JP2013255707A - Subject information acquisition apparatus and photoacoustic probe - Google Patents

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Toshinobu Tokita
俊伸 時田
Katsuya Oikawa
克哉 及川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a subject information acquisition apparatus capable of reducing noise included in detection signals obtained by detecting photoacoustic waves.SOLUTION: A subject information acquisition apparatus includes: an optical system for guiding light emitted by a light source and irradiating a subject with emission light; an acoustic wave detector for detecting photoacoustic waves generated inside the subject by the irradiation of the subject with the emission light, and outputting detection signals; and a light shielding member disposed between the optical system and the acoustic wave detector, for reducing intensity of the emission light with which the detection surface of the photoacoustic waves in the acoustic wave detector is irradiated.

Description

本発明は、被検体に光を照射することにより被検体内部で発生した光音響波に基づき被検体情報を取得する被検体情報取得装置に関する。   The present invention relates to a subject information acquisition apparatus that acquires subject information based on photoacoustic waves generated inside a subject by irradiating the subject with light.

がんに起因して発生する血管新生を特異的に画像化する方法として、光音響イメージング（以下、ＰＡＩ；Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ）が注目されている。   As a method for specifically imaging angiogenesis caused by cancer, photoacoustic imaging (hereinafter referred to as PAI) is drawing attention.

ＰＡＩは、光（典型的には近赤外線）を被検体に照射することにより被検体内部から発せられる光音響波を音響波検出器で検出して被検体内部を画像化する方式である。   PAI is a method in which a photoacoustic wave emitted from the inside of the subject is irradiated with light (typically near infrared rays) to detect the inside of the subject by imaging with an acoustic wave detector.

ＰＡＩを利用した光音響装置として、非特許文献１は、光学系と音響波検出器とが一体となった光音響プローブを用いた光音響装置を開示している。そして、非特許文献１は、被検体情報としての被検体内部の光吸収係数分布を取得することを開示している。   As a photoacoustic apparatus using PAI, Non-Patent Document 1 discloses a photoacoustic apparatus using a photoacoustic probe in which an optical system and an acoustic wave detector are integrated. Non-Patent Document 1 discloses obtaining a light absorption coefficient distribution inside a subject as subject information.

Ｓ．Ａ．Ｅｒｍｉｌｏｖ ｅｔ ａｌ．，Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｏｐｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ ａｎｄ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｂｒｅａｓｔ ｃａｎｃｅｒ ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ ｈａｎｄｈｅｌｄ ａｒｒａｙ ｐｒｏｂｅｓ，Ｐｈｏｔｏｎｓ Ｐｌｕｓ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ：Ｉｍａｇｉｎｇ ａｎｄ Ｓｅｎｓｉｎｇ ２００９，Ｐｒｏｃ．ｏｆ ＳＰＩＥ ｖｏｌ．７１７７，２００９．S. A. Ermilov et al. , Development of laser optoacoustic and ultrasonic imaging system for breast canceling utility probes, Phons Plus Ultras. of SPIE vol. 7177, 2009.

ところが、非特許文献１が開示する光音響装置によって光音響波を検出して得られる検出信号には、さまざまな要因によるノイズが含まれている。そのため、非特許文献１が開示する光音響装置においては、検出信号に含まれるノイズを低減することが望まれている。   However, the detection signal obtained by detecting the photoacoustic wave by the photoacoustic apparatus disclosed in Non-Patent Document 1 includes noise due to various factors. For this reason, in the photoacoustic apparatus disclosed in Non-Patent Document 1, it is desired to reduce noise included in the detection signal.

そこで、本発明は、光音響波を検出して得られる検出信号に含まれるノイズを低減することのできる被検体情報取得装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a subject information acquisition apparatus that can reduce noise contained in a detection signal obtained by detecting a photoacoustic wave.

上記課題に鑑み、本発明に係る被検体情報取得装置は、光源により発せられた光を導いて出射光を被検体へ照射する光学系と、出射光が被検体に照射されることにより被検体内部で発生した光音響波を検出して検出信号を出力する音響波検出器と、光学系と音響波検出器との間に配置され、音響波検出器における光音響波の検出面に照射される出射光の強度を低減させる遮光部材と、を有する。   In view of the above problems, a subject information acquisition apparatus according to the present invention includes an optical system that guides light emitted from a light source and irradiates the subject with emitted light, and the subject by irradiating the subject with the emitted light. An acoustic wave detector that detects a photoacoustic wave generated inside and outputs a detection signal, and is disposed between the optical system and the acoustic wave detector, and is irradiated on the photoacoustic wave detection surface of the acoustic wave detector. And a light shielding member for reducing the intensity of the emitted light.

本発明に係る被検体情報取得装置によれば、光音響波を検出して得られる検出信号に含まれるノイズを低減することができる。   According to the subject information acquiring apparatus according to the present invention, noise included in a detection signal obtained by detecting a photoacoustic wave can be reduced.

第１の実施形態に係る光音響装置の模式図である。It is a schematic diagram of the photoacoustic apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る光音響プローブの断面図である。It is sectional drawing of the photoacoustic probe which concerns on 1st Embodiment. 音響波検出器の開口を広げたときの光音響プローブの断面図である。It is sectional drawing of a photoacoustic probe when the opening of an acoustic wave detector is expanded. 音響波検出器および遮光部材の好適な配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating suitable arrangement | positioning of an acoustic wave detector and a light-shielding member. 第１の実施形態に係る光音響プローブの断面図である。It is sectional drawing of the photoacoustic probe which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る光音響プローブの断面図である。It is sectional drawing of the photoacoustic probe which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る光音響プローブの断面図である。It is sectional drawing of the photoacoustic probe which concerns on 1st Embodiment. 第２の実施形態に係る光音響プローブの断面図である。It is sectional drawing of the photoacoustic probe which concerns on 2nd Embodiment. 第３の実施形態に係る光音響プローブの断面図である。It is sectional drawing of the photoacoustic probe which concerns on 3rd Embodiment. 第３の実施形態に係る光音響プローブの断面図である。It is sectional drawing of the photoacoustic probe which concerns on 3rd Embodiment.

以下、非特許文献１が開示する光学系と音響波検出器とが一体となった光音響プローブに、音響整合材を適用した場合を考える。   Hereinafter, a case where an acoustic matching material is applied to a photoacoustic probe in which an optical system and an acoustic wave detector disclosed in Non-Patent Document 1 are integrated will be considered.

光音響プローブを用いて測定する場合、音響波検出器と被検体との間には音響整合材を設けて音響整合を図ることが望ましい。また、音響整合材は被検体に照射する光に対して透過性を有する材料であることが望ましい。そのため、被検体と音響波検出器との間には、音響整合材によって光が伝搬可能な領域が形成される場合がある。   When measuring using a photoacoustic probe, it is desirable to provide an acoustic matching material between the acoustic wave detector and the subject to achieve acoustic matching. In addition, the acoustic matching material is desirably a material that is transmissive to the light applied to the subject. Therefore, there may be a region where light can propagate through the acoustic matching material between the subject and the acoustic wave detector.

この場合、光学系から出射された光が音響整合材内を伝搬して音響波検出器の検出面に照射されてしまう場合がある。例えば、光学系から出射された光が被検体で反射して、反射光が音響整合材内を伝搬して音響波検出器の検出面に照射されてしまう。このような場合、音響波検出器の検出面で光音響波が発生して、音響波検出器から出力される検出信号にこの光音響波に起因するノイズが含まれてしまう。   In this case, the light emitted from the optical system may propagate through the acoustic matching material and irradiate the detection surface of the acoustic wave detector. For example, the light emitted from the optical system is reflected by the subject, and the reflected light propagates through the acoustic matching material and is irradiated onto the detection surface of the acoustic wave detector. In such a case, a photoacoustic wave is generated on the detection surface of the acoustic wave detector, and noise resulting from the photoacoustic wave is included in the detection signal output from the acoustic wave detector.

