TW201323851A - 光聲影像裝置、光聲感測結構及擷取光聲影像的方法 - Google Patents

Abstract

一種光聲影像裝置，適於偵測待測物之光聲影像。光聲影像裝置包括適於發出電磁波之電磁波源、配置於電磁波傳遞路徑上之第一電磁波可穿透基板、配置於第一電磁波可穿透基板之多個電磁波傳遞針及配置於待測物一側之超音波感測元件。電磁波傳遞針適於插置於待測物中。電磁波經由第一電磁波可穿透基板而傳遞到至少部份之電磁波傳遞針中。電磁波經由至少部分之電磁波傳遞針傳遞至待測物內部。待測物之內部受到電磁波作用後產生超音波。超音波感測元件用以偵測超音波。一種光聲感測結構及擷取光聲影像的方法亦被提出。

Description

光聲影像裝置、光聲感測結構及擷取光聲影像的方法

本發明是有關於一種光聲影像裝置(photoacoustic imaging apparatus)。

當利用電磁波照射組織(例如活體組織)時，組織在吸收電磁波之能量後，會將部分電磁能轉換成聲能，並以聲波的形式傳播出去，這樣的效應稱為光聲效應(photoacoustic effect)。光聲效應通常用於活體內部成像或分析物的化驗。舉例而言，光聲效應可應用於皮膚癌之檢測。

一般而言，光聲影像裝置至少包括一個超音波感測元件和一個電磁波源。電磁波照射活體區域後，活體區域產生光聲波訊號傳播出去，並由所提供的超音波感測元件接收訊號來確定活體區域影像之特徵。然而，在習知技術中，電磁波在傳遞至活體區域內部的過程中往往會被其他活體組織反射或吸收，進而影響擷取到之光聲影像的品質。舉例而言，當光聲影像裝置應用於黑色素瘤之檢測時，由於黑色素瘤可能發生在皮膚結構之表皮層以下的組織中，因此，在習知技術中，電磁波於傳遞過程中會被表皮層中的不均勻組織(例如細胞、膠原纖維或間質的水)反射或吸收，而使得位於表皮層以下之黑色素瘤無法被順利地檢測出來。

本發明之一實施例提出一種光聲影像裝置，適於偵測待測物之光聲影像。光聲影像裝置包括適於發出電磁波之電磁波源、配置於電磁波傳遞路徑上之第一電磁波可穿透基板、配置於第一電磁波可穿透基板之多個電磁波傳遞針及配置於待測物一側之超音波感測元件。電磁波傳遞針適於插置於待測物中。電磁波經由第一電磁波可穿透基板而傳遞到至少部份之電磁波傳遞針中。電磁波經由至少部分之電磁波傳遞針傳遞至待測物內部。待測物之內部受到電磁波作用後產生超音波。超音波感測元件用以偵測超音波。

本發明之一實施例提出一種光聲感測結構，適於將電磁波導引至待測物內部，以接收待測物內部之反應於電磁波所產生的超音波。光聲感測結構包括第一電磁波可穿透基板、多個電磁波傳遞針以及超音波感測元件。第一電磁波可穿透基板配置於電磁波的傳遞路徑上。電磁波傳遞針配置於第一電磁波可穿透基板上，且適於插置於待測物中。電磁波經由第一電磁波可穿透基板而傳遞到至少部份之電磁波傳遞針。電磁波經由至少部分之電磁波傳遞針傳遞至待測物之內部。超音波感測元件配置於待測物的一側。待測物之內部受到電磁波作用後產生超音波。超音波感測元件用以偵測超音波。

本發明之一實施例提出一種擷取光聲影像之方法，包括下列步驟。提供待測物。提供第一電磁波可穿透基板以及配置於第一電磁波可穿透基板上之多個電磁波傳遞針。將第一電磁波可穿透基板鋪設於待測物上，並使電磁波傳遞針插入待測物之內部。使電磁波透過第一電磁波可穿透基板以及至少部分之電磁波傳遞針傳遞至待測物之內部。待測物之內部受到電磁波作用後產生超音波。偵測超音波。

為讓本發明之上述特徵能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

第一實施例 光聲影像裝置

圖1為本發明之第一實施例之光聲影像裝置的剖面示意圖。圖2為圖1之光聲影像裝置的上視透視示意圖。請參照圖1及圖2，本實施例之光聲影像裝置100適於偵測待測物10。在本實施例中，待測物10可為活體組織或非生物體的組織。舉例而言，待測物10可為人體的皮膚。本實施例之光聲影像裝置100包括電磁波源110、第一電磁波可穿透基板120、多個電磁波傳遞針130以及超音波感測元件140。其中，第一電磁波可穿透基板120、多個電磁波傳遞針130以及超音波感測元件140可形成一光聲感測結構。

