JP2014039801A - 音響信号検出用のプローブおよびそれを備えた光音響計測装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光音響計測装置の設定のときに煩雑なく、音響信号処置ユニットおよび光源ユニットを接続することを可能とする。
【解決手段】音響信号処理ユニット12および光源ユニット13のそれぞれに接続され、被検体Mからの光音響波Uを検出するために用いられるプローブ11を、光音響波Uを検出する音響検出部42、および被検体Mに光Lを照射する光照射部41を有するプローブ本体11aと、音響検出部42で検出された光音響波Uの光音響信号を音響信号処理ユニット12に伝送する音響信号線44と、光源ユニット13から出射した光Lを光照射部41まで導光する導光部40と、音響信号処理ユニット12および光源ユニット13の間を接続する制御信号線62とを備える構成とする。
【選択図】図1
【解決手段】音響信号処理ユニット12および光源ユニット13のそれぞれに接続され、被検体Mからの光音響波Uを検出するために用いられるプローブ11を、光音響波Uを検出する音響検出部42、および被検体Mに光Lを照射する光照射部41を有するプローブ本体11aと、音響検出部42で検出された光音響波Uの光音響信号を音響信号処理ユニット12に伝送する音響信号線44と、光源ユニット13から出射した光Lを光照射部41まで導光する導光部40と、音響信号処理ユニット12および光源ユニット13の間を接続する制御信号線62とを備える構成とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、被検体内を伝搬する音響波の信号を検出するプローブおよびそれを備えた光音響計測装置に関するものである。
光音響分光法は、所定の波長(例えば、可視光、近赤外光又は中間赤外光の波長帯域)を有する光を被検体に照射し、被検体内の特定物質がこの光のエネルギーを吸収した結果生じる弾性波である光音響波を検出して、その特定物質の濃度または分布を計測するものである(例えば特許文献1)。被検体内の特定物質とは、例えば被検体が人体である場合には、血液中に含まれるグルコースやヘモグロビンなどである。さらに、光音響波を検出しその検出信号に基づいて光音響画像を生成する技術は、光音響イメージング(PAI:Photoacoustic Imaging)或いは光音響トモグラフィー(PAT:Photo Acoustic Tomography)と呼ばれる。
上記のような光音響分光法を利用した計測(光音響計測)を実施するためには、主に、被検体に照射する光を出射する光源ユニット、被検体からの音響信号を検出するプローブ、検出した音響信号を処理する音響信号処理ユニットが必要である。そこで、装置のメンテナンス性や取扱いの利便性等を考慮して、例えば特許文献2に示されるように、音響信号処理ユニットおよび光源ユニットをそれぞれ別体として構成することがある。ただ、このような場合には、光の出力タイミングと音響信号の検出タイミングとを同期させる必要があることから、例えば特許文献2の装置は、音響信号処理ユニットの指示に従って光源ユニットから光が出射するように構成されている。
しかしながら、特許文献2には、どのようにして音響信号処理ユニットの指示を光源ユニットに送っているのかについて具体的に記載されていない。
また、そのような方法としては、何らかのケーブルで音響信号処理ユニットおよび光源ユニットを接続する方法が一般的に考えられるが、この場合、装置の設定の際にケーブルの取扱いが煩雑となる。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、光音響計測装置の設定のときに煩雑なく、音響信号処置ユニットおよび光源ユニットを接続することを可能とするプローブを提供することを目的とするものである。
さらに本発明は、煩雑なく装置を設定することを可能とする光音響計測装置を提供することを目的とするものである。
上記課題を解決するために、本発明の音響信号検出用のプローブは、音響信号処置ユニットおよび光源ユニットを互いに接続するための制御信号線を一体として備えることを特徴とするものである。
すなわち、本発明に係るプローブは、
音響信号処理ユニットおよび光源ユニットのそれぞれに接続され、被検体からの光音響波を検出するために用いられるプローブであって、
光音響波を検出する音響検出部、および被検体に光を照射する光照射部を有するプローブ本体と、
音響検出部で検出された光音響波の光音響信号を音響信号処理ユニットに伝送する音響信号線と、
光源ユニットから出射した光を光照射部まで導光する導光部と、
音響信号処理ユニットおよび光源ユニットの間を接続する制御信号線とを備えることを特徴とするものである。
音響信号処理ユニットおよび光源ユニットのそれぞれに接続され、被検体からの光音響波を検出するために用いられるプローブであって、
光音響波を検出する音響検出部、および被検体に光を照射する光照射部を有するプローブ本体と、
音響検出部で検出された光音響波の光音響信号を音響信号処理ユニットに伝送する音響信号線と、
光源ユニットから出射した光を光照射部まで導光する導光部と、
音響信号処理ユニットおよび光源ユニットの間を接続する制御信号線とを備えることを特徴とするものである。
そして、本発明に係るプローブは、音響信号処理ユニットに着脱可能な第1コネクタ部を備え、第1コネクタ部は、音響信号線の端子および制御信号線の端子を有するものであることが好ましい。
また、本発明に係るプローブは、光源ユニットに着脱可能な第2コネクタ部を備え、第2コネクタ部は、導光部の光入射側端部および制御信号線の端子を有するものであることが好ましい。
また、本発明に係るプローブにおいて、制御信号線は、音響信号線および/または導光部と一体としてシース部材により被覆されたものであることが好ましい。
また、本発明に係るプローブにおいて、プローブ本体は、光音響波の検出を制御するプローブ制御回路を有し、制御信号線は、プローブ制御回路を介して両ユニット間の接続を行う構成を採用することができる。この場合において、制御信号線のうち、音響信号処理ユニットとプローブ制御回路とを接続する部分は電気的信号線であり、光源ユニットとプローブ制御回路とを接続する部分は光学的信号線である構成を採用できる。
また、本発明に係るプローブにおいて、音響検出部から出力された光音響信号を増幅するプリアンプ部と、音響信号処理ユニットから受給した電力をプリアンプ部に供給するプリアンプ用電源部とを有する構成を採用できる。
本発明に係る光音響計測装置は、
上記に記載のプローブと、
このプローブによって検出された光音響信号を処理する音響信号処理ユニットと、
光音響計測を行うために被検体に照射する光を出射する光源ユニットとを備え、
音響信号処理ユニットおよび光源ユニットが、プローブの制御信号線を介して送受信される制御信号によって互いに通信するものであることを特徴とするものである。
上記に記載のプローブと、
このプローブによって検出された光音響信号を処理する音響信号処理ユニットと、
光音響計測を行うために被検体に照射する光を出射する光源ユニットとを備え、
音響信号処理ユニットおよび光源ユニットが、プローブの制御信号線を介して送受信される制御信号によって互いに通信するものであることを特徴とするものである。
