(57)【要約】  本発明は対象物２１の超音波イメージングのための音響装置に関する。該装置は音響トランスデューサ１０と、音響トランスデューサへ及び／又は音響トランスデューサから音響パルスを可変的に屈折させるように配置される音響レンズ２０とを有する。音響レンズは音響界面７によって分離される第１の流体Ｌ１及び第２の流体Ｌ２を有し、音響界面の法線は音響パルスと相対入射角ＡＩを形成する、例えばエレクトロウェッティングレンズである。音響レンズ２０の第１及び第２の流体は特に、音響界面７が非ゼロ相対入射角ＡＩにおいて最小反射率を持つように選ばれる。本発明はアクティブな音響屈折要素として２つ以上の流体を持つ音響レンズを利用する従来の超音波イメージングと比較して、広い入射角間隔で大幅に低い反射率を持つ改良された音響装置を得るために有利である。
2012516182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の超音波イメージングのための音響装置であって、前記装置は、
音響パルスを受信及び／又は放出することができる音響トランスデューサと、
前記音響トランスデューサへ及び／又は前記音響トランスデューサから前記音響パルスを可変的に屈折させるように配置される音響レンズであって、前記音響レンズは音響界面によって分離される第１の流体と第２の流体を有し、前記音響界面の法線は前記音響パルスと相対入射角を形成する、音響レンズとを有し、
前記音響レンズの前記第１及び第２の流体はゼロとは異なる角度における相対入射角の関数として最小反射率を持つ、音響装置。
【請求項２】
前記音響レンズが第１及び第２の流体を有するエレクトロウェッティング流体レンズである、請求項１に記載の音響装置。
【請求項３】
前記音響パルスの中心周波数において、前記第１の流体の密度ρ１、前記第２の流体の密度ρ２、前記第１の流体の音速ν１、前記第２の流体の音速ν２が次の基準を満たす、請求項１に記載の音響装置。
2012516182.tif 000016
【請求項４】
前記音響パルスの中心周波数において、前記第２の流体の密度が前記第１の流体の密度のおよそ２倍であり、前記第２の流体の音速が前記第１の流体の音速のおよそ半分である、請求項１に記載の音響装置。
【請求項５】
前記第１の流体が水であり、前記第２の流体がペルフルオロペルヒドロフェナントレンである、請求項１に記載の音響装置。
【請求項６】
前記最小反射率における反射率が実質的にゼロである、請求項１に記載の音響装置。
【請求項７】
前記相対入射角に対する前記音響界面における前記反射率の一次導関数が、ゼロ相対入射角の真上に負である、請求項１に記載の音響装置。
【請求項８】
前記相対入射角に対する前記音響界面における前記反射率の一次導関数が前記最小反射率において符号を変化させる、請求項１に記載の音響装置。
【請求項９】
前記最小反射率における前記相対入射角が前記音響装置において可能な最大相対入射角の値のおよそ半分に位置する、請求項１に記載の音響装置。
【請求項１０】
前記最小反射率における前記相対入射角が２‐４０度、好適には１０‐３０度、又は最も好適には１５‐２５度の間隔にある、請求項１に記載の音響装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の音響装置を有するカテーテル。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の音響装置を持つ針。
【請求項１３】
超音波イメージングシステムであって、
音響パルスを受信及び／又は放出することができる音響トランスデューサと、
前記音響トランスデューサへ及び／又は前記音響トランスデューサから前記音響パルスを可変的に屈折させるように配置される音響レンズであって、前記音響レンズは音響界面によって分離される第１及び第２の流体を有し、前記音響界面の法線は前記音響パルスと相対入射角を形成し、前記音響レンズの前記第１及び第２の流体は、前記音響界面がゼロとは異なる角度における前記相対入射角の関数として最小反射率を持つように選ばれる、音響レンズと、
