JP6598944B2 - プローブ、被検体情報取得装置 - Google Patents
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Description
(プローブの構成)
本実施形態のプローブは、超音波の送信及び受信のうち少なくとも一方を行うことが可能であり、且つ、光音響波の受信を行うことが可能な、静電容量型トランスデューサの素子を備える。図1を用いて本実施形態のプローブの構成について説明する。図1は、本実施形態のプローブの断面の一部を示す模式図であり、プローブの外周側は省略している。
素子チップ200は、1つ以上のセルを備える素子を有している。図12は1つのセルの拡大図である。セルは、間隙であるキャビティ105を介して設けられた一対の電極のうち一方の電極を含む振動膜が振動可能に支持された最小単位の構成である。図1では、第1の電極103と第2の電極102とがキャビティ105を介して設けられており、振動膜はメンブレン101と第2の電極102とを備える。振動膜は、振動膜支持部104により支持されている。
本実施形態の素子の駆動原理を説明する。本実施形態のプローブは、光音響波の受信と、超音波の送信及び受信と、を行うことができる。ただし、超音波(反射波)の受信も光音響波も受信も基本的には同じ動作であるため、以下では、超音波の受信時の駆動方法と、超音波の送信の駆動方法と、に分けて説明する。
本実施形態のプローブは、素子の上部(被検体側)に音響レンズ201を備える。音響レンズ201は、各素子から送信される超音波を集束させる(絞る)ことができ、送信超音波の中心軸付近の音圧を高めることができる。また、被検体内において送信超音波は反射され、戻ってきた反射波をプローブで受信する。その際、音響レンズ201を有しているので、送信超音波の中心軸付近から戻ってくる超音波の受信感度を、他の領域から戻ってくる超音波に比べて、高くすることができる。そのため、中心軸付近の検査対象(超音波による検査対象)に対する検出感度を、他の領域に比べて高くすることができるため、中心軸付近の分解能を高めることができる。
本実施形態では、素子チップ200上に音響マッチング層141が形成され、その上に素子を覆うように光反射膜202が配置されている。光反射膜202上には、接着層204が配置され、その上に音響レンズ201が配置されている。つまり、プローブは素子と音響レンズ201との間に光反射膜202を備える。
第2の実施形態は、素子と音響レンズ201との間の構成が第1の実施形態と異なる。本実施形態では、光反射膜202が音響レンズ201に直接形成されている点が特徴である。よって、第1の実施形態と同じ部分については説明を省略し、第1の実施形態とは違う部分について詳細に説明する。
第3の実施形態は、素子と音響レンズ201との間の構成が第1及び第2の実施形態と異なる。本実施形態では、光反射膜202が支持層としてフィルム203上に形成されている点が特徴である。第1又は第2の実施形態と同じ部分については説明を省略する。
第4の実施形態は、音響レンズ201の代わりに保護層205を備えていることが特徴である。それ以外は、第1から第3の何れかの実施形態と同じである。第1から第3の実施形態の何れかと同じ部分については説明を省略する。
第5の実施形態は、保護層と光反射膜202との関係が、第4の実施形態と異なる、それ以外は第4の実施形態と同じであるため、同じ部分については説明を省略する。
第6の実施形態は、音響レンズ201の被検体側の面にも光反射膜202が配置されている点が第1から第5の実施形態とは異なる。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ため、同じ部分については説明を省略する。
第7の実施形態は、素子チップ200を収容するための筐体301(プローブの外枠)を備え、筐体301の被検体側の面にも光反射膜が配置されている。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ため、同じ部分については説明を省略する。
第8の実施形態は、音響レンズ201が筐体301により区画された領域に配置されている。それ以外は第8の実施形態と同じであるため、同じ部分については説明を省略する。
図9を用いて第9の実施形態を説明する。本実施形態は、第1から第8の何れかの実施形態に記載のプローブを備えた被検体情報取得装置に関する。特に、光音響効果を利用した被検体情報取得装置400に関する。
図10を用いて第10の実施形態を説明する。本実施形態は、第1から第8の何れかの実施形態に記載のプローブを用いた被検体情報取得装置に関する。特に、本実施形態の被検体情報取得装置は、光音響効果を利用した光音響波の受信だけでなく、超音波の送信及び受信も行う。つまり、本実施形態の被検体情報取得装置は、第9の実施形態の構成及び動作に加えて、超音波の送信及び反射波の受信を行い、反射波の受信信号を基に被検体内の特性情報を行う。
102 第2の電極
