JP6250132B2 - Subject information acquisition device - Google Patents

Subject information acquisition device Download PDF

Info

Publication number
JP6250132B2
JP6250132B2 JP2016242232A JP2016242232A JP6250132B2 JP 6250132 B2 JP6250132 B2 JP 6250132B2 JP 2016242232 A JP2016242232 A JP 2016242232A JP 2016242232 A JP2016242232 A JP 2016242232A JP 6250132 B2 JP6250132 B2 JP 6250132B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sub
bundle
light
subject
acquiring apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2016242232A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017056237A (en
Inventor
紘史 山本
紘史 山本
古川 幸生
幸生 古川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2016242232A priority Critical patent/JP6250132B2/en
Publication of JP2017056237A publication Critical patent/JP2017056237A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6250132B2 publication Critical patent/JP6250132B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Description

本発明は、被検体情報取得装置に関する。   The present invention relates to a subject information acquisition apparatus.

生体内の光学特性値を求める方法の1つとして、光に比べて生体内での散乱が少ない超音波の性質を利用した光音響トモグラフィー(Photoacoustic Tomography:PAT)がある(非特許文献1)。光源から発生したパルス光が生体に照射されると、光は生体内を拡散しながら伝搬する。生体内に含まれる吸収体が伝搬してきた光を吸収すると、光音響効果により超音波等の音響波が発生する。この超音波を探触子で受信し、受信した信号を解析することにより、生体内の光学特性値分布、特に光吸収密度分布を得ることができる。   As one method for obtaining optical property values in a living body, there is photoacoustic tomography (PAT) using the properties of ultrasonic waves that are less scattered in the living body than light (Non-Patent Document 1). When the living body is irradiated with pulsed light generated from the light source, the light propagates while diffusing in the living body. When the absorber contained in the living body absorbs the propagated light, an acoustic wave such as an ultrasonic wave is generated by the photoacoustic effect. By receiving this ultrasonic wave with the probe and analyzing the received signal, it is possible to obtain an optical characteristic value distribution in the living body, particularly a light absorption density distribution.

非特許文献1によれば、PATにおいて光吸収により生体内の吸収体から得られる超音波の音圧Pは次式(1)で表すことができる。
P=Г・μ・Φ …(1)
ここで、Гは弾性特性値であるグリューナイゼン係数であり、体積膨張係数βと音速cの二乗の積を比熱Cで割ったものである。μは吸収体の吸収係数、Φは吸収体に吸収される光束である。
According to Non-Patent Document 1, the sound pressure P of ultrasonic waves obtained from an in-vivo absorber by light absorption in PAT can be expressed by the following equation (1).
P = Г ・ μ a・ Φ (1)
Here, Γ is a Gruneisen coefficient that is an elastic characteristic value, and is obtained by dividing the product of the square of the volume expansion coefficient β and the speed of sound c by the specific heat C p . μ a is an absorption coefficient of the absorber, and Φ is a light beam absorbed by the absorber.

式(1)から分かるように、PATにおける超音波の音圧は、吸収体に到達する光量に比例する。従って、強い信号を得るためには生体に照射する光量を大きくする必要がある。   As can be seen from equation (1), the sound pressure of the ultrasonic wave in the PAT is proportional to the amount of light reaching the absorber. Therefore, in order to obtain a strong signal, it is necessary to increase the amount of light applied to the living body.

一方、レーザー安全に関する規格において、生体に照射される照射密度の最大値として最大露光許容量(MPE:Maximum Permissible Exposure)が規定されている(JISC6802)。MPEを考慮しつつ生体に照射する光量を大きくするためには、均一な照明が必要となる。   On the other hand, the maximum exposure allowance (MPE: Maximum Permissible Exposure) is defined as the maximum value of the irradiation density irradiated on the living body in the standards related to laser safety (JISC6802). In order to increase the amount of light applied to the living body while considering MPE, uniform illumination is required.

またPATにおいて、生体の広い範囲で測定を行うためには、照明部と受信部を走査することが望ましい。光源が固体レーザーのように大型の場合、光源本体を走査することは難しい。そのため光源から出た光を光ファイバで伝送し、光ファイバの出射部を走査することが好適である。光量が大きく1本の光ファイバで伝送できない場合には、光ファイバを束ねたバンドルファイバが好適である。   In the PAT, it is desirable to scan the illumination unit and the reception unit in order to perform measurement over a wide range of the living body. When the light source is large like a solid laser, it is difficult to scan the light source body. For this reason, it is preferable to transmit the light emitted from the light source through an optical fiber and scan the exit portion of the optical fiber. When the amount of light is large and transmission is not possible with one optical fiber, a bundle fiber in which optical fibers are bundled is preferable.

バンドルファイバの特性として、光が出射されたのち広がるため、中央部に比べて周辺部の光量が小さくなる。バンドルファイバと生体の間にレンズ等を用いることでビームを均一にすることも考えられるが、その場合、装置が大型化するという欠点がある。特に、照明部がハンドヘルド型であるPATでは、軽量化のために操作部を最小部品点数で構成することが望ましい。   As a characteristic of the bundle fiber, since the light is spread after being emitted, the amount of light in the peripheral portion is smaller than that in the central portion. Although it is conceivable to make the beam uniform by using a lens or the like between the bundle fiber and the living body, in that case, there is a disadvantage that the apparatus becomes large. In particular, in a PAT in which the illumination unit is a handheld type, it is desirable to configure the operation unit with a minimum number of parts for weight reduction.

画像表示装置の分野では、バンドルファイバの出射部を複数の均等なサブバンドルに分岐した例が開示されている(特許文献1)。これは光源から出た光を、出射部が複数のサブバンドルに分岐した光ファイバで伝送し、各表示素子に対応した位置にサブバンドルを配置して表示素子を照明することで、表示素子ごとの光量ばらつきを低減して高品質な画像を得るものである。   In the field of image display devices, an example is disclosed in which the emission part of a bundle fiber is branched into a plurality of equal sub-bundles (Patent Document 1). This is because the light emitted from the light source is transmitted through an optical fiber whose emission part is branched into a plurality of sub-bundles, and each display element is illuminated by placing the sub-bundle at a position corresponding to each display element. Variation in the amount of light is obtained to obtain a high-quality image.

特開2002−214707号公報JP 2002-214707 A

M.Xu,L.Wang ”Photoacoustic imaging in biomedicine, Review of scientific instruments, 77, 041101(2006)M.M. Xu, L .; Wang "Photoacoustic imaging in biomedicine, Review of scientific instruments, 77, 041101 (2006)

特許文献1の手法では、ファイバの出射部と照明領域が近い場合にはサブバンドルの照明領域の間に照明されない暗部ができ、均一照明にならないという課題がある。また、ファイバの出射部と照明領域が遠い場合には、照明領域の周辺部と比べて中央部の光の重なりが強いため、均一照明にはならないという課題がある。   The technique of Patent Document 1 has a problem that when the fiber emitting part is close to the illumination area, a dark part that is not illuminated is formed between the illumination areas of the sub-bundles, and uniform illumination is not achieved. Further, when the fiber emitting portion and the illumination area are far from each other, there is a problem that uniform illumination is not achieved because the light overlap in the central portion is stronger than the peripheral portion of the illumination region.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、バンドルファイバから被検体に照射される光の均一性を向上させることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to improve the uniformity of light emitted from a bundle fiber to a subject.

本発明は以下の構成を採用する。すなわち、
光源と、
複数の光ファイバを含むバンドルファイバと、
前記光源からの光が前記バンドルファイバの出射部より被検体の照射面に照射されたときに発生する音響波を用いて、当該被検体内の情報を取得する処理部と、
を有し、
前記バンドルファイバの前記出射部は、それぞれ複数の光ファイバを含む複数のサブバ
ンドルに分岐されており、前記複数のサブバンドルの出射端がアレイ状に配置され、
前記出射部の中央部のサブバンドルと周辺部のサブバンドルとの間で、前記サブバンドルを構成する光ファイバの本数が異なることにより、光が照射される際の前記照射面における単位面積当たりの光量が略均一となる
ことを特徴とする被検体情報取得装置である。
The present invention employs the following configuration. That is,
A light source;
A bundle fiber including a plurality of optical fibers;
A processing unit that acquires information in the subject using an acoustic wave generated when light from the light source is irradiated on the irradiation surface of the subject from the emission unit of the bundle fiber;
Have
The exit portion of the bundle fiber is branched into a plurality of sub-bundles each including a plurality of optical fibers, and the exit ends of the plurality of sub-bundles are arranged in an array ,
The number of optical fibers constituting the sub-bundle is different between the sub-bundle at the center of the emitting portion and the sub-bundle at the peripheral portion, so that per unit area on the irradiation surface when light is irradiated. An object information acquiring apparatus characterized in that the amount of light is substantially uniform .

