(57)【要約】【課題】被検部と被検部保持部の間に収容する音響媒質を使用して被検部の情報を取得する際に、音響媒質が外部に漏れないようにする技術を提供する。【解決手段】被検部情報取得装置は、被検部１と被検部保持部１１の間に、被検部の形状に合わせて変形し、密着することの出来る被検部接触部９３を設けている。圧力調整手段９１が、被検部１と被検部接触部９３と被検部保持部１１によって構成された密閉空間を大気圧より低い圧力の負圧状態に維持し、被検部１を被検部接触部９３に密着させた状態で音響媒質１２を密閉空間に収容する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を有し、被検部及び音響媒質を収容する空間を画する凹部を有する被検部保持部と、
前記被検部保持部の開口の周りの縁部に沿って配される被検部接触部と、
前記被検部保持部に対して配置され、被検部からの音響波を受信する検出部と、
被検部が前記被検部接触部に接触して配置されるときに、前記被検部保持部と前記被検部接触部と当該被検部により構成される密閉空間を大気圧より低い圧力の負圧状態に維持するための圧力調整手段と、
を有することを特徴とする被検部情報取得装置。
【請求項２】
前記検出部と音響整合材を収容し、開口部を有する容器を有し、
前記容器の開口部の縁部に沿って、前記被検部保持部の開口の周りの縁部と前記被検部接触部が密着して取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の被検部情報取得装置。
【請求項３】
前記密閉空間への給排水機構を有し、
前記給排水機構は、前記密閉空間を前記圧力調整手段にて負圧状態に維持した状態で前記密閉空間に対して音響媒質を給排水することを特徴とする請求項１または２に記載の被検部情報取得装置。
【請求項４】
前記被検部保持部の開口の周りに沿った前記凹部の部分に、被検部が変形しても該被検部と接触しない溝部を備え、
前記溝部に前記給排水機構の給排水口が開いていることを特徴とする請求項３に記載の被検部情報取得装置。
【請求項５】
前記被検部接触部は、被検部との接触面に対して垂直方向に弾性変形し、被検部の外形に沿った形に変形可能であることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の被検部情報取得装置。
【請求項６】
前記被検部接触部は、被検部の表面に面で接触するシート状の部分を有することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の被検部情報取得装置。
【請求項７】
前記被検部接触部は、音響媒質を通さず、遮光性のある材料で形成されていることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の被検部情報取得装置。
【請求項８】
光源と処理部を有し、
前記検出部は、前記光源から発振した光が被検部に照射されることにより発生する音響波を受信して電気信号に変換し、
前記処理部は、前記検出部が出力する電気信号を用いて被検部の情報を取得して処理することを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の被検部情報取得装置。
【請求項９】
処理部を有し、
前記検出部は、被検部で反射される音響波を受信して電気信号に変換し、
前記処理部は、前記検出部が出力する電気信号を用いて被検部の情報を取得して処理することを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の被検部情報取得装置。
【請求項１０】
被検部に対する前記検出部の相対位置を変化させるための走査機構を有することを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の被検部情報取得装置。
【請求項１１】
前記容器を支持する支持部を有し、
前記支持部は、被検部に対する前記容器の相対位置を調整する調整手段を有することを特徴とする請求項２に記載の被検部情報取得装置。
【請求項１２】
被検部を有する被検者が、座位または立位で該被検部を前記被検部接触部に押し当てて配置できるように構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の被検部情報取得装置。
【請求項１３】
被検部を有する被検者が、伏臥位で該被検部を前記被検部接触部に押し当てて配置できるように構成されていることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の被検部情報取得装置。
【請求項１４】
被検部保持部の開口で形成される挿入口に被検部が挿入されて、被検部、被検部接触部および被検部保持部によって密閉空間を構成するステップと、
前記密閉空間から外部に空気を排出して被検部接触部を被検部と密着させるステップと、
音響媒質を前記密閉空間に移送するステップと、
所定の負圧状態で前記密閉空間に音響媒質と被検部を収容するステップと、
被検部からの音響波を検出部で受信して被検部の情報を取得するステップと、
を有することを特徴とする被検部情報取得方法。
【請求項１５】
前記音響媒質を前記密閉空間に移送するステップにおいて、前記密閉空間を前記負圧状態に維持しつつ前記密閉空間に音響媒質を移送することを特徴とする請求項１４に記載の被検部情報取得方法。
【請求項１６】
前記被検部の情報を取得するステップの後に、前記密閉空間の圧力を外気の圧力に戻すステップを有することを特徴とする請求項１４または１５に記載の被検部情報取得方法。
【請求項１７】
