(57)【要約】【課題】アーチファクトの発生を低減するための被検体情報を取得できる光音響波プローブ等を提供する。【解決手段】支持部材１０３と、支持部材の支持面に設けられた複数の音響波トランスデューサ１０１と、支持面と交差する方向から見る音響波トランスデューサの受信可能領域の配置パターンＰを所定の範囲で往復移動させる駆動手段を有する。配置パターンＰは、前記移動の方向に沿って複数の領域に別けられ、複数の領域のそれぞれで音響波トランスデューサの受信可能領域は前記交差する方向から見て同じパターンで配置される。同じパターンは、前記交差する方向から見て前記移動の方向と交差する方向に配列された複数の音響波トランスデューサの受信可能領域のパターンを含む。【選択図】  図２−１
2017113335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部材と、前記支持部材の支持面に設けられた複数の音響波トランスデューサと、前記支持面と交差する方向から見る前記音響波トランスデューサの受信可能領域の配置パターンを所定の範囲で往復移動させる駆動手段と、を有する音響波プローブであって、
前記配置パターンは、前記移動の方向に沿って複数の領域に別けられ、前記複数の領域のそれぞれで前記音響波トランスデューサの受信可能領域は前記交差する方向から見て同じパターンで配置され、前記同じパターンは、前記交差する方向から見て前記移動の方向と交差する方向に配列された複数の前記音響波トランスデューサの受信可能領域のパターンを含むことを特徴とする音響波プローブ。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記支持部材を所定の範囲で往復移動させ、
前記支持部材は、前記移動の方向に沿って複数の領域に別けられ、前記複数の領域のそれぞれで前記音響波トランスデューサは同じパターンで配置され、前記同じパターンは、前記移動の方向と交差する方向に配列された複数の前記音響波トランスデューサのパターンを含む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】
前記支持部材は、凹状の前記支持面で形成された略半球状凹部を有し、
前記駆動手段は、前記略半球状凹部が形成する略曲率中心と前記略半球状凹部の底部とを通る直線を回転中心軸として、前記支持部材を往復回転運動させることを特徴とする請求項２に記載の音響波プローブ。
【請求項４】
複数の前記音響波トランスデューサは、前記支持部材の略半球状凹部が形成する略曲率中心を向くように前記支持部材に取り付けられてい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】
前記支持部材は、多角錐形状または多角錐台形状の前記支持面で形成された凹部を有し、
前記駆動手段は、前記多角錐形状または多角錐台形状の凹部の底面に略垂直な直線を回転中心軸として、前記支持部材を往復回転運動させることを特徴とする請求項２に記載の音響波プローブ。
【請求項６】
前記同じパターンは、前記移動の方向と交差する方向に配列された複数の前記音響波トランスデューサのパターンの領域と前記音響波トランスデューサが配列されていない前記移動の方向と交差する方向に伸びた領域とを含むことを特徴とする請求項２から５の何れか１項に記載の音響波プローブ。
【請求項７】
前記駆動手段は、前記支持面と交差する方向にも前記支持部材を往復移動可能であり、
前記往復回転運動の周期と前記支持面と交差する方向の往復移動の周期とが異なることを特徴とする請求項２から６の何れか１項に記載の音響波プローブ。
【請求項８】
被検体を光で照射する照射部を有し、
前記駆動手段は、前記照射部による光照射に同期して、前記支持部材を移動させることを特徴とする請求項２から７の何れか１項に記載の音響波プローブ。
【請求項９】
前記支持部材は、固定された支持部材により往復移動可能に支持されていることを特徴とする請求項２から８の何れか１項に記載の音響波プローブ。
【請求項１０】
前記固定された支持部材に、被検体を光で照射する照射部が複数設けられ、
前記往復移動可能な支持部材に、前記複数の照射部と干渉しないように横長の貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項９に記載の音響波プローブ。
【請求項１１】
前記往復移動可能な支持部材に、被検体を光で照射する照射部が複数設けられていることを特徴とする請求項９に記載の音響波プローブ。
【請求項１２】
遮蔽部材を有し、前記駆動手段は、前記支持部材に対して前記遮蔽部材を所定の範囲で往復移動させ、
前記遮蔽部材は、前記音響波トランスデューサへ音響波を通す透過部を複数有し、前記透過部の周りでは音響波を遮蔽し、
前記遮蔽部材は、前記移動の方向に沿って複数の領域に別けられ、前記複数の領域のそれぞれで前記透過部は同じパターンで配置され、前記同じパターンは、前記移動の方向と交差する方向に配列された複数の前記透過部のパターンを含む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１３】
前記遮蔽部材は略半球状凹部を有し、
前記駆動手段は、前記略半球状凹部が形成する略曲率中心と前記略半球状凹部の底部とを通る直線を回転中心軸として、前記遮蔽部材を往復回転運動させることを特徴とする請求項１２に記載の音響波プローブ。
【請求項１４】
複数の前記音響波トランスデューサは、前記遮蔽部材の略半球状凹部が形成する略曲率中心を向くように前記支持部材に取り付けられていることを特徴とする請求項１３に記載の音響波プローブ。
【請求項１５】
前記同じパターンは、前記移動の方向と交差する方向に配列された複数の前記透過部の領域と前記透過部が配列されていない前記移動の方向と交差する方向に伸びた領域とを含むことを特徴とする請求項１２から１４の何れか１項に記載の音響波プローブ。
【請求項１６】
被検体を光で照射する照射部を有し、
前記駆動手段は、前記照射部による光照射に同期して、前記遮蔽部材を移動させることを特徴とする請求項１２から１５の何れか１項に記載の音響波プローブ。
【請求項１７】
複数の前記音響波トランスデューサのうち一部を選択して音響波の受信信号を出力する選択手段を有することを特徴とする請求項１から１６の何れか１項に記載の音響波プローブ。
【請求項１８】
前記音響波トランスデューサは超音波の送受信が可能であり、
前記駆動手段は、前記超音波の送信に同期して、前記支持部材または前記遮蔽部材を移動させることを特徴とする請求項１から１７の何れか１項に記載の音響波プローブ。
【請求項１９】
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１８の何れか１項に記載の音響波プローブ。
【請求項２０】
前記音響波トランスデューサが設けられた支持部材に、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設けられていることを特徴とする請求項１９に音響波プローブ。
【請求項２１】
前記静電容量型トランスデューサへの印加電圧を調整する調整手段を有することを特徴とする請求項１９または２０に音響波プローブ。
【請求項２２】
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１から２１の何れか１項に記載の音響波プローブ。
【請求項２３】
請求項１から２２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２４】
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２３に記載の被検体情報取得装置。
