JP2011072567A - 生体情報処理装置および生体情報処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】効率的なデータ記録およびデータ転送を可能にするような生体情報処理装置を提供する。
【解決手段】生体から発せられる超音波を受信し、アナログ信号に変換する変換素子と、前記アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記デジタル信号を記録する第１のメモリと、前記第１のメモリに記録された信号から生体内の情報を出力する信号処理部と、前記超音波が通過する領域のうち、情報を記録する必要が無いと決定された領域である無効領域に関する情報を記録する第２のメモリと、前記Ａ／Ｄ変換部の作動又は前記第１のメモリへの記録を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記第２のメモリに記録された前記情報に基づいて、前記無効領域内の点から発せられる超音波を受信している期間においては、前記Ａ／Ｄ変換部の作動又は前記第１のメモリへの記録を停止する生体情報処理装置を用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光音響効果または超音波を用いた生体情報処理装置および生体情報処理プログラムに関する。

生体組織内部の様子を調べるために、超音波を利用する生体情報処理装置が開発されている。その一つの例として、光音響効果を利用した装置がある。この装置は、生体組織に光を照射し、その光エネルギーに基づく光音響効果によって発生した超音波（光音響波）を受信する。そして、受信情報を分析して生体内の光吸収体の物質や位置、大きさを取得し、診断に利用する。光音響効果を用いることから、ＰＡＴ(PhotoAcoustic Tomography)装置とも呼ばれる。
図８に、かかる光音響生体情報処理装置の測定部２０の構成を示す。測定部２０は、光源５、トランスデューサ６、圧迫板７、対向圧迫板８を備える。トランスデューサ６は演算部１９と接続されている。被験者の乳房９が被検体であり、その内部に吸収体１０がある。吸収体１０は例えば癌などであり、周囲の生体組織とは光照射に対する特性が異なる。なお、乳房９は、光を透過させる透明な圧迫板７、および、対向圧迫板８により薄く変形され、厚さＴ２になっている。この圧迫処理は、光が透過し難い生体組織である乳房９を、光が到達可能な厚さＴ２にするために行われる。
測定時には、光源５が乳房９に光１１を照射する。光１１は生体組織内で拡散され、拡散光１２となる。そして吸収体１０に拡散光１２が当たると、吸収体１０が膨張伸縮し、超音波１３が発生する。そしてトランスデューサ６が超音波１３を受信し、電気信号（アナログ信号）に変換して演算部１９へ送信する。演算部１９はＡ／Ｄ変換等の処理を行い、ＣＰＵにデータを転送する。そしてＣＰＵが位相計算を行い、吸収体１０の位置や大きさ、光学特性などを求め、さらにイメージ再構成を行って表示する。

式（１）を用いて、深度に応じた光分布について説明する。
φ(d)=φ₀×exp(-μ_eff×d) … 式（１）
式（１）の中で、ｄは生体において光源からの光が照射された領域から光吸収体までの距離であり、φ₀は照射された領域での光の強度であり、μ_effは生体内での光の散乱や吸収による減衰特性を示す有効減衰係数である。これより、距離ｄにおける光の分布φ(d)
が定まる。
式（２）を用いて、有効減衰係数μ_effについて説明する。
μ_eff＝［3×μ_a×（μ_a＋μ_s×(1-g)）］^-1/2 --- (2)
式（２）の中で、μ_aは吸収係数，μ_sは拡散係数，gは異方性因子である。これらの値
は物質により異なり、ここでは生体に応じた値となる。
式（１）および式（２）から、光の強度は、生体での距離ｄが増大するにつれて指数関数的に減衰し、生体深部までは到達しにくいことが分かる。

