JP6347698B2 - Photoacoustic probe and photoacoustic imaging apparatus - Google Patents

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本発明は、光音響画像化装置に関し、特に、光照射により被検体内で発生する音響波を検出する光音響探触子を備えた光音響画像化装置に関する。   The present invention relates to a photoacoustic imaging apparatus, and more particularly to a photoacoustic imaging apparatus including a photoacoustic probe that detects an acoustic wave generated in a subject by light irradiation.

従来、被検体(例えば、生体)の断層画像を侵襲なく取得する技術として、超音波の送受信を利用した超音波イメージングが知られている。更に、従来、被検体に光を照射することにより生体内部で発生する光音響波(超音波)を利用した光音響イメージングも開発されている。   Conventionally, ultrasonic imaging using transmission / reception of ultrasonic waves is known as a technique for acquiring a tomographic image of a subject (for example, a living body) without invasiveness. Furthermore, conventionally, photoacoustic imaging using photoacoustic waves (ultrasonic waves) generated inside a living body by irradiating the subject with light has been developed.

前記光音響イメージングでは、光が前記被検体の内部に照射する必要があるため、光エネルギが大きく指向性が高いレーザ光等を用いるものが多い。例えば、特許文献1のようにレーザ光は光ファイバを介して探触子に設けられた導光部に入射させている。そして、前記導光部から前記被検体の内部にレーザ光を照射し、レーザ光によって前記被検体内部の断熱膨張によって発生する弾性波(光音響波)を検出する。前記導光部は、前記光音響波を検出する音響波検出部と隣り合うように配置されており、前記導光部を光軸が前記音響波検出部の中心軸に向くように傾けることで、前記被検体内部の前記探触子の直下の部分を光束で照射するようになっている。   In the photoacoustic imaging, since it is necessary to irradiate the inside of the subject with light, many of them use laser light having high light energy and high directivity. For example, as in Patent Document 1, laser light is incident on a light guide provided in the probe via an optical fiber. Then, laser light is irradiated from the light guide to the inside of the subject, and an elastic wave (photoacoustic wave) generated by adiabatic expansion inside the subject is detected by the laser light. The light guide unit is disposed adjacent to the acoustic wave detection unit that detects the photoacoustic wave, and the light guide unit is tilted so that the optical axis is directed to the central axis of the acoustic wave detection unit. The portion immediately below the probe inside the subject is irradiated with a light beam.

近年、LED等の発光素子でも光エネルギが大きいものが登場しており、前記探触子の光源として、レーザ光源の代わりに前記発光素子を用いたものも提案されている。前記発光素子は、レーザ光に比べると光エネルギが小さい。そのため、前記発光素子を光源として用いる場合、多くの発光素子を用いることで、光エネルギを増加させている。   In recent years, light emitting elements such as LEDs having high light energy have appeared, and a light source using the light emitting element instead of a laser light source has been proposed as a light source for the probe. The light emitting element has lower light energy than laser light. Therefore, when the light emitting element is used as a light source, the light energy is increased by using many light emitting elements.

また、前記発光素子は、レーザ光に比べると光エネルギが小さいので、前記音響波検出部の近傍で前記被検体と隣り合うように配置することで、光エネルギを有効に活用できるような構成となっている。このような構成とすることで、特許文献1のように光ファイバ、導光部を使用しないので、探触子を小型化することが可能である。   In addition, since the light emitting element has a light energy smaller than that of the laser light, the light emitting element is disposed adjacent to the subject in the vicinity of the acoustic wave detection unit, so that the light energy can be effectively utilized. It has become. By adopting such a configuration, the optical fiber and the light guide part are not used as in Patent Document 1, so that the probe can be miniaturized.

前記発光素子を用いる場合も特許文献1と同様に、光軸が前記音響検出部の中心軸に向かうように前記発光素子が配置することが好ましい。   Also when using the said light emitting element, it is preferable to arrange | position the said light emitting element so that an optical axis may go to the central axis of the said acoustic detection part similarly to patent document 1. FIG.

特開2013−233238号公報JP2013-233238A

しかしながら、前記発光素子を傾斜させて配置すると、前記発光素子の発光面と前記被検体との間に空気の層が形成され、光エネルギが減衰してしまう。光エネルギが小さい発光素子の場合、光エネルギが大きなレーザ光では影響が少なかった空気層の光エネルギの減衰が大きく影響し、正確な光音響画像化が困難になってしまう場合がある。   However, if the light emitting element is disposed at an inclination, an air layer is formed between the light emitting surface of the light emitting element and the subject, and light energy is attenuated. In the case of a light-emitting element with low light energy, the attenuation of light energy in the air layer, which was less affected by laser light with high light energy, is greatly affected, and accurate photoacoustic imaging may be difficult.

そこで、本発明は、消費電力を低く抑え、外形を小さくすることで操作性を向上させるとともに、正確な光音響波を検出できる光音響探触子を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a photoacoustic probe capable of improving operability by reducing power consumption and reducing the outer shape and detecting an accurate photoacoustic wave.

また、本発明は正確な光音響画像を作成できる光音響画像化装置を提供することを目的とする。   It is another object of the present invention to provide a photoacoustic imaging apparatus that can create an accurate photoacoustic image.

上記目的を達成するために本発明は、被検体に対し光を照射する光源部と、前記光源部と隣接して配置されるとともに前記光源部からの光が前記被検体内部で吸収されたとき発生する音響波を検出する音響波検出部とを有し、前記光源部は複数個の発光素子と、透光性を有するとともに前記発光素子から出射された光を前記被検体に導く導光部とを有している光音響探触子であって、前記導光体は、前記複数の発光素子の光軸が前記音響波検出部の中心軸に向かって傾くように保持する光源保持部と、前記被検体と接触する面を含む接触部と、前記発光素子から出射された光及び前記接触部で反射した光を前記被検体に向けて反射する反射部とを備えている。   In order to achieve the above object, the present invention provides a light source unit that irradiates a subject with light, and a light source unit that is disposed adjacent to the light source unit and light from the light source unit is absorbed inside the subject. An acoustic wave detection unit for detecting the generated acoustic wave, wherein the light source unit has a plurality of light emitting elements, and a light guide unit having translucency and guiding light emitted from the light emitting elements to the subject. A light source holding unit for holding the light guide body so that optical axes of the plurality of light emitting elements are inclined toward a central axis of the acoustic wave detection unit; A contact portion including a surface in contact with the subject, and a reflection portion that reflects the light emitted from the light emitting element and the light reflected by the contact portion toward the subject.

この構成によると、前記発光素子から出射された光を効率よく被検体に照射することができる。これにより、従来、光源として用いられてきたレーザよりも消費電力が少なく小型化が容易なLED等の発光素子を用いても、高精度な光音響イメージングを行うことが可能である。   According to this configuration, it is possible to efficiently irradiate the subject with the light emitted from the light emitting element. Thus, high-accuracy photoacoustic imaging can be performed using a light-emitting element such as an LED that consumes less power than a laser that has been used as a light source and can be easily downsized.

