CN104586357B - 被检体信息获取装置 - Google Patents

Abstract

公开了被检体信息获取装置。一种被检体信息获取装置包括：光源；床架，其具有保持被检体的检查部分的保持部，所述床架被配置成支撑所述被检体；声波检测器，其被配置成检测声波并且输出电信号，所述声波是在检查部分被从光源发射的光照射时产生的；支撑构件，其被配置成以至少一些声波检测器的最大接收灵敏度的方向和与所述至少一些声波检测器不同的其他声波检测器的最大接收灵敏度的方向不同并且朝向特定区域的方式支撑声波检测器；以及信号处理单元，其被配置成基于所述电信号来获取关于检查部分的内部的信息。能够改变保持部的形状来适应检查部分的形状。

Description

被检体信息获取装置

技术领域

本发明涉及获取关于被检体(诸如活体)的信息的被检体信息获取装置。本发明具体地涉及使用光声效应的装置。

背景技术

光声效应是指如下现象，其中，当将被检查的部分(以下称为检查部分)被从光源产生的脉冲光照射时，通过光的吸收在检查部分的内部产生声波。存在被称为光声层析成像(PAT)的技术，该技术使用光声效应来对从其产生声波的内部组织进行成像。光声层析成像作为用于对生理信息(即，关于活体等的机能信息)进行成像的技术而提出。

在光声层析成像中实现的分辨率水平取决于声波检测器的布置。已知，当多个声波检测器被布置为使得它们的接收方向性的最大灵敏度的方向彼此交叉时，可以实现高分辨率。

在美国专利申请公开No.2011/0306865中所公开的设备中，声波检测器以上述方式布置来接收声波。在该设备中，保持部设置在检查部分与声波检测器之间以保持检查部分。

美国专利申请公开No.2011/0306865中公开的设备中的保持部具有固定形状。因此，如果将被检查的各区域具有不同形状，例如，如果各被检体的检查部分具有不同形状，则保持部可能不适应(fit)检查部分的形状。如果保持部不适应检查部分的形状，则可能难以适当地保持检查部分。结果，可能不能获取关于检查部分的内部的精确信息。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种被检体信息获取装置，该被检体信息获取装置包括：光源；床架，其具有保持部，该保持部保持作为被检体的一部分的检查部分，该床架被配置成支撑所述被检体；多个声波检测器，其被配置成检测声波并且输出电信号，所述声波是在由保持部保持的检查部分被从光源发射的光照射时产生的；支撑构件，其被配置成以所述多个声波检测器中的至少一些的最大接收灵敏度的方向和与所述多个声波检测器中的所述至少一些不同的其他声波检测器的最大接收灵敏度的方向不同并且朝向(directto)特定区域的方式支撑所述多个声波检测器；以及信号处理单元，其被配置成基于所述电信号来获取关于检查部分的内部的信息。能够改变保持部的形状来适应检查部分的形状。

从以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的进一步的特征将变得清楚。

附图说明

图1是第一实施例的框图。

图2是例子1的示意图。

图3是例子2的示意图。

图4是第二实施例的框图。

图5A和5B是例子3的示意图。

图6是例子3的流程图。

图7是例子4的框图。

图8A和8B是例子4的示意图。

图9是例子4的流程图。

图10是例子5的框图。

图11A和11B是例子5的示意图。

图12是例子5的流程图。

图13是例子6的框图。

图14A和14B是例子6的操作示图。

图15是例子7的框图。

图16例示扫描路径。

图17是例子8的框图。

图18A和18B是例子8的示意图。

图19是例子8的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图详细描述对其应用本发明的实施例。

第一实施例

如图1中所示，根据本发明的第一实施例的被检体信息获取装置包括光源108、保持部103和床架102，保持部103保持作为被检体100的一部分的将被检查的部分(以下称为检查部分)101，床架102支撑被检体100。被检体信息获取装置还包括检测声波并且输出电信号的多个声波检测器104。当由保持部103保持的检查部分101被从光源108发射的光照射时，产生声波。被检体信息获取装置还包括支撑所述多个声波检测器104的支撑构件105。支撑构件105以所述多个声波检测器104中的至少一些的最大接收灵敏度的方向不同于与所述多个声波检测器104中的所述至少一些不同的其他声波检测器104的最大接收灵敏度的方向的方式支撑多个声波检测器104。此外，支撑构件105以所述多个声波检测器104中的所述至少一些的最大接收灵敏度的方向和与所述多个声波检测器104中的所述至少一些不同的其他声波检测器104的最大接收灵敏度的方向朝向特定区域的方式支撑所述多个声波检测器104。被检体信息获取装置还包括信号处理单元113，其基于由声波检测器104输出的电信号来获取关于检查部分101的内部的信息。能够改变保持部103的形状来适应检查部分101的形状。这使得可以精确地获取关于检查部分101的内部的信息。以下将对此进行描述。

在使用光声效应的被检体信息获取装置中，可取的是，检查部分在信息获取期间(以下可以称为在测量期间)处于适当的形状。这是因为光照射状态和声波接收状态(或者声波传播状态)依赖于检查部分的形状。这意味着根据检查部分的形状，期望区域可能不能被光照射，或者所产生的声波可能衰减并且可能不能被接收到。因为因人(或个体)而异的检查部分不一定具有适合于测量的形状，所以可取的是，检查部分由保持部保持，并且在成形为适当形状之后进行测量。然而，如果保持部具有固定形状，则保持部可能不能支撑因人(或个体)而异的检查部分，并且检查部分可能不能根据其大小或硬度成形为适当的形状。而且，如果具有固定形状的保持部的形状(包括大小和硬度)与检查部分的形状极大不同，则声波的传播可能中断，因为不仅可能检查部分不能成形为适当形状，而且在保持部与检查部分之间可能创建间隙。在本实施例的被检体信息获取装置中，如上所述，能够改变保持部103的形状来适应检查部分101的形状。因此，可以解决上述问题，并且精确地获取关于检查部分101的内部的信息。例如，表述“能够改变保持部103的形状来适应检查部分101的形状”意味着，如在以下具体例子中所详述的，形状适应检查部分101的形状的杯状构件选自不同大小的多个杯状构件并且作为保持部103放置在床架102中，或者弹性构件用作保持部103。换句话讲，本发明的被检体信息获取装置能够改变保持部103的形状以使得保持部103适应检查部分101的形状。

