聲學成像裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及基于在生物組織中產生的聲波形成圖像的諸如光聲成像裝置或熱聲掃描儀裝置的聲學成像裝置。
【背景技術】
[0002]用于通過利用光聲效應將活體內部成像的光聲成像裝置已被研究和開發。光聲成像裝置用具有短發射周期的脈沖激光(激光脈沖)照射活體內部，并且基于在生物組織吸收脈沖激光的能量且由于產生的熱體積膨脹時產生的超聲波(光聲波)形成圖像(參見日本專利公開 N0.2012-179348)。
[0003]基于響應于施加電磁放射脈沖時的生物組織的熱膨脹產生的聲波形成圖像的熱聲掃描儀裝置也已被研究和開發(參見美國專利申請公開N0.2011/306865)。
[0004]在日本專利公開N0.2012-179348和美國專利申請公開N0.2011/306865中描述的裝置均具有包括半球換能器陣列并且被檢體與換能器陣列之間的空間被阻抗匹配液體填充的結構。在用多個換能器接收響應于施加激光脈沖或電磁放射脈沖時的生物組織的熱膨脹產生的聲波的同時，導致半球換能器陣列移動或旋轉。從接收的聲波的信號重構被檢體的斷層圖像。
[0005]在水被用作阻抗匹配液體的情況下，當換能器陣列移動或旋轉時，水會從換能器陣列溢出。因此，存在這樣一種危險，即，作為包圍換能器的區域中的濕度的增加或對換能器的水附著的結果，將出現諸如信號強度變化的換能器的故障。還存在換能器的接收性能將由于腐蝕或離子迀移而劣化的危險。為了防止這一點，換能器需要防水，并且，換能器和信號線需要保持干燥。并且，當水以外的諸如凝膠或蓖麻油的液體被用作阻抗匹配液體時，存在阻抗匹配液體或裝置的溫度變化將在換能器陣列以外的區域中即在傳送來自換能器的輸出的信號線附近導致露水冷凝的危險。
【發明內容】
[0006]根據本發明的第一方面的聲學成像裝置包括:包含容納阻抗匹配液體的容器和設置在容器的壁上且在上面布置多個換能器的換能器陣列的圖像形成單元，換能器包含接收由被檢體產生的聲波的接收表面，圖像形成單元基于來自換能器的輸出形成圖像;和蓋子部件，該蓋子部件在布置接收表面的一側的相反側覆蓋換能器陣列，使得容器和蓋子部件形成容納換能器的外殼空間，蓋子部件與容器連接，換能器設置有輸出基于接收的聲波的電信號的信號線。信號線通過防水部件從外殼空間延伸到外面。
[0007]根據本發明的另一方面的聲學成像裝置包括上面布置接收由被檢體產生的聲波的多個超聲換能器的容器狀檢測器。聲學成像裝置基于來自超聲換能器的輸出形成圖像。阻抗匹配液體被設置在檢測器中，并且，容器形狀的蓋子部件被設置在檢測器外面，檢測器和蓋子部件形成密封空間。超聲換能器的信號線通過第一防水部件從密封空間延伸到外面。
[0008]從參照附圖對示例性實施例的以下描述，本發明的其它特征將變得清晰。
【附圖說明】
[0009]圖1A和圖1B是示出根據本發明的第一實施例的光聲成像裝置的結構的示意圖。
[0010]圖2A?2C是示出根據本發明的第一實施例的第一防水部件的示意圖。
[0011]圖3是示出根據本發明的第一實施例的第二防水部件的示意圖。
[0012]圖4A和圖4B是示出本發明的第一實施例的變更例的示意圖。
[0013]圖5A和圖5B是示出根據本發明的第二實施例的光聲成像裝置的結構的示意圖。
[0014]圖6A和圖6B是示出本發明的第二實施例的變更例的示意圖。
[0015]圖7A和圖7B是示出本發明的第二實施例的另一變更例的示意圖。
[0016]圖8A和圖SB是示出根據本發明的第三實施例的光聲成像裝置的結構的示意圖。
[0017]圖9A和圖9B是示出本發明的第三實施例的變更例的示意圖。
[0018]圖1OA和圖1OB是示出根據本發明的第四實施例的光聲成像裝置的結構的示意圖。
[0019]圖1lA和圖1lB是示出根據本發明的第五實施例的光聲成像裝置的結構的示意圖。
[0020]圖12是根據本發明的光聲成像裝置的電路的框圖。