上記構成において、前記反射部は前記音響波検出部に近接して設けられており、前記反射部は前記接触部に対して凸型に湾曲する曲面部を含む形状であってもよい。この構成によると、光源部内部の光を無駄なく確実に被検体に照射することができ、消費電力を低減することが可能である。   The said structure WHEREIN: The shape including the curved surface part curved in a convex shape with respect to the said contact part may be sufficient as the said reflection part provided near the said acoustic wave detection part. According to this configuration, it is possible to reliably irradiate the subject with light inside the light source unit without waste, and to reduce power consumption.

上記構成において、前記曲面部の断面形状が円弧であってもよい。   The said structure WHEREIN: The circular arc may be sufficient as the cross-sectional shape of the said curved surface part.

上記構成において、前記音響波検出部は、前記光音響波を検出する複数個の検出素子を配列した構成を有しており、前記発光素子は前記検出素子の配列方向と同じ方向に並べて配列されており、前記発光素子の配列方向の両端部分で光を反射するように設けられた仕切部を備えていてもよい。   In the above configuration, the acoustic wave detection unit has a configuration in which a plurality of detection elements for detecting the photoacoustic wave are arranged, and the light emitting elements are arranged in the same direction as the arrangement direction of the detection elements. In addition, a partition portion provided to reflect light at both end portions in the arrangement direction of the light emitting elements may be provided.

前記仕切部は、前記導光体内部に設けられた空隙であり、前記空隙内部に前記発光素子からの光を反射する部材が設けられていてもよい。   The partition may be a gap provided in the light guide, and a member that reflects light from the light emitting element may be provided in the gap.

前記複数個の発光素子は、所定の配列で基板に実装されており、前記光源保持部は前記発光素子の光出射面が前記光源保持部に向くように前記基板を保持するようにしてもよい。   The plurality of light emitting elements may be mounted on the substrate in a predetermined arrangement, and the light source holding unit may hold the substrate so that a light emitting surface of the light emitting element faces the light source holding unit. .

上記構成において、前記反射部の前記発光素子から出射され最も広がる光が最初に照射される部分の前記接触部に対する傾斜角の角度をaとし、前記発光素子の光軸と前記接触部の前記被検体と接触する面の法線との角度をbとし、前記発光素子の配光角をcとしたとき、
b+c/2<90°のとき
a=120°−(b+c/2)
又は
b+c/2≧90°のとき
a=160°−(b+c/2)
(ただし、0<b≦40°、60°≦c≦160°とする。)
を満たす前記導光体を挙げることができる。
In the above configuration, the angle of the inclination angle with respect to the contact portion of the portion of the reflecting portion that is first irradiated with the light that is emitted most widely from the light emitting element is a, and the optical axis of the light emitting element and the covered portion of the contact portion are When the angle with the normal of the surface in contact with the specimen is b, and the light distribution angle of the light emitting element is c,
When b + c / 2 <90 ° a = 120 ° − (b + c / 2)
Or when b + c / 2 ≧ 90 °, a = 160 ° − (b + c / 2)
(However, 0 <b ≦ 40 °, 60 ° ≦ c ≦ 160 °)
The light guide satisfying the above can be mentioned.

上記構成において、被検体の屈折率をn1とし、導光体の屈折率をn2としたとき、
Sin-1(n1/n2)≧60°
を満たす導光体の材料であってもよい。
In the above configuration, when the refractive index of the subject is n1 and the refractive index of the light guide is n2,
Sin -1 (n1 / n2) ≧ 60 °
The material of the light guide satisfying the above may be used.

上記構成において、前記発光素子が発光ダイオード素子、半導体レーザ素子又は有機発光ダイオード素子のうち少なくとも一つを含む構成であってもよい。   In the above configuration, the light emitting element may include at least one of a light emitting diode element, a semiconductor laser element, and an organic light emitting diode element.

上述の光音響探触子を備えた装置として、前記光音響探触子からの情報に基づいて前記被検体の内部の状態を画像化する光音響画像化装置を挙げることができる。   As an apparatus provided with the above-mentioned photoacoustic probe, a photoacoustic imaging apparatus that images an internal state of the subject based on information from the photoacoustic probe can be cited.

本発明によると、消費電力が低く外形を小さくすることで操作性を向上するとともに、正確な光音響波を検出できる光音響探触子を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a photoacoustic probe that can improve operability by reducing the outer shape with low power consumption and can detect an accurate photoacoustic wave.

また、本発明によると、正確な光音響画像を作成できる光音響画像化装置を提供することができる。   Further, according to the present invention, it is possible to provide a photoacoustic imaging apparatus capable of creating an accurate photoacoustic image.

本発明にかかる光音響画像化装置の一例の概略外観図である。1 is a schematic external view of an example of a photoacoustic imaging apparatus according to the present invention. 図1に示す光音響画像化装置のブロック図である。It is a block diagram of the photoacoustic imaging device shown in FIG. 本発明にかかる光音響探触子の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the photoacoustic probe concerning this invention. 本発明にかかる光音響探触子に備えられる光源部の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the light source part with which the photoacoustic probe concerning this invention is equipped. LED素子を備えた光源基板の概略図である。It is the schematic of the light source board provided with the LED element. 光源部に備えられる光源カバーボトムの斜視図である。It is a perspective view of the light source cover bottom with which a light source part is equipped. 図6に示す光源カバーボトムの底面図である。It is a bottom view of the light source cover bottom shown in FIG. 図7に示す光源カバーボトムのVIII−VIII線で切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected by the VIII-VIII line | wire of the light source cover bottom shown in FIG. 図7に示す光源カバーボトムをIX−IX線で切断した断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnected the light source cover bottom shown in FIG. 7 by the IX-IX line. 本発明にかかる光源部に用いられる光源カバーボトム内での光路を示す図である。It is a figure which shows the optical path in the light source cover bottom used for the light source part concerning this invention. 本発明にかかる光音響探触子の他の例の底面図である。It is a bottom view of the other example of the photoacoustic probe concerning this invention. 図11に示す光源カバーボトムの仕切部を拡大した断面図である。It is sectional drawing to which the partition part of the light source cover bottom shown in FIG. 11 was expanded.

本発明にかかる光音響画像化装置について図面を参照して説明する。   A photoacoustic imaging apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明にかかる光音響画像化装置の一例の概略外観図であり、図2は図1に示す光音響画像化装置のブロック図である。   FIG. 1 is a schematic external view of an example of a photoacoustic imaging apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of the photoacoustic imaging apparatus shown in FIG.

本発明にかかる光音響画像化装置Aは、被検体Bdの内部での減衰が小さい、波長の光(例えば、生体の場合、約650nm〜約1100nm)を照射し、内部の組織が光エネルギを吸収して熱膨張したことによる弾性波(超音波)を検出して断層画像を取得する。   The photoacoustic imaging apparatus A according to the present invention irradiates light having a wavelength with a small attenuation inside the subject Bd (for example, about 650 nm to about 1100 nm in the case of a living body), and the internal tissue emits light energy. A tomographic image is obtained by detecting an elastic wave (ultrasonic wave) due to absorption and thermal expansion.