本實施例之電磁波源110適於發出電磁波L。本實施例之電磁波源110例如為雷射(laser)產生器，其中雷射產生器包括二極體雷射、固態雷射、氣態雷射或染料雷射。本實施例之電磁波L波長的選用以對待測物10具高穿透度為佳。舉例而言，本實施例之電磁波L的波長可落在10奈米(nm)至2400奈米的範圍內。

本實施例之第一電磁波可穿透基板120配置於電磁波L的傳遞路徑上。在本實施例中，第一電磁波可穿透基板120除了具有電磁波可穿透的特性外，更可進一步地具有將電磁波L引導至各電磁波傳遞針130之能力。詳言之，在本實施例中，第一電磁波可穿透基板120包括第一表面120a，與第一表面120a相對之第二表面120b以及電磁波入射面120c、120d，其中第二表面120b可為電磁波入射面。電磁波傳遞針130配置於第一表面120a上。電磁波L可經電磁波入射面120c、120d、第二表面120b或其組合進入第一電磁波可穿透基板120中。電磁波L經由第一電磁波可穿透基板120的導引可分散地經由第一表面120a傳遞至各電磁波傳遞針130中。然而，本發明不限於此，圖3為本發明之另一實施例之光聲影像裝置的剖面示意圖。請參照圖3，在此實施例中，電磁波L亦可經電磁波入射面120c(或120d)進入第一電磁波可穿透基板120中。

此外，本實施例之第一電磁波可穿透基板120材質的選用以軟性材質為佳。換言之，本實施例之第一電磁波可穿透基板120可為可撓性(flexible)基板，其中可撓性基板的材質包括聚對苯二甲二乙酯、聚亞醯胺或其他適當之材質。由於本實施例之第一電磁波可穿透基板120的材質可為軟性材質，因此當使用者欲將固定於第一電磁波可穿透基板120上之電磁波傳遞針130插置於待測物10中時，第一電磁波可穿透基板120可順著待測物10之外形緊密地鋪設於待測物10表面，進而使電磁波傳遞針130良好地插入待測物10中。

本實施例之電磁波傳遞針130配置於第一電磁波可穿透基板120上。詳言之，如圖2所示，本實施例之電磁波傳遞針130可陣列排列於第一電磁波可穿透基板120上。電磁波傳遞針130可插置於待測物10中。電磁波L可經由第一電磁波可穿透基板120而傳遞到至少部份之電磁波傳遞針130中。並且，電磁波L可經由至少部分之電磁波傳遞針130傳遞至待測物10內部。

值得一提的是，透過本實施例之電磁波傳遞針130，電磁波L在傳遞至待測物10內部的過程中被待測物10吸收或反射之機率便可大幅地降低，進而使電磁波L可有效地傳遞至待測物10內部。如此一來，本實施例之光聲影像裝置100所擷取之光聲影像的品質便可明顯提升。

由於本實施例之電磁波傳遞針130是用以插置於生物體組織內。因此，本實施例之電磁波傳遞針130的材質以具生物相容性為佳。舉例而言，電磁波傳遞針130之材質可為幾丁聚醣(Chitosan)或其他適當之材質。在本實施例中，電磁波傳遞針130之長度及直徑皆可視實際的需求做適當之調整。舉例而言，若待測物為人體之皮膚，則電磁波傳遞針130之長度可落在100微米至1000微米的範圍內，以欲觀察皮膚之表皮層或真皮層。電磁波傳遞針130之直徑可落在20微米至300微米的範圍內，以使電磁波傳遞針130易插入人體皮膚且不易造成刺痛感。

本實施例之超音波感測元件140配置於待測物10的一側。待測物10之內部受到電磁波L作用後產生超音波W。超音波感測元件140可偵測待測物10內部產生之超音波W。詳言之，當電磁波L傳遞至待測物10內部時，待測物10內部會因吸收電磁波而產生熱脹冷縮的變化，進而產生超音波W。超音波感測元件140接收超音波W後所產生之訊號經過適當之處理便可獲得待測物10內部之光聲影像。

值得注意的是，在本實施例中，由於超音波W需由待測物10穿過第一電磁波可穿透基板120方可傳遞至超音波感測元件140中，因此本實施例之第一電磁波可穿透基板120的物理特性可做特殊設計，以改善超音波W穿過待測物10與第一電磁波可穿透基板120介面時發生損耗的問題。具體而言，本實施例之第一電磁波可穿透基板120可相對於待測物10具超音波阻抗匹配之特性。

本實施例之光聲影像裝置100可進一步包括探頭150。電磁波L可透過探頭150傳遞至第一電磁波可穿透基板120上。探頭150具有開口150a。電磁波L可經由開口150a傳遞至第一電磁波可穿透基板120。開口150a之形狀可為線形、環狀、陣列狀或其他適當形狀。本實施例之光聲影像裝置100可進一步包括配置於探頭150中之電磁波傳遞元件160(例如光纖束)。電磁波傳遞元件160是用以將來自電磁波源110的電磁波L傳遞至第一電磁波可穿透基板120上。

