JP2018089306A - 音響波受信装置及音響整合液の排出方法 - Google Patents

音響波受信装置及音響整合液の排出方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 探触子アレイ44と排出口45を備える音響波受信装置100の稼働率を改善する。【解決手段】 排出口45は、探触子アレイ44に少なくとも一部が重なって配置されるアレイ内排出口450と、探触子アレイ44と重ならない位置に配置されるアレイ外排出口452とを有する。【選択図】 図1

Description

本発明は、音響整合液を貯留する液槽と探触子アレイとを備えた音響波受信装置に関する。
被検体からの音響波を受信する探触子アレイと、かかる探触子アレイと被検体とを音響的に結合する液位まで音響整合液を貯留する液槽と、を備え、被検体の音響波画像を取得する音響波受信装置が知られている。
特許文献1には、被検体に近赤外光を照射することにより被検体内で発生する音響波を受信することで、被検体である***の光音響画像を得る音響波受信装置が記載されている。なお、特許文献1に記載の音響波受信装置は、被験者を支持する支持台と、探触子アレイを備え音響整合液を貯留する液槽と、探触子アレイに接続される複数の信号線と、を備えることが開示されている。
特許文献1に記載の液槽には、液槽内へ音響整合液を供給する給液口と、かかる液槽外部にオーバーフローさせた音響整合液を回収する樋と排液口が設けられた水循環系に接続されていること、が開示されている。また、特許文献1に記載の液槽は、ポンプと流路切替装置とにより音響整合液の供給と排出を切り替えること、給液口を排液口として利用すること、排液口を探触子アレイ内に配置すること、が開示されている。
特開2015−205041号公報
電気部品である探触子アレイの信頼性の観点からは、探触子アレイが音響整合液中に浸漬されている浸漬時間は短いことが好ましく、音響整合液は所定の測定時間以外は、探触子アレイが音響整合液に触れないように、音響整合液を排出し液位を低下させる。
また、音響整合液は、探触子アレイの受信面上に残留しないようにより完全に排出することが望まれる。かかる要請から、特許文献1に記載の音響波受信装置のように、音響整合液の排出口(ドレン)は、音響整合液を貯留する液槽において探触子アレイの内部に設けられる。
特許文献1に記載のように、探触子アレイの近傍に音響整合液の排出口が設けられた音響波受信装置において、以下の様な問題が確認された。
音響整合液の排出速度はポンプの排水能力を高めても、排出速度の上昇がポンプの排水能力の上昇に追随せず、音響波受信時以外のダウンタイムが増大し、単位時間あたりの測定数が不足する場合があった。
一方で、探触子アレイの近傍または内部に配置された排出口の口径を大きくすると、探触子の実装密度が低い領域により撮影分解能が低下する問題、または、排出口に連なる配管が音響波の反射面となる等の問題が生じた。
本願発明は、撮影品質を悪化させることなく、音響整合液を短時間に排出し稼働率が改善された音響波受信装置を提供するものである。
本発明の第一は、配列された複数の探触子を有する探触子アレイと、音響整合液を排出する排出する排出口と、を有し、前記音響整合液を貯留する液槽と、を備える音響波受信装置であって、
前記排出口は、前記探触子アレイに少なくとも一部が重なって配置されるアレイ内排出口と、前記探触子アレイと重ならない位置に配置されるアレイ外排出口とを有することを特徴とする音響波受信装置である。
また、本発明の第二は、第一の発明に係る音響波受信装置における音響整合液の排出方法であって、
前記アレイ外排出口と前記アレイ内排出口とのそれぞれから同時に前記音響整合液を排出する並列排出工程と、
前記アレイ外排出口からの排出が停止された状態で前記アレイ内排出口から前記音響整合液を排出するアレイ内排出工程と、を有し、
前記アレイ内排出工程は、前記並列排出工程の後で行われることを特徴とする音響整合液の排出方法である。
また、本発明の第三は、第一の発明に係る音響波受信装置における音響整合液の排出方法であって、
前記アレイ外排出口から前記音響整合液を排出するアレイ外排出工程と、
前記アレイ外排出口からの排出が停止された状態でアレイ内排出口から前記音響整合液を排出するアレイ内排出工程と、を有し、
前記アレイ内排出工程は、前記アレイ外排出工程の後で行われることを特徴とする音響整合液の排出方法である。
さらに、本発明の第四は、配列された複数の探触子を有する探触子アレイと、音響整合液を排出する排出する排出口と、を有し、前記音響整合液を貯留する液槽と、を備える音響波受信装置であって、
前記排出口は、第一の排出口と、前記第一の排出口より開口面積が小さい第二の排出口と、を有することを特徴とする音響波受信装置である。
