JP2013244122A - Spectroscopic measurement device - Google Patents

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弘一 楠亀
Hiromichi Horinaka
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that photoacoustic waves of energy proportional to optical absorptance are not generated and measurement accuracy declines when the size of a heat generation part (photoacoustic wave generation part) is below the pulse length of the photoacoustic waves, in a spectroscopic measurement device which irradiates a specimen with the selected heating pulse light of a specific wavelength and measures the energy of the photoacoustic waves generated inside a living body.SOLUTION: A spectroscopic measurement device includes: a light source for generating pulse light to be radiated to a specimen; an ultrasonic probe for receiving ultrasonic pulses generated inside the specimen; and a signal processing part for calculating the generation part and intensity of the ultrasonic pulses generated inside the specimen on the basis of signals received in the ultrasonic probe. By irradiating the specimen with the pulse light before and after irradiating the specimen with light generated in the light source or a different light source, the density distribution of a desired component can be more highly accurately measured.

Description

本発明は、検査対象の吸光特性を計測する分光計測装置とその計測方法に関するものである。   The present invention relates to a spectroscopic measurement apparatus that measures the light absorption characteristics of an inspection object and a measurement method thereof.

生体組織内部の吸光特性を計測する分光計測装置は、物質ごとに異なる吸光特性(光の波長と吸収率の関係)を利用して、様々な成分の濃度分布を計測することが可能であり、多方面において医療診断などに利用されている。例えば、体内の酸化ヘモグロビンと脱酸化ヘモグロビンの濃度分布を計測し、腫瘍の成長に伴う新生血管の形成やヘモグロビンの酸素飽和度などを判定し、診断に利用することができる。また、血管内のプラークに含まれる脂肪の濃度を計測し、プラークの性状(脂肪度)の診断に利用することもできる。   The spectroscopic measurement device that measures the light absorption characteristics inside the living tissue can measure the concentration distribution of various components using different light absorption characteristics (relationship between the wavelength of light and the absorption rate) for each substance. It is used in various fields for medical diagnosis. For example, it is possible to measure the concentration distribution of oxygenated hemoglobin and deoxygenated hemoglobin in the body, determine the formation of new blood vessels associated with tumor growth, oxygen saturation of hemoglobin, etc., and use it for diagnosis. Moreover, the density | concentration of the fat contained in the plaque in a blood vessel can be measured, and it can also utilize for the characteristic (fat degree) of a plaque.

このような装置では、生体組織に対する透過特性が高い波長600−1500nm程度の近赤外光を用いている。しかし、生体組織を透過した光は生体を構成する数十μmサイズの細胞により強い散乱を繰り返しながら伝播するので多重散乱光(拡散光)となる。この拡散光は、光が伝播した全ての経路が特定できないため、生体組織内の局所的な吸光特性を得るのは困難である。   Such an apparatus uses near-infrared light having a wavelength of about 600 to 1500 nm, which has high transmission characteristics for living tissue. However, the light transmitted through the living tissue propagates while repeating strong scattering by cells of several tens of μm size constituting the living body, and thus becomes multiple scattered light (diffused light). With this diffused light, it is difficult to obtain local light absorption characteristics in the living tissue because all the paths through which the light propagates cannot be specified.

このため、従来の検査装置では、生体組織内の局所的な吸光特性を計測する方法として、下記のような装置が開発されている。   For this reason, in the conventional inspection apparatus, the following apparatuses have been developed as a method for measuring the local light absorption characteristics in the living tissue.

特許文献1に示すような装置では、特定の波長の光を生体組織に照射し、照射時と非照射時の、生体内の音速変化を求めることで、各部の光の吸収率を求めており、複数の波長の光の吸収率を同様の方式で求めることで、生体内の各領域の吸光スペクトル分布(吸光特性)も求めることが可能となる。   In an apparatus as shown in Patent Document 1, the light absorption rate of each part is obtained by irradiating a living tissue with light of a specific wavelength and obtaining a change in sound velocity in the living body between irradiation and non-irradiation. By obtaining the absorption rate of light of a plurality of wavelengths by the same method, it is possible to obtain the absorption spectrum distribution (absorption characteristics) of each region in the living body.

図2は、特許文献1に示す分光特性を用いた超音波診断装置(分光計測装置)の概略図である。   FIG. 2 is a schematic diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus (spectral measurement apparatus) using the spectral characteristics disclosed in Patent Document 1.

図2の分光計測装置は、少なくとも光源101、超音波計測装置102から構成される。   The spectroscopic measurement apparatus in FIG. 2 includes at least a light source 101 and an ultrasonic measurement apparatus 102.

以下で、その動作について説明する。   The operation will be described below.

(1)超音波音速計測工程(一回目):超音波計測装置102を用いて生体104の内部構造を計測する。超音波計測装置102は、超音波プローブ102aと、計測装置本体102bと、両者をつなぐケーブル102cからなる。計測装置本体102bでは、ケーブル102cを介して、超音波プローブ102aを振動させるための電気信号を送信する。超音波プローブ102aにて生成された超音波パルスは、生体104に照射され、生体104内の各部で反射した超音波パルスが、再び、超音波プローブ102a内で電気信号に変換されて計測装置本体102bに送信される(超音波パルスの反射は、密度や音速が異なる部分の境界において発生する。)。計測装置本体102bでは、超音波プローブ102aからの電気信号を記憶する。   (1) Ultrasonic velocity measurement process (first time): The internal structure of the living body 104 is measured using the ultrasonic measurement device 102. The ultrasonic measurement device 102 includes an ultrasonic probe 102a, a measurement device main body 102b, and a cable 102c that connects the two. The measurement apparatus main body 102b transmits an electric signal for vibrating the ultrasonic probe 102a via the cable 102c. The ultrasonic pulse generated by the ultrasonic probe 102a is applied to the living body 104, and the ultrasonic pulse reflected by each part in the living body 104 is converted again into an electric signal in the ultrasonic probe 102a and the measurement apparatus main body. (The reflection of the ultrasonic pulse occurs at the boundary between the parts having different densities and sound speeds). In the measurement apparatus main body 102b, an electrical signal from the ultrasonic probe 102a is stored.

(2)選択光加熱工程開始:レーザ光源101aとレーザ光源101aで生成したレーザ光を生体に導く光ファイバ101bからなる光源101を用いて、選択加熱光105を生体104に向けて照射する。   (2) Selection light heating process start: The selective heating light 105 is irradiated toward the living body 104 using the light source 101 including the laser light source 101a and the optical fiber 101b that guides the laser light generated by the laser light source 101a to the living body.

(3)超音波音速計測工程(二回目):再び、(1)と同様にして、超音波計測装置102を用いて生体104の内部構造を計測する。   (3) Ultrasonic sound velocity measurement step (second time): Again, similarly to (1), the internal structure of the living body 104 is measured using the ultrasonic measurement device 102.

(4)音速変化計算工程:(1)と(3)で得られた生体104から反射してきた超音波パルス波形(電気信号)を比較し、(2)の工程の前後の生体104内各部の音速変化量を求める。   (4) Sound velocity change calculation step: The ultrasonic pulse waveforms (electrical signals) reflected from the living body 104 obtained in (1) and (3) are compared, and each part in the living body 104 before and after the step (2) is compared. Obtain the amount of change in sound speed.

ここで、選択加熱光105は、用途に応じて最適な波長の光を選択する。   Here, the selective heating light 105 selects light having an optimum wavelength according to the application.

例えば、血管内のプラーク106に含まれる脂肪の濃度を計測したい場合は、脂肪の吸収率が高い1200nm程度の波長の選択加熱光を用いる。   For example, when it is desired to measure the concentration of fat contained in the plaque 106 in the blood vessel, selective heating light having a wavelength of about 1200 nm having a high fat absorption rate is used.

脂肪の濃度が高いほど、選択加熱光の吸収率が高く、音速の変化量も大きくなるため、プラーク106の選択加熱光照射前後の音速を比較することで、脂肪の濃度分布を求めることが可能となる。   The higher the fat concentration, the higher the absorption rate of the selective heating light and the greater the amount of change in the sound speed. Therefore, by comparing the sound speed before and after irradiation of the selective heating light of the plaque 106, the fat concentration distribution can be obtained. It becomes.

しかしながら、上述のように特定の波長の選択加熱光で検体を加熱し、各部の音速変化を計測する分光計測装置は、拍動などによる検体の収縮の影響で計測精度が低下する。   However, as described above, the spectroscopic measurement apparatus that heats the specimen with the selective heating light having a specific wavelength and measures the change in the sound speed of each part has a measurement accuracy that is affected by the contraction of the specimen due to pulsation or the like.

そのため、特許文献2に示すように、生体組織内にパルス光を照射して、瞬間的に生体組織を加熱することで、光エネルギーに基づいて発生する光音響効果によって発生した光音響波から局所的な領域の吸光特性を計測する方法が提案されている。   Therefore, as shown in Patent Document 2, by irradiating a living tissue with pulsed light and instantaneously heating the living tissue, the photoacoustic wave generated by the photoacoustic effect generated based on the light energy is locally generated. A method for measuring light absorption characteristics in a typical region has been proposed.

特許文献2の装置は、図3に概略図を示すように、パルス光源301と超音波計測装置102から構成される。   The apparatus of Patent Document 2 includes a pulse light source 301 and an ultrasonic measurement apparatus 102 as schematically shown in FIG.

以下で、その動作について説明する。   The operation will be described below.

(1)光音響波生成工程:パルスレーザ光源301aとパルスレーザ光源301aで生成したパルスレーザ光を生体に導く光ファイバ101bからなるパルス光源301を用いて、選択加熱パルス光302を生体104に向けて照射する。これによって、選択加熱パルス光302に対する光吸収率が高い部分にて瞬間的な発熱がおこり、温度上昇に伴う瞬間的な膨張が超音波(光音響波)を発生させる。   (1) Photoacoustic wave generation step: The selective heating pulsed light 302 is directed to the living body 104 using the pulsed light source 301 including the pulsed laser light source 301a and the optical fiber 101b that guides the pulsed laser light generated by the pulsed laser light source 301a to the living body. Irradiate. Thereby, instantaneous heat generation occurs at a portion where the light absorption rate with respect to the selective heating pulse light 302 is high, and the instantaneous expansion accompanying the temperature rise generates an ultrasonic wave (photoacoustic wave).

(2)光音響波計測工程:超音波プローブ102aを備えた超音波計測装置302にて生体104内の光音響波を受信し、その発生箇所と発生のエネルギーを求めることで、生体内の光吸収率が高い部分が求まる。   (2) Photoacoustic wave measurement step: The photoacoustic wave in the living body 104 is received by the ultrasonic measuring device 302 provided with the ultrasonic probe 102a, and the generation location and the generated energy are obtained, whereby the light in the living body is obtained. The part with a high absorption rate is obtained.

特許文献1の場合(図2の場合)と同様に、選択加熱パルス光302として、例えば1200nmの波長のパルス光を用いた場合、光音響波のエネルギーと発生位置から、脂肪度が高い血管内プラーク106の位置と脂肪度を求めることが可能となる。   As in the case of Patent Document 1 (in the case of FIG. 2), when pulse light with a wavelength of, for example, 1200 nm is used as the selective heating pulse light 302, the intravascular blood vessel with high fatiness is determined from the photoacoustic wave energy and the generation position. It is possible to determine the position and fatness of the plaque 106.

また、上記の分光計測装置は、生体への応用以外(ガス成分分析や食品などに混入した異物の検査)への展開も可能となる。また、特許文献1、2に示したように、超音波を用いた例のほかにも、熱電対や放射温度計などによって、光加熱による温度上昇を計測する例についても検討されている。   Further, the spectroscopic measurement apparatus can be applied to applications other than living body applications (gas component analysis and inspection of foreign matters mixed in food). Further, as shown in Patent Documents 1 and 2, in addition to the example using ultrasonic waves, an example in which a temperature increase due to light heating is measured by a thermocouple, a radiation thermometer, or the like has been studied.

米国特許出願公開第2010/0043557号明細書US Patent Application Publication No. 2010/0043557 米国特許第5840023号明細書US Pat. No. 5,843,0023

しかしながら、上述のように特定の波長の選択加熱パルス光を検体に照射し、生体内で生成した光音響波のエネルギーを計測する分光計測装置では、上述の癌やプラークなどの発熱箇所(光音響波生成箇所)のサイズが、光音響波のパルス長を下回る場合、光吸収率に比例したエネルギーの光音響波が生成されず、計測精度が低下する。   However, in the spectroscopic measurement device that measures the energy of photoacoustic waves generated in the living body by irradiating the specimen with selective heating pulsed light having a specific wavelength as described above, the above-described heat generation points (photoacoustics) such as cancer and plaque are used. When the size of the wave generation location is smaller than the pulse length of the photoacoustic wave, the photoacoustic wave having energy proportional to the light absorption rate is not generated, and the measurement accuracy is lowered.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、光音響波のパルス長よりサイズが小さい発熱箇所においても発生する光音響波のエネルギーと光吸収率の比例関係を維持することで、高精度に検体内の吸光特性を計測し、高精度な成分濃度計測が出来る分光計測装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and maintains a proportional relationship between the energy of the photoacoustic wave and the light absorptivity generated even in a heat generating portion whose size is smaller than the pulse length of the photoacoustic wave, thereby achieving high accuracy. Another object of the present invention is to provide a spectroscopic measurement apparatus capable of measuring the light absorption characteristics in a specimen and measuring the component concentration with high accuracy.

前記従来の課題を解決するために、本発明に係る分光計測装置は、検体に照射するパルス光を生成する光源と、検体内で発生した超音波パルスを受信する超音波プローブと、超音波プローブにて受信した信号を元に、検体内部で生成した超音波パルスの発生箇所と強度を計算する信号処理部を備える分光計測装置であって、上記光源、または、別の光源にて生成した光を検体に照射する前後に、検体にパルス光を照射することを特徴とする。   In order to solve the above-described conventional problems, a spectroscopic measurement device according to the present invention includes a light source that generates pulsed light that irradiates a specimen, an ultrasonic probe that receives ultrasonic pulses generated in the specimen, and an ultrasonic probe. Is a spectroscopic measurement apparatus including a signal processing unit that calculates the generation location and intensity of an ultrasonic pulse generated inside the specimen based on the signal received in step 1, and the light generated by the light source or another light source. Before and after irradiating the specimen, the specimen is irradiated with pulsed light.

また、前記検体に波形の異なる複数のパルス光を照射してもよい。   Further, the specimen may be irradiated with a plurality of pulse lights having different waveforms.

また、前記光源がナノ秒オーダーのパルス幅の短パルス光とCW光の両方を、異なるタイミングで前記検体に照射してもよい。   The light source may irradiate the specimen with both short pulse light and CW light having a pulse width on the order of nanoseconds at different timings.

また、前記検体に照射する前記CW光と前記パルス光が一つの光源から生成されてもよい。   Further, the CW light and the pulsed light that irradiate the specimen may be generated from one light source.

また、前記分光計測装置は、さらに、前記検体の熱エネルギーの一部を吸収し、前記検体の温度を低下させる手段を備えてもよい。   The spectroscopic measurement apparatus may further include means for absorbing part of the thermal energy of the specimen and reducing the temperature of the specimen.

また、前記検体の熱エネルギーの一部を吸収し、前記検体の温度を低下させる手段は、少なくとも前記検体に接する熱吸収部を備え、前記熱吸収部が前記光源にて生成した光を透過する材料で構成されており、前記光源にて生成した光を、前記熱吸収部を通して前記検体に照射してもよい。   Further, the means for absorbing a part of the thermal energy of the specimen and lowering the temperature of the specimen includes a heat absorption section in contact with at least the specimen, and the heat absorption section transmits light generated by the light source. The specimen may be made of a material, and the specimen may be irradiated with light generated by the light source through the heat absorption unit.

また、前記分光計測装置は、さらに、前記検体を圧迫する手段を備えてもよい。   The spectroscopic measurement apparatus may further include means for pressing the specimen.

また、前記検体に対して、波長の異なる複数の光を照射してもよい。   The specimen may be irradiated with a plurality of lights having different wavelengths.

また、前記検体が生体であり、波長1100nm以上、1300nm以下の光を前記生体に照射し、前記生体内の所望の箇所の脂肪濃度を計測してもよい。   The specimen may be a living body, and light having a wavelength of 1100 nm or more and 1300 nm or less may be irradiated to the living body, and the fat concentration at a desired location in the living body may be measured.

また、前記分光計測装置は、さらに、前記検体の表面温度変化を計測する放射温度計を備えてもよい。   The spectroscopic measurement apparatus may further include a radiation thermometer that measures a change in the surface temperature of the specimen.

また、前記分光計測装置は、さらに、少なくとも前記検体に接する検体接触部を有する、前記検体を前記光による加熱と異なる温度分布に加熱、又は、冷却する手段を備え、前記検体接触部が前記光源にて生成した光を透過する材料で構成されており、前記光源にて生成した光を、前記検体接触部を通して前記検体に照射してもよい。   The spectroscopic measurement apparatus further includes means for heating or cooling the specimen to a temperature distribution different from the heating by the light, the specimen contacting section having at least a specimen contact section in contact with the specimen, wherein the specimen contact section is the light source. It is comprised with the material which permeate | transmits the light produced | generated by (4), The light produced | generated by the said light source may be irradiated to the said specimen through the said specimen contact part.

また、少なくとも前記光源から検体への光照射中と、前記光照射終了後の前記検体内の光音響波を計測してもよい。   Further, photoacoustic waves in the specimen may be measured at least during the light irradiation from the light source to the specimen and after the light irradiation.

また、前記光照射終了後に複数回前記検体の同一箇所にパルス光を照射し、前記件体内で生成した光音響波を受信してもよい。   Further, after the light irradiation is completed, pulse light may be irradiated to the same portion of the specimen a plurality of times, and a photoacoustic wave generated in the body may be received.

本発明の分光計測装置では、光を検体に照射する前後の温度変化によって、発生する光音響波のエネルギーが変化し、その変化率は、発熱箇所のサイズにかかわらず、温度変化に比例するため、発熱箇所がより小さい場合でも、高精度に検体内の光吸収率の分布を計測し、より高精度に所望の成分の濃度分布を計測することが可能な分光計測装置を提供することができる。   In the spectroscopic measurement device of the present invention, the energy of the generated photoacoustic wave changes due to the temperature change before and after the sample is irradiated with light, and the rate of change is proportional to the temperature change regardless of the size of the heat generation point. It is possible to provide a spectroscopic measurement device capable of measuring the distribution of the light absorption rate in the specimen with high accuracy and measuring the concentration distribution of a desired component with higher accuracy even when the heat generation location is smaller. .