本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
光源と、
複数の光ファイバを含むバンドルファイバと、
前記光源からの光が前記バンドルファイバの出射部より被検体の照射面に照射されたときに発生する音響波を用いて、当該被検体内の情報を取得する処理部と、
を有し、
前記バンドルファイバの前記出射部は、それぞれ複数の光ファイバを含む複数のサブバンドルに分岐されており、前記複数のサブバンドルの出射端がアレイ状に配置され、
前記出射部の中央部のサブバンドルと周辺部のサブバンドルとの間で、前記出射端の面積が異なることにより、光が照射される際の前記照射面における単位面積当たりの光量が略均一となる
ことを特徴とする被検体情報取得装置である。
The present invention also employs the following configuration. That is,
A light source;
A bundle fiber including a plurality of optical fibers;
A processing unit that acquires information in the subject using an acoustic wave generated when light from the light source is irradiated on the irradiation surface of the subject from the emission unit of the bundle fiber;
Have
The exit portion of the bundle fiber is branched into a plurality of sub-bundles each including a plurality of optical fibers, and the exit ends of the plurality of sub-bundles are arranged in an array ,
The light quantity per unit area on the irradiation surface when light is irradiated is substantially uniform because the area of the emission end is different between the sub-bundle in the central part and the peripheral sub-bundle of the emission part. An object information acquiring apparatus characterized by the above.

本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
光源と、
複数の光ファイバを含むバンドルファイバと、
前記光源からの光が前記バンドルファイバの出射部より被検体の照射面に照射されたときに発生する音響波を用いて、当該被検体内の情報を取得する処理部と、
を有し、
前記バンドルファイバの前記出射部は、それぞれ複数の光ファイバを含む複数のサブバンドルに分岐されており、前記複数のサブバンドルの出射端がアレイ状に配置され、
前記出射部の中央部のサブバンドルと周辺部のサブバンドルとの間で、前記サブバンドルの配置される密度が異なることにより、光が照射される際の前記照射面における単位面積当たりの光量が略均一となる
ことを特徴とする被検体情報取得装置である。
The present invention also employs the following configuration. That is,
A light source;
A bundle fiber including a plurality of optical fibers;
A processing unit that acquires information in the subject using an acoustic wave generated when light from the light source is irradiated on the irradiation surface of the subject from the emission unit of the bundle fiber;
Have
The exit portion of the bundle fiber is branched into a plurality of sub-bundles each including a plurality of optical fibers, and the exit ends of the plurality of sub-bundles are arranged in an array ,
The light density per unit area on the irradiation surface when light is irradiated is different because the density of the sub-bundles arranged between the sub-bundle in the central part and the sub-bundle in the peripheral part is different. An object information acquiring apparatus characterized by being substantially uniform .

本発明によれば、バンドルファイバから被検体に照射される光の均一性を向上させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the uniformity of the light irradiated to a test object from bundle fiber can be improved.

本発明の典型的な実施形態を示す図。1 illustrates an exemplary embodiment of the present invention. サブバンドルから出射された光を示す図。The figure which shows the light radiate | emitted from the sub-bundle. 実施例1の照射密度分布を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an irradiation density distribution of Example 1. 従来手法を説明する図。The figure explaining a prior art method. 実施例2を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a second embodiment. 実施例3を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating Example 3; 実施例4を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating Example 4; 従来手法による照射密度分布を示す図。The figure which shows the irradiation density distribution by a conventional method. 実施例5を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating Example 5; 実施例6を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating Example 6;

以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状及びそれらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described below should be changed as appropriate according to the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. It is not intended to limit the following description.

本発明は、バンドルファイバを用いて光を照射する照明装置に好ましく適用できる。特に、かかる照明装置を含む被検体情報取得装置に本発明を適用すれば、被検体に照射される光の均一性を向上させることが可能となる。被検体情報取得装置は、被検体に光(電磁波)を照射することにより被検体内で発生した音響波を受信して、被検体情報を画像データとして取得する光音響効果を利用した装置を含む。   The present invention can be preferably applied to an illumination device that emits light using a bundle fiber. In particular, if the present invention is applied to a subject information acquisition apparatus including such an illumination device, it is possible to improve the uniformity of light irradiated to the subject. The subject information acquisition device includes a device using a photoacoustic effect that receives acoustic waves generated in the subject by irradiating the subject with light (electromagnetic waves) and acquires subject information as image data. .

光音響効果を利用した装置が取得する被検体情報とは、光照射によって生じた音響波の発生源分布、被検体内の初期音圧分布、あるいは初期音圧分布から導かれる光エネルギー吸収密度分布や吸収係数分布、組織を構成する物質の濃度分布を示す。物質の濃度分布とは、例えば、酸素飽和度分布や酸化・還元ヘモグロビン濃度分布などである。   The object information acquired by the device using the photoacoustic effect is the distribution of the acoustic wave generated by the light irradiation, the initial sound pressure distribution in the object, or the light energy absorption density distribution derived from the initial sound pressure distribution. And absorption coefficient distribution, and concentration distribution of substances constituting the tissue. The concentration distribution of the substance is, for example, an oxygen saturation distribution or an oxidized / reduced hemoglobin concentration distribution.

本発明でいう音響波とは、典型的には超音波であり、音波、超音波、音響波と呼ばれる弾性波を含む。光音響効果により発生した音響波のことを、光音響波または光超音波と呼ぶ。音響検出器(例えば探触子)は、被検体内で発生又は反射した音響波を受信する。   The acoustic wave referred to in the present invention is typically an ultrasonic wave, and includes an elastic wave called a sound wave, an ultrasonic wave, or an acoustic wave. An acoustic wave generated by the photoacoustic effect is called a photoacoustic wave or an optical ultrasonic wave. An acoustic detector (for example, a probe) receives an acoustic wave generated or reflected in a subject.

以下、本発明の実施形態における被検体情報取得装置、とりわけ本発明の特徴である照明装置の構成について説明する。   Hereinafter, the configuration of the object information acquiring apparatus according to the embodiment of the present invention, particularly the illumination apparatus that is a feature of the present invention will be described.

図1は本発明の典型的な実施形態に係る、照明装置の概要構成を示す図である。照明装置は、光源101、バンドルファイバ102、サブバンドル103を含む。サブバンドル103には、含まれるファイバの本数が多いサブバンドル103aと、含まれるファイバの本数が少ないサブバンドル103bがある。サブバンドルからは出射光104が、光照射面105に照射される。さらに被検体情報取得装置においては、照明装置の他にも各種
の構成を備える。以下、各構成要素について説明する。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a lighting device according to an exemplary embodiment of the present invention. The illumination device includes a light source 101, a bundle fiber 102, and a sub-bundle 103. The sub-bundle 103 includes a sub-bundle 103a with a large number of included fibers and a sub-bundle 103b with a small number of included fibers. The light irradiation surface 105 is irradiated with the outgoing light 104 from the sub-bundle. Furthermore, the subject information acquisition apparatus includes various configurations in addition to the illumination device. Hereinafter, each component will be described.

(光源)
被検体が生体の場合、光源からは生体を構成する成分のうち特定の成分に吸収される波長の光を照射する。光源は本実施形態の生体画像取得装置と一体として設けられていても良いし、光源を分離して別体として設けられていても良い。効率的に光音響波を発生させるため、パルス幅は10〜50ナノ秒程度が好適である。
(light source)
When the subject is a living body, the light source emits light having a wavelength that is absorbed by a specific component among the components constituting the living body. The light source may be provided integrally with the biological image acquisition apparatus of the present embodiment, or may be provided separately from the light source. In order to generate photoacoustic waves efficiently, the pulse width is preferably about 10 to 50 nanoseconds.

光源としては大出力が得られるレーザーが好ましいが、レーザーの代わりに発光ダイオードやフラッシュランプ等を用いることもできる。レーザーとしては、固体レーザー、ガスレーザー、色素レーザー、半導体レーザーなど様々なレーザーを使用できる。照射のタイミング、波形、強度等は光源制御部によって制御される。   As the light source, a laser capable of obtaining a large output is preferable, but a light emitting diode, a flash lamp, or the like can be used instead of the laser. As the laser, various lasers such as a solid laser, a gas laser, a dye laser, and a semiconductor laser can be used. The timing, waveform, intensity, etc. of irradiation are controlled by the light source controller.