本實施例之超音波感測元件140適於被電磁波L穿透。更進一步地說，本實施例之超音波感測元件140對於電磁波L的透過率可大於60%。本實施例之電磁波傳遞元件160具有電磁波出射面160a。在本實施例中，超音波感測元件140可配置於電磁波出射面160a上。在電磁波傳遞元件160中傳遞的電磁波L可依序穿過電磁波出射面160a以及超音波感測元件140而傳遞至第一電磁波可穿透基板120，進而透過電磁波傳遞針130進入待測物10內部。

然而，本發明不限於上段所述，在其他實施例中，超音波感測元件140亦以其他適當的方式配置。特舉實施例說明如下。圖4為本發明另一實施例之光聲影像裝置的剖面示意圖。請參照圖4，在此實施中，超音波感測元件140可配置於電磁波傳遞元件160周邊。更進一步地說，在此實施中，超音波感測元件140可環繞電磁波傳遞元件160。圖5為本發明又另一實施例之光聲影像裝置的剖面示意圖。請參照圖5，在此實施中，超音波感測元件140可被電磁波傳遞元件160環繞。

圖6為圖1之超音波感測元件的局部剖面示意圖。請參照圖6，在本實施例中，超音波感測元件140包括多個超音波感測單元140A。每一超音波感測單元140A包括電磁波可穿透基板141、第一電磁波可穿透電極142、電磁波可穿透絕緣層143、圖案化電磁波可穿透支撐結構144、電磁波可穿透薄膜145及第二電磁波可穿透電極146。第一電磁波可穿透電極142配置於電磁波可穿透基板141上，電磁波可穿透絕緣層143配置於第一電磁波可穿透電極142上，圖案化電磁波可穿透支撐結構144配置於電磁波可穿透絕緣層143上，且電磁波可穿透薄膜145配置於圖案化電磁波可穿透支撐結構144上。電磁波可穿透絕緣層143、圖案化電磁波可穿透支撐結構144及電磁波可穿透薄膜145之間形成至少一空腔C。空腔C中可填有空氣或其他適當的氣體。此外，第二電磁波可穿透電極146配置於電磁波可穿透薄膜145上。當超音波W傳遞至超音波感測元件140時，會使超音波感測單元140A中的電磁波可穿透薄膜145振動。第一電磁波可穿透電極142及第二電磁波可穿透電極146則可感應到電磁波可穿透薄膜145的振動而產生電訊號。如此一來，超音波感測單元140A便可將超音波W轉換為電訊號。

在本實施例中，電磁波可穿透薄膜145與圖案化電磁波可穿透支撐結構144適於讓波長從10奈米至2400奈米的電磁波穿透。具體而言，電磁波可穿透薄膜145與圖案化電磁波可穿透支撐結構144的材質可包括高分子材料、矽(Si)、石英(SiO₂)、氮化矽(Si₃N₄)、三氧化二鋁(Al₂O₃)、單晶材料及其他可讓波長從10奈米至2400奈米的電磁波通過之材料之至少其中之一。上述高分子材料包括苯基環丁烯(benzocyclobutene,BCB)、聚醯亞胺(polyimide,PI)、環氧光阻SU8、聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)及其他高分子材料之至少其中之一。

另外，在本實施例中，第一電磁波可穿透電極142與第二電磁波可穿透電極146的材料包括氧化銦錫及氧化銦鋅之至少其中之一。此外，在本實施例中，電磁波可穿透基板141為玻璃基板或高分子基軟性基板。在本實施例中，每一超音波感測單元140A更包括電磁波可穿透保護層147。電磁波可穿透保護層147配置於第二電磁波可穿透電極146上，以保護第二電磁波可穿透電極146。

以下利用光學模擬數據來驗證超音波感測單元140A的電磁波可穿透性，但並非用以限制本發明。所屬領域中具有通常知識者在參照本發明之實施例後可對這些膜層的參數作適當的設定，但其仍屬本發明的保護範疇。

在本光學模擬中，電磁波可穿透基板141是採用厚度為500微米的BK7光學玻璃來模擬，第一電磁波可穿透電極142與第二電磁波可穿透電極146各是採用厚度為0.1微米的氧化銦錫層來模擬，空腔C中的氣體是以1微米厚的空氣來模擬，電磁波可穿透薄膜145是以1微米厚的介電層(如二氧化矽膜)來模擬，電磁波可穿透保護層147是以0.1微米厚的介電層(如聚醯亞胺膜)來模擬。本光學模擬所採用的BK7光學玻璃的折射率為1.51184，消光係數(extinction coefficient)為0。氧化銦錫膜的折射率為1.88，消光係數的絕對值為0.0056。空氣的折射率為1，消光係數為0。二氧化矽的折射率為1.454，消光係數為0。聚醯亞胺的折射率為1.65，消光係數的絕對值為0.0056。以上述參數作光學模擬後，可得到超音波感測單元140A的光穿透率為76.399%，由此可驗證本實施例之超音波感測單元140A具有高透光率。