ここで、プローブが、音響信号線の端子および制御信号線の端子を有する第1コネクタ部を有するものである場合には、音響信号処理ユニットは、第1コネクタ部に対応する第1コネクタ受け部を有するものとする。また、プローブが、導光部の光入射側端部および制御信号線の端子を有する第2コネクタ部を有する場合には、光源ユニットは、第2コネクタ部に対応する第2コネクタ受け部を有するものとする。
また、本発明に係る光音響計測装置において、光源ユニットは、両ユニット間の接続が確認できない場合に、光を出射しないものであることが好ましい。或いは、音響信号処理ユニットは、両ユニット間の接続が確認できない場合に、光源ユニットに光を出射させる旨の制御信号を送信しないものであることが好ましい。さらに、音響信号処理ユニットまたは光源ユニットが、両ユニット間の接続が確認できない場合に、警告を発するものであることが好ましい。
また、本発明に係る光音響計測装置において、音響信号処理ユニットおよび光源ユニットは、両ユニット間の接続が確認できた場合に、自動で光音響画像取得モードとなるものであることが好ましい。
また、本発明に係る光音響計測装置において、音響信号処理ユニットが、光音響信号に基づいて光音響画像を生成するものである構成を採用できる。この場合において、プローブが、被検体に対して送信された超音波に対する反射超音波を検出するものであり、音響信号処理ユニットが、反射超音波の超音波信号に基づいて超音波画像を生成するものである構成を採用できる。
また、本発明に係る光音響計測装置において、光源ユニットが、制御信号が伝送される回路上にフォトインタラプタを有し、フォトインタラプタが、フォトインタラプタに入力された電気的な制御信号を光学的信号に変換し、当該光学的信号を電気的信号に変換し、変換された当該電気信号を出力するものである構成を採用できる。
本発明に係るプローブは、音響信号処置ユニットおよび光源ユニットを接続するための制御信号線を一体として備えるから、両ユニット間を接続するためのケーブルを別個に取り扱う煩雑さを低減できる。この結果、光音響計測装置の設定のときにより煩雑なく、音響信号処置ユニットおよび光源ユニットを接続することが可能となる。
また、本発明に係る光音響計測装置は、上記プローブを備えているから、より煩雑なく装置を設定することが可能となる。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明するが、本発明はこれに限られるものではない。なお、視認しやすくするため、図面中の各構成要素の縮尺等は実際のものとは適宜異ならせてある。
「第1の実施形態」
図1は、第1の実施形態における光音響計測装置の構成を示す概略図であり、図2は、図1とは異なる方向から見たプローブ本体の内部構成を示す概略図である。なお、本実施形態では、光音響計測装置は、光音響信号に基づいて光音響画像を生成する光音響画像生成装置であるとする。
図1は、第1の実施形態における光音響計測装置の構成を示す概略図であり、図2は、図1とは異なる方向から見たプローブ本体の内部構成を示す概略図である。なお、本実施形態では、光音響計測装置は、光音響信号に基づいて光音響画像を生成する光音響画像生成装置であるとする。
本実施形態の光音響画像生成装置10は、図1に示されるように、プローブ11、超音波ユニット12、レーザユニット13およびパーソナルコンピュータ(PC)17から構成される。そして、レーザユニット13から出射した光Lがプローブ11を通って被検体Mに照射され、この光の照射に起因する光音響波がプローブ11で検出される。
<プローブ>
プローブ11は、図1および2に示されるように、大きくプローブ本体11a(プローブの本来的な機能が集約された部分)およびケーブル部11bに分けることができる。そして、プローブ本体11aには、主に導光板41、音響検出部42、プローブ制御回路43、およびこれらを収容する筺体45が含まれる。一方、ケーブル部11bには、主に光ファイバ40、音響信号線44および制御信号線62が挿通されている。プローブ11と超音波ユニット12はコネクタ50によって着脱可能に接続されており、プローブ11とレーザユニット13はコネクタ51によって着脱可能に接続されている。
プローブ11は、図1および2に示されるように、大きくプローブ本体11a(プローブの本来的な機能が集約された部分)およびケーブル部11bに分けることができる。そして、プローブ本体11aには、主に導光板41、音響検出部42、プローブ制御回路43、およびこれらを収容する筺体45が含まれる。一方、ケーブル部11bには、主に光ファイバ40、音響信号線44および制御信号線62が挿通されている。プローブ11と超音波ユニット12はコネクタ50によって着脱可能に接続されており、プローブ11とレーザユニット13はコネクタ51によって着脱可能に接続されている。
光ファイバ40は、レーザ光Lを出力するレーザユニット13にコネクタ51を介して光学的に接続されており、レーザ光Lを導光板41まで導光する。光ファイバ40は、本発明の導光部に相当する。光ファイバ40は、特に限定されず、石英ファイバ等の公知のものを使用することができる。光ファイバ40としては、シングルファイバを使用してもよいし、バンドルファイバを使用してもよい。
導光板41は、例えばアクリル板や石英板の表面に特殊な加工を施して、一方の端面から入れた光を他方の端面から均一に面発光させる板である。導光板41は、本発明の光照射部に相当する。図1および2に示されるように、本実施形態では2つの導光板41が、音響検出部42を挟んで対向するように配置されている。光ファイバ40と導光板41とは互いに光学的に結合されている。導光板41は、図1に示されるように、例えば光ファイバ40と結合された側が先細りのテーパー形状に形成される。さらに、光ファイバ40と結合される導光板41の部分は、光エネルギーによる破損を回避するために、ガラス材料で形成されることが好ましい。一方、その他の部分は、例えばアクリル等の樹脂材料で形成される。導光板41は必ずしも必須ではなく、導光板41を使用しない場合には、光ファイバ40の出射端面が光照射部として機能する。
音響検出部42は、被検体からの音響波を検出し、検出した音響波の強度に応じた電気信号(音響信号)を生成する。なお本明細書において、「音響波」とは超音波および光音響波を含む意味である。ここで、「超音波」とは、圧電素子等の音響波発生装置の振動により被検体内に発生した弾性波およびその反射波を意味し、「光音響波」とは、光の照射による光音響効果により被検体内に発生した弾性波を意味する。音響検出部42は、例えばバッキング材、音響検出素子アレイ、音響整合層および音響レンズから構成される。バッキング材は、音響検出素子アレイを透過した音響波を吸収して、音響波の反射波が被検体M側へ戻ることを抑制する機能を果たす。音響検出素子アレイは、複数の音響検出素子の1次元的または2次元的に配列したものであり、実際に検出した音響波を電気信号に変換する。音響検出素子は、例えば、圧電セラミクス、またはポリフッ化ビニリデン(PVDF)のような高分子フィルムから構成される圧電素子である。音響整合層は、例えば音響検出素子アレイの検出面上に形成されており、音響インピーダンスを整合する機能を果たす。また、音響レンズは、例えば音響整合層の音響検出素子アレイとは反対側の表面上に形成されており、音響をフォーカスさせる機能を果たす。