前記音響レンズの前記音響界面を制御するために前記音響レンズに操作的に接続される制御ユニットであって、前記制御ユニットはさらに前記音響トランスデューサに操作的に接続され、前記制御ユニットは受信音響パルスを示す前記トランスデューサからの第１の信号を受信するか、又は前記制御ユニットは放出される音響パルスを示す信号を前記トランスデューサへ送信する、制御ユニットと、
前記制御ユニットに操作的に接続されるイメージングユニットであって、前記制御ユニットは前記受信音響パルスを示す第２の信号を前記イメージングユニットに送信することができ、前記イメージングユニットは前記第２の信号から画像を形成する、イメージングユニットとを有する、超音波イメージングシステム。
【請求項１４】
音響装置を提供するための方法であって、
音響パルスを受信及び／又は放出することができる音響トランスデューサを設けるステップと、
前記音響トランスデューサへ及び／又は前記音響トランスデューサから前記音響パルスを可変的に屈折させるように配置される音響レンズであって、前記音響レンズは音響界面によって分離される第１及び第２の流体を有し、前記音響界面の法線は前記音響パルスと相対入射角を形成する、音響レンズを設けるステップとを有し、
前記音響レンズの前記第１及び第２の流体は、前記音響界面がゼロとは異なる角度における相対入射角の関数として最小反射率を持つように選ばれる、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波イメージングのための音響装置に関する。本発明はまた、本発明にかかる音響装置を持つカテーテル、及び音響装置を持つイメージングシステムにも関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波イメージングは医療技術における最も重要な診断ツールの１つである。一般的に、外用（例えば体外からの臓器のイメージング）で使用されるトランスデューサは位相配列構成に基づくが、体内での内用（例えばカテーテル応用）の場合、トランスデューサのサイズは非常に制限される。カテーテル応用のための解決法の１つは液体レンズ超音波構成であり、トランスデューサの前の液体／液体界面を傾けることによって超音波の走査が実行され、これは超音波を屈折させ、その結果カテーテルの前の明瞭な部分内のイメージング、いわゆるＢ‐スキャンイメージングを可能にする。こうした超音波イメージング装置の一例はＷＯ２００８／０２３２８７に見られる。
【０００３】
液体／液体界面を通じたイメージングにとっての根本的な問題の１つは、この界面からトランスデューサへ向かって後方への超音波の反射であり、これは超音波画像中の不要信号又は残響を生じる。
【０００４】
液体／液体界面への超音波の垂直入射の場合、反射出力密度は次式で与えられる。
2012516182.tif 000003
Ｚｉは液体の音響インピーダンスであり、Ｚｉ＝ρｉνｉ、ρは密度でありνは液体中の音速である。従って、最小反射率Ｒは２つの液体のインピーダンスＺがほぼ等しいときに得られることが明らかである。
【０００５】
しかしながら、音響学においてスネルの法則は透過角度の計算において音速を参照するため、超音波を屈折させるために興味深いのは大きな音速不整合を持つような液体だけである。これは必然的に、２つの液体の密度不整合が液体中の音速νの比に実質的に反比例すべきであることを意味する。例えば総角度およそ５０度の部分のＢ‐スキャンイメージングで使用されることができる十分な超音波の反射を得るためには、液体中の音速の比は好適には約２でなければならず、これは液体／液体界面からの超音波の比較的低い反射率に対して密度ρの比が約０．５でなければならないことを意味する。さらなる定義基準は、医療用の場合２つの液体が組織と血液に近い音響インピーダンスＺを持たなければならないことである。血液は大部分が水で構成されるため、これは１つの液体として水が適切な選択であることを意味する。
【０００６】
一旦適切な液体のペアが選ばれると、例えばＢ‐スキャンイメージングで使用されるべき有効視角は、液体／液体界面中の反射率Ｒが垂直入射と異なる角度において比較的速く増加しているという事実によって本質的に制限される。これは液体／液体界面によって形成される音響レンズを傾けることによって補正されることができるが、これは、傾斜が今度は狭いカテーテル応用における機械的拘束によって制限されるため、イメージング装置の有効視角を不利に制限する。従って、垂直入射及び非垂直入射における反射の両方、及びイメージング装置の有効視角は、この分野におけるさらなる改良をある程度抑制又は妨害している。
