JP2014073300A - 被検体情報取得装置および被検体情報取得装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被検体と被検体挿入孔が密着していることを検出したうえで計測光の照射制御を行える被検体情報取得装置を提供する。
【解決手段】筐体の開口部から挿入された被検体に計測光を照射し、前記被検体内で発生する音響波を受信し、当該音響波に基づいて、前記被検体内部の情報を取得する被検体情報取得装置であって、被検体に計測光を照射する計測光照射手段と、前記開口部から挿入された被検体の挿入深度を表す情報である深度情報を取得する深度センサ手段と、前記深度センサ手段が取得した深度情報に基づいて、前記開口部の辺縁部に被検体が当接しているか否かを判定する当接判定手段と、前記当接判定手段が、前記開口部の辺縁部に被検体が当接していると判定した場合に、前記計測光照射手段に対して前記計測光の照射を許可する制御手段と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検体の表面および内部の成分または形状を観測するための技術に関する。

生体にレーザ光を照射することで、生体内部でレーザ照射に起因する超音波（光音響波）を発生させ、当該光音響波を解析することで、生体表面および内部の構造または状況を解析する、光音響測定装置が考案されている（特許文献１参照）。この技術は、Ｐｈｏｔｏ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（ＰＡＴ：光音響トモグラフィー）と呼ばれ、特に皮膚がんや乳がんの診断での有用性が示されている。

光音響測定装置は、計測光（一般的にはパルスレーザ光）を被検体に照射し、被検体内を伝播および拡散した光が生体組織内で吸収されて発生する音響波を受信し、受信した音響波を解析処理することで、生体内部の光学特性に関連した情報を可視化する。光音響測定装置は、断層画像の撮像に光を用いることで無被爆、非侵襲での画像診断が可能なため、被検者にとって身体的負担が少ないという点で大きな優位性を有している。

レーザ光に代表される計測光は、被検体の内部で伝播および拡散する際に減衰するため、被検体の生体深部へ計測光を到達させるためには、被検体表面に十分な光量を照射しなければならない。計測光は一般的に高エネルギーであるため、光音響測定装置において、人体に対する安全性を高める技術が種々考案されている。
例えば、特許文献２に記載の生体情報取得装置は、乳房などの被検体を挿入する穴と、術者が被検体に触れて作業を行う空間に繋がるドアを有しており、当該ドアを閉めることで、計測光が照射される部分を完全に遮光して光音響測定を行うことができる。

米国特許第５，７１３，３５６号明細書 特開２０１１−２２４２０５号公報

しかし、装置筐体に被検体を挿入するタイプの光音響測定装置は、被検体を挿入するための穴（被検体挿入孔）に被検者の皮膚を密着させなければならず、密着が完全でないと、被検体挿入孔から計測光が漏れるおそれがある。この問題を解決するためには、被検体と、被検体挿入孔とが完全に密着していることを検出したうえで計測光の照射を行わなければならない。

本発明は、上記課題に鑑み、被検体と被検体挿入孔が密着していることを検出したうえで計測光の照射制御を行える被検体情報取得装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る被検体情報取得装置は、
筐体の開口部から挿入された被検体に計測光を照射し、前記被検体内で発生する音響波を受信し、当該音響波に基づいて、前記被検体内部の情報を取得する被検体情報取得装置であって、被検体に計測光を照射する計測光照射手段と、前記開口部から挿入された被検体の挿入深度を表す情報である深度情報を取得する深度センサ手段と、前記深度センサ手段が取得した深度情報に基づいて、前記開口部の辺縁部に被検体が当接しているか否かを
判定する当接判定手段と、前記当接判定手段が、前記開口部の辺縁部に被検体が当接していると判定した場合に、前記計測光照射手段に対して前記計測光の照射を許可する制御手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る被検体情報取得装置の制御方法は、
筐体の開口部から挿入された被検体に計測光を照射し、前記被検体内で発生する音響波を受信し、当該音響波に基づいて、前記被検体内部の情報を取得する被検体情報取得装置の制御方法であって、前記開口部から挿入された被検体の挿入深度を表す情報である深度情報を取得する深度測定ステップと、前記取得した深度情報に基づいて、前記開口部の辺縁部に被検体が当接しているか否かを判定する当接判定ステップと、前記被検体が前記開口部の辺縁部に被検体が当接していると判定された場合に、被検体に前記計測光を照射する計測光照射ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、被検体と被検体挿入孔が密着していることを検出したうえで計測光の照射制御を行える被検体情報取得装置を提供することができる。

