(57)【要約】【課題】光を被検体に向けて、より均一に照射することができる音響波プローブ等を提供する。【解決手段】音響波プローブ１００は、複数の音響波トランスデューサ１０２と、複数の音響波トランスデューサの間隙に配置され被検体９９に対して光を照射する複数の光出射部１０３と、を有する。各光出射部１０３は、複数の音響波トランスデューサ１０２により囲まれて共通の支持部材１０１上に配置されている。複数の前記音響波トランスデューサと複数の光出射部は、共通の支持部材にすることができる。【選択図】  図１−１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に光を照射する複数の光出射部と、被検体で発生した光音響波を検出する複数の音響波トランスデューサと、を有し、前記光出射部が複数の前記音響波トランスデューサにより囲まれて配置されていることを特徴とする音響波プローブ。
【請求項２】
前記光出射部は、光を発する光源であることを特徴とする請求項１に記載の音響波プローブ。
【請求項３】
複数の前記音響波トランスデューサと複数の前記光出射部は、共通の支持部材に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の音響波プローブ。
【請求項４】
前記支持部材は、被検体の形状に合わせて複数の前記音響波トランスデューサと複数の前記光出射部を可動とするように変形可能な支持膜であることを特徴とする請求項３に記載の音響波プローブ。
【請求項５】
前記支持膜は、湾曲及び伸縮が可能な可撓性フィルムであることを特徴とする請求項４に記載の音響波プローブ。
【請求項６】
前記支持部材の表面から前記光出射部の表面までの高さが、前記支持部材の表面から前記音響波トランスデューサの表面までの高さより、高いことを特徴とする請求項３から５の何れか１項に記載の音響波プローブ。
【請求項７】
前記音響波トランスデューサの表面に粘着材を備え、前記支持部材の表面から前記粘着材の表面までの高さが、前記支持部材の表面から前記光出射部の表面までの高さより、高いことを特徴とする請求項３から５の何れか１項に記載の音響波プローブ。
【請求項８】
前記光出射部の被検体側に、気体の入った変形可能な袋が設けられていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の音響波プローブ。
【請求項９】
前記光出射部は、バネを介して保持されていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の音響波プローブ。
【請求項１０】
複数の前記音響波トランスデューサと複数の前記光出射部を支持する共通の支持部材が、被検体に対して凹部を有する支持枠部材により支持されていることを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の音響波プローブ。
【請求項１１】
前記光出射部から伸びた第１の梁部と、該光出射部の周りの複数の前記音響波トランスデューサからそれぞれ伸びて前記第１の梁部に対して回動可能に接続された第２の梁部と、を含む拘束手段を有することを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の音響波プローブ。
【請求項１２】
被検体に対して前記支持膜を巻きつけた状態で前記支持膜を固定する手段を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の音響波プローブ。
【請求項１３】
前記光出射部はフレキシブル基板の金属層に熱的に接続されていることを特徴とする請求項１から１２の何れか１項に記載の音響波プローブ。
【請求項１４】
前記光出射部の周りの複数の前記音響波トランスデューサは、該光出射部を中心に、略等距離及び／又は略等角度間隔で配置されていることを特徴とする請求項１から１３の何れか１項に記載の音響波プローブ。
【請求項１５】
前記音響波トランスデューサは、静電容量型トランスデューサであることを特徴とする請求項１から１４の何れか１項に記載の音響波プローブ。
【請求項１６】
前記音響波トランスデューサに、オペアンプを用いたトランスインピーダンス回路を含み前記音響波トランスデューサが音響波を受信した際の電流を検出する検出回路が接続されていることを特徴とする請求項１５に記載の音響波プローブ。
【請求項１７】
前記音響波トランスデューサに、前記音響波トランスデューサが音響波を受信した際の電流を検出する回路を含む、音響波に係わる信号を送受信するための駆動検出回路が接続されていることを特徴とする請求項１５に記載の音響波プローブ。
【請求項１８】
請求項１から１７の何れか１項に記載の音響波プローブと、前記音響波プローブで検出された信号を被検体の情報を表す信号に変換するための信号処理部と、を有することを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項１９】
前記信号処理部は、前記音響波プローブで検出された信号を被検体の画像信号に変換することを特徴とする請求項１８に記載の被検体情報取得装置。
【請求項２０】
前記音響波プローブは、光音響効果により発生した被検体からの光音響波を検出することを特徴とする請求項１８または１９に記載の被検体情報取得装置。
【請求項２１】
前記音響波プローブは、被検体からの超音波を検出することを特徴とする請求項１８から２０の何れか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項２２】
前記音響波プローブは、超音波の送受信を行うことを特徴とする請求項２１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、光音響効果による光音響波などの音響波（以下では超音波で代表することもある）を受信することが可能な音響波プローブ、それを用いた被検体情報取得装置等に関する。
【０００２】
光イメージング技術の一つとして、Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｉｍａｇｉｎｇ（ＰＡＩ：光音響イメージング）と呼ばれる技術がある。光音響イメージングは、光の照射により発生する音響波（「光音響波」とも言う）を受信し、得られる受信信号から画像データを生成する技術である（特許文献１参照）。この光音響波は、光源からのパルス光が生体などの被検体に照射され、被検体内を伝播した光のエネルギーを吸収した組織が膨張することにより発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７/０２８７９１２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
被検体内部を良好に画像化するためには、被検体表面に対してなるべく均一に光を照射する必要がある。更に、被検体内で発生した光音響波をなるべく劣化させずに音響波トランスデューサで検出する必要がある。本発明は、光を被検体に向けて、より効率良く且つ均一に照射することができる音響波プローブ等の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の音響波プローブは、次の特徴を有する。被検体に光を照射する複数の光出射部と、被検体内で発生した光音響波を検出する複数の音響波トランスデューサと、を有しており、光出射部が複数の音響波トランスデューサにより囲まれて配置されている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、複数配置された光源などの光出射部からの光を被検体に向けて、より均一に照射することができる音響波プローブなどを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１−１】第１の実施形態に係る音響波プローブを説明する図。
【図１−２】第１の実施形態に係る音響波プローブの模式断面図。
【図１−３】第１の実施形態に係る音響波プローブの模式斜視図。
【図１−４】第１の実施形態に係る音響波プローブの模式斜視図。
【図２】第２の実施形態に係る音響波プローブを説明する図。
【図３】第３の実施形態に係る音響波プローブを説明する図。
【図４】第４の実施形態に係る音響波プローブを説明する図。
【図５】第５の実施形態に係る音響波プローブを説明する図。
【図６−１】第６の実施形態に係る音響波プローブを説明する図。
【図６−２】被検体から音響波トランスデューサを剥離する為の紐状部材を示す図。