また、超音波を利用する生体情報処理装置の別の例として、超音波を発信および受信する装置がある。このような超音波生体情報処理装置は、発信した超音波に対する生体組織から反射した超音波を受信し、イメージ再構成などを行う。
図９は、超音波生体情報処理装置の測定部２０を示す図である。上述した光音響効果を用いる装置と同様に、測定部２０は、圧迫板７と対向圧迫板８により乳房９を圧迫し、超音波が到達可能な厚さＴ２になるよう変形させている。乳房９の中には、周囲とは超音波に対する特性が異なる被測定物１７が存在する。測定部２０はさらにトランスデューサ１５を備える。ここでのトランスデューサは、超音波を受信し電気信号（アナログ信号）に変換する機能に加え、超音波を発信する機能を持つものである。すなわち、トランスデュ
ーサ１５は乳房９に超音波１６を発信し、体内の被測定物１７が反射した超音波１３を受信し、電気信号を演算部１９へ送信する。演算部１９はＡ／Ｄ変換等の処理を行い、ＣＰＵにデータを転送する。ＣＰＵはデータ演算を行い、被測定物１７の位置や大きさなどを求めたり、イメージ再構成を行ったりする。

しかし、図８の光音響生体情報処理装置において、照射される光１１、および、拡散光１２の伝播速度は無視できるほど早いが、超音波１３の速度はそれと比べ桁違いに遅い。このため、生体から発せられた超音波１３が圧迫板７を通過するのに要する伝播時間の間の取得データ数は無視できないものとなる。
また、２次元マトリクス状に配列されたトランスデューサを用いて複数のデータを並行して取得しようとした場合、圧迫板７を通過する間の取得データ数はさらに増加する。かかる多数の取得データをＣＰＵへ転送する場合、通常、ケーブル等の伝送経路にはパラレルに転送できる数に制約があるので、長い時間がかかる。

また、図９の超音波生体情報処理装置では、トランスデューサ１５からの超音波１６の発信時、および、反射した超音波１３の受信時に、相当の伝播時間がかかる。このため、トランスデューサ１５が超音波１６を送信し、被測定物１７から反射した超音波１３を受信する際に、圧迫板７を通過する間の取得データ数は無視できないものとなる。また、２次元マトリクス状に配列されたトランスデューサを用いた場合に取得データ数やデータ転送時間の増加が起きることは、光音響生体情報処理装置と同様である。

上述した圧迫板７を通過する期間のように、求めようとする吸収体１０や被測定物１７の特性は無関係な部分を、本発明では「無効領域」と呼ぶ。装置の操作者は、圧迫板のみならず、任意の領域（例えば、乳房内であっても癌などが存在しない部分）を無効領域と決定することもできる。また、無効領域を通過する間に取得されたデータのことを「無効データ」と呼ぶ。このような場合において、無効データの取得数が増えるほど、不必要なデータの記憶容量やＣＰＵへのデータ転送量が増大するし、ＣＰＵでのイメージ再構成時の信号波形開始位置探索時間が増大する。これらの課題は単ビットのトランスデューサでも起きるし、２次元マトリクス状に配列したトランスデューサであれば、より顕著に起きる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、効率的なデータ記録およびデータ転送を可能にするような生体情報処理装置および生体情報処理プログラムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の生体情報処理装置は以下の構成を採用する。すなわち、生体から発せられる超音波を受信し、アナログ信号に変換する変換素子と、前記アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記デジタル信号を記録する第１のメモリと、前記第１のメモリに記録された信号から生体内の情報を出力する信号処理部と、前記超音波が通過する領域のうち、情報を記録する必要が無いと決定された領域である無効領域に関する情報を記録する第２のメモリと、前記Ａ／Ｄ変換部の作動又は前記第１のメモリへの記録を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記第２のメモリに記録された前記情報に基づいて、前記無効領域内の点からの情報を受信可能な期間においては、前記Ａ／Ｄ変換部の作動又は前記第１のメモリへの記録を停止することを特徴とする生体情報処理装置である。

また、本発明の生体情報処理プログラムは以下の構成を採用する。すなわち、生体から
発せられる超音波を変換素子が変換して生成されたアナログ信号を受信するステップと、前記アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換ステップと、前記デジタル信号を第１のメモリに記録する記録ステップと、前記第１のメモリに記録された信号から生体内の情報を出力するステップと、前記超音波が通過する領域のうち、情報を記録する必要が無いと決定された領域である無効領域に関する情報を第２のメモリに記録するステップと、前記Ａ／Ｄ変換ステップの実行又は前記記録ステップの実行を制御する制御ステップとを演算装置に実行させる生体情報処理プログラムであって、前記制御ステップは、前記第２のメモリに記録された前記情報に基づいて、前記無効領域内の点からの情報を受信可能な期間においては、前記Ａ／Ｄ変換ステップの実行又は前記記録ステップの実行を停止することを特徴とする生体情報処理プログラムである。