実施の形態1に示す分光計測装置の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the spectroscopic measurement apparatus shown in Embodiment 1. 従来の分光計測装置の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the conventional spectroscopic measuring device 従来の別の分光計測装置の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of another conventional spectroscopic measuring device. 実施の形態1に示す別の分光計測装置の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of another spectroscopy measuring apparatus shown in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に示す別の分光計測装置の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of another spectroscopy measuring apparatus shown in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に示す別の分光計測装置の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of another spectroscopy measuring apparatus shown in Embodiment 1. FIG. 実施の形態2に示す光照射装置の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the light irradiation apparatus shown in Embodiment 2. 実施の形態2に示す別の光照射装置の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of another light irradiation apparatus shown in Embodiment 2. FIG. 実施の形態1に示す別の分光計測装置の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of another spectroscopy measuring apparatus shown in Embodiment 1. FIG. 実施の形態3に示す分光計測装置の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the spectroscopic measurement apparatus shown in Embodiment 3. 実施の形態4に示す分光計測装置の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the spectroscopic measurement apparatus shown in Embodiment 4. 実施の形態5に示す分光計測装置の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the spectroscopic measurement apparatus shown in Embodiment 5. 従来型の分光計測装置の検体の温度変化を示す図Diagram showing the temperature change of the specimen of a conventional spectroscopic measurement device 実施の形態5に示す分光計測装置の検体の温度変化を示す図The figure which shows the temperature change of the test substance of the spectroscopic measurement apparatus shown in Embodiment 5. 実施の形態5に示す分光計測装置の検体の温度変化を示す別の図Another diagram showing the temperature change of the specimen of the spectroscopic measurement apparatus shown in the fifth embodiment 実施の形態6に示す成分濃度分布計測装置の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the component concentration distribution measuring apparatus shown in Embodiment 6.

特定の波長の光で検体を加熱し、各部の吸光特性の違いによる温度上昇量の違いを音速の変化や光音響波のエネルギーとして計測する分光計測装置において、検体内の光吸収率と、評価する物理量(音速の変化量や光音響波のエネルギー)との関係が、検体の状態によって変化するため計測精度が低下する。   In a spectroscopic measurement device that heats the specimen with light of a specific wavelength and measures the difference in temperature rise due to the difference in the light absorption characteristics of each part as a change in sound velocity or photoacoustic wave energy, and evaluates the light absorption rate in the specimen. Since the relationship with the physical quantity (the amount of change in sound speed and the energy of the photoacoustic wave) varies depending on the state of the specimen, the measurement accuracy decreases.

例えば、各部の吸光特性(光吸収率)と発熱量は比例するが、光吸収率と温度上昇量は必ずしも一意に決まらない。検体の構造や材料組成によって、熱容量や熱伝導率が異なるため、発熱が多い部分から発熱が少ない部分への熱の移動量が異なる。つまり、発熱量が特に多い(光吸収率が高い)部分があっても、周囲への熱の移動が大きければ、周囲との温度差は軽減されてしまう。   For example, although the light absorption characteristics (light absorption rate) and the heat generation amount of each part are proportional, the light absorption rate and the temperature rise amount are not necessarily uniquely determined. Since the heat capacity and the thermal conductivity are different depending on the structure and material composition of the specimen, the amount of heat transferred from the portion with high heat generation to the portion with low heat generation is different. That is, even if there is a part where the amount of heat generation is particularly large (the light absorption rate is high), if the heat transfer to the surroundings is large, the temperature difference from the surroundings is reduced.

また、検体の材料組成によって、音速の温度変化率が異なるため、特許文献1のように音速の変化量から光吸収率を求める分光計測装置において、計測精度の低下を引き起こす。   In addition, since the rate of change in the temperature of sound varies depending on the material composition of the specimen, in a spectroscopic measurement device that calculates the light absorption rate from the amount of change in sound speed as in Patent Document 1, the measurement accuracy is reduced.

更には、検体の材料組成によって、体積膨張率や熱容量、音速が異なるため、光音響波のエネルギーと温度上昇量の間の関係性も一意には決まらない。   Furthermore, since the volume expansion coefficient, the heat capacity, and the sound speed differ depending on the material composition of the specimen, the relationship between the photoacoustic wave energy and the temperature rise amount cannot be uniquely determined.

本発明では、下記のような方法によって、高精度な分光計測装置を実現する。   In the present invention, a highly accurate spectroscopic measurement apparatus is realized by the following method.

・計測精度の低下を引き起こす上述の関係性のうち、少なくとも一つの関係性を求める機能をそなえることで高精度化を測る。   -Measure high accuracy by providing a function for obtaining at least one of the above-mentioned relationships that cause a decrease in measurement accuracy.

・計測精度の低下を引き起こす上述の関係性のうち、少なくとも一つの関係性のバラつき(サンプル間バラつき、位置バラつきなど)を抑制することで高精度化を測る。   -Measure high accuracy by suppressing at least one of the above-mentioned relationships that cause a decrease in measurement accuracy (variation between samples, position variation, etc.).

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。また、同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する場合もある。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same reference numerals are used for the same components, and the description may be omitted.

(実施の形態1)
本実施の形態として、人体や動物などの生体を検体とし、血流による熱の移動を抑制すること光吸収率と温度上昇量の関係性を高め、より高精度に検体内の光吸収率の分布を求める分光計測装置について示す。
(Embodiment 1)
In this embodiment, a living body such as a human body or an animal is used as a specimen, and the relationship between the light absorption rate and the temperature rise is suppressed by suppressing the movement of heat due to blood flow, and the light absorption rate in the specimen is more accurately determined. A spectroscopic measurement apparatus for obtaining the distribution will be described.

図1は本発明の実施の形態1に係る分光計測装置の一例を示す概略図である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a spectroscopic measurement apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

図1の分光計測装置は、少なくとも光源101、超音波計測装置102、検体接触部103から構成される。   The spectroscopic measurement apparatus in FIG. 1 includes at least a light source 101, an ultrasonic measurement apparatus 102, and a specimen contact unit 103.

以下で、本実施の形態の分光計測装置の動作の一例について説明する。   Below, an example of operation | movement of the spectroscopic measurement apparatus of this Embodiment is demonstrated.

(1)生体冷却工程開始:生体より低温の状態にした検体接触部103を生体104に接触させることで、生体104の温度を低下させる。
(2)超音波音速計測工程(一回目)
(1) Start of living body cooling process: The temperature of the living body 104 is lowered by bringing the specimen contact portion 103 in a state of lower temperature than the living body into contact with the living body 104.
(2) Ultrasonic sound velocity measurement process (first time)

(3)選択光加熱工程開始   (3) Selective light heating process started

(4)超音波音速計測工程(二回目)   (4) Ultrasonic sound velocity measurement process (second time)

(5)音速変化計算工程   (5) Sound velocity change calculation process

本実施の形態では、まず、検体である生体を冷却し、血流による熱の移動を抑制する。   In the present embodiment, first, a living body that is a specimen is cooled to suppress heat transfer due to blood flow.

生体が十分冷却された後、選択加熱光照射時と非照射時の検体内の音速を計測した結果を比較し、光照射による音速変化から、各部の光吸収率を求めることで、成分濃度の分布計測が可能となる。   After the living body has been sufficiently cooled, the results of measuring the sound velocity in the specimen with and without selective heating light are compared, and the light absorption rate of each part is obtained from the change in sound velocity due to light irradiation. Distribution measurement is possible.

また、ここでは、従来例と同様に、1200nm程度(1100nm以上、1300nm以下)の波長の選択加熱光105を生体104に照射し、血管内プラーク106の脂肪度(脂肪濃度)を計測する分光計測装置について説明する。   Further, here, as in the conventional example, the biological measurement is performed by irradiating the living body 104 with the selective heating light 105 having a wavelength of about 1200 nm (1100 nm or more and 1300 nm or less), and measuring the fat degree (fat concentration) of the intravascular plaque 106. The apparatus will be described.

脂肪組織は1200nm程度の波長の光吸収率が高く、生体104内の脂肪濃度が高い部分は大きく吸収し、脂肪濃度が低い部分よりも大きな温度上昇を示す。超音波を含む音波は、媒質の温度変化に応じてその伝搬速度が変化するため、上述に示したように、選択加熱光照射時と非照射時の超音波プローブ102aにて受信する超音波パルス信号を比較することで、生体104内部の音速変化から光吸収率の高さを求めることが可能となり、脂肪濃度を求めることが可能となる。   Adipose tissue has a high light absorptance at a wavelength of about 1200 nm, and a portion with a high fat concentration in the living body 104 absorbs a large amount and shows a larger temperature rise than a portion with a low fat concentration. Since the propagation speed of the sound wave including the ultrasonic wave changes according to the temperature change of the medium, as shown above, the ultrasonic pulse received by the ultrasonic probe 102a when the selective heating light is irradiated and when not irradiated. By comparing the signals, the light absorption rate can be obtained from the change in sound speed inside the living body 104, and the fat concentration can be obtained.

しかし、図1に示すような従来の分光計測装置では、特に選択加熱光105の光吸収率が高い血管内プラーク106における発熱が、血流によって周囲に伝搬していた。このため、血流の大小によって、プラーク106の温度上昇量(音速変化量)が変化し、正確な光吸収率を求めることが難しかった。   However, in the conventional spectroscopic measurement apparatus as shown in FIG. 1, heat generated in the intravascular plaque 106 having a particularly high light absorption rate of the selective heating light 105 is propagated to the surroundings by the blood flow. For this reason, the temperature rise amount (sound speed change amount) of the plaque 106 changes depending on the blood flow, and it is difficult to obtain an accurate light absorption rate.

しかし、本実施の形態では、生体を冷やすことによって、血流量を抑え、血流による熱の伝搬を抑えることで、光吸収率と温度上昇量の関係性(比例係数)のバラつきを抑制することが可能となる。   However, in this embodiment, by cooling the living body, the blood flow rate is suppressed, and the propagation of heat due to the blood flow is suppressed, thereby suppressing the variation in the relationship (proportional coefficient) between the light absorption rate and the temperature increase amount. Is possible.

つまり、従来の構成より高精度に光吸収率の分布を計測することが可能であり、より高精度に成分の濃度を計測することが可能な分光計測装置を提供することが出来る。   That is, it is possible to provide a spectroscopic measurement apparatus that can measure the light absorption rate distribution with higher accuracy than the conventional configuration and can measure the concentration of the component with higher accuracy.

以下では、本実施の形態の分光計測装置の構成について、より詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration of the spectroscopic measurement apparatus according to the present embodiment will be described in more detail.

まず、レーザ光源101aから出射したレーザ光を生体に導光する手段として、光ファイバを用いたが、レンズやミラーによる光学系であってもよい。ただし、光ファイバを用いることで、より小型で軽量な導光手段となるため望ましい。   First, an optical fiber is used as means for guiding laser light emitted from the laser light source 101a to a living body, but an optical system using a lens or a mirror may be used. However, it is desirable to use an optical fiber because the light guide means becomes smaller and lighter.

また、光源101としては、レーザ光源のほかにLEDや波長フィルター付きランプなど、特定の波長の光を生成する光源を用いることが可能であるが、導光手段として光ファイバを用いる場合は、光源としてレーザ光源を用いることが望ましい。より低消費電力な分光計測装置を実現することが可能となる。   In addition to the laser light source, the light source 101 can be a light source that generates light of a specific wavelength, such as an LED or a lamp with a wavelength filter. However, when an optical fiber is used as the light guide, It is desirable to use a laser light source. A spectroscopic measurement apparatus with lower power consumption can be realized.

また、光ファイバはマルチモードファイバを用いることが望ましく、光ファイバは少なくとも1周以上の巻き部101cを備えていることが望ましい。これによって、より均一な光照射が可能となるため、更に、高精度に生体内の成分分布計測が可能な分光計測装置となる。   In addition, it is desirable to use a multimode fiber as the optical fiber, and it is desirable that the optical fiber includes at least one winding portion 101c. As a result, more uniform light irradiation is possible, so that a spectroscopic measurement apparatus capable of measuring a component distribution in a living body with high accuracy can be obtained.

また、検体接触部103は、鉄やアルミ、銅などの金属やダイヤモンド、グラファイトなど、熱伝導率が高い材料であることが望ましく、より生体104の温度を高速に低下させることが可能となる。このため、分光計測装置として、計測速度を向上させることが可能となるため望ましい。   Further, the specimen contact portion 103 is desirably a material having high thermal conductivity such as metal such as iron, aluminum, copper, diamond, graphite, and the temperature of the living body 104 can be lowered more quickly. For this reason, since it becomes possible to improve a measurement speed as a spectroscopic measurement apparatus, it is desirable.

また、検体接触部103は、生体104との接触面積を拡大するため、生体にあわせた凹凸形状を備えることが望ましく、更に、高速な計測が可能となる。   In addition, in order to increase the contact area with the living body 104, the specimen contact unit 103 preferably has an uneven shape that matches the living body, and further enables high-speed measurement.

また、検体接触部103は、ペルチエやコンプレッサなどの熱交換部107、熱交換部107を駆動させる駆動電源108、熱交換部107にて検体接触部103から吸収した熱を放熱する放熱部109を備える構成としても良い。   The sample contact unit 103 includes a heat exchanging unit 107 such as a Peltier or a compressor, a driving power source 108 that drives the heat exchanging unit 107, and a heat dissipating unit 109 that dissipates heat absorbed from the sample contact unit 103 by the heat exchanging unit 107. It is good also as a structure provided.

熱交換部107を備えず、熱容量が大きな検体接触部103を用いる構成の場合、熱交換部、駆動電源、放熱部などの部材を備えずに、より大きな冷却効果が得られるため、より安価な分光計測装置を実現することが可能となる点で望ましい構成であった。   In the case of the configuration using the specimen contact unit 103 having a large heat capacity without the heat exchanging unit 107, a greater cooling effect can be obtained without providing a member such as a heat exchanging unit, a driving power source, and a heat radiating unit, so that it is less expensive. This configuration is desirable in that a spectroscopic measurement apparatus can be realized.

一方、駆動電源108によって駆動される熱交換部107によって、検体接触部103の熱をフィンやファンとフィンを組み合わせた放熱部109に移動させることで、より軽量で、より高精度な分光計測装置を実現することが可能となるため望ましい。   On the other hand, the heat exchange unit 107 driven by the drive power supply 108 moves the heat of the specimen contact unit 103 to the heat radiating unit 109 that combines fins, fans, and fins, so that it is lighter and more accurate. It is desirable because it becomes possible to realize.

また、サーミスタなどの温度計測手段110を検体接触部に設置し、温度計測手段110によって計測した検体接触部の温度に関する情報を用いて、駆動電源108を制御することが望ましく、生体104をより最適で、且つ、計測ごとに生体104の温度がバラつくことを抑制することが可能となるため、より再現性の高い計測が可能となる。   In addition, it is desirable to install a temperature measuring means 110 such as a thermistor in the specimen contact portion, and to control the drive power supply 108 using information on the temperature of the specimen contact portion measured by the temperature measurement means 110, so that the living body 104 is more optimal. And since it becomes possible to suppress that the temperature of the biological body 104 varies for every measurement, measurement with higher reproducibility becomes possible.

また、図4に示すように、光透過率が高い検体接触部401を用いて、検体接触部401を通して生体104に選択加熱光105を照射する構成としてもよい。   In addition, as shown in FIG. 4, the configuration may be such that the specimen heating unit 401 having a high light transmittance is used to irradiate the living body 104 with the selective heating light 105 through the specimen contact unit 401.

図1の分光計測装置では、検体接触部103に、高い光透過性は求められなかったため、銅やアルミニウムのように安価で熱伝導率が高い材料を選択することが可能となり、安価な装置が可能となる点で望ましい構成であった。   In the spectroscopic measurement apparatus of FIG. 1, since the specimen contact portion 103 is not required to have high light transmittance, it is possible to select an inexpensive material with high thermal conductivity such as copper or aluminum, and an inexpensive apparatus can be selected. The configuration was desirable in that it was possible.

一方、図4の分光計測装置では、光強度が高く温度が上がりやすく血流が増加しやすい部分である選択加熱光105照射面から、生体の熱を奪うため、生体内の温度をより均一に低下させることが可能となる。このため、光照射面付近から生体深部まで、全域の血流量を均一に低下させることが可能となる。つまり、より広範囲で高精度な成分濃度計測が可能となる。   On the other hand, in the spectroscopic measurement apparatus shown in FIG. 4, in order to remove the heat of the living body from the irradiation surface of the selective heating light 105, which is a portion where the light intensity is high and the temperature is likely to increase and the blood flow is likely to increase, It can be reduced. For this reason, it becomes possible to uniformly reduce the blood flow volume in the entire region from the vicinity of the light irradiation surface to the deep part of the living body. That is, it is possible to measure the component concentration in a wider range and with high accuracy.

図4の構成では、検体接触部401は熱抵抗が高く、且つ、選択加熱光105の透過率が高い石英やダイヤモンドなどの材料が望ましい。特に、ダイヤモンドは熱伝導率も高く、本実施の形態における検体接触部として望ましい材料となる。   In the configuration of FIG. 4, the specimen contact portion 401 is preferably made of a material such as quartz or diamond that has high thermal resistance and high transmittance for the selective heating light 105. In particular, diamond has a high thermal conductivity and is a desirable material for the specimen contact portion in the present embodiment.

また、図4の構成でも図1の構成と同様に、温度計測手段110を備えることで、再現性の高い計測が可能となる。   Further, in the configuration of FIG. 4, similarly to the configuration of FIG. 1, measurement with high reproducibility is possible by including the temperature measurement unit 110.

また、選択加熱光照射面から冷却する場合は、透明な温度計測手段がより望ましく、放射温度計を用いることがより望ましい。これによって、生体と検体接触部の接触(接触熱抵抗)に関係なく、生体の表面温度を計測することが可能であり、更に、応答速度も速いため、本実施の形態において、最も望ましい構成となる。   Moreover, when cooling from the selective heating light irradiation surface, a transparent temperature measuring means is more desirable, and it is more desirable to use a radiation thermometer. As a result, the surface temperature of the living body can be measured regardless of the contact between the living body and the specimen contact portion (contact thermal resistance), and the response speed is also fast. Become.

より均一に選択加熱光105を生体に照射することが可能となるため、より高精度な成分濃度の分布計測が可能となる。   Since it is possible to irradiate the living body with the selective heating light 105 more uniformly, it is possible to measure the distribution of the component concentration with higher accuracy.

また、図5に示すように、超音波プローブ102aと生体104の間に検体接触部501を挿入した構成とすることで、図4の構成より更に、生体104内を均一に冷却することが可能となるため、全域をより均一に冷却することで、高精度な計測が可能な分光計測装置となるため更に望ましい。   In addition, as shown in FIG. 5, the configuration in which the specimen contact portion 501 is inserted between the ultrasonic probe 102 a and the living body 104 can cool the inside of the living body 104 more uniformly than the configuration of FIG. 4. Therefore, it is more desirable to cool the entire area more uniformly, so that a spectroscopic measurement apparatus capable of high-precision measurement is obtained.

また、図5の構成でも図1の構成と同様に、サーミスタなどの温度計測手段を備えることで、再現性の高い計測が可能となる。   Further, in the configuration of FIG. 5 as well, in the same way as the configuration of FIG. 1, measurement with high reproducibility is possible by providing temperature measurement means such as a thermistor.