【図６−３】被検体から音響波トランスデューサを剥離する為の棒状部材を示す図。
【図７−１】第７の実施形態に係る音響波プローブを説明する図。
【図７−２】第７の実施形態に係る音響波プローブの動作を説明する図。
【図８−１】第８の実施形態に係る音響波プローブを説明する図。
【図８−２】第８の実施形態に係る音響波プローブの動作を説明する図。
【図９】第９の実施形態に係る音響波プローブを説明する図。
【図１０−１】第１０の実施形態に係る音響波プローブを説明する図。
【図１０−２】第１０の実施形態に係る音響波プローブの駆動検出回路図。
【図１１】第１１の実施形態に係る被検体情報取得装置を説明する図。
【図１２】第１２の実施形態に係る被検体情報取得装置を説明する図。
【図１３】本発明における音響波トランスデューサと光出射部の配置例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の音響波プローブの一側面の特徴は、音響波プローブが複数の光出射部を有しており、各光出射部が、光音響波を受信する音響波トランスデューサにより囲まれて配置されている点である。複数の光出射部の配置態様は、光を被検体に向けてより均一に照射することができるものであれば如何なる態様でもよい。例えば、図１３（ａ）の様に複数の光出射部が複数の音響波トランスデューサにより囲まれたパターンが２次元状に繰り返される態様、図１３（ｂ）の様に碁盤目状に光出射部と音響波トランスデューサが交互に繰り返して配置される態様などがある。ただし、図１３（ｃ）に示す様に複数の音響波トランスデューサと複数の光出射部が極端に偏在した態様などは、より均一に照射することができるものを構成できなければ、除かれる場合もある。本発明の音響波プローブは、該音響波プローブで検出された信号を被検体の情報を表す信号に変換するための信号処理部などと共に、被検体情報取得装置を構成することができる。ここにおいて、音響波プローブは、光音響効果により発生した被検体からの光音響波を検出する。更に、被検体からの超音波を検出したり、被検体との間で超音波の送受信を行ったりすることもできる。
【０００９】
以下、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。ただし、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００１０】
（第１の実施形態）
本実施形態では、被検体に光を照射する複数の光出射部と、発生した光音響波を検出する複数の音響波（超音波）トランスデューサとが、分散して配置されており、被検体の表面形状に合わせて配置が可変であることが特徴である。
【００１１】
図１−１から図１−４を用いて、第１の実施形態の音響波プローブ１００を説明する。図において、９９は被検体、１００は音響波プローブ、１０３は光出射部（光源）、１０２は音響波トランスデューサ、１０１は支持フィルム、１１０は超音波ゲル、１２１は出射光、１２２は光音響波である。図１−１（ａ）に、本実施形態の音響波プローブの模式図を示す。本実施形態の音響波プローブ１００は、複数の光源１０３と複数の音響波トランスデューサを有しており、それぞれが２次元アレイ状に配置されている。複数の音響波トランスデューサ１０２間の領域には、複数のトランスデューサ１０２に対して複数の光源１０３が入れ子状になって配置されている。本実施形態では、光源１０３が分散して配置されているので、光源が１箇所や一部の領域にのみ配置されている構成に比べて、被検体表面の広い範囲に亘ってより一様に光を照射することができる。ここでは、例えば、各光源１０３の周りの複数の音響波トランスデューサ１０２は、該光源を中心に、略等距離及び／又は略等角度間隔で配置されている。また、複数の音響波トランスデューサと複数の光出射部は、共通の支持部材に配置されていて、支持部材は、被検体の形状に合わせて複数の音響波トランスデューサと複数の光出射部を可動とするように変形可能な支持膜である。
【００１２】
次に、図１−１（ｂ）に、図１−１（ａ）の直線Ｚ−Ｚ’の断面の模式図を示す。本実施形態の音響波プローブ１００では、複数の光源１０３と複数のトランスデューサ１０２の位置は、被検体９９の表面形状に沿って可動する構造となっている。具体的には、湾曲及び伸縮が可能な可撓性の支持フィルム１０１上に、複数の光源１０３とそれを取り囲む複数のトランスデューサ１０２を配置することで容易に実現できる。
【００１３】
本実施形態の音響波プローブは、図１−２で示すように、被検体９９に直接音響波プローブ１００を押しつけて、用いることができる。その際、被検体９９で発生した光音響波１２２を効率良く音響波トランスデューサ１０２に伝えるために、被検体９９と音響波プローブ１００間には、超音波ゲル１１０を配置する。被検体９９と音響波トランスデューサ１０２間に気泡が入ると、その部分において被検体９９内で発生した光音響波（超音波）１２２の反射や減衰が発生する。超音波ゲル１１０は超音波伝播物質であり、被検体９９と音響波トランスデューサ１０２間にこの気泡が入らないようにする効果があり、被検体９９で発生した光音響波１２２を、効率良く音響波トランスデューサ１０２に伝えることができる。
【００１４】
しかし、光源１０３からの出射光１２１を被検体９９に照射する際には、超音波ゲル１１０を通過することにより、被検体９９に照射される光が減少してしまうことがある。被検体９９に照射される光の光量の低下によって、被検体９９内部で発生する光音響波１２２の大きさが低下してしまう。そのため、被検体の情報を正確に把握するためや、被検体のより深い部分の情報を得たりするためには、被検体９９に照射される光をできるだけ大きくする必要がある。超音波ゲル１１０は半透明の物質であり、透過率が高くないため、光源１０３と被検体９９間の距離をできるだけ小さくすること、すなわち光源１０３と被検体９９間にある超音波ゲル１１０の量をできるだけ小さくすることが重要になる。
【００１５】
被検体９９に対して、音響波トランスデューサ１０２や光源１０３の位置が固定されている構成であると、固定された形状から被検体９９の表面形状が大きくずれている領域では、被検体９９と光源１０３間の距離が大きくなってしまう。そのため、光源１０３からの出射光が超音波ゲル１１０で減衰して、被検体９９に照射する光量が低下してしまう。また、光源と被検体の間隔が一定でないため、測定のセッティングや条件により被検体９９を照射する光量が変化してしまい、得られる被検体情報の精度がばらついてしまう。また、複数の光源１０３を有した構成であっても、光源１０３毎に被検体９９との距離がばらついているため、被検体９９に照射する光の量が場所によって異なってしまう。
【００１６】
本実施形態の音響波プローブ１００を用いると、被検体９９の表面形状に合わせて光源１０３の位置が移動できるため、図１−２で示すように、被検体９９表面と光源１０３の光出射表面を近接して配置することができる。そのため、光源１０３と被検体９９間の超音波ゲル１１０の厚さを、薄く略均一にできるので、被検体９９に照射される光量を大きくでき且つ照射光を略均一にすることができる。更に、本実施形態の音響波プローブ１００は、アレイ状に配置した音響波トランスデューサの間に、複数の光源を分散して配置しているので、被検体９９の広い範囲を照射でき、その照射光をどの場所でも略均一に照射することができる。
【００１７】
以上のように、本実施形態によると、光出射部（光源）からの光を被検体に向けて、より効率良く且つ均一に照射することができる音響波プローブを実現できる。
【００１８】
また、本実施形態の他の効果として、光音響波１２２を効率良く受信することができる。以下、その理由を説明する。光音響波１２２は伝搬するに従い音が広がってしまう特性があり、光音響波の発生場所から音響波トランスデューサ１０２までの距離が遠いと、音響波トランスデューサ１０２で受信する光音響波が小さくなってしまう。前述したように、本実施形態の音響波プローブ１００を用いることで、音響波トランスデューサ１０２は被検体９９の表面形状に沿って位置が可動であるので、音響波トランスデューサ１０２と被検体９９間の距離も近接させられる。そのため、光音響波１２２の大きさを低下させることなく、音響波トランスデューサ１０２で受信できるので、被検体９９で発生した光音響波１２２を効率良く受信できる。一方、被検体９９に対して、音響波トランスデューサ１０２や光源１０３の位置が固定されている構成であると、固定された形状から被検体９９の表面形状が大きくずれている領域では、被検体９９とトランスデューサ１０２間の距離が大きくなってしまう。そのため、音響波トランスデューサ１０２に到達する光音響波１２２が小さくなり、被検体９９で発生した光音響波１２２を受信する効率が低下する。
