティの断面積におけるその表面密度が、反射キャビティ内の波の波長の１０倍に等しい辺を有する正方形と等価な表面積あたり実質的に２から３０個の散乱体であるように、多重散乱媒体内に分布する。
−音響散乱体が、その体積充填密度が１％から３０％の間であるように、多重散乱媒体内に分布する。
−音響散乱体のそれぞれが、５よりも大きな、幅に対する長さの比を有する。
−波が音波である。
−反射キャビティが液体を含む。
−反射キャビティがその端部の少なくとも１つに窓を含む。
−多重散乱媒体が前記端部近傍に配置される。
−目標媒体が、生体組織を含む。
−デバイスがさらに、反射キャビティと目標媒体との間に配置されたレンズを含む。
−放出手段が、目標媒体内の、少なくとも１に等しい数Ｋの所定の目標点ｋに向けて、アレイの各トランスデューサｉに、放出信号
【００１１】
【数１】
2015519963.tif 000003
【００１２】
を放出させることによって波ｓ（ｔ）を放出するように適合され、信号ｅｉｋ（ｔ）が、トランスデューサｉが信号ｅｉｋ（ｔ）を放出する際に、パルス波が目標点ｋにおいて発生するように適合された所定の個別の放出信号である。
−放出手段が、目標点においてキャビテーション泡を発生させることが可能な波を放出するように適合される。
【００１３】
本発明はまた、トランスデューサのアレイが目標媒体の少なくとも１つの目標点にフォーカスされた少なくとも１つの波を放出する、少なくとも１つの放出ステップであって、波が目標媒体に到達する前に反射キャビティを通って伝搬する、放出ステップを含む、パルスをフォーカスする方法に関連し、パルスをフォーカスする方法が、放出ステップの間に、波の多重散乱が、反射キャビティ内に配置された多重拡散媒体によって引き起こされることを特徴とする。
【００１４】
本方法の好適な実施形態において、以下の構成の１つ以上が使用可能でありうる。
−放出ステップの間に、目標媒体内の、少なくとも１に等しい数Ｋの所定の目標点ｋに対して、アレイの各トランスデューサｉに放出信号
【００１５】
【数２】
2015519963.tif 000004
【００１６】
を放出させることによって波ｓ（ｔ）が放出され、信号ｅｉｋ（ｔ）が、トランスデューサｉが信号ｅｉｋ（ｔ）を放出する際に、パルス波が目標点ｋにおいて発生するように適合された所定の個別の放出信号である。
−信号ｅｉｋ（ｔ）がそれぞれ、１から６４ビットの間でエンコードされている。
−信号ｅｉｋ（ｔ）がそれぞれ、１ビットにエンコードされている。
−個別の放出信号ｅｉｋ（ｔ）が、放出ステップに先立ち、学習ステップにおいて経験的に決定される。
−学習ステップの間に、超音波パルス信号が各所定の目標点ｋにおいて連続的に放出され、超音波パルス信号の放出から、アレイの各トランスデューサｉによって受信される信号ｒｉｋ（ｔ）が取得され、個別の放出信号ｅｉｋ（ｔ）が受信される信号ｒｉｋ（ｔ）の時間反転
【００１７】
【数３】
2015519963.tif 000005
【００１８】
によって決定される。
−学習ステップの間に、目標媒体から区別される液体媒体が、反射キャビティに接触して配置され、パルス信号が、液体媒体から外に放出される。
−所定の目標点ｋに関して、超音波パルス信号が、アレイの各トランスデューサｉで連続的に放出され、超音波パルス信号の放出から目標点ｋで取得される信号ｒｉｋ（ｔ）が取得され、個別の放出信号ｅｉｋ（ｔ）が受信される信号ｒｉｋ（ｔ）の時間反転
【００１９】
【数４】
2015519963.tif 000006
【００２０】
によって決定される。
−学習ステップの間に、目標媒体から区別される液体媒体が、反射キャビティに接触して配置され、信号ｒｉｋ（ｔ）が、液体媒体内で取得される。
−学習ステップの間に使用される液体媒体が、本質的に水を含み、放出ステップの間に、波がフォーカスされる目標媒体が生体組織を含む。
−個別の放出信号ｅｉｋ（ｔ）が計算によって決定される。
−放出ステップの間に、目標点においてキャビテーション泡を発生させることが可能な波が放出される。
−波が音波である。
−放出ステップが、１０Ｈｚから１０００Ｈｚの間のレートで少なくとも１回繰り返される。
【００２１】