そこで、本発明は、遮光部材を用いて音響波検出器の検出面に照射される光の強度を低減することにより、音響波検出器の検出面で発生する光音響波を低減することのできる被検体情報取得装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention can reduce the photoacoustic wave generated on the detection surface of the acoustic wave detector by reducing the intensity of light applied to the detection surface of the acoustic wave detector using the light shielding member. An object is to provide a subject information acquisition apparatus.

以下、図面を参照しつつ本発明を説明する。なお、同一の構成には原則として同一の参照番号を付して、説明を省略する。   The present invention will be described below with reference to the drawings. In principle, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

（第１の実施形態）
まず、図１を参照しつつ、本実施形態に係る被検体情報取得装置としての光音響装置の基本的な構成を説明する。図１は、本実施形態に係る光音響装置の模式図である。 (First embodiment)
First, a basic configuration of a photoacoustic apparatus as an object information acquiring apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram of a photoacoustic apparatus according to the present embodiment.

（基本的な構成）
本実施形態に係る光音響装置は、光音響プローブ１００、光源２００、信号処理装置３００、モニタ４００を有する。ここで、光音響プローブ１００と被検体６００との間には音響整合材５００が設けられている。 (Basic configuration)
The photoacoustic apparatus according to this embodiment includes a photoacoustic probe 100, a light source 200, a signal processing apparatus 300, and a monitor 400. Here, an acoustic matching material 500 is provided between the photoacoustic probe 100 and the subject 600.

そして、本実施形態に係る光音響プローブ１００は、音響波検出器１１０、光学系１２０、音響波検出器１１０と光学系１２０との間に設けられた遮光部材１３０、および筐体１４０から構成されている。本実施形態において、筐体１４０の被検体側の面は開口されている。また、音響波検出器１１０および光学系１２０は、遮光部材１３０を介して隣接して配置されている。なお、本発明において「遮光部材を介して隣接して配置」とは、音響波検出器または光学系と遮光部材とが物理的に接していない場合も含む。   The photoacoustic probe 100 according to this embodiment includes an acoustic wave detector 110, an optical system 120, a light shielding member 130 provided between the acoustic wave detector 110 and the optical system 120, and a housing 140. ing. In the present embodiment, the surface of the housing 140 on the subject side is opened. In addition, the acoustic wave detector 110 and the optical system 120 are disposed adjacent to each other via the light shielding member 130. In the present invention, “arranged adjacent to each other through the light shielding member” includes a case where the acoustic wave detector or the optical system and the light shielding member are not in physical contact.

また、本実施形態に係る音響波検出器１１０は、音響整合層１１１、音響波検出素子１１２、バッキング材１１３から構成されている。ここで、音響整合層１１１は、音響波検出素子１１２と音響整合材５００との音響整合を図るための層である。また、バッキング材１１３は、光音響波による振動を制御するための部材である。   The acoustic wave detector 110 according to the present embodiment includes an acoustic matching layer 111, an acoustic wave detection element 112, and a backing material 113. Here, the acoustic matching layer 111 is a layer for achieving acoustic matching between the acoustic wave detecting element 112 and the acoustic matching material 500. In addition, the backing material 113 is a member for controlling vibration caused by photoacoustic waves.

また、本実施形態に係る光学系１２０は、バンドルファイバ１２１、拡散板１２２、およびプリズム１２３から構成されている。   The optical system 120 according to the present embodiment includes a bundle fiber 121, a diffusion plate 122, and a prism 123.

そして、本実施形態に係る遮光部材１３０は、被検体６００と音響波検出器１１０とが音響整合材５００を介して音響的に接触したときに、被検体６００と物理的に接触するように配置されている。すなわち、音響波検出器１１０における光音響波の検出面が遮光部材１３０の端部よりも筐体１４０の内部に位置している。   The light shielding member 130 according to the present embodiment is disposed so as to physically come into contact with the subject 600 when the subject 600 and the acoustic wave detector 110 are in acoustic contact with each other via the acoustic matching material 500. Has been. That is, the photoacoustic wave detection surface of the acoustic wave detector 110 is located inside the housing 140 rather than the end of the light shielding member 130.

また、このとき、被検体６００と音響波検出器１１０との間には音響整合材５００が設けられているため、被検体６００と音響波検出器１１０とは物理的に接触していない。   At this time, since the acoustic matching material 500 is provided between the subject 600 and the acoustic wave detector 110, the subject 600 and the acoustic wave detector 110 are not in physical contact.

本実施形態においては、このように遮光部材１３０が配置されているため、音響整合材５００が遮光部材１３０によって分断されるため、音響整合材５００内を伝搬して音響波検出器１１０の検出面に照射される光の強度が低減する。そのため、音響波検出器１１０の検出面で発生する光音響波は低減する。   In the present embodiment, since the light shielding member 130 is arranged in this manner, the acoustic matching material 500 is divided by the light shielding member 130, so that it propagates through the acoustic matching material 500 and is detected by the acoustic wave detector 110. The intensity of the light irradiated on the surface is reduced. Therefore, photoacoustic waves generated on the detection surface of the acoustic wave detector 110 are reduced.

ここで、本発明において「被検体と音響波検出器が音響的に接触している」とは、被検体で発生した光音響波を音響波検出器の音響波検出素子が検出できる状態となっていることを指す。すなわち、被検体と音響波検出器とが物理的に接していなくても、音響整合材などを介して接触していれば、それらは音響的に接触しているといえる。   Here, in the present invention, “the subject and the acoustic wave detector are in acoustic contact” means that the acoustic wave detection element of the acoustic wave detector can detect the photoacoustic wave generated in the subject. It points to that. That is, even if the subject and the acoustic wave detector are not in physical contact, they can be said to be in acoustic contact if they are in contact via an acoustic matching material or the like.

また、本発明において「音響波検出器における光音響波の検出面」とは、被検体と音響波検出器とが音響的に接触したときに、音響波検出器を構成する部材のうち、被検体に最も近い部材の被検体側の面のことを指す。すなわち、本実施形態において「音響波検出器１１０における光音響波の検出面」とは、音響整合層１１１の被検体側の面のことを指す。   Further, in the present invention, the “photoacoustic wave detection surface in the acoustic wave detector” refers to a member to be detected among the members constituting the acoustic wave detector when the subject and the acoustic wave detector are in acoustic contact. It refers to the surface on the subject side of the member closest to the sample. That is, in the present embodiment, the “photoacoustic wave detection surface of the acoustic wave detector 110” refers to the surface of the acoustic matching layer 111 on the subject side.

また、本発明において「光学系における光の出射面」とは、被検体と音響波検出器とが音響的に接触したときに、光学系を構成する部材のうち、被検体に照射する光を出射する部材の被検体側の面のことを指す。すなわち、本実施形態において「光学系１２０における光の出射面」は、プリズム１２３の被検体側の面のことを指す。   Further, in the present invention, the “light emitting surface in the optical system” refers to light that irradiates the subject among the members constituting the optical system when the subject and the acoustic wave detector are in acoustic contact with each other. It refers to the surface on the subject side of the emitted member. That is, in this embodiment, “the light exit surface in the optical system 120” refers to the surface of the prism 123 on the subject side.

また、本発明において「遮光部材の端部」とは、被検体側に位置する遮光部材の端部のことを指す。すなわち、本実施形態において「遮光部材１３０の端部」とは、遮光部材１３０の被検体６００と物理的に接している部分のことを指す。   In the present invention, the “end portion of the light shielding member” refers to an end portion of the light shielding member located on the subject side. That is, in the present embodiment, “the end portion of the light shielding member 130” refers to a portion of the light shielding member 130 that is physically in contact with the subject 600.