【請求項２５】
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２３または２４に記載の被検体情報取得装置。
【請求項２６】
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２３から２５の何れか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項２７】
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２６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を受信可能な光音響波プローブ、超音波を受信可能な超音波プローブなどの音響波プローブ、それを用いた被検体情報取得装置などに関する。以下、音響波は音波、超音波、光音響波などを含む用語として用いるが、超音波で代表することもある。
【背景技術】
【０００２】
被検体に光を照射して、光音響効果により被検体中の測定対象から音響波（典型的には超音波であるが、本明細書中では光音響波とも記載する）を発生させ、発生した音響波を半球状の超音波プローブを用いて受信する測定システムがある。半球状の超音波プローブは、半球表面上に配置した複数の音響波トランスデューサで構成されている（特許文献１参照）。
【０００３】
図１５を用いて説明する。図１５において、１０は被検体、１１は光源、１２は超音波プローブ、１３は音響波トランスデューサ、２１は光線、２２は光音響波、３０は媒質である。超音波プローブ１２は、半球状の形状をしており、複数の音響波トランスデューサ１３と光源１１を備えている。被検体１０は、超音波プローブ１２の半球構造に一部囲まれるように配置され、被検体１０と超音波プローブ１２間には、媒質３０が充填される。光源１１から被検体１０に光２１を照射して、被検体で発生した光音響波２２を、超音波プローブ１２が有する複数の音響波トランスデューサ１３で受信し、被検体の画像化を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許公開第２０１１/０３０６８６５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半球状に配置する複数の超音波トランスデューサは、それぞれの配置間隔が広いと、被検体の取得画像に、実際には存在しない虚像であるアーチファクト（ノイズ成分）が発生してしまうことがある。アーチファクトの発生を低減するためには、超音波トランスデューサの素子間隔を狭くする必要がある。しかし、素子間隔を狭くためには、超音波トランスデューサの数を大幅に増やす必要があり、プローブ外部の装置と電気的に接続する配線が太くなり、プローブの操作性が悪化することになり易い。また、トランスデューサの数を増やす場合には、プローブ自体が大きくなり易い。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面である音響波プローブは、支持部材と、支持部材の支持面に設けられた複数の音響波トランスデューサと、支持面と交差する方向から見る音響波トランスデューサの受信可能領域の配置パターンを所定の範囲で往復移動させる駆動手段を有する。前記配置パターンは、前記移動の方向に沿って複数の領域に別けられ、前記複数の領域のそれぞれで前記音響波トランスデューサの受信可能領域は前記交差する方向から見て同じパターンで配置される。前記同じパターンは、前記交差する方向から見て前記移動の方向と交差する方向に配列された複数の前記音響波トランスデューサの受信可能領域のパターンを含む。一例では、前記駆動手段は、前記支持部材を所定の範囲で往復移動させ、前記支持部材は、前記移動の方向に沿って複数の領域に別けられ、前記複数の領域のそれぞれで前記音響波トランスデューサは同じパターンで配置され、前記同じパターンは、前記移動の方向と交差する方向に配列された複数の前記音響波トランスデューサのパターンを含む。他の例では、遮蔽部材を有し、前記駆動手段は、前記支持部材に対して前記遮蔽部材を所定の範囲で往復移動させ、前記遮蔽部材は、前記音響波トランスデューサへ音響波を通す透過部を複数有し、前記透過部の周りでは音響波を遮蔽し、前記遮蔽部材は、前記移動の方向に沿って複数の領域に別けられ、前記複数の領域のそれぞれで前記透過部は同じパターンで配置され、前記同じパターンは、前記移動の方向と交差する方向に配列された複数の前記透過部のパターンを含む。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、アーチファクトの発生を低減できるような被検体情報を取得できる音響波プローブなどを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１−１】第１の実施形態に係る音響波プローブの模式斜視図。
【図１−２】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上面図。
【図１−４】第１の実施形態に係る音響波プローブの他の模式断面図。
【図２−１】第２の実施形態に係る音響波プローブの模式上面図。
【図２−２】第２の実施形態に係る音響波プローブの動作説明図。
【図３】第３の実施形態に係る音響波プローブの動作説明図。
【図４】第４の実施形態に係る音響波プローブの動作説明図。
【図５】第５の実施形態に係る音響波プローブの動作説明図。
【図６−１】第６の実施形態に係る音響波プローブの模式斜視図。
【図６−２】第６の実施形態に係る音響波プローブの模式上面図。
【図６−３】第６の実施形態に係る音響波プローブの他の模式斜視図。
【図６−４】第６の実施形態に係る音響波プローブの他の模式上面図。
【図７−１】第７の実施形態に係る音響波プローブの模式断面図。
【図７−２】第７の実施形態に係る音響波プローブの模式上面図。
【図７−３】第７の実施形態に係る音響波プローブの他の模式断面図。
【図７−４】第７の実施形態に係る音響波プローブの他の模式上面図。
【図８−１】第８の実施形態に係る音響波プローブの模式断面図。
【図８−２】第８の実施形態に係る音響波プローブの模式上面図。
【図８−３】第８の実施形態に係る音響波プローブの動作説明図。
【図９−１】第９の実施形態に係る音響波プローブの模式断面図。
【図９−２】第９の実施形態に係る音響波プローブの模式断面図。
【図１０】第１０の実施形態に係る音響波プローブの説明図。
【図１１−１】第１１の実施形態に係る音響波プローブの模式断面図。
【図１１−２】第１１の実施形態に係る音響波プローブの回路図。
【図１２】第１２の実施形態に係る音響波プローブの駆動検出回路図。
【図１３】第１３の実施形態に係る被検体情報取得装置の模式図
【図１４】第１４の実施形態に係る被検体情報取得装置の模式図
【図１５】被検体情報取得装置の模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一側面の音響波プローブの特徴は、音響波トランスデューサが複数設けられた支持部材の支持面と交差する方向から見る音響波トランスデューサの受信可能領域の配置パターンが、所定の範囲で往復移動可能であることである。支持部材は、後述の実施形態では略半球状であるが、これに限られず、平板状などであってもよい。また、往復移動は、後述の実施形態では往復回転運動であるが、これに限られず、往復直線運動などであってもよい。本発明の音響波プローブと、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と、を含んで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したり、被検体からの超音波を検出したり、超音波の送受信を行ったりすることができる。