前記密閉空間の圧力を外気の圧力に戻すステップにおいて、前記密閉空間を前記負圧状態に維持しつつ音響媒質を前記密閉空間から排出した後、前記密閉空間の圧力を外気の圧力に戻すことを特徴とする請求項１６に記載の被検部情報取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置や光音響イメージング装置など、被検部にて反射した音響波や、被検部にて発生した音響波を測定するための装置に関し、特に生体の胸部観察に利用され得る被検部情報取得装置などに関する。本明細書において、音響波とは、音波、超音波、光音響波と呼ばれるものなどを含む。例えば、被検部内部に可視光線や赤外線等の光（電磁波）を照射して被検部内部で発生する光音響波を含む。
【背景技術】
【０００２】
近年、超音波診断装置や光音響イメージング装置のような、被検部で発生、あるいはそこで反射した音響波を利用して生体の内部を画像化する被検部情報取得装置が研究・開発されている。例えば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。具体的な構成の一例は、特許文献１に開示されている。また、特許文献２では、被検部側の面が球面の容器上に複数の検出素子を配置した検出器、および被検部の形状に合わせた保持部材を持つ光音響イメージング装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１７９３４８号公報
【特許文献２】米国特許公開第２０１１／３０６８６５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、被検部と探触子の間に被検部保持部材があり、被検部保持部材と被検部の間の音響媒質に液体を利用する装置の場合、液体の音響媒質を利用することにより、例えば乳頭など小さな凹凸に気泡が残りにくく、隙間なく音響媒質で埋めることが出来る。そのため、音響波が気泡で反射することなく、ノイズの少ない信号を受信できるというメリットがある。
【０００５】
一方で、被検部と被検部保持部材との間の音響媒質に液体を利用する場合、液体があふれて部屋や装置を濡らしてしまったり、被検者の被検部位以外まで濡らしてしまったりということがある。特に、被検者の胸壁まで音響媒質の液体で満たそうとすると、伏臥位で計測する装置構成であっても、装置と胸壁の間からの液体の流出対策が必要となる。さらに、被検者の安楽性を考慮して座位や立位で計測できるような装置構成にしようとすると、重力により被検者と装置の間から音響媒質が流出してしまい音響波を受信できなくなるということがあり得る。本発明は、座位や立位などでも音響媒質の流出が防止ないし抑制され、良好な測定を可能とする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の被検部情報取得装置は、以下の要素を備えることを特徴とする。すなわち、開口を有し、被検部及び音響媒質を収容する空間を画する凹部を有する被検部保持部。前記被検部保持部の開口の周りの縁部に沿って配される被検部接触部。前記被検部保持部に対して配置され、被検部からの音響波を受信する検出部。被検部が前記被検部接触部に押し当てられて配置されるときに、前記被検部保持部と前記被検部接触部と当該被検部により構成される密閉空間を大気圧より低い圧力の負圧状態に維持するための圧力調整手段。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、被検部と被検部保持部と被検部接触部によって密閉空間を構成し、該密閉空間に負圧状態で音響媒質を収容することにより、被検部からの音響波を検出部で良好に受信し、例えば被検部の画像を良好に取得することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の被検部情報取得装置の一例の全体構成を示す図。
【図２】本発明の被検部情報取得装置の一例のブロック図。
【図３】本発明で使用される被検部保持部の一例の斜視図。
【図４】本発明で使用される水循環系の一例のブロック図。
【図５】本発明で使用される音響媒質の給排水を説明する模式図。
【図６】圧力調整手段と音響媒質の給排水系を含む実施例１の構成を示す図。
【図７】圧力調整手段と音響媒質の給排水系を含む実施例２の構成を示す図。
【図８】圧力調整手段と音響媒質の給排水系を含む実施例３の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明では、被検部保持部と被検部接触部と被検部により構成される密閉空間を大気圧より低い圧力の負圧状態に維持して、被検部からの音響波を検出部で受信する。以下に説明する実施例は、光源を備え、光源から発振した光が被検部に照射されることにより発生する音響波を受信する光音響トモグラフィを採用している。しかし、本発明は、被検部に向けて音響波を発信し、被検部で反射される音響波を受信する形態に適用することもできる。なお、本明細書の説明において、音響媒質や音響整合材が水でない場合も含めて、音響媒質の給排出機構などを給排水機構などと記す。
【００１０】
（実施例１）
＜装置全体の説明＞
図１は本発明の実施例１に係る被検部情報取得装置の構成の断面図である。実施例１では、被検者が、測定ユニット３の測定ユニット外壁３７の側面に開口した乳房挿入口１３の正面に座位または立位の姿勢で向き合い、挿入口１３から乳房１を挿入する。被検部保持部である被検部保持部材１１の開口縁部に乳房１を接触させることにより乳房１が保持される。本実施例の被検部情報取得装置は、乳房１の大きさに応じて交換可能な複数の形状、サイズの被検部保持部材１１を有し、乳房１を好適な圧迫量で保持することが出来る。測定ユニット３は測定ユニット支持部３８によって支持されており、被検者が乳房１を乳房挿入口に挿入しやすいように測定ユニット３の高さや角度を調整することが出来る。例えばＹ方向やＸ軸まわりの回転方向、必要に応じてＺ方向やＺ軸まわりの回転方向に動かして調整する。