プローブ制御回路43は、プリアンプ、遅延回路および加算回路等の信号処理回路を含み、音響検出部42における音響波の検出や送信を制御する。例えば、音響検出部42によって生成された光音響信号は、プリアンプによって増幅処理される。また、音響検出部42によって生成された超音波信号は、プローブ制御回路43で整相加算されて超音波ユニット12へ伝送される。また、プローブ制御回路43は、超音波ユニット12から指令を受けて音響検出素子アレイを制御し、超音波を送信させる。また、プローブ制御回路43は、プローブの識別情報を有する場合には、その情報を超音波ユニット12へ送信する。
筺体45は、例えば、プローブ本体11aの範囲を規定し、プローブ11の持ち手部分となる機能を有する。筺体45は、例えば、アクリロニトリル(Acrylonitrile)、ブタジエン(Butadiene)およびスチレン(Styrene)共重合合成樹脂(ABS樹脂)等により構成される。本実施形態ではハンドヘルド型の形状を有しているが、本発明の筺体45はこれに限られない。
音響信号線44は、音響検出部42によって生成された音響信号を超音波ユニット12へ伝送したり、超音波ユニット12からの信号をプローブ制御回路43へ伝送したりする電気的な信号線である。
制御信号線62は、超音波ユニット12の制御手段60とレーザユニット13の制御手段61との間を接続する信号線であり、例えば電気的な信号線である。本実施形態では、制御信号線62は光ファイバ40や音響信号線44を覆うシース部材46とは異なるシース部材63によって被覆されている。超音波ユニット12およびレーザユニット13は、この制御信号線62を介して制御信号を送受信することによって互いに通信可能となる。本明細書において、制御信号を「送受信する」とは、超音波ユニット12およびレーザユニット13のうち一方から他方へ一方的に制御信号が送信されること、および両ユニットが双方的に制御信号を送信しまたは受信することを含む意味である。
制御信号は、例えば、光の出力タイミングと光音響の検出タイミングとの同期をとるためのトリガ信号である。このトリガ信号は、レーザユニット13が超音波ユニット12へ送信する信号であってレーザ光を出力した旨を知らせる信号(つまり、レーザユニットが上位である設定におけるトリガ信号)であってもよいし、超音波ユニット12がレーザユニット13へ送信する信号であってレーザ光を出力する準備をしたり出力を実行したりするよう指示する信号(つまり、超音波ユニットが上位である設定におけるトリガ信号)であってもよい。
また、制御信号は、両ユニットが互いの接続を確認するために送受信する信号を含む。これにより、両ユニットは、互いが適切に接続されていることを確認することができる。このように、両ユニットが互いの接続を確認することができれば、安全性の観点から好ましい。例えば、レーザユニット13が上位である場合においては、レーザユニット13は、両ユニット間の接続が確認できない場合に、レーザ光Lを出射しないという判断が可能となる。一方、超音波ユニット12が上位である場合には、超音波ユニット12は、両ユニット間の接続が確認できない場合に、レーザ光Lを出射させる旨の制御信号をレーザユニット13に送信しないという判断が可能となる。さらに、超音波ユニット12またはレーザユニット13が、両ユニット間の接続が確認できない場合に、超音波ユニット12またはレーザユニット13のいずれかが警告を発することも可能となる。そして、両ユニットが互いの接続を確認することができれば、自動で光音響画像取得モードとなることが可能となる。光音響画像取得モードとなった場合、超音波ユニット12およびレーザユニット13は、例えばフラッシュランプの励起など光音響画像を取得するための準備を始めたり、光音響画像が取得可能な旨を画像表示手段14に表示する。このような構成によれば、準備のための操作をユーザがわざわざする必要がなくなる。さらに、制御信号は、入力手段16によって入力されたレーザ光の波長、パワーおよび繰り返し回数等のレーザユニット13の設定に必要な条件に関する情報を含む信号も含む。これにより、ユーザは、超音波ユニット12を介してレーザユニット13を設定することが可能となる。
<超音波ユニット>
超音波ユニット12は、コネクタ50を介して、プローブ11から伝送された光音響信号を受信し、この光音響信号に基づいて光音響画像を生成する。超音波ユニット12は、本発明における音響信号処理ユニットに相当する。超音波ユニット12の詳細については後述する。
超音波ユニット12は、コネクタ50を介して、プローブ11から伝送された光音響信号を受信し、この光音響信号に基づいて光音響画像を生成する。超音波ユニット12は、本発明における音響信号処理ユニットに相当する。超音波ユニット12の詳細については後述する。
<レーザユニット>
レーザユニット13は、例えばレーザ光Lを発する光源30を有し、被検体Mに照射する光としてレーザ光Lを出力する。レーザユニット13は、本発明における光源ユニットに相当する。レーザユニット13は、例えば、超音波ユニット12の制御手段60からのトリガ信号を受けてレーザ光Lを出力するように構成されている。レーザユニット13が出力するレーザ光Lは、例えば光ファイバ40などの導光部を用いてプローブ11の光照射部まで導光される。本実施形態では、コネクタ51によって接続された光ファイバの端部にレーザ光Lが入射するように、レーザユニット13内の光学系が構成されている。レーザユニット13は、レーザ光として1〜100nsecのパルス幅を有するパルス光を出力するものであることが好ましい。
レーザユニット13は、例えばレーザ光Lを発する光源30を有し、被検体Mに照射する光としてレーザ光Lを出力する。レーザユニット13は、本発明における光源ユニットに相当する。レーザユニット13は、例えば、超音波ユニット12の制御手段60からのトリガ信号を受けてレーザ光Lを出力するように構成されている。レーザユニット13が出力するレーザ光Lは、例えば光ファイバ40などの導光部を用いてプローブ11の光照射部まで導光される。本実施形態では、コネクタ51によって接続された光ファイバの端部にレーザ光Lが入射するように、レーザユニット13内の光学系が構成されている。レーザユニット13は、レーザ光として1〜100nsecのパルス幅を有するパルス光を出力するものであることが好ましい。
例えば本実施形態では、レーザユニット13は、Qスイッチアレキサンドライトレーザである。この場合、レーザ光Lのパルス幅は、例えばQスイッチによって制御される。レーザ光の波長は、計測の対象となる被検体内の物質の光吸収特性によって適宜決定される。例えば計測対象が生体内のヘモグロビンである場合(つまり、血管を撮像する場合)には、一般的にはその波長は近赤外波長域に属する波長であることが好ましい。近赤外波長域とはおよそ700〜850nmの波長域を意味する。しかしながら、レーザ光の波長は当然これに限られるものではない。また、レーザ光Lは、単波長でもよいし、複数の波長(例えば750nmおよび800nm)を含んでもよい。さらに、レーザ光Lが複数の波長を含む場合には、これらの波長の光は、同時に被検体Mに照射されてもよいし、交互に切り替えられながら照射されてもよい。レーザユニット13の底面には、容易に移動可能となるように、キャスター13aが設けられている。
