聲波測量裝置的製作方法
2023-05-03 21:45:46
專利名稱：聲波測量裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於測量諸如超聲波的聲波(acoustic wave)的裝置，尤其涉及用於活體內部觀察的聲波測量裝置。
背景技術：
作為使用聲波的診斷裝置，用於用聲波照射被檢體(subject)並使其反射波可視化、由此使被檢體內部成像的活體內部觀察裝置在常規上是已知的。在這種活體內部觀察裝置中，使用用於發射聲波並接收反射波(回聲)以輸出信號的聲波探測器(probe)。由探測器接收的聲波被轉換成電信號，並且圖像被產生以被顯示。並且，近年來，已開發了利用光聲效應的光聲層析攝影術(photo-acoustic tomography, PAT)的診斷系統。在該裝置中，通過壓迫板(compression plate)和聲波探測器按壓被檢體(乳房(breast))，並且，在壓迫板之上用源為Nd: YAG雷射器的照明光(近紅外光)照射乳房。然後，通過探測器接收在被檢體(乳房)中產生的光聲波，並且，通過圖像重構來顯示被檢體(乳房)中的組織，特別是乳房腫瘤中的新血管。為了確保聲阻抗匹配，這種用於測量從活體內部產生的聲波的裝置必須具有在聲波傳送通過的部件之間不產生間隙(不混合空氣)的配置。圖10A示出在日本專利申請公開No. 2003-325523 (PTLl)中公開的超聲波探測器的結構。在該探測器中，為了用潤滑劑填滿(fill With)超聲波轉換單元1與壓迫板2之間的空間，浸漬了潤滑劑的海綿3被設置在超聲波轉換單元1與蓋子4之間。據此，當超聲波轉換單元1沿壓迫板2移動時，形成潤滑劑的薄膜，並且，超聲波轉換單元1和壓迫板2緊密地相互附著。圖10B示出在日本專利申請公開No. 2004-141260 (PTL2)中公開的超聲波探測器的結構。探測器12包含超聲波轉換單元5、用於存儲凝膠的存儲單元7、聲透鏡9、噴出ロ 6、傳輸管10和泵11。泵11將存儲単元7中的凝膠通過傳輸管10從噴出口 6噴出。因此， 被檢體與聲透鏡9之間的空間被凝膠填滿，並且，附著性(adhesiveness)得到改善。並且，在日本專利申請公開No. 2004-141260中還公開了如圖10C所示的在超聲波探測器12之外設置泵13和用於存儲凝膠的存儲單元14的配置。通過泵13的操作，凝膠通過傳輸導管15被提供至探測器12。(PTLl) JP2003-325523A(PTL2) JP2004-141260A
發明內容
在上述的常規配置中，當由於剩餘潤滑劑的不足和傳輸管的阻塞而使潤滑劑的提供不良吋，可能由於潤滑劑的不足而使附著性劣化。並且，存在潤滑劑在超聲波探測器被移動時流出並且未獲得足夠的附著性的情況。當在測量期間在聲波轉換單元與壓迫板之間產生間隙時，測量結果的可靠性降低，並且，這不是優選的。但是，用常規的配置不能檢測到在提供潤滑劑方面的故障。鑑於上述情形實現本發明，並且，其目的是提供適當地保持聲波轉換單元與壓迫板之間的潤滑劑的狀態、由此改善測量的可靠性的技木。根據本發明的聲波測量裝置包括與被檢體壓接(press against)的板；具有聲波轉換單元的探測器，所述聲波轉換單元用於通過板接收從被檢體發射的聲波以轉換成電信號；密封部件，被設置在探測器上以包圍聲波轉換單元的周邊，並且在板與聲波轉換単元之間形成用於保持潤滑劑的空間；提供単元，將潤滑劑提供到由密封部件形成的空間中；以及潤滑劑監視單元，檢測板與聲波轉換單元之間的空間是否填滿有潤滑剤。根據本發明，可以適當地保持聲波轉換單元與壓迫板之間的潤滑劑的狀態，並且可以改善測量的可靠性。從參照附圖對示例性實施例的以下描述，本發明的進ー步的特徵將變得明顯。