なお、本実施形態においては、２つの伝搬光路を備える光学系１２０が音響波検出器１１０を挟むように配置されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、光学系１２０を挟むように２つの音響波検出器１１０が配置されていてよい。または、音響波検出器１１０と光学系１２０とを１つずつ隣接させて配置してもよい。または、音響波検出器１１０と光学系１２０とをそれぞれ複数交互に配列させてもよい。   In the present embodiment, the optical system 120 including two propagation optical paths is disposed so as to sandwich the acoustic wave detector 110, but the present invention is not limited to this. For example, two acoustic wave detectors 110 may be disposed so as to sandwich the optical system 120. Alternatively, the acoustic wave detector 110 and the optical system 120 may be arranged adjacent to each other. Alternatively, a plurality of acoustic wave detectors 110 and optical systems 120 may be alternately arranged.

また、本実施形態においては、「音響波検出器１１０における光音響波の検出面」および「光学系１２０における光の出射面」は同一面としたが、本発明はこれに限定されない。遮光部材１３０が前述した配置となる限り、光学系、音響波検出器、および遮光部材のそれぞれはどのような配置であってもよい。   In the present embodiment, the “photoacoustic wave detection surface of the acoustic wave detector 110” and the “light emission surface of the optical system 120” are the same surface, but the present invention is not limited to this. As long as the light shielding member 130 has the above-described arrangement, the optical system, the acoustic wave detector, and the light shielding member may have any arrangement.

例えば、図２に示す光音響プローブのように、「音響波検出器１１０における光音響波の検出面」に対して、「光学系１２０における光の出射面」が傾いていてもよい。   For example, as in the photoacoustic probe illustrated in FIG. 2, the “light emitting surface of the optical system 120” may be inclined with respect to the “photoacoustic wave detecting surface of the acoustic wave detector 110”.

また、本実施形態においては、遮光部材１３０の端部は筐体１４０の開口面から突出しているが、本発明においては遮光部材の端部が筐体の被検体側の面と同一面に位置していてもよい。   In the present embodiment, the end of the light shielding member 130 protrudes from the opening surface of the housing 140. However, in the present invention, the end of the light shielding member is positioned on the same plane as the surface of the housing on the subject side. You may do it.

また、本発明はハンドヘルド型の光音響装置や、光音響プローブをロボットアームやステージに搭載した光音響装置に適用可能である。   Further, the present invention can be applied to a handheld photoacoustic apparatus or a photoacoustic apparatus in which a photoacoustic probe is mounted on a robot arm or a stage.

なお、光音響装置においては、光が照射されたあらゆる位置で光音響波が発生する。一方、単一の音響波検出素子では音響波検出素子から等距離の複数の位置で発生した光音響波を区別することができない。   In the photoacoustic apparatus, a photoacoustic wave is generated at any position where light is irradiated. On the other hand, a single acoustic wave detection element cannot distinguish photoacoustic waves generated at a plurality of positions equidistant from the acoustic wave detection element.

そこで、光音響装置においては、複数の音響波検出素子を備える音響波検出器を用いることが好ましい。そして、信号処理装置がそれぞれの音響波検出素子から得られた検出信号に基づいた画像再構成を行うことが好ましい。これにより、複数の位置のそれぞれの光学特性値を取得することができる。   Therefore, in the photoacoustic apparatus, it is preferable to use an acoustic wave detector including a plurality of acoustic wave detection elements. It is preferable that the signal processing device performs image reconstruction based on detection signals obtained from the respective acoustic wave detection elements. Thereby, the optical characteristic value of each of a plurality of positions can be acquired.

さらに、図３に示すように、複数の音響波検出素子１１２を備える音響波検出器１１０を採用したときに、素子の並び方向に開口を広げる場合がある。図３は、音響波検出器１１０の開口を広げることによって拡張した検出領域１１４を示す。   Furthermore, as shown in FIG. 3, when an acoustic wave detector 110 including a plurality of acoustic wave detection elements 112 is employed, the opening may be widened in the direction in which the elements are arranged. FIG. 3 shows the detection region 114 expanded by widening the aperture of the acoustic wave detector 110.

ところが、図３のように検出領域１１４に遮光部材１３０が存在する場合、遮光部材１３０の材料によっては、被検体内部で発生した光音響波の強度が遮光部材によって低減されてしまう場合がある。例えば、音響インピーダンスが音響整合材や被検体とは異なる材質を遮光部材に採用した場合、被検体内部で発生した光音響波を遮光部材が反射してしまう。これにより、音響波検出器が検出する光音響波の強度は低減してしまう。   However, when the light shielding member 130 exists in the detection region 114 as shown in FIG. 3, depending on the material of the light shielding member 130, the intensity of the photoacoustic wave generated inside the subject may be reduced by the light shielding member. For example, when a material whose acoustic impedance is different from that of the acoustic matching material or the subject is used for the light shielding member, the light shielding member reflects the photoacoustic wave generated inside the subject. Thereby, the intensity | strength of the photoacoustic wave which an acoustic wave detector detects will reduce.

そこで、音響波検出器１１０の開口を広げて被検体６００の広い領域からの光音響波を検出したい場合、検出領域１１４に遮光部材１３０が設けられていないことが好ましい。さらには、音響波検出器１１０の指向角の範囲内には遮光部材が配置されないことが好ましい。指向角とは、音響波検出器の最大変換効率（典型的には音響波検出器の正面からの光音響波に対する変換効率）から半分の変換効率となる角度のことである。   Therefore, when it is desired to detect the photoacoustic wave from a wide area of the subject 600 by expanding the opening of the acoustic wave detector 110, it is preferable that the light shielding member 130 is not provided in the detection area 114. Furthermore, it is preferable that the light shielding member is not disposed within the range of the directivity angle of the acoustic wave detector 110. The directivity angle is an angle at which the conversion efficiency is halved from the maximum conversion efficiency of the acoustic wave detector (typically, the conversion efficiency for the photoacoustic wave from the front of the acoustic wave detector).

ここで、図４を用いて音響波検出器１１０および遮光部材１３０の好適な配置を説明する。   Here, a preferred arrangement of the acoustic wave detector 110 and the light shielding member 130 will be described with reference to FIG.

図４において、θは音響波検出器１１０の指向角を表す。また、ｒは、音響波検出器１１０における光音響波の検出面の中心と、遮光部材１３０との距離を表す。また、ｄは、音響波検出器１１０における光音響波の検出面に対する遮光部材１３０の突出長を表す。すなわち、ｄは、音響波検出器１１０における光音響波の検出面と被検体６００との距離を表わす。   In FIG. 4, θ represents the directivity angle of the acoustic wave detector 110. R represents the distance between the center of the photoacoustic wave detection surface of the acoustic wave detector 110 and the light shielding member 130. D represents the protrusion length of the light shielding member 130 with respect to the photoacoustic wave detection surface of the acoustic wave detector 110. That is, d represents the distance between the photoacoustic wave detection surface of the acoustic wave detector 110 and the subject 600.

ここで、音響波検出器１１０の指向角の範囲内１１５に遮光部材１３０が配置されないようにするためには、次の式（１）を満たすように音響波検出器１１０および遮光部材１３０を配置すればよい。
ｄ＞ｒ・ｔａｎθ ・・・式（１）
なお、遮光部材が式（１）を満たさない配置であった場合でも、遮光部材に光音響波の強度が低減しにくい材料を採用することにより、被検体の広い領域からの光音響波を検出することができる。 Here, in order to prevent the light shielding member 130 from being disposed within the directivity angle range 115 of the acoustic wave detector 110, the acoustic wave detector 110 and the light shielding member 130 are disposed so as to satisfy the following equation (1). do it.
d> r · tan θ Formula (1)
Even when the light shielding member is arranged so as not to satisfy the formula (1), a photoacoustic wave from a wide area of the subject is detected by using a material that does not easily reduce the intensity of the photoacoustic wave. can do.