【００１９】
上記のように、本実施形態を用いると、被検体９９内に光源１０３からの光をより均一に照射し、被検体９９内部で発生した光音響波１２２を効率良く検出することができる音響波プローブ１００を実現できる。
【００２０】
更に他の効果として、被検体９９と音響波トランスデューサ１０２間での反射の影響が少ない状態で、光音響波１２２を受信することができる。以下、説明する。被検体９９で発生した光音響波１２２の一部は、音響波トランスデューサ１０２表面で反射することがある。その反射波の一部は、被検体９９と超音波ゲル１１０との音響インピーダンスの差により、被検体９９表面で再度反射して、音響波トランスデューサ１０２表面に戻ってくる。被検体９９と音響波トランスデューサ１０２間が広いと、この反射波が音響波トランスデューサ１０２に戻ってくるまでの時間が長くなり、本来の受信信号とは分離された別の信号として、検出される。一方、本実施形態によると、被検体９９と音響波トランスデューサ１０２の間隔を近接することができるので、反射波が本来の受信信号と一体となった信号として得られる。反射波が別の受信信号として検出されると、被検体情報に変換した際、アーチファクト（虚像）となるが、本実施形態を用いると、反射波が別の受信信号として検出され難くすることができる。
【００２１】
上記のように、本実施形態を用いると、被検体９９内に光源１０３からの光をより均一に照射し、被検体９９内部で発生した光音響波１２２を正確且つ効率良く検出することができる音響波プローブ１００を提供できる。
【００２２】
本実施形態の支持膜であるフィルム１０１には、被検体９９の表面形状に沿って変形できるフィルムであれば用いられる。特に、被検体９９の表面形状に合わせて、湾曲して伸縮する可撓性を有するフィルムであることが望ましいが、可撓性（微弾性）に限定して、弾性体を排除するものではない。湾曲、伸縮に必要な特性を得ることができるものであれば、弾性体をはじめとして様々な材料を用いることができる。フィルム１０１は、樹脂フィルム、ゴムなどを用いることで容易に構成できる。具体的には、エポキシ樹脂、塩化ビニール樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素系樹脂、シリコーンゴムなどを用いることができる。ヤング率では、０．０１ＧＰａから５ＧＰａ程度のものを用いられ、より望ましくは０．０１ＧＰａから０．１ＧＰａ程度のものを用いることができる。これ以外でも、被検体から与えられる圧力で、被検体と同等の大きさに伸縮、湾曲できるものであれば、用いることができる。図１では、均一な厚さのフィルムを用いたが、これに限らず、一部が周囲と厚さが異なるパターンを有した支持膜も用いることができる。それにより、音響波トランスデューサ１０２の可動し易さや、被検体９９によるフィルム１０１の撓み易さなどを最適に調整することができる。
【００２３】
音響波トランスデューサ１０２は、被検体に光を照射して発生した音響波を受信できるものであれば、用いることができる。具体的には、一般的に超音波診断装置に用いられる音響波トランスデューサ１０２がある、ＰＺＴ、ＰＶＤＦ、ＣＭＵＴなどを用いることもできる。尚、図では、音響波トランスデューサ１０２は、フィルム１０１の被検体９９側表面に配置したが、これに限らない。音響波トランスデューサ１０２が、一部フィルム１０１内に埋まっていても、また逆側まで突き抜けていても、同様に用いることができる。更に、フィルム１０１の音響波透過特性が使用上問題なければ、フィルム１０１の被検体９９の逆側の表面（裏面）に配置する構成を用いることもできる。
【００２４】
光源１０３は、被検体に光を照射して音響波が発生するものであれば、用いることができる。図では、光源１０３は、フィルム１０１の被検体９９側の表面上に配置しているが、これに限らず、フィルム１０１を貫通した構成や、一部フィルム１０１内に埋まっている構成も、同様に用いることができる。光源１０３は、音響波プローブ１００の外部に配置した光発生源からの光を光出射部１０３まで、光ファイバーなどにより導波させてくる構成を用いることもできる。更に、光源１０３に、ＬＥＤ、半導体レーザなどを用いることで、フィルム１０１上に直接配置することができる。これにより、光源１０２部を軽量にすることができ、フィルム１０１が被検体９９の形状により沿い易くなる。加えて、被検体へ光を照射する機構を簡略化、小型化でき、音響波プローブ自体も小型化することができる。
【００２５】
フィルム１０１の被検体９９への押し当ては、図１−３で示すように、フィルム１０１を被検体９９に巻きつけ、固定手段１０４によりフィルムの両端を固定する方法により、容易に実現することができる。これにより、被検体９９の外周の全方向から光を照射して、光音響波を取得することができる。そのため、被検体９９の特定の面からだけでなく、より多くの方向から被検体情報を取得でき、本プローブを用いることで、より詳細な被検体画像を再生することができる。
【００２６】
また、別の形態として、図１−４で示すように、支持枠部材１０５でフィルム１０１を支持し、支持枠部材ごと被検体９９に押し当てる方法を用いることができる。支持枠部材１０５は、被検体に対して半月状の凹部（溝）を有しており、フィルム１０１は、支持枠部材１０５の凹部を覆うように配置され、支持枠部材１０５に保持されている。フィルム１０１は、支持枠部材１０５により左右から保持されており、フィルム１０１自体にテンションが掛った状態（張った状態）になっている。この状態で、支持枠部材１０５を被検体９９側に押し当てることで、フィルム１０１が被検体９９の表面形状に沿って変形し、フィルム１０１上の音響波トランスデューサ１０２や光源１０３も、被検体９９の表面形状に沿った位置に配置される。図１−４の構成では、支持枠部材１０５を用いているので、フィルム１０１に略均一な張力がかかっている。従って、後は支持枠部材１０５を被検体９９に押し当てる力を制御するだけで、広い面積のフィルムでも、フィルム１０１全体を安定な状態で、被検体９９側に押し当てることができる。
【００２７】
図１−３や図１−４の構成を用いることで、被検体９９表面に沿って、音響波プローブ１００の音響波トランスデューサ１０２と光源１０３の位置を自動的に変えることができる。そのため、様々な表面形状の被検体９９から光音響信号を取得することができる。尚、被検体９９にフィルム１０１を押し付ける方法としては、図１−３や図１−４のものに限られない。フィルム１０１を被検体９９に押し当て、フィルム１０１を被検体９９表面の形状に沿わせられるものであれば、他の構成でも同様に用いることができる。
【００２８】
本実施形態では、光源１０３と被検体９９の間の距離を、音響波トランスデューサ１０２と被検体９９間の距離より狭くする手段を備えることで、光源１０３と被検体９９間にある超音波ゲル１１０を薄くできる。そのため、光源１０３からの出射光が超音波ゲル１１０で減衰する量を小さくできるので、被検体に照射する光の量をより大きくできる。具体的な構成については、第２の実施形態から第５の実施形態を用いて説明する。
【００２９】
第２の実施形態以降では、音響波トランスデューサと被検体間の超音波透過特性が、光源と被検体間の超音波透過特性より高く、光源と被検体間の光透過特性が、音響波トランスデューサと被検体間の光透過特性より高くなる特性制御手段を有している。以下、特性制御手段について、具体的に説明する。
【００３０】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、音響波トランスデューサ１０２と光源１０３の位置関係に関する。それ以外は、第１の実施形態と同様である。第２の実施形態を、図２を用いて説明する。図２は、本実施形態に係る音響波プローブの模式図である。図２（ａ）に、フィルム１０１を平坦にした状態での音響波プローブの断面の模式図を、図２（ｂ）に被検体９９に超音波ゲルを介して接触させて被検体情報を取得する際のプローブの断面の模式図を示す。
【００３１】