しかし、図5の構成では、温度変化によって音速が変化する音速熱変化部材502を、超音波プローブ102aから放射される超音波パルスが通るエリアに設置しておくことがより望ましい。   However, in the configuration of FIG. 5, it is more desirable to install the sonic heat change member 502 whose sound speed changes due to a temperature change in an area through which an ultrasonic pulse radiated from the ultrasonic probe 102a passes.

これによって、超音波計測装置102で音速熱変化部材502を超音波パルスが通過する時間を計測するだけで、検体接触部501の温度を求めることが可能となる。   As a result, the temperature of the specimen contact portion 501 can be obtained simply by measuring the time during which the ultrasonic pulse passes through the sonic heat change member 502 with the ultrasonic measurement device 102.

音速熱変化部材502の例としては、温度変化による音速変化が大きい材料が望ましく、ゴムや樹脂などの材料を用いることで安価で、軽量な超音波プローブが可能となるため望ましい。   As an example of the sonic heat change member 502, a material having a large change in sound speed due to a temperature change is desirable, and an inexpensive and lightweight ultrasonic probe can be obtained by using a material such as rubber or resin.

また、ガラス転移点が常温に近い材料を用いることで、温度変化による音速変化が大きく、より高精度な計測が可能となるため望ましい。   In addition, it is desirable to use a material having a glass transition point close to room temperature because the change in sound velocity due to a temperature change is large and more accurate measurement is possible.

ただし、生体と超音波プローブの間に音速熱変化部材を備える場合、生体や超音波プローブと異なる音響インピーダンスの材料であることが望ましく、特に、1.4×10kg/ms以下、もしくは1.6×10kg/ms以上の材料であることが望ましい。 However, when the sonic heat change member is provided between the living body and the ultrasonic probe, it is desirable that the material has an acoustic impedance different from that of the living body or the ultrasonic probe, in particular, 1.4 × 10 6 kg / m 2 s or less, Alternatively, the material is preferably 1.6 × 10 6 kg / m 2 s or more.

これによって、音速熱変化部材の生体との境界面、超音波プローブとの境界面において、より大きな超音波パルスの反射が発生するため、高精度に温度を計測することが可能となる。   As a result, a larger ultrasonic pulse is reflected at the boundary surface between the sonic heat change member and the living body and the boundary surface between the ultrasonic probe and the temperature can be measured with high accuracy.

また、反射をある程度以下に抑えることが望ましく、音速熱変化部材の音響インピーダンスは1.0〜1.4×10kg/msか、もしくは1.6〜2.25×10kg/msであることがより望ましく、より高感度な超音波プローブが可能となる。 Moreover, it is desirable to suppress reflection to a certain extent, and the acoustic impedance of the sonic heat change member is 1.0 to 1.4 × 10 6 kg / m 2 s, or 1.6 to 2.25 × 10 6 kg / m 2 s is more desirable, and a more sensitive ultrasonic probe is possible.

例えば、ポリエチレンや、シリカとアクリルの混合物などを音速熱変化材料としても用いることが可能である。   For example, polyethylene or a mixture of silica and acrylic can be used as the sonic heat change material.

サーミスタや放射温度計を用いる場合より、安価な温度計測手段が実現可能であり、安価な分光計測装置を提供することが可能となるため望ましい。   This is desirable because an inexpensive temperature measurement means can be realized and an inexpensive spectroscopic measurement device can be provided, compared to the case where a thermistor or a radiation thermometer is used.

また、より望ましくは、図6に示すように、選択加熱光105を照射する領域内に、ファイバグレーティング601を備えた光ファイバを備えることが望ましい。   More desirably, as shown in FIG. 6, it is desirable to provide an optical fiber including a fiber grating 601 in a region where the selective heating light 105 is irradiated.

上記ファイバグレーティング601は、グレーティング周期によって、任意の波長の光の反射率が高くなるように設計することができる。また、ファイバグレーティング601の温度が変化することで、グレーティング部分の屈折率が変化するため、反射する光の波長が変わる。   The fiber grating 601 can be designed so that the reflectance of light of an arbitrary wavelength is high depending on the grating period. Further, since the refractive index of the grating portion changes as the temperature of the fiber grating 601 changes, the wavelength of the reflected light changes.

つまり、反射する光の波長をモニタすることで温度計測手段として用いることが可能となる。   That is, it can be used as a temperature measuring means by monitoring the wavelength of the reflected light.

また、ファイバグレーティング601を温度計測手段として用いることによって、光や超音波が通る部分に温度計測手段を設置することが可能となるため、より高精度に温度の調整が可能となる。つまり、計測ごとの温度のばらつきによる計測バラつきが発生することを更に軽減することが可能となる。   Further, by using the fiber grating 601 as the temperature measuring means, it is possible to install the temperature measuring means in a portion through which light and ultrasonic waves pass, so that the temperature can be adjusted with higher accuracy. That is, it is possible to further reduce the occurrence of measurement variations due to temperature variations for each measurement.

図4〜6の構成においても、駆動電源108によって駆動される熱交換部107によって、検体接触部の熱をフィンやファンとフィンを組み合わせた放熱部109に移動させることで、より軽量な分光計測装置を実現することが可能となるため望ましい。   4 to 6, the heat exchange unit 107 driven by the driving power source 108 moves the heat of the specimen contact unit to the heat radiating unit 109 that combines the fins, the fan, and the fins. This is desirable because it makes it possible to implement the device.

また、特にペルチエからなる熱交換部とフィンのみの放熱部を備えた構成が望ましく、より振動が少なく、高精度に計測することが可能な分光計測装置を実現することが可能となる。   In addition, a configuration including a heat exchanging unit made of Peltier and a heat dissipating unit including only fins is desirable, and a spectroscopic measurement apparatus that can perform measurement with less vibration and high accuracy can be realized.

更に、サーミスタなどの温度計測手段を検体接触部に設置し、温度計測手段によって計測した検体接触部の温度に関する情報を用いて、駆動電源108を制御することが望ましく、生体104をより最適で、且つ、計測ごとに生体104の温度がバラつくことを抑制することが可能となるため、より再現性の高い計測が可能となる。   Furthermore, it is desirable to install a temperature measurement means such as a thermistor in the specimen contact portion, and to control the drive power supply 108 using information related to the temperature of the specimen contact portion measured by the temperature measurement means. And since it becomes possible to suppress that the temperature of the biological body 104 varies for every measurement, measurement with higher reproducibility becomes possible.

また、本実施の形態の分光計測装置において、レーザ光源101aの駆動電流や、選択加熱光105の出力をモニタリングする手段を備えることがより望ましく、生体への光加熱を開始した後、熱交換部107への駆動電流を増やし、冷却効果を増大させることが望ましい。これによって、より大きな出力の選択加熱光105を生体104に照射することが可能となるため、更に高精度な分光計測装置を実現することが可能となる。   Further, in the spectroscopic measurement apparatus of the present embodiment, it is more desirable to include a means for monitoring the drive current of the laser light source 101a and the output of the selective heating light 105, and after starting the light heating to the living body, the heat exchange unit It is desirable to increase the drive current to 107 and increase the cooling effect. As a result, it is possible to irradiate the living body 104 with the selective heating light 105 having a larger output, and thus it is possible to realize a more accurate spectroscopic measurement apparatus.

また、超音波計測装置による生体内部構造計測時の検体接触部の温度は−4℃以上であることが望ましく、これによって、皮膚の凍傷を防ぐことが可能となる。   Moreover, it is desirable that the temperature of the specimen contact portion at the time of measuring the internal structure of the living body by the ultrasonic measurement device is −4 ° C. or higher, which can prevent skin frostbite.

また、15℃以上であることがより望ましく、細胞に必要な酸素を供給することが可能となるため、長時間の計測を実施しても、体温低下による疲れを感じにくくなる。   Moreover, it is more desirable that the temperature is 15 ° C. or higher, and it is possible to supply necessary oxygen to the cells. Therefore, even if measurement is performed for a long time, it is difficult to feel fatigue due to a decrease in body temperature.

また、25℃以下が望ましく、体温の個人差の影響を受けず、生体の冷却が可能となる。   In addition, the temperature is preferably 25 ° C. or lower, and the living body can be cooled without being affected by individual differences in body temperature.

また、図4に示すように、検体接触部401を通して選択加熱光105を照射する場合、室温以上とすることが望ましい。検体接触部に結露が発生することを防ぐことが可能となり、結露による生体104への選択加熱光105照射不均一性を抑制することが可能となる。つまり、再現性の高い光照射が可能となり、計測ごとの精度バラつきを抑制することが可能となる。   In addition, as shown in FIG. 4, when the selective heating light 105 is irradiated through the specimen contact portion 401, it is desirable that the temperature is room temperature or higher. It becomes possible to prevent dew condensation from occurring in the specimen contact portion, and it is possible to suppress non-uniformity of irradiation of the selective heating light 105 to the living body 104 due to dew condensation. That is, light irradiation with high reproducibility is possible, and variation in accuracy for each measurement can be suppressed.

また、図4に示すように、検体接触部401を通して選択加熱光105を照射する場合、30℃以下が望ましい。皮膚表面の発汗による、生体104への選択加熱光105照射不均一性を抑制することが可能となるため、再現性の高い光照射が可能となり、計測ごとの精度バラつきを抑制することが可能となる。   Further, as shown in FIG. 4, when the selective heating light 105 is irradiated through the specimen contact portion 401, 30 ° C. or lower is desirable. Since it is possible to suppress the nonuniformity of irradiation of the selective heating light 105 to the living body 104 due to sweating on the skin surface, it becomes possible to perform light irradiation with high reproducibility and to suppress variation in accuracy for each measurement. Become.

また、人種、性別、湿度などによる発汗温度の個体差による影響を防ぐため、被検体となる生体の発汗温度を計測した後、その温度を上回ることがないように、検体接触部401の温度を調節することが、最も望ましい。   In addition, in order to prevent the influence of individual differences in sweating temperature due to race, sex, humidity, etc., the temperature of the specimen contact unit 401 is measured so as not to exceed the temperature after measuring the sweating temperature of a living body as a subject. Is most desirable.

また、透明な圧電材料を用いた超音波プローブは光と超音波の両方を同一箇所から生体に照射することが可能となる。透明な圧電体材料である水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムなどのバルク型透明圧電材料を用いた超音波プローブを用いることで、安価に、超音波プローブと生体の接触面での光照射が可能となる。これによって、生体の超音波プローブ付近の光強度が、より均一で強力となり、より高精度で高感度な計測が可能となるため望ましい。   In addition, an ultrasonic probe using a transparent piezoelectric material can irradiate a living body with both light and ultrasonic waves from the same location. By using an ultrasonic probe using a bulk type transparent piezoelectric material such as crystal, lithium niobate, and lithium tantalate, which are transparent piezoelectric materials, light irradiation at the contact surface between the ultrasonic probe and the living body can be performed at low cost. It becomes possible. This is desirable because the light intensity in the vicinity of the ultrasonic probe of the living body becomes more uniform and strong, and more accurate and sensitive measurement is possible.

また、ZnOやAINなどの単結晶薄膜技術を用いた透明圧電材料を用いることで、より小型な分光計測が可能となるため望ましい。   In addition, it is desirable to use a transparent piezoelectric material using a single crystal thin film technology such as ZnO or AIN because a smaller spectroscopic measurement becomes possible.

また、光透過特性に優れたITOなどの透明電極を用いて圧電材料に電圧を印加する超音波プローブを用いることが更に望ましいく、更に高感度で高精度な成分濃度計測が可能となる。   In addition, it is more desirable to use an ultrasonic probe that applies a voltage to a piezoelectric material using a transparent electrode such as ITO having excellent light transmission characteristics, and it is possible to measure a component concentration with higher sensitivity and accuracy.

また、酸化亜鉛系やマグネシウムからなる透明電極を用いることが更に望ましく、安価で、且つ高感度で高精度な成分濃度計測が可能となる。   Further, it is more desirable to use a transparent electrode made of zinc oxide or magnesium, and it is possible to measure the component concentration with low cost, high sensitivity and high accuracy.

また、図9に示すように、水槽901内に水902を入れて、その中に設置した生体104に対して、選択加熱光105、超音波プローブ102aからの超音波を照射し、生体104内で反射した超音波を再び超音波プローブ102aで計測する分光計測装置としてもよい。   Further, as shown in FIG. 9, water 902 is put into a water tank 901, and the living body 104 placed therein is irradiated with the selective heating light 105 and ultrasonic waves from the ultrasonic probe 102 a, and the inside of the living body 104. It is good also as a spectroscopic measurement apparatus which measures again the ultrasonic wave reflected in by the ultrasonic probe 102a.

図9の構成では、水902の温度を調節することで、生体104を冷却することが可能となる。   In the configuration of FIG. 9, the living body 104 can be cooled by adjusting the temperature of the water 902.

また、水902の温度を調節するため、図1に示したような温度調節機構(107〜110)を備えることが望ましい。より自由な温度に調節することが可能となり、計測のバラつきを抑制することが可能となる。   Moreover, in order to adjust the temperature of the water 902, it is desirable to provide a temperature adjustment mechanism (107 to 110) as shown in FIG. It becomes possible to adjust to a more free temperature, and it becomes possible to suppress variation in measurement.

また、水902の温度は15℃以上であることがより望ましく、生体内の細胞に必要な酸素を供給することが可能な血流量が維持されるため、長時間の計測を実施しても、体温低下による疲れを感じにくくなる。   In addition, the temperature of the water 902 is more preferably 15 ° C. or higher, and a blood flow rate capable of supplying oxygen necessary for cells in the living body is maintained. It becomes difficult to feel tiredness due to a decrease in body temperature.

また、水902の温度は25℃以下が望ましく、体温の個人差の影響を受けず、生体の冷却が可能となる。   Further, the temperature of the water 902 is preferably 25 ° C. or less, and the living body can be cooled without being affected by the individual difference in body temperature.

また、ここでは、水を用いたが、必ずしも水である必要は無い。しかし、粘性の比較的低い液体であることが望ましく対流による熱の移動で、効果的な生体の冷却が可能となるため、高精度な成分濃度計測が可能となる。   Moreover, although water was used here, it does not necessarily need to be water. However, it is desirable that the liquid has a relatively low viscosity, and it is possible to cool the living body effectively by the movement of heat by convection, so that it is possible to measure the component concentration with high accuracy.

水のほかには、例えば、エタノールであってもいい。エタノールは殺菌効果も高いため防腐剤を混ぜる必要がなく、更に、気化熱によって大気中に放出される熱が大きいため、より少ないエネルギーで低温に調節することが可能となる。   In addition to water, for example, ethanol may be used. Since ethanol has a high bactericidal effect, it is not necessary to mix a preservative, and furthermore, since the heat released into the atmosphere by the heat of vaporization is large, it can be adjusted to a low temperature with less energy.

また、水を用いる場合は、安価な分光計測装置が実現できる。また、水は、屈折率、音響インピーダンス、共に、生体と同程度であり、光と超音波を共に高効率に照射することが可能となるため望ましい。超音波プローブ102aを直接生体に押し当てることなく計測することも可能であり、超音波プローブを押し当てることによって生体の形状が変形することもなく、過去の計測結果との比較においても、より高精度に比較することが可能となるためのぞましい。   Further, when water is used, an inexpensive spectroscopic measurement device can be realized. Further, water is desirable because it has a refractive index and an acoustic impedance that are comparable to those of a living body, and can irradiate both light and ultrasonic waves with high efficiency. It is also possible to perform measurement without directly pressing the ultrasonic probe 102a against the living body, and the shape of the living body is not deformed by pressing the ultrasonic probe, and even higher in comparison with past measurement results. It is desirable to be able to compare with accuracy.

ただし、水を用いる場合は、防腐剤を混ぜた水とすることが望ましく、再現性の高い成分濃度計測が可能となる。   However, when water is used, it is desirable to use water mixed with an antiseptic, and component concentration can be measured with high reproducibility.

また、界面活性剤を混入させた水を用いることがより望ましく、生体表面に気泡が発生することを抑制し、より高精度な成分濃度計測が可能となる。   Moreover, it is more desirable to use water mixed with a surfactant, and it is possible to suppress the generation of bubbles on the surface of the living body and to measure the component concentration with higher accuracy.

また、本実施の形態の分光計測装置にて、生体内の成分濃度計測を行う場合、下記の条件で計測を行うことがより望ましい。   In addition, when the in-vivo component concentration measurement is performed with the spectroscopic measurement apparatus of the present embodiment, it is more preferable to perform the measurement under the following conditions.

例えば、ニコチンを摂取することで、更に、血流量を低下させることが可能となるため、ニコチンを摂取した状態で分光計測を行うことがより望ましく、これによって、更に、高精度な計測が可能となる。   For example, ingestion of nicotine can further reduce blood flow, so it is more desirable to perform spectroscopic measurement in the state of ingestion of nicotine, thereby enabling more accurate measurement. Become.

また、より望ましくは、喫煙や受動喫煙によってニコチンを摂取する場合、ニコチンを摂取してから一時間半以内に本発明の分光計測装置を用いて分光計測を行うことが望ましく、より、ニコチンによる血流量が低下した状態で計測が可能となるため、高精度な成分濃度計測が可能となる。   More preferably, when nicotine is ingested by smoking or passive smoking, it is desirable to perform spectroscopic measurement using the spectroscopic measurement device of the present invention within one and a half hours after ingesting nicotine. Since measurement is possible in a state where the flow rate is reduced, highly accurate component concentration measurement is possible.

また、ニコチンパッチを用いてニコチンを摂取することによって、より局所的に血流を低下させることが可能となるため、より少量のニコチン摂取で高精度な成分濃度計測が可能となるため、未成年などの若年者への適用において、より望ましい方法となる。   In addition, by taking nicotine using a nicotine patch, it is possible to lower blood flow more locally, so it is possible to measure component concentrations with high accuracy with a smaller amount of nicotine, so minors It becomes a more desirable method in the application to young people such as.

また、消炎鎮痛剤や電気刺激などによって、血流量を低下させる方法を用いても良い。   Moreover, you may use the method of reducing a blood flow rate by an anti-inflammatory analgesic, electrical stimulation, etc.

喫煙や受動喫煙による血流量低下は、より安価な実現手段であるが、血流低下量の調整が難しく、鎮痛剤や電気刺激による方法を用いることで、より高精度な成分濃度計測が可能となるため望ましく、更に、高精度な計測が可能となる。   Blood flow reduction due to smoking or passive smoking is a cheaper means of realization, but it is difficult to adjust the blood flow reduction, and it is possible to measure the concentration of components with higher accuracy by using methods using analgesics and electrical stimulation. Therefore, it is desirable, and more accurate measurement is possible.

また、カフェインは逆に血流を増加させる働きがあるため、カフェインの摂取後15分以内、または、カフェイン摂取後30分以上後に分光計測を行うことがより望ましく、これによって、更に高精度な成分濃度計測が可能となる。   Also, since caffeine has a function to increase blood flow, it is more desirable to perform spectroscopic measurement within 15 minutes after ingestion of caffeine, or 30 minutes or more after ingestion of caffeine. Accurate component concentration measurement is possible.