圖1是第一實施例的聲波測量裝置的框圖。圖2是聲波測量裝置的透視圖。圖3是第一實施例的聲波探測器的透視圖。圖4A、圖4B和圖4C是聲波探測器的截面圖。圖5是示出測量前準備處理的流程的流程圖。圖6是示出測量期間的潤滑劑的監視處理的流程的流程圖。圖7是測量期間的聲波探測器的軌跡圖。圖8是第二實施例的聲波探測器的透視圖。圖9是第二實施例的聲波測量裝置的框圖。圖10A、圖IOB和圖IOC是示出常規的超聲波探測器的結構的示圖。
具體實施例方式參照附圖描述根據本發明的聲波測量裝置的優選實施例。本發明的聲波測量裝置是用於接收在被檢體中傳送以從被檢體(活體等)發射的聲波、將其轉換成電信號、並從信號獲得活體中的信息(截面圖像、光學特性值分布等)的裝置。例如，聲波測量裝置可優選被應用於諸如利用超聲回聲的超聲診斷裝置和光聲層析攝影術裝置(PAT)的活體內部觀察裝置。以下，主要描述接收聲波的部分的配置。同吋，雖然典型地使用超聲波作為聲波，但是，也可以使用頻率比超聲波低的可聽域中的弾性波。(聲波測量裝置)圖1示出第一實施例的聲波測量裝置的示意性配置。圖2是聲波測量裝置的透視圖。在圖1中，聲波探測器16 (以下，也簡稱為探測器16)被附接於雙軸驅動単元18，並且可沿固定的壓迫板17的表面ニ維移動。壓迫板17是要與作為待測量對象的被檢體壓接的板。聲波探測器16包含用於測量通過壓迫板17從被檢體產生的聲波的聲學傳感器。 作為聲學傳感器，可以使用用於將聲波轉換成電信號的聲波轉換單元19。作為聲波轉換單元19 (以下，也簡稱為轉換單元19)，可以使用利用壓電現象的變換器、利用光學諧振的變換器、利用容量(capacity)變化的變換器等，並且，也可使用ー維或ニ維地布置多個變換器的變換器陣列。為了確保從活體到聲波轉換單元19的聲阻抗匹配，優選使用樹脂作為壓迫板17的材料，並且特別優選使用聚甲基戊烯。探測器16具有包圍轉換単元19的周邊的密封部件21。通過密封部件21形成用於在壓迫板17與轉換單元19之間保持潤滑劑的空間22。在探測器16上形成用於將潤滑劑提供到空間22中的傳輸ロ 23。通過管四由作為提供単元的泵25傳輸存儲於罐M中的潤滑剤。優選使用脫氣的潤滑剤，並且，例如，可以使用油、水、聲學凝膠等作為潤滑剤。在油的情況下，蓖麻油是優選的。作為罐M的材料，聚乙烯、不鏽鋼(stainless)等是可適用的。但是，當使絕緣潤滑劑循環時，它可能帶有靜電，使得接地纜線被附接於由不鏽鋼製成的罐以將靜電排放至地的配置是優選的。並且，用於傳輸潤滑劑的管四可由聚乙烯或不鏽鋼製成；但是，其由不鏽鋼製成並且通過接地纜線將靜電排放至地的配置是優選的。罐對包含用於感測由於異常洩漏導致的潤滑劑的減少的未示出的液面(liquid level)監視單元。作為用於監視液面的単元，諸如流動型單元、光學単元和超聲単元的在絕緣潤滑劑的情況下也可感測的単元是優選的。從罐M傳輸的潤滑劑通過溫度控制系統26、閥27和過濾器28從傳輸ロ 23被提供到空間22中。溫度控制系統沈具有測量傳輸的潤滑劑的溫度的功能和將潤滑劑加熱或冷卻到預定溫度的功能。因此，潤滑劑、聲波轉換單元19等的溫度條件的變動被抑制，使得穩定的測量變為可能。閥27用於調整潤滑劑的流量和壓力。過濾器觀具有去除灰塵使得在潤滑劑的循環期間混入的灰塵不進入空間22的功能。例如，可以使用具有網(mesh)結構的過濾器。因此，由灰塵導致的測量噪聲的產生以及轉換單元19和壓迫板17的損傷可被抑制。在測量吋，用潤滑劑填滿由壓迫板17、轉換單元19和密封部件21形成的空間22 (至少壓迫板17與轉換單元19之間的部分)。在本實施例中，設置在探測器16上的潤滑劑監視單元檢測空間22是否填滿有適量的潤滑剤。聲波轉換單元19可兼作潤滑劑監視單元。當在變換器與壓迫板17之間不存在潤滑劑時，聲波不能被接收或者聲波的接收水平顯著降低。這被用於檢測潤滑剤。例如，可以使用聲波轉換單元19的頂行的變換器作為潤滑劑監視単元並且確定是否可通過所述變換器檢測到聲波，由此確定潤滑劑的量是否合適。還可以在可通過聲波轉換單元19的所有變換器檢測到同等水平的聲波時確定潤滑劑的量合適(空間22被潤滑劑填滿)，並且在聲波的接收水平從變換器到變換器大大變動時確定潤滑劑的提供狀態不合適(潤滑劑不足)。