なお、この光源制御部は、光源と一体化されていても良い。本発明において使用する光源の波長は、被検体内部まで光が伝搬する波長であることが望ましい。具体的には被検体が生体の場合、500nm以上1200nm以下である。   In addition, this light source control part may be integrated with the light source. The wavelength of the light source used in the present invention is desirably a wavelength at which light propagates to the inside of the subject. Specifically, when the subject is a living body, the thickness is 500 nm or more and 1200 nm or less.

(バンドルファイバ)
バンドルファイバは複数の光ファイバを束ねて構成されたものである。光ファイバは石英ガラス等からなるコアを有する。具体的には、例えばコアの直径が190μmであるものが挙げられる。バンドルファイバの入射部から上記光源の光を入射して各ファイバにより伝送される。
(Bundle fiber)
The bundle fiber is configured by bundling a plurality of optical fibers. The optical fiber has a core made of quartz glass or the like. Specifically, for example, a core having a diameter of 190 μm can be mentioned. Light from the light source is incident from the incident portion of the bundle fiber and transmitted by each fiber.

バンドルファイバの出射側は複数のサブバンドルに分岐しており、各サブバンドルには伝送した光を出射するための出射端がそれぞれ設けられている。各サブバンドルの出射端は出射部に、出射端の端面が配列をなすように固定される。出射部のサブバンドル端面が配列された面は出射面を形成し、この出射面上にある複数のサブバンドル端面から出射された光が重ね合わされて対象を照明する。中央部のサブバンドルは第一のサブバンドルに相当し、周辺部のサブバンドルは第二のサブバンドルに相当する。   The exit side of the bundle fiber is branched into a plurality of sub-bundles, and each sub-bundle is provided with an exit end for emitting transmitted light. The exit end of each sub-bundle is fixed to the exit portion so that the end faces of the exit end are arranged. The surface on which the sub-bundle end faces of the emission part are arranged forms an emission face, and the light emitted from the plurality of sub-bundle end faces on the emission face is superimposed to illuminate the target. The central sub-bundle corresponds to the first sub-bundle, and the peripheral sub-bundle corresponds to the second sub-bundle.

同一のサブバンドルを等間隔に配列すると、中央部のサブバンドルの光の重なりと比べて周辺部のサブバンドルの光の重なりが弱いため、均一性が低くなる。そこで周辺部の光量を大きくして均一性を上げるために、本発明のバンドルファイバは、出射部において、周辺部(サブバンドル103a)の光ファイバの密度が中央部(サブバンドル103b)の光ファイバの密度よりも大きいという特徴を持つ。但しサブバンドルの出射端と光照射面が近すぎると、光が重ならず効果が得られない。   If the same sub-bundles are arranged at equal intervals, the light overlap of the sub-bundles in the peripheral part is weaker than the light overlap of the sub-bundles in the central part. Therefore, in order to increase the amount of light at the peripheral portion and increase the uniformity, the bundle fiber of the present invention is such that the density of the optical fiber at the peripheral portion (sub-bundle 103a) is the optical fiber at the central portion (sub-bundle 103b). It has the feature that it is larger than the density. However, if the exit end of the sub-bundle and the light irradiation surface are too close, the light does not overlap and the effect cannot be obtained.

そこで、本発明の効果が得られる範囲を、図2を用いて説明する。図2(a)は2つのサブバンドル201aと201bから出射された光202aと202bが、光照射面203上で重なり合う様子を示したものである。点Aは、光照射面203上において、サブバンドル201aと201bの中間の正面にある点である。ここで、サブバンドルの出射端面から照射面までの距離をL、隣り合う2つのサブバンドル間の最短ピッチをp、サブバンドルの幅をWとする。   Therefore, a range in which the effect of the present invention can be obtained will be described with reference to FIG. FIG. 2A shows a state in which light 202 a and 202 b emitted from two sub-bundles 201 a and 201 b overlap on the light irradiation surface 203. Point A is a point on the light irradiation surface 203 that is in front of the middle of the sub-bundles 201a and 201b. Here, the distance from the emission end face of the sub-bundle to the irradiation surface is L, the shortest pitch between two adjacent sub-bundles is p, and the width of the sub-bundle is W.

図2(b)は1本のファイバから出射する光の分布を、角度と強度の対比で示したもの(光の強度の角度分布)である。ここで、ファイバから出射される光の広がり角を、強度が最大強度から1/eに低下するまでの角度θとする。サブバンドル201aと201bから出射される光の重なり具合を、照射面上の光の最大強度と点Aにおける光強度の比aで表す。図2(c)は、2つのサブバンドルから出射された光の重なりを示した図である。図2(d)はW/pを0.2から0.8に変化させたときの、aとL・tanθ/p
の関係を示した図である。
FIG. 2B shows the distribution of light emitted from a single fiber as a comparison of angle and intensity (angle distribution of light intensity). Here, the spread angle of the light emitted from the fiber is defined as an angle θ until the intensity decreases from the maximum intensity to 1 / e 2 . The degree of overlap of light emitted from the sub-bundles 201a and 201b is represented by a ratio a between the maximum intensity of light on the irradiated surface and the light intensity at point A. FIG. 2C is a diagram showing the overlap of light emitted from two sub-bundles. FIG. 2D shows a and L · tan θ / p when W / p is changed from 0.2 to 0.8.
FIG.

また、図2(e)はa=0.5のときのL・tanθ/pとW/pの関係を示した図である。図2(e)よりL・tanθ/pとW/pの関係はほぼ線形に近似することができ、本発明が有意である範囲をa≧0.5とすると、以下の式(2)のように表すことができる。
L・tanθ≧0.76p−0.63W …(2)
そこで以下の実施例では全てこの条件を満たすようにした。
FIG. 2E shows the relationship between L · tan θ / p and W / p when a = 0.5. From FIG. 2 (e), the relationship between L · tan θ / p and W / p can be approximated almost linearly, and if the range in which the present invention is significant is a ≧ 0.5, the following equation (2) Can be expressed as:
L · tan θ ≧ 0.76p−0.63W (2)
Therefore, all of the following examples satisfy this condition.

(被検体情報取得装置)
本実施形態の被検体情報取得装置は、生体を被検体として、その生体内部の情報を画像データとして算出する生体画像取得装置である。ただし被検体情報取得装置は、生体以外を被検体としても良い。被検体情報取得装置は基本的なハード構成として、光源、バンドルファイバ、音響波を受信する探触子、画像再構成を行う処理部を有する。
(Subject information acquisition device)
The subject information acquisition apparatus according to the present embodiment is a biological image acquisition apparatus that calculates a living body as a subject and information inside the living body as image data. However, the subject information acquisition apparatus may be a subject other than a living body. The object information acquisition apparatus includes a light source, a bundle fiber, a probe that receives an acoustic wave, and a processing unit that performs image reconstruction as a basic hardware configuration.

光源から発せられたパルス光はバンドルファイバを伝送し、生体に照射される。生体内部を伝搬した光のエネルギーの一部が血液などの光吸収体(結果的に音源となる)に吸収されると、その光吸収体の熱膨張により音響波が発生する。音響波は探触子で受信されて電気信号となり、処理部に転送される。処理部は電気信号に基づき生体内の光学特性値分布情報を生成する(画像再構成)。光学特性値分布情報の形式は特に限定されることはなく、2次元とするか3次元とするか等、測定の目的や装置の構成等により任意に決めることができる。   The pulsed light emitted from the light source is transmitted through the bundle fiber and irradiated on the living body. When a part of the energy of light propagating through the living body is absorbed by a light absorber such as blood (resulting in a sound source), an acoustic wave is generated due to thermal expansion of the light absorber. The acoustic wave is received by the probe, becomes an electric signal, and is transferred to the processing unit. The processing unit generates in-vivo optical characteristic value distribution information based on the electrical signal (image reconstruction). The format of the optical characteristic value distribution information is not particularly limited, and can be arbitrarily determined depending on the purpose of measurement, the configuration of the apparatus, or the like, such as two-dimensional or three-dimensional.