ここで、光音響波の強度が低減しにくい材料としては、音響インピーダンスが音響整合材５００や被検体６００のそれと近い材料であることが好ましい。また、光音響波の強度が低減しにくい材料としては、光音響波の減衰係数が音響整合材５００や被検体６００のそれ以下の材料であることが好ましい。   Here, the material in which the intensity of the photoacoustic wave is difficult to reduce is preferably a material having an acoustic impedance close to that of the acoustic matching material 500 or the subject 600. In addition, the material in which the intensity of the photoacoustic wave is difficult to reduce is preferably a material having a photoacoustic wave attenuation coefficient lower than that of the acoustic matching material 500 or the subject 600.

（被検体情報取得方法）
次に、図１を参照しつつ、本実施形態に係る光音響装置を用いた被検体情報の取得方法を説明する。 (Subject information acquisition method)
Next, a method for acquiring subject information using the photoacoustic apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

まず、光源２００によって発せられた光１２４は、バンドルファイバ１２１によって導かれ、拡散板１２２、プリズム１２３によって所望の形状に加工された後に、被検体６００へ照射される。   First, the light 124 emitted from the light source 200 is guided by the bundle fiber 121, processed into a desired shape by the diffusion plate 122 and the prism 123, and then irradiated onto the subject 600.

そして、音響波検出素子１１２は、光１２４が被検体６００に照射されることにより被検体６００内部で発生した光音響波を、音響整合材５００および音響整合層１１１を介して検出して検出信号を出力する。   The acoustic wave detection element 112 detects a photoacoustic wave generated inside the subject 600 by irradiating the subject 600 with the light 124 via the acoustic matching material 500 and the acoustic matching layer 111, and detects a detection signal. Is output.

次に、信号処理装置３００は、音響波検出素子１１２から出力された検出信号に対して増幅、ディジタル変換、画像再構成などを行うことにより被検体情報を取得する。そして、取得した被検体情報はモニタ４００に表示される。   Next, the signal processing device 300 acquires subject information by performing amplification, digital conversion, image reconstruction, and the like on the detection signal output from the acoustic wave detection element 112. The acquired subject information is displayed on the monitor 400.

ここで、本発明において被検体情報とは、被検体内で発生した光音響波の初期音圧、あるいは初期音圧から導かれる光エネルギ吸収密度、吸収係数、組織を構成する物質の濃度、ならびにそれらの分布を指す。また、物質の濃度とは、例えば、酸素飽和度や酸化・還元ヘモグロビン濃度などである。   Here, in the present invention, the subject information is the initial sound pressure of the photoacoustic wave generated in the subject, or the optical energy absorption density derived from the initial sound pressure, the absorption coefficient, the concentration of the substance constituting the tissue, and Refers to their distribution. The substance concentration is, for example, oxygen saturation or oxidized / reduced hemoglobin concentration.

本実施形態においては、遮光部材１３０により音響波検出器１１０の検出面で発生する光音響波は低減されている。そのため、本実施形態に係る光音響装置によって得られた被検体情報は、音響波検出器１１０の検出面で発生した光音響波に起因するノイズが低減されている。   In the present embodiment, the photoacoustic wave generated on the detection surface of the acoustic wave detector 110 by the light shielding member 130 is reduced. Therefore, the subject information obtained by the photoacoustic apparatus according to the present embodiment has reduced noise due to the photoacoustic wave generated on the detection surface of the acoustic wave detector 110.

以下、本実施形態に係る被検体情報取得装置の主要な構成について説明する。   Hereinafter, a main configuration of the subject information acquiring apparatus according to the present embodiment will be described.

（音響波検出器１１０）
音響波検出器１１０は、光音響波を検出可能に構成されていればどのような構成であってもよい。 (Acoustic wave detector 110)
The acoustic wave detector 110 may have any configuration as long as it is configured to detect photoacoustic waves.

そこで、音響波検出器１１０の構成の一部としては、本実施形態の構成のほかに、光音響波を集音する音響レンズや音響波検出素子１１２の保護層などが挙げられる。   Thus, as a part of the configuration of the acoustic wave detector 110, in addition to the configuration of the present embodiment, an acoustic lens that collects photoacoustic waves, a protective layer of the acoustic wave detection element 112, and the like can be given.

また、音響波検出素子１１２としては、圧電現象を用いたトランスデューサ、光の共振を用いたトランスデューサ、容量の変化を用いたトランスデューサなど光音響波を検出できるものであれば、どのような音響波検出素子を用いてもよい。   As the acoustic wave detecting element 112, any acoustic wave detecting element can be used as long as it can detect a photoacoustic wave, such as a transducer using a piezoelectric phenomenon, a transducer using light resonance, or a transducer using a change in capacitance. An element may be used.

特に、静電容量型トランスデューサ（ＣＭＵＴ）は、音響インピーダンスが人体と近く、また、広帯域な受信特性を有しているため音響波検出素子１１２としては好ましい。   In particular, a capacitive transducer (CMUT) is preferable as the acoustic wave detecting element 112 because the acoustic impedance is close to that of a human body and has a wide band reception characteristic.

さらに、音響波検出素子１１２としては、典型的には複数の音響波検出素子が１次元あるいは２次元に配置されたものがよい。このような多次元配列素子を用いることで、同時に複数の場所で光音響波を検出することができ、検出時間を短縮できると共に、被検体の振動などの影響を低減できる。   Furthermore, as the acoustic wave detecting element 112, a plurality of acoustic wave detecting elements are typically arranged one-dimensionally or two-dimensionally. By using such a multidimensional array element, photoacoustic waves can be detected simultaneously at a plurality of locations, the detection time can be shortened, and influences such as vibration of the subject can be reduced.

（光学系１２０）
本実施形態において光学系１２０とは、光源２００によって発せられた光を被検体６００まで導く光学素子の総称である。すなわち、光学系１２０は、光源２００によって発せられた光を被検体６００まで導くことができる構成であればどのような構成であってもよい。 (Optical system 120)
In the present embodiment, the optical system 120 is a generic term for optical elements that guide light emitted from the light source 200 to the subject 600. That is, the optical system 120 may have any configuration as long as it can guide the light emitted from the light source 200 to the subject 600.

例えば、ミラーや全反射プリズムなどを用いて被検体６００に光を導いてもよい。   For example, light may be guided to the subject 600 using a mirror, a total reflection prism, or the like.

なお、光学系１２０の光の出射面は音響整合材５００と物理的に接触しないように配置されることが好ましい。このような構成とすることで、出射面に付着する音響整合材５００を低減することができるため、所望の光強度分布の光を被検体６００に照射することができる。   Note that the light exit surface of the optical system 120 is preferably disposed so as not to physically contact the acoustic matching material 500. With such a configuration, the acoustic matching material 500 attached to the emission surface can be reduced, and thus the subject 600 can be irradiated with light having a desired light intensity distribution.

（遮光部材１３０）
遮光部材１３０は、音響波検出器１１０の検出面へ照射される光学系１２０から出射された光の強度を低減させるための部材である。 (Light shielding member 130)
The light shielding member 130 is a member for reducing the intensity of light emitted from the optical system 120 that is irradiated onto the detection surface of the acoustic wave detector 110.

出射光の光強度を低減させるために、遮光部材１３０の材料としては出射光を吸収する材料や出射光を反射する材料などを採用することが必要である。   In order to reduce the light intensity of the emitted light, it is necessary to employ a material that absorbs the emitted light, a material that reflects the emitted light, or the like as the material of the light shielding member 130.

例えば、遮光部材１３０には、アルミや鉄鋼などの金属や、ポリカーボネート、アクリル、ポリアセタールなどの樹脂や、セラミックスなどの無機材料などを用いることができる。なお、ポリカーボネートやアクリルなどの典型的に光に対して透明な材料は、着色して遮光部材１３０として用いてもよい。   For example, the light shielding member 130 can be made of a metal such as aluminum or steel, a resin such as polycarbonate, acrylic, or polyacetal, or an inorganic material such as ceramic. Note that a material that is typically transparent to light, such as polycarbonate or acrylic, may be colored and used as the light blocking member 130.