本発明の生体情報処理装置および生体情報処理プログラムによれば、効率的なデータ記録およびデータ転送ができるようになる。

実施形態１の生体情報処理装置の演算部を示す図。 実施形態１の生体情報処理装置の制御タイミングを示す図。 実施形態２，３の生体情報処理装置の演算部を示す図。 実施形態２の生体情報処理装置の制御タイミングを示す図。 実施形態３の生体情報処理装置の制御タイミングを示す図。 実施形態２の光音響生体情報処理装置の構成を示す図。 実施形態３の超音波生体情報処理装置の構成を示す図。 従来および実施形態１の光音響生体情報処理装置の測定部を示す図。 従来の超音波生体情報処理装置の構成を示す図。 実施形態２の生体情報処理装置のデータ取得を示すフロー図。

（実施形態１）
以下、本発明にかかる生体情報処理装置の実施形態１について図１、図２、および、上述した図８を用いて詳細に説明する。
図１に、本実施形態で用いる生体情報処理装置の演算部１９の構成を示す。演算部１９は、図８に示した測定部２０からの信号線Ｓｉｇ５に接続され、トランスデューサ６から信号を受信する。演算部１９は、デジタル・データの先入れ先出し記憶装置１（以下、ＦＩＦＯと記述）、アナログ・デジタル変換部２（以下、Ａ／Ｄ変換部と記述）、遅れ制御部３、遅れ設定部４を備える。演算部１９はさらに、制御信号を出力可能なＦＩＦＯ蓄積クロック２１と、制御信号を出力する変換周期クロック２２を備える。クロック合成部２４ａはＦＩＦＯ１に接続されており、クロック合成部２４ｂはＡ／Ｄ変換部２に接続されている。演算部１９は、ＣＰＵ２６と信号線Ｓｉｇ７で接続される。ＣＰＵ２６は演算処理や表示処理を行うための情報処理装置であり、コンピュータ等を用いて構成される。
なお、トランスデューサ６は、本発明の変換素子に相当する。また、ＦＩＦＯ１は、本発明の第１のメモリに相当する。また、遅れ設定部４は、本発明の第２のメモリに相当する。また、遅れ制御部３は、本発明のタイマーに相当する。また、ＣＰＵ２６は、本発明の信号処理部に相当する。

なお、測定部２０は、図８を用いて先に説明したものと同様の構成である。本実施形態では、トランスデューサ６は２次元マトリクス状に配列された３５２個の画素（素子）からなるものとする。そして、光源からの照射光による光音響効果により発生した超音波（光音響波）を受信可能である。また、無効領域および無効データについての考え方は、上述したものと同様である。すなわち、超音波の経路のうち、操作者が記録不要だと決定し
た領域（例えば、癌ではない通常の生体組織）や、圧迫板のように明らかに記録不要な領域を無効領域と呼ぶ。また、無効領域内の点から発せられる超音波をトランスデューサ６で受信可能な期間に取得した信号（またはそれをデジタル変換したデータ）を無効データと呼ぶ。
なお、圧迫板７は、本発明の板状部材に相当し、被検体（生体）である乳房９を固定する役割を果たす。さらに本実施形態における圧迫板７は、光源５からの照射光を通過し、乳房まで到達させるような光学特性を備える（典型的には透明）。