【００１１】
＜測定ユニット構成＞
図２は本実施例の被検部情報取得装置のブロック図である。乳房挿入口１３の外周には後述する被検部接触部である被検部接触部材９３が配されている。被検部接触部材が伸縮して被検者の胸部に密着することにより、被検者の胸部と被検部接触部材９３と被検部保持部材１１によって構成された密閉空間が出来る。該密閉空間は、後述する圧力調整手段９１によって大気圧より低い圧力の負圧状態に維持される。大気圧より低い負圧に維持した状態で、後述する音響媒質の給排水系９２から音響媒質１２が供給され、乳房１と被検部保持部材１１の間の空気の少なくとも一部と置換され、乳房１と被検部保持部材１１の間の音響整合がとられる。
【００１２】
被検部保持部材１１によって保持された乳房１に対向する位置には、次の手段が配置されている。即ち、光源５より導光手段５１を用いて導かれたレーザ光を乳房１に照射する光照射部３１、乳房１から発生した音響波を受信する複数の検出素子３２１を備える検出部３２、乳房１の保持状態を観察する為のカメラ３３が配置されている。これらは、走査機構３４によってＸＹ方向に２次元走査し得る。走査機構３４の走査方向は、必要に応じて、Ｚ方向や検出部３２を被検部に対して傾斜させるような回転方向も含めた３次元走査でも良い。検出部３２が乳房１からの音響波を効率良く受けるためには、被検部と検出部３２の間の音響インピーダンスの差を、音響媒質を利用するなどして出来るだけ小さくする必要がある。乳房１と被検部保持部材１１の間は音響媒質１２で満たされており、また被検部保持部材１１と検出部３２の間は音響整合材容器３６に囲まれ、音響整合材容器３６の中は音響整合材３５が満たされている。音響整合材と音響媒質は同じであっても、異なっていてもよく、被検部からの音響波を検出部で効率良く受信できるように材料が選択されていればよい。
【００１３】
本実施例では、音響媒質１２および音響整合材３５には、空気と比較して音響インピーダンスが人体に近い水などが用いられており、乳房１から検出部３２までの音響整合が取られる。測定時には光照射部３１から乳房１に対してレーザ光を照射し、乳房１の細胞の発熱による体積膨張時に発生する超音波（光音響波）が音響媒質１２、被検部保持部材１１、および音響整合材３５を介して検出部３２で受信される。検出部３２は、光音響波を受信する複数の検出素子３２１のうちの少なくとも一部の検出素子３２１の受信面がそれぞれ異なる角度となるように設けられている。より良好な形態は、複数の検出素子３２１の指向性が球の中心に向くように球面上に設けられた構成である。走査機構３４は、ＸＹＺ方向に３次元走査可能な３軸走査機構である。３軸ステージは、例えば、リニアガイド（不図示）、送りネジ機構（不図示）、およびモーター（不図示）を組み合わせて構成される。
【００１４】
乳房１に照射する光の強度や、光の照射と音響波の受信のタイミング、検出部３２の走査等は制御部２により制御される。受信された音響波による電気信号は、信号処理部４にてデジタルデータ（光音響データ）にＡＤ変換をされる。その光音響データを用いて画像生成部６は２次元もしくは３次元の光音響画像を生成する。生成された光音響画像およびカメラ３３で取得した画像は表示部７で表示される。
【００１５】
図２の構成では測定ユニット３の中に前記全ての機構が搭載されているが、小型化や、熱、ノイズ等の観点から、適宜、測定ユニット３の外に配置しても良い。例えば光源５は、測定ユニット３を小型化するために、測定ユニット３の外側に配置して、導光手段５１で光照射部３１まで光を導く構成としても良い。
【００１６】
＜被検部保持部材＞
本実施例の被検部保持部材１１は、乳房１を保持しやすいようにお椀型の凹部をもつ形状である。環状の開口を持つ凹部は完全な球面を有する必要はなく、乳房１、腋窩部などの形状にマッチした形状であればよい。被検部保持部材１１の被検者の胸壁側の全外周には、給排水のための図３に示すような溝部である給排水溝９４が形成されている。これにより、乳房１が被検部保持部材１１に密着しても給排水口９４１が塞がれず、給排水溝９４を通って給排水口９４１から給排水系９２を介して給排水すること出来る。同様の理由で圧力調整口９４２も、給排水溝９４に開いて設けられている。
【００１７】
上述した様に、被検部保持部材１１は、乳房１の大きさに応じて複数のサイズがあることが好ましい。被検部保持部材１１は、乳房１の大きさに応じて交換可能であり、図２に示す音響整合材容器３６に対して水密に取り付けるため、外周に亘ってフランジ部１１１を有する。被検部保持部材のフランジ部１１１を音響整合材容器３６に取り付ける方法としては、例えばフランジ部１１１と音響整合材容器３６の間にリング状のシール材を挟んでネジ固定する方法がある。フランジ形状部が樹脂で作られている場合など、強度が足りない場合は、シール材とフランジ形状部の上からさらに金属のリング状部材で補強して、この金属部と音響整合材容器３６で挟み込むように取り付けても良い。
【００１８】
被検部保持部材１１は、音響波を透過しやすいように薄く（例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍ）、光を透過する透明の部材である。乳房挿入前の音響整合材容器３６中の音響整合材３５による水圧や、乳房挿入後の接触圧、また圧力調整手段９１による負圧（８０ｋＰａ〜９０ｋＰａ）に耐えうる強度を有する部材で構成されることが好ましい。このような特性を有する被検部保持部材１１の材料としてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）が好適である。被検部保持部材１１と乳房１の間は、音響波が透過しやすいように音響媒質１２で充填される。音響媒質１２は、粘度が低いほうが乳房１と被検部保持部材１１の間の気泡が抜けやすいため好ましく、例えば水等が挙げられる。