以下利用光學模擬數據來驗證電磁波傳遞針130提升電磁波L穿透深度之效果，但並非用以限制本發明。所屬領域中具有通常知識者在參照本發明之實施例後可對這些膜層的參數作適當的設定，但其仍屬本發明的保護範疇。

表1示出人體皮膚之結構及各層之厚度和折射率。假設電磁波W由空氣穿過表1所示之人體皮膚結構進入皮膚中，並使用表1所示之人體皮膚各層之物理參數進行光學模擬得到圖7所示之人體皮膚結構對各波長電磁波W之透過率。由圖7可知，在未使用本實施例之電磁波傳遞針130時，電磁波W無法有效地穿過人體皮膚結構，特別對於波長小於500微米之電磁波W而言。

在使用本實施例之電磁波傳遞針130時，則可視電磁波W直接由表1之人體皮膚結構的真皮層進入皮膚中。在此條件下進行光學模擬得到圖8所示之人體皮膚結構對各波長電磁波W之透過率。比較圖7與圖8可知，在使用本實施例之電磁波傳遞針130下，電磁波W可穿過人體皮膚結構之外層，而使電磁波W有效地達到人體皮膚結構之內層，進而使本實施例之光聲影像裝置100可擷取到高品質之光聲影像。

擷取光聲影像之方法

請再參照圖1，在本實施例中，擷取光聲影像之方法包括下列步驟。提供待測物10。提供第一電磁波可穿透基板120以及配置於第一電磁波可穿透基板120上之多個電磁波傳遞針130。將第一電磁波可穿透基板120鋪設於待測物10上，並使電磁波傳遞針130插入待測物10之內部。使電磁波W透過第一電磁波可穿透基板120以及電磁波傳遞針130傳遞至待測物10之內部，其中待測物10之內部受到電磁波作用後產生超音波W。偵測超音波W。

在本實施例中，偵測超音波W的步驟包括：先將超音波感測元件140配置於電磁波L的傳遞路徑上，其中超音波感測元件140適於被電磁波L穿透，且電磁波L在穿透超音波感測元件140後傳遞至第一電磁波可穿透基板120。接著，利用超音波感測元件140偵測超音波W

更進一步地說，在本實施例中，第一電磁波可穿透基板120具有相對之第一表面120a與第二表面120b。電磁波傳遞針130可配置於第一表面120a上，而偵測超音波W的步驟包括：提供超音波感測元件140。接著，使超音波感測元件140沿著第二表面120b移動，以偵測超音波W。

第二實施例 光聲影像裝置

圖9為本發明之第二實施例之光聲影像裝置的剖面示意圖。請參照圖9，本實施例之光聲影像裝置100A與第一實施例之光聲影像裝置100類似。因此相同之元件以相同之標號表示。本實施例之光聲影像裝置100A與第一實施例之光聲影像裝置100不同之處在於：在本實施例中，超音波感測元件140之位置與第一實施例不同。以下就此相異處做說明，兩者相同之處便不再重述。

在本實施例中，第一電磁波可穿透基板120具有相對之第一表面120a與第二表面120b。電磁波傳遞針130配置於第一表面120a上。超音波感測元件140配置於第一表面120a上。超音波感測元件140可配置於第一電磁波可穿透基板120與待測物10之間。超音波感測元件140適於被電磁波L穿透，且電磁波L可穿過超音波感測元件140傳遞至待測物10之內部。

換言之，本實施例之超音波感測元件140可與電磁波傳遞針130形成在第一電磁波可穿透基板120之同一第一表面120a上。當電磁波傳遞針130插入待測物10時，超音波感測元件140可與待測物10接觸。如此一來，由待測物10內部發出之超音波W便不需通過第一電磁波可穿透基板120即到達超音波感測元件140，進而使本實施例之光聲影像裝置100A所擷取之光聲影像之品質更佳。

圖10示出電磁波傳遞針與超音波感測元件整合於第一電磁波可穿透基板上之製作流程。首先，先在第一電磁波可穿透基板120之第一表面120a上形成超音波感測元件140。然後，再以翻模的方式將電磁波傳遞針130形成在第一表面120a上。詳言之，在本實施例中，可先在基板20上形成高分子感光材料層30。接著，利用光罩40對高分子感光材料層30進行微影製程，以形成製作電磁波傳遞針130所需之模具32。然後，再將模具32翻成二甲基矽烷(PDMS，Polydimenthylsiloxane)模具34。接著，將二甲基矽浣模具34與超音波感測元件140對準。然後，將幾丁聚醣溶液50灌模後再分模，便在超音波感測元件140中形成了電磁波傳遞針130。