第一の実施形態に係る、光音響測定装置の全体構成を示す図。 乳房未挿入の場合の乳房挿入孔辺縁部における深度情報取得方法を示す図。 乳房未挿入の場合の乳房挿入孔内側における深度情報取得方法を示す図。 乳房挿入の場合の乳房挿入孔内側における深度情報取得方法を示す図。 第一の実施形態における、乳房挿入孔の深度情報を可視化した画像例。 レーザ光の照射可否を判定するフローチャート。 赤外カメラの解像度が低い場合の深度情報取得例を示す図。 二つの画素にまたがって赤外光パターンが観測される例を示す図。 第三の実施形態に係る、光音響測定装置の全体構成を示す図。 第四の実施形態に係る、光音響測定装置の全体構成を示す図。 赤外光パターン投影とレーザ光照射のタイミングチャート。 深度情報を正しく取得できない場合を説明する図。 第五の実施形態における、深度センサの配置図。 第五の実施形態における、深度情報取得方法を示す図。 第五の実施形態における、乳房挿入孔の深度情報を可視化した画像例。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、同一の構成要素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。

（第一の実施形態）
<システム構成>
図１を参照しながら、第一の実施形態に係る光音響測定装置１のシステム構成を説明する。本発明の第一の実施形態における光音響測定装置は、被検体内部の情報を画像化する光音響イメージング装置である。光音響測定装置は、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目的として、被検体である生体の情報を画像化することができる。生体の情報とは、光照射によって生じた音響波の発生源分布であり、生体内部の初期音圧分布、あるいはそこから導かれる光エネルギー吸収密度分布である。

本発明の第一の実施形態における光音響測定装置１は、保護筐体１０と、光照射部２０と、光音響波検出部３０、深度センサ４０、コントローラ５０から構成される。以下、各手段を説明しながら、被検体を測定する方法について概要を説明する。

<<保護筐体１０>>
保護筐体１０は、被検者を伏臥位にて保持するベッド状の被検者保持体である。被検者は、保護筐体１０に設けられた開口部である乳房挿入孔１１に乳房を挿入して光音響測定を行う。なお、本実施形態では、乳房挿入孔１１の円形の辺縁部を、乳房挿入孔辺縁部１２と表す。

<<光照射部２０>>
光照射部２０は、被検体に照射する計測光である近赤外線を発生させる手段であり、本発明における計測光照射手段である。
被検体が生体である場合、光照射部２０からは生体を構成する成分のうち特定の成分に吸収される特定の波長の光を発生させることが好ましい。具体的には、数ナノから数百ナノ秒オーダーのパルス光を発生可能なパルス光源が好ましい。光源は、レーザ光を発生させる光源であることが好ましいが、発光ダイオードなどを用いることも可能である。レーザとしては、固体レーザ、ガスレーザ、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。以下、計測光のことをレーザ光と称する。
なお、本実施形態においては、単一の光源を用いる例を示しているが、複数の光源を用いても良い。複数の光源を用いる場合は、生体に照射する光の照射強度を上げるため、同じ波長を発振する光源を複数用いても良いし、光学特性値分布の波長による違いを測定するために、発振波長の異なる光源を複数個用いても良い。なお、光源として、発振する波長の変換可能な色素やＯＰＯ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ）を用いれば、光学特性値分布の波長による違いを測定することも可能になる。
また、使用する波長は、生体内において吸収が少ない８００ｎｍ前後の領域が好ましい。ただし、比較的生体表面付近の生体組織の光学特性値分布を求める場合は、上記の波長領域よりも範囲の広い、例えば４００ｎｍから１６００ｎｍの波長領域を使用することも可能である。前記範囲内の光のうち、測定の対象となる成分によって特定の波長を選択するとよい。
光照射部２０から発せられたレーザ光は、保護筐体内部に挿入された乳房に向かって射出される。したがって、正常動作時には、乳房挿入孔からレーザ光が直接外部へ放射されることはない。ただし、何らかの意図しない理由（例えば、ミラーの故障等）で迷走レーザ放射が生じた場合、乳房挿入孔１１から外部へレーザ光が漏れる可能性がある。