将参照图1进一步描述第一实施例的被检体信息获取装置。

如所示，在其上被检体100脸朝下俯卧的床架102具有开口部分102a和支腿102b，开口部分102a用于插入检查部分101，支腿102b用于维持床架102的高度。

检查部分101由保持部103保持。当选择声阻抗接近于人体的声阻抗的材料作为保持部103的材料时，可以抑制声波(其在下文中可以称为超声波)在检查部分101与保持部103之间的界面处反射。当保持部103的厚度薄时，可以防止超声波从保持部103反射并且降低不利噪声。因此，可以使用厚度小的保持部103。

在使用光声效应的被检体信息获取装置中，检查部分101通过保持部103被光照射。因此，光透过率高(优选地，90％或更高)的材料可以用于保持部103。满足上述条件的材料的例子包括聚甲基戊烯和聚对苯二甲酸乙二酯。能够改变保持部103的形状来适应被检体100的检查部分101的形状。以下将在例子1和2中描述具体构造。

如上所述，声波检测器104被配置成检测所产生的声波并且输出电信号。从检查部分101接收声波的声波检测器104可以具有高灵敏度和宽频带。具体地，可以使用由锆钛酸铅(PZT)制成的或者由电容式微机械超声换能器(CMUT)形成的声波检测器104。然而，声波检测器104不限于特定声波检测器，而是可以是任何类型，只要它们执行它们的功能即可。

声波检测器104由支撑构件105支撑。声匹配液体106需要是声阻抗接近于人体的声阻抗并且不使超声波显著衰减的材料。例如，水或油可以用作声匹配液体106。

支撑构件105是在支撑声波检测器104的表面中具有曲率的容器。该容器的上部被构造以使得由床架102、保持部103和支撑构件105限定的空间可以被填满声匹配液体106。如果在检查部分101与声波检测器104之间存在空气空间，则声波的检测中断，这是因为由于空气与检查部分101之间的声阻抗不同导致超声波在界面处反射。当如图1中所示声波检测器104布置在被填满声匹配液体106的支撑构件105中时，可以减小超声波的衰减。声波检测器104布置在支撑构件105的表面中，该表面与声匹配液体106接触，以使得保持部103被声波检测器104包围。声波检测器104的接收表面被定位在支撑构件105的表面中，以使得它们的接收方向性的最大灵敏度的方向朝向检查部分101的特定区域(具体地，感兴趣的预定区域)(或者优选地，以使得所述方向在所述特定区域处交叉)。因此，因为声波检测器104的最大接收灵敏度的方向朝向特定区域，所以可以以比在最大接收灵敏度的方向彼此平行的情况下的灵敏度高的灵敏度接收从该特定区域产生的光声波。因此，与最大接收灵敏度的方向彼此平行的情况相比，可以提高所述特定区域中的图像的分辨率。

多个声波检测器104可以以由第一方向和第二方向形成的角度大于0度并且小于180度的方式布置在支撑构件105的表面中，第一方向是声波检测器104中的至少一些的最大接收灵敏度的方向，第二方向是与声波检测器104中的所述至少一些不同的其他声波检测器104的最大接收灵敏度的方向。多个声波检测器104可以以第一方向不同于第二方向并且能够由声波检测器104以最高灵敏度接收来自特定区域的声波的方式布置在支撑构件105的表面中，第一方向是声波检测器104中的至少一些的最大接收灵敏度的方向，第二方向是与声波检测器104中的所述至少一些不同的其他声波检测器104的最大接收灵敏度的方向。当如图1中所示被检体信息获取装置包括保持部103时，多个声波检测器104可以以第一方向不同于第二方向并且第一方向和第二方向朝向保持部103的方式布置在支撑构件105的表面中，第一方向是声波检测器104中的至少一些的最大接收灵敏度的方向，第二方向是与声波检测器104中的所述至少一些不同的其他声波检测器104的最大接收灵敏度的方向。具有凹进部分的支撑构件105可以在支撑构件105的凹进表面中以第一方向不同于第二方向并且第一方向和第二方向朝向凹进部分的内部的方式支撑多个声波检测器104，第一方向是多个声波检测器104中的至少一些的最大接收灵敏度的方向，第二方向是与声波检测器104中的所述至少一些不同的其他声波检测器104的最大接收灵敏度的方向。当如图1中所示凹进部分的表面是球面时，多个声波检测器104可以以第一方向和第二方向朝向该球面的内部的方式布置在该球面中，以使得第一方向和第二方向朝向该球面的曲率中心。在本说明书中，术语“球面”包括除了球体上的面之外的球面。也就是说，术语“球面”包括具有开口的球面，诸如半球面。术语“球面”还包括凹凸的球面和椭圆体上的面，该椭圆体上的面能够被认为是球面(应注意，椭圆体是通过将椭圆形扩展为三维形状而获得的并且其表面是二次曲面)。凹进部分的面不限于球面，可以是曲面或者通过组合多个平坦表面而形成的面(优选地，由平坦表面形成的角度是钝角)。此外，上述最大接收灵敏度的方向通常是声波检测器104的接收面的法线的方向。这意味着，当第一方向和第二方向朝向特定区域(或者保持部103、凹进部分的内部、或球面的内部)时，声波检测器104的接收面朝向特定区域(或者保持部103、凹进部分的内部、或球面的内部)。