<コネクタ>
コネクタ50は、音響信号線44と超音波ユニット12の受信回路21とを電気的に接続し、かつ、制御信号線62と超音波ユニット12の制御手段60とを電気的に接続する接続部材である。このようなコネクタとしては、例えば多芯コネクタを使用することができる。この場合、複数ある芯のうち一部をプローブ11と超音波ユニット12との接続のために割り当て、他の一部をレーザユニット13と超音波ユニット12との接続のために割り当てればよい。コネクタ50は、プラグ50a、およびこのプラグ50aに対応する構造を有し着脱可能なレセプタクル50bから構成される。プラグ50aおよびレセプタクル50bは、それぞれ本発明における第1コネクタ部および第1コネクタ受け部に相当する。つまり、音響信号線44の端子と制御信号線62の端子とが1つのプラグ50aに固定されていることにより、プラグ50aのレセプタクル50bへの接続という1つの操作で、音響信号線44と受信回路21との接続および制御信号線62と制御手段60との接続を簡便に行うことができる。
コネクタ50は、音響信号線44と超音波ユニット12の受信回路21とを電気的に接続し、かつ、制御信号線62と超音波ユニット12の制御手段60とを電気的に接続する接続部材である。このようなコネクタとしては、例えば多芯コネクタを使用することができる。この場合、複数ある芯のうち一部をプローブ11と超音波ユニット12との接続のために割り当て、他の一部をレーザユニット13と超音波ユニット12との接続のために割り当てればよい。コネクタ50は、プラグ50a、およびこのプラグ50aに対応する構造を有し着脱可能なレセプタクル50bから構成される。プラグ50aおよびレセプタクル50bは、それぞれ本発明における第1コネクタ部および第1コネクタ受け部に相当する。つまり、音響信号線44の端子と制御信号線62の端子とが1つのプラグ50aに固定されていることにより、プラグ50aのレセプタクル50bへの接続という1つの操作で、音響信号線44と受信回路21との接続および制御信号線62と制御手段60との接続を簡便に行うことができる。
コネクタ51は、光ファイバ40とレーザユニット13の光源30とを光学的に接続し、かつ、制御信号線62とレーザユニット13の制御手段61とを電気的に接続する接続部材である。このようなコネクタとしては、例えば光多芯複合コネクタ等の光電気複合コネクタを使用することができる。コネクタ51は、プラグ51a、およびこのプラグ51aに対応する構造を有し着脱可能なレセプタクル51bから構成される。プラグ51aおよびレセプタクル51bは、それぞれ本発明における第2コネクタ部および第2コネクタ受け部に相当する。つまり、光ファイバ40(導光部)の入射側端部と制御信号線62の端子とが1つのプラグ51aに固定されていることにより、プラグ51aのレセプタクル51bへの接続という1つの操作で、光ファイバ40(導光部)と光源30との接続および制御信号線62と制御手段61との接続を簡便に行うことができる。
<PC>
PC17は、入力手段16としてのユーザインターフェイス、および画像表示手段14としてのモニタを有し、ケーブル17aによって超音波ユニット12と接続されている。ユーザは、PC17を使用して光音響計測の条件の入力や光音響画像の確認を行うことができる。
PC17は、入力手段16としてのユーザインターフェイス、および画像表示手段14としてのモニタを有し、ケーブル17aによって超音波ユニット12と接続されている。ユーザは、PC17を使用して光音響計測の条件の入力や光音響画像の確認を行うことができる。
次に、超音波ユニットの詳細な構成と光音響画像の生成工程を説明する。
超音波ユニット12は、図3に示されるように、受信回路21、AD変換手段22、受信メモリ23、光音響画像再構成手段24、検波・対数変換手段27、光音響画像構築手段28、制御手段60、画像合成手段38および観察方式選択手段39を有する。
制御手段60は、光音響画像生成装置10の各部を制御するものであり、本実施形態ではトリガ制御回路66を備える。トリガ制御回路66は、例えば光音響画像生成装置の起動の際に、レーザユニット13の制御手段61に制御信号として光トリガ信号を送る。これによりレーザユニット13で、フラッシュランプ31が点灯し、レーザロッドの励起が開始され、レーザ出力のための準備が開始される。そして、レーザロッドの励起状態は維持され、レーザユニット13はパルスレーザ光を出力可能な状態となる。
そして、制御手段60は、その後トリガ制御回路66からレーザユニット13の制御手段61へ制御信号としてQスイッチトリガ信号を送信する。Qスイッチトリガ信号を受信した制御手段61は、Qスイッチ32を制御してレーザ光Lを出力させる。つまり、制御手段60は、このQスイッチトリガ信号によってレーザユニット13からのパルスレーザ光の出力タイミングを制御している。また本実施形態では、制御手段60は、Qスイッチトリガ信号の送信と同時にサンプリングトリガ信号をAD変換手段22に送信する。サンプリングトリガ信号は、AD変換手段22における光音響信号のサンプリングの開始タイミングの合図となる。このように、サンプリングトリガ信号を使用することにより、レーザ光の出力と同期して光音響信号をサンプリングすることが可能となる。
受信回路21は、プローブ11で生成された光音響信号を受信する。受信回路21で受信された光音響信号はAD変換手段22に送信される。
AD変換手段22は、サンプリング手段であり、受信回路21が受信した光音響信号をサンプリングしてデジタル信号に変換する。例えば、AD変換手段22は、サンプリング制御部およびAD変換器を有する。受信回路21によって受信された受信信号は、AD変換器によってデジタル化されたサンプリング信号に変換される。AD変換器は、サンプリング制御部によって制御されており、サンプリング制御部がサンプリングトリガ信号を受信したときに、サンプリングを開始するように構成されている。AD変換手段22は、例えば外部から入力する所定周波数のADクロック信号に基づいて、所定のサンプリング周期で受信信号をサンプリングする。
受信メモリ23は、AD変換手段22でサンプリングされた光音響信号(つまり上記サンプリング信号)を記憶する。そして、受信メモリ23は、光音響信号を光音響画像再構成手段24に出力する。
光音響画像再構成手段24は、受信メモリ23から光音響信号を読み出し、プローブ11の音響検出部42で検出された光音響信号に基づいて、光音響画像の各ラインのデータを生成する。光音響画像再構成手段24は、例えばプローブ11の64個の音響検出素子からのデータを、音響検出素子の位置に応じた遅延時間で加算し、1ライン分のデータを生成する(遅延加算法)。光音響画像再構成手段24は、遅延加算法に代えて、CBP法(Circular Back Projection)により再構成を行ってもよい。あるいは光音響画像再構成手段24は、ハフ変換法又はフーリエ変換法を用いて再構成を行ってもよい。
検波・対数変換手段27は、各ラインのデータの包絡線を求め、求めた包絡線を対数変換する。
光音響画像構築手段28は、対数変換が施された各ラインのデータに基づいて、1フレーム分の光音響画像を構築する。光音響画像構築手段28は、例えば光音響信号(ピーク部分)の時間軸方向の位置を光音響画像における深さ方向の位置に変換して光音響画像を構築する。