また、本発明の第五は、第四の発明に係る音響波受信装置における音響整合液の排出方法であって、
前記第一の排出口と前記第二の排出口とのそれぞれから同時に前記音響整合液を排出する並列排出工程と、
前記第一の排出口からの排出が停止された状態で前記第二の排出口から前記音響整合液を排出する小径排出工程と、を有し、
前記小径排出工程は、前記並列排出工程の後で行われることを特徴とする音響整合液の排出方法である。
また、本発明の第六は、第四の発明に係る音響整合液の排出方法であって、
前記第一の排出口から前記音響整合液を排出する大径排出工程と、
前記第一の排出口からの排出が停止された状態で前記第二の排出口から前記音響整合液を排出する小径排出工程と、を有し、
前記小径排出工程は、前記大径排出工程の後で行われることを特徴とする音響整合液の排出方法である。
本発明によれば、撮影解像度を低下させることなく、探触子アレイを含む液槽から音響整合液を効率よく排出する音響波受信装置を提供することができる。
本発明の第1の実施形態に係る音響波受信装置の断面図(a)、上面図(b)である。 本発明の第1の実施形態に係る音響波受信装置の液槽を示す部分拡大図(a)、水平断面図(b)、(c)である。 本発明の第2〜第5の実施形態に係るアレイ内排出口と探触子アレイとの位置関係を示す部分拡大図(a)、(c)とアレイ外排出口と探触子アレイとの位置関係を示す部分拡大図(b)、(d)である。 本発明の第6、第7の実施形態に係る音響波受信装置の液槽を示す部分拡大図(a)、(b)である。 本発明の第8、第9の実施形態(b)、(c)と参考形態(a)を示すグラフである。
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。
[第1の実施形態]
<音響波受信装置>
図1(a)、(b)、及び、図2(a)〜(c)は、それぞれ、本発明の第1の実施形態に係る音響波受信装置100を示す断面図、平面図である。図1(a)は、図1(b)のC−C‘面沿った構造を仮想的に見た垂直断面図である。なお、C−C’面は、理解の為に、変則的な屈曲面としている。図1(b)は、図1(a)に記載の音響波受信装置100のz軸の上方から見た上面図である。図2(a)は、図1(a)に記載の液槽42を拡大した部分拡大図である。また、図2(c)、(d)は、図2(a)に記載のB−B‘面、C−C’面に沿って、液槽42を拡大した部分拡大図である。
第1の実施形態に係る音響波受信装置100は、図1(a)、(b)に示すように、探触子アレイ44と排出口45を有する液槽42を備える。以下に各要素について説明する。
探触子アレイ44は、図2(a)に示すように、配列された複数の探触子(44a、44b、・44i・・)と、各探触子を支持する半球状のアレイ支持部43とを備えるとともに、液槽42の底部に配置されている。探触子アレイ44は、伝搬経路、伝搬時間において異なる音響波を並列に受信することが可能なように探触子アレイ44は、複数の探触子(44a、44b、・44i・・)を特定の領域に備えている。
液槽42は、図1(a)、(c)に示すように、被検体201と探触子アレイ44が音響的に結合する液位以上(Lc)に音響整合液2(2b)を貯留可能とする槽部42vを備え、被検体201から探触子アレイ44までの音響波の伝搬を担保している。探触子アレイ44は、液槽42の一部をなしていると換言される。排出口45は、探触子アレイ44と重なって配置されるアレイ内排出口450と、探触子アレイ44と重ならない部分を少なくとも有して配置されるアレイ外排出口452とを有する。
液槽42は、排出口45(アレイ内排出口450、アレイ外排出口452)を介して外部のリザーバタンク466に音響整合液2(2b)を排出する排出系46に接続されている。
なお、本実施形態の探触子アレイ44は、図1(c)に示すように、近赤外光域のパルス光を出力する光源49から出力される近赤外光を伝送する光ファイバー48に光学的に結合された光照射部47を備えている。光照射部47から被検体201に向けて照射された近赤外光により被検体201の内部で発生した光音響波を探触子アレイ44が受信するように構成されている。光放出部47は、被検体201から反射されるエコー波を形成する音源に置換される。探触子アレイ44が備える複数の探触子の少なくとも一部が音響波の送信が可能な形態は、光放出部47を置換可能な形態に含まれる。
支持台20は、図1(a)に示すように、被験者200の一部である被検体201を挿入する挿入部22が設けられるとともに被験者200を支持する支持部24と、とを有している。本実施形態の支持台20は、さらに、挿入部22に重なる位置において被検体201を保持する保持部25、被験者200が腰掛けられる椅子27、支持部24の周囲4辺に連なる側面パネル29、支持部24を支持する4つの支柱29を備えている。