本発明の他の特徴及び利点は、非限定的な例として与えられるその実施形態の１つの以下の説明から、及び添付する図面を参照して明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に従うパルスフォーカスデバイス、例えば音響パルスフォーカスデバイスを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明のいくつかの実施形態に従えば、言及される波及びパルスは音波、光波、または電磁波及び／またはそれらのパルスであってよい。
【００２４】
電磁波及び／またはパルスは、例えば、高周波またはテラヘルツ領域にある波及び／またはパルスであってよく、例えば、数メガヘルツから数テラヘルツの間の中心周波数を有する。
【００２５】
音波は例えば、２００ｋＨｚから１００ＭＨｚの間の中心周波数を有する波及び／またはパルスなどの超音波であってよく、例えば０．５ＭＨｚから１０ＭＨｚである。
【００２６】
パルスフォーカスデバイス１の全ての要素は、問題となる音波及び／またはパルスの種類及び周波数に従って当業者によって選択され、適合される。
【００２７】
例えば、放出素子及び受容素子、伝達窓、反射キャビティ及びその他の反射素子、散乱媒体及び散乱体、レンズ及びフォーカス素子、並びにパルスフォーカスデバイス１及びフォーカス方法において使用されるその他任意の素子は、それぞれ当業者によって選択された音波及び／またはパルスの種類及び周波数に適合される。
【００２８】
図１に示されたパルスフォーカスデバイス１は、例えば目標媒体２内、例えば組織破砕用途における、患者の体の一部でありうる生体組織または産業用途における産業用の物体の一部またはその他の目標媒体にパルスをフォーカスするように意図される。
【００２９】
より具体的には、パルスフォーカスデバイス１は、目標媒体２に含まれる目標領域３内にパルスをフォーカスするように意図され、この領域３は３次元でありうる。
【００３０】
この目的のために、デバイス１は、目標領域３に含まれる１つ以上の所定の目標点４にフォーカスされた波を放出するように適合される。
【００３１】
波は、反射キャビティ７内に配置されまたは反射キャビティ７に取り付けられた放出受容素子、例えばトランスデューサ６のアレイ５によって放出される。
【００３２】
１から数百の範囲でいくつのトランスデューサ６が存在してもよく、例えば数十のトランスデューサが存在してもよい。
【００３３】
アレイ５は、既知の超音波プローブに見られるようにアレイの長軸に沿って横に並んだトランスデューサを有する線形アレイであってもよい。
【００３４】
アレイ５は、３次元フォーカス波を放出するように２次元アレイであってもよい。
【００３５】
反射キャビティ７は、液体１０、例えば水で満たされてもよい。
【００３６】
反射キャビティ７は、気体、例えばトランスデューサ６によって発生した波及び／またはパルスを吸収する能力の低い気体で満たされてもよい。
【００３７】
反射キャビティは、波に関して高い反射性インターフェースを形成する材料からなる壁を含む。反射キャビティ７の壁は、例えば、金属板、電磁ミラーもしくは光学ミラー、または音波及び／またはパルスに関する高い反射性液体−空気インターフェースを生成するために、キャビティ内に含まれる液体をキャビティ外の空気から離隔する薄膜からなるものであってもよい。
【００３８】
反射キャビティ７は、目標媒体２にその端部の１つ７ａにおいて直接またはレンズ９、例えば音響レンズ、光学レンズまたは電磁レンズを介して接触する。例えば、同じ端部７ａに窓７ｂを有して提供されてもよく、窓７ｂは波をほとんど損失なく透過する壁を有する。
【００３９】
反射キャビティ７は、長方形平行六面体の一般的な形状を有することができ、アレイのトランスデューサ６は例えば目標媒体２と接する端部７ａとは反対側に配置された反射キャビティ７の端部７ｂ上またはその近傍に配置される。
【００４０】
反射キャビティは、キャビティ延在方向Ｙに沿って延設し、目標媒体２と接触する端部７ａと反対の側部上に平坦面を有する、一般に円筒形状、例えば直円柱または他の種類の円筒であってもよい。
【００４１】
他の実施形態において、反射キャビティ７は、例えば壁に形成された凹部または突起を有する不規則な形状を有してもよい。
【００４２】