また、成分濃度計測を行う部分やその周辺部を加圧した状態で成分濃度計測を実施することが望ましい。加圧することで血流を抑制することが可能となるため、更に、高精度な成分濃度計測が可能となる。   In addition, it is desirable to perform component concentration measurement in a state in which the portion where the component concentration is measured and the peripheral portion are pressurized. Since the blood flow can be suppressed by pressurization, the component concentration can be measured with high accuracy.

以上、本実施の形態では、音速の温度変化量から光の吸収率を求める分光計測装置について示したが、図3に従来例を示したような光音響波のエネルギーから光の吸収率を求める分光計測装置においても同様に、検体である生体を冷却した状態で成分濃度を計測することによって、血流による熱の移動を抑制することができ、より高精度な成分濃度計測が可能となる。   As described above, in the present embodiment, the spectroscopic measurement apparatus that obtains the light absorptance from the amount of change in the temperature of sound speed has been described. However, the light absorptance is obtained from the photoacoustic wave energy as shown in FIG. Similarly, in the spectroscopic measurement apparatus, by measuring the component concentration in a state where the living body as the specimen is cooled, the movement of heat due to the blood flow can be suppressed, and the component concentration can be measured with higher accuracy.

また、図1、図4〜6に示した分光計測装置のレーザ光源101aをパルスレーザ光源301aに置き換えることで、光音響波のエネルギーから光の吸収率を求める分光計測装置が可能であり、同様の構成で同様の効果が得られる。   In addition, by replacing the laser light source 101a of the spectroscopic measurement apparatus shown in FIG. 1 and FIGS. 4 to 6 with a pulse laser light source 301a, a spectroscopic measurement apparatus for obtaining the light absorption rate from the photoacoustic wave energy is possible. The same effect can be obtained with this configuration.

また、図示しないが、パルス光とCW光の両方の駆動が可能な光源を備えた分光計測装置や、2つの光源(パルス光源とCW光源)を備えた分光計測装置では、光加熱による温度上昇量を音速変化と光音響波エネルギーの両方で計測することが可能な分光計測装置が可能となり、更に高精度の成分濃度計測が可能となるため望ましい。   Although not shown, in a spectroscopic measurement device having a light source capable of driving both pulsed light and CW light and a spectroscopic measurement device having two light sources (pulse light source and CW light source), the temperature rises due to light heating. It is desirable because a spectroscopic measurement apparatus capable of measuring the amount by both sound velocity change and photoacoustic wave energy becomes possible, and more accurate component concentration measurement is possible.

また、パルス光の光強度を調節することが可能なパルス光源を用いることがより望ましく、非線形吸光特性を求めることも可能となるため、更に高精度の成分濃度計測が可能となる。   Further, it is more desirable to use a pulsed light source that can adjust the light intensity of the pulsed light, and it is also possible to obtain a non-linear light absorption characteristic, so that the component concentration can be measured with higher accuracy.

また、本実施の形態では脂肪の濃度を計測する分光計測装置の例について示したが、本発明は、光加熱現象を応用したすべての成分濃度計測に適用することが可能でとなることは言うまでもない。例えば、波長650nm〜800nmの波長の光を用いて、ヘモグロビンの酸素飽和度(酸化ヘモグロビンノ濃度と脱酸化ヘモグロビンの濃度の比)を計測する分光計測装置も可能であり、癌と良性腫瘍の判断や火傷の深さ診断に適用することも可能となる。   In the present embodiment, an example of a spectroscopic measurement apparatus that measures the concentration of fat has been described. However, it goes without saying that the present invention can be applied to all component concentration measurements to which the light heating phenomenon is applied. Yes. For example, a spectroscopic measurement device that measures the oxygen saturation of hemoglobin (ratio of oxidized hemoglobin concentration to deoxygenated hemoglobin concentration) using light having a wavelength of 650 nm to 800 nm is also possible, and determination of cancer and benign tumor is possible. It is also possible to apply to diagnosis of burn depth.

また、脂肪の濃度を計測する場合、ヘモグロビンの濃度や酸素飽和度を計測する場合など、いずれの場合においても、複数の波長の光を生成する光源を用いて、複数の波長の光の吸収率を求めることが望ましく、更に、構成な成分濃度計測が可能となる。   In any case, such as when measuring fat concentration, when measuring hemoglobin concentration or oxygen saturation, etc., using a light source that generates light of multiple wavelengths, the absorption rate of light of multiple wavelengths It is desirable to obtain the component concentration, and the component concentration measurement can be performed.

また、光音響波エネルギーから癌の性状診断のためのヘモグロビン酸素飽和度計測する用途では、パルス光のパルス幅(出力全半値幅)が0.33μs以下であることが望ましく、癌の性状診断に必要な解像度が得られる。   In addition, in the application of measuring hemoglobin oxygen saturation for cancer property diagnosis from photoacoustic wave energy, it is desirable that the pulse width of the pulsed light (full width at half maximum of output) is 0.33 μs or less, which is useful for cancer property diagnosis. The required resolution can be obtained.

また、光音響波エネルギーから血管内プラークの脂肪度を計測する用途では、パルス光のパルス幅が、0.07μs未満であることが望ましく、血管内プラークの性状診断に必要な解像度が得られる。   Moreover, in the application which measures the fat degree of an intravascular plaque from photoacoustic wave energy, it is desirable that the pulse width of pulsed light is less than 0.07 microseconds, and the resolution required for the diagnosis of the characteristic of an intravascular plaque is obtained.

また、パルス幅0.2ns以上であることが望ましく、より生体の透過率が高い超音波を発生させることが可能となるため、より深い部分の成分濃度計測が可能となる。   In addition, it is desirable that the pulse width is 0.2 ns or more, and it is possible to generate an ultrasonic wave having a higher biological transmittance, so that it is possible to measure a component concentration in a deeper part.

また、本実施の形態は生体以外を対象にした分光計測装置に適用してもよい。   Further, the present embodiment may be applied to a spectroscopic measurement device intended for other than a living body.

例えば、食品に混入する異物の計測などの例にも展開することが可能となる。   For example, the present invention can be applied to an example of measuring foreign matters mixed in food.

また、本実施の形態では、光による加熱を超音波で計測する分光計測装置について示したが、本発明の分光計測装置は、必ずしも超音波を用いた分光計測装置である必要はない。   Further, in the present embodiment, the spectroscopic measurement apparatus that measures the heating by light with ultrasonic waves has been described, but the spectroscopic measurement apparatus of the present invention does not necessarily need to be a spectroscopic measurement apparatus using ultrasonic waves.

例えば、光加熱による温度変化を熱電対による温度計測や、放射温度計を用いて計測する分光計測装置においても同様の構成で、同様の効果が得られる。   For example, the same effect can be obtained with a similar configuration in a spectroscopic measurement apparatus that measures temperature change by light heating using a thermocouple or a radiation thermometer.

熱電対を用いることでより安価な成分濃度計測が可能となるため望ましい。   The use of a thermocouple is desirable because it enables more inexpensive component concentration measurement.

また、放射温度計を用いることで非接触での成分濃度計測が可能となるため望ましい。   In addition, it is desirable to use a radiation thermometer because component concentration can be measured in a non-contact manner.

また、本実施の形態にて示したように温度上昇による音速変化を利用した分光計測装置は、光による加熱を、生体内の直進性に優れた安価な手段である超音波を用いて計測していることにより、生体内部においても位置分解能に優れた安価な成分濃度(分布)計測が可能となるため望ましい。   In addition, as shown in the present embodiment, a spectroscopic measurement device that uses a change in sound velocity due to a temperature rise measures heating by light using ultrasound, which is an inexpensive means that is excellent in straightness in a living body. Therefore, it is desirable because it enables inexpensive component concentration (distribution) measurement with excellent position resolution even inside the living body.

また、温度上昇による膨張を光音響波エネルギーとして計測する分光計測装置は、光吸収率の差(膨張率の差)をより顕著に検出することが可能な分光計測装置であり、安価で高コントラストな成分濃度(分布)計測が可能となるため望ましい。   In addition, the spectroscopic measurement device that measures the expansion due to temperature rise as photoacoustic wave energy is a spectroscopic measurement device that can detect the difference in light absorption rate (difference in expansion rate) more significantly, and is inexpensive and has high contrast. This is desirable because it enables accurate component concentration (distribution) measurement.

また、本実施の形態では、図5、図6において、超音波プローブと検体(生体)の間に検体接触部を備えた構成について示したが、超音波プローブの生体との接触面自体が検体接触部として、生体の熱を吸収する構成としてもよい。   In the present embodiment, the configuration in which the sample contact portion is provided between the ultrasound probe and the sample (living body) is shown in FIGS. 5 and 6, but the contact surface itself of the ultrasound probe with the living body is the sample. It is good also as a structure which absorbs the heat | fever of a biological body as a contact part.

(実施の形態2)
本発明は、実施の形態1に示したように、光加熱現象を利用した分光計測装置において、有効となるが、光加熱を利用した別の装置においても効果を発揮する。
(Embodiment 2)
As described in the first embodiment, the present invention is effective in a spectroscopic measurement apparatus using a light heating phenomenon, but also exhibits an effect in another apparatus using light heating.

ここでは、癌組織を加熱して死滅させる癌治療を目的とした光照射装置(ハイパーサーミア)の例について説明する。   Here, an example of a light irradiation device (hyperthermia) for the purpose of cancer treatment that heats and kills cancer tissue will be described.

まず、ハイパーサーミアについて説明する。   First, hyperthermia will be described.

癌組織は正常組織に比べて熱に弱く、例えば46℃に加熱することで、数分で死滅することが分かっている。しかし、46℃では正常組織の一部も死滅してしまう。   It has been found that cancer tissue is weaker than heat compared to normal tissue, and can be killed in a few minutes by heating to 46 ° C., for example. However, at 46 ° C., part of the normal tissue is also killed.

このため、より望ましくは癌組織のみを選択的に加熱したい。例えば、正常組織を41℃に抑えて、癌組織のみを46℃に加熱することが出来れば、正常組織を傷つけることなく癌組織のみを死滅させることが可能となる。   For this reason, it is more desirable to selectively heat only the cancer tissue. For example, if the normal tissue can be suppressed to 41 ° C. and only the cancer tissue can be heated to 46 ° C., only the cancer tissue can be killed without damaging the normal tissue.

以下で、癌組織のみの温度をより選択的に上昇させる光照射装置について説明する。   Below, the light irradiation apparatus which raises the temperature of only cancer tissue more selectively is demonstrated.

図7は本発明の実施の形態2に係る光照射装置の一例を示す概略図である。   FIG. 7 is a schematic view showing an example of a light irradiation apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.

図7の光照射装置は、実施の形態1の分光計測装置と同様に、少なくとも光源101、検体接触部103から構成される。実施の形態1と同様に、検体接触部103で、生体703の熱を吸収し、生体703の温度を低下させた状態で、光源101にて生成された選択加熱光702を生体703に照射する。ここで、本実施の形態において、生体703は乳房や前立腺など、癌組織701を備えた部位となる。   The light irradiation apparatus of FIG. 7 includes at least a light source 101 and a specimen contact unit 103, as in the spectroscopic measurement apparatus of the first embodiment. As in the first embodiment, the specimen contact unit 103 absorbs the heat of the living body 703 and lowers the temperature of the living body 703 to irradiate the living body 703 with the selective heating light 702 generated by the light source 101. . Here, in the present embodiment, the living body 703 is a part including a cancer tissue 701 such as a breast or a prostate.

光源101としては、癌組織の光吸収率が正常組織の光吸収率より高い光を生成する光源を用いる。例えば、600nmから800nmの選択加熱光702を生成するレーザ光源やLEDを用いる。   As the light source 101, a light source that generates light whose light absorption rate of cancer tissue is higher than that of normal tissue is used. For example, a laser light source or an LED that generates selective heating light 702 from 600 nm to 800 nm is used.

これにより、選択加熱光702は生体703内の癌組織701を選択的に加熱することが可能となる。   As a result, the selective heating light 702 can selectively heat the cancer tissue 701 in the living body 703.

通常、癌組織701から、その周辺部に向かって流れる血流によって多くの熱が運ばれるため、周辺部の温度も上昇してしまう。しかし、本発明の光照射装置を用いた光照射装置では、生体の温度を低下させることで血流量を抑える効果を備えており、より選択的に癌組織701のみの温度を上昇させることが可能となる。これによって、癌組織701を死滅させる際に、死滅させてしまっていた正常組織を減らすことが可能となる。   Usually, since a lot of heat is carried from the cancer tissue 701 by the blood flow flowing toward the periphery thereof, the temperature of the periphery also rises. However, the light irradiation apparatus using the light irradiation apparatus of the present invention has an effect of suppressing blood flow by reducing the temperature of the living body, and can increase the temperature of only the cancer tissue 701 more selectively. It becomes. As a result, when the cancer tissue 701 is killed, the normal tissue that has been killed can be reduced.

また、図8は、本発明の実施の形態2に係る別の光照射装置の一例を示す概略構成図である。   FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing an example of another light irradiation apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.

図8の光照射装置も図7の光照射装置と同様に癌治療を目的とした光照射装置とする。   The light irradiation apparatus in FIG. 8 is also a light irradiation apparatus for cancer treatment similar to the light irradiation apparatus in FIG.

図8の光照射装置は、少なくとも光源101、検体接触部401から構成される。検体接触部401で、生体703の熱を吸収し、生体703の温度を低下させた状態で、光源101にて生成された選択加熱光702を生体703に照射する。   The light irradiation apparatus in FIG. 8 includes at least a light source 101 and a specimen contact unit 401. The specimen contact unit 401 irradiates the living body 703 with the selective heating light 702 generated by the light source 101 while absorbing the heat of the living body 703 and lowering the temperature of the living body 703.

ここで、図7と異なり、図8の光照射装置では、選択加熱光702は検体接触部401を通して生体703に照射される。そのため、本構成では検体接触部401は、選択加熱光702を透過する部材で構成されていることが望ましい。例えば、検体接触部401として、アクリル系の樹脂や石英基盤のように光透過率が高い材料を用いることで、効率よく選択加熱光702を生体703に照射することが可能となるため、より低消費電力な光照射装置となる。   Here, unlike FIG. 7, in the light irradiation apparatus of FIG. 8, the selective heating light 702 is irradiated to the living body 703 through the specimen contact portion 401. Therefore, in this configuration, it is desirable that the specimen contact unit 401 is configured by a member that transmits the selective heating light 702. For example, by using a material having a high light transmittance such as an acrylic resin or a quartz substrate as the specimen contact portion 401, the living body 703 can be efficiently irradiated with the selective heating light 702. It becomes a light irradiator with high power consumption.

また、検体接触部401として、ダイヤモンドのように、透明で且つ、熱伝導率が高い材料を用いることで、より生体703への冷却効果を高めることが可能となるため、より、死滅させる正常組織を減らすことが可能となる。   In addition, since the specimen contact portion 401 is made of a transparent material having a high thermal conductivity, such as diamond, the cooling effect on the living body 703 can be further enhanced. Can be reduced.

また、図7と同様に、検体接触部401には、熱交換部107、駆動電源108、放熱部109を備えることが望ましく、これによって、更に死滅させる正常組織を減らすことが可能となる。   Similarly to FIG. 7, it is desirable that the specimen contact unit 401 includes the heat exchanging unit 107, the drive power supply 108, and the heat radiating unit 109, which can further reduce normal tissues to be killed.

図7の光照射装置では、検体接触部401には光透過性の高さは求められなかったため、アルミや銅など安価で熱伝導率が高い材料の選択性が可能であり、安価な光照射装置が可能となる点で望ましい構成であった。   In the light irradiation apparatus of FIG. 7, since the specimen contact portion 401 is not required to have high light transmittance, it is possible to select an inexpensive material having high thermal conductivity such as aluminum or copper, and thus inexpensive light irradiation. This configuration is desirable in that the apparatus can be used.

一方、図8の光照射装置では、生体内で光強度が高く温度が上がりやすい光照射面から、生体の熱を奪うため、生体内の温度をより均一にすることが可能となる。このため、光照射面付近から生体深部まで、全域の血流量を低下させることが可能となり、特に、光照射面付近の癌組織を死滅させる場合に望ましい構成となる。また、光照射する面と検体接触部401で冷却する面が同一方向であることから、厚い(大きな)生体部分にも適用することが可能となるため望ましい。   On the other hand, in the light irradiation apparatus of FIG. 8, since the heat of the living body is taken away from the light irradiation surface where the light intensity is high and the temperature easily rises in the living body, the temperature in the living body can be made more uniform. For this reason, it is possible to reduce the blood flow volume in the entire region from the vicinity of the light irradiation surface to the deep part of the living body, and this is particularly desirable when killing cancer tissue near the light irradiation surface. In addition, since the surface to be irradiated with light and the surface to be cooled by the specimen contact unit 401 are in the same direction, it can be applied to a thick (large) living body part, which is desirable.

また、言うまでも無く、その他、生体内の血流量を制御するための実施の形態1の分光計測装置の構成と同様の構成によって、本実施の形態の光照射装置においては、より選択的に癌組織を死滅させることが可能となるため望ましい。   Needless to say, the light irradiation device of the present embodiment is more selectively configured by the same configuration as that of the spectroscopic measurement device of the first embodiment for controlling the blood flow in the living body. This is desirable because it allows cancer tissue to be killed.

(実施の形態3)
本実施の形態では、特定の波長の光で検体を加熱し、各部の吸光特性の違いによる温度上昇量の違いを音速の変化として計測する分光計測装置において、各部の材料組成や構成比によって、温度変化と音速変化の間の比例係数が異なることによる計測精度の低下を抑制することを目的とする。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, in a spectroscopic measurement apparatus that heats a specimen with light of a specific wavelength and measures a difference in temperature increase due to a difference in light absorption characteristics of each part as a change in sound velocity, depending on the material composition and composition ratio of each part, It aims at suppressing the fall of the measurement accuracy by the proportionality coefficient between temperature change and sound speed change differing.

例えば、音速や、温度変化と音速変化の間の比例係数(音速温度変化係数)は、物質によって異なる。   For example, the sound speed and the proportionality coefficient between the temperature change and the sound speed change (sound speed temperature change coefficient) vary depending on the substance.

水中を伝搬する音速は、24℃で1483m/s、37℃で1530m/sとなり、音速温度変化係数は、3.6m/s/℃となる。これに対して、例えば、脂肪組織内を伝搬する音速は、24℃で1476m/s、37℃で1412m/sとなり、音速温度変化係数は、−4.9m/s/℃となる。   The speed of sound propagating in water is 1483 m / s at 24 ° C., 1530 m / s at 37 ° C., and the sound speed temperature change coefficient is 3.6 m / s / ° C. On the other hand, for example, the speed of sound propagating in the adipose tissue is 1476 m / s at 24 ° C., 1412 m / s at 37 ° C., and the sound speed temperature change coefficient is −4.9 m / s / ° C.