【０００７】
故に、超音波イメージングのための改良された音響装置が有利であり、特により効率的及び／又は信頼性のある音響装置が有利である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明は好適には上述の欠点の１つ以上を単独で又は任意の組み合わせで軽減、緩和又は除去しようとする。特に、超音波イメージングにおける限られた視角を伴う従来技術の上述の問題を解決する音響装置を提供することが本発明の目的と見なされ得る。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的といくつかの他の目的は、対象物の超音波イメージングのための音響装置を提供することによって本発明の第１の態様において実現され、該装置は、音響パルスを受信及び／又は放出することができる音響トランスデューサ、並びに、音響トランスデューサへ及び／又は音響トランスデューサから該音響パルスを可変的に屈折させるように配置される音響レンズであって、音響レンズは音響界面によって分離される第１及び第２の流体を有し、該音響界面の法線は該音響パルスと相対入射角を形成する、音響レンズを有し、音響レンズの第１及び第２の流体は、音響界面がゼロとは異なる角度における相対入射角の関数として最小反射率を持つように選ばれる。
【００１０】
本発明は特に、しかし限定はされないが、アクティブな音響屈折要素として２つ以上の流体を持つ音響レンズを利用する従来の超音波イメージングと比較して、広い入射角間隔において低い反射率を持つ超音波イメージングに適した改良された音響装置を得るために有利である。
【００１１】
本発明はさらに、以前に適用された流体の組み合わせのほとんどは、入射角の増加に伴って該音響界面からの超音波の反射率Ｒが増加するが、実際には、入射角を増加することによって好適には実質的にゼロに反射率が減少し、それを超えると再度増加する構成が存在すること、すなわち、界面における垂直入射とは異なる反射率における極小値が存在することを明示する。この効果の活用は、例えばエレクトロウェッティング液体レンズなどの流体レンズを通じた反射率の減少を伴う超音波イメージングにとってきわめて有益である。
【００１２】
本発明は特に対象物の超音波イメージングに適し、該イメージングは特に、例えば血管分析又は同様の医療フローのための医療フロー測定など、ドップラー超音波検査によって作られるフロー測定を含み得る。本発明はまた、例えば悪性組織の超音波処理など、音響処理と組み合わせても利用され得ることがさらに検討され、ここでは悪性組織において所望の治療効果を得るために正確な用量（供給エネルギーと位置）が重要である。これは例えば、組織の局部加熱が治療目的で適用される集束超音波手術（ＦＵＳ）と関連して利用され得る。
【００１３】
本発明の文脈において、"トランスデューサ"という語は、第１の形式のエネルギーを第２の形式のエネルギーへ変換し、第２の種類のエネルギーを放出することができるトランスミッタとして機能するように配置される構成要素を意味すると理解され得、例えばワイヤにおいてトランスデューサへ輸送される電気エネルギーはトランスデューサから放出される音響エネルギーに変換される。代替的に又は付加的に、"トランスデューサ"という語は、第１の形式のエネルギーを第２の形式のエネルギーへ変換し、トランスデューサによって検出される第１の種類のエネルギーを示す信号の形でトランスデューサから第２の種類のエネルギーを伝えることができるセンサとして機能するように配置される構成要素を意味すると理解され得る。従って、トランスデューサは音響信号又はパルスを受信し、それらを受信音響信号又はパルスを示す電気信号へ変換し得る。トランスデューサの例は、限定されないが、圧電トランスデューサ、電磁音響トランスデューサ（ＥＭＡＴ）、音響光学トランスデューサ、ＰＶｄＦトランスデューサ、容量性微細加工超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ）、圧電マイクロマシントランスデューサ（ＰＭＵＴ）などを含み得る。