<<光音響波検出部３０>>
光音響波検出部３０は、被検体内で発生または反射した音響波を検出し、デジタル信号に変換する手段である。生体から発生する光音響波は、１００ＫＨｚから１００ＭＨｚの超音波である。そのため、光音響波検出部３０は、上記の周波数帯を受信できる超音波検出器を備えている。用いる超音波検出器は、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、音響波信号を検知できるものであれば、どのようなものであってもよい。
本実施形態では、光音響波検出部３０は、超音波プローブ３１と、超音波プローブによって検出された光音響波をデジタル信号に変換する光音響信号計測手段３２、変換されたデジタル信号の記録処理や解析処理を行う信号処理部３３によって構成される。

<<深度センサ４０>>
深度センサ４０は、筐体に挿入された被検体の挿入深度を測定するセンサであり、本発明における深度センサ手段である。深度センサ４０は、赤外光による二次元パターン画像の投影を行う赤外光パターン投影器４１と、投影されたパターン画像を観測する赤外カメラ４２を有している。赤外カメラ４２は、赤外光パターン投影器４１と同一のｘ，ｙ座標に配置され、かつ被検者の頭尾（CC: Cranio Caudal）方向にずれて配置される。以下、
赤外光によるパターン画像のことを赤外光パターンと称する。
また、深度センサ４０は、前記赤外カメラ４２によって観測された赤外光パターンと、投影した赤外光パターンとの視差から、パターンを投影した場所の深度を計算する深度情報算出部４３を有している。赤外カメラおよび赤外光パターン投影器を用いて深度を測定する具体的な方法については、例えば米国特許第８，０５０，４６１号公報に開示されている。
本実施例では、パターン画像の投影に赤外光を利用している。これは、乳房のような画素値変化の少ない対象物の深度情報を取得する場合は、可視光よりも赤外線を用いたほうがより正確な測定ができるためである。

<<コントローラ５０>>
コントローラ５０は、光音響測定装置の動作を制御するコンピュータである。具体的には、コントローラ５０は、インタフェース部５１、光照射制御部５２、乳房当接判定部５３を備えている。
インタフェース部５１は、光音響波検出手段３０と情報を送受信するためのインタフェースである。
また、光照射制御部５２は、レーザ照射部２０から発せられるレーザ光の照射を制御する手段である。例えば、Ｑスイッチの制御、フラッシュランプの点灯制御、光路に設置されたシャッタの開閉制御などによって、被検体に対するレーザ光の照射を制御する。
また、乳房当接判定部５３は、本発明における当接判定手段であり、深度センサ４０によって得られた深度情報から、乳房が乳房挿入孔辺縁部１２に当接、すなわち隙間なく密着しているか否かを判定する手段である。具体的な判定方法については後述する。
なお、コントローラ５０は、ＣＰＵ、主記憶装置、補助記憶装置等によって実現することができる。補助記憶装置に記憶されたプログラムが主記憶装置にロードされ、ＣＰＵによって実行されることで、図１に図示した各手段が機能する。勿論、専用に設計された回路を用いて実現されてもよい。

<乳房の当接判定方法>
次に、乳房当接判定部５３が、深度センサ４０を用いて、被検者の乳房が乳房挿入孔辺縁部１２に当接しているか否かを判定する方法について説明する。
図１中、被検者の頭尾方向（ＣＣ方向）をｚ軸、乳房挿入孔１１に垂直な方向（挿入方向）をｙ軸、ｙ−ｚ平面に垂直な方向をｘ軸とし、乳房挿入孔１１の中心を座標原点（ｘ＝０、ｙ＝０、ｚ＝０）とする。