装置が作動し、光照射が行われると、トランスデューサ６は超音波を受信しアナログ信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部２は、Ｓｉｇ５経由で受信したアナログ信号に対し、Ａ／Ｄ変換を行う。ここで従来のように、全体の深さ（すなわちＴ１及びＴ２）から発せられた超音波を受信する場合、光照射直後から、乳房の最深部で発生した超音波がトランスデューサ６に到達するまでの間、サンプリング（超音波受信及びＡ／Ｄ変換）を繰り返す。仮に１回測定（光照射）当たりのサンプリング回数を１０００回とすると、取得データ量は以下の通りになる。すなわち、１個のデジタル・データ長を１６Ｂｉｔとすると、１回測定あたりのＦＩＦＯ１に記録されるデータ量は、１６（Ｂｉｔ）×１０００（個数）×３５２（画素数）＝５６３２０００Ｂｉｔになる。
このデータをＦＩＦＯ１より、ＣＰＵ２６に転送する。本実施形態では、転送速度は、ＬＡＮの規格である１００Ｍｂｐｓとする。すると、１回測定当たりのデータ転送には約５６．３ｍｓかかる。ここで、本実施形態における圧迫板７中の音波の伝播速度を２２００ｍ／ｓ、厚さＴ１を１ｃｍとすると、圧迫板７を超音波１３が通過する時間は約４．５μｓとなる。
また、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換レートは２０ＭＨｚとする。従って、この圧迫板７を超音波１３が通過する期間に相当する、Ａ／Ｄ変換された無効データ数は、４．５μｓ×２０ＭＨｚ、すなわち９０個である。

従来の生体情報処理装置では、トランスデューサに最も近い生体表層から発生した超音波が圧迫板を通過する間の無効データも、ＦＩＦＯ１に記録される。また、演算部からＣＰＵへのデータ転送の際に、この無効データも同時に転送される。そのため、転送量を確保するために高速なデータ転送規格を選択しなければならず、コスト増大を招いてしまう。また、このデータのＦＩＦＯからＣＰＵの転送時間は、例えば、ＬＡＮの規格である１００Ｍｂｐｓで行うと、約５ｍｓかかり、処理の遅延につながる。さらに、ＣＰＵでのイメージ再構成時にも、余分な信号波形開始位置探索時間が必要となる。

そこで、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換部が、無効領域（本実施形態では圧迫板７）を通過する期間のデータについてはＡ／Ｄ変換しないように制御を行う。以下、図２のタイミング図も参照しつつ説明する。図２において、ｔ０は光照射開始のタイミング、ｔ１は、無効領域の音波伝播期間である４．５μｓに対応して定められる、データ収集開始のタイミングである。
まず、遅れ設定部４には、圧迫板７の音速と厚さより予め求めた、圧迫板７を超音波１３が通過する時間である４．５μＳを記憶させておく。そして、遅れ制御部３は、この記憶された時間を計数し、光照射開始時ｔ０からｔ１だけ遅延させた制御信号Ｓｉｇ１を発生させる。
クロック合成部２４ａにおいて、変換周期クロック２２が発生させるタイミングと、前記のＳｉｇ１とが合成され、Ｓｉｇ２としてＡ／Ｄ変換部２に供給される。そして、Ａ／Ｄ変換部２は、このＳｉｇ２の立ち上がりから、Ａ／Ｄ変換を開始する。このように、Ａ／Ｄ変換部２の作動を制御することができる。
また、クロック合成部２４ｂにおいて、ＦＩＦＯ蓄積クロック２１が発生させるタイミングと、前記のＳｉｇ１とが合成され、Ｓｉｇ３としてＦＩＦＯに供給される。そして、ＦＩＦＯ１は、このＳｉｇ３の立ち上がりから、Ａ／Ｄ変換部２から供給されるデータの
記録を開始する。

本実施形態の生体情報処理装置の演算部がこのような構成を取ることにより、無効領域を通過する期間にトランスデューサ６が取得したデータについては、Ａ／Ｄ変換の実行が停止される。その結果，不必要なデータのメモリへの記録が行われず、メモリ資源を有効活用できる。また、不必要なデータがＣＰＵに転送されることがないので、通信装置のコストやデータ転送時間、データ処理時間の削減が可能になる。