なお、椅子27は、被験者200の撮影姿勢を安定化させる為に支持部24上に設けられている。また、側面パネル29は、撮影時に可動する液槽42、第一ベース460、第ニベース462、及び、光照射部47を囲み、被験者200や不図示の操作者の移動空間と装置内部とを分離するために設けられている。支持部24または椅子27は、被験者200の撮影時の負担を軽減するために、不図示のクッションが配置される形態をとることができる。
挿入部22は、被験者200の一部である被検体201を挿入可能なように支持部24に開口された挿入口となっている。支持部24は、挿入部22に挿入されなかった被験者200の部位を載置可能となっており、被験者200の撮影姿勢を安定化させることが可能である。撮影対象の部位は、被験者200の、上肢、下肢、頭部、***等が含まれるが、図1(a)においては、被検体201である左足を挿入部22に挿入し、不図示の右足を支持部24の載置部に載置させた座位の撮影姿勢を示している。
保持部25は、被検体201を撮影時に安定化させる意図により、挿入口22に重なる位置において支持部24に固定されている。保持部25は、支持部24から下方に突出する半容器状の形をしており、支持部24より下側で被検体201を保持することを可能とする。
保持部25は、さらに、被検体201から伝搬する音響波を探触子アレイ44が受信するための音響波の伝搬性(低減衰性)を有した音響整合材で構成される。音響波受信装置100が、本実施形態の通り、光音響波を受信する装置の場合は、光照射部47の照射光に対応した赤外域を透過するIRゴム、シリコーンゴム、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料が適用される。かかる樹脂材料が可橈性であって、保持位置の下端を補償する意図から、かかる可橈性部材より剛性の高いメッシュ状の樹脂材料を併用する形態も本願発明の実施形態に含まれる。
保持部25は、液槽42に貯留された音響整合液2(2b)と被検体201が直接触れない様にする空間を分離するシール性を有していることが望ましい。これにより、液槽42に貯留された音響整合液2(2b)に対する衛生性を担保することが可能となる。かかるシール性と半容器形状の突出部とを有した保持部25は、音響整合液2(2a)を貯留させ、保持部25と被検体201との音響的な結合を担保することが可能である。
なお、被験者200の不安感を軽減する意図から、支持台20に不図示の手すり、保護柵等を適宜設けてもよい。
本実施形態の音響波受信装置100は、さらに、複数の探触子(44a、44b、44i・・)のそれぞれが出力する音響波信号を伝送する複数の信号線60と、複数の信号線を介して探触子アレイ44と電気的に接続される信号中継器80とを備えている。
探触子アレイ44は、受診した音響波をアナログの音響波信号として出力する。従って、複数の信号線60は、探触子アレイ44が有する複数の探触子(44a、44b、44i)数分のチャネル数を有し、各チャネルの音響波信号(アナログ)を並列に伝送するパラレル伝送ケーブル62となっている。パラレル伝送ケーブル62は、複数の信号線60を一部または全部を束ねたケーブル群となっている。
信号中継器80は、探触子アレイ44から並列に伝送されたアナログの音響波信号を、デジタル音響波信号に変換するADコンバータ82を備えている。信号中継器80は、変換したデジタルの音響波信号を、信号処理回路(不図示)を備えている統合制御ユニット90に、シリアルケーブル64を介してシリアル伝送する。
統合制御ユニット90が備える信号処理回路は、信号中継器80から出力されたデジタルの音響波信号を再構成処理し撮影画像を不図示の記憶媒体、または、表示手段92に出力する。また、不図示の記憶媒体を統合制御ユニット90が備える形態は、本発明の実施形態として含まれる。
排出系46は、アレイ内排出口450に接続されるアレイ内配管460、アレイ内配管460を開閉するアレイ内バルブ461と、アレイ内排出口452に接続されるアレイ外配管462、アレイ外配管462を開閉するアレイ外バルブ463を備える。さらに、排出系46は、アレイ内配管460とアレイ外配管462を介して液槽42に貯留された音響整合液2(2b)を吸引するポンプ464、リザーバタンク466、ポンプ464とリザーバタンク466とを接続するタンク配管465を備えている。さらに、排出系46は、アレイ内バルブ461、アレイ外バルブ463、ポンプ464を制御する排出制御回路468、排出制御回路からの排出信号を伝送するケーブル467を備えている。
なお、統合制御ユニット90は、排出制御回路468に対し排出指令を出力することが可能となっている。排出制御回路468は排出指令に基づいてアレイ内バルブ461、アレイ外バルブ463、ポンプ464に排出信号を出力する。排出制御回路468は、不図示の空引きを検出する空引きセンサ、配管460、462、465のいずれかの流量を検出する不図示の流量センサからの排出流量または排出流速の検出結果に基づいて指令を出力する。