図２は、深度センサ４０が有する赤外光パターン投影器４１と、平行して設置された赤外カメラ４２、および乳房挿入孔辺縁部１２について、被検者の頭尾方向断面（ｘ＝０におけるｙ−ｚ断面）を表した図である。赤外光パターン投影器４１と、赤外カメラ４２は、互いに距離２ｄだけ離れて設置され、乳房挿入孔１１までは距離Ｌだけ離れて設置されているものとする。
図２において、赤外光パターン投影器４１が、乳房挿入孔の縁、すなわち乳房挿入孔辺縁部１２に赤外光パターン（視差画像パターン４１０として三角形で表す）を投影する場合を考える。投影された視差画像パターン４１０は、赤外カメラ４２によって観測される。観測された赤外光パターンを視差画像パターン４２０とする。

深度センサ４０は、距離Ｌだけ離れた平面（挿入孔平面と称する）に赤外光パターンを投影した場合に、赤外カメラ４２によって観測されるべき、挿入孔平面上の赤外光パターンの位置を設計情報として予め記憶している。距離がＬ以外である場所に赤外光パターンが投影された場合は、赤外カメラ４２が観測する赤外光パターンの位置は、予め記憶された位置と異なる位置となる。そこで、深度センサ４０は、赤外光パターンが本来観測されるべき位置と、実際に観測した位置とのずれ量を取得することで、赤外光パターンが投影された場所の深度を判定することができる。以下、当該ずれ量についてより詳しく説明す
る。

図３は、乳房が乳房挿入孔１１の外側に位置する場合の、深度情報の取得について説明する図である。
図３において、赤外光パターン投影器４１は、乳房挿入孔の縁から距離Ｓだけ内側に赤外光パターン（視差画像パターン４１２として菱形で表す）を投影したものとする。投影された視差画像パターン４１２は、乳房挿入孔よりも遠い位置にある乳房に投影される。赤外カメラ４２は、投影された視差画像パターン４１２を、視差画像パターン４２２として観測する。
このとき、距離Ｌだけ離れた位置に、両パターンを仮想的に４１２Ａおよび４２２Ａとして置くと、両者は図３の右方向に距離Ｋ１だけずれることになる。そこで、当該ずれ量Ｋ１を、三角測量の原理を用いて求め、数式１に代入することで、乳房挿入孔１１から、投影された視差画像パターン４１２までの距離Ｔ１を算出することができる。

同様の演算を繰り返すことで、深度センサ４０は、乳房全体の深度情報（すなわち距離分布マップ）を得ることができる。

次に、乳房が乳房挿入孔１１に挿入されている場合の、深度情報の取得について、図４を参照しながら説明する。
図４において、赤外光パターン投影器４１は、乳房挿入孔の縁から距離Ｓだけ内側に赤外光パターン（視差画像パターン４１３として菱形で表す）を投影したものとする。投影された視差画像パターン４１３は、乳房挿入孔よりも近い位置にある乳房に投影される。赤外カメラ４２は、投影された視差画像パターン４１３を、視差画像パターン４２３として観測する。
このとき、距離Ｌだけ離れた位置に、両パターンを仮想的に４１３Ａおよび４２３Ａとして置くと、両者は図３の左方向に距離Ｋ３だけずれることになる。そこで、当該ずれ量Ｋ３を、同様に三角測量の原理を用いて求め、数式２に代入することで、乳房挿入孔１１から、投影された視差画像パターン４１３までの距離Ｔ３を算出することができる。

なお、数式２は、数式１のＫ１の符号がマイナスになったものであるため、視差画像パターンが右方向にずれたときの符号を正、左方向にずれたときの符号を負とすると、数式３のように一般化できる。

このように、本実施形態では、距離Ｌを基準として、視差画像パターンのずれ量が正であるか負であるかを判定する。従って、距離Ｌの位置に仮想的に置かれた、観測後の視差
画像パターンが、投影された視差画像パターンより右方向にずれている場合は、乳房挿入孔よりも遠い位置にパターンが投影されたことがわかる。また、左方向にずれている場合は、乳房挿入孔よりも近い位置にパターンが投影されたことがわかる。