観察方式選択手段39は、光音響画像の表示態様を選択するものである。光音響信号についてのボリュームデータの表示態様としては、例えば三次元画像としての態様、断面画像としての態様および所定の軸上のグラフとしての態様が挙げられる。いずれの態様によって表示するかは、初期設定或いはユーザによる入力手段16からの入力に従って選択される。
画像合成手段38は、順次取得された光音響信号を使用して、ボリュームデータを生成する。ボリュームデータの生成は、それぞれの光音響信号の信号値を、光音響画像のフレームごとに関連付けられた座標および光音響画像中の画素座標に従って、仮想空間に割り当てることにより行う。信号値を割り当てる際に、割り当てる場所が重複する場合には、その重複する場所の信号値として例えばそれらの信号値の平均値またはそれらのうちの最大値が採用される。また、必要に応じて、割り当てられる信号値がない場合には、その周辺の信号値を用いて補間することが好ましい。さらに、画像合成手段38は、生成されたボリュームデータに必要な処理(例えばスケールの補正およびボクセル値に応じた色付け等)を施す。
また、画像合成手段38は、観察方式選択手段39によって選択された観察方式に従って光音響画像を生成する。選択された観察方法に従って生成された光音響画像が、画像表示手段14に表示するための最終的な画像(表示画像)となる。
画像表示手段14は、画像合成手段38によって生成された表示画像を表示するものである。
以上のように、本実施形態に係るプローブは、超音波ユニットおよびレーザユニットを接続するための制御信号線を一体として備えるから、両ユニット間を接続するためのケーブルを別個に取り扱う煩雑さを低減できる。この結果、光音響計測装置の設定のときにより煩雑なく、音響信号処置ユニットおよび光源ユニットを接続することが可能となる。
さらに、本実施形態のプローブは、音響信号線44の端子と制御信号線62の端子とが1つのプラグ50aに固定されていること、および、光ファイバ40(導光部)の入射側端部と制御信号線62の端子とが1つのプラグ51aに固定されていることにより、プローブ11、超音波ユニット12およびレーザユニット13の相互の接続を簡便に行うことができる。
また、本発明に係る光音響計測装置は、上記プローブを備えているから、より煩雑なく装置を設定することが可能となる。
<第1の実施形態の設計変更>
上記の実施形態では、音響信号線44の端子と制御信号線62の端子とが1つのプラグ50aに固定され、かつ、光ファイバ40(導光部)の入射側端部と制御信号線62の端子とが1つのプラグ51aに固定されている場合について説明したが、本発明はこれに限られない。
上記の実施形態では、音響信号線44の端子と制御信号線62の端子とが1つのプラグ50aに固定され、かつ、光ファイバ40(導光部)の入射側端部と制御信号線62の端子とが1つのプラグ51aに固定されている場合について説明したが、本発明はこれに限られない。
例えば図4に示されるように、音響信号線44の端子と制御信号線62の端子とが1つのプラグ50aに固定されているが、光ファイバ40(導光部)の入射側端部と制御信号線62の端子とはそれぞれ別個のプラグ52aまたは53aに固定されていてもよい。この場合には、レーザユニット13に設けられるレセプタクルもプラグ52aまたは53aに対応して2つ(52bまたは53b)となる。つまり、プラグ52aおよびレセプタクル52bが全体でコネクタ52を構成し、プラグ53aおよびレセプタクル53bが全体でコネクタ53を構成する。なお、レセプタクル52bおよび53bは、プラグ接続のときの作業効率を考慮して、互いに近接して配置することが好ましい。このようなプローブ11であっても、プラグ50aにおいて、音響信号線44の端子と制御信号線62の端子とが一体として構成されているから、両ユニット間を接続するためのケーブルを別個に取り扱う煩雑さは少なく、本発明の目的を達成することができる。
また、図5に示されるように、光ファイバ40(導光部)の入射側端部40aと制御信号線62の端子62bとが1つのプラグ51aに固定されているが、音響信号線44の端子44aと制御信号線62の端子62aとはそれぞれ別個のプラグ54aまたは55aに固定されていてもよい。このようなプローブ11であっても、プラグ51aにおいて、光ファイバ40(導光部)の入射側端部40aと制御信号線62の端子62bとが一体として構成されているから、両ユニット間を接続するためのケーブルを別個に取り扱う煩雑さは少なく、本発明の目的を達成することができる。
また、上記の実施形態では、制御信号線62が光ファイバ40や音響信号線44を覆うシース部材46とは異なるシース部材63によって被覆されている場合について説明したが、本発明はこれに限られない。
例えば図6に示されるように、光ファイバ40や音響信号線44を覆うシース部材46の内側を制御信号線62が挿通された構成(つまり、シース部材の長さ方向に垂直な断面を考えた場合に、シース部材46で閉じられた1つの空間に光ファイバ40、音響信号線44および制御信号線62が存在している構成)を採用することもできる。これにより、外観的にもすっきりとした印象を与え、また制御信号線62が絡まる等の不都合を解消することができる。なお、制御信号線62のすべてが、シース部材46の内側を挿通されている必要はなく、図7に示されるように、その一部がシース部材46の内側を挿通されていればよい。
また、本発明のプローブにおいて図8に示されるように、制御信号線62は、プローブ制御回路43を介して両ユニット間の接続を行う構成を採用することができる。この構成によれば、制御信号線62をプローブ11のケーブル部11b内の途中で折り返す必要がなく、ケーブル部11bの製作が容易となる。さらに、このような構成の下では、制御信号線62のうち、超音波ユニット12とプローブ制御回路43とを接続する部分65aは電気的信号線であり、レーザユニット13とプローブ制御回路43とを接続する部分65bは光学的信号線である構成を採用できる。このように電気的信号線および光学的信号線を組み合わせた構成によれば、部分65bを光ファイバ40と一緒に形成することができ、ケーブル部11bの製作が容易となる。光学的信号線とは例えば光ファイバを利用した信号線であり、このような信号線には光通信技術を援用することができる。
また、本発明のプローブにおいて図9に示されるように、制御信号線62の少なくとも一部が、光ファイバ40や音響信号線44を覆うシース部材46の内側を挿通されていれば、音響信号線44の端子44aと制御信号線62の端子62aとが1つのプラグに固定され、かつ、光ファイバ40(導光部)の入射側端部40aと制御信号線62の端子62bとが1つのプラグに固定されている必要はない。これは、このようなプローブ11であっても、シース部材46によって音響信号線44および/または光ファイバ40と制御信号線62とが一体として構成されているから、両ユニット間を接続するためのケーブルを別個に取り扱う煩雑さは少なく、本発明の目的を達成することができるからである。
「第2の実施形態」
次に、光音響計測装置の第2の実施形態について説明する。本実施形態でも、光音響計測装置が光音響画像生成装置10である場合について具体的に説明する。図10は、本実施形態の光音響画像生成装置10の構成を示すブロック図である。本実施形態は、光音響画像に加えて超音波画像も生成する点で、第1の実施形態と異なる。したがって、第1の実施形態と同様の構成要素についての詳細な説明は、特に必要がない限り省略する。