【００１９】
検出部３２は、被検部保持部材１１の大きさによってＺ方向の位置を調整し、もっとも受信感度の良い位置でＸＹ方向に２次元走査する。走査機構３４の走査方向は、必要に応じて、Ｚ方向の位置を調整したうえで検出部３２を被検部に対して傾斜させるような回転方向も含めた３次元走査でも良い。そのために、被検部保持部材１１の種類を被検部情報取得装置が判別する必要がある。判別方法としては、被検部保持部材１１の種類ごとに固有の切り欠き形状を作り、測定ユニット３に設けられた不図示のスイッチやセンサ等の検出手段により、被検部情報取得装置が自動的に判別することが出来る。あるいは、被検部保持部材１１にバーコード等を付けておき、カメラ３３の画像を用いて被検部保持部材１１の種類を検出しても良い。被検部保持部材１１の種類を自動的に検知することで人が被検部保持部材１１の種類を入力する手間が省けるとともに、入力間違いを無くすことが出来る。被検部保持部材の種類によって、光照射の態様、照射光の角度や強度、信号処理の仕方などを適宜に調整することも出来る。
【００２０】
＜被検部接触部材＞
被検部保持部材の開口の周りに配される環状の被検部接触部材９３は、クッション部９３１とシート部９３２から構成されている。被検者が乳房挿入口１３から乳房１を挿入する際にクッション部９３１がつぶれ、被検者と被検部保持部材１１と被検部接触部材９３による閉空間が構成される。クッション部９３１は、圧力調整手段９１で前記閉空間を負圧（８０ｋＰａ〜９０ｋＰａ）にすることによりさらにつぶれ、その反力が被検部に対しての密着力となる。この密着力は、給排水系９２から音響媒質１２を前記閉空間に供給することによる音響媒質１２の水圧（３ｋＰａ〜１０ｋＰａ）よりも大きい。従って、音響媒質１２は被検者と被検部接触部材９３の間から漏れることなく充填される。
【００２１】
シート部９３２は薄いシート状の部分であり、被検部に接触面で密着することにより、皺や出来物のような細かな凹凸からの音響媒質１２の漏れを防ぐことが出来る。被検部接触部材９３の材質は、被検者の体の凹凸に合わせてしなやかに変形することが可能で、音響媒質１２が浸み込むことが無く、レーザ光に対して遮光性のある素材であることが好ましい。すなわち、被検部接触部は、被検部との接触面に対して垂直方向に弾性変形し、被検部の外形に沿った形に変形可能である。例えば黒いシリコーンゴムや、ネオプレンゴムなどを成形することにより形成できる。被検部接触部材の被検部保持部材ないし音響整合材容器への水密取り付けは、例えば、音響整合材容器に対する被検部保持部材の上記ネジ固定と同様な方法で行えばよい。被検部接触部材が予め被検部保持部材と一体的に形成されていれば、音響整合材容器に対する被検部保持部材の固定により被検部接触部材の取り付けも完了する。
【００２２】
＜光源＞
光源５から被検部に光エネルギーを供給すると、被検部からは光音響波が発生する。被検部が生体の場合、光源５からは、乳房１を構成する成分のうち特定の成分に吸収される特定の波長の光を照射する。光源は、本実施例の装置と一体に設けられていても良いし、光源は分離して別体としても良い。光源としては、数ナノから数百ナノ秒オーダーのパルス光を照射光として発生可能なパルス光源が好ましい。具体的には、効率的に光音響波を発生させるため、１０ナノ秒〜１００ナノ秒程度のパルス幅が使われる。光源としては、高出力が得られるためレーザが好ましいが、レーザのかわりに発光ダイオードなどを用いることも可能である。レーザとしては、固体レーザ、ガスレーザ、ファイバーレーザ、色素レーザ、半導体レーザなど、様々なレーザを使用することが出来る。照射のタイミング、波形、強度などは、制御部２中の光源制御部によって制御される。本実施例において、使用する光源の波長は、乳房内部まで光が伝播する波長を使うことが望ましい。具体的には５００ｎｍ以上、１２００ｎｍ以下である。
【００２３】
＜検出素子＞
検出素子３２１は、被検部から伝わった音響波を検出し、アナログ信号である電気信号に変換するものである。圧電現象を用いた変換素子、光の共振を用いた変換素子、静電容量の変化を用いた変換素子など、音響波を検知できるものであれば、どのような素子を用いてもよい。本実施例において、検出素子３２１は複数配置され、それぞれの検出素子は最も高い受信感度を持つ方向が互いに異なるように配置される。このような多次元配列の素子を用いることで、同時に複数の場所で音響波を検出することができ、検出時間を短縮できる。
【００２４】
＜検出部＞
検出部３２は、被検部を取り囲む閉曲面上に複数の検出素子３２１を配置するように構成することが好ましい。しかし、被検部（乳房）を取り囲むすべての閉曲面上に複数の検出素子３２１を配置することは困難である。そこで、本実施例のようにほぼ半球状の表面に複数の検出素子３２１を配置することが好ましい。また、その配置方法は、例えばスパイラル状に配置することが好ましい。
【００２５】