【００１０】
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。
【００１１】
（第１の実施形態）
本実施形態の光音響波プローブでは、超音波トランスデューサの位置が、光源の発光に同期して所定の回転中心軸を中心として往復回転運動して、トランスデューサが被検体からの光音響波を受信する。図１−１から図１−４は、本実施形態の光音響波プローブを説明するための模式図である。図において、９９は筺体、１００は光音響波プローブ、１０１は超音波（音響波）トランスデューサ、１０２は第１の支持部材（固定された支持部材）、１０３は第２の支持部材（往復運動可能な支持部材）である。また、１０４は、被検体を光で照射する照射部である光源、１０５は第２の支持部材のヒンジ部、１０６は第１の支持部材の凸部、１１１は半球状のフィルム、１１２は超音波ゲル、１５０はケーブル（電気的配線の束）である。
【００１２】
本実施形態の光音響波プローブ１００の１つ目の特徴は、被検体に対して、音響波を受信する超音波トランスデューサの位置を、光源１０４の発光に同期（ないし照射部による光照射に同期）して駆動手段により移動できることである。「同期」とは、光源の発光時間に対してトランスデューサの受信時間と移動時間が所定の関係に設定されていることを言う。例えば、光源が発光した際に、発光から所定期間だけトランスデューサが音響波を受信して、次に光源が発光するタイミングの前に、トランスデューサが所定の角度だけ回転する、という動作を繰り返す。この所定角度回転は、或る時点で逆転してトランスデューサは元の位置に戻ることができる。往動時の所定角度と復動時の所定角度とは同じであってもよいし異なっていてもよい。異なっていれば往動時の回転回数と復動時の回転回数とは異なることもあり得る。複数の回転運動における所定角度の幅は、典型的には同じであるが、異なっていてもよい。回転幅で、トランスデューサの停止位置における受信の配置密度やパターンが異なることになり、それにより受信解像度やアーチファクトの抑制程度などが変化する。復動時は何もしないで単純に元に戻って、次の光源の発光を待機するような動作も可能である。これらは例示であり、詳しくは順を追って説明する。
【００１３】
本実施形態の光音響波プローブ１００は、図１−１で示すように、略半球状凹部（略部分球状凹部）の表面上に、複数の超音波トランスデューサ１０１を有している。超音波トランスデューサ１０１を有していないプローブ１００の外側は、筺体９９により囲まれている。複数の超音波トランスデューサ１０１にそれぞれ電気的に接続された複数の配線の束は、ケーブル１５０としてまとめられ、ケーブル１５０の先端は外部の装置に接続するためのコネクタ（不図示）に繋がっている。
【００１４】
図１−２に、本実施形態の光音響波プローブ１００の断面の模式図を示す。本実施形態の光音響波プローブは、第１の支持部材１０２と第２の支持部材１０３を有している。第１の支持部材１０２の中央底面には、光源１０４が配置されている。第２の支持部材１０３は半球状であり、第２の支持部材１０３の凹部の支持面には、超音波トランスデューサ１０１が配置されている。複数の音響波トランスデューサ１０１は、第２の支持部材１０３の半球の略中央（支持部材の凹部の略曲率中心）付近を向くように配置されている。
【００１５】
第２の支持部材１０３は、第１の支持部材１０２に対して、ヒンジ部１０５により支持されている。第２の支持部材１０３は、第１の支持部材１０２に対して、ヒンジ部１０５が規定する回転中心軸Ｘを中心として、可動な構造となっている。回転中心軸Ｘは、第２の支持部材１０３の半球の略中央と光源１０４が配置された底部（支持部材の凹部の底部の略中心）付近を通る。第２の支持部材を往復回転運動させる駆動手段としては、例えば、ソレノイド機構、カム機構、ラック・ピニオン機構などが使用可能である。
【００１６】
第１の支持部材１０２は、凸部１０６を有している。凸部１０６を使用時には被検体に押し当てて接触させることで、被検体に対してプローブ１００の位置を安定的に固定することができる。これにより、第２の支持部材１０３を移動させることで、第２の支持部材１０３上の複数の超音波トランスデューサ１０１が、被検体に対して種々の異なる角度から音響波の信号を受信することができる。
【００１７】
本実施形態の光音響波プローブ１００の２つ目の特徴は、前で触れた様に超音波トランスデューサが、回転中心軸Ｘを中心として、所定の角度（通常は３６０°に比して小さな角度）の範囲で往復回転運動することである。
【００１８】
図１−３に、被検体側（第２の支持部材１０３の凹状の支持面と交差する方向）からプローブ１００の半球状凹表面を見た模式図を示す。第２の支持部材１０３の支持面に配置された複数の超音波トランスデューサ１０１の受信可能領域は、回転中心軸Ｘを点対称の中心として、所定の角度θ1毎に同じパターンＰとなるように配置されている。複数の超音波トランスデューサ１０１の受信可能領域の配置パターンＰについては、第２の実施形態以降で述べる。ここで、θ1は、第２の支持部材１０３に配置した超音波トランスデューサのパターンの分割数Ｎにより決まり、３６０＝Ｎ×θ1で表すことができる。また、角度θは、トランスデューサの素子サイズを考慮して、角度θ1より若干小さな値に設定される。本実施形態の光音響波プローブ１００では、超音波トランスデューサ１０１が回転中心軸Ｘを点対称の中心として角度θ毎に同じパターンで配置されているため、第２の支持部材を角度θだけ回転させることで、所望の態様で信号を受信できる。そのため、本実施形態では、移動させる角度θが小さい。よって、往復回転機構をコンパクトにでき、プローブを大幅に大きくすることなく、装置を実現できる。
【００１９】
本実施形態での往復回転運動の例を説明する。例えば、第２の支持部材１０３は、回転中心軸Ｘを回転中心として、時計回りの方向にθ0ずつ移動（回転）する。時計回りに回転した角度の合計が所定のθに到達すると、今度は反時計回りにθ0ずつ移動（回転）を行う。反時計回りに回転した角度の合計が所定のθに到達すると、再度、時計回りに移動を始める。このように、第２の支持部材１０３は、回転中心軸Ｘを回転中心として、角度θ（言い換えると、±０．５×θで）の往復回転運動を行う。所定の角度θは、超音波トランスデューサ１０１が同じパターンで配置された分割単位領域の角度θ1より、小さな角度に設定されている（θ＜θ1）。例えば、逆の方向に移動（回転）し始めてから、更に逆の方向に移動（回転）する前までが、１枚の画像を形成するために必要な受信信号を取得する期間となる。
【００２０】
光源の発光との同期において、例えば、帰りの反時計回り回転時も、光源が発光すると、一定期間だけ音響波の受信を行い、次に光源が発光するタイミングの前に、所定の角度だけ回転を行うとする。つまり、時計回りの時と同じ動作を行うとする。この例では、時計回りの際に取得したデータで、被検体を画像として表示する１フレーム分の情報を取得し、他方、反時計回りの際に取得したデータで、被検体を画像として表示する次の１フレーム分の情報を取得することができる。ちなみに、時計回りの時に素子が停止する位置と、反時計回りの時に素子が停止する位置を少しずらしておくことで、より詳細な被検体情報を得る構成とすることもできる。ただし、この場合は、往復で１フレーム分の画像を表示することとなる。
【００２１】