また、遮光部材１３０には、金属の表面に加工を施したものを用いることもできる。例えば、遮光部材１３０には、アルミ表面につや消しブラックアルマイト処理したものを用いることができる。   The light shielding member 130 may be a metal surface processed. For example, the light shielding member 130 may be made of an aluminum surface that has been matte black anodized.

また、前述したように音響波検出器１１０の開口を広げる場合、遮光部材１３０は、音響インピーダンスが音響整合材５００や被検体６００のそれと近い材料であることが好ましい。   Further, as described above, when the opening of the acoustic wave detector 110 is widened, the light shielding member 130 is preferably a material having an acoustic impedance close to that of the acoustic matching material 500 or the subject 600.

なお、生体表面の音響インピーダンスは典型的には１．５×１０６ｋｇ・ｍ−２・ｓ−１であるため、音響整合材もそれに近い音響インピーダンスとするために、１．５×１０６ｋｇ・ｍ−２・ｓ−１程度であることが好ましい。したがって、遮光部材１３０の音響インピーダンスもそれに近いものである値であるほど好ましい。 Since the acoustic impedance of the living body surface is typically 1.5 × 10 6 kg · m −2 · s −1 , the acoustic matching material also has an acoustic impedance close to that of 1.5 × 10 6 It is preferably about kg · m −2 · s −1 . Therefore, the acoustic impedance of the light shielding member 130 is preferably as close as possible.

例えば、生体表面の音響インピーダンスと音響インピーダンスが近い材料としては、シリコンゴム、ポリメチルペンテン、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ樹脂）などを用いることができる。   For example, silicon rubber, polymethylpentene, ethylene / vinyl acetate copolymer resin (EVA resin), or the like can be used as a material having an acoustic impedance close to that of the living body surface.

また、前述したように、遮光部材１３０は、減衰係数が音響整合材５００や被検体６００のそれ以下の材料であることが好ましい。また、音響整合材５００の減衰係数も、被検体６００の減衰係数以下であることが好ましい。ここで、典型的な生体の減衰係数は、１ｄＢ・ｃｍ−１・ＭＨｚ−１である。 Further, as described above, it is preferable that the light shielding member 130 is made of a material whose attenuation coefficient is lower than that of the acoustic matching material 500 or the subject 600. The attenuation coefficient of the acoustic matching material 500 is also preferably less than or equal to the attenuation coefficient of the subject 600. Here, a typical biological attenuation coefficient is 1 dB · cm −1 · MHz −1 .

遮光部材１３０は被検体と直接触れて変形しない程度の機械的強度が必要である。そこで、遮光部材１３０が音響波検出器１１０または光学系１２０の一部と接する構成とすることにより機械的強度を高めてもよい。   The light shielding member 130 needs to have a mechanical strength such that it does not deform by being in direct contact with the subject. Therefore, the mechanical strength may be increased by adopting a configuration in which the light shielding member 130 is in contact with a part of the acoustic wave detector 110 or the optical system 120.

なお、例えば、図５に示す光音響プローブのように、筐体１４０の一部を遮光部材１３０として用いてもよい。図５に示す筐体１４０は、音響波検出器１１０と光学系１２０とを分離するための仕切り１４１を有している。図５に示す光音響プローブにおいては、この仕切り１４１を遮光部材１３０として用いている。ただし、筐体１４０の一部を遮光部材１３０として用いる形態は、図５に示す形態に限定されない。本発明は、筐体１４０の一部を遮光部材１３０として用いるあらゆる形態を包含している。   For example, a part of the housing 140 may be used as the light shielding member 130 as in the photoacoustic probe shown in FIG. A housing 140 shown in FIG. 5 has a partition 141 for separating the acoustic wave detector 110 and the optical system 120. In the photoacoustic probe shown in FIG. 5, the partition 141 is used as the light shielding member 130. However, the form in which a part of the housing 140 is used as the light shielding member 130 is not limited to the form shown in FIG. The present invention includes all forms in which a part of the housing 140 is used as the light shielding member 130.

また、例えば、図６に示す光音響プローブのように、遮光部材１３０は光学系１２０の全周を囲うように設けられてもよい。図６Ａは、遮光部材１３０が光学系１２０を囲う光音響プローブの断面図である。また、図６Ｂは、図６Ａに示す光音響プローブを紙面上方向から見た上面図である。このように、遮光部材１３０が光学系１２０の全周を囲うように配置されることにより、音響波検出器１１０における光音響の検出面に照射される光がより低減される。   Further, for example, as in the photoacoustic probe shown in FIG. 6, the light shielding member 130 may be provided so as to surround the entire circumference of the optical system 120. FIG. 6A is a cross-sectional view of the photoacoustic probe in which the light shielding member 130 surrounds the optical system 120. FIG. 6B is a top view of the photoacoustic probe shown in FIG. 6A as viewed from above. As described above, the light shielding member 130 is disposed so as to surround the entire circumference of the optical system 120, whereby the light applied to the photoacoustic detection surface of the acoustic wave detector 110 is further reduced.

また、例えば、図７に示す光音響プローブのように、遮光部材１３０は音響波検出器１１０の全周を囲うように設けられてもよい。図７Ａは、遮光部材１３０が音響波検出器１１０を囲う光音響プローブの断面図である。また、図７Ｂは、図７Ａに示す光音響プローブを紙面上方向から見た上面図である。このように、遮光部材１３０が音響波検出器１１０の全周を囲うように配置されることにより、音響波検出器１１０における光音響の検出面に照射される光がより低減される。   Further, for example, like the photoacoustic probe shown in FIG. 7, the light shielding member 130 may be provided so as to surround the entire circumference of the acoustic wave detector 110. FIG. 7A is a cross-sectional view of the photoacoustic probe in which the light shielding member 130 surrounds the acoustic wave detector 110. FIG. 7B is a top view of the photoacoustic probe shown in FIG. 7A as viewed from above. As described above, the light shielding member 130 is disposed so as to surround the entire circumference of the acoustic wave detector 110, whereby the light applied to the photoacoustic detection surface of the acoustic wave detector 110 is further reduced.

なお、図６、図７に示す遮光部材１３０はリング状に設けられているが、光学系１２０または音響波検出器１１０の囲むことができる限りどのように遮光部材１３０を設けてもよい。例えば、中空の直方体形状の遮光部材１３０が光学系１２０または音響波検出器１１０を囲ってもよい。   Although the light shielding member 130 shown in FIGS. 6 and 7 is provided in a ring shape, the light shielding member 130 may be provided in any way as long as the optical system 120 or the acoustic wave detector 110 can be surrounded. For example, a hollow rectangular parallelepiped light shielding member 130 may surround the optical system 120 or the acoustic wave detector 110.

（筐体１４０）
筐体１４０は、音響波検出器１１０、光学系１２０、および遮光部材１３０などの光音響プローブの各構成を格納する外箱である。また、筐体はハウジングと呼ばれることもある。 (Case 140)
The housing 140 is an outer box that stores the components of the photoacoustic probe such as the acoustic wave detector 110, the optical system 120, and the light shielding member 130. Further, the housing is sometimes called a housing.

筐体１４０の材料としては、アルミや鉄鋼などの金属や、ポリカーボネート、アクリル、ポリアセタールなどの樹脂や、セラミックスなどの無機材料などを用いることができる。   As a material of the housing 140, a metal such as aluminum or steel, a resin such as polycarbonate, acrylic, or polyacetal, an inorganic material such as ceramic, or the like can be used.

なお、被検体への光の照射や被検体からの光音響波の検出を妨げないように、筐体１４０は、被検体６００と光学系１２０との間や被検体６００と音響波検出器１１０との間に設けられないことが好ましい。すなわち、筐体１４０の被検体側の面は開口されていることが好ましい。   Note that the housing 140 is provided between the subject 600 and the optical system 120 or between the subject 600 and the acoustic wave detector 110 so as not to hinder light irradiation on the subject and detection of photoacoustic waves from the subject. It is preferable not to be provided between. That is, it is preferable that the subject-side surface of the housing 140 is opened.

