JP2011229735A - 測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】生体へ照射される光の照射密度分布を測定する手段を設け、測定された照射密度が生体への最大許容露光量を超えないようにレーザ光源の出力を制御する測定装置を提供することで、生体に対する安全性の高い光音響イメージングが可能となる。
【選択図】図1
Description
PATにおいて、光吸収により生体内の吸収体から得られる音響波の音圧(P)は次式で表すことができる。
ここで、Γは弾性特性値であるグリューナイセン(Grueneisen)係数であり、体積膨張係数(β)と音速(c)の二乗の積を比熱(Cp)で割ったものである。μaは吸収体の吸収係数、φは局所的な領域での光量(吸収体に照射された光量)である。
(a)
(b)
ここで、単位はmJ/cm2であり、λは波長(単位:nm)である。また、tはレーザ照射時間(光を当て始めてから終わるまでの時間、単位:秒)、fは繰り返し周波数(単位:Hz)である。具体的には、測定時間を10秒とすると、繰り返し周波数が10Hz以下では式(a)が、繰り返し周波数10Hz以上では式(b)が適用される。
本実施例において、レーザ光源305として波長可変レーザであるTi:Saレーザが用いられている。また、出射されたレーザ光の一部がビームサンプラー351で取り出されて波長測定手段である光波長計353に導かれている。光エネルギー制御手段355では、光エネルギー検出器117で測定された繰り返し周波数、光波長計353で測定された波長データ、予め術者によって設定されている測定時間をもとに1パルス当たりの最大許容露光量を計算する。さらに、最大許容露光量と光エネルギー検出器117の測定データから求められた照射密度分布の最大値とを比較し、照射密度分布の最大値が最大許容露光量をオーバーしている場合は、最大許容露光量以下となるようにレーザ光源305の出力を制御する。また、照射密度分布の最大値が最大許容露光量よりも小さい場合は、所望の安全率の範囲でレーザ光源305の出力の増加を行う。
103、503 光伝送手段
105、305、505 レーザ光源
107 移動機構
109、513 音響波検出器
111 生体
113、115、515 生体保持板
117、401、521 光エネルギー検出器
119、403、517 開口
121 光エネルギー表示手段
201、355、405、523 光エネルギー制御手段
301 光エネルギー検出器固定部材
351、371 ビームサンプラー
353、373 光波長計
507 分岐プリズム
509 ミラー
511 反射プリズム
519 カップリング用プリズム
Claims (15)
- 光を発生するレーザ光源と、前記光を生体に照射する光照射手段と、前記生体に照射された光によって発生した音響波を検出する音響波検出器と、を有する測定装置において、
前記生体への前記光の照射密度を検出する光エネルギー検出手段を備え、
前記光エネルギー検出手段により検出された前記照射密度が最大許容露光量を超えないように前記レーザ光源の出射光量が制御されることを特徴とする測定装置。 - 前記光照射手段又は前記光エネルギー検出手段の少なくともどちらか一方は2次元に動かすことが可能な第1の移動機構に設置されており、2次元に走査することで生体に照射される前記光の照射密度分布を計測することが可能であることを特徴とする請求項1に記載の測定装置。
- 前記光エネルギー検出手段によって検出された照射密度が最大許容露光量を超えないように前記レーザ光源の出射光量の制御を行う制御手段を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の測定装置。
- 前記光エネルギー検出手段は複数の光エネルギー検出器が2次元平面状に配置された光エネルギー検出器群からなり、
前記光エネルギー検出器群により前記生体に照射された光の照射密度分布を計測することを特徴とする請求項1に記載の測定装置。 - 前記光エネルギー検出手段は装置内に配置されており、
前記光照射手段は第2の移動機構に設置されており、前記第2の移動機構を移動することにより生体に光を照射する状態と前記光エネルギー検出手段に光を照射する状態とを切り替えることが可能であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の測定装置。 - 前記第2の移動機構が前記第1の移動機構と共通に用いられていることを特徴とする請求項5に記載の測定装置。
- 前記光エネルギー検出手段は着脱可能であり、生体を保持する位置に前記着脱可能な光エネルギー検出手段を配置して前記照射密度を検出することを特徴とする請求項1に記載の測定装置。
- 前記光エネルギー検出手段は照射された光の繰り返し周波数を検出する機能を有しており、前記制御手段は、前記光エネルギー検出手段によって検出された照射密度および繰り返し周波数に応じて前記レーザ光源の出射光量の制御を行うことを特徴とする請求項3に記載の測定装置。
- 前記レーザ光源からの出射光の波長を測定する波長測定手段が設けられており、前記制御手段は、前記波長測定手段で測定された波長に応じて前記レーザ光源の出射光量の制御を行うことを特徴とする請求項3又は8に記載の測定装置。
- 前記波長測定手段は前記レーザ光源の筐体内に設けられていることを特徴とする請求項9に記載の測定装置。
- 前記光エネルギー検出手段はレーザ安全基準で定められる大きさの窓を備えた開口を有することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の測定装置。
- 前記生体を保持するために、前記生体に接触する少なくとも1つの生体保持板が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の測定装置。
- 前記生体保持板を挟んで生体と反対側に前記光照射手段および前記音響波検出器が配置されており、前記光照射手段は、光が前記生体保持板中を斜めに伝搬して前記音響波検出器の正面を照射する光学系を有しており、前記光エネルギー検出手段は、生体保持板と光学的に整合した光学部材を有することを特徴とする請求項1に記載の測定装置。
- 前記光学部材はプリズムであることを特徴とする請求項13に記載の測定装置。
- 前記光学部材は、前記生体保持板に相対する面にレーザ安全基準で定められる大きさの開口が設けられていることを特徴とする請求項13又は14に記載の測定装置。
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