以上のように、本実施形態の光音響波プローブでは、光源の発光に同期して第２の支持部材１０３を回転させ、その回転量を調整することで、超音波トランスデューサ１０１が実際に配置されている間隔より狭い間隔で配置された形態と同等の信号を受信できる。これにより、外部と接続する配線の数を増やすことなく、受信するトランスデューサの間隔を実効的に狭くできるので、アーチファクトの発生を低減することができる。また、光音響波プローブの小型化を実現することができる。
【００２２】
また、本実施形態の光音響波プローブ１００では、超音波トランスデューサ１０１が、回転中心軸Ｘを点対称の中心として、角度θ毎に同じパターンで配置されているため、第２の支持部材を角度θの範囲で移動することで、所望の信号を受信できる。そのため、一回転させる場合と比べて、回転させる角度を大幅に小さくできる。これは、トランスデューサ１０１の配線の信頼性を高めることに繋がる。
【００２３】
外部装置に受信信号を送るために、複数の超音波トランスデューサ１０１の１つに付き、１本以上の配線が必要になる。また、光音響波プローブ１００は、通常、数百から千程度の超音波トランスデューサ１０１を備えている。そのため、一回転させる場合には、多数の配線の捩じりを繰り返すことになり、配線の特性の劣化や断線などが発生する可能性が出てくる。本実施形態の構成では、回転させる角度をθ以内に限定して使用できるため、配線の劣化や断線の発生確率を低減でき、信頼性を高めることができる。加えて、本実施形態では、回転する角度をθに限定しているので、１枚の画像を形成するために必要な受信信号の取得時間を短縮化できる。従って、受信信号から形成した画像の更新時間を短くすることができる。
【００２４】
また、トランスデューサ１０１の受信信号をスリップリングなどで取り出す構成において、数百から千程度の配線を取り出す構成では、構成が非常に大きくなってしまう。そのため、実際の大きさを考慮すると、取り出せる配線の数が大きく制限される。よって、１枚の画像を形成するために必要な受信信号の取得時間が長く必要になってしまう。本実施形態の構成では配線数を抑制できるので、その問題を発生させることなく、受信信号を取得できる。
【００２５】
超音波トランスデューサ１０１は、ＰＺＴやＰＶＤＦなどを用いた一般的な超音波トランスデューサにより容易に構成することができる。また、照射部である光源１０４には、固体レーザや気体レーザ、半導体レーザ、ＬＥＤなど、光を出射できるものであれば、用いることができる。光ファイバーを用いて、外部に配置した発光部（光源）から光を所望位置に導波させる構成を用いることもできる。
【００２６】
また、図１−４で示すように、第２の支持部材１０３の表面側に保護用の半球状のフィルム１１１を配置した構成を取ることができる。半球状のフィルム１１１は、薄膜の樹脂により構成され、超音波トランスデューサ１０１に、光音響波を殆ど劣化させることなく到達させられるものであれば、用いることができる。具体的には、ＰＥＴ、ＰＰ、ＰＳなどを始めとする樹脂や、シリコーンゴムやウレタンゴムなどを用いて、容易に実現できる。第１の支持部材１０２と半球状フィルム１１１の間には、超音波ゲル１１２が充填され得る。図１−４では、プローブ１００の表面に半球状のフィルム１１１を有しており、プローブ１００内は超音波ゲル１１２を充填しているので、超音波トランスデューサ１０１とプローブ１００表面との間への気泡の混入が抑制され、光音響波を安定して受信できる。
【００２７】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、複数の超音波トランスデューサ１０１の配置に関する。それ以外は、第１の実施形態と同じである。図２−１と図２−２は、第２の実施形態に係る光音響波プローブを説明する模式図である。図２−１は、図１−３の超音波トランスデューサの配置パターンを詳細に説明する図である。図２−２（ａ）〜（ｄ）は、光源の発光に同期して、超音波トランスデューサ１０１の位置が変化する態様（反時計回りの工程）を説明する模式図である。図２−２（ｂ）〜（ｄ）において点線で表した円は、超音波トランスデューサのそのとき以前の位置を示している。ここにおいて、図２−２（ａ）の停止状態で光源が発光して超音波トランスデューサによる光音響波受信が行われる。その後、超音波トランスデューサが角度θ0だけ回転させられて図２−２（ｂ）の停止状態となり、同様に光源が発光して超音波トランスデューサによる光音響波受信が行われる。これが繰り返されて図２−２（ｃ）、図２−２（ｄ）と進むことになる。帰りは、例えば、超音波トランスデューサを角度θ時計回り方向に単純に回転させて、図２−２（ａ）の停止状態に戻す。
【００２８】
本実施形態では、複数の超音波トランスデューサ１０１が、半球状凹部の深さ方向Ｚに沿って、一列にライン状に配置されている。即ち、第２の支持部材は、移動方向に沿って別けられた複数の領域のそれぞれでトランスデューサは同じパターンで配置され、この同じパターンは、移動の方向と交差（典型的には直交）する方向に配列された複数のトランスデューサのパターンを含む。また、音響波トランスデューサが配列されていない前記移動の方向と交差する方向に伸びた領域を含む。具体的には、図２−１で示すように、ライン状に配置された超音波トランスデューサ１０１が、所定の角度θ1毎に配置されている。図２−２（ａ）〜（ｄ）に示したように、本実施形態の光音響波プローブでは、トランスデューサ１０１が光源１０４の発光に同期して角度θ0ずつ回転移動し、トランスデューサを角度θの範囲で往復回転運動させる。そのため、角度θ1を隔てて配置した異なる超音波トランスデューサ１０１のライン間でも、ほぼ連続的に光音響波信号を取得することができる。
【００２９】
一方、深さ方向Ｚについて配置された複数の超音波トランスデューサ１０１の間では、上記往復回転運動をしても受信信号は取得できない。そのため、深さ方向Ｚに配置される超音波トランスデューサ１０１の間隔は、角度θ1毎に配置されたライン状トランスデューサの間隔に比べて、大幅に密である。加えて、プローブの半球状凹部の深い領域では、被検体側から見てトランスデューサ１０１の間隔が狭く見えるので、実効的なトランスデューサ１０１の受信位置の間隔が更に狭くなる。しかし、深い領域に配置したトランスデューサからの受信信号は、装置側で処理を行って、信号の取得回数を間引くことで、半球内の深さ方向での実効的なデータの取得ポイントを均一に近づけることができる。
【００３０】
本実施形態の光音響波プローブによると、移動方向に分割された単位領域毎にライン状に超音波トランスデューサ１０１を配置する簡易な構成で、アーチファクトの発生を低減するための被検体情報を取得することができる。
【００３１】
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、複数の超音波トランスデューサの配置形態に関する。それ以外は、第２の実施形態と同じである。図３は、第３の実施形態に係る光音響波プローブを説明する模式図である。図３（ａ）、（ｂ）は、図２−２（ａ）〜（ｄ）に対応する模式図である。
【００３２】
本実施形態では、複数の超音波トランスデューサが、半球状凹部の深さ（Ｚ方向）により、トランスデューサの往復回転運動方向のライン数が異なる。浅い領域（被検体に近い領域）では、深い領域（被検体から遠い領域）よりライン数の多い配置となっている。本実施形態では、領域が深くなるほどラインの数が少なくなる。図３では、深さ毎に２つの領域１３１、１３２に分かれている構成となっている。具体的には、最も深い領域１３１には１本のライン、最も浅い領域には２本のラインが並んで配置されている。
【００３３】