本実施例の検出部３２の形状は、前述の検出素子配置を可能とする形状となっている。検出部３２は、さらに光照射部３１が配置できることが好ましい。これにより、音響波の検出位置と光の照射位置との関係が一定に保たれるため、より均質な光音響波情報を取得することが出来る。乳房へ照射できる照射面積は、American National Standards Institute（ＡＮＳＩ）の規格で制限される。そのため、乳房内へ伝搬する光量を増加させるためには照射強度と照射面積を大きくすることが好ましいが、光源のコストなどの観点から照射面積は制限される。また、電気機械変換素子には指向性があるため、検出感度の高い方向から外れた方向からの音響波は受信感度が下がる。つまり、検出感度が小さい領域へ光を照射しても光量の利用効率が低くなる。そのため、被検部全体へ光照射することは効率的ではない。つまり、複数の検出素子３２１から構成される検出部３２の感度の高い領域にのみ光照射すれば効率が良いため、検出部３２とともに光照射部３１も移動することが望ましい。
【００２６】
＜音響整合材容器＞
音響整合材容器３６は音響整合材３５を満たす容器である。検出部３２が走査しても、被検部保持部材１１と検出部３２の間に音響整合材３５を満たしている必要がある。従って、音響整合材容器３６は、検出部３２が走査する領域も含む領域を囲み、音響整合材３５を収容することの出来る容器である。前述した様に、容器を含む測定ユニット３は支持部で支持され、支持部は、被検部に対する容器の相対位置を調整する調整手段を有する。
【００２７】
＜導光手段＞
図２における光源５から照射された光は、典型的にはレンズやミラーなどの光学部品により、所望の光分布形状に加工されながら被検部に導かれる。しかし、光ファイバやそれを束ねたバンドル光ファイバ、鏡筒にミラーなどを組み込んだArticulating armなどの光導波路などを用いて伝播させることも可能であり、それらも導光手段５１とみなされる。その他の導光手段５１は、例えば、光を反射するミラーや、光を集光したり拡大したり形状を変化させるレンズ、光を拡散させる拡散板などである。このような光学部品は、光源から発せられた光が乳房１に所望の形状で照射されれば、どのようなものを用いてもかまわない。しかし、光は、レンズで集光させるより、或る程度の面積に広げる方が被検部の診断領域を広げられるという観点で好ましい。なお、光源５から所望のパルス光が乳房１へ直接出射可能な場合、装置は導光手段５１を備えていなくてもよい。
【００２８】
＜水循環系＞
図４は本発明の水循環系８の構成の一例を示す図である。水循環系８はポンプ８１、タンク８２、流路切り替え装置８３、脱気装置８５、加温装置８６、流量計８７ａ、８７ｂ、配管８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、液面センサ８８を備えており、例えば次のような構成となっている。音響整合材３５はタンク８２に貯留されており、流路切り替え装置８３を介して、ポンプ８１により、送られる。さらに、音響整合材３５に溶け込んだ空気や泡を取り除く脱泡（脱気）装置８５と音響整合材３５を加温する加温装置８６とを経て配管８０ａを通って音響整合材容器３６に供給される。音響整合材容器３６に供給された音響整合材３５の量と流速は、流量計８７ａで計測され制御されている。音響整合材容器３６に供給された音響整合材３５が常に十分な水位まで満たされているかは液面センサ８８にて確認され、水位が低下した場合は表示部７に計測エラーや警告を出すことが出来る。さらに音響整合材容器３６に供給された音響整合材３５は配管８０ｂから流出する。配管８０ｂから流出した音響整合材３５の量を流量計８７ｂで計測することにより、音響整合材３５が音響整合材容器３６の配管８０ｂの位置まで満たされ、循環していることを計測出来る。
【００２９】
音響整合材３５は、体温にあわせて温めてあるので、音響整合材容器３６を対流する。配管８０ａを音響整合材容器３６の下部に配置し、配管８０ｂを音響整合材容器３６の上部に配置することで、音響整合材の対流に合わせて、音響整合材容器３６内全体を無理なく循環する。従って、音響整合材３５が滞留することによる温度斑を低減できる。音響整合材３５を音響整合材容器３６からタンク８２に戻す場合、音響整合材容器３６の下部の配管８０ａを用いて戻すのが良い。さらにポンプ８１は必要に応じて複数台あっても良い。ポンプの種類は音響整合材３５を流すことの出来るポンプであれば何でもよいが、ギアポンプやチューブポンプのようなポンプは、モーターを逆転することにより供給と排出の双方向に音響整合材３５を流すことが出来る。そのため、流路切り替え装置８３の切り替え数を少なくすることが出来る。流路切り替え装置８３は電磁バルブ等を組み合わせて構成することが出来、ポンプに送り込む配管とポンプから送り出す配管を選択することが出来る。
【００３０】
音響整合材３５に気泡が発生すると音響波の受信に影響するので、音響整合材３５は脱気装置８５において気泡および溶け込んだ気体成分が取り除かれる。脱気装置８５は加温装置８６と接続されており、脱気された音響整合材３５は加温装置８６へ送られる。音響整合材３５が過度に冷たいと被検者に不快感を与えるので、音響整合材３５は加温装置８６において体温程度まで加温される。また、音響整合材３５の温度が変わると音速が変わり音波受信に影響するので、常にモニターされ一定温度に保たれている。
【００３１】
タンク８２は音響整合材容器３６を含め、水循環系８を流れる音響整合材３５を全て貯めることの出来る容積を持っており、不図示の供給口、排出口を備える。また、脱気装置８５および加温装置８６はタンク８２内に設置しても良い。なお、ポンプ８１、タンク８２、流路切り替え装置８３、脱気装置８５、および加温装置８６は、必要に応じて接続の順番を変更し、最適化することが出来る。
【００３２】
＜給排水機構＞