(探触子)
探触子は、パルス光により生体表面及び生体内部等で発生する音響波を受信する。そのために探触子は、音響波をアナログ信号である電気信号(受信信号)に変換する能力を持つ。圧電現象を用いた探触子、光の共振を用いた探触子、静電容量の変化を用いた探触子等、音響波信号を受信できるものであれば、どのような探触子を用いてもよい。本実施形態の探触子は、典型的には複数の受信素子が1次元、或いは2次元に配置されたものが好ましい。このような多次元配列素子を用いることで、同時に複数の場所で音響波を受信することができ、測定時間を短縮できる。受信素子が1つの場合には、探触子を走査させて複数の位置で受信しても良い。
(Probe)
The probe receives acoustic waves generated by the pulsed light on the surface of the living body and inside the living body. Therefore, the probe has a capability of converting an acoustic wave into an electric signal (reception signal) that is an analog signal. Any probe that can receive an acoustic wave signal, such as a probe that uses a piezoelectric phenomenon, a probe that uses resonance of light, or a probe that uses a change in capacitance, can be used. It may be used. The probe of this embodiment typically has a plurality of receiving elements arranged one-dimensionally or two-dimensionally. By using such a multidimensional array element, acoustic waves can be received simultaneously at a plurality of locations, and the measurement time can be shortened. When there is one receiving element, the probe may be scanned and received at a plurality of positions.

被検体情報取得装置は、探触子で得られた電気信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する変換部や、電気信号を増幅する回路を有することが望ましい。探触子から得られる受信信号が複数ある場合は、同時に複数の信号を処理できることが望ましい。それにより、画像を形成するまでの時間を短縮できる。変換された信号はメモリに格納される。   The subject information acquisition apparatus desirably includes a conversion unit that converts an electrical signal obtained by the probe from an analog signal to a digital signal, and a circuit that amplifies the electrical signal. When there are a plurality of reception signals obtained from the probe, it is desirable that a plurality of signals can be processed simultaneously. Thereby, the time until the image is formed can be shortened. The converted signal is stored in the memory.

(処理部)
処理部は、メモリに格納された信号を用いて、音響波の初期音圧分布等の光学特性値分布情報に関連したデータを形成する。この光学特性値分布の形成に関しては、例えばタイムドメインでの逆投影を用いることができる。処理部としては例えば、プログラムにより動作する情報処理装置や回路等を用いることができる。
(Processing part)
The processing unit uses the signal stored in the memory to form data related to optical characteristic value distribution information such as an initial sound pressure distribution of the acoustic wave. For the formation of this optical characteristic value distribution, back projection in the time domain can be used, for example. As the processing unit, for example, an information processing device or a circuit that operates according to a program can be used.

<実施例1>
本実施例では、中央部におけるサブバンドルに含まれるファイバの密度が、周辺部におけるサブバンドルに含まれるファイバの密度よりも小さい例を説明する。
<Example 1>
In the present embodiment, an example will be described in which the density of the fibers contained in the sub-bundle in the central part is smaller than the density of the fibers contained in the sub-bundle in the peripheral part.

図3(a)は、本実施例の光源とバンドルファイバからなる照明装置の全体図である。図3(b)は、本実施例のファイバ出射部の形状を示す図である。この照明装置は、発振
波長が800nmの固体レーザーである光源301からの光をバンドルファイバ302で伝送する。光源301にはチタンサファイアレーザーを用いた。
FIG. 3A is an overall view of an illumination device including a light source and a bundle fiber according to the present embodiment. FIG. 3B is a diagram illustrating the shape of the fiber emitting portion of the present embodiment. This illumination device transmits light from a light source 301 that is a solid-state laser having an oscillation wavelength of 800 nm through a bundle fiber 302. A titanium sapphire laser was used as the light source 301.

ファイバ素線のコアの直径は190μmである。入射部においてファイバ素線はほぼ六方最密に充填されている。バンドルファイバ302の出射部は大きさが1mm□の9つのサブバンドル303に分岐している。9つのサブバンドルは3×3のアレイ状に並んでおり、隣り合う2つのサブバンドル間のピッチpは6mmで等間隔である。   The diameter of the core of the fiber strand is 190 μm. The fiber strands are filled in a hexagonal close-packed state at the entrance. The exit portion of the bundle fiber 302 is branched into nine sub-bundles 303 having a size of 1 mm □. The nine sub-bundles are arranged in a 3 × 3 array, and the pitch p between two adjacent sub-bundles is 6 mm and is equally spaced.

本実施例の特徴として、各サブバンドルに含まれる光ファイバの本数は中央部と周辺部で異なっている。すなわち、周辺部のサブバンドル303aに含まれる単位面積当たりのファイバの本数を1とすると、中央部のサブバンドル303bに含まれる単位面積当たりのファイバの本数は0.3である。各ファイバから出射される光はガウス分布に近似することができる。本実施例において光ファイバ1本からの光の広がり角θを実測したところ、tanθ=0.1であった。この場合、強度が最大強度から1/eに低下するまでの角度をθと定義している。 As a feature of the present embodiment, the number of optical fibers included in each sub-bundle is different between the central portion and the peripheral portion. That is, when the number of fibers per unit area included in the peripheral sub-bundle 303a is 1, the number of fibers per unit area included in the central sub-bundle 303b is 0.3. The light emitted from each fiber can approximate a Gaussian distribution. In this example, when the divergence angle θ of light from one optical fiber was measured, tan θ = 0.1. In this case, the angle until the intensity decreases from the maximum intensity to 1 / e 2 is defined as θ.

中心のサブバンドルから光照射面までの距離Lが100mmのときの光照射面での照射密度分布を図3(c)に示す。また、図3(c)の照射密度分布の中心を横方向に切った時の断面の照射密度分布を図3(d)に示す。   FIG. 3C shows an irradiation density distribution on the light irradiation surface when the distance L from the central sub-bundle to the light irradiation surface is 100 mm. Further, FIG. 3D shows the irradiation density distribution of the cross section when the center of the irradiation density distribution of FIG.

一方、図4に比較対象として従来の照明装置における例を示す。図4(a)は、9つのサブバンドル401に含まれる単位面積当たりの光ファイバの本数がいずれも等しい様子を示す。また、この場合の光照射面での照射密度分布を図4(b)に示す。また、図4(b)の中心を横方向に切ったときの断面の照射密度分布を図4(c)に示す。   On the other hand, the example in the conventional illuminating device is shown in FIG. 4 as a comparison object. FIG. 4A shows a state in which the number of optical fibers per unit area included in the nine sub-bundles 401 is the same. In addition, FIG. 4B shows the irradiation density distribution on the light irradiation surface in this case. FIG. 4C shows the irradiation density distribution of the cross section when the center of FIG. 4B is cut in the horizontal direction.

本実施例における断面である図3(d)を、従来の断面である図4(c)と比較すると、本実施例のほうが、光の均一性が向上し、より均一な照明分布を得られることが分かる。これは、各サブバンドルの位置ごとにファイバの本数を変えていることによる。すなわち、中央部における照射密度の低さを、照射密度の高い周辺部からの光が、中央部に対向する照射面にも斜め方向に入射することにより補うことができ、全体として略均一な光照射を実現できる。   Comparing FIG. 3D, which is a cross section in the present embodiment, with FIG. 4C, which is a conventional cross section, the light uniformity is improved and a more uniform illumination distribution can be obtained in this embodiment. I understand that. This is because the number of fibers is changed for each sub-bundle position. In other words, the low irradiation density in the central part can be compensated by the fact that light from the peripheral part having a high irradiation density is incident on the irradiation surface opposite to the central part in an oblique direction. Irradiation can be realized.

以上の記載においては、正方形のサブバンドルを3×3のアレイ状に等間隔に配置する例を示したが、本発明はこれに限定されることはない。一例として、正方形のサブバンドルを4×4に配置した様子を図3(e)に示す。中央部の4個のサブバンドル304bに含まれる光ファイバの本数は、外側(周辺部)の12個のサブバンドル304aに含まれる光ファイバの本数よりも少ない。この場合であっても、中央部における照射密度の低さを、周辺部からの斜め方向への入射光が補い、照射面における光の均一性が向上する。   In the above description, an example in which square sub-bundles are arranged in a 3 × 3 array at equal intervals is shown, but the present invention is not limited to this. As an example, FIG. 3E shows a state in which square sub-bundles are arranged in 4 × 4. The number of optical fibers included in the four sub-bundles 304b in the central portion is smaller than the number of optical fibers included in the twelve sub-bundles 304a on the outside (peripheral portion). Even in this case, the low irradiation density in the central part is supplemented by the incident light in the oblique direction from the peripheral part, and the uniformity of the light on the irradiation surface is improved.