また、生体内の様々な臓器については、水分や脂肪分などの濃度に応じて、それぞれ音速や音速温度変化係数が異なる。   Also, for various organs in the living body, the sound velocity and the sound velocity temperature change coefficient differ depending on the concentration of moisture, fat, and the like.

そのため、例えば、生体内の脂肪濃度分布を計測することを目的とし、実施の形態1と同様に1200nm程度の波長の光を生体に照射し、各部の音速の変化を超音波プローブで計測する構成の分光計測装置において、温度変化が脂肪濃度分布に比例したとしても、音速変化が温度変化に比例しない。脂肪以外の成分の構成割合に応じて、音速温度変化係数が場所によって異なる影響を受けてしまう。   Therefore, for example, for the purpose of measuring the fat concentration distribution in the living body, a configuration in which the living body is irradiated with light having a wavelength of about 1200 nm as in the first embodiment, and the change in the sound speed of each part is measured by the ultrasonic probe. Even if the temperature change is proportional to the fat concentration distribution, the sound speed change is not proportional to the temperature change. Depending on the composition ratio of components other than fat, the sonic temperature change coefficient is affected differently depending on the location.

このため、本実施の形態では、検体内の音速温度変化係数を求めることで、より高精度に光吸収率を求めることが可能であり、より高精度に所望の成分濃度分布を計測することが可能な分光計測装置について示す。   For this reason, in this embodiment, it is possible to obtain the light absorption rate with higher accuracy by obtaining the sonic temperature change coefficient in the specimen, and to measure the desired component concentration distribution with higher accuracy. A possible spectroscopic measurement device will be described.

図10に本実施の形態の分光計測装置の概略構成を示す。   FIG. 10 shows a schematic configuration of the spectroscopic measurement apparatus of the present embodiment.

図10の分光計測装置は少なくとも光源101、超音波計測装置102、検体接触部1001、熱変換部107、駆動電源108から構成される。   The spectroscopic measurement apparatus in FIG. 10 includes at least a light source 101, an ultrasonic measurement apparatus 102, a specimen contact unit 1001, a heat conversion unit 107, and a drive power supply 108.

ただし、本実施の形態の分光計測装置は、実施の形態1と異なる計測方法を用いる。   However, the spectroscopic measurement apparatus of the present embodiment uses a measurement method different from that of the first embodiment.

本実施の形態の分光計測装置は、予め、生体104に超音波プローブ102a、検体接触部1001を接触させた状態で下記の順で計測を行う。   The spectroscopic measurement apparatus according to the present embodiment performs measurement in the following order in a state where the ultrasonic probe 102a and the specimen contact unit 1001 are in contact with the living body 104 in advance.

(1)超音波音速計測工程(一回目)   (1) Ultrasonic sound velocity measurement process (first time)

(2)均一加熱・冷却開始:駆動電源108を用いて、熱変換部107による生体104の加熱(又は、冷却)を開始する。   (2) Uniform heating / cooling start: Using the drive power supply 108, heating (or cooling) of the living body 104 by the heat conversion unit 107 is started.

(3)超音波音速計測工程(二回目)   (3) Ultrasonic velocity measurement process (second time)

(4)選択光加熱開始   (4) Selective light heating start

(5)超音波音速計測工程(三回目)   (5) Ultrasonic sound velocity measurement process (third time)

(6)音速変化計算(一回目):(1)と(3)で得られた生体104から反射してきた超音波パルス波形(電気信号)を比較し、(2)の工程の前後の生体104内各部の音速変化量を求める。   (6) Sound velocity change calculation (first time): The ultrasonic pulse waveforms (electrical signals) reflected from the living body 104 obtained in (1) and (3) are compared, and the living body 104 before and after the step (2). The amount of change in sound velocity of each part is obtained.

(7)音速変化計算(二回目):(3)と(5)で得られた生体104から反射してきた超音波パルス波形(電気信号)を比較し、(2)の工程の前後の生体104内各部の音速変化量を求める。   (7) Sound velocity change calculation (second time): The ultrasonic pulse waveforms (electrical signals) reflected from the living body 104 obtained in (3) and (5) are compared, and the living body 104 before and after the step (2). The amount of change in sound velocity of each part is obtained.

(8)温度上昇量計算:(6)の結果から、生体104内の各位置の音速温度変化係数を求めて、(7)の結果と、音速温度変化係数から生体104内の各位置の温度上昇量を求める。   (8) Temperature rise amount calculation: The sound velocity temperature change coefficient at each position in the living body 104 is obtained from the result of (6), and the temperature at each position in the living body 104 is calculated from the result of (7) and the sound velocity temperature change coefficient. Find the amount of increase.

本実施の形態では、以上で示したように、少なくとも三回の超音波音速計測を実施する。   In the present embodiment, as described above, ultrasonic sound velocity measurement is performed at least three times.

まず、(1)〜(3)、(6)に示すように、検体接触部1001、駆動電源108、熱変換部107を用いた生体104の加熱時と非加熱時(又は、冷却時と非冷却時)の生体104内から反射した超音波パルス信号を比較する。上記加熱(冷却)方法を用いた生体104の温度変化は、生体104内の各部の材料組成やその濃度に関係のない温度変化を引き起こすため、生体104各部の温度を均一に加熱(冷却)することが可能となる。   First, as shown in (1) to (3) and (6), when the living body 104 is heated and not heated (or cooled and not) using the specimen contact unit 1001, the drive power supply 108, and the heat conversion unit 107. The ultrasonic pulse signals reflected from the living body 104 during cooling are compared. Since the temperature change of the living body 104 using the heating (cooling) method causes a temperature change that is not related to the material composition or concentration of each part in the living body 104, the temperature of each part of the living body 104 is uniformly heated (cooled). It becomes possible.

つまり、均一非加熱(冷却)時で、且つ、非選択加熱時である超音波音速計測(一回目)と均一加熱(冷却)時で、且つ、非選択加熱時である超音波音速計測(二回目)の各部の音速を比較することで、音速温度変化係数を求める。   That is, ultrasonic sound velocity measurement during uniform non-heating (cooling) and non-selective heating (first time) and ultrasonic sound velocity measurement during uniform heating (cooling) and non-selective heating (two) The sound velocity temperature change coefficient is obtained by comparing the sound velocity of each part of the second).

次に、(3)〜(5)、(7)に示すように、均一加熱(冷却)時で、且つ、選択加熱光照射時の超音波音速計測(二回目)と、均一加熱(冷却)時で、且つ、選択加熱光非照射時の超音波音速計測(三回目)の生体104内から反射した超音波パルス信号を比較する。特定波長の光を照射し、所望の材料濃度に応じた発熱(温度上昇)分布を発生させて、各部の温度変化による音速変化を求める。   Next, as shown in (3) to (5) and (7), ultrasonic sound velocity measurement (second time) and uniform heating (cooling) at the time of uniform heating (cooling) and selective heating light irradiation. The ultrasonic pulse signals reflected from the inside of the living body 104 for ultrasonic sound velocity measurement (third time) when no selective heating light is irradiated are compared. Light of a specific wavelength is irradiated to generate a heat generation (temperature rise) distribution according to a desired material concentration, and a change in sound velocity due to a temperature change in each part is obtained.

このように、本実施の形態の分光計測装置では、音速温度変化係数を求める手段(工程)を備えることで、選択加熱光照射時/非照射時の音速変化から、より実態に近い温度上昇量分布を算出することが可能となるため、より高精度な成分濃度検出が可能となる。   As described above, the spectroscopic measurement apparatus according to the present embodiment includes means (steps) for obtaining a sound speed temperature change coefficient, so that the temperature increase amount closer to the actual condition can be obtained from the sound speed change at the time of selective heating light irradiation / non-irradiation. Since the distribution can be calculated, the component concentration can be detected with higher accuracy.

ここで、サーミスタや熱電対などの温度計測手段110のように、生体104の温度を計測する手段を備えることが望ましく、より高精度に音速変化係数を求めることが可能となるため、より高精度な成分濃度計測が可能となる。   Here, it is desirable to provide a means for measuring the temperature of the living body 104, such as a temperature measuring means 110 such as a thermistor or a thermocouple, and the sound velocity change coefficient can be obtained with higher accuracy. It is possible to measure the concentration of components.

また、実施の形態1にて示したような、温度計測手段や加熱冷却手段を生体に接触させる箇所、それぞれの構成材料などの改良構成を用いることで、本実施の形態においても同様の効果を奏でることは言うまでも無い。   In addition, the same effect can be obtained in the present embodiment by using an improved configuration such as the location where the temperature measuring means and the heating / cooling means are brought into contact with the living body and the respective constituent materials as shown in the first embodiment. It goes without saying that he plays.

また、本実施の形態においても、1200nm程度(1100nm以上、1300nm以下)の波長の選択加熱光105を生体104に照射し、血管内プラーク106の脂肪度を計測する分光計測装置が可能となる。   Also in this embodiment, a spectroscopic measurement apparatus that irradiates the living body 104 with the selective heating light 105 having a wavelength of about 1200 nm (1100 nm or more and 1300 nm or less) and measures the fat degree of the intravascular plaque 106 becomes possible.

また、均一加熱・均一冷却共に、本実施の形態の効果を奏でるが、均一冷却であることによって、血流を抑制することによる実施の形態1で示した効果も奏でるため、均一冷却を実施することがより望ましい。   In addition, both uniform heating and uniform cooling have the effects of the present embodiment, but uniform cooling can also achieve the effects shown in the first embodiment by suppressing blood flow, so uniform cooling is performed. It is more desirable.

以下では、本実施の形態の分光計測装置の構成について、より詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration of the spectroscopic measurement apparatus according to the present embodiment will be described in more detail.

実施の形態1と同様に、レーザ光源101aから出射したレーザ光を生体に導光する手段として、光ファイバを用いたが、レンズやミラーによる光学系であってもよい。ただし、光ファイバを用いることで、より小型で軽量な導光手段となるため望ましい。   As in the first embodiment, the optical fiber is used as means for guiding the laser light emitted from the laser light source 101a to the living body. However, an optical system using a lens or a mirror may be used. However, it is desirable to use an optical fiber because the light guide means becomes smaller and lighter.

また、光源101としては、レーザ光源のほかにLEDや波長フィルター付きランプなど、特定の波長の光を生成する光源を用いることが可能であるが、導光手段として光ファイバを用いる場合は、光源としてレーザ光源を用いることが望ましい。より低消費電力な分光計測装置を実現することが可能となる。   In addition to the laser light source, the light source 101 can be a light source that generates light of a specific wavelength, such as an LED or a lamp with a wavelength filter. However, when an optical fiber is used as the light guide, It is desirable to use a laser light source. A spectroscopic measurement apparatus with lower power consumption can be realized.

また、光ファイバはマルチモードファイバを用いることが望ましく、光ファイバは少なくとも1周以上の巻き部101cを備えていることが望ましい。これによって、より均一な光照射が可能となるため、更に、高精度に生体内の成分濃度計測が可能な分光計測装置となる。   In addition, it is desirable to use a multimode fiber as the optical fiber, and it is desirable that the optical fiber includes at least one winding portion 101c. As a result, more uniform light irradiation is possible, and therefore, a spectroscopic measurement apparatus capable of measuring the concentration of components in a living body with high accuracy can be obtained.

また、検体接触部1001は、鉄やアルミ、銅などの金属やダイヤモンド、グラファイトなど、熱伝導率が高い材料であることが望ましく、より生体104の温度を高速に低下させることが可能となる。このため、分光計測装置として、計測速度を向上させることが可能となるため望ましい。   Further, the specimen contact portion 1001 is desirably a material having high thermal conductivity such as metal such as iron, aluminum, copper, diamond, graphite, and the temperature of the living body 104 can be lowered more quickly. For this reason, since it becomes possible to improve a measurement speed as a spectroscopic measurement apparatus, it is desirable.

また、検体接触部1001は、生体104との接触面積を拡大するため、生体にあわせた凹凸形状を備えることが望ましく、更に、高速な計測が可能となる。   Further, in order to increase the contact area with the living body 104, the specimen contact unit 1001 desirably has an uneven shape that matches the living body, and further enables high-speed measurement.

また、実施の形態1にて図4を用いて説明したように、光透過率が高い検体接触部を用いて、検体接触部を通して生体104に選択加熱光105を照射する構成としてもよい。   In addition, as described with reference to FIG. 4 in Embodiment 1, a configuration in which the specimen 104 is irradiated with the selective heating light 105 through the specimen contact portion using a specimen contact portion having a high light transmittance may be used.

これによって、光強度が高く温度が上がりやすく血流が増加しやすい部分である選択加熱光105照射面から、生体の熱を奪うため、生体内の温度をより均一に低下させることが可能となる。このため、光照射面付近から生体深部まで、全域の血流量を均一に低下させることが可能となる。つまり、より広範囲で高精度な成分濃度計測が可能となる。   Accordingly, since the heat of the living body is taken from the irradiation surface of the selective heating light 105, which is a portion where the light intensity is high and the temperature is likely to increase and the blood flow is likely to increase, the temperature in the living body can be reduced more uniformly. . For this reason, it becomes possible to uniformly reduce the blood flow volume in the entire region from the vicinity of the light irradiation surface to the deep part of the living body. That is, it is possible to measure the component concentration in a wider range and with high accuracy.

ただし、図10の分光計測装置では、検体接触部1001に、高い光透過性は求められなかったため、銅やアルミニウムのように安価で熱伝導率が高い材料を選択することが可能となり、安価な装置が可能となる点で望ましい構成であった。   However, in the spectroscopic measurement apparatus of FIG. 10, since the specimen contact portion 1001 is not required to have high light transmittance, it is possible to select an inexpensive and high thermal conductivity material such as copper or aluminum, which is inexpensive. This configuration is desirable in that the apparatus can be used.

光透過率が高い検体接触部としては熱抵抗が高く、且つ、選択加熱光105の透過率が高い石英やダイヤモンドなどの材料が望ましい。特に、ダイヤモンドは熱伝導率も高く、本実施の形態における検体接触部として望ましい材料となる。   As the specimen contact portion having a high light transmittance, a material such as quartz or diamond having a high thermal resistance and a high transmittance of the selective heating light 105 is desirable. In particular, diamond has a high thermal conductivity and is a desirable material for the specimen contact portion in the present embodiment.

また、図10の構成と同様に、温度計測手段を備えることで、更に、再現性の高い計測が可能となる。また、選択加熱光照射面から冷却する場合は、透明な温度計測手段がより望ましく、放射温度計を用いることがより望ましい。これによって、生体と検体接触部の接触(接触熱抵抗)に関係なく、生体の表面温度を計測することが可能であり、更に、応答速度も速いため、本実施の形態において、最も望ましい構成となる。   Further, similarly to the configuration of FIG. 10, by providing the temperature measuring means, it becomes possible to perform measurement with higher reproducibility. Moreover, when cooling from the selective heating light irradiation surface, a transparent temperature measuring means is more desirable, and it is more desirable to use a radiation thermometer. As a result, the surface temperature of the living body can be measured regardless of the contact between the living body and the specimen contact portion (contact thermal resistance), and the response speed is also fast. Become.

より均一に選択加熱光105を生体に照射することが可能となるため、より高精度な成分濃度の分布計測が可能となる。   Since it is possible to irradiate the living body with the selective heating light 105 more uniformly, it is possible to measure the distribution of the component concentration with higher accuracy.

また、実施の形態1にて図5を用いて示したように、超音波プローブ102aと生体104の間に検体接触部を挿入した構成とすることで、更に、生体104内を均一に加熱・冷却することが可能となるため、より高精度な計測が可能な分光計測装置となるため更に望ましい。   Further, as shown in FIG. 5 in the first embodiment, the configuration in which the specimen contact portion is inserted between the ultrasonic probe 102a and the living body 104 further heats the inside of the living body 104 uniformly. Since it becomes possible to cool, it is further desirable because it becomes a spectroscopic measurement apparatus capable of measuring with higher accuracy.

また、図10の構成と同様に、サーミスタなどの温度計測手段を備えることで、再現性の高い計測が可能となるため望ましい。   Similarly to the configuration of FIG. 10, it is desirable to provide temperature measurement means such as a thermistor because measurement with high reproducibility becomes possible.

また、実施の形態1にて図5を用いて示したように、温度変化によって音速が変化する音速熱変化部材を、超音波プローブ102aから放射される超音波パルスが通るエリアに設置しておくことがより望ましい。   Further, as shown in FIG. 5 in the first embodiment, a sonic heat change member whose sound speed changes due to a temperature change is installed in an area through which an ultrasonic pulse emitted from the ultrasonic probe 102a passes. It is more desirable.

これによって、超音波計測装置102で音速熱変化部材を超音波パルスが通過する時間を計測するだけで、検体接触部の温度を求めることが可能となる。   Thus, the temperature of the specimen contact portion can be obtained only by measuring the time during which the ultrasonic pulse passes through the sonic heat change member by the ultrasonic measurement device 102.

音速熱変化部材の例としては、実施の形態1と同様に、温度変化による音速変化が大きい材料が望ましく、ゴムや樹脂などの材料を用いることで安価で、軽量な超音波プローブが可能となるため望ましい。   As an example of the sonic heat change member, as in the first embodiment, a material having a large change in sound speed due to a temperature change is desirable. By using a material such as rubber or resin, an inexpensive and lightweight ultrasonic probe is possible. This is desirable.

また、ガラス転移点が常温に近い材料を用いることで、温度変化による音速変化が大きく、より高精度な計測が可能となるため望ましい。   In addition, it is desirable to use a material having a glass transition point close to room temperature because the change in sound velocity due to a temperature change is large and more accurate measurement is possible.

ただし、生体と超音波プローブの間に音速熱変化部材を備える場合、生体や超音波プローブと異なる音響インピーダンスの材料であることが望ましく、特に、1.4×10kg/ms以下、もしくは1.6×10kg/ms以上の材料であることが望ましい。 However, when the sonic heat change member is provided between the living body and the ultrasonic probe, it is desirable that the material has an acoustic impedance different from that of the living body or the ultrasonic probe, in particular, 1.4 × 10 6 kg / m 2 s or less, Alternatively, the material is preferably 1.6 × 10 6 kg / m 2 s or more.

これによって、音速熱変化部材の生体との境界面、超音波プローブとの境界面において、より大きな超音波パルスの反射が発生するため、高精度に温度を計測することが可能となる。   As a result, a larger ultrasonic pulse is reflected at the boundary surface between the sonic heat change member and the living body and the boundary surface between the ultrasonic probe and the temperature can be measured with high accuracy.

また、反射をある程度以下に抑えることが望ましく、音速熱変化部材の音響インピーダンスは1.0〜1.4×10kg/msか、もしくは1.6〜2.25×10kg/msであることがより望ましく、より高感度な超音波プローブが可能となる。 Moreover, it is desirable to suppress reflection to a certain extent, and the acoustic impedance of the sonic heat change member is 1.0 to 1.4 × 10 6 kg / m 2 s, or 1.6 to 2.25 × 10 6 kg / m 2 s is more desirable, and a more sensitive ultrasonic probe is possible.