本實施例之光聲影像裝置100A與第一實施例之光聲影像裝置100具有類似之功能，於此便不再重述。

擷取光聲影像之方法

請再參照圖9，在本實施例中，擷取光聲影像之方法包括下列步驟。擷取光聲影像之方法包括下列步驟。提供待測物10。提供第一電磁波可穿透基板120以及配置於第一電磁波可穿透基板120上之多個電磁波傳遞針130。將第一電磁波可穿透基板120鋪設於待測物10上，並使電磁波傳遞針130插入待測物10之內部。使電磁波L透過第一電磁波可穿透基板120以及電磁波傳遞針130傳遞至待測物10之內部，其中待測物10之內部受到電磁波L作用後產生超音波W。偵測超音波W。

與第一實施例不同的是，在本實施例中，使用者不需使超音波感測元件140延著第一表面120a移動。詳言之，本實施例之偵測超音波W的步驟包括：提供超音波感測元件140。接著，令超音波感測元件140覆蓋且固定於第一電磁波可穿透基板120上。然後，利用超音波感測元件140偵測超音波W。

第三實施例 光聲影像裝置

圖11為本發明之第三實施例之光聲影像裝置的剖面示意圖。圖12為圖11之光聲影像裝置的上視示意圖。請參照圖11及圖12，本實施例之光聲影像裝置100B與第二實施例之光聲影像裝置100A類似。因此相同之元件以相同之標號表示。本實施例之光聲影像裝置100B與第二實施例之光聲影像裝置100A不同之處在於：本實施例之電磁波源110A及其位置與第二實施例不同。以下就此相異處做說明，兩者相同之處便不再重述。

在本實施例中，電磁波源可為多個電磁波源發射元件110a。電磁波源發射元件110a例如為二極體雷射。電磁波源發射元件110a可呈陣列地排列於第一電磁波可穿透基板120上。並且，超音波感測元件140位於電磁波源發射元件110a與第一電磁波可穿透基板120之間。由於電磁波源發射元件110a是陣列地排列於第一電磁波可穿透基板120上，因此電磁波源發射元件110a可對待測物10提供均勻且高強度之電磁波L，進而使本實施例之光聲影像裝置100B的性能更佳。此外，本實施例之光聲影像裝置100A與第一實施例之光聲影像裝置100具有類似之功能，於此便不再重述。

第四實施例 光聲影像裝置

圖13為本發明之第四實施例之光聲影像裝置的剖面示意圖。請參照圖13，本實施例之光聲影像裝置100C與第三實施例之光聲影像裝置100B類似。因此相同之元件以相同之標號表示。本實施例之光聲影像裝置100C與第二實施例之光聲影像裝置100A不同之處在於：本實施例之光聲影像裝置100C更包括第二電磁波可穿透基板170，而電磁波源發射元件110a是配置於第二電磁波可穿透基板170上。以下就此相異處做說明，兩者相同之處便不再重述。

本實施例之光聲影像裝置100C可進一步包括第二電磁波可穿透基板170。電磁波源發射元件110a可配置於第二電磁波可穿透基板170上，其中第二電磁波可穿透基板170可裝設於第一電磁波可穿透基板120上，且第二電磁波可穿透基板170位於電磁波源110A與第一電磁波可穿透基板120之間。換言之，當擷取待測物10內部之光聲影像完成後，使用者可將第二電磁波可穿透基板170與第一電磁波可穿透基板120分離，並將已使用過之第一電磁波可穿透基板120及電磁波傳遞針130拋棄，以避免疾病之傳染。留下之第二電磁波可穿透基板170及其上之電磁波源發射元件110a則可重複使用，以節省擷取光聲影像所需之成本。此外，本實施例之光聲影像裝置100C與第三實施例之光聲影像裝置100B具有類似之功能，於此便不再重述。

綜上所述，本發明一實施例之光聲影像裝置利用電磁波傳遞針可有效地將電磁波傳遞至待測物內部，進而使得光聲影像裝置所擷取之光聲影像品質佳。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10．．．待測物