103 第1の電極
104 振動膜支持部
106 絶縁膜
107 配線
108 配線
109 電極
141 音響マッチング層
142 音響マッチング層
200 素子チップ
201 音響レンズ
202 光反射膜
203 フィルム
204 接着層
205 保護層
206 保護層
301 筐体
Claims (19)
- 光が照射されることにより被検体内で発生する音響波を受信する素子と、
第1の光反射膜と、
音響レンズと、
を備え、
前記第1の光反射膜は、前記素子と前記音響レンズとの間に設けられており、前記被検体に照射される光の波長を含む帯域の光を反射するものであり、
前記音響レンズは、600nmから1100nmの波長帯域の光に対して、0.005mm−1以上0.02mm−1以下の光吸収係数であることを特徴とするプローブ。 - 前記音響レンズは、前記光の透過率が80%以上であることを特徴とする請求項1に記載のプローブ。
- 前記音響レンズは、前記光の透過率が90%以上であることを特徴とする請求項2に記載のプローブ。
- 前記音響レンズは、前記光の吸収係数が0.01mm−1未満であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のプローブ。
- 前記音響レンズにおける前記素子側とは反対側の面であり、且つ、前記素子が設けられた面への正射影において前記素子が設けられていない領域に、第2の光反射膜を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のプローブ。
- 前記音響レンズは、ポリジメチルシロキサンを含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のプローブ。
- 前記音響レンズは、シリカ粒子が添加されたポリジメチルシロキサンを含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のプローブ。
- 前記第1の光反射膜の厚みは、前記光の波長以上であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のプローブ。
- 前記第1の光反射膜の厚みは、前記素子によって送受信する音響波の最大周波数に対応する波長の1/16以下であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のプローブ。
- 前記第1の光反射膜の厚みは、前記素子によって送受信する音響波の最大周波数に対応する波長の1/32以下であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のプローブ。
- 前記素子は、間隙を隔てて設けられた一対の電極のうちの一方の電極を含む振動膜が振動可能に支持された構成のセルを有することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載のプローブ。
- 前記第1の光反射膜は、前記帯域の光の反射率が80%以上であることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載のプローブ。
- 前記素子と前記第1の光反射膜との間に音響マッチング層を備えることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載のプローブ。
- 前記第1の光反射膜と前記音響マッチング層との間に、前記第1の光反射膜を支持する支持層を備えることを特徴とする請求項13に記載のプローブ。
- 前記素子が設けられた面への正射影において、前記第1の光反射膜の正射影内に前記複数の素子の正射影が含まれることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載のプローブ。
- 前記素子を収容するための筐体を備え、
前記筐体の前記被検体側の面に第3の光反射膜を備えることを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載のプローブ。 - 前記素子は、音響波を送信し、且つ、送信された音響波が被検体内で反射した反射波を受信することを特徴とする請求項1乃至16のいずれか1項に記載のプローブ。
- 請求項1及至17のいずれか1項に記載のプローブと、
処理部と、を有し、
前記プローブは、前記被検体内で発生する音響波を受信して第1の受信信号を出力し、前記処理部は、前記第1の受信信号を用いて被検体の第1の特性情報を取得することを特徴とする被検体情報取得装置。 - 前記プローブは、前記被検体内に送信した音響波が被検体内で反射された反射波を受信して第2の受信信号を出力し、
前記処理部は、前記第2の受信信号を用いて被検体の第2の特性情報を取得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。
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