第２の実施形態の図２−２で示したように、回転方向に同じ角度θ0移動しても、深い領域では、トランスデューサ１０１が停止する間隔が、浅い領域に比べて密になる。そのため、浅い領域でトランスデューサ１０１が停止する間隔に合わせて角度θ0を設定すると、深い領域ではトランスデューサ１０１の停止間隔が密になり過ぎて重なってしまい、重複したデータの取得が発生することになり得る。本実施形態によると、深い領域１３１と浅い領域１３２とでライン数を変えている。従って、図３（ｂ）に示す様に、深い領域でトランスデューサ１０１が停止する間隔と浅い領域でトランスデューサ１０１が停止する間隔とを近づけられて、重複したデータ取得を減らすことができる。
【００３４】
本実施形態の光音響波プローブによると、外部と接続する配線の数を増やすことなく、アーチファクトの発生を低減するための被検体情報を効率よく取得できる小型の光音響波プローブを提供できる。尚、本実施形態では、説明のため、深い領域と浅い領域との２つに領域を分けて、ライン数をそれぞれ１本と２本で説明したが、これに限らない。３つ以上の領域に分けて、ライン数を３本以上配置する領域がある構成でも、同様に用いることができる。
【００３５】
（第４の実施形態）
第４の実施形態は、複数の超音波トランスデューサの別の配置形態に関する。それ以外は、第３の実施形態と同じである。図４は、第４の実施形態に係る光音響波プローブを説明する模式図である。本実施形態では、半球状凹部の深さ（Ｚ方向）毎に、複数の超音波トランスデューサのライン数が異なり、複数のラインが角度２×θ0の間隔で配置されていることが特徴である。
【００３６】
具体的には、図４では、浅い領域１３２に配置された２本のラインが、往復回転運動の角度の単位であるθ0の２倍の角度を隔てて配置されている。第３の実施形態の図３では、トランスデューサは、パターン領域Ｐの半分の一部のエリア内に集中して配置されている。従って、第２の支持部材１０３が移動している際に、被検体が少し動いた場合には、被検体情報が大幅に劣化してしまうことがある。第４の実施形態の構成によると、トランスデューサはパターン領域Ｐ内に分散して配置されているので、被検体が多少動いた場合でも、被検体から取得する情報の誤差を小さくすることができる。そのため、被検体画像の劣化を小さくすることができる光音響波プローブを提供できる。
【００３７】
尚、本実施形態でも、説明のため、深い領域と浅い領域との２つに領域を分けて、ライン数をそれぞれ１本と２本で説明したが、これに限らない。３つ以上の領域に分けて、ライン数を３本以上配置する領域を含む構成でも、同様に用いることができる。
【００３８】
（第５の実施形態）
第５の実施形態は、複数の超音波トランスデューサの制御に特徴を有するプローブに関する。それ以外は、第１から第４の何れかの実施形態と同じである。図５は、第５の実施形態に係る光音響波プローブを説明する模式図である。図５において、実線の円が、信号を出力するために選択された超音波トランスデューサを表し、点線の円が、過去に信号を出力するために選択された超音波トランスデューサを表している。
【００３９】
本実施形態では、ケーブルに信号を出力する超音波トランスデューサの深さを選択する手段を有していることが特徴である。往復回転する半球状の凹曲面は、半球の深さ方向（Ｚ方向）に深くなると、その領域では、実効的なトランスデューサの受信位置の間隔が狭くなってしまう。本実施形態では、ケーブル１５０内の外部出力配線に接続する超音波トランスデューサ１０１を、そのθ0の回転と光源の発光に同期させて、図５（ａ）〜（ｄ）で示すように、切り替えることができる。これにより、トランスデューサの受信位置の間隔が実効的に狭くなってしまう領域での受信信号を間引くことができ、それに伴いケーブル１５０内の配線の数を減らすことができる。そのため、プローブ１００と外部の装置（不図示）を接続するケーブル１５０の太さを細くできるので、屈曲性の良いケーブルを持つプローブを提供することができる。本実施形態において、信号を取り出す深さ領域を選択する選択手段は、アナログスイッチなどを用いることで、容易に構成できる。
【００４０】
本実施形態によると、プローブの取り回し性が良く、アーチファクトの発生を低減するための被検体情報を取得できる光音響波プローブを提供することができる。
【００４１】
（第６の実施形態）
第６の実施形態は、複数の超音波トランスデューサを配置している支持面の形状に特徴をもつ形態に関する。それ以外は、第１から第５の何れかの実施形態と同じである。図６−１から図６−４は、第６の実施形態に係る光音響波プローブを説明する模式図である。本実施形態の一例では、図６−１と図６−２で示すように、第２の支持部材１０３の表面が、半球状の代わりに、多角錐形状の凹形状となっている。具体的には、第２の支持部材１０３の表面は、三角形の平面を複数備えており、各三角形の平面上に複数の超音波トランスデューサが密集して配置されている。
【００４２】
本実施形態によると、三角形の平面上にトランスデューサを配置するので、超音波トランスデューサを第２の支持部材１０３に配置する構成を非常に簡易にすることができる。そのため、アーチファクトの発生を低減するための被検体情報を取得できる光音響波プローブを小型にできる。
【００４３】
本実施形態の上記例では、複数の超音波トランスデューサを多角錐形状の面に配置した構成を説明したが、この形態に限らない。図６−３と図６−４で示すように、多角錐台形状の面に、複数の超音波トランスデューサを配置した構成を用いることもできる。図６−１と図６−２で示すように、第２の支持部材１０３の表面が多角錐形状の面であるプローブでは、Ｚ方向の深い部分では多角錐の側面の継ぎ目が近接し、超音波トランスデューサを配置する領域を十分確保できないことがある。よって、凹状プローブの深い部分から見た被検体情報では、アーチファクトが発生しやすくなる。本実施形態の別の例によると、深さ方向（Ｚ方向）の深い部分では、深さ方向に対して略垂直である平面（底面）上に超音波トランスデューサ１０１を配置する。よって、超音波トランスデューサを配置する領域を十分確保でき、凹状プローブの深い部分から見た被検体情報において、アーチファクトの発生を低減することができる。
【００４４】
（第７の実施形態）
第７の実施形態は、複数の光源の配置に特徴を有する形態に関する。それ以外は、第１から第６の何れかの実施形態と同じである。図７−１から図７−４は、第７の実施形態に係る光音響波プローブを説明する模式図である。図７−１から図７−４において、１０４、１０７、及び１０９は光源、１０８は開口部である。本実施形態では、複数の超音波トランスデューサを配置していない領域に、光源を配置していることが特徴である。
【００４５】
本実施形態の一例における第１の支持部材１０２は、図７−１と図７−２で示すように、プローブ１００の中央以外にも、光源１０７を複数配置している。一方、第２の支持部材１０３は、図７−２で示すように、中央以外に配置した光源１０７に対応した部分に開口部（貫通孔）１０８を有している。この開口部（貫通孔）１０８は、第２の支持部材１０３が往復回転運動の動作をしても、光源１０７と干渉しないように横長の形状となっている。本例によると、プローブ１００が複数の光源１０４、１０７を備えるため、被検体に異なる方向から光を照射できる。そのため、被検体に均一な光を照射することができ、アーチファクトの発生を低減できる光音響波情報をより正確に取得できる。
【００４６】
また、本実施形態の別の例を、図７−３と図７−４を用いて説明する。別の例では、第２の支持部材１０３上に光源１０９を備えており、第２の支持部材１０３の回転に合わせて光源１０９も移動することが特徴である。図７−３と図７−４の構成であれば、複数の超音波トランスデューサ１０１を配置した領域内に、殆ど超音波トランスデューサ１０１の数を減らすことなく、分散して複数の光源１０９を配置することが可能になる。従って、被検体に、より様々な方向から光を照射できるため、被検体に更に均一な光を照射することができ、アーチファクトの発生を低減できる光音響波情報を更に正確に取得できる。