当声波检测器104如上所述那样布置时，声波检测器104的接收方向性交叉的点具有最高分辨率。在本实施例中，最高分辨率点附近的高分辨率区域被定义为高分辨率区域(特定区域)107。例如，高分辨率区域107可以是分辨率为最高分辨率点处的分辨率的一半的区域。

光源108产生脉冲光。具体地，TiS激光器可以用作光源108，但是光源108不限于此。当检查部分101是活体时，来自光源108的脉冲光的脉宽可以约为10纳秒至50纳秒。脉冲光可以具有使得光可以传播到检查部分101的内部的波长。具体地，脉冲光的波长在600nm至1100nm范围内。光传送部分109用作传送光源108产生的脉冲光的导光部分。具体地，光纤束用作光传送部分109。光照射部分110(对应于出射端)用从光传送部分109的出射部分出射并且被扩散板(未示出)扩散的光照射保持部103。

移动支撑构件105的移动单元111包括z方向(垂直)移动机构111a和XY方向(水平)移动机构111b。移动单元111使支撑构件105相对于保持部103移动。移动单元111使用配备有步进马达等的马达驱动的xyz载物台来移动支撑构件105。移动单元111不限于此，可以是任何类型，只要它使得保持部103和支撑构件105可以相对移动即可。

电信号收集单元112按时间顺序从声波检测器104收集多个电信号。信号处理单元113放大从声波检测器104输出的模拟电信号，将放大的信号转换为数字信号，并且获取关于检查部分101的内部的信息。

现在将使用例子来描述如上所述的被检体信息获取装置中的保持部103的构造。

(例子1)

在本例子中，保持部103是杯状构件。在不同大小的多个杯状构件之中，大小适应检查部分101的形状的杯状构件被放置在床架102中。图2是对其可以应用本实施例的保持部103的示意图。

在本例子中，保持部103是杯状构件(以下描述为保持杯203)，并且被放置在床架102的开口部分102a中。保持杯203可以通过螺丝接合、装配、粘结或任何其他方法固定到床架102的开口部分102a，只要保持杯203可以固定到开口部分102a即可。

提供不同大小的多个保持杯203来容纳不同(大和小)体积的各种检查部分101。不同大小的保持杯203意指不同容积的保持杯203。例如，可以通过在保持宽度不变的同时改变深度方向(图1中的Z方向)上的大小或者通过在保持深度不变的同时改变宽度方向上的大小来改变保持杯203的容积。用于改变保持杯203的容积的方法不限于此。

保持杯203可以是圆柱状、长方体状、碗状或任何其他形状，只要保持杯203可以接触并且保持检查部分101即可。因为在被检体110脸朝下俯卧时检查部分101为钟形，所以保持杯203可以具有适应检查部分101的形状并且增大检查部分101与保持杯203之间的接触面积的碗状。

图2例示了通过在保持保持杯203的深度不变的同时控制保持杯203的曲率来控制保持杯203的容积的例子。在这种情况下，当被检体100的检查部分101大(以下，大小较大的检查部分101将被描述为大检查部分101b)时，增大保持杯203的曲率以增大保持杯203的容积(以下，大小大的保持杯203将被描述为大保持杯203b)。当被检体100的检查部分101小(大小小的检查部分101将被描述为小检查部分101a)时，减小保持杯203的曲率(以下，大小小的保持杯203将被描述为小保持杯203a)。因此，通过根据被检体100的检查部分101的体积选择保持杯203的容积，不仅可以将检查部分101保持为期望形状，而且还可以增大检查部分101与保持杯203之间的接触面积，并且在它们之间不创建间隙的情况下保持检查部分101。可以通过在保持宽度不变的同时控制保持杯203的深度，而不是在保持深度不变的同时控制保持杯203的曲率，来实现相同的效果。

如上所述，在本例子中，即使当检查部分101的形状对于各被检体100变化时，如果技术员选择适应被检体100的检查部分101的保持杯203，则检查部分101也可以被保持部103以期望形状保持。然后，当这种状态下的检查部分101被光照射并且所得的声波被声波检测器104检测时，可以精确地获取关于检查部分101的内部的信息。

将描述当通过在保持深度不变的同时改变曲率来控制保持杯203的容积时实现的额外的效果。通过在保持深度不变的同时改变保持杯203的大小，可以总是在声波检测器104的高分辨率区域107中捕捉检查部分101的图像，而不调节高分辨率区域107在高度方向上的位置。因此，可以在不使高度方向上的扫描范围离开高分辨率区域107的情况下扫描对于各被检体100形状可能变化的检查部分101。从而可以获得分辨率高的重构图像。

(例子2)

与使用选自不同大小的杯状构件的保持杯203作为保持部103的例子1不同，在本例子中，使用弹性构件作为保持部103。图3是对其可以应用本实施例的另一个保持部103的示意图。

在本例子中，平坦弹性片构件303作为保持部103放置在床架102的开口部分102a中。片构件303优选地是弹性橡胶构件，更优选地由橡胶硬度低的材料制成。例如，橡胶硬度可以为50或更小。片构件303的强度可以足以保持被检体100的检查部分101而不会破裂。

如图3中所示，当保持被检体100的检查部分101时，具有弹性的片构件303相应于从被检体100的检查部分101施加的压力分布而变形。当片构件303由橡胶硬度低的材料制成时，可以降低片构件303的抗弯刚度。因此，因为没有大的反作用力作用于检查部分101上，所以可以减轻被检体100的不舒适感和疼痛。