本実施形態では、フィルム１０１を平坦にした際、光源１０３の被検体側の表面が、音響波トランスデューサ１０２の被検体側の表面より、被検体９９側に配置されていることが特徴である。或る力でフィルム１０１が被検体９９側に押し当てられた場合、超音波ゲル１１０は粘度を有しているので、フィルム１０１と被検体９９間の厚さは、或る一定の厚さで安定する。図２（ｂ）で示すように、本実施形態の構成になっていることで、光源１０３と被検体９９の表面間の距離は、音響波トランスデューサ１０２と被検体９９の表面間の距離より、狭くなる。具体的には、本実施形態のプローブ１００は、光源１０３の高さ（フィルム面からの被検体側へ飛び出した距離）は、音響波トランスデューサ１０２の高さより、高くなっている。これにより、光源１０３で超音波ゲル１１０が押しのけられ、光源１０３がない領域に超音波ゲル１１０が逃げるので、フィルム１０１と被検体９９間に充填されている超音波ゲル１１０は、光源１０３前の方が、音響波トランスデューサ１０２前より薄くなる。実際には、図２（ｂ）のように、フィルム１０１が若干図面下側に撓むが、撓み量より高さの差を大きく付けていれば、光源１０３前の超音波ゲル１１０の方を常に薄い状態に保つことができる。
【００３２】
本実施形態に係る音響波プローブによると、光源１０３の表面をより被検体９９側に配置できるので、光源からの光を被検体に向けて、より効率良く且つ均一に照射できる音響波プローブを提供することができる。尚、図２（ｂ）では、説明のため、被検体９９が平面の状態である断面図を用いたが、これに限らない。図１−２で示した被検体９９表面が曲面を有している例や、凹凸を有している例にも同様に当てはまる。
【００３３】
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、光源１０３の構造に関する。それ以外は、第２の実施形態と同様である。第３の実施形態を、図３を用いて説明する。図３（ａ）に、フィルム１０１を平坦にした状態での音響波プローブの断面の模式図を、図３（ｂ）に、被検体９９に超音波ゲルを介して接触させて被検体情報を取得する際のプローブの断面の模式図を示す。図３は、本実施形態に係る音響波プローブの模式図である。図３において、１０６は透明部材である。
【００３４】
本実施形態では、光源１０３の被検体９９側に、透明部材１０６を備えていることが特徴である。透明部材１０６は、光源１０３の波長での光の透過性が高い材料であれば、用いることができる。光源１０３の高さが同じでも、透明部材１０６があることにより、実質的な高さを高くでき、出射光が通る部分での超音波ゲル１１０の厚さを薄くできる。本実施形態では、透明部材１０６を有しているので、光源１０３の高さを高くすることなく、第２の実施形態と同様の効果が得られる。そのため、光源１０３の形状や配置に対する制約を少なくできる。また、透明部材１０６の断面形状は、必ずしも四角である必要は無く、台形などの形状にすることで、より超音波ゲル１１０が逃げやすくできる。
【００３５】
本実施形態によると、光源１０３への制約を増やすことなく、光源１０３の表面をより被検体９９側に配置し、光源からの光を被検体に向けて、より効率良く且つ均一に照射することができる音響波プローブを提供できる。
【００３６】
（第４の実施形態）
第４の実施形態は、光源１０３の構造に関する。それ以外は、第２の実施形態と同様である。第４の実施形態を、図４を用いて説明する。図４（ａ）に、フィルム１０１を平坦にした状態での音響波プローブの断面の模式図を、図４（ｂ）に、被検体９９に超音波ゲルを介して接触させて被検体情報を取得する際のプローブの断面の模式図を示す。図４は、本実施形態に係る音響波プローブの模式図である。図４において、１０７は変形可能な袋である。
【００３７】
本実施形態では、光源１０３の被検体９９側に、気体の入った変形可能な袋１０７を備えていることが特徴である。変形可能な袋１０７は、光の透過性が高く、外力を受けて変形する袋であれば用いることができる。変形可能な袋１０７内に気体を充填して、密閉することで、外力を受けて変形する機能を持たせられる。図４（ｂ）で示すように、プローブ１００を被検体９９に超音波ゲルを介して接触させた際には、袋１０７が少し潰れて、図面横方向に広がる。光源１０３の高さが同じでも、変形可能な袋１０７があることにより、実質的な高さを高くすることができ、出射光が通る部分での超音波ゲル１１０の厚さを薄くできる。本実施形態では、変形可能な袋１０７を有しているので、光源１０３の高さを高くすることなく、第２の実施形態と同様の効果が得られる。更に、本実施形態では、光源１０３を支える部分のフィルム１０１の変形量は、袋１０７の変形のしやすさにより、調整することができる。そのため、第２の実施形態や第３の実施形態の高さを設定する構成に比べて、光源１０３を支える部分のフィルム１０１の変形量をより最適に調整することが容易になる。
【００３８】
本実施形態によると、光源１０３の表面をより被検体９９側に配置する構成の設計を行い易く、光源からの光を被検体に向けて、より効率良く且つ均一に照射できる音響波プローブを提供することができる。
【００３９】
（第５の実施形態）
第５の実施形態は、光源１０３をフィルムから支持する構造に関する。それ以外は、第２の実施形態と同様である。第５の実施形態を、図５を用いて説明する。図５は、本実施形態に係る音響波プローブの模式図である。図５（ａ）に、フィルム１０１を平坦にした状態での音響波プローブの断面の模式図を、図５（ｂ）に、被検体９９に超音波ゲルを介して接触させて被検体情報を取得する際のプローブの断面の模式図を示す。図５において、１０８はバネである。
【００４０】
本実施形態では、光源１０３がバネ１０８を介して、フィルム１０１上に保持されていることが特徴である。バネ１０８で保持された光源１０３は、外力を印加されるとフィルム１０１面に対して垂直方向（図面上下方向）に変位する構造となっている。図４（ｂ）で示すように、プローブ１００を被検体９９に超音波ゲルを介して接触させた際には、バネ１０８が少し潰れて、光源１０３が被検体９９と逆方向に少し移動する。バネ１０８が縮む量と、光源１０３を支える領域のフィルム１０１が撓む量を差し引いても、光源１０３の被検体９９側の表面は、音響波トランスデューサ１０２の被検体９９側の表面より被検体９９側に出ている設計となっている。そのため、光源１０３により超音波ゲル１１０が押しのけられ、光源１０３がない領域に超音波ゲル１１０が逃げるので、フィルム１０１と被検体９９間に充填されている超音波ゲル１１０は、光源１０３前の方が、音響波トランスデューサ１０２前より薄くなる。
【００４１】
また、第３の実施形態や第４の実施形態に比べて、光源１０３の被検体側に部材を配置していないため、その部分での光の減衰がなく、より大きな光量を被検体９９に照射できる。加えて、光源１０３をバネ１０８で保持しているので、光源１０３の高さに対する制約が無く、光源１０３の設計の自由度を高くできる。また、バネ１０８の硬さを調整することで、光源１０３と被検体９９との間の距離を容易に設定できる。
【００４２】
バネの材料やフィルムへのバネの固定方法について説明すると、バネは、外力に応じて変形し、外力を無くすると復元する力が掛るものであれば、用いることができる。材質としては、各種金属により容易に構成でき、同様の機能を持つものであれば、樹脂、ゴムなどを用いることもできる。また、フィルムへのバネの固定は、フィルムにバネが確実に固定される方法であれば用いることができ、例えば接着剤を用いることで容易に実現できる。
【００４３】
本実施形態に係る音響波プローブによると、構成部品への大きな制約をかけることなく、光源１０３の表面をより被検体９９側に配置し、光源からの光を被検体に向けて、より効率良く且つ均一に照射できる音響波プローブを提供することができる。
【００４４】
尚、図５では、バネ１０８を用いて説明したが、この構成に限らない。光源１０３を支持する領域のフィルム１０１の厚さを厚くすることで、光源１０３を支持する領域のフィルム１０１に、バネ１０８と同様の機能を持たせた構成にすることもできる。これにより、構成要素を増やすことなく、図５の構成と同様の効果が得られる。
【００４５】
（第６の実施形態）
第６の実施形態は、音響波トランスデューサの表面に配置された部材に関する。それ以外は、第１から第６の実施形態の何れかと同じである。図６−１は、本実施形態に係る音響波プローブを説明する模式図である。図６−１において、１１１は粘着材である粘着シートである。
【００４６】
本実施形態では、音響波トランスデューサ１０２の表面に粘着シート１１１を備えており、光源１０３の表面には粘着シート１１１を有していないことが特徴である。粘着シート１１１は、音響波トランスデューサ１０２と接着固定されている。粘着シート１１１は、被検体９９側の表面に粘着性を有しており、被検体９９に押し当てることで、被検体９９表面に密着して貼りつき一時的に固定される。被検体９９表面と粘着シート１１１間は、空隙がないように密着しているので、被検体９９内部で発生した光音響波１２２を、被検体９９表面と粘着シート１１１間の界面で劣化させること無く、粘着シート１１１側に伝えることができる。