図1及び図2に示すように、光音響画像化装置Aは、光を生体である被検体Bdに照射すると共に被検体Bd内で発生した光音響波を検出する光音響探触子10と、光音響波の検出信号に基づいて光音響画像を生成する画像生成部20を備えている。また、光音響探触子10は、超音波を被検体Bdに送信すると共に反射波である超音波を検出することも行い、画像生成部20は、超音波の検出信号に基づいて超音波画像を生成もする。更に、光音響画像化装置Aは、画像生成部20により生成された画像信号に基づき画像を表示する画像表示部30も備えている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the photoacoustic imaging apparatus A includes a photoacoustic probe 10 that irradiates a subject Bd that is a living body and detects a photoacoustic wave generated in the subject Bd. An image generation unit 20 that generates a photoacoustic image based on a photoacoustic wave detection signal is provided. In addition, the photoacoustic probe 10 transmits ultrasonic waves to the subject Bd and also detects ultrasonic waves that are reflected waves, and the image generation unit 20 generates an ultrasonic image based on the ultrasonic detection signal. Also generate. Furthermore, the photoacoustic imaging apparatus A also includes an image display unit 30 that displays an image based on the image signal generated by the image generation unit 20.

光音響探触子10は、駆動電源部11と、駆動電源部11から電力の供給を受け光(赤外光:波長約850nm)を出射する光源部13と、光源部13に備えられる発光素子を制御するLED駆動回路12とを備えている。   The photoacoustic probe 10 includes a drive power supply unit 11, a light source unit 13 that emits light (infrared light: wavelength of about 850 nm) when power is supplied from the drive power supply unit 11, and a light emitting element provided in the light source unit 13. LED driving circuit 12 for controlling the above.

ここで、光音響探触子10の詳細について新たな図面を参照して説明する。図3は光音響探触子の概略斜視図である。以下の説明では、図3に示すように、音響波検出部14の音響電気変換素子141の配列方向をX方向、配列方向と直交する方向をY方向及び紙面上下方向をZ方向とする。   Here, details of the photoacoustic probe 10 will be described with reference to a new drawing. FIG. 3 is a schematic perspective view of the photoacoustic probe. In the following description, as shown in FIG. 3, the arrangement direction of the acoustoelectric transducers 141 of the acoustic wave detection unit 14 is the X direction, the direction orthogonal to the arrangement direction is the Y direction, and the vertical direction on the paper is the Z direction.

図3に示すように、光音響探触子10は、音響波検出部14と、音響波検出部14と近接配置された光源部13とを備えている。光音響探触子10は、図3のZ方向の下側を被検体Bdに接触させて、光源部13から被検体Bdに光を照射又は音響波検出部14から超音波を照射し、被検体Bd内部からの音響波を検出する。   As shown in FIG. 3, the photoacoustic probe 10 includes an acoustic wave detection unit 14 and a light source unit 13 that is disposed in proximity to the acoustic wave detection unit 14. The photoacoustic probe 10 makes the lower side in the Z direction in FIG. 3 contact the subject Bd, and irradiates the subject Bd with light from the light source unit 13 or irradiates the subject with ultrasonic waves from the acoustic wave detection unit 14. An acoustic wave from the inside of the specimen Bd is detected.

音響波検出部14は、超音波を送出又は検出する音響電気変換素子141をX方向に配列した構成を有している。なお、音響波検出部14は、従来の超音波断層診断装置に用いられる超音波プローブと同じ構成を有しているため詳細な説明は省略する。   The acoustic wave detection unit 14 has a configuration in which acoustoelectric conversion elements 141 that transmit or detect ultrasonic waves are arranged in the X direction. The acoustic wave detection unit 14 has the same configuration as that of an ultrasonic probe used in a conventional ultrasonic tomographic diagnosis apparatus, and thus detailed description thereof is omitted.

図3に示すように、光音響探触子10は光源部13を2個備えている。2個の光源部13は音響電気変換素子141の配列方向(すなわち、X方向)に伸びる長尺部材である。さらに、2個の光源部13は音響波検出部14をY方向の両側から挟むように配置されている。光源部13は、被検体Bdに対して、面内の輝度を均斉化した面状光を照射する。これにより、音響波検出部14のZ軸方向の下部に均一又は略均一な光を照射することができるようになっている。   As shown in FIG. 3, the photoacoustic probe 10 includes two light source units 13. The two light source units 13 are long members extending in the arrangement direction (that is, the X direction) of the acoustoelectric conversion elements 141. Further, the two light source units 13 are arranged so as to sandwich the acoustic wave detection unit 14 from both sides in the Y direction. The light source unit 13 irradiates the subject Bd with planar light whose in-plane luminance is equalized. Thereby, uniform or substantially uniform light can be irradiated to the lower part of the acoustic wave detection part 14 in the Z-axis direction.

光源部13から出射された光は、被検体Bd内へ散乱しながら入射され、被検体Bd内の光吸収体(生体組織)により吸収される。光吸収体が光を吸収すると、断熱膨張により弾性波である光音響波(超音波)が発生する。発生した光音響波は、被検体Bd内を伝播し、音響電気変換素子141により電圧信号に変換する。また、音響検出部14の音響電気変換素子141は超音波を発生して被検体Bd内へ超音波を送り、被検体Bd内で反射された超音波を受信して電圧信号を生成することも可能である。つまり、本実施形態の光音響画像化装置Aは、光音響イメージングに加えて、超音波イメージングも可能となっている。   The light emitted from the light source unit 13 enters the subject Bd while being scattered, and is absorbed by the light absorber (biological tissue) in the subject Bd. When the light absorber absorbs light, a photoacoustic wave (ultrasonic wave) that is an elastic wave is generated by adiabatic expansion. The generated photoacoustic wave propagates in the subject Bd and is converted into a voltage signal by the acoustoelectric conversion element 141. The acoustoelectric conversion element 141 of the acoustic detection unit 14 may generate an ultrasonic wave, send the ultrasonic wave into the subject Bd, receive the ultrasonic wave reflected in the subject Bd, and generate a voltage signal. Is possible. That is, the photoacoustic imaging apparatus A of the present embodiment can also perform ultrasonic imaging in addition to photoacoustic imaging.

光音響画像化装置Aで利用している音響波(超音波)は、空気の層を伝播するときに大きく減衰する。そのため、光音響画像化装置Aでは、音響波検出部14と被検体Bdとの間の音響インピーダンスを整合する音響整合流体(ジェル)を利用する場合もある。なお、このジェルを塗布することで、音響波の検出特性を向上させることができるとともに、光源部13のLED素子131を冷却することが可能である。   The acoustic wave (ultrasonic wave) used in the photoacoustic imaging apparatus A is greatly attenuated when propagating through the air layer. Therefore, the photoacoustic imaging apparatus A may use an acoustic matching fluid (gel) that matches the acoustic impedance between the acoustic wave detection unit 14 and the subject Bd. By applying this gel, the acoustic wave detection characteristics can be improved, and the LED element 131 of the light source unit 13 can be cooled.

次に画像生成部20について説明する。図2に示すように、画像生成部20は、受信回路21、A/Dコンバータ22、受信メモリ23、データ処理部24、光音響画像再構成部25、検波・対数コンバータ26、光音響画像構築部27、超音波画像再構成部28、検波・対数コンバータ29、超音波画像構築部210、画像合成部211、制御部212、及び送信制御回路213を備えている。   Next, the image generation unit 20 will be described. As shown in FIG. 2, the image generation unit 20 includes a reception circuit 21, an A / D converter 22, a reception memory 23, a data processing unit 24, a photoacoustic image reconstruction unit 25, a detection / logarithmic converter 26, and a photoacoustic image construction. 27, an ultrasonic image reconstruction unit 28, a detection / logarithmic converter 29, an ultrasonic image construction unit 210, an image composition unit 211, a control unit 212, and a transmission control circuit 213.