20．．．基板

30．．．高分子感光材料層

32．．．製作電磁波傳遞針所需之模具

34．．．二甲基矽烷模具

40．．．光罩

50．．．幾丁聚醣溶液

100、100A~100C．．．光聲影像裝置

110、110A．．．電磁波源

110a．．．電磁波源發射元件

120．．．第一電磁波可穿透基板

120a．．．第一表面

120b．．．第二表面

120c、120d．．．電磁波入射面

130．．．電磁波傳遞針

140．．．超音波感測元件

140A．．．超音波感測單元

141．．．電磁波可穿透基板

142．．．第一電磁波可穿透電極

143．．．電磁波可穿透絕緣層

144．．．圖案化電磁波可穿透支撐結構

145．．．電磁波可穿透薄膜

146．．．第二電磁波可穿透電極

147．．．電磁波可穿透保護層

150．．．探頭

150a．．．開口

160．．．電磁波傳遞元件

160a．．．電磁波出射面

170．．．第二電磁波可穿透基板

C．．．空腔

L．．．電磁波

W．．．超音波

圖1為本發明之第一實施例之光聲影像裝置的剖面示意圖。

圖2為圖1之光聲影像裝置的上視示意圖。

圖3為本發明之另一實施例之光聲影像裝置的剖面示意圖。

圖4為本發明另一實施例之光聲影像裝置的剖面示意圖。

圖5為本發明又另一實施例之光聲影像裝置的剖面示意圖。

圖6為圖1之超音波感測元件的局部剖面示意圖。

圖7、圖8示出人體皮膚結構對各波長電磁波之透過率。

圖9為本發明之第二實施例之光聲影像裝置的剖面示意圖。

圖10示出電磁波傳遞針與超音波感測元件整合於第一電磁波可穿透基板上之製作流程。

圖11為本發明之第三實施例之光聲影像裝置的剖面示意圖。

圖12為圖11之光聲影像裝置的上視示意圖。

圖13為本發明之第四實施例之光聲影像裝置的剖面示意圖。

10．．．待測物

100．．．光聲影像裝置

110．．．電磁波源

120．．．第一電磁波可穿透基板

120a．．．第一表面

120b．．．第二表面

120c、120d．．．電磁波入射面

130．．．電磁波傳遞針

140．．．超音波感測元件

150．．．探頭

150a．．．開口

160．．．電磁波傳遞元件

160a．．．電磁波出射面

L．．．電磁波

W．．．超音波

Claims (49)