【００４７】
粘着シート１１１は、被検体９９の有する音響インピーダンスと近い素材でできており、光音響波を透過する特性を有している。よって、粘着シート１１１の表面に到達した超音波１２２を殆ど減衰させることなく、音響波トランスデューサ１０２に伝達できる。そのため、第１から第５の実施形態で用いた超音波ゲル１１０を用いることなく、被検体９９内で発生した光音響波１２２を殆ど減衰させずに音響波トランスデューサ１０２まで到達させられる。
【００４８】
一方、光源１０３の被検体側には、粘着シート１１１は配置されていないことが、本実施形態での大きな特徴である。前述したように、本実施形態では、音響波トランスデューサ１０２と被検体９９間には、超音波ゲル１１０を配置する必要がない。音響波トランスデューサ１０２は粘着シート１１１を介して、被検体９９に対して保持されているため、光源１０３と被検体９９間には、若干の空隙ができる。この空隙を介して、音響波プローブ１００から被検体９９内に光を照射する。超音波ゲルを用いた構成では光が透過する際に若干の減衰が起こる。従って、超音波ゲル１１０を用いた構成である第１から第５の実施形態に比べて、本実施形態の空隙での減衰は殆どないため、より光を減衰させることなく略均一に照射できる。
【００４９】
本実施形態では、光源からの光を被検体に向けて、更に効率良く且つ均一に照射することができる音響波プローブを実現できる。
【００５０】
本実施形態の粘着シート１１１は、表面が粘着性を有したシート状のもので、被検体９９に貼りつけたり、剥がしたりできるものであれば用いられる。具体的には、表面に粘着剤を有した薄い樹脂シートや、ゴムを用いることができる。また、弾力ゴムであるエラストマーを用いることもでき、この場合、弾力性を有しているので、被検体９９の表面形状に沿って変形し、被検体９９との間で密着しやすくなる。また、被検体９９から剥がす際にも、粘着シート１１１が変形しながら剥がせるので、被検体９９に大きな負荷をかけることなく剥がすことができる。また、粘着剤としては、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ウレタン系粘着剤などを用いることができ、必要な粘着力と剥離性によって、最適な材料を選択すればよい。また、粘着シート１１１の物性としては、超音波の透過性が高く、音響インピーダンスが被検体９９に近いものを用いることが望ましいが、個別の使用条件によって必要な特性のものを選ぶことができる。
【００５１】
本実施形態では粘着シート１１１を用いているため、被検体９９と音響波トランスデューサ１０２の位置関係が保持されて、光音響波を受信する際に位置がずれにくい。そのため、被検体に対して位置が正確な被検体情報を得ることができる。また、複数の音響波トランスデューサ１０２に挟まれている光源１０３の位置も、同様にずれにくくなる。よって、被検体９９に対して、同じ位置に略均一に光１２１を照射できるので、安定して光音響波１２２を発生させることができる。
【００５２】
粘着シート１１１を被検体９９から容易に剥がすための剥離補助手段を有する構成とすることもできる。剥離補助手段としては、被検体９９の逆方向に音響波トランスデューサ１０２を引っ張る力を印加するものであればよい。具体的には、音響波トランスデューサ１０２の被検体９９側と逆側に、図６−２、図６−３に示す様な紐９０１や棒状の部材９０２を設けることができる。被検体から音響波トランスデューサ１０２を剥離する際に、紐９０１や棒状の部材９０２を被検体９９と逆向き（図面中の矢印の向き）に引っ張ることで容易に剥離できる。
【００５３】
音響波トランスデューサ１０２を保持しているフィルム１０１は、被検体９９に沿わすために、比較的変形しやすい特性を有している。この場合、音響波トランスデューサ１０２を被検体９９から剥離する際、フィルム１０１を引っ張り剥離しようとすると、フィルム１０１自体が変形してしまう。そのため、フィルム１０１に過度な力を印加してフィルム１０１を劣化させたり、被検体９９に過度な力を印加して被検体９９に痛みを発生させたりしまう可能性がある。しかし、剥離補助手段を有することにより、各音響波トランスデューサ１０２を被検体９９から容易に剥離でき、フィルム１０１や被検体９９への負荷を低減することができる。
【００５４】
また、光源１０３と被検体９９間には、粘着シート１１１が配置されておらず、空隙で隔てられているため、光音響波１２２は殆ど透過せず、被検体９９の表面で反射して被検体９９内で減衰してしまう。光音響波１２２は音響波トランスデューサ１０２で受信するため、このことは光音響波の検出特性には影響を与えない。一方、光源１０３に光音響波１２２が到達する構成では、光源10３の表面の部材で反射した光音響波１２２が更に他の部分で反射して、音響波トランスデューサ１０２で受信され、誤った被検体情報として認識されることがあり得る。本実施形態では、光源１０３には光音響波が殆ど到達しないので、上記の誤った被検体情報を取得することを避けることができる。
【００５５】
尚、本実施形態では、被検体９９と光源１０３間には、若干の空隙がある構成で説明したが、この構成に限らない。光源１０３と被検体９９間に粘着シート１１１がない構成であれば用いることができ、被検体９９と光源１０３が密着する構成などでも同様の効果が得られる。
【００５６】
（第７の実施形態）
第７の実施形態は、音響波トランスデューサ１０２と光源１０３間を接続している部材に関する。それ以外は、第１から第６の実施形態の何れかと同じである。
【００５７】
第７の実施形態を、図７−１と図７−２を用いて説明する。図７−１は、本実施形態に係る音響波プローブの模式図である。図７−１（ａ）に、フィルム１０１を平坦にした状態での音響波プローブの断面の模式図を示し、図７−１（ｂ）に、被検体の逆側からフィルムを見た模式図を示す。また、図７−２に、被検体９９に超音波ゲルを介して接触させて被検体情報を取得する際のプローブの断面の模式図を示す。図において、１３１は第１の梁部、１３２は第２の梁部である。また、図７−１（ｂ）において、フィルム１０１の被検体側に配置された音響波トランスデューサ１０２と光源１０３は、被検体の逆側からフィルム１０１を見て、フィルムを透過した位置を表す意味で点線にて示している。
【００５８】
本実施形態では、光源１０３が、その光源１０３を挟んで配置された複数の音響波トランスデューサ１０２が形成する面の垂線方向に向く機構を有していることが特徴である。この機構を実現するための構成を説明する。図７−１（ａ）、（ｂ）で示すように、それぞれの光源１０３は、垂直方向に伸びた第１の梁部１３１を有しており、それぞれの音響波トランスデューサ１０２は、垂直方向に伸びた第２の梁部１３２を有している。第１の梁部１３１は、図７−１（ｂ）で示すように、光源１０２の周りのそれぞれの音響波トランスデューサ１０２が有する第２の梁部１３２付近までフィルム面に沿って伸びた複数の枝部を有し、十字の形状を有している。光源１０３を囲んだ音響波トランスデューサ１０２の有する第１の梁部１３２は、囲んだ光源１０３が有する第１の梁部１３１の枝部と接続されている。
【００５９】
第１の梁部１３１の枝部と第２の梁部１３２との接続部は、球関節（球体関節）の構造になっている。第１の梁部の１３１の枝部の先端は、球の形状になっており、第２の梁部１３２の先端は、その球を周りから包み込む構造になっている。これにより、第２の梁部１３２は、第１の梁部に１３１に対して、略３６０°の方向に自由に動くことができる構造となっている。従って、図７−２で示すように、フィルム１０１を被検体９９に押し当てた際、光源１０３を囲む４つの音響波トランスデューサ１０２の中心を結んだ平面の垂線方向を向くように、光源１０３が自動的に配置される。以上の様に、本実施形態は、光出射部から伸びた第１の梁部と、該光出射部の周りの複数の音響波トランスデューサからそれぞれ伸びて第１の梁部に対して回動可能に接続された第２の梁部と、を含む拘束手段を有する。
【００６０】