以上のようにして取得した乳房の深度分布を可視化した画像を例示する。
ここでは、赤外カメラ４２は、１画素あたり８ビット（２５６階調）の階調を持ち、Ｍ
×Ｍ画素の正方形画像を撮影可能なデジタルカメラであるものとする。
図５は、乳房挿入孔１１に乳房を挿入していない場合の、乳房挿入孔の深度情報を可視化した画像の例である。図５の左側は、乳房挿入孔の深度情報を可視化したものであり、図５の右側は、距離の遠近を表すスケールである。本例では、距離Ｌを基準（画素値１２７）とし、距離２Ｌだけ離れた位置を最大遠（画素値０）、距離が０となる位置を最大近（画素値２５５）としている。従って、画素値が１２７未満の画素が存在する場合、乳房が乳房挿入孔と密着していない、すなわちレーザ光が漏れる隙間があることを意味する。

<レーザ光の照射処理>
以下、図６に示すフローチャートを参照しながら、本実施形態における光音響測定装置のレーザ照射処理について説明する。図６（ａ）の処理（Ｓ１〜Ｓ３）は、測定対象の領域を事前に検出して記憶する処理であり、図６（ｂ）の処理（Ｓ４〜Ｓ７）は、レーザ光を照射する前に、乳房挿入孔１１と乳房とが密着しているかを判定し、レーザ光の照射可否を判断する処理である。図６（ａ）の処理は、測定を開始する前に一度だけ実行され、図６（ｂ）に示した処理は、測定中は常に繰り返し実行される。

ステップＳ１は、光音響測定装置の電源を投入し、初期化する処理である。
ステップＳ２は、深度センサ４０が乳房挿入孔の領域を検出し、測定対象領域として記憶する処理である。具体的には、まず、乳房が挿入されていない状態で深度の測定を行う。すると、測定結果は図５のようになるため、深度の変化が急峻な位置を検出することで、乳房挿入孔の領域を決定することができる。
決定された乳房挿入孔の領域は、測定対象領域として深度センサ４０によって記憶される（ステップＳ３）。この処理が完了すると、測定準備状態となる。

次に、測定者が測定開始操作を行うと、図６（ｂ）の処理が開始される。
まず、ステップＳ４で、深度センサ４０が、ステップＳ２で記憶した測定対象領域の内側に存在する全ての画素について深度の測定を行う。次に、ステップＳ５で、乳房当接判定部５３が、測定した全画素の深度を判定する。ここで、当該全画素の深度が、乳房挿入孔１１よりも深い、または同じと判定された場合、乳房は乳房挿入孔１１に密着していることを意味するため、ステップＳ６に遷移する。
深度が乳房挿入孔１１よりも浅いと判定された画素があった場合、乳房が乳房挿入孔１１に密着していないことを意味するため、処理はステップＳ８に遷移する。
ステップＳ６では、光照射制御部５２が、光照射部２０に対してレーザ光の照射を許可する制御を行う。そして、測定が完了したか否かをステップＳ７で判定し、測定が完了していれば処理を終了させる。測定が完了していなければ、ステップＳ４へ戻り測定を継続する。
ステップＳ８では、光照射制御部５２が、光照射部２０に対してレーザ光の発光を禁止する制御を行う。その後、処理はステップＳ４に戻り、乳房が乳房挿入孔１１に密着するまで繰り返し深度の測定が行われる。

以上に述べたように、本実施形態に係る光音響測定装置では、赤外線を用いた深度センサを用いることで、乳房が乳房挿入孔に密着していることを判定し、密着している場合にのみレーザ光の照射を許可することができる。これにより、筐体外部へのレーザ光の漏出を防止することができ、被検者の人体（特に網膜）に対する安全性を高めることができる
。

（第二の実施形態）
第一の実施形態では、投影した赤外光パターンと、観測した赤外光パターンのずれ量を算出することで、被検体の深度を測定した。しかし、赤外カメラ４２の解像度と、乳房と乳房挿入孔の密着の度合によっては、ずれ量Ｋが赤外カメラ４２の画素間隔よりも小さくなる場合がある。このような場合、深度センサ４０がずれ量Ｋを適切に決定することができないため、正確に乳房までの距離を算出することができない。
第二の実施形態は、この問題に対応するため、第一の実施形態に対して、ずれ量Ｋを推定するステップを追加した実施形態である。なお、第二の実施形態に係る光音響測定装置のシステム構成は、第一の実施形態と同様である。