本発明は図3に示したような縦横同数のサブバンドル配列のほか、例えば4×5や5×7などのサブバンドル配列にも適用可能である。その場合であっても、出射部の中心付近の光ファイバの密度が出射部の周辺部のコアの光ファイバの密度よりも小さくすることで、光を均一に照射できる。また、ファイバの形状は全て同じとしたが、中央部と周辺部のサブバンドルでコア径の異なる光ファイバを用いる等して単位面積当たりのコアの面積を変えても良い。また、サブバンドルを円形に配列しても、中央部と周辺部を想定して中央部の光量を相対的に抑制することで、本発明を適用できる。   The present invention is applicable not only to the same number of sub-bundle arrangements as shown in FIG. 3 but also to sub-bundle arrangements such as 4 × 5 and 5 × 7. Even in that case, the light can be uniformly irradiated by making the density of the optical fiber near the center of the emitting part smaller than the density of the optical fiber in the core around the emitting part. Further, although all the fibers have the same shape, the core area per unit area may be changed by using optical fibers having different core diameters in the central and peripheral sub-bundles. In addition, even if the sub-bundles are arranged in a circle, the present invention can be applied by relatively suppressing the light amount in the central portion assuming the central portion and the peripheral portion.

<実施例2>
本実施例では、周辺部の中でも場所によってサブバンドルに含まれる光ファイバの密度を変えることで、より均一な照明分布を得る例を説明する。具体的には、サブバンドルの
アレイが四角形の場合に、四角形の辺に相当するサブバンドルに含まれる光ファイバの密度を、四角形の角(頂点)におけるサブバンドルに含まれる光ファイバの密度よりも小さくする。
<Example 2>
In the present embodiment, an example in which a more uniform illumination distribution is obtained by changing the density of the optical fiber included in the sub-bundle depending on the location in the peripheral portion will be described. Specifically, when the array of sub-bundles is a quadrangle, the density of the optical fibers contained in the sub-bundle corresponding to the sides of the quadrangle is set higher than the density of the optical fibers contained in the sub-bundle at the corners (vertices) of the square. Make it smaller.

図5(a)は、本実施例の光源とバンドルファイバからなる照明装置の全体図である。図5(b)は、本実施例のファイバ出射部の形状を示す図である。照明装置は光源501、バンドルファイバ502を含む。   FIG. 5A is an overall view of an illumination device including a light source and a bundle fiber according to the present embodiment. FIG. 5B is a diagram illustrating the shape of the fiber emitting portion of the present embodiment. The illumination device includes a light source 501 and a bundle fiber 502.

バンドルファイバ502の出射部は、実施例1と同様に、大きさが1mm□の9つのサブバンドルに分岐している。9つのサブバンドルは3×3のアレイ状に並んでおり、隣り合う2つのサブバンドル間のピッチpは6mmで等間隔である。   The output part of the bundle fiber 502 is branched into nine sub-bundles having a size of 1 mm □, as in the first embodiment. The nine sub-bundles are arranged in a 3 × 3 array, and the pitch p between two adjacent sub-bundles is 6 mm and is equally spaced.

本実施例の特徴として、各サブバンドルに含まれる光ファイバの本数はサブバンドルの位置によって異なっている。すなわち、周辺部かつ四角形の頂点にあるサブバンドル503aに含まれる単位面積当たりの光ファイバの本数を5とすると、周辺部の辺部にあるサブバンドル503bと中央部503cに含まれる単位面積当たりの光ファイバの本数はそれぞれ3、1である。各光ファイバから出射される光はガウス分布に近似することができる。本実施例において光ファイバ1本からの光の広がり角θはtanθ=0.1であった。ここで、強度が最大強度から1/eに低下するまでの角度をθと定義している。 As a feature of the present embodiment, the number of optical fibers included in each sub-bundle varies depending on the position of the sub-bundle. That is, assuming that the number of optical fibers per unit area included in the sub-bundle 503a at the periphery and the vertex of the quadrangle is 5, per unit area included in the sub-bundle 503b and the center portion 503c in the side part of the periphery. The number of optical fibers is 3 and 1, respectively. The light emitted from each optical fiber can approximate a Gaussian distribution. In this example, the spread angle θ of light from one optical fiber was tan θ = 0.1. Here, the angle until the intensity decreases from the maximum intensity to 1 / e 2 is defined as θ.

中心のサブバンドルから光照射面までの距離Lが100mmのときの光照射面での照射密度分布を図5(c)に示す。また、図5(c)の照射密度分布の中心を横方向に切った時の断面の照射密度分布と、照射密度分布の中心から上に1ピッチ(6mm)離れた点を横方向に切った時の断面の照射密度分布をそれぞれ図5(d)と図5(e)に示す。   FIG. 5C shows the irradiation density distribution on the light irradiation surface when the distance L from the central sub-bundle to the light irradiation surface is 100 mm. Further, the irradiation density distribution of the cross section when the center of the irradiation density distribution in FIG. 5C is cut in the horizontal direction, and a point 1 pitch (6 mm) away from the center of the irradiation density distribution are cut in the horizontal direction. The irradiation density distribution of the cross section at the time is shown in FIG. 5D and FIG. 5E, respectively.

比較対象として、図4(b)の照射密度分布の中心から上に1ピッチ(6mm)離れた点を横方向に切った時の断面の照射密度分布を図4(d)に示す。図5(d)と図4(c)を比べると、照射密度分布の中心における断面の照射密度分布は同等であることが分かる。さらに図5(e)と図4(d)を比べると、照射密度分布の中心から上に1ピッチ(6mm)離れた点における断面の照射密度分布は、本実施例において均一性が向上していることが分かる。これは、周辺部の中でも、両隣からの斜め入射光を受ける辺部の照射密度を相対的に低くし、周辺部の中でも片隣の辺部からの斜め入射光しか受けない頂点の照射密度を高めることで、照射面における光量を均一化できたことによる。   As a comparison object, FIG. 4D shows a cross-sectional irradiation density distribution when a point separated by 1 pitch (6 mm) from the center of the irradiation density distribution in FIG. Comparing FIG. 5D and FIG. 4C, it can be seen that the irradiation density distribution of the cross section at the center of the irradiation density distribution is equivalent. Further, comparing FIG. 5E and FIG. 4D, the irradiation density distribution of the cross section at a point 1 pitch (6 mm) away from the center of the irradiation density distribution is improved in the present embodiment. I understand that. This lowers the irradiation density of the side that receives obliquely incident light from both sides in the peripheral part, and reduces the irradiation density of the vertex that receives only obliquely incident light from the adjacent side part in the peripheral part. This is because the amount of light on the irradiated surface can be made uniform by increasing it.

以上より、本実施例のように周辺部の中でも場所によってサブバンドルに含まれる光ファイバの密度を変えることで、より均一な照明分布を得ることができる。なお本実施例では正方形のサブバンドルのアレイを四角形に配列する例を説明したが、これに限定されることはない。また、サブバンドルの配列を六方最密構造にすることも可能である。   As described above, a more uniform illumination distribution can be obtained by changing the density of the optical fiber included in the sub-bundle depending on the location in the peripheral portion as in the present embodiment. In the present embodiment, an example in which an array of square sub-bundles is arranged in a quadrangle has been described, but the present invention is not limited to this. It is also possible to arrange the sub-bundles in a hexagonal close-packed structure.

サブバンドルが四角形状以外の配列の例としては、サブバンドルが三角形や六角形等の多角形状に配列されている場合が挙げられる。その場合、多角形の中央部と、辺部、頂点部のサブバンドルに含まれる単位面積当たりの光ファイバの本数が、(中央部)<(辺部)<(頂点部)となっていればよい。   An example of the arrangement of sub-bundles other than a quadrangle is a case where the sub-bundles are arranged in a polygonal shape such as a triangle or a hexagon. In that case, if the number of optical fibers per unit area included in the polygonal central part and the side and vertex sub-bundles is (central part) <(side part) <(vertical part) Good.

<実施例3>
本実施例では、各サブバンドルに含まれる単位面積当たりの光ファイバの本数が同じであり、各サブバンドルの面積を位置に応じて変えることで均一な照明分布を得る例を説明する。
<Example 3>
In the present embodiment, an example will be described in which the number of optical fibers per unit area included in each sub-bundle is the same, and a uniform illumination distribution is obtained by changing the area of each sub-bundle according to the position.