この構造により、光源１０３を囲んだ複数の音響波トランスデューサのほぼ中央に、光源１０３から光を照射することができる。４つの音響波トランスデューサ１０２は広い領域に広がって配置されているので、被検体９９の中心方向に向けて光を照射できる。この機構が無い場合は、被検体９９の表面に小さな凹凸があった場合には、その凹凸に合わせて、光源１０３の向きが決まってしまうため、光源１０３が被検体の中心方向からずれて、最悪の場合、表面方向に近い角度で光を照射する可能性がある。本実施形態を用いることで、後述の図８−２で示したように（図８−２では第８の実施形態の構成を示す）、被検体９９表面の小さな凹凸の影響を受けることなく、被検体９９の中央に向けて、光を照射することができる。
【００６１】
本実施形態に係る音響波プローブは、被検体９９の微細な表面形状の影響を受けにくく、光源からの光を被検体に向けて、より効率良く且つ均一に照射できる音響波プローブを提供することができる。
【００６２】
尚、本実施形態では、光源１０３を囲む４つの音響波トランスデューサ１０２間を、球関節で接続する構造としたが、これに限らない。光源１０３とそれに隣接して挟む位置にある２つ以上の音響波トランスデューサ１０２であれば、同様に用いることができる。
【００６３】
（第８の実施形態）
第８の実施形態は、光源１０３に接続されている部材に関する。それ以外は、第１から第７の実施形態の何れかと同じである。図８−１は、本実施形態に係る音響波プローブを説明する模式図である。図８−１において、１４０はフレキシブルプリント基板ないし金属層を含むフレキシブル基板である。
【００６４】
本実施形態では、光源１０３がフレキシブルプリント基板１４０に対して熱的に接続されていることが特徴である。フレキシブルプリント基板１４０は、母材となる薄いフィルム状の支持基板１４１の上に薄い金属層１４２を有しており、外力に合わせて変形することができる。光源１０３は、支持基板１４１上の金属層１４２と熱的に接続されており、光源１０３が発光する際に発生する熱は、金属層１４２に伝えられる。金属層１４２に伝えられた熱は、金属層１４２の面内に伝えられ、拡散する。光源１０３の大きさに比べて、金属層１４２の表面積は大きく、その大きな表面積を有した金属層１４３の表面から放熱される。また、プローブ１００内に放熱手段（不図示）を備えており、金属層１４２と熱的に接続して、放熱手段（空冷用のフィンなど）において、金属層１４２に伝わった熱を放熱する構成とすることもできる。
【００６５】
音響波プローブ１００は、生体などの被検体に接触させて使用するため、光源１０３が発熱して温度上昇していると、被検体に熱が伝わってしまい、被検体に負荷を与えてしまう。そのため、プローブ１００の表面温度は、常温から被検体の体温程度にしておくことが望ましい。本実施形態によると、光源１０３で発生した熱を、他の部分に逃がし、光源１０３での発熱による温度上昇を低減できるため、音響波プローブ１００表面の温度上昇を少なくすることができる。
【００６６】
本実施形態に係る音響波プローブは、生体と接触する部分の温度上昇を低減でき、光源からの光を被検体に向けて、より効率良く且つ均一に照射できる音響波プローブを提供することができる。
【００６７】
本実施形態のフレキシブルプリント基板１４０は、柔軟性があり、外部の応力により、金属層１４２の破断が無く、変形できるものであれば、用いることができる。具体的には、厚さ１０マイクロメーターから５０マイクロメーターのポリイミドなどの樹脂フィルム（母材１４１）上に金属層１４２を形成した構成を用いることができる。金属層１４２の材質としては、一般的な銅をはじめとして、アルミニウム、鉄など熱を伝えることができるものであれば用いられる。金属層１４２の厚さは１０マイクロメーターから１００マイクロメーター程度のものを用いることができるが、熱を伝えるために必要な特性と、必要な柔軟性を満たすものであれば、用いることができる。尚、柔軟なフレキシブル基板に光源１０３を接続した構成により、図８−２で示す様に、被検体９９表面の小さな凹凸の影響を受けることなく、光源１０の姿勢を被検体９９の略中央に向けられるという第７の実施形態と同様な効果を奏することもできる。
【００６８】
また、図８−１では、光源１０３と熱的に接続された領域以外は、平面である構成で説明したが、これに限らず、金属層１４２の表面に凹凸を持たせて、表面積を増やした構成をとることができる。これにより、表面積が広がるため、金属層１４２の放熱特性を向上させられ、光源１０３での温度上昇をより低減することができる。また、図８−１では、フレキシブルプリント基板１４０は、母材１４１と金属層１４２から構成される形態で説明したが、これに限らず、必要な強度と柔軟性が確保できれば、金属層１４２のみで構成されたフレキシブル基板を用いることもできる。この場合、柔軟性が金属層１４２の厚さのみで決まるため、金属層１４２の厚さをより厚くすることができ、金属層１４２の伝熱特性を高められ、光源１０３での温度上昇をより低減することができる。
【００６９】
（第９の実施形態）
上記の実施形態のプローブは、被検体の表面形状に沿って音響波トランスデューサと光源の位置が変化するので、対象とする被検体９９の表面形状に大きな曲率があったり凹凸が多かったりする場合、対象とする被検体の領域が広い場合には、特に有効である。しかし、第９の実施形態は、音響波トランスデューサと光源の位置が変化しない構成となっている。被検体の表面形状の凹凸が少ない場合や、対象とする被検体の領域が狭い場合には、変形する支持フィルム１０１を用いず、光源１０３と音響波トランスデューサ１０２間の位置が変化しない（位置を固定した）プローブを用いることができる。第９の実施形態では、光源１０３と音響波トランスデューサ１０２間の位置が変化しないプローブについて説明する。
【００７０】
図９は、本実施形態に係る音響波プローブを説明する模式図である。図９において、１５０は変形しない支持部材である。図９（ａ）を用いて、第２の実施形態のフィルム１０１が支持部材１５０に入れ替わった構成について説明する。支持部材１５０は、被検体９９に押し当てた際に変形しないので、光源１０３と音響波トランスデューサ１０２の位置関係が変化しない。第２の実施形態と同様に、光源１０３の被検体側の表面が、音響波トランスデューサ１０２の被検体側の表面より、被検体９９側に配置されていることが特徴である。本実施形態のプローブ１００は、光源１０３の高さ（支持部材面から被検体側へ飛び出した距離）は、音響波トランスデューサ１０２の高さより、高くなっている。これにより、光源１０３により超音波ゲル１１０が押しのけられ、光源１０３がない領域に超音波ゲル１１０が逃げるので、支持部材１５０と被検体９９間に充填されている超音波ゲル１１０は、光源１０３前の方が、音響波トランスデューサ１０２前より薄くなる。
【００７１】
本実施形態では、変形しない支持部材１５０を用いているので、光源１０３を支持するフィルム１０１の撓みを考慮する必要が無くなり、構成要素の設計がより容易になる。更に、音響波トランスデューサ１０２や光源１０３が可動でない構成を用いることで、より簡単な構成の音響波プローブにすることができる。
【００７２】
図９（ａ）では、第２の実施形態を元に説明したが、本実施形態の趣旨は、それ以外の第３から第５の実施形態のフィルム１０１を支持部材１５０に入れ替えた構成にも、同様に適用でき、同様の効果を得ることができる。本実施形態に係る音響波プローブによると、光源１０３の表面をより被検体９９側に配置できるので、光源からの光を被検体に向けて、より効率良く且つ均一に照射でき簡易な構成を持つ音響波プローブを実現できる。
【００７３】
図９（ｂ）を用いて、第６の実施形態のフィルム１０１が支持部材１５０に入れ替わった構成について説明する。支持部材１５０は、被検体９９に押し当てた際に変形しないので、光源１０３と音響波トランスデューサ１０２の位置関係が変化しない。ここでは、第６の実施形態と同様に、音響波トランスデューサ１０２の表面に粘着シート１１１を備え、光源１０３の表面には粘着シート１１１を有していない。
【００７４】
粘着シート１１１は、音響波トランスデューサ１０２と接着固定されている。粘着シート１１１は、被検体９９側の表面に粘着性を有しており、被検体９９に押し当てることで、被検体９９表面に密着して貼りつき一時的に固定される。被検体９９表面と粘着シート１１１間は、空隙がないように密着されるので、被検体９９内部で発生した光音響波１２２を被検体９９表面と粘着シート１１１間の界面で劣化させること無く、粘着シート１１１側に伝えることができる。粘着シート１１１は、被検体９９の有する音響インピーダンスと近い素材でできており、光音響波を透過する特性を有している。よって、粘着シート１１１の表面に到達した超音波１２２を殆ど減衰させることなく、音響波トランスデューサ１０２に伝達できる。そのため、第１から第５の実施形態で用いた超音波ゲル１１０を用いることなく、被検体９９内で発生した光音響波１２２を殆ど減衰させずに音響波トランスデューサ１０２まで到達させることができる。