此外，当由弹性橡胶制成的片构件303用作保持部103时，片构件303可以变形以跟随大小和形状可能变化的检查部分101的形状。因此可以适当地保持检查部分101。

即使当例如保持部103是碗状或杯状时，也可以实现相同的效果。也就是说，本例子的保持部103不一定限于平坦片构件。

在本例子中，即使当检查部分101的大小和形状例如对于各被检体100变化时，检查部分101也可以被保持部103适当地保持，因为片构件303变形以跟随检查部分101的形状。然后，当这种状态下的检查部分101被光照射并且所得的声波被声波检测器104检测时，可以精确地获取关于检查部分101的内部的信息。

额外的效果是，通过使用由弹性橡胶制成的片构件303，可以改进技术员的工作效率，这是因为不需要对于各被检体100更换保持部103。

第二实施例

将基于例子来描述本发明的第二实施例。在第二实施例中，根据保持部103的形状来控制被检体信息获取装置的操作。首先，将参照附图描述对于例子共同的保持部103的形状的检测。应注意，将省略重复描述。

参照图4，形状检测单元401检测保持部103的形状。这里，保持杯203用作保持部103。具体地，保持杯203配备有集成电路(IC)芯片，读取器从该IC芯片读取信息。替代使用图4中所示的形状检测单元401，被检体信息获取装置可以由检查员检测输入到装置输入单元(未示出)的保持杯203的大小。用于检测保持杯203的大小的方法不限于此，可以使用任何技术，只要保持杯203的大小可以被被检体信息获取装置检测即可。

当具有弹性的片构件303用作保持部103时，可以例如通过使用照相机来获取关于保持部103的形状信息。在这种情况下，关于保持部103的形状信息可以由观看照相机捕捉的图像的技术员输入，或者可以通过图像处理来获取。关于保持部103的形状信息可以通过使用基于从多个方向捕捉的图像的三维测量技术(诸如立体方法)来获取，或者可以通过使用接触探头而不是照相机来获取。关于保持部103的形状信息可以从如下图像获取，该图像从声波检测器104发射和接收的超声波获得。然后，可以通过将所获取的形状信息输入到装置输入单元(未示出)来检测保持部103的形状。

图4中所示的保持部形状确定单元402基于形状检测单元401等检测的关于保持部103的形状信息来确定保持部103的形状。

基于以下例子，将给出如何根据保持部形状确定单元402确定的保持部103的形状来控制被检体信息获取装置的操作的描述。

(例子3)

将参照图4至6描述本例子。在本例子中，根据保持部103的形状来控制支撑构件105的移动范围。

移动控制单元403基于保持部形状确定单元402确定的关于保持部103的形状的信息来控制移动单元111的移动范围。当保持部103的形状改变时，用于获取关于检查部分101的内部的信息的适当扫描范围也改变。因此，扫描范围被控制为适合于保持部103的形状。

在本例子中，保持杯203用作保持部103。与上述例子中的组件共同的组件被给予相同的标号，并且将省略它们的详细描述。

图5A例示了用于小保持杯203a的扫描范围，图5B例示了用于大保持杯203b的扫描范围。尽管在本例子中描述了两种类型的大小(大的大小和小的大小)，但是大小不限于此。

当移动高分辨率区域107以扫描保持杯203的整个区域时，在Z方向和XY方向上进行扫描时，用于大保持杯203b的扫描范围大于用于小保持杯203a的扫描范围。因此，当移动声波检测器104以扫描大保持杯203b时，如果在用于小保持杯203a的扫描范围内扫描大保持杯203b，则高分辨率区域107的扫描范围不覆盖将被测量的整个范围。也就是说，因为扫描范围窄，所以声波检测器104仅在大保持杯203b的一部分上移动，使得仅可以获取关于检查部分101的内部的一部分的信息。相反，当移动声波检测器104以扫描小保持杯203a时，如果在用于大保持杯203b的扫描范围内扫描小保持杯203a，则测量时间增加，这是因为扫描的持续时间比必要时间长。通过根据保持部103的形状控制扫描范围，高分辨率区域107的扫描范围可以覆盖将被测量的整个范围。这使得可以获取将被测量的范围的高质量图像。也就是说，根据保持部103的形状，移动单元111控制支撑构件105的中心位置相对于保持部103的中心位置的位移量。这使得可以控制XY方向上的移动范围(扫描范围)的大小，移动支撑构件105以在适当的扫描范围内进行扫描，并且在适合于保持部103的形状的扫描时间内执行测量。移动单元111可以通过控制支撑构件105与保持部103之间的距离来控制Z方向上的移动范围。

具体地，保持杯203的类型被记录在保持杯203中所包括的IC芯片中，并且与两种类型的大小相应的两种类型的扫描范围被存储在保持部形状确定单元402中。基于形状检测单元401检测的关于保持杯203的类型的信息，保持部形状确定单元402确定将使用两种类型的扫描范围中的哪个。从而，通过控制移动单元111，在适合于所放置的保持杯203的扫描范围内执行扫描。

在以上描述中，保持杯203的类型被记录在保持杯203中所包括的IC芯片中。可替代地，关于具体扫描范围的信息可以被记录在IC芯片中，以使得保持部形状确定单元402基于该信息来控制移动单元111。杯形状信息(诸如杯深度和曲率)可以被记录在保持杯203中所包括的IC芯片中，以使得保持部形状确定单元402基于该信息来计算扫描范围。就该构造而言，不需要预先在保持部形状确定单元402中准备与多种类型的保持杯203相应的扫描范围信息。这是有利的，因为可以自由地增加保持杯203的形状的数量。多个扫描范围可以被存储在移动单元111中，以使得保持部形状确定单元402选择将使用的扫描范围。在本例子中，声波检测器104通过相对于保持杯203移动支撑声波检测器104的支撑构件105来扫描保持杯203(即，检查部分101)。用于在扫描范围内移动支撑构件105的扫描路径可以是任何路径，只要可以在整个扫描范围上执行扫描即可。当如上所述保持部103是杯状时，为了使扫描效率更好，可以沿着与保持杯203的轮廓类似的扫描路径执行扫描。例如，可以沿着图1中的XY平面中的螺旋形路径(参见图16)执行扫描。不仅就扫描效率而言，而且当如参照图1所描述的那样支撑构件105被填满声匹配液体106时就以下而言，这都是可取的。也就是，如果当支撑构件105被填满声匹配液体106时沿着螺旋形路径执行扫描，则可以减小在扫描期间施加于声匹配液体106的加速度的变化量。这可以将声匹配液体106的摇动抑制到低水平。