図７は、ずれ量Ｋが赤外カメラ４２の画素間隔よりも小さい場合の例である。図７では、乳房が、乳房挿入孔に対して完全に密着しておらず、微小な距離Ｔ４だけ離れているものとする。
投影された視差画像パターン４１４は、乳房挿入孔よりも遠い位置にある乳房に投影され、視差画像パターン４２４として観測される。このとき、距離Ｌだけ離れた位置に、両パターンを仮想的に４１４Ａおよび４２４Ａとして置くと、両者は右方向にＫ４だけずれる。本例では、当該ずれ量Ｋ４が、赤外カメラ４２の画素間隔よりも小さい場合を考える。

この場合、仮想的な視差画像パターン４２４Ａは、図８に示したように、２つの画素にまたがって観測されることになる。例えば、２つの画素の階調はそれぞれ６０％と４０％のようになる。階調が８ビット（０〜２５５）である場合、１５３と１０２のようになる。
そこで、第二の実施形態では、ステップＳ４の処理において、赤外カメラ４２が観測した視差画像パターン４２４Ａが二つの画素の間にまたがっていた場合、二つの画素値からその重心位置を算出し、ずれ量Ｋ４を推定する。ステップＳ４以外の処理は、第一の実施形態と同様である。

このように、第二の実施形態では、深度センサが検出したずれ量が赤外カメラの画素間隔よりも小さい場合であっても、視差画像パターン４２４Ａの位置を推定することができ、被検体の深度を算出することができる。

（第三の実施形態）
第二の実施形態では、パターンのずれ量が赤外カメラの画素間隔より小さい場合、画素の階調から重心を算出することでずれ量を推定した。しかし、赤外カメラの階調によっては、微小なずれ量を正確に算出することができず、わずかな隙間を見逃してしまう可能性がある。第三の実施形態は、これに対応するため、筐体外部からの可視光の入射を検出する手段を追加した実施形態である。
第三の実施形態に係る光音響測定装置のシステム構成図を図９に示す。なお、第一の実施形態と同様の手段については、同じ符号を付して説明を省略する。

第三の実施形態に係る深度センサ４０は、赤外光パターン投影器４１のかわりに可視光パターン投影器４６を、赤外カメラ４２のかわりに可視光カメラ４４および４５を有しているという点で第一の実施形態と相違する。また、可視光を検出するための輝度情報算出部４７を有しているという点で第一の実施形態と相違する。
可視光パターン投影器４６は、被検体である乳房および保護筐体１０と異なる色のパターンを可視光によって投影する手段である。投影する光の色は、乳房の色および筐体の色と異なる色であればよい。例えば、波長５３２ｎｍの緑色レーザなどを使用することがで
きる。
また、可視光カメラ４４および４５は、可視光パターン投影器４６によって投影されたパターンを観測し、それぞれの視差から深度情報を算出するためのカメラである。
また、輝度情報算出部４７は、可視光カメラ４４および４５から輝度情報を取得し、外部からの光の入射が無いかを検出する手段である。第三の実施形態では、乳房挿入孔１１を開口とする筐体の内部は、乳房挿入孔１１以外から外部光が入らないように密閉された構造となっている。

第三の実施形態における光音響測定装置の、第一の実施形態との処理の相違点を説明する。
ステップＳ４は、可視光によって乳房の挿入深度を測定する処理である。複数台の可視光カメラによる距離の測定は、既知の技術であるため、説明は省略する。なお、ステップＳ４の処理が完了すると、可視光パターン投影器４６は消灯する。
また、第三の実施形態では、ステップＳ５の処理において、可視光が外部から入射しているか否かを検出する処理が追加される。具体的には、輝度情報算出部４７が、可視光カメラ４４および４５から輝度情報を取得する。そして、測定対象領域に存在する画素のうち、輝度値が所定値以上の画素がある場合は、外部光が入ってきている、すなわち乳房挿入孔１１と乳房の間が密着していないものと判定し、処理をステップＳ８に遷移させる。他の処理は、第一の実施形態と同様である。