[0021]圖13是示出根據本發明的CMUT探針的結構的框圖。
[0022]圖14是根據本發明的中繼板的電路圖。
[0023]圖15是示出根據本發明的檢查臺與檢查中的被檢者的位置的示意圖。
[0024]圖16是示出根據本發明的光聲成像裝置的乳房檢查部分的結構的示意圖。
[0025]圖17是根據本發明的檢測器的杯體部分與CMUT探針的內部防水結構的示意截面圖。
【具體實施方式】
[0026]現在將描述本發明的實施例。在本發明中，術語“防水”不僅意味著防止水附著于換能器，而且意味著防潮，這種防潮是防止外殼空間中的濕度的增加。
[0027]光聲成像裝置的檢查部分的結構
[0028]作為本發明的實施例，將描述可有利地應用本發明的用于檢查人乳房的光聲成像裝置;但是，本發明也可應用于光聲成像裝置以外的裝置。
[0029]圖15是示出檢查臺和檢查中的被檢者的位置的示意圖。被檢者的左右方向、頭腳方向和前后方向分別被定義為X軸、Y軸和Z軸。支撐被檢者的支撐基臺10包含具有插入開口11的容器13，乳房作為被檢體I被插入到插入開口 11中。容器13的短邊方向可被視為X軸(水平面)，支撐部件的縱向被視為Y軸(水平面)，并且容器13的厚度方向被視為Z軸。
[0030]在被檢者以俯臥姿勢躺下時，根據本實施例的光聲成像裝置檢查乳房。但是，本發明不限于此，并且，可在被檢者處于例如坐姿時執行檢查。圖16示出位于插入開口 11下面的乳房檢查部分的結構，并且是沿圖15中的線XV1-XVI切取的示意性截面圖。圖16中的左右方向和上下方向分別是X軸和Z軸，并且，與圖16的面垂直的方向是Y軸。換能器陣列17包含具有下陷部分的杯體部分和附著于杯體部分的多個換能器，并且位于插入開口 11下面。換能器被布置為使得其接收表面處于不同的角度。換能器可被球面狀布置以指向球面的中心。當使用包含球面狀布置于被檢體周圍的換能器的換能器陣列17時，換能器的接收表面關于被檢體具有大的立體角。因此，對于被檢體的靈敏度增加，并且，重構圖像的質量提高。
[0031]考慮硬件成本和重構信號處理中的計算量，沒有限制地增加換能器的數量是不實際的。例如，當被檢體I是乳房且換能器陣列17為半球形時，半徑需要大到約150mm。在換能器陣列17包含256個換能器的情況下，大約每550mm2設置一個換能器。換句話說，需要以約23mm的節距(pitch)布置換能器。
[0032]設置諸如光纖的光學波導34。光學波導34可替代地由組合多個反射鏡的鉸接式反射鏡單元構成。換能器陣列掃描單元15包含例如分別包含步進馬達和滾珠絲杠(ballscrew)且相互層疊的X臺架15a和Y臺架15b。因此，換能器陣列17可沿X方向和Y方向自由移動。換能器陣列17與乳房保持器12之間的空間被用于實現聲學阻抗匹配的阻抗匹配液體(匹配層)填充。阻抗匹配液體可具有接近支撐被檢者的支撐基臺10的液面16。雖然沒有示出，但是乳房保持器12與乳房(未示出)之間的空間也可被阻抗匹配液體填充。阻抗匹配液體是具有接近乳房和換能器的聲學阻抗的聲學阻抗并且使脈沖光透射過的液體。更具體而言，可以使用水、蓖麻油或凝膠等。
[0033]第一實施例
[0034]圖1A和圖1B示出根據本發明的第一實施例的光聲成像裝置的乳房檢查部分的結構。圖1A是沿圖15中的線IA-1A切取的示意性截面圖。圖1A中的左右方向和上下方向分別為X軸和Z軸，并且，與圖1A的面垂直的方向是Y軸。換能器陣列17被構造為使得希望數量的換能器18(例如，壓電元件)被球面狀布置以指向球面的中心。具有下陷部分的蓋子部件19與換能器陣列17和容器13—起形成外殼空間A，該外殼空間A覆蓋換能器陣列17的接收表面側的相反側并且容納換能器18。來自換能器18的輸出通過信號線180被傳送，該信號線180通過設置在蓋子部件19上的防水部件20(第一防水部件)從外殼空間A延伸到外面。諸如光纖的光學波導34將從光源發射的脈沖光引導到換能器陣列17。光學波導34包含疏水處理的發光表面。光學