ただし、筐体１４０が被検体６００および音響波検出器１１０と音響整合を図ることのできる材料で構成されていれば、被検体６００と音響波検出器１１０との間が筐体１４０で囲われていてもよい。   However, if the casing 140 is made of a material capable of achieving acoustic matching with the subject 600 and the acoustic wave detector 110, the casing 140 surrounds the subject 600 and the acoustic wave detector 110. It may be.

また、筐体１４０が被検体に照射する光に対して透過性のある材料で構成されていれば、被検体６００と光学系１２０との間が筐体１４０で囲われていてもよい。   Further, as long as the housing 140 is made of a material that is transmissive to the light with which the subject is irradiated, the housing 140 may surround the subject 600 and the optical system 120.

また、本発明をハンドヘルド型の光音響装置に適用する場合、筐体１４０は作業者が光音響プローブを把持するための把持部を有していることが好ましい。   Further, when the present invention is applied to a handheld photoacoustic apparatus, the housing 140 preferably has a gripping part for an operator to grip the photoacoustic probe.

（光源２００）
光源２００は、例えば６００ｎｍから１１００ｎｍ程度の波長の近赤外線を発光するものであることが好ましい。また、光源２００は、５ナノ秒乃至５０ナノ秒のパルス光を発生可能であることが好ましい。 (Light source 200)
The light source 200 preferably emits near infrared light having a wavelength of about 600 nm to 1100 nm, for example. The light source 200 is preferably capable of generating pulsed light of 5 to 50 nanoseconds.

光源２００としては大出力が得られるためレーザが好ましいが、レーザのかわりに発光ダイオードなどを用いることも可能である。   As the light source 200, a laser is preferable because a large output can be obtained, but a light emitting diode or the like can be used instead of the laser.

レーザとしては、固体レーザ、ガスレーザ、ファイバーレーザ、色素レーザ、半導体レーザなど様々なレーザを使用することができる。   As the laser, various lasers such as a solid laser, a gas laser, a fiber laser, a dye laser, and a semiconductor laser can be used.

例えば、光源２００としては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザやアレクサンドライトレーザなどのパルスレーザを用いることができる。また、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光を励起光とするＴｉ：ｓａレーザやＯＰＯレーザなどを用いてもよい。   For example, as the light source 200, a pulse laser such as an Nd: YAG laser or an Alexandrite laser can be used. Further, a Ti: sa laser or an OPO laser using Nd: YAG laser light as excitation light may be used.

（信号処理装置３００）
信号処理装置３００は、音響波検出器１１０から得られる検出信号を増幅し、その検出信号をアナログ信号からデジタル信号に変換することが好ましい。 (Signal processing device 300)
The signal processing device 300 preferably amplifies the detection signal obtained from the acoustic wave detector 110 and converts the detection signal from an analog signal to a digital signal.

なお、本明細書において「検出信号」とは、音響波検出器１１０から出力されるアナログ信号も、その後ＡＤ変換されたデジタル信号も含む概念である。   In the present specification, the “detection signal” is a concept including both an analog signal output from the acoustic wave detector 110 and a digital signal after AD conversion.

さらに、信号処理装置３００は、検出信号に基づく画像再構成により被検体内部の光学特性値分布を取得する。信号処理装置３００は、典型的にはワークステーションなどであり、画像再構成処理などがあらかじめプログラミングされたソフトウェアを実行する。   Furthermore, the signal processing device 300 acquires the optical characteristic value distribution inside the subject by image reconstruction based on the detection signal. The signal processing apparatus 300 is typically a workstation or the like, and executes software in which image reconstruction processing or the like is programmed in advance.

また、画像再構成アルゴリズムとしては、例えば、トモグラフィー技術で通常に用いられるタイムドメインあるいはフーリエドメインでの逆投影などが使われる。   As the image reconstruction algorithm, for example, back projection in the time domain or Fourier domain, which is usually used in tomography technology, is used.

なお、再構成の時間に多くを有することが可能な場合は、信号処理装置３００は繰り返し処理による逆問題解析法などの画像再構成手法を利用されることもできる。   Note that when it is possible to have a lot of reconstruction time, the signal processing apparatus 300 can use an image reconstruction technique such as an inverse problem analysis method by iterative processing.

また、音響レンズなどを有する音響波検出器を用いることで、信号処理装置３００は画像再構成を行うことなく被検体内部の光学特性分布を形成することもできる。   Further, by using an acoustic wave detector having an acoustic lens or the like, the signal processing device 300 can also form an optical characteristic distribution inside the subject without performing image reconstruction.

また、信号処理装置３００は、音響波検出器１１０から得られる検出信号が複数の場合は、同時に複数の信号を処理できることが好ましい。それにより、画像を形成するまでの時間を短縮できる。   In addition, when there are a plurality of detection signals obtained from the acoustic wave detector 110, the signal processing device 300 is preferably capable of processing a plurality of signals at the same time. Thereby, the time until the image is formed can be shortened.

また、信号処理装置３００は、増幅器、Ａ／Ｄ変換器、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）チップなどのそれぞれ別の装置から構成されてもよい。   In addition, the signal processing device 300 may be configured by separate devices such as an amplifier, an A / D converter, and an FPGA (Field Programmable Gate Array) chip.

なお、以上説明した信号処理をプログラムとして構成して信号処理装置３００に実行させてもよい。   Note that the signal processing described above may be configured as a program and executed by the signal processing device 300.

また、信号処理装置３００は、光音響プローブの構成の一部として提供されてもよい。このとき、光音響プローブに備えられた信号処理装置で一部の信号処理を行い、残りの信号処理を光音響プローブの外部に設けられた信号処理装置で行ってもよい。   Further, the signal processing device 300 may be provided as a part of the configuration of the photoacoustic probe. At this time, a part of the signal processing may be performed by the signal processing device provided in the photoacoustic probe, and the remaining signal processing may be performed by the signal processing device provided outside the photoacoustic probe.

（モニタ４００）
モニタ４００は、信号処理装置３００から出力される光学特性値を表示する装置であり、典型的には液晶ディスプレイなどが利用される。なお、本発明の被検体情報取得装置とは別に提供されていてもよい。 (Monitor 400)
The monitor 400 is a device that displays an optical characteristic value output from the signal processing device 300, and typically uses a liquid crystal display or the like. In addition, you may provide separately from the subject information acquisition apparatus of this invention.

（音響整合材５００）
これは本発明の被検体情報取得装置の一部を構成するものではないが、以下に説明する。音響整合材５００は、被検体６００と音響波検出器１１０との間に設けられることにより、被検体６００と音響波検出器１１０との音響整合を図る部材である。
典型的には、音響整合材５００としては、水、オイル、アルコールなどから構成されるジェルが用いられる。 (Acoustic matching material 500)
This does not constitute a part of the subject information acquisition apparatus of the present invention, but will be described below. The acoustic matching material 500 is a member that is provided between the subject 600 and the acoustic wave detector 110 so as to achieve acoustic matching between the subject 600 and the acoustic wave detector 110.
Typically, as the acoustic matching material 500, a gel made of water, oil, alcohol or the like is used.

（被検体６００）
これは本発明の被検体情報取得装置の一部を構成するものではないが、以下に説明する。本実施形態に係る被検体情報取得装置は、人や動物の悪性腫瘍や血管疾患などの診断や化学治療の経過観察などを主な目的とする。よって、被検体６００としては、具体的には人体や動物の乳房や指、手足などの診断の対象部位が想定される。 (Subject 600)
This does not constitute a part of the subject information acquisition apparatus of the present invention, but will be described below. The object information acquiring apparatus according to the present embodiment is mainly intended for diagnosis of human or animal malignant tumors, vascular diseases, etc., follow-up of chemical treatment, and the like. Therefore, specifically, the subject 600 is assumed to be a target site for diagnosis such as breasts, fingers, and limbs of a human body or an animal.