図6(a)は、本実施例の光源とバンドルファイバからなる照明装置の全体図である。
図6(b)は、本実施例のファイバ出射部の形状を示す図である。この照明装置は、光源601、バンドルファイバ602を含む。
FIG. 6A is an overall view of an illumination device including a light source and a bundle fiber according to the present embodiment.
FIG. 6B is a diagram illustrating the shape of the fiber emitting portion of the present embodiment. This illumination device includes a light source 601 and a bundle fiber 602.

バンドルファイバ602の出射部は9つのサブバンドルに分岐している。各サブバンドルに含まれる単位面積当たりの光ファイバの本数は同じだが、サブバンドルの大きさがサブバンドルの配置によって異なり、中心に近いほど小さい。各サブバンドルの大きさは、周辺部のうち頂点付近の603aが1.2mm□、周辺部のうち辺部の603bが1mm□、中央部の603cが0.7mm□である。   The emission part of the bundle fiber 602 is branched into nine sub-bundles. Although the number of optical fibers per unit area included in each sub-bundle is the same, the size of the sub-bundle varies depending on the arrangement of the sub-bundles, and the smaller the closer to the center, the smaller. The size of each sub-bundle is 1.2 mm □ near the apex of the peripheral portion, 1 mm □ at the side portion 603 b of the peripheral portion, and 0.7 mm □ at the central portion 603 c.

中心のサブバンドルから光照射面までの距離が100mmのときの光照射面での照射密度分布を図6(c)に示す。また、図6(c)の照射密度分布の中心を横方向に切ったときの断面の照射密度分布を図6(d)に示す。図6(d)と図4(c)を比較すれば分かるように、各サブバンドルに含まれる単位面積当たりの光ファイバの本数を同じにしても、各サブバンドルの大きさを変えて配置することでより均一な照明分布を得られる。   FIG. 6C shows the irradiation density distribution on the light irradiation surface when the distance from the central sub-bundle to the light irradiation surface is 100 mm. Further, FIG. 6D shows the irradiation density distribution of the cross section when the center of the irradiation density distribution of FIG. 6C is cut in the horizontal direction. As can be seen by comparing FIG. 6D and FIG. 4C, even if the number of optical fibers per unit area included in each sub-bundle is the same, the size of each sub-bundle is changed. Thus, a more uniform illumination distribution can be obtained.

本実施例の照明装置には、実施例1、実施例2のように光ファイバの単位面積当りの本数を変える方式と比べ、製造しやすいという利点がある。
<実施例4>
実施例1〜3では、出射端の照射密度または面積が、サブバンドルごとに異なる例を説明した。本実施例では、照射密度や面積が同一のサブバンドルを配置する際に、周辺部の密度よりも中央部の密度が小さくなるようにする例を説明する。
The illumination device of the present embodiment has an advantage that it is easy to manufacture as compared to the method of changing the number of optical fibers per unit area as in the first and second embodiments.
<Example 4>
In Examples 1 to 3, an example in which the irradiation density or area of the emission end is different for each sub-bundle has been described. In the present embodiment, an example will be described in which, when sub-bundles having the same irradiation density and area are arranged, the density in the central portion is smaller than the density in the peripheral portion.

図7(a)は、本実施例の光源とバンドルファイバからなる照明装置の全体図である。図7(b)は、本実施例のファイバ出射部の形状を示す図である。照明装置は光源701、バンドルファイバ702を含む。   FIG. 7A is an overall view of an illumination device including a light source and a bundle fiber according to the present embodiment. FIG. 7B is a diagram illustrating the shape of the fiber emitting portion of the present embodiment. The illumination device includes a light source 701 and a bundle fiber 702.

バンドルファイバ702の出射部は、大きさが1mm□の21個のサブバンドル703に分岐している。21個のサブバンドル703は図7(b)のように並んでおり、点線のメッシュのピッチは4mmである。各サブバンドルに含まれる光ファイバの本数は同じである。図が示すように、中央部においては出射端がまばらであり、周辺部では密である。さらに周辺部のうち、頂点の部分のほうが、辺の部分よりも密である。   The emission part of the bundle fiber 702 is branched into 21 sub-bundles 703 having a size of 1 mm □. The 21 sub-bundles 703 are arranged as shown in FIG. 7B, and the dotted mesh pitch is 4 mm. The number of optical fibers included in each sub-bundle is the same. As shown in the figure, the emission ends are sparse at the central portion and dense at the peripheral portion. Further, in the peripheral part, the apex part is denser than the side part.

中心のサブバンドルから光照射面までの距離が100mmのときの光照射面での照射密度分布を図7(c)に示す。また、図7(c)の照射密度分布の中心を横方向に切った時の断面の照射密度分布を図7(d)に示す。   FIG. 7C shows the irradiation density distribution on the light irradiation surface when the distance from the central sub-bundle to the light irradiation surface is 100 mm. Further, FIG. 7D shows the irradiation density distribution of the cross section when the center of the irradiation density distribution of FIG. 7C is cut in the horizontal direction.

比較対象として、図8に、各サブバンドルを等間隔で配置した例を示す。図8(a)の照明装置における出射端は、図8(b)のように、中心と周辺部でサブバンドルの密度が同じになるように並べている。また、光照射面での照射密度分布を図8(c)に、図8(c)の中心を横方向に切ったときの断面の照射密度分布を図8(d)に示す。図8(b)における点線のメッシュのピッチは4mmである。   As a comparison target, FIG. 8 shows an example in which the sub-bundles are arranged at equal intervals. As shown in FIG. 8B, the emission ends in the illumination device of FIG. 8A are arranged so that the density of the sub-bundle is the same at the center and the peripheral part. Further, FIG. 8C shows the irradiation density distribution on the light irradiation surface, and FIG. 8D shows the irradiation density distribution of the cross section when the center of FIG. 8C is cut in the horizontal direction. The pitch of the dotted mesh in FIG. 8B is 4 mm.

図7(d)と図8(d)を比較すれば分かるように、出射部の中心と周辺部でサブバンドルの密度が異なるになるように並べることで、より均一な照明分布を得られる。これは、中央部においては、隣接する領域に対応するバンドルファイバからの斜め入射光の量が多いため、出射端がまばらに配置されていても光量の合計が周辺部と同等になるためである。逆に周辺部では、出射端が密に配置されていても、入射光が少ないことから光量の合計が中央部と同程度になる。   As can be seen by comparing FIG. 7D and FIG. 8D, a more uniform illumination distribution can be obtained by arranging the sub-bundles at different densities at the center and the peripheral portion of the emitting portion. This is because, in the central portion, the amount of obliquely incident light from the bundle fiber corresponding to the adjacent region is large, and therefore the total amount of light is equal to that of the peripheral portion even if the emission ends are sparsely arranged. . On the contrary, in the peripheral portion, even if the emission ends are densely arranged, the total amount of light becomes the same as that in the central portion because of a small amount of incident light.

但し、本実施例でも、サブバンドルが四角形状の配列である例を示したが、これに限定
されることはない。具体的には、サブバンドルが三角形や六角形等の多角形状に配列され、その多角形の中央部と、辺部、頂点部のサブバンドルの出射端の配置数が、(中央部)<(辺部)<(頂点部)となっていればよい。
However, in this embodiment, an example in which the sub-bundle is a square array is shown, but the present invention is not limited to this. Specifically, the sub-bundles are arranged in a polygonal shape such as a triangle or a hexagon, and the number of sub-bundles at the central part, side part, and vertex part of the polygonal part is arranged as (central part) <( (Side part) <(Vertex part).

<実施例5>
実施例1〜4では照明装置について説明したが、本実施例では被検体情報取得装置においてバンドルファイバと生体との間にレンズ系を介さずに照明分布を均一にする例を説明する。
<Example 5>
In the first to fourth embodiments, the illumination device has been described. In this embodiment, an example in which the illumination distribution is made uniform without using a lens system between the bundle fiber and the living body in the subject information acquisition device will be described.

図9は本実施例の被検体情報取得装置を示したものである。光源901の光は、バンドルファイバ902を伝送し、サブバンドル903aと903bから出射される。ここで、サブバンドルの配置は実施例1と同様とした。903aはサブバンドルのうち単位面積当たりの光ファイバの本数が少ないもの、903bはサブバンドルのうち単位面積当たりの光ファイバの本数が多いものである。   FIG. 9 shows an object information acquiring apparatus according to this embodiment. Light from the light source 901 is transmitted through the bundle fiber 902 and emitted from the sub-bundles 903a and 903b. Here, the arrangement of the sub-bundles was the same as in Example 1. 903a is a sub-bundle having a small number of optical fibers per unit area, and 903b is a sub-bundle having a large number of optical fibers per unit area.