次に、光音響計測装置の第2の実施形態について説明する。本実施形態でも、光音響計測装置が光音響画像生成装置10である場合について具体的に説明する。図10は、本実施形態の光音響画像生成装置10の構成を示すブロック図である。本実施形態は、光音響画像に加えて超音波画像も生成する点で、第1の実施形態と異なる。したがって、第1の実施形態と同様の構成要素についての詳細な説明は、特に必要がない限り省略する。
本実施形態の光音響画像生成装置10は、第1の実施形態と同様に、本発明に係るプローブ11、超音波ユニット12、レーザユニット13、画像表示手段14および入力手段16を備える。
<超音波ユニット>
本実施形態の超音波ユニット12は、図3に示す光音響画像生成装置の構成に加えて、送信制御回路33、データ分離手段34、超音波画像再構成手段35、検波・対数変換手段36、および超音波画像構築手段37を備える。
本実施形態の超音波ユニット12は、図3に示す光音響画像生成装置の構成に加えて、送信制御回路33、データ分離手段34、超音波画像再構成手段35、検波・対数変換手段36、および超音波画像構築手段37を備える。
本実施形態では、プローブ11は、光音響信号の検出に加えて、被検体に対する超音波の出力(送信)、及び送信した超音波に対する被検体からの反射超音波の検出(受信)を行う。超音波の送受信を行う音響検出素子としては、前述した音響検出素子アレイを使用してもよいし、超音波の送受信用に別途プローブ11中に設けられた新たな音響検出素子アレイを使用してもよい。また、超音波の送受信は分離してもよい。例えばプローブ11とは異なる位置から超音波の送信を行い、その送信された超音波に対する反射超音波をプローブ11で受信してもよい。
トリガ制御回路66は、超音波画像の生成時は、送信制御回路33に超音波送信を指示する旨の超音波送信トリガ信号を送る。送信制御回路33は、このトリガ信号を受けると、プローブ11から超音波を送信させる。プローブ11は、超音波の送信後、被検体からの反射超音波を検出する。
プローブ11が検出した反射超音波は、受信回路21を介してAD変換手段22に入力される。トリガ制御回路66は、超音波送信のタイミングに合わせてAD変換手段22にサンプリグトリガ信号を送り、反射超音波のサンプリングを開始させる。ここで、反射超音波はプローブ11と超音波反射位置との間を往復するのに対し、光音響信号はその発生位置からプローブ11までの片道である。反射超音波の検出には、同じ深さ位置で生じた光音響信号の検出に比して2倍の時間がかかるため、AD変換手段22のサンプリングクロックは、光音響信号サンプリング時の半分、例えば20MHzとしてもよい。AD変換手段22は、反射超音波のサンプリング信号を受信メモリ23に格納する。光音響信号のサンプリングと、反射超音波のサンプリングとは、どちらを先に行ってもよい。
データ分離手段34は、受信メモリ23に格納された光音響信号のサンプリング信号と反射超音波のサンプリング信号とを分離する。データ分離手段34は、分離した光音響信号のサンプリング信号を光音響画像再構成手段24に入力する。光音響画像の生成は、第1の実施形態と同様である。一方、データ分離手段34は、分離した反射超音波のサンプリング信号を、超音波画像再構成手段35に入力する。
超音波画像再構成手段35は、プローブ11の複数の音響検出素子で検出された反射超音波(そのサンプリング信号)に基づいて、超音波画像の各ラインのデータを生成する。各ラインのデータの生成には、光音響画像再構成手段24における各ラインのデータの生成と同様に、遅延加算法などを用いることができる。検波・対数変換手段36は、超音波画像再構成手段35が出力する各ラインのデータの包絡線を求め、求めた包絡線を対数変換する。
超音波画像構築手段37は、対数変換が施された各ラインのデータに基づいて、超音波画像を生成する。
画像合成手段38は、光音響画像と超音波画像とを合成する。画像合成手段38は、例えば光音響画像と超音波画像とを重畳することで画像合成を行う。合成された画像は、画像表示手段14に表示される。画像合成を行わずに、画像表示手段14に、光音響画像と超音波画像とを並べて表示し、或いは光音響画像と超音波画像とを切り替えて表示することも可能である。
以上のように、本実施形態に係る光音響計測装置も、本発明のプローブを使用するものであるから、両ユニット間を接続するためのケーブルを別個に取り扱う煩雑さを低減できる。
さらに本実施形態の光音響計測装置は、光音響画像に加えて超音波画像を生成する。したがって、超音波画像を参照することで、光音響画像では画像化することができない部分を観察することができる。
「第3の実施形態」
次に、光音響計測装置の第3の実施形態について説明する。本実施形態でも、光音響計測装置が光音響画像生成装置10である場合について具体的に説明する。図11は、本実施形態の光音響画像生成装置10の構成を示す概略図である。本実施形態は、制御信号が伝送される回路上にレーザユニット13がフォトインタラプタを有する点で、第1の実施形態と異なる。したがって、第1の実施形態と同様の構成要素についての詳細な説明は、特に必要がない限り省略する。
次に、光音響計測装置の第3の実施形態について説明する。本実施形態でも、光音響計測装置が光音響画像生成装置10である場合について具体的に説明する。図11は、本実施形態の光音響画像生成装置10の構成を示す概略図である。本実施形態は、制御信号が伝送される回路上にレーザユニット13がフォトインタラプタを有する点で、第1の実施形態と異なる。したがって、第1の実施形態と同様の構成要素についての詳細な説明は、特に必要がない限り省略する。
本実施形態の光音響画像生成装置10は、第1の実施形態と同様に、本発明に係るプローブ11、超音波ユニット12、レーザユニット13、画像表示手段14および入力手段16を備える。特に、本実施形態のレーザユニット13は、第1の実施形態で示した構成に加え、その制御手段61とレセプタクル51bとの間の制御信号が伝送される回路上(例えば制御信号線の途中或いはその末端)にフォトインタラプタ64を有する。
フォトインタラプタ64は、フォトインタラプタ64に入力された電気的な制御信号を一旦光学的信号に変換し、当該光学的信号を再度電気的信号に変換し、変換された当該電気信号を回路上に出力するものである。言い換えれば、フォトインタラプタ64は、制御信号の伝送を可能にしつつ、プローブ11および超音波ユニット12の電気的な接続を遮断する機能を有する。例えば、このような機能は、発光部と受光部を有し、発光部によって点滅により制御信号を表現した信号光を発生させ、その信号光を受光部で受光してその点滅に応じた電気信号を発生させることにより実現される。発光部および受光部のセットは、超音波ユニット12およびレーザユニット13のいずれか一方のみからしか制御信号が発生しない場合には1セットでよいが、その両方から制御信号が発生する場合には2セット設けられる。