例えば、被検体６００が生体である場合、本実施形態に係る被検体情報取得装置では、被検体６００の内部に存在する光吸収体としての血管などをイメージングすることができる。また、光吸収体としては、生体内において比較的に光吸収係数の大きいヘモグロビン、水、メラニン、コラーゲン、脂質などや、これらから構成される生体組織が挙げられる。   For example, when the subject 600 is a living body, the subject information acquiring apparatus according to the present embodiment can image a blood vessel or the like as a light absorber existing inside the subject 600. Examples of the light absorber include hemoglobin, water, melanin, collagen, lipid, and the like, which have a relatively large light absorption coefficient in the living body, and living tissue composed of these.

（第２の実施形態）
次に、図８を参照しつつ、第２の実施形態に係る光音響プローブを説明する。図８は第２の実施形態に係る光音響プローブの断面図である。本実施形態は、光音響プローブが光音響波の強度を低減させる遮音部材１５０を有している点が他の実施形態とは異なる。 (Second Embodiment)
Next, the photoacoustic probe according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view of the photoacoustic probe according to the second embodiment. This embodiment is different from the other embodiments in that the photoacoustic probe has a sound insulating member 150 that reduces the intensity of the photoacoustic wave.

本実施形態に係る光音響プローブは、音響波検出器１１０と光学系１２０との間に光を低減するための遮光部材１３０を設けている。そのため、光学系１２０から光が出射されると、遮光部材１３０が光を吸収して光音響波を発生させてしまう。この遮光部材１３０で発生した光音響波が音響波検出器１１０の外表面を伝わって音響波検出素子１１２に到達することにより、検出信号のノイズとなってしまう。そこで、遮光部材１３０で発生した光音響波に起因するノイズを低減することを目的として、本実施形態では遮光部材１３０と音響波検出器１１０との間に遮音部材１５０を設けている。   In the photoacoustic probe according to the present embodiment, a light shielding member 130 for reducing light is provided between the acoustic wave detector 110 and the optical system 120. Therefore, when light is emitted from the optical system 120, the light shielding member 130 absorbs the light and generates a photoacoustic wave. When the photoacoustic wave generated by the light shielding member 130 travels on the outer surface of the acoustic wave detector 110 and reaches the acoustic wave detection element 112, noise of the detection signal is generated. Therefore, in the present embodiment, the sound insulation member 150 is provided between the light shielding member 130 and the acoustic wave detector 110 in order to reduce noise caused by the photoacoustic wave generated in the light shielding member 130.

光音響波の強度を低減させるために、遮音部材１５０の材料としては光音響波を減衰させる材料や光音響波を反射する材料などを採用することが必要である。   In order to reduce the intensity of the photoacoustic wave, it is necessary to employ a material that attenuates the photoacoustic wave, a material that reflects the photoacoustic wave, or the like as the material of the sound insulating member 150.

なお、遮光部材１３０と音響波検出器１１０との間に空隙を設ける構成にして、その空隙すなわち空気を遮音部材１５０としてもよい。   Note that a space may be provided between the light shielding member 130 and the acoustic wave detector 110, and the space, that is, air may be used as the sound insulation member 150.

また、遮光部材１３０の材料に光音響波が減衰する材料を適用し、遮光部材１３０自体が遮音部材として機能してもよい。   Further, a material that attenuates a photoacoustic wave may be applied to the material of the light shielding member 130, and the light shielding member 130 itself may function as a sound insulation member.

本実施形態の構成によれば、遮光部材１３０で発生した光音響波の強度が遮音部材１５０で低減される。そのため、遮光部材１３０で発生した光音響波に起因するノイズを低減することができる。   According to the configuration of the present embodiment, the intensity of the photoacoustic wave generated by the light blocking member 130 is reduced by the sound insulating member 150. Therefore, noise due to the photoacoustic wave generated in the light shielding member 130 can be reduced.

（第３の実施形態）
次に、図９を参照しつつ、第３の実施形態に係る光音響プローブを説明する。図９は本実施形態に係る光音響プローブの断面図である。本実施形態は、光音響プローブが位置決め部材１６０を有している点が他の実施形態とは異なる。 (Third embodiment)
Next, a photoacoustic probe according to a third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view of the photoacoustic probe according to the present embodiment. This embodiment is different from the other embodiments in that the photoacoustic probe has a positioning member 160.

本実施形態に係る音響波検出器１１０は、光音響プローブから取り外せるように他の構成と接合されていない。この構成により、音響波検出器１１０を単体で使用することができ、音響波検出器１１０によりＢモードやドップラなどの超音波画像を取得するときの操作性がよくなる。   The acoustic wave detector 110 according to the present embodiment is not joined to another configuration so as to be removable from the photoacoustic probe. With this configuration, the acoustic wave detector 110 can be used alone, and the operability when acquiring an ultrasonic image such as B mode or Doppler by the acoustic wave detector 110 is improved.

また、本実施形態に係る光音響プローブは、音響波検出器１１０を光音響プローブに再現よく取り付けるための位置決め部材１６０を有している。ここで、位置決め部材１６０は、点線で囲んだ段差である位置決め部１６１を設けている。そして、音響波検出器１１０を光音響プローブに装着するときに、位置決め部１６１に音響波検出器１１０を突き当てることにより、音響波検出器１１０を所定の位置に配置している。   In addition, the photoacoustic probe according to the present embodiment has a positioning member 160 for attaching the acoustic wave detector 110 to the photoacoustic probe with good reproducibility. Here, the positioning member 160 is provided with a positioning portion 161 that is a step surrounded by a dotted line. When the acoustic wave detector 110 is attached to the photoacoustic probe, the acoustic wave detector 110 is disposed at a predetermined position by abutting the acoustic wave detector 110 against the positioning unit 161.

このように、本実施形態に係る光音響プローブは、位置決め部１６１を備えていることにより、音響波検出器１１０を再現よく所定の位置に配置することができる。   As described above, the photoacoustic probe according to the present embodiment includes the positioning unit 161, so that the acoustic wave detector 110 can be arranged at a predetermined position with high reproducibility.

なお、位置決め部１６１は位置決め部材１６０ではなく、光音響プローブを構成する他の部材に形成してもよい。例えば、図１０に示すように、遮光部材に位置決め部を形成してもよい。   Note that the positioning portion 161 may be formed not on the positioning member 160 but on other members constituting the photoacoustic probe. For example, as shown in FIG. 10, a positioning part may be formed on the light shielding member.

図１０Ａは、位置決め部１６１を遮光部材１３０に形成した光音響プローブの断面図である。また、図１０Ｂは、図１０Ａに示された位置決め部１６１に音響波検出器１１０を突き当てて装着したときの光音響プローブの断面図である。   FIG. 10A is a cross-sectional view of the photoacoustic probe in which the positioning portion 161 is formed on the light shielding member 130. 10B is a cross-sectional view of the photoacoustic probe when the acoustic wave detector 110 is attached to the positioning unit 161 shown in FIG. 10A.

なお、図１０では遮光部材１３０に位置決め部１６１を形成したが、その他の部材、特に位置決めされる部材に位置決め部１６１を形成してもよい。すなわち、位置決めされる音響波検出器１１０に位置決め部１６１を形成してもよい。   In addition, although the positioning part 161 was formed in the light shielding member 130 in FIG. 10, you may form the positioning part 161 in another member, especially the member to be positioned. That is, the positioning unit 161 may be formed in the acoustic wave detector 110 to be positioned.

また、位置決め部は、音響波検出器を突き当てるための段差に限られず、音響波検出器を再現よく位置決めすることができる限りどのような構成であってもよい。例えば、位置決め部には位置決めピンを採用することができる。   Further, the positioning unit is not limited to the step for abutting the acoustic wave detector, and may have any configuration as long as the acoustic wave detector can be positioned with good reproducibility. For example, a positioning pin can be employed for the positioning portion.