次に図５の給排水の模式図を用いて、被検部保持部材１１の凹部内の閉空間に対する給排水の工程を説明する。図５（Ａ）は、乳房挿入前の乳房挿入部１３の状態である。被検部接触部材９３は圧縮されておらず、圧力調整手段９１と給排水系９２も動いていない。図５（Ｂ）は、乳房１を乳房挿入口１３から挿入して被検者の胸部を被検部接触部材９３に接触させた状態で、被検者の胸部、被検部接触部材９３および被検部保持部材１１によって密閉空間が構成される。図５（Ｃ）は、圧力調整手段９１により密閉空間内の空気を排気し、既定の圧力（例えば０．８気圧（８０ｋＰａ）程度）まで低下させた状態である。この時、密閉空間の内部と外部で差圧（０．２気圧（２０ｋＰａ））が生じ、差圧によって被検者胸部を被検部保持部材１１に引き付ける力が生じ、この力によって被検部接触部材９３が押しつぶされる。この反力が胸壁と被検部接触部材９３の密着力となる。
【００３３】
図５（Ｄ）は、圧力調整手段９１により密閉空間の内圧を大気圧より負圧に保ったまま給排水系９２により音響媒質１２を供給している状態である。音響媒質１２を供給しつつ密閉空間の内圧を一定に保つために、圧力調整手段９１では排気が行われる。また、密閉空間内に供給された音響媒質１２によって、音響媒質１２と接する面には深さに応じた圧力がかかる。この圧力は音響媒質１２の比重が１であれば水深５０ｃｍで５ｋＰａであり、外部との差圧（２０ｋＰａ）よりも小さいため、圧力により被検者胸部と被検部接触部材９３の間から音響媒質１２が漏れることはない。密閉空間内に音響媒質１２が満たされたことは不図示のセンサにより検知され、音響媒質の供給が停止する。
【００３４】
図５（Ｅ）は、圧力調整手段９１により密閉空間の内圧を大気圧より低い負圧に保持し、被検部接触部材９３と被検者胸部が吸着したまま給排水系９２により音響媒質１２を排出している状態である。音響媒質１２を排出することによる密閉空間の内圧の降下が起きないように、圧力調整手段９１は音響媒質１２の排出による圧力の低下を補うように吸気を行い、密閉空間内の圧力を一定に保つ。従って、排水は被検者の胸部と被検部接触部材９３が吸着したまま行われ、被検部接触部材９３の外側に音響媒質１２が漏れることはない。図５（Ｆ）は、給排水を終え、圧力調整手段９１により密閉空間内の気圧を外気と同じ１００ｋＰａにした状態である。差圧が無くなるので被検者胸部を吸着する力が無くなり、被検者は被検部接触部材９３から胸部を容易に離すことが出来る。
【００３５】
＜圧力調整手段・給排水系＞
次に図６を用いて圧力調整手段と給排水系の具体的な構成例を説明する。圧力調整手段９１は、被検者の胸部、被検部接触部材９３および被検部保持部材１１によって構成される密閉空間と連続した負圧チャンバー９１１を有し、負圧チャンバー９１１は前記密閉空間と同じ圧力となる。負圧チャンバー９１１は圧力を計測する圧力計９１９、負圧チャンバー９１１から排気する排気ポンプ９１２および負圧チャンバー９１１に空気が戻ることを防ぐ逆止弁９１３を有する。負圧チャンバー９１１内の圧力を大気圧に近づける場合は、吸気バルブ９１５を開けることにより負圧チャンバー９１１内の気圧を上昇させることが出来る。
【００３６】
給排水系９２は、音響媒質１２を溜めるタンク９２１、タンク９２１から前記密閉空間に音響媒質１２を供給する給水ポンプ９２９、密閉空間から排水するための排水ポンプ９２５、および排水ポンプから空気が逆流することを防ぐ逆止弁９２６を備える。給水ポンプ９２９および排水ポンプ９２５は、ギアポンプやチューブポンプのように、停止時に気圧差により音響媒質１２が勝手に流れないようにするポンプであることが好ましい。あるいは、停止時に閉まる弁を併用することにより、圧力差により音響媒質１２が流れるようなポンプでも使用することが出来る。密閉空間の上下には、音響媒質が満たされたことを検知する給水用水位センサ９１７および音響媒質が排出されたことを検知する排水用水位センサ９２４を備え、給水および排水を停止することが出来る。タンク９２１には、不図示のヒーターおよび脱気水精製装置を備え、音響媒質１２の温度管理および脱気をすることが出来る。音響媒質１２は衛生面から、被検者が変わる度に交換するため、タンク９２１には給水管９２７から新しい音響媒質１２が供給され、次に使用する音響媒質１２が準備される。
【００３７】
次に実際に使用する際のフローの一例を示す。まず被検者が乳房挿入口１３に乳房１を挿入し、被検者の胸部、被検部接触部材９３および被検部保持部材１１によって密閉空間が構成される。被検者が乳房挿入口１３に乳房を挿入したことは、乳房検知センサ９１８によって検知され、自動あるいは、手動にて排気ポンプ９１２を動作させ負圧チャンバー９１１から外部に空気を排出する。このとき吸気バルブ９１５は閉まっている。圧力計９１９の値が所望の値（例えば８０ｋＰａ）になった時点で排気ポンプ９１２は一旦停止する。医師または技師により被検部接触部材９３が被検者の胸部と良好に密着していることを確認し、給水ポンプ９２９を作動させる。給水ポンプはタンク９２１に貯められている音響媒質１２を前記密閉空間に移送する。給水ポンプ９２９により密閉空間に音響媒質１２を供給することにより密閉空間内の圧力が上昇するため、圧力計９１９でモニターし、圧力の上昇に合わせて排気ポンプ９１２で排気することにより所望の圧力に維持される。音響媒質１２は、密閉空間の上部、あるいは密閉空間と負圧チャンバー９１１の間に設置された給水用水位センサ９１７により密閉空間を満たした事が検知され、その時点で給水ポンプ９２９が停止し、被検部が測定可能となる。
【００３８】
測定が終了し、排出する際は、排水ポンプ９２５を作動させ排水管９２８より音響媒質１２を排出する。音響媒質を前記密閉空間から排出することにより密閉空間の圧力が下がるため、圧力計９１９でモニターし、圧力の降下に合わせて吸気バルブ９１５から外気を吸入する。このことにより所望の圧力に維持し、被検部を吸着したまま音響媒質１２を排出することが出来る。排水用水位センサ９２４にて音響媒質１２が全て排出されたことが検知されると、排水ポンプ９２５が停止する。最後に吸気バルブ９１５を開放することにより密閉空間の圧力が外気と等しくなり、被検部の吸着が解放される。