受信回路21は、複数の音響電気変換素子141から一部の音響電気変換素子141を選択し、選択された音響電気変換素子141についての電圧信号(検出信号)を増幅させる処理を行う。   The receiving circuit 21 selects some of the acoustoelectric transducers 141 from the plurality of acoustoelectric transducers 141 and performs a process of amplifying a voltage signal (detection signal) for the selected acoustoelectric transducers 141.

光音響イメージングの場合は、例えば、複数の音響電気変換素子141をX方向に隣接する2つの領域に分割し、1回目の光照射のときはそのうち1つの領域を選択し、2回目の光照射のときに残りの1つの領域を選択する。また、超音波イメージングの場合は、例えば、複数の音響電気変換素子141のうち一部の隣接する音響電気変換素子141から成るグループを切替えながら超音波を発生させ(所謂リニア電子スキャン)、受信回路21でも上記グループを切替えながら選択する。   In the case of photoacoustic imaging, for example, the plurality of acoustoelectric transducers 141 are divided into two areas adjacent in the X direction, and one area is selected for the first light irradiation, and the second light irradiation is performed. The remaining one area is selected at the time. In the case of ultrasonic imaging, for example, an ultrasonic wave is generated while switching a group of a plurality of adjacent acoustoelectric transducers 141 among a plurality of acoustoelectric transducers 141 (so-called linear electronic scan), and a receiving circuit. 21 also selects the group while switching.

A/Dコンバータ22は、受信回路21からの増幅後の検出信号をデジタル信号に変換する。受信メモリ23は、A/Dコンバータ22からのデジタル信号を保存する。データ処理部24は、受信メモリ23に保存された信号を光音響画像再構成部25または超音波画像再構成部28へ振り分ける機能を有する。   The A / D converter 22 converts the amplified detection signal from the reception circuit 21 into a digital signal. The reception memory 23 stores the digital signal from the A / D converter 22. The data processing unit 24 has a function of distributing the signal stored in the reception memory 23 to the photoacoustic image reconstruction unit 25 or the ultrasonic image reconstruction unit 28.

光音響画像再構成部25は、光音響波の検出信号に基づき位相整合加算処理を行い、光音響波のデータを再構成する。検波・対数コンバータ26は、再構成された光音響波のデータについて対数圧縮処理、及び包絡線検波処理を行う。そして、光音響画像構築部27は、検波・対数コンバータ26による処理後のデータを画素毎の輝度値データに変換する。   The photoacoustic image reconstruction unit 25 performs phase matching addition processing based on the photoacoustic wave detection signal to reconstruct the photoacoustic wave data. The detection / logarithmic converter 26 performs logarithmic compression processing and envelope detection processing on the reconstructed photoacoustic wave data. Then, the photoacoustic image construction unit 27 converts the data processed by the detection / logarithmic converter 26 into luminance value data for each pixel.

一方、超音波画像再構成部28は、超音波の検出信号に基づき位相整合加算処理を行い、超音波のデータを再構成する。検波・対数コンバータ29は、再構成された超音波のデータについて対数圧縮処理、及び包絡線検波処理を行う。そして、超音波画像構築部210は、検波・対数コンバータ29による処理後のデータを画素毎の輝度値データに変換する。   On the other hand, the ultrasonic image reconstruction unit 28 performs phase matching addition processing based on the ultrasonic detection signal to reconstruct the ultrasonic data. The detection / logarithmic converter 29 performs logarithmic compression processing and envelope detection processing on the reconstructed ultrasonic data. Then, the ultrasonic image construction unit 210 converts the data processed by the detection / logarithmic converter 29 into luminance value data for each pixel.

画像合成部211は、上記光音響画像データと上記超音波画像データを合成し、合成画像データを生成する。ここで画像合成については、超音波画像に対して光音響画像を重畳させてもよいし、光音響画像と超音波画像を並列に並べてもよい。画像表示部30は、画像合成部211により生成された合成画像データに基づいて画像を表示する。   The image synthesizing unit 211 synthesizes the photoacoustic image data and the ultrasonic image data to generate synthesized image data. Here, for image synthesis, a photoacoustic image may be superimposed on an ultrasonic image, or a photoacoustic image and an ultrasonic image may be arranged in parallel. The image display unit 30 displays an image based on the combined image data generated by the image combining unit 211.

なお、画像合成部211は、光音響画像データまたは超音波画像データのいずれかをそのまま画像表示部30へ出力してもよい。   Note that the image composition unit 211 may output either photoacoustic image data or ultrasonic image data to the image display unit 30 as it is.

また、制御部212は、LED駆動回路12に波長制御信号を送信し、波長制御信号を受信したLED駆動回路12は、制御部212から光トリガー信号が光源駆動回路102に送信されると、LED駆動回路12は、LED素子131に駆動信号を送信する。   In addition, the control unit 212 transmits a wavelength control signal to the LED drive circuit 12, and the LED drive circuit 12 that has received the wavelength control signal transmits the light trigger signal from the control unit 212 to the light source drive circuit 102. The drive circuit 12 transmits a drive signal to the LED element 131.

また、送信制御回路213は、制御部212からの指示により、音響電気変換素子141に駆動信号を送信し、超音波を発生させる。なお、制御部212は、他にも受信回路21等を制御する。   Further, the transmission control circuit 213 transmits a drive signal to the acoustoelectric conversion element 141 in accordance with an instruction from the control unit 212 to generate an ultrasonic wave. Note that the control unit 212 also controls the receiving circuit 21 and the like.

(第1実施形態)
次に本発明にかかる光音響探触子10の要部である光源部13の詳細について図面を参照して説明する。図4は本発明にかかる光音響探触子に備えられる光源部の分解斜視図であり、図5はLED素子を備えた光源基板の概略図である。また、図6は光源部に備えられる光源カバーボトムの斜視図であり、図7は図6に示す光源カバーボトムの底面図である。図8は図7に示す光源カバーボトムのVIII−VIII線で切断した断面図であり、図9は図7に示す光源カバーボトムをIX−IX線で切断した断面図である。なお、図8及び図9は断面図であるが、断面を示すハッチングを省略している。
(First embodiment)
Next, details of the light source unit 13 which is a main part of the photoacoustic probe 10 according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is an exploded perspective view of a light source unit provided in the photoacoustic probe according to the present invention, and FIG. 5 is a schematic view of a light source substrate provided with LED elements. 6 is a perspective view of a light source cover bottom provided in the light source unit, and FIG. 7 is a bottom view of the light source cover bottom shown in FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII of the light source cover bottom shown in FIG. 7, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX of the light source cover bottom shown in FIG. 8 and 9 are cross-sectional views, but hatching indicating the cross-section is omitted.

光音響探触子10は、2個の光源部13を備えているが、これらは実質上同じ構成を有しているものであるため、一方を代表して例示し説明を行う。   The photoacoustic probe 10 includes two light source units 13, which have substantially the same configuration, and therefore, one of them will be illustrated and described as a representative.