排出制御回路468は、支持台20の外部に配置され、側面パネル29に設けられたケーブル開口29aを介して配線されたケーブル467を介して、アレイ内バルブ461、アレイ外バルブ463、ポンプ464のそれぞれに対して排出信号を出力する。尚、係る排出信号の伝送を無線化することで、ケーブル467は省略することが可能である。
なお、アレイ内バルブ461、アレイ外バルブ463は、それぞれ、アレイ内排出口450からポンプ464、アレイ外排出口452からポンプの排出区間のいずれに配置しても良い。
<探触子アレイと排出口の位置関係>
次に、本願発明の特徴である探触子アレイと排出口との位置関係について、図1(a)、(b)、図2(a)〜(c)の各図を用いて説明する。
アレイ内排出口450は、その開口径Φ450の上限が探触子アレイの配列により制限される。一方で、アレイ内排出口452の開口径Φ452は、図2(a)〜(c)に示すとおり、アレイ内排出口450の開口径Φ450より十分に大きくすることが可能である。排出口45は、図2(b)(c)に示すとおり、一般に円形の開口をとるため、開口面積はπ×(開口径Φ/2)で一般化可能である。アレイ外排出口452は、探触子アレイ44の配列とは無関係に液槽42に配置され、大きな開口面積π×(Φ452/2)を有し、アレイ内排出口450の開口面積π×(Φ450/2)の数倍〜100倍程度の面積を与えることが可能である。
本実施形態において、アレイ外排出口452から排出される排出速度vod(mm/sec)は、アレイ内の排出口450から排出される排出速度vid(mm/sec)より高くすることが可能となる。その根拠を以下に詳細に示す。
なお、直列関係に排出口と配管を含む排出流路の合成コンダクタンスA(合成)は、以下の一般式(1)に従う。従って、排出口のコンダクタンスA(排出口)と配管のコンダクタンスA(配管)のうち一方が他方より十分小さい場合は、合成コンダクタンスA(合成)は、小さい一方に支配される。
A(合性)−1=A(排出口)−1+A(配管)−1 (式1)
アレイ内配管460を流れる排出速度vid(mm/sec)は、アレイ内排出口450とアレイ内配管460を含む排出流路の合成コンダクタンスAにより制限される。アレイ内排出口450のコンダクタンスA(アレイ内排出口)は、探触子アレイ44の実装密度により制限を受ける。一方、アレイ内配管460のコンダクタンスA(アレイ内配管)は、探触子アレイ44の実装密度により制限を受けず、アレイ内配管460のコンダクタンスA(アレイ内配管)より十分大きなコンダクタンスを確保可能となる。
一方、アレイ外配管462を流れる排出速度vod(mm/sec)は、同様にして、アレイ外排出口452とアレイ外配管462を含む排出流路の合成コンダクタンスAにより制限される。アレイ外配管462の内径と長さ、及び、アレイ外排出口462の開口径のいずれも、探触子アレイ44の実装密度により制限を受けないため、これらの少なくともいずれかに制限される。
従って、探触子アレイ44の実装密度に対する制限の無有の差に依り、アレイ外配管462とアレイ外排出口452の合成コンダクタンスAは、アレイ内配管460とアレイ内排出口450の合成コンダクタンスAより明らかに高くなる。従って、アレイ外排出速度vod(mm/sec)は、少なくとも、アレイ内排出速度vid(mm/sec)より高くすることが可能となる。
なお、共通の技術的意義を担保する点において、液槽42がアレイ内排出口450とアレイ外排出口452とを備えることは、液槽42が第一の排出口452と、第一の排出口452より開口面積が小さい第二の排出口450と、を有することと換言される。
また、図2(a)に示す光ファイバー48、複数の信号線60(62)は、理解の為、それぞれ一部のみを図示しており、同様に、図1(a)に示すポンプ464に接続されているタンク配管465、リザーバタンク466は省略されている。
なお、ポンプ464を有する本実施形態では、アレイ外排出口452に係る排出経路のコンダクタンスAは、アレイ外排出口452から、アレイ外配管462とポンプ464との接続口までの排出経路区間において定められる。同様にして、アレイ内排出口450に係る排出経路のコンダクタンスAは、アレイ内排出口450から、アレイ内配管460とポンプ464との接続口までの排出経路区間において定められる。
なお、アレイ内(外)の排出口の開口径Φ450(Φ452)の開口面積は、対応する排出口の数が複数の場合は、それぞれの開口面積の合計とする。