當在潤滑劑中混入氣泡時，氣泡的部分的變換器的接收水平下降，使得聲波轉換單元19可被用於氣泡的監視。作為替代方案，除了聲波轉換單元19以外，還可以設置作為潤滑劑監視単元的專用傳感器。在圖1所示的例子中，在轉換單元19之上布置液面傳感器20。液面傳感器20 檢測空間22是否被潤滑劑填滿到比聲波轉換單元19高的位置。作為液面傳感器20，可以使用諸如光學傳感器、超聲傳感器、電容傳感器和浮動型傳感器的任何類型的傳感器，並且，可根據潤滑劑的類型選擇適當的類型(例如，光學傳感器和超聲傳感器對於絕緣潤滑劑是優選的)。作為用於回收從密封部件21洩漏到空間22之外的潤滑劑的回收單元的回收系統 48被設置在壓迫板17的下部。本實施例的回收系統48由用於接收從壓迫板17下落的潤滑劑的接收容器48a (參見圖2)和用於連接接收容器48a與罐M的管組成。在測量期間， 從密封部件21洩漏的潤滑劑通過回收系統48被回收，並被允許循環到罐對。同吋，空間 22的形狀和體積被設計為使得即使當與探測器16的移動相關聯地洩漏潤滑劑吋，也從測量的開始到結束保留充分填滿壓迫板17與轉換單元19之間的空間的潤滑剤。具體而言， 優選通過試驗或計算來估計在探測器16從測量的開始位置到結束位置移動時洩漏的潤滑劑的最大量，並且，設計空間22的形狀和體積以使得即使當減量時，潤滑劑的液面也比轉換單元19高。在測量之後，通過打開閥49，空間22中的潤滑劑通過管56從回收ロ 39被回收到罐24。如圖2所示，平行布置兩個壓迫板17和51。壓迫板17被固定於固定板55，並且壓迫板51被固定於固定板52。固定板55和52被設置為可通過引導杆53和線性(linear) 引導件討平行移動。被檢體的測量部位被插入壓迫板17與51之間，並且，壓迫板17與51 之間的間隔例如由未示出的壓迫機構(諸如利用梯形螺紋和傘齒輪(bevel gear)的機構和氣缸機構)控制，以在其間保持測量部位。當只傳送和接收聲波吋，探測器16通過驅動單元18a沿壓迫板17移動。驅動單元18a的配置可以是由馬達、滾珠螺旋和引導件組成的配置，由馬達、齒輪和帶連結件組成的配置，以及由氣缸和引導件組成的配置。當利用光聲效應進行測量吋，用於發射脈衝光的光源50被附接於驅動單元18b。通過同步地控制驅動單元18a和18b，光源50和聲波探測器16跨著被檢體被相對布置，並且，通過探測器16測量通過從光源50發射的光在被檢體中產生的聲波。(聲波探測器)接下來，參照圖3和圖4A至4C詳細描述聲波探測器的配置。圖3是聲波探測器的透視圖。圖4A至4C是聲波探測器的詳細截面圖。如圖3所示，密封部件21被設置在聲波探測器16的測量側的表面上，以包圍聲波轉換單元(聲學傳感器)19的周邊。在被密封部件21包圍的空間的下部設置用於提供潤滑劑的傳輸ロ 23和用於回收潤滑劑的回收ロ 39，並且，在其上部設置液面傳感器20。在密封部件21的上部形成用於放出混入潤滑劑中的空氣的開ロ 45。作為密封部件21，可以使用由諸如橡膠、多孔材料(海綿)、皮革和樹脂的材料製成的包封件(packing)。圖4A示出使用0環作為密封部件21a的例子。在聲波轉換單元19周圍形成凹形溝槽，並且，在凹形溝槽中設置環形0環。代替0環，也可使用唇形包封件、海綿包封件等。 圖4B示出使用來自Hotty Polymer Inc.的silicon trim (註冊商標)HR-06作為密封部件21b的例子。密封部件21b的頂端(tip end) 44具有尖鋭的角和中空內部，使得即使當對於壓迫板17的壓カ小時頂端44也被破碎(crush)以發揮優異的附著性。並且，頂端44 的破碎吸收了壓迫板17與探測器16之間的距離的變動，使得即使當壓迫板17由於壓迫時的應變而變形約5mm時也可保持附著性。例如，當壓迫板17與轉換單元19之間的平行度為0. 