図4に示すように、光源部13は、光源基板130、光源カバーボトム15(導光体)及び光源カバートップ16を含んでいる。光源カバーボトム15は上面が開口しており、光源カバーボトム15の開口を長方形板状の光源カバートップ16で塞ぐように構成されている。そして、光源カバーボトム15と光源カバートップ16が光源部13の外装を構成する。   As shown in FIG. 4, the light source unit 13 includes a light source substrate 130, a light source cover bottom 15 (light guide), and a light source cover top 16. The light source cover bottom 15 has an open top surface, and is configured to close the opening of the light source cover bottom 15 with a light source cover top 16 having a rectangular plate shape. The light source cover bottom 15 and the light source cover top 16 constitute the exterior of the light source unit 13.

光源基板130は、表面に配線パターンが形成された配線基板である。図5に示すように、光源基板130の表面には発光素子であるLED素子131が縦横等間隔となるように2次元配列で実装されている。また、LED素子131は千鳥配置でも良い。光源基板130はLED駆動回路12に接続されており、LED駆動回路12からの駆動信号を受信し、駆動信号に基づいてLED素子131はパルス光を出射する。光源部13では光源基板130にLED素子131を2次元配列で実装することで、一定光束の面状光を出射する。なお、LED素子131は、生体の内部に浸透しやすい波長(ここでは、約850nm)の光を照射する素子である。   The light source substrate 130 is a wiring substrate having a wiring pattern formed on the surface thereof. As shown in FIG. 5, LED elements 131, which are light emitting elements, are mounted on the surface of the light source substrate 130 in a two-dimensional array so as to be equally spaced in the vertical and horizontal directions. The LED elements 131 may be arranged in a staggered manner. The light source substrate 130 is connected to the LED drive circuit 12, receives a drive signal from the LED drive circuit 12, and the LED element 131 emits pulsed light based on the drive signal. In the light source unit 13, the LED elements 131 are mounted in a two-dimensional array on the light source substrate 130 to emit planar light with a constant luminous flux. The LED element 131 is an element that irradiates light having a wavelength (here, about 850 nm) that easily penetrates into the living body.

光源カバーボトム15は、基板支持部151(基板保持部)と、凹部152と、入光面153と、反射部154(曲面部)とを備えている。また、光源カバーボトム15は、光音響探触子10で断層画像情報を検出するとき、被検体Bdと接触する接触部150を備えている。光源カバーボトム15は、LED素子131が実装されている光源基板130を保持する保持部材であるとともに、LED素子131から出射された光を被検体Bdに導く導光部材でもある。そのため、LED素子131から出射される光を透過する透光性材料で形成された導光部155を備えている(図8等参照)。なお、導光部155を構成する透光性材料としては、例えば、アクリル、ポリカーボネイト等を挙げることができるが、これに限定されない。また、光源カバーボトム15全体が透光性材料で形成されていてもよい。   The light source cover bottom 15 includes a substrate support portion 151 (substrate holding portion), a concave portion 152, a light incident surface 153, and a reflection portion 154 (curved surface portion). Further, the light source cover bottom 15 includes a contact portion 150 that comes into contact with the subject Bd when the photoacoustic probe 10 detects tomographic image information. The light source cover bottom 15 is a holding member that holds the light source substrate 130 on which the LED element 131 is mounted, and is also a light guide member that guides light emitted from the LED element 131 to the subject Bd. Therefore, the light guide part 155 formed with the translucent material which permeate | transmits the light radiate | emitted from the LED element 131 is provided (refer FIG. 8 etc.). In addition, as a translucent material which comprises the light guide part 155, although an acryl, a polycarbonate, etc. can be mentioned, for example, it is not limited to this. Further, the entire light source cover bottom 15 may be formed of a translucent material.

基板支持部151は光源基板130の長手方向両端部を支持する一対の支持面を有している。基板支持部151は、上面に光源基板130を配置したとき、LED光源131の光軸が反射部154側、すなわち、光音響検出部14側に傾くように形成されている。   The substrate support portion 151 has a pair of support surfaces that support both ends of the light source substrate 130 in the longitudinal direction. The substrate support unit 151 is formed so that the optical axis of the LED light source 131 is inclined toward the reflection unit 154, that is, the photoacoustic detection unit 14 when the light source substrate 130 is disposed on the upper surface.

凹部152は一対の基板支持部151の間に形成されており、光源基板130をLED素子131が光源カバーボトム15と対向するように配置したとき、LED素子131が収納される。そして、入光面153は凹部152の底面に形成されており、LED素子131の発光面(不図示)が対向するように配置されている。さらに詳しく説明すると、一対の基板支持部151の上面に光源基板130を配置したとき、入光面153はLED素子131の光軸が直交するように形成されている。そして、LED素子131の出光面が入光面153と接触する或いは近接して配置されており、LED素子131の光を効率よく入光面に入射させることができるようになっている。   The recess 152 is formed between the pair of substrate support portions 151. When the light source substrate 130 is arranged so that the LED element 131 faces the light source cover bottom 15, the LED element 131 is accommodated. The light incident surface 153 is formed on the bottom surface of the recess 152, and is disposed so that the light emitting surface (not shown) of the LED element 131 is opposed. More specifically, when the light source substrate 130 is disposed on the upper surfaces of the pair of substrate support portions 151, the light incident surface 153 is formed so that the optical axes of the LED elements 131 are orthogonal to each other. The light emitting surface of the LED element 131 is disposed in contact with or close to the light incident surface 153 so that the light from the LED element 131 can be efficiently incident on the light incident surface.

また、入光面153の長手方向の範囲は、音響波検出部14の音響電気変換素子141が配列されている範囲と一致する又は略一致するように形成されている。これにより、被検体Bdの音響電気変換素子141が配列されている範囲の真下の部分に、正確に、光源部13からの光を照射するため、正確な断層画像情報を取得することが可能である。   Further, the longitudinal range of the light incident surface 153 is formed so as to coincide with or substantially coincide with the range in which the acoustoelectric transducers 141 of the acoustic wave detection unit 14 are arranged. Thereby, since the light from the light source part 13 is correctly irradiated to the part directly under the range where the acoustoelectric transducers 141 of the subject Bd are arranged, it is possible to acquire accurate tomographic image information. is there.

光源カバーボトム15において、入光面153から入光した光は導光部155内を通過し、接触部150から被検体Bdに照射される。LED素子131から入光面153に効率よく光を入射させるため、入光面153には、反射を抑制するAR(Anti−Reflection)コートが施されている。なお、LED素子131から入光面153に効率よく光を入射させることができる場合、ARコートは省略してもよい。また、入光面153には、入射光を拡散させたり、平行光に偏光したりする光学素子が配置されていてもよい。   In the light source cover bottom 15, the light incident from the light incident surface 153 passes through the light guide unit 155 and is irradiated from the contact unit 150 to the subject Bd. In order to allow light to efficiently enter the light incident surface 153 from the LED element 131, the light incident surface 153 is provided with an AR (Anti-Reflection) coat that suppresses reflection. Note that the AR coating may be omitted when light can be efficiently incident from the LED element 131 to the light incident surface 153. The light incident surface 153 may be provided with an optical element that diffuses incident light or polarizes it into parallel light.