なお、本願明細書における水平とは、水準器、レーザ変位系等によって可観測な物理量である。本発明に係る音響波受信装置100における水平には実効的な傾きの許容が存在し、傾き角に該当するtanθの上限下限は、鉛直方向と垂直な完全水平に対して±0.5mm/m以内である。かかる傾き角に該当するtanθの上限下限は、好ましくは±0.1mm/m以内、より好ましくは±0.04mm/m以内に制限される。
<第2の実施形態>
図3(a)を参照し、第1の実施形態の変形例である第2の実施形態に係るアレイ内排出口を説明する。
図3(a)は、複数の探触子44iがマトリクス配列された探触子アレイ44と、アレイ内排出口450a、450bとの関係を示す部分拡大図である。図3(a)に記載の破線は、複数の探触子44iを内包し最小の面積を有する環状の包絡線44eである。包絡線44eは、探触子アレイ44が有する外縁に位置する複数の探触子44iを内接し、曲率が0または正の線により最小の面積で環状に閉じるように規定される。
図3(a)に示すアレイ内排出口450aは、図2(a)(c)に示す第1の実施形態に係るアレイ内排出口450に相当し、排出口の開口が探触子アレイ44の包絡線44eに完全に内包されている。一方、図3(a)に示すアレイ内排出口450bは、開口重心が包絡線44eの内側に位置するが開口の一部は包絡線44eの外側に位置する点において、第1の実施形態に係るアレイ内排出口450、450aとは相違する。
アレイ内排出口450、450a、450bは、いずれも、探触子アレイ44が有する複数の探触子(44a、44b、・・44i・・)の実装密度により開口径Φ450の上限が制限されているという点で共通する。アレイ内排出口450、450a、450bは、排出に係るコンダクタンスは低いもののアレイ領域内に残留する音響整合液を最終的に排出する排出経路を構成する。
<第3の実施形態>
図3(b)を参照し、第1の実施形態の変形例である第3の実施形態に係るアレイ外排出口を説明する。
図3(b)は、複数の探触子44iがマトリクス配列された探触子アレイ44と、アレイ外排出口452a、452bとの関係を示す部分拡大図である。
図3(b)に示すアレイ外排出口452aは、図2(a)(b)に示す第1の実施形態に係るアレイ外排出口452に相当し、その開口が包絡線44eの内部と重ならないように包絡線44eの外部に位置している。一方、図3(b)に示すアレイ外排出口452bは、開口重心が包絡線44eの外側に位置するが開口の一部は包絡線44eの内側に位置する点において、第1の実施形態に係るアレイ外排出口452、452aとは相違する。
アレイ外排出口452、452a、452bは、いずれも、探触子アレイ44が有する複数の探触子(44a、44b、・・44i・・)の実装密度により開口径Φ452の上限が制限されないという点で共通する。
<第4の実施形態>
図3(c)は、第2の実施形態に係るアレイ内排出口450bの変形形態である第4の実施形態に係るアレイ内排出口450bを示すものである。第4の実施形態に係るアレイ内排出口450bは、探触子アレイ44がデルタ配列である点において第2の実施形態に係るアレイ内排出口450bと相違する。このように、本願発明の対象となる探触子アレイの配列は、不図示のリニア配列、螺旋配列、三次元に広がる三次元配列を含む。
本実施形態のアレイ内排出口450bの開口面積(開口径Φ450)は、第2の実施形態に係るアレイ内排出口450bと同様に、排出に係るコンダクタンスは低いもののアレイ領域内に残留する音響整合液を最終的に排出する排出経路を構成する。
探触子アレイが三次元配列の場合、包絡線は、探触子アレイの投影面積が最大となる仮想平面に投影した探触子アレイの投影像に対して包絡線投影像は一意に定められる。同様にして、かかる仮想平面に排出口45を投影した排出口投影像と包絡線投影像との位置関係により、アレイ内排出口かアレイ外排出口かを決定することができる。
<第5の実施形態>
図3(d)は、第3の実施形態に係るアレイ外排出口452bの変形形態である第5の実施形態に係るアレイ外排出口452bを示すものである。第5の実施形態に係るアレイ内排出口452bは、探触子アレイ44がデルタ配列である点において第4の実施形態に係るアレイ内排出口452bと相違する。
本実施形態のアレイ外排出口452bは、第3の実施形態に係るアレイ外排出口452bと同様に、図3(c)に示すアレイ内排出口450a、450bより大きな開口面積(開口径Φ452)を有し、コンダクタンスの高い排出経路を形成する。
第2〜第5の実施形態に係る探触子アレイのように、本願発明の対象となる探触子アレイの配列は、不図示のリニア配列、環状配列、螺旋配列、三次元に広がる三次元配列を含む。
<第6の実施形態>