反射キャビティ７はさらに、波が目標媒体２に到達する前に波が横切り、波の多重散乱を発生させるように適合された多重散乱媒体８をさらに含む。
【００４３】
多重散乱媒体８は、例えば、目標媒体２と接触する反射キャビティ７の端部７ａ近傍に配置されてもよい。
【００４４】
多重散乱媒体８は、例えば、キャビティ延在方向Ｙに対して垂直にとられた、反射キャビティ７の断面全体を覆ってもよい。
【００４５】
多重散乱媒体８は、数十から数千の範囲、例えば数百のいくつの数の散乱体８ａを含んでもよい。
【００４６】
散乱体８ａは、音波を散乱するように適合される。
【００４７】
散乱体８ａは、有利には多重散乱媒体内でランダムにまたは非周期的に分布され、その分布が周期構造を呈さないことを意味する。
【００４８】
図１の例において、これらは下端から上端まで延在方向Ｚに沿って延在する垂直な棒状の一般的な形状を有する。
【００４９】
音響散乱体８ａの延在方向は、例えば互いに対して平行であり、トランスデューサアレイの長軸及びキャビティ延在方向Ｙに対して垂直である。
【００５０】
散乱体は、フレームによって保持され、またはその端部において反射キャビティ７の壁に取り付けられてもよい。
【００５１】
代替的に、これらは、ビーズ、顆粒、円筒または任意の三次元形状の固体の形態をとってもよく、これらが空間の三次元全てに渡って分布し多重散乱媒体８を形成するように、発泡体、弾性体または３次元フレームによって正しい位置に保持されてもよい。
【００５２】
散乱体８ａの形状及び密度並びに多重散乱媒体８の寸法は、良好な伝達と共に確実に波の多重散乱を最大化することができるように選択される。
【００５３】
散乱体８ａは、波に関して反射性の高い表面、例えば金属、光学ミラーもしくは電磁ミラー、または反射キャビティの媒体と比較してインピーダンスに顕著な違いを有する表面を有してもよい。
【００５４】
散乱体８ａは、例えば、実質的に反射キャビティ内の波の波長の０．１から５倍、例えばその波長の０．５から１倍の横断断面を有してもよい。
【００５５】
この横断断面は、その延在方向に対して垂直、例えばその最も長い延在方向に対して垂直にとられる断面であると理解される。
【００５６】
そのため、散乱平均自由行程（波の２つの散乱事象の間の平均距離）を最小化することができ、輸送平均自由行程（波がその初期方向を失った後の平均距離）を最大化することができる。非限定的な例として、約１ＭＨｚの中心周波数を有する音波に関して、散乱体８ａは例えば、その延在方向に対して垂直にとられる、直径約０．８ｍｍの円に含まれるその最小横断断面積に沿ってとられる横断断面積及び、例えばその延在方向に沿った９ｃｍの長さを有することができる。
【００５７】
同様に、多重散乱媒体８の横断断面積におけるその表面密度が、反射キャビティ７内の波の波長の１０倍に等しい片を有する正方形と等価な表面積ごとに実質的に２から３０個の散乱体であるように、散乱体８ａが多重散乱媒体８内に分布することができる。
【００５８】
この横断断面積は、散乱体８ａの延在方向に対して及び／または多重散乱媒体８の最も長い延在方向に対して垂直にとられる断面積であると理解される。
【００５９】
再び例として、散乱体８ａの延在方向Ｚに対して横断する多重散乱媒体８の断面積の表面密度が、約１ＭＨｚの中心周波数を有する音波に関して、１平方センチメートル当たり約１０の散乱体８ａ、例えば１平方センチメートル当たり１８個の音響散乱体８ａであるように、散乱体８ａが、多重散乱媒体８の中に分布可能である。
【００６０】
３次元多重散乱媒体の場合、散乱体８ａは、多重散乱媒体８内のその体積充填密度が１％から３０％の間であるように、多重散乱媒体８の中に分布可能である。
【００６１】
最後に、波の伝搬方向に沿った多重散乱媒体８の長さは、数センチメートル、例えば音波に対して２センチメートルであってよい。
【００６２】
３次元多重散乱媒体８の場合、散乱体８ａの体積充填密度は、例えば１立方センチメートル当たり１０個程度の散乱体８ａとすることができ、３つの空間方向に沿った多重散乱媒体８の寸法は数センチメートルとすることができる。
【００６３】
もちろん、反射キャビティ７、多重散乱媒体８及び／または散乱体８ａに関してその他の一般的な形態を考えることもできる。
【００６４】
レンズ９も、目標媒体４と反射キャビティ７との間に配置可能である。