【００１４】
最も一般的な態様において、本発明はトランスデューサと画像化される対象物との間で音響パルスの音響屈折をもたらすために２つ（又はそれ以上）の流体を利用する。流体は限定されないが、液体（その混合物を含む）、気体（その混合物を含む）、ゲル、血漿などを含み得る。
【００１５】
本発明の文脈においては、実際の実施例において音響パルスはほとんどの場合特定の空間幅を持つことになるという事実のために、及び音響界面が非ゼロの集束能力を持つために通常は特定の曲率を持つことになるため、音響パルスが通常はレンズ内の音響界面に１つよりも多くの相対入射角で衝突していることが理解されるものとする。従って、音響界面に対する該法線は、入射角の間隔に対して、或いは音響パルスの中心又は平均部分に対して、操作的に定義され得ることもまた理解されるものとする。該音響パルスの可変的屈折は、要求が対象物のイメージングのためであり得るように集束及び軸外変化の両方をもたらすように、両変位（横方向／回転）によって、及び／又はメニスカス形の変化によって実行され得ることもまた理解されるものとする。
【００１６】
本発明の文脈において、音響パルスは超音波イメージングに適した適切な周波数、又はほとんどの場合適切な周波数範囲を持つこともまた理解されるものとする。従って、反射率における最小値は厳密に言えば単一周波数又は比較的狭い周波数帯域に対してのみ得られる。しかしながら、実際の応用の場合、界面中の反射率における最小値は通常、周波数の関数として、例えば音速及び吸収係数など、音響特性の比較的中程度の変動により、かなり広い周波数範囲にわたって得られる。超音波イメージングの場合、周波数範囲は通常は１‐５０ＭＨｚの範囲、又は２‐１８ＭＨｚの範囲、好適には３‐１０ＭＨｚであるが、およそ２０ｋＨ（人の聴覚限界）を超える周波数と定義される任意の超音波周波数が本発明の教示内で利用可能であり得る。
【００１７】
好適な一実施形態において、音響レンズは第１及び第２の流体を有するエレクトロウェッティング流体レンズであり得る。
【００１８】
一実施形態において、第１の流体の密度ρ１及び第２の流体の密度ρ２、第１の流体の音速ν１、第２の流体の音速ν２は、音響パルスの中心周波数において次の基準を満たし得る。
2012516182.tif 000004
【００１９】
典型的には、音響パルスのある周波数において、第２の流体の密度は第１の流体の密度のおよそ２倍であり得、そして第２の流体の音速は第１の流体の音速のおよそ半分であり得る。
【００２０】
一実施形態において、第１の流体は水であり得、第２の流体はペルフルオロペルヒドロフェナントレン（Ｃ１４Ｆ２４）であり得る。しかしながら、一旦本発明の原理が理解されれば、他の流体の組み合わせ、例えば液体が、流体の組み合わせの日常実験及び／又は模擬実験によって利用可能である。
【００２１】
好適には、該最小反射率における反射率（Ｒ）は実質的にゼロである。しかしながら実際の応用では、１５度未満、好適には２５度未満のステアリング半角において、Ｒ＜０．０５、しかし好適にはＲ＜０．０１で十分であり得る。
【００２２】
典型的には、相対入射角に関する音響界面における反射率の一次導関数は、反射率の最小値に単調に近づくためにゼロ相対入射角の真上に負である。しかしながら、他のより複雑な反射率の挙動もまた可能である。
【００２３】
反射率の最小値は、相対入射角に対する音響界面における反射率の一次導関数が、例えば負から正へ該最小反射率において符号を変えることによって識別され得る。しかしながら、流体の音響特性が当該周波数において互いに対して比例している場合、非ゼロとは異なる複数の最小値又は極大値さえも存在し得る。
【００２４】
典型的には、該最小反射率における相対入射角は音響装置において可能な最大相対入射角の値のおよそ半分に位置し得る。従って、該最小反射率における相対入射角は２‐４０度、好適には１０‐３０度、又は最も好適には１５‐２５度の間隔にあり得る。
【００２５】