例えば、ポリエチレンや、シリカとアクリルの混合物などを音速熱変化材料としても用いることが可能である。   For example, polyethylene or a mixture of silica and acrylic can be used as the sonic heat change material.

サーミスタや放射温度計を用いる場合より、安価な温度計測手段が実現可能であり、安価な分光計測装置を提供することが可能となるため望ましい。   This is desirable because an inexpensive temperature measurement means can be realized and an inexpensive spectroscopic measurement device can be provided, compared to the case where a thermistor or a radiation thermometer is used.

また、より望ましくは、実施の形態1において図6を用いて示したように、選択加熱光を照射する領域内に、ファイバグレーティングを備えた光ファイバを備えることが望ましい。反射する光の波長をモニタすることで温度計測手段として用いることが可能となる。また、ファイバグレーティングを温度計測手段として用いることによって、光や超音波が通る部分に温度計測手段を設置することが可能となるため、より高精度に温度の調整が可能となる。つまり、計測ごとの温度のばらつきによる計測バラつきが発生することを更に軽減することが可能となる。   More desirably, as shown in FIG. 6 in the first embodiment, it is desirable to provide an optical fiber including a fiber grating in the region where the selective heating light is irradiated. By monitoring the wavelength of the reflected light, it can be used as a temperature measuring means. Further, by using the fiber grating as the temperature measuring means, it becomes possible to install the temperature measuring means in a portion through which light and ultrasonic waves pass, so that the temperature can be adjusted with higher accuracy. That is, it is possible to further reduce the occurrence of measurement variations due to temperature variations for each measurement.

また、超音波計測装置による生体内部構造計測時の検体接触部の温度は−4℃以上であることが望ましく、これによって、皮膚の凍傷を防ぐことが可能となる。   Moreover, it is desirable that the temperature of the specimen contact portion at the time of measuring the internal structure of the living body by the ultrasonic measurement device is −4 ° C. or higher, which can prevent skin frostbite.

また、15℃以上であることがより望ましく、細胞に必要な酸素を供給することが可能となるため、長時間の計測を実施しても、体温低下による疲れを感じにくくなる。   Moreover, it is more desirable that the temperature is 15 ° C. or higher, and it is possible to supply necessary oxygen to the cells. Therefore, even if measurement is performed for a long time, it is difficult to feel fatigue due to a decrease in body temperature.

また、25℃以下が望ましく、体温の個人差の影響を受けず、生体の冷却が可能となる。   In addition, the temperature is preferably 25 ° C. or lower, and the living body can be cooled without being affected by individual differences in body temperature.

また、検体接触部を通して選択加熱光を照射する場合、検体接触部の温度は室温以上とすることが望ましい。検体接触部に結露が発生することを防ぐことが可能となり、結露による生体への選択加熱光照射不均一性を抑制することが可能となる。つまり、再現性の高い光照射が可能となり、計測ごとの精度バラつきを抑制することが可能となる。また、この場合、検体接触部の温度は30℃以下が望ましい。皮膚表面の発汗による、生体への選択加熱光照射不均一性を抑制することが可能となるため、再現性の高い光照射が可能となり、計測ごとの精度バラつきを抑制することが可能となる。   Further, when the selective heating light is irradiated through the specimen contact portion, the temperature of the specimen contact portion is preferably set to room temperature or higher. It becomes possible to prevent dew condensation from occurring in the specimen contact portion, and it is possible to suppress non-uniformity of selective heating light irradiation to the living body due to dew condensation. That is, light irradiation with high reproducibility is possible, and variation in accuracy for each measurement can be suppressed. In this case, the temperature of the specimen contact portion is desirably 30 ° C. or lower. Since it is possible to suppress non-uniformity of selective heating light irradiation on the living body due to sweating on the skin surface, it is possible to perform light irradiation with high reproducibility, and it is possible to suppress variation in accuracy for each measurement.

また、人種、性別、湿度などによる発汗温度の個体差による影響を防ぐため、被検体となる生体の発汗温度を計測した後、その温度を上回ることがないように、検体接触部の温度を調節することが、最も望ましい。   In order to prevent the influence of individual differences in sweating temperature due to race, gender, humidity, etc., after measuring the sweating temperature of the living body that is the subject, the temperature of the specimen contact part should not be exceeded. It is most desirable to adjust.

また、透明な圧電材料を用いた超音波プローブは光と超音波の両方を同一箇所から生体に照射することが可能となる。透明な圧電体材料である水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムなどのバルク型透明圧電材料を用いた超音波プローブを用いることで、安価に、超音波プローブと生体の接触面での光照射が可能となる。これによって、生体の超音波プローブ付近の光強度が、より均一で強力となり、より高精度で高感度な計測が可能となるため望ましい。   In addition, an ultrasonic probe using a transparent piezoelectric material can irradiate a living body with both light and ultrasonic waves from the same location. By using an ultrasonic probe using a bulk type transparent piezoelectric material such as crystal, lithium niobate, and lithium tantalate, which are transparent piezoelectric materials, light irradiation at the contact surface between the ultrasonic probe and the living body can be performed at low cost. It becomes possible. This is desirable because the light intensity in the vicinity of the ultrasonic probe of the living body becomes more uniform and strong, and more accurate and sensitive measurement is possible.

また、ZnOやAINなどの単結晶薄膜技術を用いた透明圧電材料を用いることで、より小型な分光計測が可能となるため望ましい。   In addition, it is desirable to use a transparent piezoelectric material using a single crystal thin film technology such as ZnO or AIN because a smaller spectroscopic measurement becomes possible.

また、光透過特性に優れたITOなどの透明電極を用いて圧電材料に電圧を印加する超音波プローブを用いることが更に望ましいく、更に高感度で高精度な成分濃度計測が可能となる。   In addition, it is more desirable to use an ultrasonic probe that applies a voltage to a piezoelectric material using a transparent electrode such as ITO having excellent light transmission characteristics, and it is possible to measure a component concentration with higher sensitivity and accuracy.

また、酸化亜鉛系やマグネシウムからなる透明電極を用いることが更に望ましく、安価で、且つ高感度で高精度な成分濃度計測が可能となる。   Further, it is more desirable to use a transparent electrode made of zinc oxide or magnesium, and it is possible to measure the component concentration with low cost, high sensitivity and high accuracy.

また、実施の形態1にて図9を用いて示したように、水槽内の温度管理された水の中に設置した生体に対して、選択加熱光を照射し、超音波プローブを用いた超音波パルスの送受信を行うことが望ましく、より生体全体を均一な温度に保つことが可能となり、音速温度変化係数を更に高精度に計測することが可能となり、より高精度な成分濃度計測が可能となる。   Further, as shown in FIG. 9 in the first embodiment, the living body placed in the temperature-controlled water in the water tank is irradiated with selective heating light, and an ultrasonic probe is used. It is desirable to transmit and receive sound wave pulses, it is possible to keep the entire living body at a more uniform temperature, it is possible to measure the sonic temperature change coefficient with higher accuracy, and more accurate component concentration measurement is possible Become.

また、水の温度は15℃以上であることがより望ましく、生体内の細胞に必要な酸素を供給することが可能な血流量が維持されるため、長時間の計測を実施しても、体温低下による疲れを感じにくくなる。   Further, the temperature of the water is more preferably 15 ° C. or more, and the blood flow rate capable of supplying oxygen necessary for cells in the living body is maintained. It becomes difficult to feel fatigue due to the decrease.

また、水の温度は25℃以下が望ましく、体温の個人差の影響を受けず、生体の冷却が可能となる。   Moreover, the temperature of water is desirably 25 ° C. or less, and the living body can be cooled without being affected by individual differences in body temperature.

また、ここでは、水を用いたが、必ずしも水である必要は無い。しかし、粘性の比較的低い液体であることが望ましく対流による熱の移動で、効果的な生体の冷却が可能となるため、高精度な成分濃度計測が可能となる。   Moreover, although water was used here, it does not necessarily need to be water. However, it is desirable that the liquid has a relatively low viscosity, and it is possible to cool the living body effectively by the movement of heat by convection, so that it is possible to measure the component concentration with high accuracy.

水のほかには、例えば、エタノールであってもいい。エタノールは殺菌効果も高いため防腐剤を混ぜる必要がない。   In addition to water, for example, ethanol may be used. Since ethanol has a high bactericidal effect, it is not necessary to mix preservatives.

また、水を用いる場合は、安価な分光計測装置が実現できる。また、水は、屈折率、音響インピーダンス、共に、生体と同程度であり、光と超音波を共に高効率に照射することが可能となるため望ましい。超音波プローブ102aを直接生体に押し当てることなく計測することも可能であり、超音波プローブを押し当てることによって生体の形状が変形することもなく、過去の計測結果との比較においても、より高精度に比較することが可能となるため望ましい。   Further, when water is used, an inexpensive spectroscopic measurement device can be realized. Further, water is desirable because it has a refractive index and an acoustic impedance that are comparable to those of a living body, and can irradiate both light and ultrasonic waves with high efficiency. It is also possible to perform measurement without directly pressing the ultrasonic probe 102a against the living body, and the shape of the living body is not deformed by pressing the ultrasonic probe, and even higher in comparison with past measurement results. This is desirable because it enables comparison with accuracy.

ただし、水を用いる場合は、防腐剤を混ぜた水とすることが望ましく、再現性の高い成分濃度計測が可能となる。   However, when water is used, it is desirable to use water mixed with an antiseptic, and component concentration can be measured with high reproducibility.

また、界面活性剤を混入させた水を用いることがより望ましく、生体表面に気泡が発生することを抑制し、より高精度な成分濃度計測が可能となる。   Moreover, it is more desirable to use water mixed with a surfactant, and it is possible to suppress the generation of bubbles on the surface of the living body and to measure the component concentration with higher accuracy.

また、本実施の形態では脂肪の濃度を計測する分光計測装置の例について示したが、本発明は、光加熱現象を応用したすべての成分濃度計測に適用することが可能でとなることは言うまでもない。例えば、波長650nm〜800nmの波長の光を用いて、ヘモグロビンの酸素飽和度(酸化ヘモグロビンノ濃度と脱酸化ヘモグロビンの濃度の比)を計測する分光計測装置も可能であり、癌と良性腫瘍の判断や火傷の深さ診断に適用することも可能となる。   In the present embodiment, an example of a spectroscopic measurement apparatus that measures the concentration of fat has been described. However, it goes without saying that the present invention can be applied to all component concentration measurements to which the light heating phenomenon is applied. Yes. For example, a spectroscopic measurement device that measures the oxygen saturation of hemoglobin (ratio of oxidized hemoglobin concentration to deoxygenated hemoglobin concentration) using light having a wavelength of 650 nm to 800 nm is also possible, and determination of cancer and benign tumor is possible. It is also possible to apply to diagnosis of burn depth.

また、脂肪の濃度を計測する場合、ヘモグロビンの濃度や酸素飽和度を計測する場合など、いずれの場合においても、複数の波長の光を生成する光源を用いて、複数の波長の光の吸収率を求めることが望ましく、更に、構成な成分濃度計測が可能となる。   In any case, such as when measuring fat concentration, when measuring hemoglobin concentration or oxygen saturation, etc., using a light source that generates light of multiple wavelengths, the absorption rate of light of multiple wavelengths It is desirable to obtain the component concentration, and the component concentration measurement can be performed.

また、本実施の形態は生体以外を対象にした分光計測装置に適用してもよい。   Further, the present embodiment may be applied to a spectroscopic measurement device intended for other than a living body.

例えば、食品に混入する異物の計測や、ガスに含まれる成分濃度検出などの例にも展開することが可能となる。   For example, the present invention can be applied to examples such as measurement of foreign matters mixed in food and detection of concentration of components contained in gas.

また、本実施の形態では、光による加熱を超音波で計測する分光計測装置について示したが、本発明の分光計測装置は、必ずしも超音波を用いた分光計測装置である必要はない。   Further, in the present embodiment, the spectroscopic measurement apparatus that measures the heating by light with ultrasonic waves has been described, but the spectroscopic measurement apparatus of the present invention does not necessarily need to be a spectroscopic measurement apparatus using ultrasonic waves.

例えば、光加熱による温度変化を放射温度計を用いて計測する分光計測装置においても、放射温度計で計測する輻射スペクトルが材料組成によって異なることによる計測誤差を抑制する効果が得られる。放射温度計を用いることで非接触での成分濃度計測が可能となるため望ましい。   For example, even in a spectroscopic measurement apparatus that measures a temperature change due to light heating using a radiation thermometer, an effect of suppressing measurement errors due to a difference in the radiation spectrum measured by the radiation thermometer depending on the material composition can be obtained. Use of a radiation thermometer is desirable because it enables non-contact measurement of component concentration.

また、本実施の形態にて示したように温度上昇による音速変化を利用した分光計測装置は、光による加熱を、生体内の直進性に優れた安価な手段である超音波を用いて計測していることにより、生体内部においても位置分解能に優れた安価な成分濃度計測が可能となるため望ましい。   In addition, as shown in the present embodiment, a spectroscopic measurement device that uses a change in sound velocity due to a temperature rise measures heating by light using ultrasound, which is an inexpensive means that is excellent in straightness in a living body. This is desirable because it enables inexpensive component concentration measurement with excellent position resolution even inside the living body.

また、本実施の形態では、超音波プローブと検体(生体)の間に検体接触部を備えた構成について示したが、超音波プローブの生体との接触面自体が検体接触部として、生体を加熱(冷却)する機能を備え多構成としてもよい。   In the present embodiment, the configuration in which the specimen contact portion is provided between the ultrasound probe and the specimen (living body) has been described. However, the living body is heated by using the contact surface itself of the ultrasound probe as the specimen contacting section. It may have a (cooling) function and a multi-configuration.

また、本実施の形態において、実施の形態1に示すように血流を抑制する手段を備えた構成とすることで、更に、高精度な成分濃度計測が可能となる。   Further, in the present embodiment, as shown in the first embodiment, the configuration including the means for suppressing the blood flow makes it possible to measure the component concentration with higher accuracy.

(実施の形態4)
本実施の形態では、実施の形態3と同様に、特定の波長の光で検体を加熱し、各部の光吸収率の違いによる温度上昇量の違いを音速の変化として計測する分光計測装置において、各部の材料組成や構成比によって、温度変化と音速変化の間の比例係数が異なることによる計測精度の低下を抑制することを目的とする。
(Embodiment 4)
In the present embodiment, as in the third embodiment, in a spectroscopic measurement apparatus that heats a specimen with light of a specific wavelength and measures a difference in temperature increase due to a difference in light absorption rate of each part as a change in sound speed. An object is to suppress a decrease in measurement accuracy due to a difference in proportionality coefficient between the temperature change and the sound speed change depending on the material composition and the composition ratio of each part.

また、実施の形態3と同様に、均一加熱実施中と非実施中の超音波音速計測結果を比較し、音速温度変化係数を求めることで、選択加熱光照射時/非照射時の音速変化から、より実態に近い温度上昇量分布(成分濃度分布)計測を可能とする(本実施の形態では均一冷却は出来ない。)。   Similarly to the third embodiment, the ultrasonic sound velocity measurement results during uniform heating and non-uniform heating are compared, and the sound velocity temperature change coefficient is obtained, so that the change in the sound velocity at the time of selective heating light irradiation / non-irradiation can be obtained. Thus, it is possible to measure the temperature rise distribution (component concentration distribution) closer to the actual situation (uniform cooling cannot be performed in this embodiment).

ただし、本実施の形態では、実施の形態3と均一加熱手段が異なる。   However, the present embodiment is different from the third embodiment in uniform heating means.

図11に示すように、本実施の形態の分光計測装置では、マイクロ波発信源1101にて発生させるマイクロ波を生体104に照射することで均一加熱を行う。   As shown in FIG. 11, in the spectroscopic measurement apparatus of this embodiment, uniform heating is performed by irradiating the living body 104 with the microwave generated by the microwave transmission source 1101.

マイクロ波は、選択加熱光として用いられる近赤外光(波長600nm〜1500nm)に比べて、生体104内の各部分の材料組成による吸収率の差異が少なく均一加熱手段とすることが可能となる。   Compared with near-infrared light (wavelength 600 nm to 1500 nm) used as selective heating light, the microwave has a smaller difference in absorption rate depending on the material composition of each part in the living body 104 and can be used as a uniform heating means. .

例えば、生体を検体とする場合は、水の吸収率が高い2.45GHz周辺(2〜3GHz)のマイクロ波を生体に照射することで、均一加熱が可能となるため望ましい。   For example, when a living body is used as a specimen, it is desirable to irradiate the living body with microwaves having a high water absorption rate around 2.45 GHz (2 to 3 GHz), thereby enabling uniform heating.

また、3〜7GHzや1〜2GHzのマイクロ波を生体に照射することで、2〜3GHzのマイクロ波を照射する場合より深部まで生体の均一加熱が可能となるため望ましい。   In addition, it is desirable to irradiate the living body with 3 to 7 GHz or 1 to 2 GHz microwaves, because the living body can be uniformly heated to a deeper portion than when 2 to 3 GHz microwaves are irradiated.

本実施の形態の分光計測装置は、実施の形態3と同様の操作で高精度な成分濃度計測を可能とする。   The spectroscopic measurement apparatus of the present embodiment enables highly accurate component concentration measurement by the same operation as that of the third embodiment.

また、本実施の形態のようにマイクロ波を用いた均一加熱手段は、図3に示したような光音響波のエネルギーから成分濃度計測を行う分光計測装置においても、高精度化を可能とする。   In addition, the uniform heating means using microwaves as in the present embodiment enables high accuracy even in a spectroscopic measurement apparatus that measures component concentration from photoacoustic wave energy as shown in FIG. .

図11の分光計測装置において、光源とマイクロ波源を共にパルス駆動することにより、選択加熱パルス光照射による光音響波と、パルスマイクロ波照射による光音響波のエネルギーと発生箇所を比較することで、各部の材料組成や構成比によって、発熱による温度上昇率や膨張率が異なることによる光音響波と光吸収率の比例係数のバラつき(計測精度の低下)を抑制することにも応用することが可能となる。   In the spectroscopic measurement device of FIG. 11, by comparing both the photoacoustic wave generated by selective heating pulsed light irradiation and the photoacoustic wave generated by pulsed microwave irradiation and the generation location by pulse driving both the light source and the microwave source, It can also be applied to suppress variations in the proportional coefficient between photoacoustic wave and light absorption rate (decrease in measurement accuracy) due to differences in temperature rise rate and expansion rate due to heat generation depending on the material composition and composition ratio of each part. It becomes.

また、本実施の形態において、実施の形態1に示すように血流を抑制する手段を備えた構成とすることで、更に、高精度な成分濃度計測が可能となる。   Further, in the present embodiment, as shown in the first embodiment, the configuration including the means for suppressing the blood flow makes it possible to measure the component concentration with higher accuracy.