（実施形態２）
以下、本発明にかかる生体情報処理装置の実施形態２について図３、図４、および、図６を用いて詳細に説明する。本実施形態の装置は、実施形態１と同じく光音響生体情報処理装置である。
図３に、本実施形態で用いる生体情報処理装置の演算部１９の構成を示す。ここで、図１と機能的に同じものには共通の番号をふり、説明を省略する。本実施形態の演算部１９は、Ａ／Ｄ変換およびＦＩＦＯへの記録に関する制御信号を出力する、期間制御部２３を備えている。
図６に、本実施形態で用いる測定部２０の構成を示す。本実施形態では、各ブロックの配置と機能は図８（実施形態１）と同じであるものの、無効領域についての考え方が異なる。すなわち、図８における乳房９の厚さＴ２を、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ７の３つに分けている。厚さＴ７は、吸収体１０を含む部分であり、測定対象領域となる。この場合、Ｔ３、Ｔ４は生体内ではあるが検査上の無効領域と見なす。

図４のタイミング図も参照しつつ、本実施形態における無効領域のデータの取り扱い方を説明する。まず、本実施形態の特徴である期間制御部２３には、Ａ／Ｄ変換、および、ＦＩＦＯ蓄積の回数を設定する。本実施形態では、１回の測定（光照射）につき、Ａ／Ｄ変換部２でアナログ信号をデジタル信号に変換する回数は２００回、また、ＦＩＦＯ蓄積装置１も２００データ分の記憶回数に設定されている。
そして、図４における光照射開始のタイミングｔ０を基準として、遅れ設定部４から遅れ制御部３の時間設定を行う。このときに、光吸収体１０のある深さＴ７を特定するために、遅れ制御部３の遅れ時間を遅れ設定部４からの設定により調整しながら測定する。なお、Ｘ線や超音波診断とのマルチモダリティ診断では、予め吸収体の位置を略特定することも可能である。この要測定域の特定により、Ａ／Ｄ変換部２によるアナログ信号からデジタル信号への変換、および、ＦＩＦＯ蓄積装置１へのデジタル・データ蓄積回数を、少なく抑えることが可能となる。
遅れ制御部３には、圧迫板７の厚さＴ１を超音波１３が通過する時間である約４．５μＳと、検査上の無効領域Ｔ３を通過する時間２０μｓを加算した２４．５μｓを、遅れ設定部４から入力する。そして、遅れ制御部３は、図４に示すように、この時間を計数し、Ａ／Ｄ変換の開始時間を光照射開始時ｔ０からｔ１だけ遅延させた制御信号Ｓｉｇ１を発生する。そして、Ｔ７に相当するｔ１からｔ４の期間には、吸収体１０から発生する超音波に対応するピークを含む、Ｓｉｇ５が検出される。

そして、期間制御部２３には、ｔ１からｔ４の期間のＡ／Ｄ変換の回数、および、ＦＩＦＯ蓄積数である２００が設定されている。ここで、光照射タイミングｔ０が遅延したＳｉｇ１に期間設定がされ、制御信号Ｓｉｇ６が出力される。
続いて、クロック合成部２４ａにおいて、変換周期クロック２２が発生させるタイミングと、前記のＳｉｇ６とが合成され、Ｓｉｇ２としてＡ／Ｄ変換部６に供給される。そして、Ａ／Ｄ変換部２は、このＳｉｇ２の立ち上がりから、Ａ／Ｄ変換を開始し、アナログ信号をデジタル信号に変換する。
また、クロック合成部２４ｂにおいて、ＦＩＦＯ蓄積クロック２１が発生させるタイミングと、前記のＳｉｇ６とが合成され、Ｓｉｇ３としてＦＩＦＯ１に供給される。そして
、ＦＩＦＯ１は、このＳｉｇ３の立ち上がりから、Ａ／Ｄ変換部から供給されるデータの記録を開始する。
この１回の測定におけるデータ取得フローを図１０に示す。処理スタート後、まずステップＳ１０１で、遅れ設定部４に遅れ時間が設定される。続いてステップＳ１０２で、期間制御部２３に、Ａ／Ｄ変換に関わる期間が設定される。続いてステップＳ１０３で、光照射が行われたかどうかが判断される。Ｓ１０３＝ＮＯであれば、一定時間待機して判断を繰り返す。Ｓ１０３＝ＹＥＳであれば、ステップＳ１０４に進み、トランスデューサ６が超音波から変換したアナログ信号をＡ／Ｄ変換し、ＦＩＦＯ１に取り込む。このとき、先に述べた遅れ時間および期間制御部に設定された情報により制御信号が生成されるので、不必要なデータはＡ／Ｄ変換されず、ＦＩＦＯに取り込まれることもない。続いてステップＳ１０５で、期間制御部２３に記憶された個数である２００個のデータが処理されたかどうかが判断される。Ｓ１０５＝ＮＯであれば、Ｓ１０４に戻って次のデータを取得する。Ｓ１０５＝ＹＥＳであれば、ＦＩＦＯ１に記録されたデータをＣＰＵ６に転送する。本発明は、このように、演算装置や計測装置を制御し、各処理を実行させるような生体情報処理プログラムとして実現することができる。