第２の態様において、本発明は先行する請求項のいずれかにかかる音響装置を有するカテーテル又は針に関する。ある用途の場合、音響装置は内視鏡、カテーテル、針、若しくは生検針の一部を形成し得るか、又は当業者が容易に気づくであろう他の同様の応用であり得る。本発明の応用分野は、限定されないが、例えば小型装置による検査を用いる産業などにおける、小さなイメージング装置が有用である分野を含み得る。
【００２６】
第３の態様において、本発明は超音波システムに関し、該システムは、
音響パルスを受信及び／又は放出することができる音響トランスデューサと、
音響トランスデューサへ及び／又は音響トランスデューサから該音響パルスを可変的に屈折させるように配置される音響レンズであって、音響レンズは音響界面によって分離される第１及び第２の流体を有し、該音響界面の法線は該音響パルスと相対入射角を形成し、音響レンズの第１及び第２の流体は、音響界面がゼロとは異なる角度における相対入射角の関数として最小反射率を持つように選ばれる、音響レンズと、
制御ユニットであって、制御ユニットはレンズの音響界面を制御するために音響レンズに操作的に接続され、制御ユニットはさらに音響トランスデューサに操作的に接続され、制御ユニットは受信音響パルスを示すトランスデューサからの第１の信号を受信するように構成されるか、及び／又は制御ユニットは放出される音響パルスを示す信号をトランスデューサへ送信するように構成される、制御ユニットと、
イメージングユニットであって、イメージングユニットは制御ユニットに操作的に接続され、制御ユニットは受信音響パルスを示す第２の信号をイメージングユニットへ送信することができ、イメージングユニットは該第２の信号から画像を形成するように構成される、イメージングユニットとを有する。
【００２７】
第４の態様において、本発明は音響装置を提供するための方法に関し、該方法は、
音響パルスを受信及び／又は放出することができる音響トランスデューサを設けるステップと、
音響トランスデューサへ及び／又は音響トランスデューサから該音響パルスを可変的に屈折させるように配置される音響レンズであって、音響レンズは音響界面によって分離される第１及び第２の流体を有し、該音響界面の法線は該音響パルスと相対入射角を形成する、音響レンズを設けるステップとを有し、
音響レンズの第１及び第２の流体は、音響界面がゼロとは異なる角度における相対入射角の関数として最小反射率を持つように選ばれる。
【００２８】
本発明の第１、第２、第３及び第４の態様は各々他の態様のいずれかと組み合され得る。本発明のこれらの及び他の態様は以下に記載の実施形態から明らかとなり、これらを参照して解明される。
【００２９】
本発明は添付の図面を参照してほんの一例として説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明にかかる２つの非混和液体間の界面において屈折する超音波の２つの略図を示す。
【図２】本発明にかかる液体レンズの略図を示す。
【図３】本発明にかかるステアリング角の関数としての様々な液体／液体界面からの超音波の強度反射率Ｒのグラフである。
【図４】本発明にかかる方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は２つの非混和液体間の界面において屈折する超音波の２つの略図を示す。図の両部分において、音響パルス５は、トランスデューサから始まって音響界面７の反対側に続く矢印によっても示される通り、トランスデューサ１０から放出される。トランスデューサ１０側に第１の液体Ｌ１が位置し、第１の液体は第２の液体Ｌ２とともに音響界面７を画定する。音響界面は通常、エレクトロウェッティングレンズにおける２つの液体の非混和性によって形成されるが、音響界面は２つの液体、又はより一般的には２つの流体を別々に分離する膜などによっても画定されることができる。音響界面７は例示の目的で直線界面として与えられ、従って集束能力がないことに留意すべきである。典型的な応用において、界面は湾曲するか又はメニスカスとして形成される。トランスデューサ１０は第１の液体Ｌ１の中に埋め込まれるか、又は第１の液体Ｌ１の外側に位置し得るが、第１の液体Ｌ１に音響的に結合される。液体レンズを持つ音響イメージング装置の操作と原理についてのさらなる参照のために、当業者はＷＯ２００８／０２３２８７（本願出願人）を紹介され、これはその全容が引用により本明細書に組み込まれる。
【００３２】