サブバンドルから出射された光904は、バンドルファイバ902側の保持板905aとバンドルファイバ902と反対側の保持板905bで保持された生体906を照明する。保持板905aは光を透過しやすいものが望ましく、保持板905bは音響波を透過しやすく、音響インピーダンスが生体の音響インピーダンスに近いものが望ましい。一例として保持板905aはアクリル、保持板905bはポリメチルペンテンが挙げられる。本実施例ではアクリルとポリメチルペンテンの厚さは共に10mmである。ここで、アクリルの屈折率は1.49である。ファイバ出射端から生体までの光路長を実施例1と同じ100mmとするために、ファイバ出射端からアクリル板までの距離を85.1mmとした。   The light 904 emitted from the sub-bundle illuminates the living body 906 held by the holding plate 905a on the bundle fiber 902 side and the holding plate 905b on the opposite side of the bundle fiber 902. The holding plate 905a is preferably easy to transmit light, and the holding plate 905b is preferably easy to transmit acoustic waves and has an acoustic impedance close to that of a living body. As an example, the holding plate 905a may be acrylic, and the holding plate 905b may be polymethylpentene. In this embodiment, the thickness of both acrylic and polymethylpentene is 10 mm. Here, the refractive index of acrylic is 1.49. In order to set the optical path length from the fiber exit end to the living body to 100 mm as in Example 1, the distance from the fiber exit end to the acrylic plate was set to 85.1 mm.

照明された光は生体906内を拡散し、拡散した光を吸収体907が吸収すると音響波908が発生する。音響波908は被検体である生体906内を伝搬し、その一部が探触子909で受信される。受信信号910は処理部911に送られ、生体内の光学特性値分布情報が形成される。サブバンドル903aと903b、探触子909は、保持板905に対して平行な2次元方向に動かすことが可能となっている。   The illuminated light diffuses inside the living body 906, and an acoustic wave 908 is generated when the diffused light is absorbed by the absorber 907. The acoustic wave 908 propagates in the living body 906 that is the subject, and a part of the acoustic wave 908 is received by the probe 909. The received signal 910 is sent to the processing unit 911, and in-vivo optical characteristic value distribution information is formed. The sub-bundles 903a and 903b and the probe 909 can be moved in a two-dimensional direction parallel to the holding plate 905.

以上の構成にすることで、実施例1と同様に光の照射位置ごとの光強度分布のばらつきが小さくなる。その結果、より効率的に光音響信号を得ることができる。   With the above configuration, the variation in the light intensity distribution for each light irradiation position is reduced as in the first embodiment. As a result, a photoacoustic signal can be obtained more efficiently.

<実施例6>
実施例5ではサブバンドルと探触子が保持板上を走査する方式を説明したが、本実施例では、生体上でサブバンドルと探触子を手動で動かすハンドヘルド型の被検体情報取得装置について説明する。
<Example 6>
In the fifth embodiment, the method of scanning the sub-bundle and the probe on the holding plate has been described. However, in this embodiment, a handheld object information acquisition apparatus that manually moves the sub-bundle and the probe on the living body. explain.

図10(a)は、本実施例の被検体情報取得装置を示したものである。光源1001の光は、バンドルファイバ1002を伝送し、サブバンドル1003aと1003bから出射される。ここで、1003aはサブバンドルのうち単位面積当たりの光ファイバの本数が少ないもの、1003bはサブバンドルのうち単位面積当たりの光ファイバの本数が多いものである。サブバンドル1003aと1003bは出射部1004で一体となっている。   FIG. 10A shows the subject information acquisition apparatus of the present embodiment. The light from the light source 1001 is transmitted through the bundle fiber 1002 and emitted from the sub-bundles 1003a and 1003b. Here, 1003a is a sub-bundle having a small number of optical fibers per unit area, and 1003b is a sub-bundle having a large number of optical fibers per unit area. The sub-bundles 1003a and 1003b are integrated with each other at the emitting portion 1004.

測定時には、出射部1004が被検体である生体1006に当てられ、光1005が生体1006を照明する。照明された光は生体1006内を拡散し、拡散した光を吸収体1007が吸収すると音響波1008が発生する。音響波1008は生体1006内を伝搬し、その一部が探触子1009で受信される。ここで探触子1009は出射部1004と
一体となっており、生体1006上を手動で走査可能になっている。
At the time of measurement, the emitting unit 1004 is applied to the living body 1006 that is the subject, and the light 1005 illuminates the living body 1006. The illuminated light diffuses in the living body 1006, and when the diffused light is absorbed by the absorber 1007, an acoustic wave 1008 is generated. The acoustic wave 1008 propagates through the living body 1006 and a part thereof is received by the probe 1009. Here, the probe 1009 is integrated with the emitting unit 1004 and can manually scan the living body 1006.

図10(b)は一体となった出射部1004と探触子1009を生体1006側から見た図である。探触子1009で受信された受信信号1010は処理部1011に送られ、生体内の光学特性値分布が形成される。   FIG. 10B is a view of the emission unit 1004 and the probe 1009 integrated from the living body 1006 side. A reception signal 1010 received by the probe 1009 is sent to the processing unit 1011 to form an optical characteristic value distribution in the living body.

生体に照射する光が均一であることが望ましいことは上述したが、ハンドヘルド型の場合には操作部の軽量化のために照明系の部品点数を少なくすることが望ましい。本実施例に示す照明系はバンドルファイバと生体の間に均一照明のための光学系を用いないため、照明系を最小部品点数で構成できる。なお本実施例では出射部と生体の間にレンズを用いない構成を示したが、拡散板等の光学部品を用いるとより均一な光学系を得ることもできる。また、バンドルファイバの出射端にカバーガラス等を設けることも可能である。   As described above, it is desirable that the light applied to the living body is uniform. However, in the case of the handheld type, it is desirable to reduce the number of parts of the illumination system in order to reduce the weight of the operation unit. Since the illumination system shown in the present embodiment does not use an optical system for uniform illumination between the bundle fiber and the living body, the illumination system can be configured with a minimum number of parts. In the present embodiment, a configuration in which no lens is used between the emitting portion and the living body is shown, but a more uniform optical system can be obtained by using an optical component such as a diffusion plate. It is also possible to provide a cover glass or the like at the exit end of the bundle fiber.

101:光源,102:バンドルファイバ,103a:第二のサブバンドル,103b:第一のサブバンドル,909:探触子,911:処理部   101: light source, 102: bundle fiber, 103a: second sub-bundle, 103b: first sub-bundle, 909: probe, 911: processing unit

Claims (11)