1. 一種光聲影像裝置，適於偵測一待測物之光聲影像，該光聲影像裝置包括：一電磁波源，適於發出一電磁波；一第一電磁波可穿透基板，配置於該電磁波的傳遞路徑上；多個電磁波傳遞針，配置於該第一電磁波可穿透基板上，且適於插置於該待測物中，其中該電磁波經由該第一電磁波可穿透基板而傳遞到至少部份之該些電磁波傳遞針，且該電磁波經由至少部分之該些電磁波傳遞針傳遞至該待測物之內部；以及一超音波感測元件，配置於該待測物的一側，其中該待測物之內部受到該電磁波作用後產生一超音波，且該超音波感測元件用以偵測該超音波。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光聲影像裝置，其中該第一電磁波可穿透基板包括一第一表面及一電磁波入射面，該些電磁波傳遞針配置於該第一表面上，該電磁波經由該電磁波入射面進入該第一電磁波可穿透基板中，且該電磁波經由該第一電磁波可穿透基板的導引而分散地經由該第一表面傳遞至該些電磁波傳遞針中。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光聲影像裝置，更包括一電磁波傳遞元件，用以將來自該電磁波源的該電磁波傳遞至該第一電磁波可穿透基板。
4. 如申請專利範圍第3項所述之光聲影像裝置，其中該電磁波傳遞元件為一光纖束。
5. 如申請專利範圍第3項所述之光聲影像裝置，其中該電磁波傳遞元件具有一電磁波出射面，該超音波感測元件配置於該電磁波出射面上，該超音波感測元件適於被該電磁波穿透，且在該電磁波傳遞元件中傳遞的該電磁波依序穿透該電磁波出射面以及該超音波感測元件而傳遞至該第一電磁波可穿透基板。
6. 如申請專利範圍第3項所述之光聲影像裝置，其中該超音波感測元件環繞該電磁波傳遞元件。
7. 如申請專利範圍第3項所述之光聲影像裝置，其中該電磁波傳遞元件環繞該超音波感測元件。
8. 如申請專利範圍第1項所述之光聲影像裝置，其中該第一電磁波可穿透基板具有相對之一第一表面與一第二表面，該些電磁波傳遞針配置於該第一表面上，該超音波感測元件配置於該第一表面或該第二表面上，該超音波感測元件適於被該電磁波穿透，且該電磁波穿過該超音波感測元件傳遞至該待測物之內部。
9. 如申請專利範圍第8項所述之光聲影像裝置，其中該電磁波源為多個電磁波源發射元件，而該些電磁波源發射元件呈陣列地排列於該第一電磁波可穿透基板上。
10. 如申請專利範圍第8項所述之光聲影像裝置，其中該超音波感測元件位於該些電磁波源發射元件與該第一電磁波可穿透基板之間。
11. 如申請專利範圍第8項所述之光聲影像裝置，更包括一第二電磁波可穿透基板，該電磁波源配置於該第二電磁波可穿透基板上，其中該第二電磁波可穿透基板裝設於該第一電磁波可穿透基板上，且該第二電磁波可穿透基板位於該電磁波源與該第一電磁波可穿透基板之間。
12. 如申請專利範圍第11項所述之光聲影像裝置，其中該電磁波源為多個電磁波源發射元件，而該些電磁波源發射元件陣列排列於該第二電磁波可穿透基板上。
13. 如申請專利範圍第1項所述之光聲影像裝置，其中該超音波感測元件包括複數個超音波感測單元，每一該超音波感測單元包括：一電磁波可穿透基板；一第一電磁波可穿透電極，配置於該電磁波可穿透基板上；一電磁波可穿透絕緣層，配置於該第一電磁波可穿透電極上；一圖案化電磁波可穿透支撐結構，配置於該電磁波可穿透絕緣層上；一電磁波可穿透薄膜，配置於該圖案化電磁波可穿透支撐結構上，其中該電磁波可穿透絕緣層、該圖案化電磁波可穿透支撐結構及該電磁波可穿透薄膜之間形成至少一空腔；以及一第二電磁波可穿透電極，配置於該電磁波可穿透薄膜上。
14. 如申請專利範圍第13項所述之光聲影像裝置，其中該電磁波可穿透薄膜與該圖案化電磁波可穿透支撐結構的材質包括高分子材料、矽、石英、氮化矽、三氧化二鋁及單晶材料之至少其中之一。
15. 如申請專利範圍第13項所述之光聲影像裝置，其中該第一電磁波可穿透電極與該第二電磁波可穿透電極的材料包括氧化銦錫及氧化銦鋅之至少其中之一。
16. 如申請專利範圍第1項所述之光聲影像裝置，其中該電磁波傳遞針之長度落在100微米至1000微米的範圍內。
17. 如申請專利範圍第1項所述之光聲影像裝置，其中該電磁波傳遞針之直徑落在20微米至300微米的範圍內。
18. 如申請專利範圍第1項所述之光聲影像裝置，其中該電磁波傳遞針之材質具生物相容性。
19. 如申請專利範圍第18項所述之光聲影像裝置，其中該電磁波傳遞針之材質為幾丁聚醣。
20. 如申請專利範圍第1項所述之光聲影像裝置，其中該第一電磁波可穿透基板相對於該待測物具超音波阻抗匹配之特性。
21. 如申請專利範圍第1項所述之光聲影像裝置，其中該第一電磁波可穿透基板為可撓性基板。
22. 如申請專利範圍第21項所述之光聲影像裝置，其中該第一電磁波可穿透基板之材質包括聚對苯二甲二乙酯或聚亞醯胺。
23. 如申請專利範圍第1項所述之光聲影像裝置，其中該電磁波源為雷射產生器。
24. 如申請專利範圍第1項所述之光聲影像裝置，其中該電磁波之波長落在10奈米至2400奈米的範圍內。
25. 如申請專利範圍第1項所述之光聲影像裝置，其中該超音波感測器對於該電磁波的透過率大於60%。
26. 如申請專利範圍第1項所述之光聲影像裝置，更包括一探頭，該電磁波透過該探頭傳遞至該第一電磁波可穿透基板上，其中該探頭包括一開口，該電磁波經由該開口傳遞至該第一電磁波可穿透基板。
27. 如申請專利範圍第26項所述之光聲影像裝置，其中該開口為線形開口、環狀開口或陣列狀開口。
28. 一種光聲感測結構，適於將一電磁波導引至一待測物內部，以接收該待測物內部之反應於該電磁波所產生的一超音波，該光聲感測結構包括：一第一電磁波可穿透基板，配置於該電磁波的傳遞路徑上；多個電磁波傳遞針，配置於該第一電磁波可穿透基板上，且適於插置於該待測物中，其中該電磁波經由該第一電磁波可穿透基板而傳遞到至少部份之該些電磁波傳遞針，且該電磁波經由至少部分之該些電磁波傳遞針傳遞至該待測物之內部；以及一超音波感測元件，配置於該待測物的一側，其中該待測物之內部受到該電磁波作用後產生一超音波，且該超音波感測元件用以偵測該超音波。
29. 如申請專利範圍第28項所述之光聲感測結構，其中該第一電磁波可穿透基板包括一第一表面及一電磁波入射面，該些電磁波傳遞針配置於該第一表面上，該電磁波經由該電磁波入射面進入該第一電磁波可穿透基板中，且該電磁波經由該第一電磁波可穿透基板的導引而分散地經由該第一表面傳遞至該些電磁波傳遞針中。
30. 如申請專利範圍第28項所述之光聲感測結構，其中該第一電磁波可穿透基板具有相對之一第一表面與一第二表面，該些電磁波傳遞針配置於該第一表面上，該超音波感測元件配置於該第一表面或該第二表面上，該超音波感測元件適於被該電磁波穿透，且該電磁波穿過該超音波感測元件傳遞至該待測物之內部。
31. 如申請專利範圍第28項所述之光聲感測結構置，其中該超音波感測元件包括複數個超音波感測單元，每一該超音波感測單元包括：一電磁波可穿透基板；一第一電磁波可穿透電極，配置於該電磁波可穿透基板上；一電磁波可穿透絕緣層，配置於該第一電磁波可穿透電極上；一圖案化電磁波可穿透支撐結構，配置於該電磁波可穿透絕緣層上；一電磁波可穿透薄膜，配置於該圖案化電磁波可穿透支撐結構上，其中該電磁波可穿透絕緣層、該圖案化電磁波可穿透支撐結構及該電磁波可穿透薄膜之間形成至少一空腔；以及一第二電磁波可穿透電極，配置於該電磁波可穿透薄膜上。
32. 如申請專利範圍第31項所述之光聲感測結構，其中該電磁波可穿透薄膜與該圖案化電磁波可穿透支撐結構的材質包括高分子材料、矽、石英、氮化矽、三氧化二鋁及單晶材料之至少其中之一。
33. 如申請專利範圍第31項所述之光聲感測結構，其中該第一電磁波可穿透電極與該第二電磁波可穿透電極的材料包括氧化銦錫及氧化銦鋅之至少其中之一。
34. 如申請專利範圍第28項所述之光聲感測結構，其中該電磁波傳遞針之長度落在100微米至1000微米的範圍內。
35. 如申請專利範圍第28項所述之光聲感測結構，其中該電磁波傳遞針之直徑落在20微米至300微米的範圍內。
36. 如申請專利範圍第28項所述之光聲感測結構，其中該電磁波傳遞針之材質具生物相容性。
37. 如申請專利範圍第36項所述之光聲感測結構置，其中該電磁波傳遞針之材質為幾丁聚醣。
38. 如申請專利範圍第28項所述之光聲感測結構，其中該第一電磁波可穿透基板相對於該待測物具超音波阻抗匹配之特性。
39. 如申請專利範圍第28項所述之光聲感測結構，其中該第一電磁波可穿透基板為可撓性基板。
40. 如申請專利範圍第39項所述之光聲感測結構，其中該第一電磁波可穿透基板之材質包括聚對苯二甲二乙酯或聚亞醯胺。
41. 如申請專利範圍第28項所述之光聲感測結構，其中該超音波感測元件對於該電磁波的透過率大於60%。
42. 一種擷取光聲影像之方法，包括：提供一待測物；提供一第一電磁波可穿透基板以及配置於該第一電磁波可穿透基板上之多個電磁波傳遞針；將該第一電磁波可穿透基板鋪設於該待測物上，並使該些電磁波傳遞針插入該待測物之內部；使一電磁波透過該第一電磁波可穿透基板以及至少部分之該些電磁波傳遞針傳遞至該待測物之內部，其中該待測物之內部受到該電磁波作用後產生一超音波；以及偵測該超音波。
43. 如申請專利範圍第42項所述之擷取光聲影像之方法，其中該第一電磁波可穿透基板具有相對之一第一表面與一第二表面，該些電磁波傳遞針配置於該第一表面上，且偵測該超音波的步驟包括：提供一超音波感測元件；以及使該超音波感測元件在該第二表面上移動，以偵測該超音波。
44. 如申請專利範圍第42項所述之擷取光聲影像之方法，其中偵測該超音波的步驟包括：提供一超音波感測元件；令該超音波感測元件覆蓋且固定於第一電磁波可穿透基板上；以及利用該超音波感測元件偵測該超音波。
45. 如申請專利範圍第42項所述之擷取光聲影像之方法，其中偵測該超音波的步驟包括：將一超音波感測元件配置於該電磁波的傳遞路徑上，其中該超音波感測元件適於被該電磁波穿透，且該電磁波在穿透該超音波感測元件後傳遞至該第一電磁波可穿透基板；以及利用該超音波感測元件偵測該超音波。
46. 如申請專利範圍第42項所述之擷取光聲影像之方法，其中該第一電磁波可穿透基板相對於該待測物具超音波阻抗匹配之特性。
47. 如申請專利範圍第42項所述之擷取光聲影像之方法，其中該電磁波之波長落在10奈米至2400奈米的範圍內。
48. 如申請專利範圍第42項所述之擷取光聲影像之方法，其中該超音波感測器對於該電磁波的透過率大於60%。
49. 如申請專利範圍第42項所述之擷取光聲影像之方法，其中該待測物為一生物體的皮膚。