【００４７】
（第８の実施形態）
第８の実施形態は、遮蔽部材を備える光音響波プローブの形態に関する。それ以外は、第１から第７の何れかの実施形態と同じである。図８−１から図８−３は、第８の実施形態に係る光音響波プローブを説明する模式図である。図８−１から図８−３において、１１９は遮蔽部材、１２０は遮蔽部材の開口部、１２１は細長い超音波トランスデューサである。図８−１は断面図、図８−２は第１の支持部材１０２上の超音波トランスデューサ１２１の配置を示す上面図、図８−３は遮蔽部材１１９に形成された複数の開口部１２０の配置を示す上面図である。細長い超音波トランスデューサ１２１は、例えば、上下両電極がそれぞれ共通になった複数のセルが並んで細長くなっているトランスデューサである。
【００４８】
本実施形態では、第２の支持部材１０３を有さず、第１の支持部材１０２が半球状の表面を有している。超音波トランスデューサ１２１は、第１の支持部材１０２の凹部表面側に配置されていることが、上記実施形態と異なる。超音波トランスデューサ１２１のサイズは、遮蔽部材１１９の可動方向に細長い形状となっている。
【００４９】
本実施形態は、第２の支持部材１０３の代わりに、超音波を遮蔽する遮蔽部材１１９を備えており、遮蔽部材１１９が回転中心軸Ｘの回りに往復回転運動を行うことが特徴である。遮蔽部材１１９は、超音波を透過する複数の開口部１２０を備えている。開口部１２０は、例えば、上記実施形態における所定の受信素子のサイズと同じ大きさであり、円形である。この開口部１２０の円形形状が、本来の素子サイズになってもらいたいサイズ、例えば図１−１の素子１０１の形状に対応する。トランスデューサ１２１は細長いが、円形の開口部１２０から見えているトランスデューサ１２１の領域のみが、超音波を受信する有効な領域（受信可能領域）になる。遮蔽部材１１９が回転することで、実際に超音波を受信する領域（開口部１２０から見えている素子領域）が移動して、受信する素子が移動する効果が得られる。この開口部１２０を有した遮蔽部材１１９が、細長い形状の超音波トランスデューサ１２１の前を、往復回転運動することで、所定のサイズの受信素子を複数並べて光音響波信号を取得した場合と同等の信号を取得することができる。
【００５０】
本実施形態の遮蔽部材１１９は、音響インピーダンスが被検体や超音波ゲルと大幅に異なる部材であれば構成でき、金属で出来た部材や、内部に気体を充填させた樹脂の部材などにより、容易に構成することができる。
【００５１】
以上に述べたように、本実施形態の音響波プローブは、支持部材と、この支持部材に設けられた複数の音響波トランスデューサと、遮蔽部材と、この遮蔽部材を所定の範囲で移動させる駆動手段を有する。そして、遮蔽部材１１９は、音響波トランスデューサ１２１へ音響波を通す透過部（開口部）１２０を複数有し、透過部の周りでは音響波を遮蔽する。また、遮蔽部材は、図８−３に示す様に、移動の方向に沿って複数の領域に別けられ、複数の領域のそれぞれで透過部１２０は同じパターンで配置される。この同じパターンは、移動の方向と交差（典型的には直交）する方向に配列された複数の透過部１２０のパターンを含んでいる。
【００５２】
本実施形態によると、簡素な構成の遮蔽部材１１９を回転させることにより、アーチファクトの発生を低減できる光音響波情報を取得できるため、超音波トランスデューサを移動させる必要が無い。つまり、超音波トランスデューサを配置して配線を備える支持部材１０２を移動させなくてよい。そのため、非常に小型な構成で光音響波プローブを実現することができる。
【００５３】
（第９の実施形態）
第９の実施形態は、光音響波プローブの可動方向に特徴を有する構成に関する。それ以外は、第１から第８の何れかの実施形態と同じである。図９−１と図９−２は、第９の実施形態に係る光音響波プローブを説明する模式図である。
【００５４】
本実施形態では、半球状凹部の深さ方向（Ｚ方向）にトランスデューサを上下に移動させる駆動手段を有していることが特徴である。図９−１に、第２の支持部材１０３がＺ方向の下限にあるときを示し、図９−２に、第２の支持部材１０３がＺ方向の上限にあるときを示す。本実施形態では、Ｘ軸を中心に回転方向に往復運動する周期ＴｔとＺ軸方向に上下運動する周期Ｔｌとは、異なる値に設定されていることが重要である。これにより、回転方向に往復運動する際に、上下方向で停止する深さを、回転方向の往復運動毎に変えることができる。そのため、音響波を受信するトランスデューサの位置の組み合わせを、大幅に増やすことができ、アーチファクトの発生を大幅に低減できる光音響波情報を取得できる。
【００５５】
また、本実施形態では、半球状凹部の深さ方向に配置する超音波トランスデューサ１０１の間隔を広くしても、アーチファクトの発生を低減できる光音響波情報を取得することができる。よって、より少ない超音波トランスデューサ１０１で、数を減らさない構成と同等の効果を得ることができる。そのため、簡素な構成で同等の効果を得られるので、より小型の光音響波プローブを実現することができる。
【００５６】
（第１０の実施形態）
第１０の実施形態は、超音波トランスデューサ１０１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は、第１０の実施形態に係る超音波トランスデューサを説明する模式図である。図１０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、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。
【００５７】
本実施形態では、超音波トランスデューサ１０１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。静電容量型超音波トランスデューサは、圧電型の超音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（超音波）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。
【００５８】
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（ｂ）参照）から出力される。
【００５９】
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。
【００６０】
本実施形態では、超音波トランスデューサ１０１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、被検体情報の再現性が良く、外部と接続する配線の数を増やすことなく、アーチファクトの発生を低減するための被検体情報を取得できる小型の光音響波プローブを実現できる。
【００６１】
本実施形態のより具体的な形態として、図１０（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４１０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４１０の負帰還部に抵抗４０６とコンデンサ４０８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４１０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、素子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。
【００６２】