【００６５】
本発明の実施形態によれば、レンズ９は１つまたは２つの方向に波及び／またはパルスをフォーカスするように適合された音響レンズ、光学レンズまたは電磁レンズであってよい。
【００６６】
いくつかの実施形態において、反射キャビティ７及び多重散乱媒体８は、高い品質係数を有する反射鏡を形成するように適合されうる。
【００６７】
そのため、波が音波である実施形態において、トランスデューサアレイによって生成された音波の圧力は、反射キャビティ７及び多重散乱媒体８によって形成された反射鏡によって２０ｄＢを超えて増幅可能である。
【００６８】
波が光波または電磁波である実施形態において、焦点において発生するパルスの出力もまた、強く増幅されることとなる。
【００６９】
アレイのトランスデューサ６は、目標媒体２の反対の反射キャビティ７の面上またはキャビティ７ｃの側面上に配置されうる。
【００７０】
代替的に、これらは側面７ｃに配置され、キャビティ延在方向Ｙに対してある角度、例えば６０°で多重散乱媒体の方へ波を放出するように配向されてもよい。
【００７１】
トランスデューサ６は、マイクロコンピュータ１２（典型的には、ディスプレイ１２ａ及びキーボード１２ｂなどのユーザーインターフェースを有する）によって、場合によっては例えばトランスデューサ６にフレキシブルケーブルによって接続されたキャビネット１１に収容されたプロセッサＣＰＵ及び／またはグラフィック処理ユニットＧＰＵによって、互いに対して独立に制御される。
【００７２】
このキャビネット１１は例えば以下を含む。
−各トランスデューサ６に接続されたアナログデジタル変換器Ｃ１からＣ５
−各トランスデューサ６のアナログデジタル変換器並びにプロセッサＣＰＵ及び／またはグラフィック処理ユニットＧＰＵに接続されたメモリＭ１からＭ６
−及びプロセッサＣＰＵに接続された汎用メモリＭ。
【００７３】
デバイスはまた、プロセッサＣＰＵに接続されたデジタル信号プロセッサすなわち「ＤＳＰ」を含みうる。
【００７４】
上述のデバイスは以下のように動作する。
【００７５】
任意のフォーカス動作に先立って、個別の放出信号ｅｉｋ（ｔ）の行列が、目標点ｋにおいて波ｓ（ｔ）を発生させるために、アレイ５の各トランスデューサｉが放出信号
【００７６】
【数５】
2015519963.tif 000007
【００７７】
を放出するように、決定される。
【００７８】
これらの個別の放出信号は、場合によっては計算によって（例えば空間時間反転フィルター法を用いて）決定されてもよく、予備学習ステップの間に経験的に決定されてもよい。
【００７９】
この学習ステップの間に、ハイドロフォンなどの放出器から、各目標点ｋに連続的に放出された超音波パルス信号を有することが有利であり、この超音波パルス信号の放出から、アレイ５の各トランスデューサｉによって受信される信号ｒｉｋ（ｔ）が取得される。信号ｒｉｋ（ｔ）は、アナログデジタル変換器によって変換され、プロセッサＣＰＵに接続されたメモリに蓄積され、ついでＣＰＵはこの受信した信号の時間反転によって個別の放出信号ｅｉｋ（ｔ）を計算する。
【００８０】
【数６】
2015519963.tif 000008
【００８１】
目標媒体２が液体媒体である場合には、任意選択的に、連続的に超音波放出器を目標領域３のそれぞれの目標点４に配置することによって、予備学習ステップを実施することも可能でありうる。媒体２が生体組織、例えば患者の体の一部または多量の水を含む類似の媒体である場合、媒体２を好適にはほとんどから水からなる液体の体積と置き換え、反射キャビティ７に関して識別された様々な目標点４の位置に超音波放出器を連続的に位置することによって、学習フェーズを実行することが可能でありうる。
【００８２】
逆空間の原理を使用することによって、前述の液体媒体内の目標点ｋに１つ以上のハイドロフォンを連続的に配置することによって、信号ｅｉｋ（ｔ）を決定することもできる。ハイドロフォンの各位置ｋに関して、超音波パルスが各トランスデューサｉによって連続的に放出され、信号ｒｉｋ（ｔ）がハイドロフォンによって取得される。信号ｅｉｋ（ｔ）は次いで時間反転によって決定される。
【００８３】
【数７】
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【００８４】