第三の実施形態では、乳房の深度測定と、外部光の入射検出とを併用することで、乳房と乳房挿入孔との当接判定をより高い精度で行うことができる。
なお、第三の実施形態では、可視光カメラを用いて被検体の深度測定および外部光の検出の双方を行っているが、第一の実施形態に、外部から入射する可視光を検出する手段を追加してもよい。例えば、第一の実施形態に係る光音響測定装置に、可視光を検知可能な入射光検出カメラを追加し、当該カメラが取得した輝度情報によって外部光の入射を検出する構成としてもよい。

（第四の実施形態）
第一の実施形態では、光音響測定と、乳房の当接判定を並行して実施したが、レーザ光の波長と、パターン投影に用いる赤外光の波長が近い場合、照射されたレーザ光を、赤外光パターン投影器４１が投影したパターンであると誤認してしまう可能性がある。第四の実施形態は、これに対応するため、レーザ光の照射と赤外光パターンの投影を時分割で行う実施形態である。
第四の実施形態に係る光音響測定装置のシステム構成図を図１０に示す。なお、第一の実施形態と同様の手段については、同じ符号を付して説明を省略する。

第四の実施形態に係る光音響測定装置は、パターン投影タイミング制御部５４をさらに有しているという点で第一の実施形態と相違する。
パターン投影タイミング制御部５４は、光照射部２０がレーザ光を照射していないタイミングにあわせてパターン投影制御を行う手段である。図１１は、赤外光パターン投影器４１によるパターン投影と、赤外カメラ４２による撮影、光照射部２０によるレーザ光照射の、それぞれのタイミングを示したチャートである。
パターン投影タイミング制御部５４は、ステップＳ４の処理において、レーザ光をパルス照射するタイミングを示す信号を光照射制御部５２から取得し、光照射部２０がレーザ光を照射していないタイミングでパターンの投影を行う。パターンの投影と、赤外カメラでの観測は、次のレーザ光照射タイミングまでの間に完了する。乳房が乳房挿入孔に当接していないと判定された場合は、次の周期のレーザ光照射は行われない。

第四の実施形態では、赤外光パターンの投影タイミングと、レーザ光の照射タイミング
を分けて制御するため、レーザ光と赤外光パターンの波長が近い場合であっても、誤動作を招くことなく、正確に乳房と乳房挿入孔との当接判定を行うことができる。
なお、本例では、パターン投影タイミング制御部５４が、光照射制御部５２からレーザ光の発光タイミングを取得し、パターン投影のタイミングを決定しているが、逆であってもよい。すなわち、パターン投影のタイミングを固定し、光照射制御部５２が、パターンが投影されていないタイミングでレーザ光を照射するようにしてもよい。レーザ光のパルス照射間隔を一定にすることができれば、どちらの方法を採用してもよい。

（第五の実施形態）
第一ないし第四の実施形態では、一台の深度センサで、乳房挿入孔辺縁部における乳房当接判定を行った。しかしながら、乳房の形状や大きさは個々の被検者によって異なるため、赤外光パターン投影器や赤外カメラの配置位置によっては、赤外光パターンを投影できない、または観測できない領域が発生する場合がある。
例えば、図１２（ｘ−ｙ平面の断面図）に示すように、乳房挿入孔１１の大きさに対して、乳房が大きく、かつ、洋梨のような形状であった場合を考える。このような場合は、乳房挿入孔辺縁部１２が乳房のふくらみによって隠されてしまうため、乳房挿入孔辺縁部に赤外光パターンを投影することができず、深度の測定を行うことができない。