【００７５】
一方、光源１０３の被検体側には、粘着シート１１１は配置されていない。前述したように、本実施形態では、音響波トランスデューサ１０２と被検体９９間には、超音波ゲル１１０を配置する必要がない。音響波トランスデューサ１０２は粘着シート１１１を介して、被検体９９に対して保持されるため、光源１０３と被検体９９間には、若干の空隙ができる。この空隙を介して、音響波プローブ１００から被検体９９内に光を照射する。超音波ゲルを用いた構成では光音響波が透過する際に若干の減衰が起こるので、超音波ゲルを用いた第１から第５の実施形態に比べて、本実施形態では、空隙での減衰は殆どないため、より光を減衰させることなく光を略均一に照射できる。
【００７６】
図９（ｂ）の実施形態でも、図９（ａ）の実施形態と同様に簡易な構成にできるという効果を奏することができる。
【００７７】
（第１０の実施形態）
第１０の実施形態は、音響波トランスデューサ１０２の形態に特徴を持つ構成に関する。それ以外は、第１から第９の何れかの実施形態と同じである。図１０−１と図１０−２は、第１０の実施形態に係る音響波トランスデューサを説明する模式図ないし回路図である。図１０−１において、１９９はチップ（基板）、２０１は振動膜、２０２は第１の電極、２０３は第２の電極、２０４は支持部、２０５は間隙（キャビティ）である。また、３０１は第１の配線、３０２は第２の配線、３０３は第３の配線、４０１は直流電圧発生手段、４０２は受信回路である。
【００７８】
本実施形態では、音響波トランスデューサ１０２が静電容量型トランスデューサ２００であることが特徴である。静電容量トランスデューサは、半導体プロセスを応用したＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）プロセスを用いて、シリコンのチップ１９９上に作製される。静電容量型音響波トランスデューサは、圧電型の音響波トランスデューサに比べて、受信の周波数特性が大幅に優れている。振動膜２０１は、支持部２０４によりチップ１９９上に支持されており、音響波を受けて振動する構成となっている。振動膜２０１上には第１の電極２０２が配置されており、第１の電極２０２に対向するチップ１９９上の位置には第２の電極２０３が配置されている。振動膜２０１と間隙２０５とを挟んで対向した第１の電極２０２と第２の電極２０３を１組として、セルと呼ぶ。
【００７９】
本実施形態では、第１の電極２０２は、第１の配線３０１を介してチップ１９９外部に引き出され、直流電圧発生手段４０１に接続されている。直流電圧発生手段４０１により、第１の電極２０２と第２の電極２０３間には、数十ボルトから数百ボルトの電位差が発生する。第２の電極２０３は、第２の配線３０２を介してチップ１９９外部に引き出され、受信回路４０２に接続されている。振動膜２０１と第１の電極２０２が振動することにより、第１の電極２０１と第２の電極２０３間の距離が変化し、電極間の静電容量が変化する。電極間には電位差があるため、容量変化に対応して微小な電流が発生する。微小電流は、第２の電極２０３に接続された受信回路４０２で、電流から電圧に変換されて第３の配線３０３（図１０−１（ｂ）参照）から出力される。
【００８０】
チップ１９９上には、複数のセルが配置されており、チップ１９９上の第１の電極２０２は互いに電気的に接続され、チップ１９９上の第２の電極２０３も互いに電気的に接続されている。チップ１９９上の第２の電極は、チップ１９９毎に異なる受信回路４０２に接続されている。本実施形態の超音波プローブでは、受信回路４０２をチップ１９９と同じ数だけ備えており、 複数の静電容量型トランスデューサ２００を配置しているチップ１９９毎に独立した受音素子（受音素子の単位をエレメントと呼ぶ）として、機能している。受音素子の大きさは、数百マイクロメーターから数ミリメータであり、受音素子の数は、百から数千である。本実施形態では、こうしたチップ１９９が、支持膜であるフィルム１０１或いは変形しない支持部材１５０上に複数設けられている。
【００８１】
本実施形態では、音響波トランスデューサ１０２に静電容量型トランスデューサ２００を用いているので、光音響波の受信周波数の領域が広く、被検体から、より多くの情報を含んだ信号を得ることができる。そのため、光源からの光を被検体に向けて、効率良く且つ均一に照射することができることと相俟って、更に被検体情報の再現性が良い音響波プローブを提供することができる。
【００８２】
本実施形態のより具体的な形態として、図１０−１（ｂ）を用いて、受信回路４０２の検出回路を説明する。本形態では、検出回路に、オペアンプ４１１を含むトランスインピーダンス回路構成を用いていることが特徴である。オペアンプ４１１の負帰還部に抵抗４１２とコンデンサ４１３がパラレルに配置されており、帰還部で入力された電流を電圧に変換する。オペアンプ４１１の帰還特性があるため、広帯域なオペアンプを用いることで、入力側の配線にある寄生容量の電流電圧変換効率への影響を小さくすることができる。そのため、静電容量型トランスデューサ２００の直近に受信回路４０２を配置する場合（配線の寄生容量が極めて小さい場合）に比べて、電流電圧変換の劣化が少なく、優れた超音波の受信特性を得ることができる。
【００８３】
本実施形態によると、検出回路４０２に、オペアンプ４１１を用いたトランスインピーダンスの回路構成を用いているので、検出回路４０２の入力端子に寄生する容量の影響を受けにくい。そのため、フィルム１０１が変形する際、検出回路４０２と接続している配線３０２の位置が変化するが、本実施形態では、それに伴う配線３０２の有する寄生容量の大きさ変化の影響を受信特性が受けにくい。こうして受信特性の劣化が少ない音響波プローブを提供することができる。
【００８４】
図１０−２に示す更に別の形態では、検出回路の代わりに、駆動検出回路４２１を備えていることが特徴である。駆動検出回路４２１は、静電容量型トランスデューサ（ＣＭＵＴ）２００が受けた光音響波を信号として検出するだけではなく、静電容量型トランスデューサ２００から被検体に向けて超音波を照射（送信）する機能を有する。
【００８５】
図１０−２において、４２１は駆動検出回路、４３１はオペアンプ、４３２は帰還抵抗、４３３は帰還容量、４３４、４３５は高耐圧スイッチ、４３６、４３７はダイオード、４３８は高耐圧ダイオードである。１つのチップ上には、静電容量型トランスデューサ２００が１素子（エレメント）以上配置されており、静電容量型トランスデューサ２００の第２の電極２０３は、駆動検出回路４２１と接続されている。駆動検出回路４２１は、装置側から超音波の送信に用いる高電圧パルスをトランスデューサ２００に印加し、トランスデューサ２００からの微小電流を検出信号とし装置側に出力する機能を有している。
【００８６】
図１０−２は、駆動検出回路４２１を説明するための回路図である。オペアンプ４３１の負帰還部に、帰還抵抗４３２と帰還容量４３３が並列に配置されており、電流電圧変換を行う機能を有している。オペアンプの入力と出力の端子には、高耐圧スイッチ４３４、４３５とダイオード４３６、４３７がそれぞれ接続されている。高耐圧ダイオード４３８は、端子間が所定の電圧（１ボルト弱）以下の場合は、端子間の配線接続を切断する。また、高耐圧スイッチ４３４、４３５は、所定の電圧（数ボルト程度）より高い電圧が印加されると、スイッチの入出力端子間の配線を切断する。送信のための高電圧パルスが印加されていないとき、端子間には殆ど電位差がないため、高耐圧ダイオード４３８では入出力端子での配線は切断されている状態になっている。一方、 高耐圧スイッチ４３４、４３５は、外部から高い電圧が印加されていないので、スイッチ間の配線が接続されている。そのため、トランスデューサからの微小電流をオペアンプ４３１で電流電圧変換して、外部に接続した装置（不図示）に検出信号を出力することができる。
【００８７】
一方、送信のための高電圧パルスが装置（不図示）側から印加されると、高耐圧ダイオード４３８内部の配線は接続され、高耐圧スイッチ４３４、４３５には、所定の電圧（数ボルト程度）より高い電圧が印加される。そのため、高耐圧スイッチ４３４、４３５は、スイッチ内部の配線を切断する。よって、オペアンプ４３１へ高電圧が印加されてオペアンプが破損することを防ぐことができる。オペアンプからの信号出力は、高耐圧スイッチ４３５でカットされるために、送信のために印加した高電圧パルスに影響を与えることがない。そのため、トランスデューサの第２の電極２０３に、超音波を送信するための高電圧パルスを印加することができる。