本実施形態において、１回測定あたりの取得データ量は、１６（Ｂｉｔ）×２００（個数）×３５２（画素数）＝１１２６４００Ｂｉｔになる。このデータをＦＩＦＯ１からＣＰＵ２６に転送する場合、例えば、ＬＡＮの規格である１００Ｍｂｐｓで行うと、約１１．３ｍｓかかる。一方、もしも図８に示される乳房９の厚さＴ２と圧迫板７の厚さＴ１を加えた全ての深さのデータを取得したとすると、転送データ量は、１６（Ｂｉｔ）×１０００（個数）×３５２（画素数）＝５６３２０００Ｂｉｔになる。このデータをＦＩＦＯ１からＣＰＵ２６へ転送する場合、上と同様にＬＡＮの規格である１００Ｍｂｐｓで行うと、５６．３ｍｓかかる。すなわち、本実施形態の手段によれば、データの転送時間を１／５とすることが可能になる。また、Ａ／Ｄ変換するデータを減らすことにより、ＦＩＦＯ１の容量を削減することも可能である。
また、この生体情報処理装置において、イメージ再構成を行ってディスプレイで診断をおこなう場合、本実施形態の手段を用いれば１回測定当たり１１．３ｍｓでデータ転送できる。したがって、標準的な表示更新速度である６０Ｈｚ（１６．７ｍｓ）での表示が充分可能である。しかし、図６に示される被検体の厚さＴ３、Ｔ４と圧迫板７の厚さＴ１を加えた全ての深さのデータを取得した場合は、標準的な表示更新速度での表示は行えないことになる。

（実施形態３）
以下、本発明にかかる生体情報処理装置の実施形態３について、図５、図７、および、上述した図３を参照して説明する。本実施形態の装置は、超音波を発信し、生体から反射した超音波を受信する。上記の実施形態１および２では、生体に照射する光の速度は無視できるほど高速なものとして扱った。一方、本実施形態では、送信時の超音波の速度も考慮した。
図７に示した、本実施形態における測定部２０は、図９を用いて説明した従来の超音波を用いた装置と同様の構成を取る。ただし、被検体たる乳房９の厚さを、被測定物１７を含む範囲Ｔ７と、生体内ではあるが検査上の無効領域Ｔ３およびＴ４に分けて考えることとする。また、圧迫板７を通過する期間についても無効領域として情報処理を行う。トランスデューサ１５は、超音波を発信し、反射してきた超音波を受信する機能を持つ。
また、本実施形態における演算部１９は、上で図３を用いて説明したものと同様の構成である。本実施形態のＡ／Ｄ変換部２は、測定部のトランスデューサ１５から、信号Ｓｉｇ５を受信する。

図５に示したタイミング図を用いて、本実施形態の処理を説明する。超音波照射時ｔ０を基準として、遅れ設定部４から遅れ制御部３の時間設定をおこなう。なお、期間制御部
２３には、Ａ／Ｄ変換、および、ＦＩＦＯ蓄積の回数が設定されている。本実施形態では、Ａ／Ｄ変換部２がＡ／Ｄ変換する回数は２００回であり、ＦＩＦＯ１がデータ記憶する回数も２００回である。このとき、光吸収体１０のある深さＴ７を特定するために、遅れ制御部３の遅れ時間を遅れ設定部４により調整しながら測定する。なお、Ｘ線や光超音波診断とのマルチモダリティ診断では、予め設定値を略特定することも可能である。この要測定域の特定により、Ａ／Ｄ変換、および、ＦＩＦＯ１への蓄積回数を少なく抑えることが可能となる。