また、特に、実施の形態1の検体を冷却する手段を備えた分光計測装置とすることによって、生体に対して、より高出力なマイクロ波を照射することが可能となり、更に高精度な成分濃度計測が可能となる。   In particular, the spectroscopic measurement apparatus provided with the means for cooling the specimen of the first embodiment makes it possible to irradiate a living body with higher-output microwaves, and to achieve a more accurate component concentration. Measurement is possible.

(実施の形態5)
図2に示すような従来の分光計測装置では、図13に示すように、超音波音速計測(一回目)1301の後、選択加熱光照射による選択光加熱1302を開始する。その後、生体104内のプラーク106の温度1305が十分上昇し、発熱と放熱が均衡することで、温度の時間変化が小さくなるタイミングで、超音波音速計測(二回目)1303を実施していた。
(Embodiment 5)
In the conventional spectroscopic measurement apparatus as shown in FIG. 2, as shown in FIG. 13, after the ultrasonic sound velocity measurement (first time) 1301, selective light heating 1302 by selective heating light irradiation is started. Thereafter, the ultrasonic sound velocity measurement (second time) 1303 was performed at a timing when the temperature change of the plaque 106 in the living body 104 sufficiently increased and heat generation and heat release were balanced to reduce the temporal change in temperature.

しかし、発熱と放熱が均衡するまでの時間が長く、超音波音速計測(一回目)1301から超音波音速計測(二回目)1303までの間に生体104と超音波プローブ102の位置ずれなどが発生し、計測精度を低下させていた。   However, it takes a long time until the heat generation and the heat radiation are balanced, and a positional shift between the living body 104 and the ultrasonic probe 102 occurs between the ultrasonic sound speed measurement (first time) 1301 and the ultrasonic sound speed measurement (second time) 1303. However, the measurement accuracy was lowered.

本実施の形態では、特定の波長の光で検体を加熱し、各部の光吸収率の違いによる温度上昇量の違いを音速の変化として計測する分光計測装置において、計測時間の短縮を可能とする。   In this embodiment, a spectroscopic measurement apparatus that heats a specimen with light of a specific wavelength and measures a difference in temperature increase due to a difference in light absorption rate of each part as a change in sound speed enables a reduction in measurement time. .

図12に、本実施の形態の分光計測装置を示す。   FIG. 12 shows the spectroscopic measurement apparatus of the present embodiment.

図12に示すように、本実施の形態の分光計測装置は、光源101、超音波計測装置102、信号伝送線1201を備える。   As shown in FIG. 12, the spectroscopic measurement apparatus according to the present embodiment includes a light source 101, an ultrasonic measurement apparatus 102, and a signal transmission line 1201.

また、図12の分光計測装置についても、従来例と同様に、1200nm程度(1100nm以上、1300nm以下)の波長の選択加熱光1202を生体104に照射し、血管内プラーク106の脂肪度(脂肪濃度)を計測する分光計測装置とする。   12, similarly to the conventional example, the living body 104 is irradiated with selective heating light 1202 having a wavelength of about 1200 nm (1100 nm or more and 1300 nm or less), and the fat degree (fat concentration) of the intravascular plaque 106 is irradiated. ).

光源101による選択加熱光1202の照射時と非照射時の生体104内の各部の音速を超音波計測装置102にて計測・比較することで、生体104内の音速変化(温度変化)を求めることが可能となる。これにより、生体104内の所望の成分濃度分布を求めることが可能となる。   A sound speed change (temperature change) in the living body 104 is obtained by measuring and comparing the sound speed of each part in the living body 104 when the selective heating light 1202 is irradiated and not irradiated by the light source 101 with the ultrasonic measuring device 102. Is possible. Thereby, a desired component concentration distribution in the living body 104 can be obtained.

特に、本実施の形態の分光計測装置では、信号伝送線1201で光源101と超音波計測装置102が接続されており、選択加熱光1202を生体104に照射するタイミングと、生体104との超音波パルス送受信によって生体104内の音速を計測するタイミングを、より正確に調節することが可能となる。   In particular, in the spectroscopic measurement apparatus according to the present embodiment, the light source 101 and the ultrasonic measurement apparatus 102 are connected by the signal transmission line 1201, the timing at which the living body 104 is irradiated with the selective heating light 1202, and the ultrasonic wave from the living body 104. The timing for measuring the sound speed in the living body 104 by pulse transmission / reception can be adjusted more accurately.

本実施の形態の分光計測装置としては、例えば、図14に示すように、超音波音速計測(一回目)1401(や選択光加熱1302の開始)から超音波音速計測(二回目)1402までの時間を短縮することが望ましい。これによって、生体と超音波プローブの位置ずれ等による計測精度の低下を抑制し、より高精度な成分濃度計測が可能となる。   As the spectroscopic measurement apparatus of the present embodiment, for example, as shown in FIG. 14, from ultrasonic sound speed measurement (first time) 1401 (or start of selective light heating 1302) to ultrasonic sound speed measurement (second time) 1402. It is desirable to reduce time. As a result, it is possible to suppress a decrease in measurement accuracy due to a positional deviation between the living body and the ultrasonic probe, and to perform more accurate component concentration measurement.

また、より望ましくは、図15に示すように、選択光加熱1302の終了直前に超音波音速計測(一回目)1501を実施し、選択光加熱1302の終了直後に超音波音速計測(二回目)1502を実施することが、より望ましい。選択光加熱1302の開始直後は、プラーク106以外の部分(周辺部)の温度1304も同様に上昇するが、選択光加熱1302の終了直後は、プラーク106の温度1305の低下に比べて、周辺部の温度1304の低下は小さいため、図15に示すタイミングでの超音波音速計測によって、より高コントラストな成分濃度計測が可能となる。   More preferably, as shown in FIG. 15, ultrasonic sound velocity measurement (first time) 1501 is performed immediately before the end of selective light heating 1302, and ultrasonic sound velocity measurement (second time) is performed immediately after the end of selective light heating 1302. It is more desirable to implement 1502. Immediately after the start of the selective light heating 1302, the temperature 1304 of the portion (peripheral portion) other than the plaque 106 similarly rises, but immediately after the selective light heating 1302 is finished, the peripheral portion is compared with the decrease in the temperature 1305 of the plaque 106. Since the decrease in the temperature 1304 is small, it is possible to measure the component concentration with higher contrast by the ultrasonic sound velocity measurement at the timing shown in FIG.

また、図14や図15のように、プラーク106の温度1305の時間変化が大きいタイミングで超音波音速計測を行う場合、超音波プローブ102aとしては、コンベックス型や電子セクタ型、電子リニア型、や2次元に振動子を配列した超音波プローブを用いることが望ましく、高速な超音波音速計測によって、より高精度な成分濃度計測が可能となる。   Further, as shown in FIG. 14 and FIG. 15, when the ultrasonic sound velocity measurement is performed at a timing when the time change of the temperature 1305 of the plaque 106 is large, as the ultrasonic probe 102a, a convex type, an electronic sector type, an electronic linear type, It is desirable to use an ultrasonic probe in which transducers are arranged two-dimensionally, and it is possible to measure component concentrations with higher accuracy by high-speed ultrasonic sound velocity measurement.

また、コンベックス型、電子セクタ型の場合は、非連続的に超音波ビーム方向を変えて、超音波パルスを放射することが望ましく、より高速な超音波音速計測によって、更に高精度な成分濃度計測が可能となる。   In the case of convex type and electronic sector type, it is desirable to radiate ultrasonic pulses by changing the direction of the ultrasonic beam discontinuously, and more accurate component concentration measurement by higher-speed ultrasonic sound velocity measurement. Is possible.

また、図14や図15のように、選択光加熱1302の開始直後や終了直後に超音波音速計測を行う場合、プラーク106のサイズやプラーク106周辺の血流量によって、温度1305の変化の時定数が異なる。このため、超音波音速計測(二回目)1402、1502から10秒以内に超音波音速計測(三回目)1403、1503を実施することが望ましい。これによって、各プラークごとの時定数を求めることが可能であり、更に、高精度な成分濃度計測が可能となる。   14 and 15, when ultrasonic sound velocity measurement is performed immediately after the start or end of the selective light heating 1302, the time constant of the change of the temperature 1305 depends on the size of the plaque 106 and the blood flow around the plaque 106. Is different. For this reason, it is desirable to perform ultrasonic sound velocity measurement (third time) 1403 and 1503 within 10 seconds from ultrasonic sound velocity measurement (second time) 1402 and 1502. As a result, the time constant for each plaque can be obtained, and the component concentration can be measured with high accuracy.

また、超音波音速計測(二回目)と(三回目)で、超音波ビームスキャン方向を逆にすることが望ましく、更に、高精度な成分濃度計測が可能となる。   In addition, it is desirable to reverse the ultrasonic beam scanning direction between ultrasonic sound velocity measurement (second time) and (third time), and furthermore, highly accurate component concentration measurement is possible.

また、超音波音速計測(二回目)と(三回目)で、異なる波形の超音波パルスを発振することが望ましく、より、浅い部分から深い部分まで高解像度な成分濃度計測が可能となる。   In addition, it is desirable to oscillate ultrasonic pulses having different waveforms in ultrasonic sound velocity measurement (second time) and (third time), and it becomes possible to measure component concentrations with high resolution from a shallow part to a deep part.

また、人体を検体とする分光計測装置においては、20秒以内に複数回の超音波音速計測を実施し、その内、少なくとも2つの超音波音速計測の結果を比較して音速変化分布を求めることが望ましい。個人差によらず、呼吸を止めておける時間であり、呼吸による測定誤差が発生することを抑制することが可能となる。   Further, in a spectroscopic measurement apparatus using a human body as a specimen, ultrasonic sound velocity measurement is performed a plurality of times within 20 seconds, and a sound velocity change distribution is obtained by comparing at least two ultrasonic sound velocity measurement results. Is desirable. Regardless of individual differences, it is a time during which breathing can be stopped, and it is possible to suppress measurement errors due to breathing.

また、本実施の形態についても、プラークの脂肪度を計測する分光計測装置の例について示したが、言うまでも無く他の成分濃度計測や成分濃度分布計測を目的とした分光計測装置においても同様の構成で同様の効果が得られる。   Also, in the present embodiment, an example of a spectroscopic measurement device that measures the fat degree of plaque has been shown. Needless to say, the same applies to a spectroscopic measurement device for measuring other component concentration and component concentration distributions. The same effect can be obtained with this configuration.

また、実施の形態1、3、4、5に記載した構成を組み合わせることで、より効果の高い構成となるため望ましい。   In addition, combining the configurations described in Embodiments 1, 3, 4, and 5 is desirable because a more effective configuration can be obtained.

(実施の形態6)
本実施の形態では、検体を加熱または冷却し、検体内各部の温度変化によるGruneisen定数の変化の違いを計測することによって成分濃度分布計測を行う分光計測装置について示す。
(Embodiment 6)
In this embodiment, a spectroscopic measurement apparatus that performs component concentration distribution measurement by heating or cooling a specimen and measuring a difference in change of the Gruneisen constant due to a temperature change of each part in the specimen is shown.

図16は本発明の実施の形態6に係る分光計測装置の一例を示す概略図である。   FIG. 16 is a schematic diagram showing an example of a spectroscopic measurement apparatus according to Embodiment 6 of the present invention.

図16の分光計測装置は、少なくとも光源1601、超音波計測装置102から構成される。   The spectroscopic measurement apparatus in FIG. 16 includes at least a light source 1601 and an ultrasonic measurement apparatus 102.

図16を用いて、特定の波長の光で検体を加熱し、検体内各部の温度上昇によるGruneisen定数の変化の違いを計測することによって、成分濃度分布計測を行う分光計測装置について示す。以下で、動作の一例について説明する。   FIG. 16 shows a spectroscopic measurement apparatus that measures a component concentration distribution by heating a specimen with light of a specific wavelength and measuring a difference in change in the Gruneisen constant due to a temperature rise in each part in the specimen. Hereinafter, an example of the operation will be described.

(1)光音響波生成工程(一回目):レーザ光源1601aとレーザ光源1601aで生成したパルスレーザ光を生体に導く光ファイバ101bからなる光源1601を用いて、選択加熱パルス光1602を生体104に向けて照射する。これによって、選択加熱パルス光1602に対する光吸収率が高い部分にて瞬間的な発熱がおこり、温度上昇に伴う瞬間的な膨張が超音波(光音響波)を発生させる。   (1) Photoacoustic wave generation step (first time): The selective heating pulse light 1602 is transferred to the living body 104 using the light source 1601 including the laser light source 1601a and the optical fiber 101b that guides the pulse laser light generated by the laser light source 1601a to the living body. Irradiate toward. As a result, instantaneous heat generation occurs at a portion where the light absorption rate with respect to the selective heating pulse light 1602 is high, and the instantaneous expansion accompanying the temperature rise generates an ultrasonic wave (photoacoustic wave).

(2)光音響波計測工程(一回目):超音波プローブ102aを備えた超音波計測装置102にて生体104内の光音響波を受信し、生体内の各部で発生した光音響波の発生エネルギーを求めることが可能となる。   (2) Photoacoustic wave measurement process (first time): The photoacoustic wave in the living body 104 is received by the ultrasonic measuring apparatus 102 provided with the ultrasonic probe 102a, and the generation of the photoacoustic wave generated in each part in the living body It becomes possible to ask for energy.

(3)選択光加熱工程:レーザ光源1603aとレーザ光源1603aで生成したパルスレーザ光を生体に導く光ファイバ101bからなる光源1603を用いて、選択加熱光1604を生体104に向けて照射する。これによって、選択加熱光1604に対する光吸収率に応じて各部で発熱がおこり、温度上昇を発生させる。   (3) Selection light heating step: The selection light 1604 is irradiated toward the living body 104 using the light source 1603 including the laser light source 1603a and the optical fiber 101b that guides the pulse laser beam generated by the laser light source 1603a to the living body. As a result, heat is generated in each part in accordance with the light absorption rate with respect to the selective heating light 1604, and a temperature rise is generated.

(4)光音響波生成工程(二回目):一回目と同様   (4) Photoacoustic wave generation process (second time): same as the first time

(5)光音響波計測工程(二回目):一回目と同様   (5) Photoacoustic wave measurement process (second time): same as the first time

(6)温度上昇量計算工程(2)と(5)の結果から、各部位で発生した光音響波のエネルギーの変化を求め、光音響波のエネルギー変化から各部位の温度上昇量を計算する。   (6) From the results of the temperature rise calculation steps (2) and (5), the change in the energy of the photoacoustic wave generated in each part is obtained, and the temperature rise in each part is calculated from the change in the energy of the photoacoustic wave. .

本実施の形態では、上記(1)〜(6)で示すように、選択加熱光1604に生体104を加熱する前後で、少なくとも一回の光音響波生成と光音響波計測を行う。   In this embodiment, as shown in (1) to (6) above, at least one photoacoustic wave generation and photoacoustic wave measurement is performed before and after heating the living body 104 with the selective heating light 1604.

生体各部で発生する光音響波の音圧は、光の吸収率とGruneisen定数の積に比例する。しかし、ここでGruneisen定数は、その部位の温度によって変化する。   The sound pressure of the photoacoustic wave generated in each part of the living body is proportional to the product of the light absorption rate and the Gruneisen constant. However, here, the Gruneisen constant varies depending on the temperature of the part.

このため、(3)選択光加熱工程において、生体104内各部の成分濃度に応じた温度変化を与えて、(1)、(2)の光音響波生成・計測工程で得られた各部の光音響波のエネルギーと(4)、(5)の光音響波生成・計測工程で得られた各部の光音響波のエネルギーを(6)の工程で比較することで、(3)の選択光加熱工程における各部の温度変化が求められ、成分濃度分布計測が可能となる。   For this reason, in (3) the selective light heating process, a temperature change corresponding to the component concentration of each part in the living body 104 is given, and the light of each part obtained in the photoacoustic wave generation / measurement process of (1) and (2). By comparing the energy of the acoustic wave with the energy of the photoacoustic wave of each part obtained in the photoacoustic wave generation / measurement process of (4) and (5) in the process of (6), the selective light heating in (3) The temperature change of each part in a process is calculated | required and component concentration distribution measurement is attained.

ここで、検体のサイズによらず、温度変化に光音響波のエネルギーの変化が比例するため、検体のサイズによる成分濃度計測精度のバラつきを抑制することが可能となるため、高精度な成分濃度分布計測が可能となる。   Here, because the change in photoacoustic wave energy is proportional to the temperature change regardless of the sample size, it is possible to suppress variations in the component concentration measurement accuracy due to the sample size. Distribution measurement is possible.

このように、温度上昇を光音響波のエネルギーの変化率から求める分光計測装置は、用途によっては、実施の形態1に示したような、音速変化から各部の温度上昇を求める分光計測装置より高精度な成分濃度分布計測が可能となる。   As described above, the spectroscopic measurement device that obtains the temperature rise from the rate of change of the energy of the photoacoustic wave is higher than the spectroscopic measurement device that obtains the temperature rise of each part from the change in sound speed as shown in the first embodiment depending on the application. Accurate component concentration distribution measurement is possible.

例えば、1200nm程度(1100nm以上、1300nm以下)の波長の選択加熱光1604を生体104に照射し、血管内プラーク106の脂肪度(脂肪濃度)を計測する場合、血管内プラーク106は血管の内膜と外膜の間に存在するため、プラーク部分の音速変化を求める場合、内膜で反射した超音波と外膜で反射した超音波を超音波プローブ102aで計測する必要がある。   For example, when the living body 104 is irradiated with selective heating light 1604 having a wavelength of about 1200 nm (1100 nm or more and 1300 nm or less) and the fat degree (fat concentration) of the intravascular plaque 106 is measured, the intravascular plaque 106 is the inner lining of the blood vessel. Therefore, when the sound velocity change of the plaque portion is obtained, it is necessary to measure the ultrasonic wave reflected by the inner film and the ultrasonic wave reflected by the outer film with the ultrasonic probe 102a.

しかし、血管内プラークの一種であるアテローム性動脈硬化(粥状硬化)の場合、超音波を反射しにくい性質の内膜を備えていることがある。この場合、音速変化を求める精度が低下する。   However, in the case of atherosclerosis (atherosclerosis), which is a kind of intravascular plaque, an intima that does not easily reflect ultrasonic waves may be provided. In this case, the accuracy for obtaining the change in sound speed is reduced.

本実施の形態に示すように光音響波のエネルギーの変化率から各部の温度上昇量を求める分光計測装置は、上述のように超音波を反射しにくい部位に対しても温度上昇量を求めることが可能となるため、本実施の形態のように、選択加熱光による温度上昇を選択加熱パルス光照射による光音響波発生によって計測する構成の分光計測装置が最も望ましい。   As shown in the present embodiment, the spectroscopic measurement device that obtains the temperature rise amount of each part from the rate of change of the energy of the photoacoustic wave obtains the temperature rise amount even for a site that hardly reflects ultrasonic waves as described above. Therefore, as in this embodiment, a spectroscopic measurement apparatus configured to measure a temperature rise caused by selective heating light by photoacoustic wave generation by selective heating pulse light irradiation is most desirable.