现在将参照图6描述实现例子3的流程。

在步骤S101中，选择适应检查部分101的形状的保持杯203的大小。选择覆盖将被测量的检查部分101的整个范围的保持杯203。接着，将所选的保持杯203放置在床架102中(步骤S102)。

所述处理进入步骤S103，在步骤S103中，形状检测单元401检测保持杯203的形状。在步骤S104中，被检体100脸朝下俯卧，此时检查部分101被放置在保持杯203中。

在确认检查部分101插入到保持杯203中之后，所述处理进入步骤S105，在步骤S105中，测量开始。

在步骤S106中，将在步骤S103中检测的关于保持杯203的形状的信息发送到移动控制单元403。在移动控制单元403控制扫描范围的同时，在步骤S107中，光照射部分110发射脉冲光。所发射的脉冲光在检查部分101中的光吸收体处激发的声波被声波检测器104接收。适合于保持杯203的形状的扫描范围预先输入到移动控制单元403。在本例子中，保持杯203用作保持部103。当片构件303用作保持部103时，移动控制单元403根据形状检测单元401(诸如照相机)测量的关于形状的信息计算必要的扫描范围，并且执行扫描。

在步骤S108中，确定扫描是否已经完成。这是检查是否已经对预先设置的整个扫描范围执行了测量。

如果扫描已经完成(在步骤S108中，是)，则处理前进到步骤S109，在步骤109中，测量结束。

如上所述，在本例子中，在适合于保持部103的形状的扫描范围内执行扫描。这使得可以获取将被测量的范围的高质量图像并且在适合于保持部103的形状的扫描时间内执行测量。

(例子4)

施加于检查部分101的脉冲光的强度根据保持部103的形状而变化(或改变)。在本例子中，基于保持部103的形状来控制光照射部分110的位置，以使得调节施加于检查部分101的脉冲光的强度(照射强度)。现在将参照图7描述基于保持部103的形状对光照射部分110的适当位置控制。在本例子中，保持杯203用作保持部103。与上述例子中的组件共同的组件被给予相同的标号，并且将省略它们的详细描述。

在本例子中，光照射部分110由支撑构件105保持，并且随着支撑构件105移动而在XYZ方向上移动。可替代地，光照射部分110可以独立地移动。

声波信号的声压与到达吸收体的光量成正比。为了提高信号强度，有必要增加照射检查部分101的光量。

当激光器用作光源108时，有必要确保施加于活体的最大照射密度(即，用于每单位面积照射的最大光量)不超过激光器安全标准(JISC6802和IEC 60825-1)中定义的最大容许曝光(MPE)。因此，为了提高信号强度，有必要在不超过MEP的情况下最大化用于照射的光量。

当光照射部分110相对于检查部分101的位置改变时，施加于检查部分101的光的照射密度因光扩散而改变。随着从光照射部分110到检查部分101的距离增大，照射密度减小。这使在检查部分101中产生的声波的声压衰减。

图8A例示了小保持杯203a如何被光照射，图8B例示了大保持杯203b如何被光照射。如果大保持杯203b被如下光照射，该光的来自光照射部分110(出射端)的发射量被调节为使得照射密度适合于小保持杯203a保持的检查部分101，则由于从光照射部分110到保持部103的距离短，可能超过MPE。相反，如果小保持杯203b被如下光照射，该光的来自光照射部分110(出射端)的发射量被调节以使得照射密度适合于大保持杯203a保持的检查部分101，则因为由于从光照射部分110到保持部103的距离长，照射密度低，所以从光吸收体产生的声波的声压变弱并且信号强度降低。为了即使当保持部103的形状改变时也使到达保持器103的光量保持不变，有必要如图8A和8B中所示那样控制光照射部分110的位置。在本例子中，被配置成控制用于照射保持部103(即，检查部分101)的光的强度的照射强度控制单元基于保持部103的形状来控制光照射部分110的位置。在图7的构造中，移动控制单元403还用作照射强度控制单元。也就是说，通过控制移动单元111以控制保持部103与位于支撑构件105中的光照射部分110(光出射端)之间的距离，移动控制单元403控制用于照射检查部分101的光的强度。

在上述例子3中，适合于杯大小的扫描范围被记录在保持部形状确定单元402或保持杯203中的IC芯片中。类似地，在本例子中，关于适合于杯大小的光照射部分110的位置的信息可以被记录在保持部形状确定单元402或保持杯203中的IC芯片中。

现在将参照图9描述实现例子4的流程。该描述将集中于与例子3的不同之处。

图9中的步骤S201至S205与图6中的步骤S101至S105相同。

在移动支撑构件105以在将被测量的范围内进行扫描(步骤S206)的同时，将在步骤S203中检测的关于保持杯203的形状的信息发送到移动控制单元403，该移动控制单元403控制光照射部分110的位置。然后，光照射部分110发射脉冲光，并且所发射的脉冲光在检查部分101中的光吸收体处激发的声波被声波检测器104接收(步骤S207)。关于适合于保持杯203的形状的光照射部分110的位置的信息预先输入到移动控制单元403。在本例子中，保持杯203用作保持部103。当片构件303用作保持部103时，通过从形状检测单元401(诸如照相机)测量的关于片构件303的形状的信息计算光照射部分110的适当位置来执行照射。