反射部154は、音響波検出部14の被検体Bdと接触する部分と近接して配置される。そのため、反射部154は一定の曲率を有する円筒形状を周方向に切断した曲面形状を有しており、先端部分が音響波検出部14の音響電気変換素子141に近接するような形状となっている。つまり、図9に示すように、反射部154は導光部155側に凸面となるような曲面形状を有している。   The reflection unit 154 is disposed in proximity to a portion of the acoustic wave detection unit 14 that contacts the subject Bd. Therefore, the reflecting portion 154 has a curved surface shape obtained by cutting a cylindrical shape having a certain curvature in the circumferential direction, and has a shape such that the tip portion is close to the acoustoelectric conversion element 141 of the acoustic wave detecting portion 14. Yes. That is, as shown in FIG. 9, the reflecting portion 154 has a curved surface shape that becomes a convex surface on the light guide portion 155 side.

導光部155は、空気や被検体Bdよりも高い屈折率を有しているため、導光部155内部から外面に光が照射されるとき、その入射角が臨界角度以上であると、入射した光が全反射する。そして、LED素子131は、点光源であるため一定の角度(配光角とする)の広がりで拡散する光を照射する。入光面153から導光部155の内部に入射した光も、同様に拡散している。発光基板130をLED素子131の光軸が反射部154側に向けて傾けられているため、反射部154と反対側に広がる光で、接触部150に直接入射する光は、臨界角度よりも小さい入射角となる場合が多く、効率よく被検体Bdに照射される。   Since the light guide unit 155 has a higher refractive index than air or the subject Bd, when light is irradiated from the inside of the light guide unit 155 to the outer surface, the incident angle is greater than the critical angle. The reflected light is totally reflected. And since the LED element 131 is a point light source, it irradiates the light which diffuses by the spread of a fixed angle (it is set as a light distribution angle). The light that has entered the light guide 155 from the light incident surface 153 is also diffused in the same manner. Since the optical axis of the LED element 131 is inclined toward the reflecting portion 154 side of the light emitting substrate 130, the light that is directly incident on the contact portion 150 with light spreading to the opposite side of the reflecting portion 154 is smaller than the critical angle. In many cases, the incident angle is reached, and the subject Bd is efficiently irradiated.

入光面153から入射した光又は接触部150で全反射した光が反射部154に入射した場合、反射部154から外部に出射してしまう場合があり、LED素子130の出力を無駄にしてしまう。そこで、光源部13において、反射部154の外面にアルミニウムや金等の反射率の高い材料(金属)の反射膜が形成されている。これにより、反射部154に入射た光は入射角にかかわらず全て又は略全て導光部155に向かって反射される。そして、反射部154が、導光部155に向かって凸形になっていることで、反射部154に入射した光は接触部150に向かって反射される。これにより、LED素子131から出射された光を被検体Bdに効率よく照射することができ、光の照射効率を高めることができる。なお、入射面153、反射部154の形状の詳細については後述する。   When the light incident from the light incident surface 153 or the light totally reflected by the contact part 150 enters the reflective part 154, the light may be emitted from the reflective part 154 to the outside, and the output of the LED element 130 is wasted. . Therefore, in the light source unit 13, a reflective film made of a material (metal) having a high reflectance such as aluminum or gold is formed on the outer surface of the reflecting unit 154. As a result, all or substantially all of the light incident on the reflecting portion 154 is reflected toward the light guiding portion 155 regardless of the incident angle. The light incident on the reflective portion 154 is reflected toward the contact portion 150 because the reflective portion 154 is convex toward the light guide portion 155. Thereby, the light emitted from the LED element 131 can be efficiently irradiated onto the subject Bd, and the light irradiation efficiency can be increased. Details of the shapes of the incident surface 153 and the reflecting portion 154 will be described later.

また、光源カバーボトム15において、導光部155の長手方向の範囲は入光面153が形成されている範囲である。そして、入光面153から入射した光は、光源カバーボトム15の長手方向(X方向)にも拡散する。音響波検出部14は、音響電気変換素子141が配列されている部分の真下からの音響波を検出することが好ましい。しかしながら、光源部13から長手方向に拡散した光が照射されると、音響電気変換素子141からずれた位置からの音響波が入射してしまう恐れがある。そのため、LED素子131から出射された光のうち、導光部155の長手方向(X方向)の端部には、光を反射する仕切部17が設けられている。   In the light source cover bottom 15, the range of the light guide 155 in the longitudinal direction is the range where the light incident surface 153 is formed. The light incident from the light incident surface 153 is also diffused in the longitudinal direction (X direction) of the light source cover bottom 15. The acoustic wave detection unit 14 preferably detects an acoustic wave from directly below a portion where the acoustoelectric conversion elements 141 are arranged. However, when light diffused in the longitudinal direction from the light source unit 13 is irradiated, an acoustic wave from a position shifted from the acoustoelectric conversion element 141 may be incident. Therefore, the partition part 17 which reflects light is provided in the edge part of the longitudinal direction (X direction) of the light guide part 155 among the lights radiate | emitted from the LED element 131. As shown in FIG.

図7、図9に示すように、仕切部17は、光源カバーボトム15の内部に反射率が高い材料で形成された部材を埋め込んだ構成を有している。このような、仕切部17を備えていることで、被検体Bdの音響波検出部14の音響電気変換素子141が配列された範囲の下部の外側に光が照射されるのを抑制することができる。なお、LED素子131自体が光源カバーボトム15の長手方向に光が拡散しないような構成の場合、仕切部17を省略してもよい。   As shown in FIGS. 7 and 9, the partitioning portion 17 has a configuration in which a member formed of a material having a high reflectance is embedded in the light source cover bottom 15. By providing such a partitioning part 17, it is possible to prevent light from being irradiated outside the lower part of the range where the acoustoelectric conversion elements 141 of the acoustic wave detecting part 14 of the subject Bd are arranged. it can. In addition, when the LED element 131 itself has a configuration in which light does not diffuse in the longitudinal direction of the light source cover bottom 15, the partition portion 17 may be omitted.

光源カバートップ16は、光源カバーボトム15の開口を塞ぐように取り付けられる。光源カバートップ16には、LED駆動回路12から光源基板130に実装されたLED素子131に制御信号及び駆動電力を供給する配線4が貫通するようになっている。なお、光源カバートップ16は、光源カバーボトム15の開口を塞ぐように取り付けたとき、光源基板130をずれないように押えるようになっている。   The light source cover top 16 is attached so as to close the opening of the light source cover bottom 15. In the light source cover top 16, a wiring 4 for supplying a control signal and driving power to the LED element 131 mounted on the light source substrate 130 from the LED driving circuit 12 penetrates. When the light source cover top 16 is attached so as to close the opening of the light source cover bottom 15, the light source substrate 130 is pressed so as not to be displaced.

次に、本発明にかかる光源部13の光源カバーボトム15の詳細な形状について説明する。図10は本発明にかかる光源部に用いられる光源カバーボトム内での光路を示す図である。   Next, the detailed shape of the light source cover bottom 15 of the light source unit 13 according to the present invention will be described. FIG. 10 is a view showing an optical path in the light source cover bottom used in the light source section according to the present invention.