【００８８】
本別形態によると、周波数特性の広い静電容量型トランスデューサで、超音波の受信に加えて、送信も行うことができるため、光音響波の受信に加えて、被検体に対する超音波の送受信による被検体情報を得ることができる。従って、光源からの光を被検体に向けて、効率良く且つ均一に照射することができることと相俟って、更により詳細な被検体情報を得ることができる音響波プローブを提供できる。
【００８９】
（第１１の実施形態）
第１から第１０の何れかの実施形態のプローブは、光音響効果を利用した光音響波（超音波）の受信に用いることができ、図１１の被検体情報取得装置に適用することができる。尚、図１１では、プローブを簡略化して描いている。フィルム８０２と音響波トランスデューサ８０３と光源８０４は記載しているが、他の部材は省略している。
【００９０】
図１１を用いて、本実施形態の被検体情報取得装置の動作を具体的に説明する。まず、発光指示信号７０１に基づいて、光源８０４（１０３）から光７０２（パルス光）を発生させることにより、測定対象（被検体）８００（９９）に光７０２を照射する。測定対象８００では光７０２の照射により光音響波（超音波）７０３が発生し、この超音波７０３を、音響波プローブが有する可撓性フィルム８０２（１０１）上に配置された複数の音響波トランスデューサ８０３で受信する。可撓性フィルム８０２と被検体８００の間には、気泡による音響波（超音波）の減衰を避けるために、超音波ゲル８０１が充填されている。
【００９１】
受信信号の大きさや形状、時間の情報が、光音響波の受信信号７０４として、信号処理部である画像情報生成装置８０５に送られる。一方、光源８０４で発生させた光７０２の大きさや形状、時間の情報（発光情報）が、光音響信号の画像情報生成装置８０５に記憶される。光音響信号の画像情報生成装置８０５では、光音響波受信信号７０４と発光情報を基に測定対象物８００の画像信号を生成し、光音響信号による再現画像情報７０５として出力する。画像表示器８０６では、光音響信号による再現画像情報７０５を基に、測定対象物８００を画像として表示する。以上の様に、本実施形態は、音響波プローブで検出された信号を被検体の情報を表す信号に変換するための信号処理部を有し、信号処理部は、音響波プローブで検出された信号を被検体の画像信号に変換する。
【００９２】
本実施形態に係る音響波プローブは、光源からの光を被検体に向けて、より効率良く且つ均一に照射することができるため、正確な被検体からの情報を得ることができ、高画質な画像を生成することができる。
【００９３】
（第１２の実施形態）
第１から第１０の何れかの実施形態に記載の音響波プローブは、光音響効果を利用した光音響波の受信に加えて、被検体へ超音波の送信を行い、反射した超音波を受信することもできる。こうしたプローブは、その取得した信号を基に被検体の情報を取得する被検体情報取得装置に適用できる。ここでは、被検体において光音響効果により発生した光音響波の受信と被検体に対する超音波の送受信とを、本発明の音響波プローブが行って被検体の情報を取得する。
【００９４】
図１２に、本実施形態に係わる被検体情報取得装置の模式図を示す。図１２において、７０６は超音波の送受信信号、７０７は送信した超音波、７０８は反射した超音波、７０９は超音波の送受信による再現画像情報である。図１２でも、支持部材などに対応する部分は省略して図示してあるが、第１の実施形態から第１０の実施形態の何れかで記載したプローブを用いている。
【００９５】
本実施形態の被検体情報取得装置は、光音響波の受信に加えて、パルスエコー（超音波の送受信）を行い、画像を形成する。光音響波の受信については、第１１の実施形態と同じであるため、ここではパルスエコー（超音波の送受信）について説明する。超音波の送信号７０６を基にして、音響波プローブが有するフィルム８０２上に配置された複数の音響波トランスデューサ８０３から、測定対象物８００に向かって超音波７０６が出力（送信）される。測定対象物８００の内部において、内在する物体の固有音響インピーダンスの差により、超音波が反射する。反射した超音波７０８は、複数の音響波トランスデューサ８０３で受信され、受信信号の大きさや形状、時間の情報が超音波受信信号７０６として画像情報生成装置８０５に送られる。ここで、フィルム８０２と被検体８００の間には、気泡による音響波（超音波）の減衰を避けるために、超音波ゲル８０１が充填されている。一方、送信超音波の大きさや形状、時間の情報は超音波送信情報として、画像情報生成装置８０５で記憶される。画像情報生成装置８０５では、超音波受信信号７０６と超音波送信情報を基に測定対象８００の画像信号を生成して、超音波送受信の再現画像情報７０９として出力する。
【００９６】
画像表示器８０６では、光音響信号による再現画像情報７０５と、超音波送受信による再現画像情報７０９の２つの情報を基に、測定対象物８００を画像として表示する。本実施形態に係る音響波プローブは、被検体に対して光をより均一に照射できて光音響波を正確に取得することができ、また、同じプローブで、超音波を正確に送受信できる。そのため、同じ座標系を有した高画質な光音響画像と超音波画像を生成することができる。
【００９７】
上記実施形態において、トランスデューサは、少なくとも被検体からの超音波の受信を行い、処理部は、トランスデューサからの超音波受信信号を用いて被検体の情報を取得するようにできる。ここでは、静電容量型トランスデューサは、被検体に向けて超音波の送信を行ってもよいが、超音波の送信は他のトランスデューサが行うようにしてもよい。また、光音響波の受信を行わないで超音波受信のみを行う形態にもできる。以上の様に、音響波プローブは、被検体からの光音響波及び／又は超音波を検出し、信号処理部は、音響波プローブで取得された光音響波及び／又は超音波の信号から被検体の生体組織像等を構成できる。
【００９８】
そのため、本実施形態の音響波プローブを用いると、異なる被検体情報を取得することができるため、より詳細に被検体の情報を得ることができ、情報量の多い被検体画像を生成することができる。更に、同じ音響波トランスデューサを用いて、光音響波の受信と超音波の送受信を行うこともできるため、それぞれで取得した被検体情報が、殆ど座標ずれのない情報として取得することができる。従って、それぞれの被検体画像を重ね合わせたときにズレの少ない画像を表示することができる。
【符号の説明】
【００９９】
９９・・被検体、１００・・音響波プローブ、１０１・・支持部材（支持膜）、１０２・・音響波（超音波）トランスデューサ、１０３・・光出射部（光源）
【図１−１】
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【図１−２】
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【図１−３】
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【図１−４】
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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６−１】
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【図６−２】
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【図６−３】
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【図７−１】
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【図７−２】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図９】
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【図１０−１】
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【図１０−２】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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