本実施形態によると、受信回路４０２の検出回路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、受信信号を出力するトランスデューサを選択するエレメント選択手段が有する寄生容量の影響を受けにくく、受信特性の劣化が少ない光音響波プローブを提供することができる。また、第２の支持部材１０３をＭＩＤ（Molded Interconnect Device）で構成することで、回路部品や配線パターンを第２の支持部材１０３上に配置できるようになる。本形態において、受信回路４０２の検出回路を、ＭＩＤで構成した第２の支持部材１０３上に配置することで、静電容量型トランスデューサ２００と受信回路４０２の検出回路を近接して配置できる。これにより、より受信特性の優れた超音波トランスデューサを提供することができる。加えて、第２の支持部材１０３と受信回路４０２の検出回路を一体化することで、検出回路を配置するための部材を別に用意する必要が無くなるため、プローブ全体の大きさを抑制できる。
【００６３】
（第１１の実施形態）
第１１の実施形態は、静電容量型トランスデューサ２００に電圧を供給する手段を有する構成に関する。それ以外は、第１０の実施形態と同じである。図１１−１は、第１１の実施形態に係る静電容量型トランスデューサ１０１（２００）を説明する模式図である。図１１−１と図１１−２において、１４０はスリップリングである。
【００６４】
本実施形態では、スリップリング１４０を介して、第１の支持部材１０２から第２の支持部材１０３への電気的接続、すなわち受信回路４０２の検出回路の電源への供給と第１の電極２０２への直流電圧の印加との少なくとも一方を行っている。具体的には、スリップリング１４０は、第１の支持部材１０２と第２の支持部材１０３の間に配置されており、第２の支持部材１０３が移動しても、検出回路の電源への供給または第１の電極２０２への直流電圧の印加は安定して行われる構成となっている。各超音波トランスデューサ１０１からの信号を装置と接続するには、他の実施形態と同様に複数の配線を用いて行う。信号配線を通常の配線を用いて接続し、検出回路の電源や直流電圧の供給はスリップリング１４０を用いて、それぞれ異なった構成で行うことが、本実施形態の特徴である。
【００６５】
光音響波プローブ１００は、多数の静電容量型トランスデューサ２００を有しているので、受信回路４０２の検出回路の電源には大きな電流を供給する必要があり、外部から配線を用いて供給した場合は配線自体が太くなってしまう。そのため、往復回転運動を行う妨げになる場合がある。本実施形態では、移動を妨げることなく、超音波トランスデューサ１０１を複数備えた第２の支持部材１０３に対して、検出回路に必要な大きな電流を容易に供給することができる。
【００６６】
他方、超音波トランスデューサ１０１である静電容量型トランスデューサ２００に印加する直流電圧は、数十ボルトから数百ボルトであるので、絶縁を確保するためには配線の被覆部を厚くする必要がある。そのため、往復回転運動を行う妨げになる場合がある。本実施形態では、移動を妨げることなく、超音波トランスデューサ１０１を複数備えた第２の支持部材１０３に対して、静電容量型トランスデューサへの直流電圧を容易に供給することができる。
【００６７】
尚、本実施形態では、各超音波トランスデューサ１０１からの信号を装置と接続するために汎用の配線を用いている。この接続も、スリップリングを用いて行う構成とすると、非常に大きな体積が必要になる。そのため、上記構成を有する本実施形態の構成を用いると、プローブが大きくなることを最小限に抑制することができる。
【００６８】
本実施形態のより具体的な形態を、図１１−２を用いて説明する。図１１−２では、直流電圧を印加する直流電圧発生手段４０１が、第１の配線３０１との間に、トランスデューサ毎に印加電圧の調整手段４５１を備えていることが特徴である。印加電圧の調整手段４５１には、電圧発生手段４０１から出力されスリップリング１４０を介して、同じ電位Ｖｂが伝えられる。各トランスデューサ２００が印加電圧の調整手段４５１を有しているので、第１の配線３０１に接続される第１の電極２０２に印加する端子では、Ｖｂとは異なる電圧値Ｖｏに調整することができる。静電容量型トランスデューサは、メンブレン２０１の厚さばらつきや間隙２０５のばらつきにより、セルや複数のセルを有するエレメント毎に、印加する直流電圧の最適値が異なる。本実施形態に係る超音波プローブでは、ＣＭＵＴのセルやエレメント毎に、最適な直流電圧Ｖｏを印加することができ、トランスデューサの特性を均一に調整できる。
【００６９】
印加電圧の調整手段４５１は、３つの分圧抵抗により構成される。電圧発生手段４０１と第１の電極２０２との間には、第１の分圧抵抗４６１が挿入されている。さらに第２の分圧抵抗４６２と第３の分圧抵抗４６３が、直列に接続され、第１の電極２０２に接続される配線３０１とＧＮＤ端子間に配置されている。ここで、第１の分圧抵抗４６１の抵抗値をＲ１、第２の分圧抵抗４６２の抵抗値をＲ２、第３の分圧抵抗４６３の抵抗値をＲ３とする。このとき、第１の電極２０２側の配線３０１に印加される電圧値Ｖｏは、Ｖｏ＝（Ｒ２＋Ｒ３）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）×Ｖｂ とでき、素子毎に異なる最適な電圧をＣＭＵＴに印加することができる。
【００７０】
本実施形態では、Ｒ２の値をＲ３の値より小さくしている。それにより、第２の分圧抵抗４６２での降下電圧は、第３の分圧抵抗４６３での電圧降下より小さくなる。そのため、第１の分圧抵抗４６１と第３の分圧抵抗４６３は、高い耐圧（数十ボルトから数百ボルト）である必要があるが、第２の分圧抵抗４６２は、それらに比べて低い耐圧を用いることができる。第１の分圧抵抗４６１と第３の分圧抵抗４６３は、高い耐圧の抵抗であるため大きな部品となってしまうが、第２の分圧抵抗４６２は小型な部品を用いることができる。
【００７１】
第２の分圧抵抗があることで、第１の分圧抵抗４６１と第３の分圧抵抗４６３の抵抗値を固定していても、第２の分圧抵抗４６２の抵抗値を変更するだけで、印加電圧を変更できる。第２の分圧抵抗４６２は、素子毎に対応した印加電圧になるような抵抗値に設定すればよく、第２の分圧抵抗４６２は、小型な部品であるため交換が容易である。尚、第１の高圧コンデンサ４６４と第２の高耐圧コンデンサ４６５は、各端子の電圧の変動や、外部からのノイズの混入を抑える目的で、配置されている。
【００７２】
第２の支持部材１０３をＭＩＤで構成することで、回路部品や配線パターンを第２の支持部材１０３上に配置できるようになる。これにより、第１の分圧抵抗４６１、第２の分圧抵抗４６２、第３の分圧抵抗４６３、第１の高圧コンデンサ４６４、第２の高耐圧コンデンサ４６５は、第２の支持部材１０３上に配置することができる。よって、構成部品が増えることによる実装に必要な面積の増加を最小限に抑制できるため、プローブの大幅な大型化を防ぐことができる。本形態に係る超音波プローブでは、素子毎に最適な直流電圧を印加できるので、ＣＭＵＴの特性を均一にすることができ、高精度なデータの取得を行うことができる。そのため、本形態に係る超音波プローブを用いると、高画質な画像を取得することができる。
【００７３】
（第１２の実施形態）
第１２の実施形態は、受信回路４０２の検出回路に関する。それ以外は、第１から第１１の何れの実施形態と同じである。図１２は、本実施形態に係る光音響波プローブの回路を説明するための模式図である。本実施形態では、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、超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ）２００が受けた光音響波（超音波）を信号として検出するだけではなく、超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ）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。