LED素子131から出射される光の最も外側に照射される光は、光源基板130を基板支持部151に配置したとき、最も反射部154に近いLED素子131から反射部154側に照射される光(ここでは、光Ph1とする)である。そして、反射部154の形状が光Ph1を接触面150に臨界角度以下の入射角で入射するように反射させる形状とすることで、LED素子131からの光を確実に接触面150から被検体Bdに照射することができる。   The light emitted to the outermost side of the light emitted from the LED element 131 is the light emitted from the LED element 131 closest to the reflective portion 154 to the reflective portion 154 side when the light source substrate 130 is disposed on the substrate support portion 151. (Here, it is referred to as light Ph1). The shape of the reflecting portion 154 is such that the light Ph1 is reflected so as to be incident on the contact surface 150 at an incident angle equal to or smaller than the critical angle, so that the light from the LED element 131 is reliably transmitted from the contact surface 150 to the subject Bd. Can be irradiated.

そこで、本発明者は、鋭意研究の結果、反射面154の形状について以下のような条件が成り立つことを発見した。反射部154の光Ph1が照射される点での接線と接触面150との角度を角度a、入光面153の接触面150に対する傾斜角度を角度b、LED素子131の配光角度を角度cとしたとき、角度a、角度b及び角度cは次の式が成り立つ。
b+c/2<90°のとき
a=120°―(b+c/2)
又は、
b+c/2≧90°のとき
a=160°―(b+c/2)
ただし、0<b≦40°、60°≦c≦160°とする。
Therefore, as a result of intensive studies, the present inventor has found that the following conditions are satisfied for the shape of the reflecting surface 154. The angle between the tangent line and the contact surface 150 at which the light Ph1 of the reflecting portion 154 is irradiated is the angle a, the tilt angle of the light incident surface 153 with respect to the contact surface 150 is the angle b, and the light distribution angle of the LED element 131 is the angle c. As for the angle a, the angle b, and the angle c, the following expressions hold.
When b + c / 2 <90 ° a = 120 ° − (b + c / 2)
Or
When b + c / 2 ≧ 90 ° a = 160 ° − (b + c / 2)
However, 0 <b ≦ 40 ° and 60 ° ≦ c ≦ 160 °.

以上の条件を満たすように反射部154の形状を決定することで、反射部154で反射した光は接触面150への入射する角度を60度以下とすることができる。そして、次の式を満たすことで、反射部154で反射した光は接触面150で全反射せずに被検体内に照射することができる。
Sin-1(n1/n2)≧60°
n1は被検体の屈折率、n2は導光体の屈折率
By determining the shape of the reflecting portion 154 so as to satisfy the above conditions, the angle at which the light reflected by the reflecting portion 154 enters the contact surface 150 can be set to 60 degrees or less. And by satisfy | filling the following formula | equation, the light reflected by the reflection part 154 can be irradiated in a subject, without being totally reflected by the contact surface 150. FIG.
Sin -1 (n1 / n2) ≧ 60 °
n1 is the refractive index of the subject, n2 is the refractive index of the light guide

導光部155内部に入射した光が全反射を繰り返して導光部155内部で減衰したり、被検体Bdと接触する接触面150以外から外部に出射してしまったりするのを抑制することができる。これにより、LED素子131から出射された光の利用効率を高め、エネルギ効率よく断層画像情報を検出することができる。   It is possible to suppress light incident on the inside of the light guide unit 155 from being attenuated inside the light guide unit 155 by repeating total reflection or being emitted outside from the contact surface 150 that contacts the subject Bd. it can. Thereby, the utilization efficiency of the light radiate | emitted from the LED element 131 can be improved, and tomographic image information can be detected efficiently.

(第2実施形態)
本発明にかかる光音響探触子の他の例について図面を参照して説明する。図11は本発明にかかる光音響探触子の他の例の底面図であり、図12は図11に示す光源カバーボトムの仕切部を拡大した断面図である。なお、図12に示す光源カバーボトム13bは、仕切部158の構成が異なる、光源カバーボトム15bを備えている以外、光源カバーボトム13と同じ構成を有している。そのため、実質上同じ部分には同じ符号を付すとともに、同じ部分の詳細な説明は省略する。また、光源部13b以外の光音響探触子10の構成は第1実施形態と同じ構成であるため、詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
Another example of the photoacoustic probe according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a bottom view of another example of the photoacoustic probe according to the present invention, and FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of the partition portion of the light source cover bottom shown in FIG. The light source cover bottom 13b shown in FIG. 12 has the same configuration as the light source cover bottom 13 except that the configuration of the partitioning portion 158 is different and includes the light source cover bottom 15b. Therefore, substantially the same parts are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the same parts is omitted. Moreover, since the structure of the photoacoustic probe 10 other than the light source part 13b is the same structure as 1st Embodiment, detailed description is abbreviate | omitted.

図11、図12に示すように、光源カバーボトム15bは、接触面150に仕切部158が形成されている。仕切部158は、接触面150側に開口を有する凹部1581が設けられている。凹部1581の光源基板130側に接触面150と垂直な面を備えている。そして、この垂直な面には外側からアルミニウムや金等の反射率の高い材料(金属)の反射膜が形成されている。   As shown in FIGS. 11 and 12, the light source cover bottom 15 b has a partition 158 formed on the contact surface 150. The partition portion 158 is provided with a concave portion 1581 having an opening on the contact surface 150 side. A surface perpendicular to the contact surface 150 is provided on the light source substrate 130 side of the recess 1581. A reflective film made of a highly reflective material (metal) such as aluminum or gold is formed on the vertical surface from the outside.

このように、凹部1581を形成し、その外側の面に反射膜を形成する構成とすることで、製造が容易である。これ以外の特徴は、第1実施形態と同じである。   Thus, manufacture is easy by forming the concave portion 1581 and forming the reflective film on the outer surface thereof. Other features are the same as in the first embodiment.

上記各実施形態において、発光素子としてLED素子を利用しているが、これに限定されるものではない。発光ダイオード素子、半導体レーザ素子又は有機発光ダイオード素子のように、小型で発光制御が容易な素子を広く採用することが可能である。また、複数のLED素子を発光基板に並べて実装しているものとしているが、これに限定されるものではなく、発光部の構成部材の一部に直接配置するようにしてもよい。   In each said embodiment, although the LED element is utilized as a light emitting element, it is not limited to this. A small element such as a light-emitting diode element, a semiconductor laser element, or an organic light-emitting diode element that can be easily controlled in light emission can be widely used. In addition, although a plurality of LED elements are mounted side by side on the light emitting substrate, the present invention is not limited to this, and may be directly arranged on a part of the constituent members of the light emitting unit.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではない。また本発明の実施形態は、発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えることが可能である。また、上記各実施形態は適宜組み合わせて実施することも可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this content. The embodiments of the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the invention. Further, the above embodiments can be implemented in combination as appropriate.