図4(a)を用いて、第6の実施形態に係る排出系46、及び排出系46に接続された液槽42を説明する。図4(a)に示す液槽42において、アレイ外排出口452の開口径が、アレイ外配管462の内径より小さいと言う点で、図2(a)に示す第1の実施形態と相違する。本実施形態のアレイ外排出口452に係る排出経路のコンダクタンスAは、アレイ外排出口452により実質的に規定されている。
アレイ外排出口452(第一の開口)の開口径が、アレイ内排出口450(第二の開口)より大きいという点を含めて、他のジオメトリは、第1の実施形態と同様である。
<第7の実施形態>
図4(b)を用いて、第7の実施形態に係る排出系46及び排出系46に接続された液槽42を説明する。図4(b)に示す排出系46において、ポンプを有さずアレイ内配管460、アレイ外配管462は、ポンプを経ずにそれぞれリザーバタンク466に接続されている点で、図2(a)に示す第1の実施形態と相違する。
ポンプを有さない本実施形態では、アレイ外排出口452に係る排出経路のコンダクタンスAは、アレイ外排出口452から、アレイ外配管462とリザーバタンク466との接続口までの排出経路区間において定められる。同様にして、アレイ内排出口450に係る排出経路のコンダクタンスAは、アレイ内排出口450から、アレイ内配管460とリザーバタンク466との接続口までの排出経路区間において定められる。
<第8の実施形態>
次に、図5(a)、(b)を用いて、第8の実施形態に係る音響波受信装置における音響整合液の排出方法を説明する。
図5の各図は、音響整合液2(2b)の液位L(実線、左縦軸)を、排出開始時刻からの経過時間(横軸)に対してプロットしたグラフである。
また、図5の各図は、アレイ内配管460を通る排出速度vid(破線、右縦軸)と、アレイ外配管462を通る排出速度vod(一点破線、右縦軸)とを、排出開始時刻からの経過時間(横軸)に対してプロットしたグラフである。
図5の各図が示す音響整合液は、図1(a)、(b)及び図2(a)−(c)に示す第1の実施形態に係る音響波受信装置100が備える液槽42に貯留されている音響整合液2(2b)である。また、液位Lcを挟む排出工程と排出工程との間において、液槽42の層部42v側の表面に吸着した音響整合液の残渣、気泡の排出を待つ待機期間を設けても良い。図5の各図においては、実施形態及び参考形態間の差異に直接係らない為、待機期間は省略している。
図5(a)は、第1の実施形態の音響波受信装置100において、アレイ外排出口452からの排出を利用せず、アレイ内排出口450からの排出のみを利用した参考形態を示すものである。
時刻tの期間0〜ta(sec)は、液位LがLa〜Lc(mm)に減少する排出区間を示しており、時刻tの期間ta〜tea(sec)の期間は、液位LがLc〜0(mm)に減少する排出区間を示している。
本参考形態を示す図5(a)より、液槽42の容積の大部分を占める液位La〜Lcの減少に要した時間ta(sec)が、排出完了までの時間tea(sec)を支配していることが読み取れる。また、図5(a)より、アレイ内排出口のみよる液槽42の音響整合液の排出により、音響波発生装置100のダウンタイムが不必要に大きなものとなっているであろうことが読み取れる。
なお、時刻t(sec)0〜taの期間における、排出速度vid(mm/sec)は理解の為に定速に近似しており、液位LのLa〜Lcの変化はリニアな単調減少として示されている。
第8の実施形態に係る音響整合液の排出方法は、液位LがLa〜Lcに減少するまでアレイ外排出口452から音響整合液2(2b)を排出するアレイ外排出工程(大径排出工程)を有している点において、参考形態と相違する。
図5(b)は、液位LがLa〜Lcに減少するまでアレイ外排出口452からの排出のみを利用し、液位LがLc〜0(mm)に減少するまでアレイ内排出口450からの排出のみを利用している第8の実施形態の液位Lの変化を示すものである。言い換えると、図5(b)は、液位LがLa〜Lcに減少するまでアレイ内排出口450を利用せず、液位LがLc〜0(mm)に減少するまでアレイ外排出口452を利用していない第8の実施形態の液位Lの変化を示すものである。
本実施形態において、液槽42のうち容積の大部分を占める液位La〜Lcの減少に要した時間ta(sec)が、アレイ外排出口452の高いコンダクタンスにより、時間tb(sec)にまで劇的に減少したことが読み取れる。即ち、図5(b)より、アレイ内排出口450を利用して音響整合液2を排出する排出工程の前に、アレイ外排出口452を利用して音響整合液2を排出する排出工程を行うことにより、Δt=ta−tb(sec)の時短効果が得られることが読み取れる。
本実施形態の音響整合液の排出方法は、以下のように換言される。
本実施形態の音響整合液の排出方法は、第一の排出口452から音響整合液2(2b)を排出する大径排出工程を有している。さらに、本実施形態の音響整合液の排出方法は、第一の排出口452からの排出が停止された状態で第二の排出口450から音響整合液2(2b)を排出する小径排出工程と、を有しており、かかる小径排出工程は、かかる大径排出工程の後で行われる。