さらに、位置決めされる部材は音響波検出器に限られず、光音響プローブと着脱可能となっているあらゆる部材を位置決めされる部材としてしてもよい。   Furthermore, the member to be positioned is not limited to the acoustic wave detector, and any member that can be attached to and detached from the photoacoustic probe may be used as the member to be positioned.

１００ 光音響プローブ
１１０ 音響波検出器
１２０ 光学系
１３０ 遮光部材
２００ 光源
３００ 信号処理装置
５００ 音響整合材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Photoacoustic probe 110 Acoustic wave detector 120 Optical system 130 Light-shielding member 200 Light source 300 Signal processing apparatus 500 Acoustic matching material

Claims (21)

光源により発せられた光を導いて出射光を被検体へ照射する光学系と、
前記出射光が被検体に照射されることにより被検体内部で発生した光音響波を検出して検出信号を出力する音響波検出器と、
前記光学系と前記音響波検出器との間に配置され、
前記音響波検出器における光音響波の検出面に照射される前記出射光の強度を低減させる遮光部材と、を有することを特徴とする被検体情報取得装置。 An optical system for guiding the light emitted by the light source and irradiating the subject with the emitted light;
An acoustic wave detector that detects a photoacoustic wave generated inside the subject by irradiating the subject with the emitted light and outputs a detection signal; and
Arranged between the optical system and the acoustic wave detector;
An object information acquiring apparatus comprising: a light shielding member that reduces the intensity of the emitted light irradiated on a photoacoustic wave detection surface of the acoustic wave detector. 前記音響波検出器および前記遮光部材は、
前記音響波検出器と前記被検体とが音響的に接触したときに、前記遮光部材と前記被検体とが物理的に接触するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得装置。 The acoustic wave detector and the light shielding member are:
2. The device according to claim 1, wherein the light shielding member and the subject are in physical contact with each other when the acoustic wave detector and the subject are in acoustic contact. Subject information acquisition apparatus. 前記音響波検出器および前記遮光部材は、
前記遮光部材と前記被検体とが物理的に接触したときに、前記音響波検出器と前記被検体とが物理的に接触しないように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の被検体情報取得装置。 The acoustic wave detector and the light shielding member are:
3. The device according to claim 1, wherein the acoustic wave detector and the subject are not physically contacted when the light shielding member and the subject are physically contacted. The subject information acquisition apparatus described. 前記光学系、前記音響波検出器、および前記遮光部材を格納する筐体を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。   4. The subject information acquisition apparatus according to claim 1, further comprising a housing that stores the optical system, the acoustic wave detector, and the light shielding member. 5. 前記音響波検出器および前記遮光部材は、前記音響波検出器における光音響波の検出面が前記遮光部材の端部よりも前記筐体の内部に位置するように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の被検体情報取得装置。   The acoustic wave detector and the light shielding member are arranged such that a photoacoustic wave detection surface of the acoustic wave detector is located inside the casing with respect to an end of the light shielding member. The subject information acquisition apparatus according to claim 4. 前記遮光部材は前記筐体の一部から構成されていることを特徴とする請求項４または５に記載の被検体情報取得装置。   6. The subject information acquiring apparatus according to claim 4, wherein the light shielding member is formed of a part of the casing. 前記遮光部材の材料は、前記被検体に音響インピーダンスが近い材料であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。   The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein a material of the light shielding member is a material having an acoustic impedance close to that of the object. 前記遮光部材の材料は、前記被検体よりも光音響波の減衰係数が小さい材料であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。   8. The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the material of the light shielding member is a material having an attenuation coefficient of a photoacoustic wave smaller than that of the object. 9. 前記遮光部材が前記音響波検出器の指向角の範囲内に配置されていないことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。   The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the light shielding member is not disposed within a range of a directivity angle of the acoustic wave detector. 前記音響波検出器の指向角をθとし、
前記音響波検出器における光音響波の検出面の中心と、前記遮光部材との距離をｒとし、
前記音響波検出器における光音響波の検出面に対する前記遮光部材の突出長をｄとしたとき、
次の式（１）を満たすように前記音響波検出器および前記遮光部材を配置することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
ｄ＞ｒ・ｔａｎθ ・・・式（１） The directivity angle of the acoustic wave detector is θ,
The distance between the center of the photoacoustic wave detection surface in the acoustic wave detector and the light shielding member is r,
When the projection length of the light shielding member with respect to the photoacoustic wave detection surface in the acoustic wave detector is d,
The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the acoustic wave detector and the light shielding member are arranged so as to satisfy the following expression (1).
d> r · tan θ Formula (1) 前記検出信号に基づき被検体情報を取得する信号処理装置を有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。   The object information acquiring apparatus according to claim 1, further comprising a signal processing apparatus that acquires object information based on the detection signal. 前記光学系および前記音響波検出器は、隣接して配置されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。   The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the optical system and the acoustic wave detector are arranged adjacent to each other. 前記遮光部材は前記音響波検出器の全周を囲うように設けられていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。   The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the light shielding member is provided so as to surround the entire circumference of the acoustic wave detector. 前記遮光部材は前記光学系の全周を囲うように設けられていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。   The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the light shielding member is provided so as to surround the entire circumference of the optical system. 前記音響波検出器と前記遮光部材との間に空隙が設けられるように、前記音響波検出器および前記遮光部材は配置されていることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。   15. The acoustic wave detector and the light shielding member are arranged so that a gap is provided between the acoustic wave detector and the light shielding member. The subject information acquisition apparatus described. 前記音響波検出器と前記被検体とは音響整合材を介して音響的に接触していることを特徴とする請求項１から１５に記載の被検体情報取得装置。   The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the acoustic wave detector and the object are in acoustic contact with each other via an acoustic matching material. 前記光学系は、
前記音響波検出器と前記被検体とが前記音響整合材を介して音響的に接触したときに、前記光学系における光の出射面と前記音響整合材とが物理的に接触しないように配置されていることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。 The optical system is
When the acoustic wave detector and the subject are in acoustic contact with each other through the acoustic matching material, the light emitting surface of the optical system and the acoustic matching material are arranged so as not to physically contact each other. The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the object information acquiring apparatus is one. 前記音響波検出器は静電容量型トランスデューサを含むことを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。   The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the acoustic wave detector includes a capacitive transducer. 光源により発せられた光を導いて出射光を被検体に照射する光学系と、
前記出射光が被検体に照射されることにより発生した光音響波を検出して検出信号を出力する音響波検出器と、
前記光学系と前記音響波検出器との間に配置され、
前記音響波検出器における光音響波の検出面に照射される前記出射光の強度を低減させる遮光部材と、を有することを特徴とする光音響プローブ。 An optical system for guiding the light emitted by the light source and irradiating the subject with the emitted light;
An acoustic wave detector that detects a photoacoustic wave generated by irradiating the subject with the emitted light and outputs a detection signal; and
Arranged between the optical system and the acoustic wave detector;
A photoacoustic probe comprising: a light shielding member that reduces the intensity of the emitted light that is irradiated onto a photoacoustic wave detection surface of the acoustic wave detector. 前記光学系、前記音響波検出器、および前記遮光部材を格納する筐体を有し、
前記音響波検出器および前記遮光部材は、前記音響波検出器における光音響波の検出面が前記遮光部材の端部よりも前記筐体の内部に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１９に記載の光音響プローブ。 A housing for storing the optical system, the acoustic wave detector, and the light shielding member;
The acoustic wave detector and the light shielding member are arranged such that a photoacoustic wave detection surface of the acoustic wave detector is located inside the casing with respect to an end of the light shielding member. The photoacoustic probe according to claim 19. 前記検出信号に基づき被検体情報を取得する信号処理装置を有することを特徴とする請求項１９または２０に記載の光音響プローブ。   21. The photoacoustic probe according to claim 19, further comprising a signal processing device that acquires subject information based on the detection signal.
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