本実施形態では、遅れ制御部３には、トランスデューサ１５から送信された超音波１６が、圧迫板７の厚さＴ１を往復する時間として、約４．５μｓ×２回が、遅れ設定部４から設定される。遅れ制御部３にはさらに、超音波が検査上の無効領域Ｔ３を往復する時間として、２０μｓ×２回が設定される。すなわち、合計４９μｓが設定される。そして、図５に示すように、遅れ制御部３は、この設定時間を計数し、Ａ／Ｄ変換の開始時間を光照射開始時ｔ０からｔ１だけ遅延させた制御信号Ｓｉｇ１を発生させる。そして、Ｔ７に相当するｔ１からｔ４の期間には、被測定物１０から発生する超音波に対応するピークを含む、Ｓｉｇ５が検出される。

そして、期間制御部２３には、ｔ１からｔ４の期間のＡ／Ｄ変換の回数、および、ＦＩＦＯ蓄積数である２００が設定されている。そして、光照射タイミングｔ０が遅延したＳｉｇ１に期間設定がされ、制御信号Ｓｉｇ６が出力される。
続いて、クロック合成部２４ａにて、変換周期クロック２２の発生させるタイミングと、前記のＳｉｇ６が合成され、Ｓｉｇ２としてＡ／Ｄ変換部２に供給される。Ａ／Ｄ変換部２は、Ｓｉｇ２の立ち上がりを受けてＡ／Ｄ変換を開始する。
また、クロック合成部２４ｂにて、ＦＩＦＯ蓄積クロック２１の発生させるタイミングと、前記のＳｉｇ６が合成され、Ｓｉｇ３としてＦＩＦＯ１に供給される。ＦＩＦＯ１は、Ｓｉｇ３の立ち上がりを受けて、Ａ／Ｄ変換部２からデータを受信蓄積する。このときのデータ取得フローは、上で図１０を用いて説明した時と同様である。

本実施形態での１回測定あたりの取得データ量は、１６（Ｂｉｔ）×２００（個数）×３５２（画素数）＝１１２６４００Ｂｉｔになる。このデータをＦＩＦＯ１からＣＰＵ２６に転送する場合、例えば、ＬＡＮの規格である１００Ｍｂｐｓで行うと、約１１．３ｍｓかかる。
一方、図９に示される、被検体の厚さＴ２と圧迫板７の厚さＴ１を加えた全ての深さのデータを取得する場合、１回測定あたりのデータ量は、１６（Ｂｉｔ）×１０００（個数）×３５２（画素数）＝５６３２０００Ｂｉｔになる。このデータＦＩＦＯ１からＣＰＵ２６へ転送する場合、ＬＡＮの規格である１００Ｍｂｐｓで行うと、約５６．３ｍｓかかることになる。したがって、図７に示したように、被検体である乳房９のうちのＴ３、Ｔ４と、圧迫板７の厚さＴ１を無効領域とすれば、データ転送速度がはるかに向上することが分かる。また、ＣＰＵでイメージ再構成を行いビデオで診断をおこなう場合、本実施形態のデータ転送速度であれば、標準的な表示更新速度の６０Ｈｚ（１６．７ｍｓ）での表示が十分に可能である。