图9中的步骤S208和S209与图6中的步骤S108和S109相同。

在本例子中，如上所述，可以通过基于保持部103的形状控制光照射部分110的位置来获得适当的信号强度。

(例子5)

图10例示了例子5的构造。在本例子中，保持杯203用作保持部103。与上述例子中的组件共同的组件被给予相同的标号，并且将省略它们的详细描述。

光量控制单元501用作控制从光源108产生的脉冲光的量的照射强度控制单元。光量控制单元501预先存储关于适合于保持部103的形状的光量的信息。

在上述例子3和4中，通过将关于保持部103的形状的信息从保持部形状确定单元402发送到移动控制单元403来控制支撑构件105的移动。在例子5中，基于关于保持部103的形状的信息来控制从光源108产生的脉冲光的量。现在将描述控制方法。

图11A例示了小保持杯203a与用作出射端的光照射部分110之间的位置关系，图11B例示了大保持杯203a与用作出射端的光照射部分110之间的位置关系。当光照射部分110在Z方向上的位置保持不变时，从光照射部分110到保持部103的距离在小保持杯203a中比在大保持杯203b中长。因此，当小保持杯203a和大保持杯203b被来自光照射部分110的相同光量照射时，施加于小保持杯203a的光量少于施加于大保持杯203b的光量。如果从光照射部分110发射的光量被设置为使得照射密度适合于大保持杯203b，则实际上施加于小保持杯203a的光的照射密度降低，从而信号强度降低。相反，如果从光照射部分110发射的光量被设置为使得照射密度适合于小保持杯203a，则实际上施加于大保持杯203b的光的照射密度增大，并且可能超出MPE。为了即使当保持部103的形状改变时也使施加于保持部103的光的照射密度保持到适当水平，有必要根据保持部103的形状来调节施加于保持部103的光量。在本例子中，被配置成控制施加于保持部103(即，检查部分101)的光的照射强度的照射强度控制单元基于保持部103的形状来控制来自光源108的光量，以便适当地控制从光照射部分110发射的光量，从而控制施加于检查部分101的光的照射强度。

在上述例子3中，适合于杯大小的扫描范围被记录在保持部形状确定单元402或保持杯203中的IC芯片中。类似地，在本例子中，关于适合于杯大小的光照射量的信息可以被记录在保持部形状确定单元402或保持杯203中的IC芯片中。

现在将参照图12描述实现例子5的流程。该描述将集中于与例子3的不同之处。

图12中的步骤S301至S305与图6中的步骤S101至S105相同。

在移动支撑构件105以在将被测量的范围内进行扫描(步骤S306)的同时，将在步骤S303中检测的关于保持杯203的形状的信息发送到光量控制单元501，以使得将关于适合于保持杯203的形状的光量的信息发送到光源108。然后，光照射部分110发射脉冲光，并且所发射的脉冲光在检查部分101中的光吸收体处激发的声波被声波检测器104接收(步骤S307)。在本例子中，保持杯203用作保持部103。当片构件303用作保持部103时，光量控制单元501从形状检测单元401(诸如照相机)测量的关于片构件303的形状的信息计算适当的光量，并且基于所计算的数据来控制光量。然后，执行照射。

图12中的步骤S308和S309与图6中的步骤S108和S109相同。

在本例子中，如上所述，可以通过基于保持部103的形状控制光量来获得安全的且适当的信号强度。

(例子6)

将参照图13描述例子6。与上述例子中的组件共同的组件被给予相同的标号，并且将省略它们的详细描述。

在本例子中，被检体信息获取装置包括估计单元，其估计施加于检查部分101的光量在检查部分101中如何分布(光量分布信息)。估计单元基于保持部103的形状来估计光量分布。

图13中的光量分布存储单元601针对各保持部103的形状和支撑构件105的各位置存储光量分布信息。移动支撑构件105的移动单元611包括Z方向(垂直)移动机构611a和XY方向(水平)移动构件611b。应注意，在本例子中，Z方向移动机构611a是可选的。

移动控制单元603基于保持部形状确定单元402确定的保持部103的形状来控制移动单元611的移动范围。

信号处理单元613根据多个电信号和光分布数据计算检查部分101中的光吸收分布，并且通过诸如延迟并相加技术的技术根据多个电信号获取关于检查部分101中的初始声压分布的信息。另外，基于保持部形状确定单元402确定的保持部103的形状和移动控制单元603控制的支撑构件105的位置，信号处理单元613参照记录在光量分布存储单元601中的光量分布信息，并且凭借通过使用光量分布信息的规格化(normalization)来获取关于检查部分101中的光吸收分布的信息。现在将参照图14A和14B描述在光量分布存储单元601中针对各保持部103存储的光量分布信息。如所示，这里，大保持杯203b用作保持部103。

图14A例示了当大保持杯203b的最下部分被光照射时支撑构件105的位置。图14B例示了当大保持杯203b的外围部分被光照射时支撑构件105的位置。图14A和14B都示意性地例示了光如何到达检查部分101。如所示，通过用光照射大保持杯203b的最下部分而形成的照射区域605不同于通过用光照射大保持杯203b的外围部分而形成的照射区域607。这是因为由于保持杯203具有曲率，所以保持杯203上的照射区域在照射期间根据支撑构件105的位置而变化。即使当支撑构件105位于同一位置处时，照射区域也根据保持杯203的大小而变化。因此，可取的是，针对支撑构件105的各位置和各保持部103的形状，存储光量分布。在本例子中，在具有典型的光吸收系数和典型的光散射系数的检查部分101被以保持部103的形状保持的假定下，针对各保持部103的形状和支撑构件105的各位置，计算具有三维形状的检查部分101中的光量分布。预先计算光量分布信息，并且将该光量分布信息存储在光量分布存储单元601中。