図１の左側において、音響パルス５は法線角度で界面７に入射又は衝突する、すなわち界面の法線との相対入射角はゼロである。
【００３３】
図１の右側において、音響パルス５はゼロとは異なる相対入射角ＡＩで界面７に入射し、従って音響パルス５は界面７によって屈折され、これは音響パルス５の周波数における第１の液体の音速ν１、第２の液体の音速ν２がわかれば音響学におけるスネルの法則によって計算されることができる。
【００３４】
図２は対象物２１の超音波イメージングのための音響装置の一部を伴う２つの略図を示す。該装置は音響パルス５を受信及び／又は放出することができる音響トランスデューサ１０を有する。音響レンズ２０は音響トランスデューサ１０へ及び／又は音響トランスデューサから該音響パルス５を可変的に屈折させるように配置され、音響レンズは音響界面７によって分離される第１の液体Ｌ１と第２の液体Ｌ２を有し、該音響界面の法線は該音響パルス５と相対入射角ＡＩを形成する。
【００３５】
音響レンズ２０の第１の液体Ｌ１と第２の液体Ｌ２は、音響界面７がゼロとは異なる角度における相対入射角ＡＩ（すなわちＡＩ≠０度）の関数として最小反射率を持つように選ばれる。
【００３６】
図２の左側において、レンズ２０の中心音響経路の周囲にも位置しているように見られる焦点にパルス５を集束するために、メニスカスは上向きに湾曲している。
【００３７】
図２の右側において、イメージングのための対象物２１にパルス５を集束するためにメニスカスは同様に上向きに湾曲しているが、この図の部分において、対象物はメニスカスの左側の位置に対して軸外になっている。従ってメニスカスは適当な方法でエレクトロウェッティングレンズ２０の電極に電圧を印加することによって傾けられる。流体レンズは音響界面にとって変位（回転及び横方向変位）と形状の変化の両方を容易にし、その結果固定形状を持つ多くの従来のレンズと比較して有利な解決法を提供することに留意すべきである。流体レンズの詳細、操作、原理についてのさらなる参照のために、当業者はＷＯ２００５／１２２１３９（本願出願人）を紹介され、これはその全容が引用により本明細書に組み込まれる。本発明を利用することにより、音響界面７における反射は以下に説明される通り著しく低くされることができる。
【００３８】
一部の実施形態において、相対入射角は音響レンズ２０に対して音響トランスデューサ１０を回転させる及び／又は動かすことによって変化させることができる。あるいは、相対入射角はトランスデューサ１０に対して音響レンズ２０を全体として回転させる及び／又は動かすことによって変化させることができる。場合により、上記の３つの相対角度変化の組み合わせが適用されることができる。
【００３９】
非垂直入射を伴う界面における超音波の一般的場合における反射率を得るために、次式が示され、
2012516182.tif 000005
スネルの法則
2012516182.tif 000006
が次式を得るために使用できる。
2012516182.tif 000007
【００４０】
ここでＲ＝０である超音波角度θＢを見つけることは容易である。
2012516182.tif 000008
【００４１】
＋又は−の符号は音響最小角度が原点に対してどこにあるかを示す。符号に応じて、液体／液体の組み合わせは音響最小角度を持つかもしれないし持たないかもしれないことに留意されたい。これは２つの流体又は液体の物理的パラメータ（密度、音速）によって決定される。
【００４２】
最小角度θＢの存在に対する要求を知ることもまた関連がある。すなわち小さいθに対して反射係数が減少することが必要である。言い換えれば、小さいθの場合ｄＲ／ｄθ＜０である。この微分は次式である。
2012516182.tif 000009
【００４３】
ｄＲ／ｄθの分母は正定値であるため、ｄＲ／ｄθ＜０の要件は次式と同等であり、
2012516182.tif 000010
ｓｉｎθ＞０であるという仮定の下で全物理的パラメータ（密度、音速）が正定値であるという知識を用いると、これは次式に簡略化されることができる。
2012516182.tif 000011
音響最小角度をこの式に入れると、音響最小角度の存在に対する要求が得られ、
2012516182.tif 000012