レーザユニット13では、その性質上比較的高い電圧が使用されるため、回路相互の電場の影響が大きく、電気信号にノイズが混入し易い。この場合、制御信号線62を備えた本発明のプローブでは、制御信号線62と音響信号線44とが近接し、制御信号線62を伝送される制御信号に混入したノイズが、音響信号線44を伝送される光音響信号にノイズを発生させるおそれがある。そこで、本実施形態では、レーザユニット13の制御信号が伝送される回路上にフォトインタラプタ64を設け、プローブ11および超音波ユニット12の電気的な接続を遮断し、各回路のグランド(GND)を分離している。これにより、レーザユニット13側のノイズの制御信号および光音響信号への混入を防止することができる。フォトインタラプタ64は、ノイズの混入をより効果的に防止するべく、回路上のより出力側(本実施形態ではレセプタクル51b側)に配置することが好ましい。
以上のように、本実施形態に係る光音響計測装置も、本発明のプローブを使用するものであるから、両ユニット間を接続するためのケーブルを別個に取り扱う煩雑さを低減できる。
さらに本実施形態の光音響計測装置は、レーザユニット13の制御信号が伝送される回路上にフォトインタラプタ64を有する。したがって、レーザユニット13側のノイズの制御信号および光音響信号への混入を防止することができ、よりS/N比の高い光音響信号を検出することができる。
「第4の実施形態」
次に、光音響計測装置の第4の実施形態について説明する。本実施形態でも、光音響計測装置が光音響画像生成装置10である場合について具体的に説明する。図12は、本実施形態の光音響画像生成装置10の構成を示す概略図である。本実施形態は、プローブ11が光音響信号を増幅するプリアンプ部を有し、超音波ユニット12がプリアンプ用電源部を有する点で、第3の実施形態と異なる。したがって、第3の実施形態と同様の構成要素についての詳細な説明は、特に必要がない限り省略する。
次に、光音響計測装置の第4の実施形態について説明する。本実施形態でも、光音響計測装置が光音響画像生成装置10である場合について具体的に説明する。図12は、本実施形態の光音響画像生成装置10の構成を示す概略図である。本実施形態は、プローブ11が光音響信号を増幅するプリアンプ部を有し、超音波ユニット12がプリアンプ用電源部を有する点で、第3の実施形態と異なる。したがって、第3の実施形態と同様の構成要素についての詳細な説明は、特に必要がない限り省略する。
本実施形態の光音響画像生成装置10は、第3の実施形態と同様に、本発明に係るプローブ11、超音波ユニット12、レーザユニット13、画像表示手段14および入力手段16を備える。特に第3の実施形態で示した構成に加え、本実施形態のプローブ11は、光音響信号を増幅するプリアンプ部47を有し、超音波ユニット12はプリアンプ用電源部67を有する。なお、図12においてプローブ11は、図11とは異なる方向(側方)から眺めた構成として示されている。
プリアンプ部47は、音響検出部42から出力された光音響信号の強度を増幅する信号増幅回路であり、プローブ本体11aの内部に設けられている。増幅された信号は、他の実施形態と同様に、音響信号線44を介して受信回路21に送信される。
プリアンプ用電源部67は、超音波ユニット12の元電源(図示省略)から受給した電力に必要な電力変換(例えば電圧値または電流値の変換)を加えて、プリアンプ部47に駆動電力を供給する電源である。電源部67は、超音波ユニット12の内部に設けられ、電源部67およびプリアンプ部47は、音響信号線44と共にケーブル部11b内を通る電源線48によって接続されている。
以上のように、本実施形態に係る光音響計測装置も、本発明のプローブを使用するものであるから、両ユニット間を接続するためのケーブルを別個に取り扱う煩雑さを低減できる。さらに本実施形態の光音響計測装置もフォトインタラプタ64を有するから、第3の実施形態と同様の効果を奏する。
さらに本実施形態の光音響計測装置は、光音響信号を増幅するプリアンプ部およびプリアンプ用電源部を有する。したがって、一般的に信号強度が弱い光音響信号を増幅することができ、よりS/N比の高い光音響信号を検出することができる。
<第4の実施形態の設計変更>
第4の実施形態では、電源部67が超音波ユニット12内に設けられた場合について説明したが、この場合には、超音波ユニット12内で生じた電場に起因するノイズが、電源部67、電源線48およびプリアンプ部47を介して光音響信号に混入するおそれがある。また、近年、超音波ユニット12は小型化される傾向にあり、既存の超音波ユニットに電源部67を追加することは難しい。そこで、電源部67を超音波ユニット12の外部に設ける構成を採用してもよい。
第4の実施形態では、電源部67が超音波ユニット12内に設けられた場合について説明したが、この場合には、超音波ユニット12内で生じた電場に起因するノイズが、電源部67、電源線48およびプリアンプ部47を介して光音響信号に混入するおそれがある。また、近年、超音波ユニット12は小型化される傾向にあり、既存の超音波ユニットに電源部67を追加することは難しい。そこで、電源部67を超音波ユニット12の外部に設ける構成を採用してもよい。
例えば図13は、超音波ユニット12側のコネクタ50の外側に設けられたシールドボックス50cに電源部67が設けられた構成を採用する光音響画像生成装置10を示す概略図である。電源部67は、元電源線67aによって超音波ユニット12の元電源(図示省略)に接続され、シールドボックス50cのグランドはグランド線(図示省略)によって超音波ユニット12と共通化されている。このように、構造的に音響信号線44および制御信号線62が分岐した後に電源部67が存在することにより、超音波ユニット内およびこれらの信号線にノイズが混入しにくくなるという利点がある。また、プローブ11が電源部67を有することにより、プローブ11単独で持ち運んだり、小型の超音波ユニット12と共に持ち運んだりすることが可能となり、プローブ11の携帯性も向上する。小型の超音波ユニット12と共にプローブ11を持ち運ぶ場合としては、例えば持ち運び先で光音響計測を行わず、通常の超音波計測を行う場合が想定される。
また、例えば図14は、レーザユニット13側のコネクタ51の外側に設けられたシールドボックス51cに電源部67が設けられた構成を採用する光音響画像生成装置10を示す概略図である。電源部67は、ケーブル部11bを通された元電源線67aによって超音波ユニット12の元電源(図示省略)に接続され、シールドボックス51cのグランドはグランド線(図示省略)によって超音波ユニット12と共通化されている。この場合においても、図13に示される構成と同様の効果が得られる。
また、例えば図15は、レーザユニット13の内部に設けられたシールドボックス68に電源部67が設けられた構成を採用する光音響画像生成装置10を示す概略図である。電源部67は、ケーブル部11bおよびコネクタ51を通された元電源線67aによって超音波ユニット12の元電源(図示省略)に接続され、シールドボックス68のグランドはグランド線(図示省略)によって超音波ユニット12と共通化されている。このように、超音波ユニット12に比べて空きスペースのあるレーザユニット13にシールドして電源部67を設けることにより、プローブ11および超音波ユニット12の小型化を阻害せず、信号へのノイズの混入を防止できるという利点がある。