在本例子中，可以通过考虑与保持部103的形状相应的光量分布来获取关于检查部分101中的光吸收分布的信息。因此，可以改进光量分布信息的定量性(quantitativity)。

(例子7)

将参照图15描述例子7。与上述例子中的组件共同的组件被给予相同的标号，并且将省略它们的详细描述。

在本例子中，被检体信息获取装置包括估计单元，其通过考虑检查部分101的光吸收系数和光散射系数来估计光量分布信息。

预先测量的检查部分101的光吸收系数和光散射系数输入到图15中的生物信息输入单元701。在具有输入的光吸收系数和光散射系数的检查部分101被以保持部103的形状保持的假定下(即，在检查部分101的轮廓与保持部103的形状匹配的假定下)，光量分布计算单元702计算具有三维形状的检查部分101中的光量分布。光量分布计算单元702基于保持部形状确定单元402确定的保持部103的形状和移动控制单元603控制的支撑构件105的位置来计算检查部分101中的光量分布(光量分布信息)。信号处理单元713通过诸如延迟并相加技术的技术根据多个电信号获取关于检查部分101中的初始声压分布的信息。另外，信号处理单元713凭借通过使用光量分布计算单元702计算的光量分布信息的规格化来获取关于检查部分101中的光系数分布的信息。

在本例子中，可以使用通过考虑检查部分101的光吸收系数和光散射系数而获得的光量分布信息来获取检查部分101中的光吸收分布。因此，与例子6相比，可以进一步改进光吸收分布信息的定量性。(例子8)

在例子8中，被检体信息获取装置包括用于产生检查部分101的超声图像的超声探头，并且根据杯大小和超声探头的位置来控制超声波的发射焦点。

在本例子中，通过在二维地移动安装在移动单元111上的超声探头的同时重复超声扫描来获得产生预期的三维超声图像所必需的超声数据。术语超声扫描是指涉及以下的处理：用超声探头产生的超声射束电子地扫描检查部分101，并且获得用于产生B模式层析成像图像数据的超声信号。

将参照图17描述本例子。图17是本例子的框图。与上述例子中的组件共同的组件被给予相同的标号，并且将省略它们的详细描述。

超声探头1701发射并且接收超声波。超声发射单元1702将驱动信号施加于超声探头1701。超声接收单元1703放大超声探头1701检测的信号，并且将它们转换为数字信号。信号处理单元1704使用所检测的超声信号来执行接收聚焦处理。扫描控制单元1705控制超声射束的形状以及使用该超声射束的扫描。移动单元111配备有编码器(未示出)。移动控制单元403从编码器获得用于确定移动单元111或超声探头1701的当前位置的值。

超声探头1701包括多个布置的声学元件。超声探头1701将超声射束发射到检查部分101，接收从检查部分101的内部反射的超声回声，并且将所接收的超声回声转换为电信号。本例子中所使用的超声探头1701可以是任何类型。典型的超声诊断装置中所使用的由压电陶瓷(PZT)制成的换能器或麦克风电容式换能器用作超声探头701(以下，用于超声波测量的探头将简单地描述为探头)。电容式微机械超声换能器(CMUT)、使用磁膜的磁性MUT(MMUT)或使用压电薄膜的压电MUT(PMUT)也可以用作超声探头1701。

在本例子中，为了例示说明的目的，描述使用包括按行成直线布置的声学元件的一维超声探头执行的超声扫描。然而，本发明的应用不限于此。包括二维布置的声学元件的阵列探头(或1.5D探头)可以用于超声扫描。

扫描控制单元1705产生将施加于超声探头1701的各个声学元件的驱动信号，并且控制将发射的超声波的频率和声压。扫描控制单元1705具有发射控制功能和接收控制功能，发射控制功能设置超声射束发射方向，并且根据发射方向来选择发射焦点，接收控制功能设置超声回声接收方向，并且根据接收方向来选择接收焦点。

通过设置给予多个驱动信号的延迟时间模式来执行发射聚焦，所述驱动信号用于基于从声学元件发射的超声波来在预定方向上形成超声射束。稍后将描述如何确定发射焦点的细节。接收延迟模式是给予多个接收信号的延迟时间模式，所述多个接收信号用于基于声学元件检测的超声信号来从任意方向提取超声回声。发射焦点和接收延迟模式被存储在存储介质(未示出)中。

超声发射单元1702将扫描控制单元1705产生的驱动信号施加于超声探头1701的各个声学元件。

超声接收单元1703包括信号放大器和模数(A/D)转换器，信号放大器放大超声探头1701的声学元件检测的模拟信号，A/D转换器将模拟信号转换为数字信号。超声接收单元1703将所接收的信号转换为数字信号。

基于扫描控制单元1705选择的接收延迟模式，信号处理单元1704通过将与延迟时间相应的信号与超声接收单元1703产生的信号相加来执行接收聚焦处理。该处理产生收敛到特定焦点的超声信号。