（実施形態４）
上記の実施形態１〜３では、無効領域のデータについてはタイミングを制御してＡ／Ｄ変換を行わないことによりデータ削減を図った。本実施形態では、無効領域のデータについてＡ／Ｄ変換するものの、ＦＩＦＯには蓄積しない手法について述べる。このような制御は、演算部１９の遅れ制御部３、期間制御部２３の動作を変更することにより実現できる。
例えば、実施形態１で図１を用いて説明した演算部１９において、遅れ制御部３が、無効領域Ｔ１に関する遅れ時間を、ＦＩＦＯ蓄積クロック２１と接続したクロック合成部２
４ｂにのみ発信する。クロック合成部２４ｂは、ＦＩＦＯ蓄積クロック２１からのタイミングと、遅れ制御部からのＳｉｇ１を合成し、ＦＩＦＯ１に供給する。一方、Ａ／Ｄ変換部２はトランスデューサから受信した信号をデジタル化して、ＦＩＦＯ１に送信し続ける。ＦＩＦＯ１は、クロック合成部２４ｂからのＳｉｇ３に従って、無効領域のデータを除外しつつデータ蓄積を行う。
このような構成を取ることによっても、ＦＩＦＯ１が必要とするメモリ資源の量や、ＣＰＵ２６へのデータ転送量を削減することができる。また、図３を用いて説明した実施形態２および３でも同様に、ＦＩＦＯの側でデータを蓄積するタイミングを制御することよって、使用するメモリ資源およびデータ転送量を削減する効果を得ることができる。

以上の実施形態で説明した演算部１９においては、上記の記載に限定されることなく様々な構成を取ることができる。例えば、遅れ設定部に設定される無効領域に関する情報として、操作者の入力による無効領域の範囲の指定を受け付けて、その距離に対応する超音波の伝播時間を算出するためのデータを持つようにしても良い。あるいは、Ａ／Ｄ変換されたデータを蓄積するために、ＦＩＦＯメモリに限らず他のメモリ装置を用いることもできる。また、演算部１９とＣＰＵ２６を接続するのはＬＡＮの規格に限らず、ＣＰＵを含むコンピュータ装置の構成に応じて無線通信、各種ケーブルなどを用いることができる。

１：ＦＩＦＯ，２：Ａ／Ｄ変換部，３：遅れ制御部，４：遅れ設定部，６，１５：トランスデューサ

Claims (7)

1. 生体から発せられる超音波を受信し、アナログ信号に変換する変換素子と、
   前記アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
   前記デジタル信号を記録する第１のメモリと、
   前記第１のメモリに記録された信号から生体内の情報を出力する信号処理部と、
   前記超音波が通過する領域のうち、情報を記録する必要が無いと決定された領域である無効領域に関する情報を記録する第２のメモリと、
   前記Ａ／Ｄ変換部の作動又は前記第１のメモリへの記録を制御する制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、前記第２のメモリに記録された前記情報に基づいて、前記無効領域内の点からの情報を受信可能な期間においては、前記Ａ／Ｄ変換部の作動又は前記第１のメモリへの記録を停止する
   ことを特徴とする生体情報処理装置。
2. 前記生体と前記変換素子との間に、前記生体を固定するための板状部材を有し、
   前記無効領域は、前記板状部材がある領域である
   ことを特徴とする請求項１に記載の生体情報処理装置。
3. 前記無効領域は、前記生体内の、操作者により決定された測定対象領域を除いた領域である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の生体情報処理装置。
4. 前記制御部は、前記第２のメモリに記録された前記情報に基づいて、前記Ａ／Ｄ変換部の作動を制御するタイミングを発生させるタイマーである
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の生体情報処理装置。
5. 生体に光を照射するための光源を有し、
   前記超音波は、前記光により生体から発生する光音響波である
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の生体情報処理装置。
6. 生体に超音波を発信するための素子を有し、
   前記変換素子が受信する超音波は、前記発信した超音波が反射したものである
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の生体情報処理装置。
7. 生体から発せられる超音波を変換素子が変換して生成されたアナログ信号を受信するステップと、
   前記アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換ステップと、
   前記デジタル信号を第１のメモリに記録する記録ステップと、
   前記第１のメモリに記録された信号から生体内の情報を出力するステップと、
   前記超音波が通過する領域のうち、情報を記録する必要が無いと決定された領域である無効領域に関する情報を第２のメモリに記録するステップと、
   前記Ａ／Ｄ変換ステップの実行又は前記記録ステップの実行を制御する制御ステップと、
   を演算装置に実行させる生体情報処理プログラムであって、
   前記制御ステップは、前記第２のメモリに記録された前記情報に基づいて、前記無効領域内の点の情報を受信可能な期間においては、前記Ａ／Ｄ変換ステップの実行又は前記記録ステップの実行を停止する
   ことを特徴とする生体情報処理プログラム。

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