なお、以上では光音響計測装置が光音響画像や超音波画像を生成する場合について説明したが、このような画像生成は必ずしも必要ではない。例えば光音響計測装置を、光音響信号の大きさに基づいて測定対象の存在の有無のみを計測するような構成にすることもできる。また、第2の実施形態と、第3および第4の実施形態(設計変更例を含む)のそれぞれとを組合せることも可能である。
音響信号処理ユニットおよび光源ユニットを接続する他の方法としては、制御信号線を内包しプローブとは別体である制御ケーブルで接続する方法、無線で接続する方法、および両ユニットを筺体ごとドッキングさせる端子で接続する方法などが挙げられる。
10 光音響画像生成装置
11a プローブ本体
11b ケーブル部
12 音響信号処理ユニット(超音波ユニット)
13 光源ユニット(レーザユニット)
14 画像表示手段
16 入力手段
21 受信回路
30 光源
31 フラッシュランプ
32 Qスイッチ
40 導光部(光ファイバ)
41 光照射部(導光板)
42 音響検出部
43 プローブ制御回路
44 音響信号線
45 筺体
46 シース部材
47 プリアンプ部
48 電源線
50 コネクタ
50a プラグ
50b レセプタクル
51 コネクタ
51a プラグ
51b レセプタクル
60 音響信号処理ユニットの制御手段
61 光源ユニットの制御手段
62 制御信号線
64 フォトインタラプタ
67 プリアンプ用電源部
L 光
M 被検体
U 光音響波
11a プローブ本体
11b ケーブル部
12 音響信号処理ユニット(超音波ユニット)
13 光源ユニット(レーザユニット)
14 画像表示手段
16 入力手段
21 受信回路
30 光源
31 フラッシュランプ
32 Qスイッチ
40 導光部(光ファイバ)
41 光照射部(導光板)
42 音響検出部
43 プローブ制御回路
44 音響信号線
45 筺体
46 シース部材
47 プリアンプ部
48 電源線
50 コネクタ
50a プラグ
50b レセプタクル
51 コネクタ
51a プラグ
51b レセプタクル
60 音響信号処理ユニットの制御手段
61 光源ユニットの制御手段
62 制御信号線
64 フォトインタラプタ
67 プリアンプ用電源部
L 光
M 被検体
U 光音響波
Claims (20)
- 音響信号処理ユニットおよび光源ユニットのそれぞれに接続され、被検体からの光音響波を検出するために用いられるプローブであって、
前記光音響波を検出する音響検出部、および被検体に光を照射する光照射部を有するプローブ本体と、
前記音響検出部で検出された前記光音響波の光音響信号を前記音響信号処理ユニットに伝送する音響信号線と、
前記光源ユニットから出射した光を前記光照射部まで導光する導光部と、
前記音響信号処理ユニットおよび前記光源ユニットの間を接続する制御信号線とを備えることを特徴とするプローブ。 - 前記音響信号処理ユニットに着脱可能な第1コネクタ部を備え、
該第1コネクタ部が、前記音響信号線の端子および前記制御信号線の端子を有するものである請求項1に記載のプローブ。 - 前記光源ユニットに着脱可能な第2コネクタ部を備え、
該第2コネクタ部が、前記導光部の光入射側端部および前記制御信号線の端子を有するものである請求項1または2に記載のプローブ。 - 前記制御信号線が、前記音響信号線および/または前記導光部と一体としてシース部材により被覆されたものである請求項1から3いずれか1項に記載のプローブ。
- 前記プローブ本体が、前記光音響波の検出を制御するプローブ制御回路を有し、
前記制御信号線が、前記プローブ制御回路を介して両ユニット間の接続を行うものである請求項1から4いずれか1項に記載のプローブ。 - 前記制御信号線のうち、前記音響信号処理ユニットと前記プローブ制御回路とを接続する部分が電気的信号線であり、前記光源ユニットと前記プローブ制御回路とを接続する部分が光学的信号線である請求項5に記載のプローブ。
- 前記音響検出部から出力された光音響信号を増幅するプリアンプ部と、
前記音響信号処理ユニットから受給した電力を前記プリアンプ部に供給するプリアンプ用電源部とを有する請求項1から6いずれか1項に記載のプローブ。 - 請求項1に記載のプローブと、
該プローブによって検出された光音響波の光音響信号を処理する音響信号処理ユニットと、
光音響計測を行うために被検体に照射する光を出射する光源ユニットとを備え、
前記音響信号処理ユニットおよび前記光源ユニットが、前記制御信号線を介して送受信される制御信号によって互いに通信するものであることを特徴とする光音響計測装置。 - 前記プローブが、前記音響信号線の端子および前記制御信号線の端子を有する第1コネクタ部を有するものであり、
前記音響信号処理ユニットが、前記第1コネクタ部に対応する第1コネクタ受け部を有するものである請求項8に記載の光音響計測装置。 - 前記プローブが、前記導光部の光入射側端部および前記制御信号線の端子を有する第2コネクタ部を有するものであり、
前記光源ユニットが、前記第2コネクタ部に対応する第2コネクタ受け部を有するものである請求項8または9に記載の光音響計測装置。 - 前記制御信号線が、前記音響信号線および/または前記導光部と一体としてシース部材により被覆されたものである請求項8から10いずれか1項に記載の光音響計測装置。
- 前記プローブ本体が、前記光音響波の検出を制御するプローブ制御回路を有し、
前記制御信号線が、前記プローブ制御回路を介して両ユニット間の接続を行うものである請求項8から11いずれか1項に記載の光音響計測装置。 - 前記制御信号線のうち、前記音響信号処理ユニットと前記プローブ制御回路とを接続する部分が電気的信号線であり、前記光源ユニットと前記プローブ制御回路とを接続する部分が光学的信号線である請求項12に記載の光音響計測装置。
- 前記光源ユニットが、両ユニット間の接続が確認できない場合に、光を出射しないものである請求項8から13いずれか1項に記載の光音響計測装置。
- 前記音響信号処理ユニットが、両ユニット間の接続が確認できない場合に、前記光源ユニットに光を出射させる旨の制御信号を送信しないものである請求項8から13いずれか1項に記載の光音響計測装置。
- 前記音響信号処理ユニットまたは前記光源ユニットが、両ユニット間の接続が確認できない場合に、警告を発するものである請求項14または15に記載の光音響計測装置。
- 前記音響信号処理ユニットおよび前記光源ユニットが、両ユニット間の接続が確認できた場合に、自動で光音響画像取得モードとなるものである請求項8から16いずれか1項に記載の光音響計測装置。
- 前記音響信号処理ユニットが、前記光音響信号に基づいて光音響画像を生成するものである請求項8から17いずれか1項に記載の光音響計測装置。
- 前記プローブが、前記被検体に対して送信された超音波に対する反射超音波を検出するものであり、
前記音響信号処理ユニットが、前記反射超音波の超音波信号に基づいて超音波画像を生成するものである請求項18に記載の光音響計測装置。 - 前記光源ユニットが、前記制御信号が伝送される回路上にフォトインタラプタを有し、
前記フォトインタラプタが、該フォトインタラプタに入力された電気的な前記制御信号を光学的信号に変換し、当該光学的信号を電気的信号に変換し、変換された当該電気信号を出力するものである請求項8から19いずれか1項に記載の光音響計測装置。
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