次いで１つ以上の波が目標領域３内の所定の目標点ｋにフォーカスされることとなると、反射キャビティ７は目標媒体と接触して配置され、放出信号がアレイの各トランスデューサｉから放出される。
【００８５】
【数８】
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【００８６】
代替的に、目標領域３において１より大きい数Ｋの目標点４にフォーカスされる波ｓ（ｔ）を、アレイ５の各トランスデューサｉに放出信号
【００８７】
【数９】
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【００８８】
を放出させることによって発生することも同様に可能である。
【００８９】
そのためアレイのトランスデューサ６によって放出された波は、２００ｋＨｚから１００ＭＨｚの間、例えば０．５ＭＨｚから１０ＭＨｚの間であることができる中心周波数を有する。
【００９０】
さらに、放出ステップは、１０Ｈｚから１０００Ｈｚの間のレートで繰り返すことができる。
【００９１】
音波を使用する１つの実施形態では、キャビテーション泡が目標点４で発生可能である。このようにするために、キャビテーション閾値、例えば−１５ＭＰａを超える負圧が、超音波の音波ｓ（ｔ）を（連続的または非連続的に）放出することによって、目標点４において発生可能である。
【００９２】
デバイス１がパルスフォーカスデバイスとして上述されたが、フォーカスに加えて、またはフォーカスとは独立に、これから説明する超音波画像取得などの画像取得のためのデバイスを使用することが可能である。
【００９３】
画像取得、例えば超音波画像取得を、目標領域３の１つ以上の目標点４にフォーカスされた音波の各放出の後に実施する場合、目標媒体２によって放出された反響がアレイのトランスデューサ６によって取得される。取得された信号はサンプラーＣ１からＣ５によってデジタル化され、メモリＭ１からＭ６内に蓄積され、次いで放出において目標とされる１つの目標点または複数の目標点４における受信においてフォーカスを実施する従来のビーム形成技術によって処理される。
【００９４】
取得された信号上の様々な遅延の重畳を含む、問題となる処理及びこれらの信号の取得は、メモリＭ１からＭ６またはＣＰＵに接続される合算回路Ｓによって実装可能である。
【００９５】
有利には、この反響受信ステップにおいて、波が横断する要素、換言すれば目標媒体２、反射キャビティ７及び／または多重散乱媒体８の少なくとも１つの非線形的な振る舞いを利用することができる（実際には、非線形的な振る舞いを示すのは主に目標媒体２であり、反射キャビティ７及び多重散乱媒体８は好適には線形的振る舞いを有する）。波は、放出の中心周波数ｆｃの整数倍である聴取周波数で、目標媒体２から帰ってくる反響を聴くことができる十分なレベルで、波の中心周波数ｆｃの高調波を発生させる十分な振幅で発生する。
【００９６】
有利には、そのため、周波数ｆｃの２または３倍である周波数で目標媒体２から帰る反響を聴く。
【００９７】
この選択的な聴取周波数は、トランスデューサ６の構成を通して既知の方法で、またはトランスデューサ６からの信号を周波数フィルタリングすることによって得ることができる。
【００９８】
この周波数ｆｃとは異なる周波数で聴くことにより、波自体からの聴取干渉を排除する。
【００９９】
本発明に従う方法及びデバイスはまた、精密機器の超音波洗浄用途または超音波溶接にも利用可能であることに注意すべきである。
【符号の説明】
【０１００】
１  パルスフォーカスデバイス
２  目標媒体
３  目標領域
４  目標点
５  アレイ
６  トランスデューサ
７  反射キャビティ
７ａ  端部
７ｂ  窓
８  多重散乱媒体
８ａ  散乱体
９  レンズ
１０  液体
１１  キャビネット
１２  マイクロコンピュータ
１２ａ  ディスプレイ
１２ｂ  キーボード
Ｃ１〜Ｃ５  アナログデジタル変換器
Ｍ１〜Ｍ６  メモリ
【図１】
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【国際調査報告】
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