A 光音響画像化装置
10 光音響探触子
11 駆動電源部
12 LED駆動回路
13 光源部
130 光源基板
131 LED素子(発光素子)
14 音響波検出部
15 光源カバーボトム
151 基板支持部(基板保持部)
152 凹部
153 入光面
154 反射部
155 導光部
16 光源カバートップ
20 画像生成部
21 受信回路
22 A/Dコンバータ
23 受信メモリ
24 データ処理部
25 光音響画像再構成部
26 検波・対数コンバータ
27 光音響画像構築部
28 超音波画像再構成部
29 検波・対数コンバータ
210 超音波画像構築部
211 画像合成部
212 制御部
213 送信制御回路
30 画像表示部
4 配線
A Photoacoustic imaging apparatus 10 Photoacoustic probe 11 Drive power supply unit 12 LED drive circuit 13 Light source unit 130 Light source substrate 131 LED element (light emitting element)
14 Acoustic wave detection unit 15 Light source cover bottom 151 Substrate support unit (substrate holding unit)
152 Concave part 153 Light entrance surface 154 Reflector 155 Light guide part 16 Light source cover top 20 Image generation part 21 Reception circuit 22 A / D converter 23 Reception memory 24 Data processing part 25 Photoacoustic image reconstruction part 26 Detection / logarithmic converter 27 Light Acoustic image construction unit 28 Ultrasonic image reconstruction unit 29 Detection / logarithmic converter 210 Ultrasonic image construction unit 211 Image composition unit 212 Control unit 213 Transmission control circuit 30 Image display unit 4 Wiring

Claims (12)

被検体に対し光を照射する光源部と、
前記光源部と隣接して配置されるとともに前記光源部からの光が前記被検体内部で吸収されたとき発生する音響波を検出する音響波検出部とを有し、
前記光源部は複数個の発光素子と、透光性を有するとともに前記発光素子から出射された光を前記被検体に導く導光体とを有しており、
前記導光体は、前記複数の発光素子の光軸が前記音響波検出部の中心軸に向かって傾くように保持する光源保持部と、前記被検体と接触する面を含む接触部と、前記発光素子から出射された光及び前記接触部で反射した光を前記被検体に向けて反射する反射部とを備えている光音響探触子。
A light source unit that emits light to the subject;
An acoustic wave detection unit that is disposed adjacent to the light source unit and detects an acoustic wave generated when light from the light source unit is absorbed inside the subject;
The light source unit includes a plurality of light emitting elements, and a light guide having translucency and guiding light emitted from the light emitting elements to the subject,
The light guide includes: a light source holding unit that holds an optical axis of the plurality of light emitting elements so as to be inclined toward a central axis of the acoustic wave detection unit; a contact unit that includes a surface that contacts the subject; A photoacoustic probe comprising: a light reflecting portion that reflects light emitted from a light emitting element and light reflected by the contact portion toward the subject.
前記反射部は前記音響波検出部に近接して設けられており、前記反射部は前記接触部に対して凸型に湾曲する曲面部を含む形状である請求項1に記載の光音響探触子。   2. The photoacoustic probe according to claim 1, wherein the reflection part is provided in proximity to the acoustic wave detection part, and the reflection part includes a curved surface part that curves in a convex shape with respect to the contact part. Child. 前記曲面部の断面形状が円弧である請求項2に記載の光音響探触子。   The photoacoustic probe according to claim 2, wherein a cross-sectional shape of the curved surface portion is an arc. 前記音響波検出部は、前記光音響波を検出する複数個の検出素子を配列した構成を有しており、
前記発光素子は前記検出素子の配列方向と同じ方向に並べて配列されており、
前記発光素子の配列方向の両端部分で光を反射するように設けられた仕切部を備えている請求項1から請求項3のいずれかに記載の光音響探触子。
The acoustic wave detection unit has a configuration in which a plurality of detection elements for detecting the photoacoustic wave are arranged,
The light emitting elements are arranged side by side in the same direction as the arrangement direction of the detection elements,
The photoacoustic probe according to any one of claims 1 to 3, further comprising a partition portion provided so as to reflect light at both end portions in the arrangement direction of the light emitting elements.
前記仕切部は、前記導光体内部に設けられた空隙であり、
前記空隙内部に前記発光素子からの光を反射する部材が設けられている請求項4に記載の光音響探触子。
The partition is a gap provided inside the light guide,
The photoacoustic probe according to claim 4, wherein a member that reflects light from the light emitting element is provided inside the gap.
前記複数個の発光素子は、所定の配列で基板に実装されており、
前記光源保持部は前記発光素子の光出射面が前記光源保持部に向くように前記基板を保持する請求項1から請求項5のいずれかに記載の光音響探触子。
The plurality of light emitting elements are mounted on the substrate in a predetermined arrangement,
The photoacoustic probe according to any one of claims 1 to 5, wherein the light source holding unit holds the substrate such that a light emitting surface of the light emitting element faces the light source holding unit.
前記反射部の前記発光素子から出射され最も広がる光が最初に照射される部分の前記接触部に対する傾斜角の角度をaとし、前記発光素子の光軸と前記接触部の前記被検体と接触する面の法線との角度をbとし、前記発光素子の配光角をcとしたとき、
b+c/2<90°のとき
a=120°−(b+c/2)
又は
b+c/2≧90°のとき
a=160°−(b+c/2)
(ただし、0<b≦40°、60°≦c≦160°とする。)
を満たすように前記導光体が形成されている請求項1から請求項6のいずれかに記載の光音響探触子。
The angle of the inclination angle with respect to the contact portion of the portion where the light that is emitted from the light emitting element of the reflecting portion and is most spread is first irradiated is a, and the optical axis of the light emitting element is in contact with the subject at the contact portion. When the angle with the normal of the surface is b, and the light distribution angle of the light emitting element is c,
When b + c / 2 <90 ° a = 120 ° − (b + c / 2)
Or when b + c / 2 ≧ 90 °, a = 160 ° − (b + c / 2)
(However, 0 <b ≦ 40 °, 60 ° ≦ c ≦ 160 °)
The photoacoustic probe according to claim 1, wherein the light guide is formed so as to satisfy the above.
前記導光体が、
被検体の屈折率をn1とし、導光体の屈折率をn2としたとき、
Sin-1(n1/n2)≧60°
を満たす材料で形成されている請求項7に記載の光音響探触子。
The light guide is
When the refractive index of the subject is n1, and the refractive index of the light guide is n2,
Sin -1 (n1 / n2) ≧ 60 °
The photoacoustic probe according to claim 7, wherein the photoacoustic probe is made of a material that satisfies the above requirements.
前記発光素子が発光ダイオード素子を含む請求項1から請求項8のいずれかに記載の光音響探触子。   The photoacoustic probe according to claim 1, wherein the light emitting element includes a light emitting diode element. 前記発光素子が半導体レーザ素子を含む請求項1から請求項8のいずれかに記載の光音響探触子。   The photoacoustic probe according to claim 1, wherein the light emitting element includes a semiconductor laser element. 前記発光素子が有機発光ダイオード素子を含む請求項1から請求項8のいずれかに記載の光音響探触子。   The photoacoustic probe according to claim 1, wherein the light emitting element includes an organic light emitting diode element. 請求項1から請求項11のいずれかに記載の光音響探触子を備え、
前記光音響探触子からの情報に基づいて前記被検体の内部の状態を画像化する光音響画像化装置。
A photoacoustic probe according to any one of claims 1 to 11, comprising:
A photoacoustic imaging apparatus that images an internal state of the subject based on information from the photoacoustic probe.
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