<第9の実施形態>
第9の実施形態に係る音響整合液の排出方法は、液位LがLa〜Lcに減少するまでアレイ外排出口452とアレイ内排出口450とのそれぞれから同時に音響整合液2(2b)を排出する並列排出工程を有している点において、第8の実施形態と相違する。
図5(c)は、液位LがLa〜Lcに減少するまで並列排出工程を行い、液位LがLc〜0(mm)に減少するまでアレイ内排出口450からの排出するアレイ内排出工程を行う第9の実施形態の液位Lの変化を示すものである。
本実施形態において、液位La〜Lcの減少に要した時間ta(sec)が、アレイ内排出口450と高いコンダクタンスを有するアレイ外排出口452との併用する並列排出工程により、時間tc(sec)にまで劇的に減少したことが読み取れる。即ち、図5(c)より、アレイ内排出工程の前に、アレイ外排出口452とアレイ内排出口450とを利用して音響整合液2(2b)を排出する並列排出工程を行うことにより、Δt=ta−tc(sec)の時短効果が得られることが読み取れる。
本実施形態の音響整合液の排出方法は、以下のように換言される。
本実施形態の音響整合液の排出方法は、第一の排出口452と第二の排出口450とのそれぞれから同時に音響整合液2(2b)を排出する並列排出工程を有する。さらにまた、本実施形態の音響整合液の排出方法は、第一の排出口452からの排出が停止された状態で第二の排出口450から音響整合液2(2b)を排出する小径排出工程と、を有する。さらに、また、本実施形態の音響整合液2(2b)の排出方法において、かかる小径排出工程は、かかる並列排出工程の後で行われる。
第8、第9の実施形態に係る排出口の排出流路における排出と排出停止の切替は、該当する配管460、462に設けられたアレイ内バルブ461、アレイ外バルブ463の開閉により制御される。
また、第8、第9の実施形態に係るアレイ内排出工程の開始は、アレイ外排出口に連なる排出流路に設けた不図示の空引きを検出する空引きセンサを用いて、かかる空引きセンサからの空引きの検出に基づいて行うことができる。
また、第8、第9の実施形態に係るアレイ内排出工程の開始は、アレイ外排出口に連なる排出流路に設けた不図示の流量を検出する流量センサを用いて、かかる流量センサからの排出流量または排出速度の監視に基づいて行うことができる。
なお、本願明細書に記載の音響整合液2(2b)の排出系46は、特許文献1の記載の流路切り替え装置によりポンプの吸引方向を反転させ、供給系として利用する変形形態が含まれる。液槽42に音響整合液2(2b)を供給する工程において、開口径の面積が大きく供給に係るコンダクタンスが高いアレイ外排出口452を利用することにより、供給に伴うダウンタイムを軽減することが可能となる。
かかる液槽への供給工程は、液位Lを上昇させるサブ注入工程と、かかるサブ注入工程の前に音響整合液の残渣を排出するサブリンス工程と、を備えてもよい。
サブリンス工程は、探触子アレイ44を含む液槽42の内面のリンスを目的として行う。サブ注入工程は、音響整合液を液槽に供給しつつ同時に排出する給排並列形態と、先に所定液位まで供給した後に液位を下げるように排出する給排切り替え形態と、が含まれる。サブリンス工程においては、アレイ内排出口450を排出口とすることが、探触子アレイ450の近傍のリンス効果を高める点において好ましい。サブリンス工程は、液槽42の底部が浸漬される程度の少量を注入しリンス時間を時短化しても良いし、液位Lcまで注入しリンス効果を高めても良い。
100 音響波受信装置
44a、44b 探触子
45 排出口
450 アレイ内排出口(第二の排出口)
452 アレイ外排出口(第一の排出口)
42 液槽

Claims (19)

  1. 配列された複数の探触子を有する探触子アレイと、音響整合液を排出する排出する排出口と、を有し、前記音響整合液を貯留する液槽と、を備える音響波受信装置であって、
    前記排出口は、前記探触子アレイと重なって配置されるアレイ内排出口と、前記探触子アレイと重ならない部分を少なくとも有して配置されるアレイ外排出口とを有することを特徴とする音響波受信装置。
  2. 前記アレイ外排出口は、前記アレイ内排出口より大きな開口面積を呈することを特徴とする請求項1に記載の音響波受信装置。
  3. 前記アレイ内排出口は、開口重心が前記複数の探触子を内包し最小の面積を有する環状の包絡線の内側に位置し、前記アレイ外排出口は開口重心が前記環状の包絡線の外側に位置することを特徴とする請求項1または2に記載の音響波受信装置。
  4. 前記アレイ内排出口は前記環状の包絡線の内側に位置し、前記アレイ外排出口は前記環状の包絡線の外側に位置することを特徴とする請求項3に記載の音響波受信装置。
  5. 前記アレイ内排出口は、前記アレイ外排出口より鉛直方向において低く配置されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の音響波受信装置。
  6. 前記液槽は、被検体と前記探触子アレイが音響的に結合する液位まで前記音響整合液を貯留可能となる槽部を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の音響波受信装置。
  7. 前記被検体を挿入可能な挿入口が設けられ被験者を支持する支持部を有し、前記液槽の上に配置される支持台をさらに備えることを特徴とする請求項6に記載の音響波受信装置。
  8. 前記挿入口に重なる位置において前記支持部に固定され、前記被検体を保持する保持部をさらに有し、前記保持部と前記音響整合液を介して、前記被検体からの音響波を前記探触子アレイが受信することを特徴する請求項7に記載の音響波受信装置。
  9. 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の音響波受信装置における音響整合液の排出方法であって、
    前記アレイ外排出口から前記音響整合液を排出するアレイ外排出工程と、
    前記アレイ外排出口からの排出が停止された状態でアレイ内排出口から前記音響整合液を排出するアレイ内排出工程と、を有し、
    前記アレイ内排出工程は、前記アレイ外排出工程の後で行われることを特徴とする音響整合液の排出方法。
  10. 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の音響波受信装置における音響整合液の排出方法であって、
    前記アレイ外排出口と前記アレイ内排出口とのそれぞれから同時に前記音響整合液を排出する並列排出工程と、
    前記アレイ外排出口からの排出が停止された状態で前記アレイ内排出口から前記音響整合液を排出するアレイ内排出工程と、を有し、
    前記アレイ内排出工程は、前記並列排出工程の後で行われることを特徴とする音響整合液の排出方法。
  11. 前記状態は、前記アレイ外排出口の排出流路を閉じることで行われることを特徴とする請求項9または10に記載の音響整合液の排出方法。
  12. 前記アレイ内排出工程の開始は、前記アレイ外排出口からの排出の空引きの検出に基づいて行われることを特徴とする請求項9乃至11のいずれか1項に記載の音響整合液の排出方法。
  13. 前記アレイ内排出工程の開始は、前記アレイ外排出口からの排出流速または排出流量の監視に基づいて行われることを特徴とする請求項9乃至12のいずれか1項に記載の音響整合液の排出方法。
  14. 配列された複数の探触子を有する探触子アレイと、音響整合液を排出する排出する排出口と、を有し、前記音響整合液を貯留する液槽と、を備える音響波受信装置であって、
    前記排出口は、第一の排出口と、前記第一の排出口より開口面積が小さい第二の排出口と、を有することを特徴とする音響波受信装置。
  15. 前記第一の排出口は前記探触子アレイと少なくとも一部が重ならない部分を有して配置されるアレイ外排出口と、前記第二の排出口は前記探触子アレイに重なって配置されるアレイ内排出口であることを特徴とする請求項14に記載の音響波受信装置。
  16. 請求項14または15に記載の音響波受信装置における音響整合液の排出方法であって、
    前記第一の排出口から前記音響整合液を排出する大径排出工程と、
    前記第一の排出口からの排出が停止された状態で前記第二の排出口から前記音響整合液を排出する小径排出工程と、を有し、
    前記小径排出工程は、前記大径排出工程の後で行われることを特徴とする音響整合液の排出方法。
  17. 請求項14または15に記載の音響波受信装置における音響整合液の排出方法であって、
    前記第一の排出口と前記第二の排出口とのそれぞれから同時に前記音響整合液を排出する並列排出工程と、
    前記第一の排出口からの排出が停止された状態で前記第二の排出口から前記音響整合液を排出する小径排出工程と、を有し、
    前記小径排出工程は、前記並列排出工程の後で行われることを特徴とする音響整合液の排出方法。
  18. 前記小径排出工程の開始は、前記第一の排出口からの空引きの検出に基づいて行われることを特徴とする請求項16または17に記載の音響整合液の排出方法。
  19. 前記小径排出工程の開始は、前記第一の排出口からの排出流速または排出流量の監視に基づいて行われることを特徴とする請求項16または17に記載の音響整合液の排出方法。
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