【００７４】
図１２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。
【００７５】
図１２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時、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。
【００７６】
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。そのため、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。本実施形態では、光源の発光と同期して、トランスデューサの受信と移動を制御することに加えて、トランスデューサからの超音波の送信と同期して、該トランスデューサの受信と移動を行うこともできる。
【００７７】
本実施形態によると、光音響波の受信と超音波の送受信を１つのプローブで行うことができる。そのため、検出したデータを基に光音響イメージング像、超音波イメージング像を形成することができる。超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ）２００を兼用しているので、光音響イメージング像、超音波イメージング像の位置ズレがより少ない画像を得ることができる。
【００７８】
（第１３の実施形態）
第１から第１２の何れかの実施形態に記載のプローブは、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、それを備えた被検体情報取得装置に適用することができる。尚、図１３では、プローブを簡略化して描いている。
【００７９】
図１３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１０４から光７０２（パルス光）を発生させることにより、測定対象８００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を超音波プローブの複数の超音波トランスデューサ８０２で受信する。受信信号の大きさや形状、時間の情報が光音響波受信信号７０４として画像情報生成装置８０３に送られる。一方、光源１０４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８０３に記憶される。光音響信号の画像情報生成装置８０３では、光音響波受信信号７０４と発光情報を基に測定対象８００の画像信号を生成して、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８０４では、光音響信号による再現画像情報７０５を基に、測定対象８００を画像として表示する。
【００８０】
本実施形態に係る情報取得装置は、高い密度で配置するのと同等の構成になるように超音波トランスデューサを配置しても配線数を増やす必要がないため、作業性が良く、アーチファクトの少ない高画質な画像を生成することができる。
【００８１】
（第１４の実施形態）
本実施形態は、第１３の実施形態の構成に加えて、超音波プローブを用いて超音波の送受信を行い、被検体からの情報を取得する機能を持った被検体情報取得装置に関する。尚、図１４でも、プローブを簡略化して描いている。
【００８２】
図１４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１４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。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１３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。この為に、図１２に示す第１２の実施形態のプローブを用いることができる。
【００８３】
超音波の送信号７０６を基にして、複数の超音波トランスデューサ８０２から、測定対象８００に向かって超音波７０７が出力（送信）される。測定対象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、複数の超音波トランスデューサ８０２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８０３に送られる。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８０３で記憶される。画像情報生成装置８０３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。
【００８４】
画像表示器８０４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７０８との２つの情報を基に、測定対象８００を画像として表示する。本実施形態に係る情報取得装置は、作業性が良く、アーチファクトの少ない高画質な光音響波画像を生成することができることに加えて、アーチファクトの少ない高画質な超音波画像を取得することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１００・・音響波プローブ、１０１・・音響波トランスデューサ、１０２・・第１の支持部材（固定された支持部材）、１０３・・第２の支持部材（往復運動可能な支持部材）、１５０・・ケーブル（配線束）、Ｐ・・配置パターン
【図１−１】
2017113335.tif 000003
【図１−２】
2017113335.tif 000004
【図１−３】
2017113335.tif 000005
【図１−４】
2017113335.tif 000006
【図２−１】
2017113335.tif 000007
【図２−２】
2017113335.tif 000008
【図３】
2017113335.tif 000009
【図４】
2017113335.tif 000010
【図５】
2017113335.tif 000011
【図６−１】
2017113335.tif 000012
【図６−２】
2017113335.tif 000013
【図６−３】
2017113335.tif 000014
【図６−４】
2017113335.tif 000015
【図７−１】
2017113335.tif 000016
【図７−２】
2017113335.tif 000017
【図７−３】
2017113335.tif 000018
【図７−４】
2017113335.tif 000019
【図８−１】
2017113335.tif 000020
【図８−２】
2017113335.tif 000021
【図８−３】
2017113335.tif 000022
【図９−１】
2017113335.tif 000023
【図９−２】
2017113335.tif 000024
【図１０】
2017113335.tif 000025
【図１１−１】
2017113335.tif 000026
【図１１−２】
2017113335.tif 000027
【図１２】
2017113335.tif 000028
【図１３】
2017113335.tif 000029
【図１４】
2017113335.tif 000030
【図１５】
2017113335.tif 000031