通过在二维地移动安装在移动单元111上的超声探头1701的同时重复超声扫描，获得产生预期的三维超声图像所必需的超声数据。

现在将参照图18A和18B描述发射焦点、杯大小和超声探头1710的位置之间的关系。图18A例示了杯大小小并且超声探头1701的中心位于杯的中心处的情况。图18B例示了杯大小大的情况。乳房的最深水平面(平面)是与保持部103平齐的水平面。最深水平面1801表示最深测量点。交叉点1802是这样的点，在该点处，从超声探头1701绘制到测量的最深水平面1801的垂直线与杯交叉。测量距离1803是从垂直线和杯的交叉点1802到测量的最深水平面1801的距离。测量距离1803根据杯大小和超声探头1701的位置而变化。预先根据杯大小、杯曲率和超声探头1701的位置计算测量距离1803，并且将该测量距离1803存储在存储介质(未示出)中。当片构件303用作保持部103时，根据形状检测单元401(诸如照相机)测量的形状信息和超声探头1701的位置计算测量距离1803，并且将该测量距离1803存储在存储介质(未示出)中。发射焦点位置1804对应于图18A中所示的超声探头1701的位置。在本例子中，发射焦点位置1804在测量距离1803的中点处。发射焦点位置1805是用于小的杯大小的发射焦点的位置。发射焦点位置1805根据超声探头1701的位置而变化。例如，发射焦点位置1807对应于超声探头1807的位置1806，发射焦点位置1809对应于超声探头1701的位置1808。可以看出，随着测量距离1803根据超声探头1701的位置而改变，发射焦点位置1805改变。图18B中的发射焦点位置1810是用于大的杯大小的发射焦点的位置，并且以与图18A中相同的方式被计算。预先根据杯大小和测量距离计算发射焦点位置，并且将该发射焦点位置存储在存储介质(未示出)中。

现在将参照图19描述实现例子8的流程。

图19中的步骤S1901至S1906与图6中的步骤S101至S106相同，将省略它们的描述。

在本例子中，来自光源108的脉冲光的照射频率为1Hz。

在步骤S1907中，确定是否到达发射脉冲光的定时。如果到达发射定时，则处理前进到步骤S1908，而如果没有到达发射定时，则处理前进到步骤S1909。

省略了步骤S1908的描述，因为它与图6中的步骤S107的描述相同。

在步骤S1909中，从编码器(未示出)获得超声探头1701的位置。

在步骤S1910中，基于在步骤S1903中检测的杯大小和在步骤S1909中获得的超声探头1710的位置来从存储介质(未示出)读取发射焦点位置。

在步骤S1911中，基于在步骤S1910中读取的关于发射焦点位置的信息来发射和接收超声波。

省略了步骤S1912的描述，因为它与图6中的步骤S108的描述相同。

在本例子中，通过基于杯大小或关于片构件303的形状信息和超声探头1701的位置控制发射焦点来发射和接收超声波。从而可以获得高分辨率超声数据。

在本发明中，即使当各检查部分101具有不同形状时，也可以将保持部103的形状变为适应检查部分101的形状，从而获取关于检查部分101的内部的精确信息。

虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是要理解本发明不限于所公开的示例性实施例。权利要求的范围要被给予最广泛的解释，以便包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (10)

1.一种被检体信息获取装置，其特征在于包括：

光源；

床架，具有保持部，所述保持部保持作为被检体的一部分的检查部分，所述床架被配置成支撑所述被检体；

多个声波检测器，被配置成检测声波并且输出电信号，所述声波是在由所述保持部保持的检查部分被从所述光源发射的光照射时产生的；

支撑构件，被配置成以所述多个声波检测器中的至少一些声波检测器的最大接收灵敏度的方向和与所述多个声波检测器中的所述至少一些声波检测器不同的其他声波检测器的最大接收灵敏度的方向不同并且朝向特定区域的方式支撑所述多个声波检测器；

信号处理单元，被配置成基于所述电信号来获取关于所述检查部分的内部的信息；和

估计单元，配置成估计光量分布信息，所述光量分布信息是关于被光照射的所述检查部分中的光量分布的信息，

其中，能够改变所述保持部的形状以适应所述检查部分的形状，

其中，所述信号处理单元基于所述电信号和所述光量分布信息来获取关于所述检查部分的内部的信息；并且

所述估计单元基于所述保持部的形状来估计所述光量分布。

2.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，其中，所述保持部是杯状，并且通过将大小适合于所述检查部分的形状的杯状构件放置在所述床架中来改变所述保持部的形状以适应所述检查部分的形状，所述杯状构件是不同大小的多个杯状构件中的一个杯状构件。

3.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，其中，所述保持部是弹性构件。

4.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，还包括被配置成相对于所述保持部移动所述支撑构件的移动单元，

其中，所述移动单元基于所述保持部的形状来控制所述支撑构件的移动范围。

5.根据权利要求4所述的被检体信息获取装置，其中，所述移动单元通过控制所述支撑构件与所述保持部之间的距离来控制所述移动范围。

6.根据权利要求4所述的被检体信息获取装置，其中，所述移动单元通过控制所述支撑构件的中心位置相对于所述保持部的中心位置的位移量来控制所述移动范围。

7.根据权利要求4所述的被检体信息获取装置，还包括：

导光部分，具有用于将来自所述光源的光发射到所述保持部的出射端；和

照射强度控制单元，被配置成控制照射所述保持部的光的照射强度，所述光从所述出射端发射，

其中，所述照射强度控制单元基于所述保持部的形状来控制所述照射强度。

8.根据权利要求7所述的被检体信息获取装置，其中，所述照射强度控制单元通过控制所述出射端与所述保持部之间的距离来控制所述照射强度。

9.根据权利要求7所述的被检体信息获取装置，其中，所述照射强度控制单元通过控制来自所述光源的光量来控制所述照射强度。

10.一种被检体信息获取装置，其特征在于包括：

光源；

床架，具有保持部，所述保持部保持作为被检体的一部分的检查部分，所述床架被配置成支撑所述被检体；

多个声波检测器，被配置成检测声波并且输出电信号，所述声波是在由所述保持部保持的检查部分被从所述光源发射的光照射时产生的；

信号处理单元，被配置成基于所述电信号来获取关于所述检查部分的内部的信息；和

估计单元，配置成估计光量分布信息，所述光量分布信息是关于被光照射的所述检查部分中的光量分布的信息，

其中，能够改变所述保持部的形状以适应所述检查部分的形状，

其中，所述信号处理单元基于所述电信号和所述光量分布信息来获取关于所述检查部分的内部的信息；并且

所述估计单元基于所述保持部的形状来估计所述光量分布。