また、言うまでも無く実施の形態1の構成のほうが、パルス光源などの効果な部材を必要としないため、安価な成分濃度分布計測手段という点では望ましい。   Needless to say, the configuration of the first embodiment does not require an effective member such as a pulsed light source, and thus is desirable in terms of inexpensive component concentration distribution measuring means.

また、(3)の選択加熱工程が無い場合であっても、従来どおり、各部の光吸収率の違いに応じて発生する光音響波を計測することで成分濃度分布計測は可能となるが、本実施の形態に示すように(3)の選択加熱工程を行うことで、より高分解能の成分濃度分布計測が可能となる。   In addition, even if there is no selective heating step of (3), the component concentration distribution measurement can be performed by measuring the photoacoustic wave generated according to the difference in the light absorption rate of each part as before, By performing the selective heating step (3) as shown in the present embodiment, it is possible to measure the component concentration distribution with higher resolution.

つまり、単に光音響波のエネルギーの大小で成分濃度を計測する場合、選択加熱パルス光のパルス幅に応じて分解能が決まるが、(3)の選択加熱工程による温度変化は、選択加熱パルス光のパルス幅に関係なく、小さな光吸収箇所ほど熱拡散係数が高いため、より小さな光吸収箇所に対しても、温度変化の速度(時定数)を求めることでその光吸収箇所のサイズを求めることが可能となる。   That is, when simply measuring the component concentration with the magnitude of the photoacoustic wave energy, the resolution is determined according to the pulse width of the selective heating pulse light, but the temperature change due to the selective heating step (3) Regardless of the pulse width, the smaller the light absorption point, the higher the thermal diffusion coefficient. Therefore, the size of the light absorption point can be determined by calculating the temperature change rate (time constant) even for a smaller light absorption point. It becomes possible.

光吸収による温度変化の速度を求めるため、(3)の選択光加熱開始からの時間を変えて(4)、(5)の工程を実施することが望ましい。(3)と(4)、(5)の時間間隔を変えることで、高精度に光吸収箇所のサイズを求めることが可能となる。   In order to obtain the rate of temperature change due to light absorption, it is desirable to perform the steps (4) and (5) by changing the time from the start of the selective light heating in (3). By changing the time intervals of (3), (4), and (5), the size of the light absorbing portion can be obtained with high accuracy.

また、(3)の選択光加熱をある一定時間実施した後、選択加熱光照射を停止し、(4)、(5)を実施しても良い。この場合、選択加熱光照射による光吸収箇所の温度低下時間を求めることとなり、上述の温度上昇時間を求める場合と同様に、選択加熱光照射終了から(4)、(5)までの時間を変えて計測することで、光吸収箇所のサイズを高精度に計測することが可能となる。   In addition, after the selective light heating in (3) is performed for a certain time, the selective heating light irradiation is stopped, and (4) and (5) may be performed. In this case, the temperature lowering time of the light absorption portion due to the selective heating light irradiation is obtained, and the time from the end of the selective heating light irradiation to (4) and (5) is changed as in the case of obtaining the above temperature rising time. It is possible to measure the size of the light absorption portion with high accuracy.

また、本実施の形態において、(1)と(4)の工程で照射する選択加熱パルス光は同一の光源から生成されることが望ましく、2つの選択加熱パルス光の波長や出力を同程度にそろえることが可能となるため、計測の精度を向上させることが可能となる。   In the present embodiment, it is desirable that the selective heating pulse light irradiated in the steps (1) and (4) is generated from the same light source, and the wavelength and output of the two selective heating pulse lights are approximately the same. Since it is possible to align, it is possible to improve the accuracy of measurement.

また、選択加熱光と選択加熱パルス光の両方を一つの光源で生成する構成とすることも可能であり、より安価な成分濃度分布計測が可能な手段として望ましい。   In addition, it is possible to employ a configuration in which both the selective heating light and the selective heating pulse light are generated by a single light source, which is desirable as a means capable of measuring the component concentration distribution at a lower cost.

ただし、図16に示すように、選択加熱光と選択加熱パルス光を別々の光源で生成し、波長も目的に合わせて最適な波長を選択することが望ましく、より高精度な成分濃度計測が可能となる。   However, as shown in FIG. 16, it is desirable to generate selective heating light and selective heating pulse light with separate light sources, and to select the optimal wavelength according to the purpose, so that more accurate component concentration measurement is possible. It becomes.

例えば、癌と良性腫瘍の判別のため酸化ヘモグロビンと脱酸化ヘモグロビンの成分濃度分布計測を行う場合は、選択加熱パルス光として、波長が約800nmや600nmの光を用いることが望ましい。これは、酸化ヘモグロビンと脱酸化ヘモグロビンの光の吸光率が同程度となる波長である。また、選択加熱光としては、酸化ヘモグロビンと脱酸化ヘモグロビンの吸光率の差が大きい波長約750nmや波長約1064nmの光を用いることが望ましく、これらの波長を選択することで、より高精度な癌と良性腫瘍の判別が可能となる。   For example, when measuring the concentration distribution of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin for discrimination between cancer and benign tumor, it is desirable to use light having a wavelength of about 800 nm or 600 nm as selective heating pulse light. This is a wavelength at which the light absorptivity of oxygenated hemoglobin and deoxygenated hemoglobin is approximately the same. Further, as selective heating light, it is desirable to use light having a wavelength of about 750 nm or a wavelength of about 1064 nm which has a large difference in absorbance between oxyhemoglobin and deoxygenated hemoglobin. By selecting these wavelengths, cancer with higher accuracy can be obtained. And benign tumors can be identified.

また、本実施の形態において、選択加熱光の波長を変えて、複数回(1)〜(6)の計測工程を行うことによって、言うまでも無く、より高精度に多くの成分の濃度分布計測が可能となるため望ましい。   In the present embodiment, it is needless to say that the concentration distribution measurement of many components is performed with higher accuracy by changing the wavelength of the selective heating light and performing the measurement steps (1) to (6) multiple times. Is desirable because it becomes possible.

また、本実施の形態において、選択加熱光の出力を変えて、複数回(1)〜(6)の計測工程を行うことによって、計測範囲内の各部における多光子吸収などの非線形吸収率を求めることが可能となるため望ましい。これによって、更に、多くの成分の濃度分布計測を行うことが可能となる。   Moreover, in this Embodiment, the output of selective heating light is changed and the measurement process of (1)-(6) is performed in multiple times, and nonlinear absorption rates, such as multiphoton absorption in each part in a measurement range, are calculated | required. It is desirable because it becomes possible. This makes it possible to measure the concentration distribution of many components.

また、選択加熱光としてパルス光を用いることが望ましい。これによって、より高精度に非線形吸収率を求めることが可能となるため、成分濃度分布計測精度も向上させることが可能となる。   It is desirable to use pulsed light as selective heating light. As a result, the non-linear absorption rate can be obtained with higher accuracy, and the component concentration distribution measurement accuracy can also be improved.

また、選択加熱光に用いるパルス光の波形を変えて、複数回(1)〜(6)の計測工程を行うことで、より高精度に(非線形吸収率を求められ)成分濃度分布計測が行える。   Further, by changing the waveform of the pulsed light used for the selective heating light and performing the measurement steps (1) to (6) a plurality of times, the component concentration distribution measurement can be performed with higher accuracy (the non-linear absorption rate is obtained). .

また、選択加熱光に用いるパルス光のピーク光強度を変えて、複数の(1)〜(6)の計測工程を行うことで、更に高精度に成分濃度分布計測が行える。   In addition, the component concentration distribution measurement can be performed with higher accuracy by changing the peak light intensity of the pulsed light used for the selective heating light and performing a plurality of measurement steps (1) to (6).

また、選択加熱光として連続した複数のパルス光を照射した場合と、平均出力や波長が同程度のCW光の選択加熱光を照射した場合の各部の温度上昇量の差分を計算することで、更に高精度に非線形吸収率を求めることが可能となり、成分濃度分布計測精度も向上する。   In addition, by calculating the difference in temperature rise of each part when irradiating a plurality of continuous pulsed light as selective heating light and when irradiating selective heating light of CW light having the same average output or wavelength, Furthermore, it becomes possible to obtain the nonlinear absorption rate with high accuracy, and the component concentration distribution measurement accuracy is also improved.

また、実施の形態5に図15を用いて示したのと同様に、本実施の形態においても、選択加熱光による加熱を十分実施した後(1)、(2)を実施し、加熱終了後に(4)〜(6)を実施する計測手順としてもよく、これによって、更に高精度な成分濃度分布計測が可能となる。   Further, similarly to the fifth embodiment shown in FIG. 15, also in this embodiment, after sufficiently heating with selective heating light, (1) and (2) are performed, and after the heating is completed. It is good also as a measurement procedure which implements (4)-(6), and, thereby, component concentration distribution measurement with higher accuracy is possible.

また、言うまでもなく、加熱終了後に複数回の光音響波生成工程と光音響波計測工程を実施することによって、更に高精度な成分濃度分布計測が可能となる。   Needless to say, by performing the photoacoustic wave generation step and the photoacoustic wave measurement step a plurality of times after the heating is completed, the component concentration distribution measurement can be performed with higher accuracy.

以上、選択加熱光としてパルス光を検体に照射する構成について、その効果を示したが、選択加熱光としてパルス光を用いずにCW光を用いる構成は、もっとも安価で高効率に大きな加熱を実現することが可能な光源であるという点で望ましい。   As mentioned above, the effect was shown about the structure which irradiates a specimen with pulsed light as selective heating light. However, the structure using CW light without using pulsed light as selective heating light is the cheapest and realizes large heating with high efficiency. It is desirable in that it is a light source that can be used.

また、本実施の形態でも他の実施の形態と同様に、検体接触部103を通して、検体の熱の一部を吸収する冷却手段を備えることがより望ましく、血流による熱拡散を抑えることで、更に高精度な成分濃度分布計測が可能となる。   Also, in this embodiment, similarly to the other embodiments, it is more desirable to include a cooling means that absorbs part of the heat of the specimen through the specimen contact portion 103, and by suppressing thermal diffusion due to blood flow, Furthermore, highly accurate component concentration distribution measurement is possible.

また、実施の形態1、3、4、5に記載した構成を組み合わせることで、より高精度な成分濃度分布計測が可能となるため望ましい。   In addition, combining the configurations described in the first, third, fourth, and fifth embodiments is desirable because more accurate component concentration distribution measurement is possible.

以上、本発明の分光計測装置、光照射装置について示したが、本明細書にて示した構成は一例であって、本発明の主旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能であることは言うまでもない。   As described above, the spectroscopic measurement device and the light irradiation device of the present invention have been described. However, the configuration shown in this specification is an example, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Yes.

本発明にかかる分光計測装置は、肝臓の脂肪濃度計測や、血管内プラークの性状診断、腫瘍の性状診断、ガスの成分分布計測などに応用することが可能である。これらの計測の精度を向上させる有用な手段となる。   The spectroscopic measurement apparatus according to the present invention can be applied to liver fat concentration measurement, intravascular plaque property diagnosis, tumor property diagnosis, gas component distribution measurement, and the like. This is a useful means for improving the accuracy of these measurements.

101 光源
101a レーザ光源
101b 光ファイバ
101c 光ファイバの巻き部
102 超音波計測装置
102a 超音波プローブ
102b 計測装置本体
102c ケーブル
103 検体接触部
104 検体
105 選択加熱光
106 プラーク
107 熱交換部
108 駆動電源
109 放熱部
110 温度計測手段
301 パルス光源
301a パルスレーザ光源
302 選択加熱パルス光
401 検体接触部
501 検体接触部
502 音速熱変化部材
601 ファイバグレーティング
701 癌組織
702 選択加熱光
703 生体
901 水槽
902 水
1001 検体接触部
1101 マイクロ波発信源
1201 信号伝送線
1202 選択加熱光
1301 超音波音速計測(一回目)
1302 選択光加熱
1303 超音波音速計測(二回目)
1304 周辺部の温度
1305 プラークの温度
1401 超音波音速計測(一回目)
1402 超音波音速計測(二回目)
1403 超音波音速計測(三回目)
1501 超音波音速計測(一回目)
1502 超音波音速計測(二回目)
1503 超音波音速計測(三回目)
1601 光源
1601a レーザ光源
1602 選択加熱パルス光
1603 光源
1603a レーザ光源
1604 選択加熱光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Light source 101a Laser light source 101b Optical fiber 101c Optical fiber winding part 102 Ultrasonic measuring device 102a Ultrasonic probe 102b Measuring device main body 102c Cable 103 Specimen contact part 104 Specimen 105 Selective heating light 106 Plaque 107 Heat exchange part 108 Drive power supply 109 Heat radiation Unit 110 temperature measurement means 301 pulse light source 301a pulse laser light source 302 selective heating pulsed light 401 sample contact unit 501 sample contact unit
502 sonic heat change member 601 fiber grating 701 cancer tissue 702 selective heating light 703 living body 901 water tank 902 water 1001 specimen contact portion 1101 microwave transmission source 1201 signal transmission line 1202 selective heating light 1301 ultrasonic sound velocity measurement (first time)
1302 Selective light heating 1303 Ultrasonic sound velocity measurement (second time)
1304 Surrounding temperature 1305 Plaque temperature 1401 Ultrasonic sound velocity measurement (first time)
1402 Ultrasonic velocity measurement (second time)
1403 Ultrasonic sound velocity measurement (third time)
1501 Ultrasonic sound velocity measurement (first time)
1502 Ultrasonic velocity measurement (second time)
1503 Ultrasonic velocity measurement (third time)
1601 Light source 1601a Laser light source 1602 Selective heating pulse light 1603 Light source 1603a Laser light source 1604 Selective heating light

Claims (13)

検体に照射するパルス光を生成する光源と、前記検体内で発生した超音波パルスを受信する超音波プローブと、前記超音波プローブにて受信した信号を元に、前記検体内部で生成した超音波パルスの発生箇所と強度を計算する信号処理部を備える分光計測装置であって、
前記光源、または、別の光源にて生成した光を前記検体に照射する前後に、前記検体へのパルス光照射を行う
分光計測装置。
A light source that generates pulsed light to irradiate the specimen, an ultrasonic probe that receives an ultrasonic pulse generated in the specimen, and an ultrasonic wave that is generated inside the specimen based on a signal received by the ultrasonic probe A spectroscopic measurement apparatus including a signal processing unit that calculates the generation location and intensity of a pulse,
A spectroscopic measurement apparatus that irradiates the specimen with pulsed light before and after irradiating the specimen with light generated by the light source or another light source.
前記検体に波形の異なる複数のパルス光を照射する
請求項1記載の分光計測装置。
The spectroscopic measurement device according to claim 1, wherein the specimen is irradiated with a plurality of pulse lights having different waveforms.
前記光源がナノ秒オーダーのパルス幅の短パルス光とCW光の両方を、異なるタイミングで前記検体に照射する
請求項1記載の分光計測装置。
The spectroscopic measurement apparatus according to claim 1, wherein the light source irradiates the specimen with both short pulse light and CW light having a pulse width of nanosecond order at different timings.
前記検体に照射する前記CW光と前記パルス光が一つの光源から生成される
請求項3記載の分光計測装置。
The spectroscopic measurement apparatus according to claim 3, wherein the CW light and the pulsed light that irradiate the specimen are generated from a single light source.
前記分光計測装置は、さらに、
前記検体の熱エネルギーの一部を吸収し、前記検体の温度を低下させる手段を備える
請求項1記載の分光計測装置。
The spectroscopic measurement device further includes:
The spectroscopic measurement apparatus according to claim 1, comprising means for absorbing part of the thermal energy of the specimen and reducing the temperature of the specimen.
前記検体の熱エネルギーの一部を吸収し、前記検体の温度を低下させる手段は、
少なくとも前記検体に接する熱吸収部を備え、
前記熱吸収部が前記光源にて生成した光を透過する材料で構成されており、
前記光源にて生成した光を、前記熱吸収部を通して前記検体に照射する
請求項5記載の分光計測装置。
Means for absorbing part of the thermal energy of the specimen and lowering the temperature of the specimen,
A heat absorption part in contact with at least the specimen;
The heat absorption part is made of a material that transmits light generated by the light source,
The spectroscopic measurement apparatus according to claim 5, wherein the specimen is irradiated with light generated by the light source through the heat absorption unit.
前記分光計測装置は、さらに、
前記検体を圧迫する手段を備える
請求項1記載の分光計測装置。
The spectroscopic measurement device further includes:
The spectroscopic measurement apparatus according to claim 1, further comprising means for pressing the specimen.
前記検体に対して、波長の異なる複数の光を照射する
請求項1記載の分光計測装置。
The spectroscopic measurement apparatus according to claim 1, wherein the specimen is irradiated with a plurality of lights having different wavelengths.
前記検体が生体であり、
波長1100nm以上、1300nm以下の光を前記生体に照射し、
前記生体内の所望の箇所の脂肪濃度を計測する
請求項1記載の分光計測装置。
The specimen is a living body;
Irradiating the living body with light having a wavelength of 1100 nm or more and 1300 nm or less,
The spectroscopic measurement device according to claim 1, wherein the fat concentration at a desired location in the living body is measured.
前記分光計測装置は、さらに、
前記検体の表面温度変化を計測する放射温度計を備える
請求項5記載の分光計測装置。
The spectroscopic measurement device further includes:
The spectroscopic measurement apparatus according to claim 5, further comprising a radiation thermometer that measures a change in surface temperature of the specimen.
前記分光計測装置は、さらに、
少なくとも前記検体に接する検体接触部を有する、前記検体を前記光による加熱と異なる温度分布に加熱、又は、冷却する手段を備え、
前記検体接触部が前記光源にて生成した光を透過する材料で構成されており、
前記光源にて生成した光を、前記検体接触部を通して前記検体に照射する
請求項1記載の分光計測装置。
The spectroscopic measurement device further includes:
A means for heating or cooling the specimen to a temperature distribution different from the heating by the light, comprising at least a specimen contact portion in contact with the specimen;
The specimen contact portion is made of a material that transmits light generated by the light source,
The spectroscopic measurement apparatus according to claim 1, wherein the specimen is irradiated with light generated by the light source through the specimen contact portion.
少なくとも前記光源から検体への光照射中と、前記光照射終了後の前記検体内の光音響波を計測する
請求項1記載の分光計測装置。
The spectroscopic measurement device according to claim 1, wherein photoacoustic waves in the sample are measured at least during light irradiation from the light source to the sample and after the light irradiation is completed.
前記光照射終了後に複数回前記検体の同一箇所にパルス光を照射し、前記件体内で生成した光音響波を受信する
請求項12記載の分光計測装置。
The spectroscopic measurement apparatus according to claim 12, wherein after the light irradiation ends, the same portion of the specimen is irradiated with pulsed light a plurality of times, and photoacoustic waves generated in the subject are received.
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