これは次式の通り書き換えられることができる。
2012516182.tif 000013
【００４４】
後者の不等式は音響レンズ２０における流体又は液体のペアに対して満たされるべき条件を与える。
【００４５】
以下の実施例は液体レンズを通じた超音波イメージングのための液体の組み合わせとして研究された：Ｈ２Ｏ／Ｃ１５Ｆ３３Ｎ；Ｈ２Ｏ／Ｃ１３Ｆ２２２；Ｈ２Ｏ／Ｃ１４Ｆ２４。これらの流体の特性は以下の表１に与えられる。
【表１】
2012516182.tif 000014
【００４６】
傾斜した液体／液体界面の場合、相対入射角は強度反射率の定義において重要な役割を果たす。
2012516182.tif 000015
θｉ及びθｔはそれぞれ入射角度と透過角度である。
【００４７】
図３はステアリング角度の半分の関数としての様々な液体／液体界面からの超音波の強度反射率Ｒのグラフである。記載されたいわゆる超音波のステアリング角度は、入射角ＡＩ、スネルの法則により、２つの流体／液体中の音速、及び図１に示される幾何学的計算に関連することに留意されたい。総走査角に対して、グラフは強度反射率軸Ｒの周囲に反映されるべきであり、これは上記の最小角度の微分及び得られる基準からも明らかである。曲線はＲに対する上記式を用いて計算される。
【００４８】
図３において、超音波の強度反射率Ｒが３つの異なる液体の組み合わせについて提示される。Ｈ２Ｏ／Ｃ１５Ｆ３３Ｎ及びＨ２Ｏ／Ｃ１３Ｆ２３の場合、強度反射率は垂直入射から始まって増加し、第１の液体の組み合わせの場合、反射率は超音波ビームの１５度のステアリング角度に対して既に１％を超える。
【００４９】
しかしながら、液体のペアＨ２Ｏ／Ｃ１４Ｆ２４の曲線は質的に異なる挙動を示す。強度は約１０度に対してゼロへ向かって減少し、その後再び増加する。液体の３つの構成から、従って最後の１つはこの範囲のステアリング角度に対して液体／液体界面からの超音波の最小反射率を与えるので、超音波屈折にとって最も有利である。これは走査応用における超音波反射にとって、当該技術分野で従来標準的手順であったような音響インピーダンスの完全一致によって液体の最適な選択が与えられるとは限らないことを示す。図３からのＨ２Ｏ／Ｃ１４Ｆ２４反射曲線の形によって示唆される通り、光学からのブリュースター角との現象論的類似性がある程度存在する。しかしながら、超音波は液体中で長手方向に偏向され、光学におけるブリュースター角は界面におけるｐ偏光及びｓ偏光の異なる散乱から生じるため、さらなる類似点は存在しない。
【００５０】
図４は本発明にかかる方法のフローチャートである。該方法は、
Ｓ１：音響パルス５を受信及び／又は放出することができる音響トランスデューサ１０を設けるステップ（図１及び図２参照）と、
Ｓ２：音響トランスデューサ１０へ及び／又は音響トランスデューサ１０から該音響パルスを可変的に屈折させるように配置される音響レンズ２０であって、音響レンズは音響界面によって分離される第１及び第２の流体Ｌ１及びＬ２を有し、該音響界面の法線は該音響パルスと相対入射角を形成する、音響レンズ２０を設けるステップ（図１及び図２参照）を有し、
音響レンズ２０の第１及び第２の流体は、音響界面７がゼロとは異なる角度における相対入射角の関数として最小反射率を持つように選ばれる（図３参照）。
【００５１】
本発明は特定の実施形態に関して記載されているが、本明細書に記載の特定の形式に限定されることを意図しない。むしろ、本発明の範囲は添付の請求項によってのみ限定される。請求項において、"有する"という語は他の要素又はステップの存在を除外しない。加えて、個々の特徴は異なる請求項に含まれ得るが、これらは場合により有利に組み合わされてもよく、異なる請求項への包含は特徴の組み合わせが実現不可能である及び／又は有利でないことを示唆するものではない。加えて、単数の言及は複数を除外しない。従って、"ａ"、"ａｎ"、"第１"、"第２"などの言及は複数を除外しない。さらに、請求項における参照符号はその範囲を限定するものと解釈されてはならない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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