光源と、
複数の光ファイバを含むバンドルファイバと、
前記光源からの光が前記バンドルファイバの出射部より被検体の照射面に照射されたときに発生する音響波を用いて、当該被検体内の情報を取得する処理部と、
を有し、
前記バンドルファイバの前記出射部は、それぞれ複数の光ファイバを含む複数のサブバンドルに分岐されており、前記複数のサブバンドルの出射端がアレイ状に配置され、
前記出射部の中央部のサブバンドルと周辺部のサブバンドルとの間で、前記サブバンドルを構成する光ファイバの本数が異なることにより、光が照射される際の前記照射面における単位面積当たりの光量が略均一となる
ことを特徴とする被検体情報取得装置。
A light source;
A bundle fiber including a plurality of optical fibers;
A processing unit that acquires information in the subject using an acoustic wave generated when light from the light source is irradiated on the irradiation surface of the subject from the emission unit of the bundle fiber;
Have
The exit portion of the bundle fiber is branched into a plurality of sub-bundles each including a plurality of optical fibers, and the exit ends of the plurality of sub-bundles are arranged in an array ,
The number of optical fibers constituting the sub-bundle is different between the sub-bundle at the center of the emitting portion and the sub-bundle at the peripheral portion, so that per unit area on the irradiation surface when light is irradiated. A subject information acquiring apparatus characterized in that the amount of light is substantially uniform .
前記中央部のサブバンドルを構成する光ファイバの密度が、前記周辺部のサブバンドルを構成する光ファイバの密度よりも小さい  The density of the optical fiber constituting the central sub-bundle is smaller than the density of the optical fiber constituting the peripheral sub-bundle.
ことを特徴とする請求項1に記載の被検体情報取得装置。The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein:
前記光源は、レーザーまたは発光ダイオードで構成されている  The light source is composed of a laser or a light emitting diode
ことを特徴とする請求項1または2に記載の被検体情報取得装置。The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the object information acquiring apparatus is an object information acquiring apparatus.
前記サブバンドルに接続された探触子をさらに有し、  Further comprising a probe connected to the sub-bundle;
前記被検体情報取得装置は、前記探触子を手動で動かすハンドヘルド型の被検体情報取得装置である  The subject information acquisition device is a handheld subject information acquisition device that manually moves the probe.
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the object information acquiring apparatus is an object information acquiring apparatus.
光源と、
複数の光ファイバを含むバンドルファイバと、
前記光源からの光が前記バンドルファイバの出射部より被検体の照射面に照射されたときに発生する音響波を用いて、当該被検体内の情報を取得する処理部と、
を有し、
前記バンドルファイバの前記出射部は、それぞれ複数の光ファイバを含む複数のサブバ
ンドルに分岐されており、前記複数のサブバンドルの出射端がアレイ状に配置され、
前記出射部の中央部のサブバンドルと周辺部のサブバンドルとの間で、前記出射端の面積が異なることにより、光が照射される際の前記照射面における単位面積当たりの光量が略均一となる
ことを特徴とする被検体情報取得装置。
A light source;
A bundle fiber including a plurality of optical fibers;
A processing unit that acquires information in the subject using an acoustic wave generated when light from the light source is irradiated on the irradiation surface of the subject from the emission unit of the bundle fiber;
Have
The exit portion of the bundle fiber is branched into a plurality of sub-bundles each including a plurality of optical fibers, and the exit ends of the plurality of sub-bundles are arranged in an array ,
The light quantity per unit area on the irradiation surface when light is irradiated is substantially uniform because the area of the emission end is different between the sub-bundle in the central part and the peripheral sub-bundle of the emission part. consisting <br/> object information acquiring apparatus, characterized in that.
前記中央部のサブバンドルおよび前記周辺部のサブバンドルとの間で、前記サブバンドルにおける単位面積当たりの光ファイバの本数は同じである  The number of optical fibers per unit area in the sub-bundle is the same between the central sub-bundle and the peripheral sub-bundle.
ことを特徴とする請求項5に記載の被検体情報取得装置。The subject information acquiring apparatus according to claim 5.
前記光源は、レーザーまたは発光ダイオードで構成されている  The light source is composed of a laser or a light emitting diode
ことを特徴とする請求項5または6に記載の被検体情報取得装置。The object information acquiring apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that
前記サブバンドルに接続された探触子をさらに有し、  Further comprising a probe connected to the sub-bundle;
前記被検体情報取得装置は、前記探触子を手動で動かすハンドヘルド型の被検体情報取得装置である  The subject information acquisition device is a handheld subject information acquisition device that manually moves the probe.
ことを特徴とする請求項5ないし7のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。The object information acquiring apparatus according to claim 5, wherein the object information acquiring apparatus is an object information acquiring apparatus.
光源と、
複数の光ファイバを含むバンドルファイバと、
前記光源からの光が前記バンドルファイバの出射部より被検体の照射面に照射されたときに発生する音響波を用いて、当該被検体内の情報を取得する処理部と、
を有し、
前記バンドルファイバの前記出射部は、それぞれ複数の光ファイバを含む複数のサブバンドルに分岐されており、前記複数のサブバンドルの出射端がアレイ状に配置され、
前記出射部の中央部のサブバンドルと周辺部のサブバンドルとの間で、前記サブバンドルの配置される密度が異なることにより、光が照射される際の前記照射面における単位面積当たりの光量が略均一となる
ことを特徴とする被検体情報取得装置。
A light source;
A bundle fiber including a plurality of optical fibers;
A processing unit that acquires information in the subject using an acoustic wave generated when light from the light source is irradiated on the irradiation surface of the subject from the emission unit of the bundle fiber;
Have
The exit portion of the bundle fiber is branched into a plurality of sub-bundles each including a plurality of optical fibers, and the exit ends of the plurality of sub-bundles are arranged in an array ,
The light density per unit area on the irradiation surface when light is irradiated is different because the density of the sub-bundles arranged between the sub-bundle in the central part and the sub-bundle in the peripheral part is different. A subject information acquiring apparatus characterized by being substantially uniform .
前記光源は、レーザーまたは発光ダイオードで構成されている  The light source is composed of a laser or a light emitting diode
ことを特徴とする請求項9に記載の被検体情報取得装置。The object information acquiring apparatus according to claim 9.
前記サブバンドルに接続された探触子をさらに有し、  Further comprising a probe connected to the sub-bundle;
前記被検体情報取得装置は、前記探触子を手動で動かすハンドヘルド型の被検体情報取得装置である  The subject information acquisition device is a handheld subject information acquisition device that manually moves the probe.
ことを特徴とする請求項9または10に記載の被検体情報取得装置。The object information acquiring apparatus according to claim 9 or 10, wherein:
JP2016242232A 2016-12-14 2016-12-14 Subject information acquisition device Expired - Fee Related JP6250132B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016242232A JP6250132B2 (en) 2016-12-14 2016-12-14 Subject information acquisition device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016242232A JP6250132B2 (en) 2016-12-14 2016-12-14 Subject information acquisition device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012194164A Division JP6061571B2 (en) 2012-09-04 2012-09-04 Subject information acquisition device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017056237A JP2017056237A (en) 2017-03-23
JP6250132B2 true JP6250132B2 (en) 2017-12-20

Family

ID=58389125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016242232A Expired - Fee Related JP6250132B2 (en) 2016-12-14 2016-12-14 Subject information acquisition device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6250132B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7362012B1 (en) 2023-01-16 2023-10-17 上野精機株式会社 parts supply device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112292060A (en) * 2018-06-22 2021-01-29 奥林巴斯株式会社 Illumination optical system and endoscope system

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4462662A (en) * 1981-06-15 1984-07-31 Xerox Corporation Imaging system utilizing a gradient index lens array compensated for non-uniform object illumination
JPS63104574A (en) * 1986-10-21 1988-05-10 Nec Corp Photoelectric converter
DE102009025815A1 (en) * 2009-05-15 2010-11-25 Degudent Gmbh Measuring arrangement and method for three-dimensional measuring of an object
JP2013525037A (en) * 2010-04-30 2013-06-20 ビジュアルソニックス インコーポレイテッド Photoacoustic transducer and imaging system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7362012B1 (en) 2023-01-16 2023-10-17 上野精機株式会社 parts supply device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017056237A (en) 2017-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11357407B2 (en) Photoacoustic apparatus
JP6061571B2 (en) Subject information acquisition device
KR101483502B1 (en) Subject information acquisition apparatus, subject information acquisition method, and storage medium
US8144327B2 (en) Photoacoustic apparatus, and probe for receiving photoacoustic waves
JP5647941B2 (en) Photoacoustic imaging apparatus, probe unit used therefor, and endoscope
JP2010088873A (en) Biological information imaging apparatus
JP6791521B2 (en) Probe for photoacoustic tomography and real-time photoacoustic tomography equipment
JP6250132B2 (en) Subject information acquisition device
US11399719B2 (en) Probe for photoacoustic measurement and photoacoustic measurement apparatus including same
CN104856728A (en) Photoacoustic device
WO2014192488A1 (en) Photoacoustic measurement probe, and probe unit and photoacoustic measurement device provided therewith
JP2018130367A (en) Optical transmission device, optical transmission method, and subject information acquisition device
US20180242849A1 (en) Ultrasound receiving apparatus
JP6180843B2 (en) probe
JP6143390B2 (en) Photoacoustic measuring device
JP2014046069A (en) Test object information acquisition apparatus
WO2019044593A1 (en) Photoacoustic image generation apparatus and photoacoustic image generation method
JP6272427B2 (en) Photoacoustic imaging apparatus, photoacoustic imaging method, and program for executing photoacoustic imaging method
JP2015057245A (en) Photoacoustic imaging device, photoacoustic imaging method, and program for executing photoacoustic imaging method
WO2017038029A1 (en) Ultrasound receiving apparatus
JP2016209725A (en) Analyte information acquisition device and method

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170112

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170112

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170915

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171024

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171121

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6250132

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees