TWM458203U - 光聲檢測器、光聲板與使用此光聲板的檢測器 - Google Patents

Description

光聲檢測器、光聲板與使用此光聲板的檢測器

本創作是有關於一種檢測器，且特別是有關於一種光聲檢測器、光聲板以及使用此光聲板的檢測器。

乳癌是女性容易得到的癌症之一。乳房鈣化組織是早期檢測出乳癌的重要特徵之一。目前在乳癌的檢測流程中，第一步是進行乳房X光攝影，其影像對比良好，但具有輻射線的致癌疑慮，因此無法密集檢測。另一方面，若受檢測的乳房為緻密性(dense)乳房，則在拍攝X光時由於必須固定住乳房，因此對乳房的壓迫會造成劇烈疼痛。並且，X光攝影無法檢測到軟組織，也無法及時的顯示X光影像。在做完乳房X光攝影以後並且經過醫生判斷後，被檢測者可能需要再做超音波攝影。超音波攝影可以檢測軟組織並且及時的顯示影像。但由於超音波攝影所擷取的影像具有斑點雜訊(speckle noise)，此會導致影像的對比度較差。並且，超音波攝影對於操作者的技術要求較大。

因此，如何減少被檢測者的不適，同時提供不同的檢測結果，為此領域技術人員所關心的議題。

本創作的實施例提出一種光聲檢測器，用於檢測一物體，並且取得此物體的X光影像、超音波影像與光聲影像。

本創作的實施例提出一種光聲板以及使用此光聲板的檢測器，其可以取得物體的超音波影像與光聲影像。

本創作的一實施例提出一種光聲檢測器，其包括固定元件、X光發射器、X光接收器、光源模組與音波模組。固定元件是用以固定一個物體。X光發射器是用以發射一個X光以照射此物體。X光接收器是用以接收該X光照射物體後所形成的一個影像光束。光源模組是用以提供一個光源，此光源會照射在該物體上以產生第一音波訊號。音波模組是用以接收第一音波訊號，發出一個音波以射向該物體，並且接收物體與音波交互作用後所產生的第二音波訊號。

以另外一個角度來說，本創作提出一種光聲板。此光聲板包括多個光學元件與多個超音波換能器。這些光學元件與這些超音波換能器是以陣列排列被配置在光聲板上

以另外一個角度來說，本創作提出一種使用上述光聲板的檢測器。

因此，根據本創作實施例所提出的光聲檢測器，可以獲得相同位置但不同模態(X光、超音波、光聲)的影像，增加判斷出鈣化組織的機率。

為讓本創作之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是根據一實施例繪示光聲檢測器的示意圖。

請參照圖1，光聲檢測器100包括固定元件120、X光發射器130、X光接收器140、光源模組150以及音波模組160。光聲檢測器100是用以檢測物體170並且取得物體170的X光影像、超音波影像以及光聲影像。在一實施例中，物體170為一個乳房。然而，在其他實施例中，物體170也可以為其他的生物或非生物組織，本創作並不在此限。

具體來說，固定元件120是用以固定物體170。在一實施例中，固定元件120包括了第一壓板與第二壓板，並且第一壓板與第二壓板是連接到一個活動式結構。第一壓板與第二壓板的位置會透過此活動式結構而被改變並且第一壓板與第二壓板是用以夾住物體170。然而，在其他實施例中，固定元件120也可為至少一個半圓型的罩子。或者，固定元件120也可包括一凹槽，用以放置物體170。然而，本創作並不限制固定元件120的形狀與結構。

X光發射器130是用以發射一個X光以照射物體170。並且X光接收器140會接收此X光照射物體170以後所形成的影像光束(image beam)。此影像光束是用以產生一張二維的X光影像。醫療人員可用此X光影像來判斷物體170中是否有鈣化點。

光源模組150是用以提供一個光源以照射在物體170上使物體170內部產生熱彈效應，進而產生一個第一音波訊號。音波模組160會接收此第一音波訊號，藉此產生一個光聲影像。在此，第一音波訊號的頻率範圍可包括超音 波訊號的範圍或非超音波訊號的範圍，本創作並不在此限。

此外，在其他實施例中，音波模組160亦可發出一個音波以射向物體170，並且接收物體170與此音波交互作用後所產生的一個第二音波訊號。此第二音波訊號是用以產生音波影像。在此，第二音波訊號的頻率範圍可包括超音波訊號的範圍或非超音波訊號的範圍，本創作並不在此限。

值得注意的是，光源模組150可包括發光單元、光導、可撓式光導膜、光學板、透鏡或是致動器；這些元件是用以提供照射在物體170上的光源。音波模組160可包括超音波換能器、超音波探頭、透光式超音波感測器、或是板狀超音波換能器；這些元件是用以接收第一音波訊號，提供第二音波訊號或接收第二音波訊號。例如，超音波換能器可以為電容式微型超音波換能器(Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer,CMUT)、聚偏乙烯換能器(polyvinylidene fluoride(PVDF)Transducer)、碲化鎘鋅換能器(CdZnTe(CZT)Transducer)、壓電換能器(piezoelectric transducer，PZT)、壓電微型超音波換能器(Piezoelectric Micro-machined Ultrasonic Transducer，pMUT)或其組合；而發光單元可為固態光源或二極體雷射。或者，光源模組150與音波模組160可被一起實作為一個光聲板。本創造並不限制光源模組150與音波模組160所包括的元件。此外，本創作也不限制固定元件120、X光發射器130、X光接收器140、光源模組150與音波模組160 所配置的位置。以下將舉多個實施例來說明光學檢測器100的多個態樣。

圖2A、圖3A與圖4A是根據一實施例繪示光聲板的俯視圖。圖2B、圖3B與圖4B是根據一實施例繪示光聲板的前視圖。

請參照圖2A與圖2B，在一實施例中，光源模組150會包括多個光學元件，而這些光學元件可以是發光單元、光導或其組合。當光學元件為發光單元時，光學元件本身便可以提供光源以照射在物體170上。當光學元件為光導時，光學元件會從其他的發光元件將光源導入至物體170。另一方面，音波模組160包括多個超音波換能器。這些光學元件與超音波換能器是以陣列排列的方式被配置在光聲板200上(例如，光學元件220與超音波換能器210)。在圖2A與圖2B所示的實施例中，這些光學元件與超音波換能器是根據一個棋盤式排列而被配置在光聲板200上。然而，在另一實施例中，這些光學元件與超音波換能器是根據一個不規則排列而被配置在光聲板200上(如圖3A與圖3B所示)。或者，這些光學元件與超音波換能器是根據一個直線排列而被配置在光聲板200上(如圖4A與圖4B所示)。本創作並不限制光學元件與超音波換能器的排列方式。並且，在光學板上光學元件的個數與超音波換能器的個數也可以不相同，本創作並不在此限。

圖5A與圖5B是根據一實施例繪示光聲板的配置的示意圖。

請參照圖5A與圖5B，在一實施例中，固定元件120包括了壓板510與壓板520。而光聲板200是配置在壓板510的一側。然而，在其他實施例中，光聲板200也可配置在壓板520的一側。或者，光源模組150與音波模組160可以被合併實作為至少一個光聲板。若光源模組150與音波模組160被合併實作為兩個光聲板，則其中一個光聲板是配置在壓板510的一側，而另外一個光聲板是配置在壓板520的另一側(在壓板520與X光接收器140之間)。本創作並不限制光聲板的個數以及配置位置。在此，壓板510與壓板520的其中之一被稱為第一壓板，而另外一個壓板被稱為第二壓板。

在圖5A所示的實施例中，光聲板200是可拆卸的。在取得X光影像時，光聲板200並不會被放置在壓板510上。在取得X光影像之後(或之前)，醫護人員可再將光聲板200放置在壓板510上，並且由光聲板200發出或導入光源至物體170，使物體170內的組織產生熱彈效應。光聲板200會接收因熱彈效應所產生的音波訊號，進而產生光聲影像。此外，光聲板200也可以發出一個音波至物體170，並且接收此音波與物體170交互作用以後產生的音波訊號，進而取得超音波影像。然而，在另一實施例中，光聲板200可以與壓板510或壓板520結合。換句話說，光學元件與超音波換能器是配置在壓板510或壓板520上。如此一來，便可以同時取得X光影像、超音波影像與光聲影像。

圖6A是根據一實施例繪示光學元件中透鏡與致動器的示意圖。

請參照圖6A，在一實施例中，光聲板上的一個光學元件還包括了一個透鏡與一個致動器。例如，光學元件220包括了透鏡610與致動器620。光學元件220所提供的光源會穿過透鏡610而照射在物體上。而致動器620是用以改變透鏡610在x方向上的位置或在y方向上的位置，藉此改變光學元件220射出光源的角度，進而改變光源照射在物體上的角度。在一實施例中，可藉由控制光聲板200上各透鏡610的位置以使光聲板200所發出的光源可以均勻地照射在物體上。

圖6B與圖6C是根據一實施例繪示光聲板上每一個光學元件都配置透鏡與致動器的示意圖。然而，本創作並不限制光聲板上透鏡及致動器的數量為一致。

圖6D~圖6F是根據一實施例繪示調整光源照射在物體上的角度的示意圖。

在一實施例中，光聲板上的每一個光學元件都會包括透鏡與致動器(例如，配置成如圖6B與圖6C所示的光學板)。並且每一個光學元件提供的光源照射在物體上的角度可以不同。因此，在圖6B與圖6C所示的實施例中，照射在物體上的光源的能量可以被控制至均勻的。例如，請參照圖6D與圖6E，由於光源630與光源640射向物體的角度可以被改變，因此在X方向上會有較為均勻的能量。請參照圖6F，其中繪示不同深度的能量示意圖。例如，在某 一深度的能量示意圖650中，不管在X方向或是Y方向，光源都較為均勻的照射在物體上。

圖7是根據一實施例繪示透光式超音波感測器的示意圖。

請參照圖7，在一實施例中，光聲板200上的超音波換能器是一個透光式超音波感測器。此透光式超音波感測器會被配置在光學元件之上，並且透光式超音波感測器相對於光學元件所提供的光源來說是透明的。例如，光學元件220所提供的光源710會穿過透光式超音波感測器(即，超音波換能器210)而照射在物體170上。例如，透光式超音波感測器中包括了一個透光膜。此透光膜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(nm)至2400奈米(nm)的光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。

在一實施利中，上述任何形式的的光聲板可以單獨的被使用在一個檢測器上。並且，本創作並不限制此檢測器是否包括X光發射器與X光接收器。當使用此檢測器時，醫護人員可以透過此檢測器上的光聲板取得光聲影像與超音波影像。然而，光聲板的各實施例構造已詳細說明如上，在此便不再贅述。

圖8是根據一實施例繪示可撓式光導膜的示意圖。

請參照圖8，在一實施例中，光源模組150包括一個發光單元與一個可撓式光導膜810。可撓式光導膜810是用以覆蓋在物體170上並且導入發光單元所發出的光源。在一實施例中，此發光單元距離可撓式光導膜810一段距離，而發光單元發出的光源會照射在可撓式光導膜810上。然而，在另一實施例中，發光單元所發出的光源可以透過光導840而傳遞到可撓式光導膜810上，本創作並不在此限。

在一實施例中，音波模組160會包括多個超音波換能器。這些超音波換能器會配置在可撓式光導膜810上(例如，超音波換能器820)。並且，光源模組中的多個發光單元也可配置在可撓式光導膜810上(例如，發光單元830)。然而，在其他的實施例中，可撓式光導膜810上的超音波換能器也可以被省略而被配置在光聲檢測器的其他位置，本創造並不在此限。在此實施例中，使用光導膜810可以使照射在物體170上的光源更加均勻，藉此提升光聲影像的品質。另一方面，透過光導膜810上的超音波換能器，可以取得對應於光聲影像中相同位置的超音波影像。

圖9是根據一實施例繪示使用可撓式光導膜與板狀超音波換能器的示意圖。

請參照圖9，在一實施例中，當光源模組150包括了可撓式光導膜時，音波模組可包括板狀超音波換能器。例如，發光單元910是用以發出光源以照射在可撓式光導膜 810上。可撓式光導膜810會導入此光源，使光源會照射在物體170上。而一個板狀超音波換能器940會配置在壓板510的一側。此外，板狀超音波換能器950會被配置在壓板520的一側。板狀超音波換能器940與950是用以發出音波並接收音波訊號，藉此產生超音波影像與光聲影像。

圖10A與圖10B是根據一實施例繪示使用超音波探頭的示意圖。

請參照圖10A與圖10B，在一實施例中，音波模組160被實作為一個超音波探頭1010。與圖9所示的實施例不同的是，壓板510的一側是配置光學板1030，並且壓板520的一側是配置光學板1020。光學板1020與1030上包括了一或多個發光單元或光導。透過光學板1020與1030，照射在物體170上的光源會較均勻。在圖10A所示的實施例中，發光單元910也會提供光源。然而，在另一實施例中，發光元件910可已被省略，僅由光學板1020與1030提供光源，本創作並不在此限。另一方面，超音波探頭1010會接收熱彈效應所產生的音波訊號，藉此產生光聲影像。此外，超音波探頭1010也會發出音波並接收由於此音波而產生的音波訊號，藉此產生超音波影像。在圖10A與圖10B所示的實施例中，醫護人員可以藉由移動超音波探頭1010而產生三維的超音波影像與三維的光聲影像。並且，醫護人員也可以在一旁同時做細胞學檢測(biospy)。

在另一實施例中，光學板1020與1030也可以被置換為光聲板或是板狀超音波換能器，本創作並不在此限。

圖11是根據一實施例繪示X光影像、超音波影像與光聲影像的示意圖。

請參照圖11，在此假設物體170中包括了鈣化點1101~1103(亦稱為鈣化組織)。透過X光發射器130與X光接收器140，鈣化點1101~1103會投影在二維的X光影像1110中。另一方面，透過音波模組160，鈣化點1101~1103也會投影在三維的超音波影像1120上(超音波影像1120包括了斑點雜訊)。透過音波模組160與光源模組150，鈣化點1101~1103也會投影在三維的光聲影像1130中。藉由比對X光影像1110、超音波影像1120與光聲影像1130，醫護人員可以取得相同位置，但屬於不同模態(X光、超音波與光聲)的影像資訊，藉此更準確的判斷出鈣化點1101~1103的存在。

100‧‧‧光聲檢測器

120‧‧‧固定元件

130‧‧‧X光發射器

140‧‧‧X光接收器

150‧‧‧光源模組

160‧‧‧音波模組

170‧‧‧物體

200‧‧‧光聲板

210‧‧‧超音波換能器

220‧‧‧光學元件

510、520‧‧‧壓板

610‧‧‧透鏡

620‧‧‧致動器

630、640、710‧‧‧光源

650‧‧‧能量示意圖

810‧‧‧可撓式光導膜

820‧‧‧超音波換能器

830、910‧‧‧發光單元

840‧‧‧光導

940、950‧‧‧板狀超音波換能器

1010‧‧‧超音波探頭

1020、1030‧‧‧光學板

1101~1103‧‧‧鈣化點

圖1是根據一實施例繪示光聲檢測器的示意圖。

圖2A、圖3A與圖4A是根據一實施例繪示光聲板的俯視圖。圖2B、圖3B與圖4B是根據一實施例繪示光聲板的前視圖。

圖5A與圖5B是根據一實施例繪示光聲板的配置的示意圖。

圖6A是根據一實施例繪示光學元件中透鏡與致動器的示意圖。

圖6B與圖6C是根據一實施例繪示光聲板上每一個光 學元件都配置透鏡與致動器的示意圖。

圖6D~圖6F是根據一實施例繪示調整光源照射

圖7是根據一實施例繪示透光式超音波感測器的示意圖。

圖8是根據一實施例繪示可撓式光導膜的示意圖。

圖9是根據一實施例繪示使用可撓式光導膜與板狀超音波換能器的示意圖。

圖10A與圖10B是根據一實施例繪示使用超音波探頭的示意圖。

圖11是根據一實施例繪示X光影像、超音波影像與光聲影像的示意圖。

100‧‧‧光聲檢測器

120‧‧‧固定元件

130‧‧‧X光發射器

140‧‧‧X光接收器

150‧‧‧光源模組

160‧‧‧音波模組

170‧‧‧物體

Claims (18)

1. 一種光聲檢測器，用於檢測一物體，該光聲檢測器包括：一固定元件，用以固定該物體；一X光發射器，用以發射一X光以照射該物體；一X光接收器，用以接收該X光照射該物體後所形成的一影像光束；一光源模組，用以提供一光源以照射該物體以產生一第一音波訊號，其中該光源模組包括至少一光學元件；以及一音波模組，用以接收該第一音波訊號，發出一音波以射向該物體，並接收該物體與該音波交互作用後所產生的一第二音波訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光聲檢測器，其中該至少一光學元件的數目為多個，該些光學元件提供該光源，該音波模組包括多個超音波換能器，並且該些光學元件與該些超音波換能器是以一陣列排列被配置在一光聲板上，其中該些光學元件包括多個發光單元、多個光導或其組合。
3. 如申請專利範圍第2項所述之光聲檢測器，其中該些光學元件與該些超音波換能器是根據一棋盤示排列、一不規則排列或一直線派列被配置在該光聲板上。
4. 如申請專利範圍第2項所述之光聲檢測器，其中該些光學元件還包括一透鏡與一致動器，該光源是穿透該透 鏡以照射在該物體上，該致動器是用以改變該透鏡的位置以改變該發光單元射出該光源的一角度。
5. 如申請專利範圍第2項所述之光聲檢測器，其中該些超音波換能器為一透光式超音波感測器，用以使該發光單元射出的該光源穿透該透光式超音波感測器。
6. 如申請專利範圍第2項所述之光聲檢測器，其中該固定元件包括一第一壓板與一第二壓板，並且該光聲板是配置在該第一壓板的一側。
7. 如申請專利範圍第1項所述之光聲檢測器，其中該光源模組包括一發光單元與一可撓式光導膜，該發光單元用以發出該光源，該可撓式光導膜用以覆蓋在該物體並且導入該光源。
8. 如申請專利範圍第7項所述之光聲檢測器，其中該音波模組包括多個超音波換能器，並且該些超音波換能器是配置在該可撓式光導膜上。
9. 如申請專利範圍第7項所述之光聲檢測器，其中該音波模組包括一板狀超音波換能器，用以接收該第一音波訊號，發出該音波，並且接收該第二音波訊號，該固定元件包括一第一壓板與一第二壓板，並且該板狀超音波換能器是配置在該第一壓板的一側。
10. 如申請專利範圍第1項所述之光聲檢測器，其中該音波模組包括一超音波探頭，該超音波探頭用以接收該第一音波訊號，發出該音波，並且接收該第二音波訊號，其中該固定元件包括一第一壓板與一第二壓板，該光 源模組包括一光學板，並且該光學板是配置在該第一壓板的一側。
11. 如申請專利範圍第1項所述之光聲檢測器，其中該至少一光學元件提供該光源，該音波模組包括一超音波換能器，該超音波換能器用以接收該第一音波訊號，發出該音波，並且接收該第二音波訊號，該固定元件包括一第一壓板與一第二壓板，並且該至少一光學元件與該超音波換能器是配置在該第一壓板上。
12. 如申請專利範圍第1項所述之光聲檢測器，其中該音波模組包括一超音波換能器，該超音波換能器用以接收該第一音波訊號，發出該音波，並且接收該第二音波訊號，該超音波換能器為一電容式微型超音波換能器、一聚偏乙烯換能器、一碲化鎘鋅換能器、一壓電換能器、一壓電微型超音波換能器或其組合。
13. 如申請專利範圍第1項所述之光聲檢測器，其中該光源模組包括一發光單元，並且該發光單元為一固態光源或一二極體雷射。
14. 一種光聲板，包括：多個光學元件；以及多個超音波換能器，其中該些光學元件與該些超音波換能器是以一陣列排列被配置在該光聲板上。
15. 如申請範圍第14項所述之光聲板，其中該些光學 元件包括發光單元、光導或其組合。
16. 如申請範圍第15項所述之光聲板，其中該些光學元件還包括一透鏡與一致動器，該致動器是用以改變該透鏡的位置以改變該發光單元射出光源的一角度。
17. 如申請專利範圍第15項所述之光聲檢測器，其中該些超音波換能器的其中之一為透光式超音波感測器，用以使該發光單元射出的光源穿透該透光式超音波感測器。
18. 一種檢測器，包括：一光聲板，包括至少一光學元件與至少一超音波換能器，其中該至少一光學元件用以提供一光源以照射一物體以產生一第一音波訊號，其中該至少一超音波換能器用以接收該第一音波訊號以產生一光聲影像，發出一音波以射向該物體，並接收該物體與該音波交互作用後所產生的一第二音波訊號以產生一超音波影像。