【００３９】
本実施例では、圧力調整手段９１と給排水系９２を有し、被検者の胸部、被検部接触部材９３および被検部保持部材１１によって構成される密閉空間に音響媒質を給排水できる。そのため、該密閉空間以外を濡らすことが無く、密閉空間を音響媒質１２で完全に満たすことが出来る効果があるが、給排水系９２を持たず圧力調整手段だけ備えた場合でも、乳房１を保持することが出来る。また被検部接触部材９３によりレーザ光を遮光することが出来るため、測定が安全に実施できるという効果がある。この場合、音響媒質１２はゲルやジェル、ウォーターバッグを用いることも出来る。もしくは装置を重力方向に対して上向きに開口する構成とし、予め液体の音響媒質１２を入れておく方法もある。なお、本実施例では被検部の多くの部分を被検部保持部材の内面に接触させた状態で、被検部を測定している。しかし、被検部を被検部保持部材の内面に接触させないか、多くの部分で被検部保持部材の内面に接触させないで、非接触により形成された空間に音響媒質１２を収容した状態で、被検部を測定することもできる。また、密閉空間を音響媒質１２で完全には満たさないで、測定に必要なレベルまで収容した状態で、被検部を測定することもできる。
【００４０】
（実施例２）
図７は、圧力調整手段、給排水系の第２の例を備える本発明による実施例２を示す図である。実施例１では、圧力計９１９により圧力をモニターし、排気ポンプ９１２と吸気バルブ９１５によって負圧チャンバー９１１内の空気を給排出することにより負圧チャンバー９１１内を所望の圧力に保つ構成であった。これと異なり、実施例２では、定圧バルブを用いて負圧チャンバー９１１内の圧力を所望の圧力に維持する構造を示す。定圧バルブは、機械的構造により入口と出口の圧力差が所定の圧力差になると弁が開く構造である。実施例２では、入口と出口の圧力差の設定が例えば２０ｋＰａの定圧バルブを使用することにより、負圧チャンバー９１１内の圧力が８０ｋＰａ以下になると弁が開き、外気あるいは音響媒質１２を取り込み、圧力を８０ｋＰａに保つことが出来る。
【００４１】
負圧チャンバー９１１は実施例１と同様に前記密閉空間と同じ圧力となる。負圧チャンバー９１１は、圧力を計測する圧力計９１９、負圧チャンバー９１１内を８０ｋＰａにするための吸気側定圧バルブ９１４、および該バルブ９１４に直列に繋がって吸気を遮断する吸気バルブ９１５を有する。別途、開放することにより大気圧にすることの出来る大気開放バルブ９１６を備え、さらに負圧チャンバー９１１内の空気を排出し、負圧にするための排気ポンプ９１２、および負圧チャンバー９１１に空気が戻ることを防ぐ逆止弁９１３を有する。
【００４２】
給排水系９２は実施例１同様の音響媒質１２を溜めるタンク９２１、不図示のヒーター、脱気水精製装置を有し、音響媒質１２の温度管理および脱気をすることが出来る。タンク９２１の音響媒質１２の供給には、実施例１では給水ポンプ９２９を用いたのに対し、実施例２では前記密閉空間の負圧を利用して吸入するため、給水側定圧バルブ９２２、および供給を遮断するための給水バルブ９２３を備える。排水の構成は実施例１と同じで、排水ポンプ９２５、および排水ポンプから空気が逆流することを防ぐ逆止弁９２６を備える。ポンプも、実施例１と同じく停止時に気圧差により勝手に流れないポンプか、停止時に閉まる弁を併用することが望ましい。また実施例１同様、前記密閉空間の上下には、給水用水位センサ９１７および排水用水位センサ９２４を備える。
【００４３】
次に実際に使用する際のフローの一例を示す。まず、被検者が乳房挿入口１３に乳房１を挿入し、被検者の胸部、被検部接触部材９３および被検部保持部材１１によって密閉空間が構成される。被検者が乳房挿入口１３に乳房１を挿入したことは、乳房検知センサ９１８によって検知され、自動あるいは、手動にて排気ポンプ９１２を動作させ、負圧チャンバー９１１から外部に空気を排出する。大気開放バルブ９１６および給水バルブ９２３は閉じた状態で、吸気バルブ９１５のみ開いて排気ポンプ９１２を作動させることで負圧チャンバー９１１内の気圧が下がり、８０ｋＰａまで下がった時点で吸気側定圧バルブ９１４から空気が吸入され、圧力は８０ｋＰａで維持される。
【００４４】
次に医師または技師により被検部接触部材９３が被検者の胸部と良好に密着していることを確認し、音響媒質１２の吸入を開始する。大気開放バルブ９１６は閉じたままで、吸気バルブ９１５も閉じ、代わりに給水バルブ９２３のみ開いて排気ポンプ９１２を作動させることにより、給水側定圧バルブ９２２を通って前記密閉空間に音響媒質１２が吸入される。このとき、給水側定圧バルブ９２２の負圧チャンバー９１１側は８０ｋＰａとなり、タンク９２１側は大気圧（１００ｋＰａ）になっている。音響媒質１２を吸入し、水位が上昇すると給水用水位センサ９１７により密閉空間を満たしたことが検知され、排気ポンプ９１２が停止し、測定可能となる。
【００４５】
測定が終了し、排水する際は、大気開放バルブ９１６は閉じたままで、再び給水バルブ９２３を閉じ、代わりに吸気バルブ９１５のみ開いて排水ポンプ９２５を作動させる。このことにより、吸気側定圧バルブ９１４により負圧チャンバー９１１および密閉空間内は８０ｋＰａに保ち、被検部を吸着したまま音響媒質１２が排水管９２８より排出される。排水用水位センサ９２４にて音響媒質１２が全て排出されたことが検知され、排水ポンプ９２５が停止する。最後に、大気開放バルブ９１６を開放することにより密閉空間の圧力が外気と等しくなり、被検部の吸着が解放される。
【００４６】