5mm或更小吋，在密封部件21b的頂端44的破碎約為0. 2mm的情形下，即使當轉換單元19以200mm/sec移動時，也可保持通過潤滑劑實現的匹配。並且，氣泡不從密封部件21b 與壓迫板17之間的界面混入。圖4C示出進ー步優選的模式。在圖4C中，通過將密封部件 21b附接於向轉換單元19傾斜的傾斜部分46，密封部件21b的頂端44傾斜。根據該配置， 在氣泡進入潤滑劑中時變得易於沿斜坡從轉換單元19和壓迫板17之間放出氣泡。(用於測量和控制的方法)接下來，參照圖5、圖6和圖7描述用於通過本實施例的裝置進行測量和控制的方法。圖5是示出測量前準備處理的流程的流程圖。圖6是示出測量期間的潤滑劑的監視處理的流程的流程圖。圖7示出測量期間的聲波探測器的軌跡圖。通過圖1中的控制單元100執行以下將描述的處理。控制單元100是包含微控制器或計算機的用於控制驅動單元18、泵25、溫度控制系統26、閥49等的控制單元。諸如潤滑劑監視単元的檢測結果和通過溫度控制系統沈測量的潤滑劑溫度的信息被輸入到控制単元100，以用於提供潤滑劑和控制溫度。如圖5所示，作為測量前準備，控制単元100首先基於潤滑劑監視単元的檢測結果來確認空間22是否填滿有潤滑劑(步驟S30)。當確認空間22填滿有潤滑劑時，完成測量前準備。當在步驟S30中確認在空間22中不存在潤滑劑吋，控制單元100驅動泵25以將潤滑劑提供到空間22中(步驟S31)。當控制單元100從潤滑劑監視単元的檢測結果檢測到空間22填滿有潤滑劑(步驟S32)吋，控制單元100使泵25停止(步驟S33)。通過上述的測量前準備處理，壓迫板17與聲波轉換單元19之間的空間22可填滿有適量的潤滑剤，並且，完成用於執行優異測量的準備。控制單元100在測量期間也總是監視空間22中的潤滑劑的量是否合適。具體而言，控制單元100周期性地重複執行圖6中的處理。也就是說，當控制單元100以恆定的時間間隔引入(import)潤滑劑監視單元的檢測結果並且檢測到空間22未被填滿有潤滑劑 (步驟S34)吋，控制單元100驅動泵25以提供潤滑劑(步驟S35)。當控制單元100從潤滑劑監視単元的檢測結果確認空間22填滿有潤滑劑(步驟S36)吋，控制單元100使泵25停止(步驟S37)。通過以這種方式監視和控制潤滑劑的量，轉換單元19與壓迫板17之間的潤滑劑的狀態可保持合適，並且，高度可靠的測量變為可能。並且，由於泵25不被連續驅動， 因此，可以獲得減少電噪聲並減少消耗電カ的效果，並且，可以使幹擾病人的泵的噪聲最小化。圖7中的箭頭47指示測量時的聲波探測器16的移動軌跡。在測量的初始階段， 探測器16位於測量範圍的最上部側端。當開始測量吋，如箭頭47所示，探測器16在水平方向上移動的同時掃描一條線，然後向下移動一條線，並且在水平方向上反方向移動的同時掃描下一條線。通過重複該動作，從頂到底依次逐個地對線進行掃描。當探測器16到達結束位置吋，探測器16返回到開始位置。當在空間22中的潤滑劑中混入氣泡時，可以在探測器16從頂到底移動時從開ロ 45放出氣泡。聲波轉換單元19將接收的聲波轉換成電信號，以輸出到圖像產生単元42。圖像產生単元42基於所述信號產生代表活體中的信息的圖像。同吋，由於作為用於從聲波信號構成活體中的信息的方法可以使用常規上已知的方法，因此，其詳細的描述將不被重複。由圖像產生單元42產生的圖像被輸出到顯示系統43。根據上述的本實施例的配置，可以防止在提供潤滑劑方面的故障，適當地保持聲波轉換單元19與壓迫板17之間的潤滑劑的狀態(量)，並且迅速去除混入潤滑劑中的氣泡。 因此，可以實現高度可靠的聲波測量。並且，由於通過用密封部件21包圍轉換単元19的周邊來形成填充有潤滑劑的空間22，因此，即使當探測器16迅速地移動時也可保持轉換單元 19與壓迫板17之間的附著性，並且穩定的測量是可能的。並且，由於在壓迫板17與轉換單元19之間總是存在潤滑劑，因此，可以防止由摩擦導致的損傷的出現。