実施例１と同様、本実施例によっても、被検部と被検部保持部材と被検部接触部材によって密閉空間を構成し、被検部からの音響波を検出部で良好に受信し、例えば画像を取得すことが出来る。また、密閉空間を音響媒質で満たすことにより、被検部からの音響波をより良好に受信することが出来る。さらに、密閉空間を大気圧より低い圧力の負圧状態に維持することにより、被検部と被検部接触部材が密着し、被検部と被検部接触部材の間の水密を保つことが出来る。また、重力により被検部と被検部接触部材の間には音響媒質からの圧力がかかるが、該圧力は、前記負圧よりも小さい。従って、重力方向にかかわらず、密閉空間に音響媒質を水密に満たすことが出来るため、座位や立位においても良好に測定することが可能となり、被検者が寝たり起きたりする負担を低減することが出来る。また、水密に保たれているので装置や被検者の被検部以外を濡らさないで済むという効果がある。
【００４７】
（実施例３）
実施例１、２では、乳房挿入口１３が測定ユニットの側面に開口している構成を示したが、本発明の実施例３の構成として、乳房挿入口１３が測定ユニット３に対して上面に開口している構成でも良い。乳房挿入口が上面に開口している場合でも、被検部接触部材９３が被検者の胸部に吸着することで乳房１を保持できるとともに、被検者の目に対してレーザを遮光することが出来る。また、被検者の胸部、被検部接触部材９３および被検部保持部材１１によって構成される密閉空間から負圧チャンバー９１１につながる圧力調整口９４２の開口部を胸壁に近づけることで、胸壁の近くまで音響媒質１２を満たすことが出来る。
【００４８】
図８を用いて圧力調整手段と給排水系の具体的な構成例を説明する。実施例１同様、圧力調整手段９１は、被検者の胸部、被検部接触部材９３および被検部保持部材１１によって構成される密閉空間と連続した負圧チャンバー９１１を有し、負圧チャンバー９１１は前記密閉空間と同じ圧力となる。負圧チャンバー９１１は、圧力を計測する圧力計９１９、負圧チャンバー９１１から排気する排気ポンプ９１２、および負圧チャンバー９１１に空気が戻ることを防ぐ逆止弁９１３を有する。実施例１と実施例３の違いは、次の点である。即ち、負圧チャンバー９１１に排水管９２８と排水ポンプから空気が逆流することを防ぐ逆止弁９２６を備え、負圧チャンバー９１１から排気する際に負圧チャンバー９１１に吸い込まれる音響媒質１２を一時的に貯め、排水管９２８から排出する。
【００４９】
給排水系９２は、実施例１同様の音響媒質１２を溜めるタンク９２１、不図示のヒーター、脱気水精製装置を有し、音響媒質１２の温度管理および脱気をすることが出来、給水ポンプ９２９によって給水する。実施例３では給排水系９２に排出機能はなく、測定後に被検部保持部材１１の中に残った音響媒質１２は不図示の吸引機等で吸い込み、ふき取ることにより除去される。
【００５０】
次に実際に使用する際のフローの一例を示す。まず、被検者が乳房挿入口１３に乳房１を挿入し、被検者の胸部、被検部接触部材９３および被検部保持部材１１によって密閉空間が構成される。実施例１と同様に被検者が乳房挿入口１３に乳房を挿入したことは、乳房検知センサ９１８によって検知され、自動あるいは、手動にて排気ポンプ９１２を動作させ負圧チャンバー９１１から外部に空気を排出する。このとき吸気バルブ９１５は閉まっている。圧力計９１９の値が所望の値（例えば８０ｋＰａ）になった時点で排気ポンプ９１２は一旦停止する。医師または技師により被検部接触部材９３が被検者の胸部と良好に密着していることを確認し、給水ポンプ９２９を作動させる。給水ポンプはタンク９２１に貯められている音響媒質１２を前記密閉空間に移送する。給水ポンプ９２９により密閉空間に音響媒質１２を供給することにより密閉空間内の圧力が上昇するため、圧力計９１９でモニターし、圧力の上昇に合わせて排気ポンプ９１２で排気することにより所望の圧力に維持される。音響媒質１２は、密閉空間の上部、あるいは密閉空間と負圧チャンバー９１１の間に設置された給水用水位センサ９１７により密閉空間を満たしたことが検知され、給水ポンプ９２９が停止し、測定可能となる。給水用水位センサ９１７を通った音響媒質１２は一時的に負圧チャンバー９１１に貯められ、測定が終わり、乳房１が乳房挿入口１３から抜き取られた後に排出される。
【００５１】
乳房１を乳房挿入口１３から抜き取る時は、吸気バルブ９１５を開放することにより密閉空間の圧力が外気と等しくなり、被検部の吸着が解放される。被検者が乳房１を抜き取った後に被検部保持部材１１の中に残った音響媒質１２は不図示の吸引機等で吸い込み、ふき取る。本実施例では給排水系９２を有しているが、給排水系を無くして、乳房１を挿入前に、予め被検部保持部材の中に音響媒質１２を入れておいても良い。
【００５２】
本実施例によっても、実施例１、２とほぼ同様の効果が奏されるが、特に、伏臥位において良好に測定することが可能となる。また、前記密閉空間が水密に保たれているので装置や被検者の被検部以外を濡らさないで済むという効果もある。
【符号の説明】
【００５３】
１・・乳房（被検部）、１１・・被検部保持部材（被検部保持部）、１２・・音響媒質、３２・・検出部、９１・・圧力調整手段、９３・・被検部接触部材（被検部接触部）
【図１】
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【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】
2016043045.tif 000008
【図７】
2016043045.tif 000009
【図８】
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