並且，由於設置了回收並循環從密封部件21洩漏的潤滑劑和空間22中的潤滑劑的配置，因此，消除了潤滑劑的浪費，使得其是經濟的。參照圖8和圖9描述根據第二實施例的聲波測量裝置。圖8是本實施例的聲波探測器的透視圖，圖9是示出本實施例的聲波測量裝置的示意性配置的框圖。雖然在第一實施例中在密封部件的上部設置放出氣泡的開ロ，但是，在第二實施例中，通過用於使通過密封部件形成的空間中的潤滑劑循環的循環單元來去除氣泡。本實施例中的聲波探測器16在空間22的上部具有潤滑劑的回收ロ 57。回收ロ 57通過管58與罐M連接。以上配置之外的配置與第一實施例的圖1中的相同。如圖8所示，通過從回收ロ 57回收潤滑剤，在空間22中形成如箭頭60所示的從底到頂的潤滑劑的流動。當氣泡混入壓迫板17與轉換單元19之間時，可通過從底到頂形成潤滑劑的流動60來去除氣泡。雖然用於測量和控制的方法與第一實施例的基本上類似，但是，例如，當要求間歇地去除混入潤滑劑中的氣泡時，從測量的開始連續地操作泵25。當不要求連續地操作泵25 時，還可以通過聲波轉換單元19的各變換器監視氣泡，並且當檢測到氣泡時驅動泵25以使潤滑劑循環。根據如上所述的本實施例的配置，混入潤滑劑中的氣泡可被確信地去除。因此，可改善測量的可靠性和穩定性。雖然已參照示例性實施例描述了本發明，但要理解，本發明不限於公開的示例性實施例。以下的權利要求的範圍要被賦予最寬的解釋，以包含所有這樣的修改以及等同的結構和功能。本申請要求在2009年11月12日提交的日本專利申請No. 2009-258930的益處， 在此通過引用而併入其全部內容。
權利要求
1.一種聲波測量裝置，包括 與被檢體壓接的板；具有聲波轉換單元的探測器，所述聲波轉換單元用於通過板接收從被檢體發射的聲波以轉換成電信號；密封部件，被設置在探測器上以包圍聲波轉換單元的周邊，並且在板與聲波轉換單元之間形成用於保持潤滑劑的空間；提供単元，將潤滑劑提供到由密封部件形成的空間中；以及潤滑劑監視單元，檢測板與聲波轉換單元之間的空間是否填滿有潤滑剤。
2.根據權利要求1的聲波測量裝置，其中，當潤滑劑監視單元檢測到板與聲波轉換單元之間的空間未填滿有潤滑劑時，提供単元將潤滑劑提供到所述空間中。
3.根據權利要求1或2的聲波測量裝置，其中， 聲波轉換單元兼作潤滑劑監視單元。
4.根據權利要求1或2的聲波測量裝置，其中，潤滑劑監視單元是用於檢測所述空間是否被潤滑劑填滿到比聲波轉換單元高的位置的液面傳感器。
5.根據權利要求1至4中任一項的聲波測量裝置，其中， 密封部件是由橡膠、多孔材料、皮革或樹脂製成的包封件。
6.根據權利要求1至5中任一項的聲波測量裝置，還包括回收單元，回收從密封部件洩漏到所述空間的潤滑剤，並允許潤滑劑循環到提供単元。
7.根據權利要求1至6中任一項的聲波測量裝置，其中，密封部件包含將混入所述空間中的潤滑劑中的空氣放出到所述空間之外的開ロ。
8.根據權利要求1至6中任一項的聲波測量裝置，還包括循環單元，通過允許所述空間中的潤滑劑循環而去除混入所述空間中的潤滑劑中的空氣。
9.根據權利要求1至8中任一項的聲波測量裝置，還包括溫度控制單元，將通過提供単元提供到所述空間中的潤滑劑的溫度控制在預定的溫度。
10.根據權利要求1至9中任一項的聲波測量裝置，其中， 密封部件的頂端向聲波轉換單元傾斜。
全文摘要
一種聲波測量裝置包括與被檢體壓接的板；具有聲波轉換單元的探測器，所述聲波轉換單元用於通過板接收從被檢體發射的聲波以轉換成電信號；密封部件，被設置在探測器上以包圍聲波轉換單元的周邊，用於在板與聲波轉換單元之間形成用於保持潤滑劑的空間；提供單元，將潤滑劑提供到由密封部件形成的空間中；以及潤滑劑監視單元，檢測所述空間是否填滿有潤滑劑。
文檔編號A61B8/08GK102596053SQ201080051038
公開日2012年7月18日 申請日期2010年11月5日 優先權日2009年11月12日
發明者時田俊伸, 藤本亮 申請人:佳能株式會社