このような問題に対応するために、第五の実施形態においては、赤外光パターン投影器と赤外カメラを乳房の直下ではなく、図１３のように斜め下方に二組設置する。これにより、乳房の形状や大きさにかかわらず、乳房挿入孔辺縁部に対する赤外光パターンの投影および観測が可能になり、乳房当接判定を正確に行うことができる。
本例では、図１３の手前側（ｘ＞０である領域）に、第一の赤外光パターン投影器４１と、第一の赤外カメラ４２を設置する。設置場所は、斜め下方４５度であるｙ＝ｘ平面上である。第一の赤外光パターン投影器４１と、第一の赤外カメラ４２によって構成される深度センサを、第一の深度センサと称する（深度情報算出部は不図示）。
また、図１３の奥側（ｘ＜０である領域）に、第二の赤外光パターン投影器４８と、第二の赤外カメラ４９を設置する。設置場所は、斜め下方−４５度であるｙ＝−ｘ平面上である。第二の赤外光パターン投影器４８と、第二の赤外カメラ４９によって構成される深度センサを、第二の深度センサと称する（同様に深度情報算出部は不図示）。図１４は、ｘ−ｙ平面の断面図である。
このようにすると、手前側（ｘ＞０）に設置した第一の赤外光パターン投影器４１および、第一の赤外カメラ４２は、乳房挿入孔１１の手前側（ｘ＞０）にある第一の乳房挿入孔辺縁部１６の当接判定を行うことができる。また、奥側（ｘ＜０）に設置した第二の赤外光パターン投影器４６および第二の赤外カメラ４９は、乳房挿入孔１１の奥側（ｘ＜０）にある第二の乳房挿入孔辺縁部１７の当接判定を行うことができる。
なお、赤外光パターン投影器および赤外カメラは、乳房挿入孔辺縁部よりも外方、すなわち、乳房挿入孔を筐体外部から鉛直方向に観測した場合に、乳房挿入孔に隠れる位置に配置することが好ましい。

図１５は、第五の実施形態における第一の深度センサによって測定された、乳房を挿入していない状態の乳房挿入孔１１の深度情報を可視化した画像の例である。図１５の画像において、画像中央の黒い部分との境界における点線部分が、乳房挿入孔１１の手前側（ｘ＞０）の第一の乳房挿入孔辺縁部１６となる。

第五の実施形態によれば、赤外光パターン投影器および赤外カメラを複数配置することで、個々の被検者の乳房の形状、大きさに関わらず、乳房挿入孔辺縁部が検出可能になり、安定して乳房当接判定を行うことができる。

なお、各実施形態の説明は本発明を説明する上での例示であり、本発明は、発明の趣旨
を逸脱しない範囲で適宜変更または組み合わせて実施することができる。本発明は、上記処理の少なくとも一部を含む被検体情報取得装置の制御方法として実施することもできるし、これらの方法を被検体情報取得装置に実行させるプログラムとして実施することもできる。上記処理や手段は、技術的な矛盾が生じない限りにおいて、自由に組み合わせて実施することができる。

１・・・光音響測定装置、１０・・・保護筐体、２０・・・光照射部、４０・・・深度センサ、５０・・・コントローラ

Claims (12)

1. 筐体の開口部から挿入された被検体に計測光を照射し、前記被検体内で発生する音響波を受信し、当該音響波に基づいて、前記被検体内部の情報を取得する被検体情報取得装置であって、
   被検体に計測光を照射する計測光照射手段と、
   前記開口部から挿入された被検体の挿入深度を表す情報である深度情報を取得する深度センサ手段と、
   前記深度センサ手段が取得した深度情報に基づいて、前記開口部の辺縁部に被検体が当接しているか否かを判定する当接判定手段と、
   前記当接判定手段が、前記開口部の辺縁部に被検体が当接していると判定した場合に、前記計測光照射手段に対して前記計測光の照射を許可する制御手段と、
   を有することを特徴とする被検体情報取得装置。
2. 前記深度センサ手段は、赤外光によるパターン画像を投影する赤外光パターン投影器と、前記赤外光パターン投影器と視差を持って配置され、前記パターン画像の位置を取得する赤外カメラと、前記赤外光パターン投影器が投影したパターン画像の位置および前記赤外カメラが検出したパターン画像の位置から、前記パターン画像を投影した場所の深度を計算する深度情報算出手段と、から構成される
   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。
3. 前記深度センサ手段は、被検体および筐体と異なる色の可視光によるパターン画像を投影する可視光パターン投影器と、前記可視光パターン投影器と視差を持って配置され、前記パターン画像の位置を取得する複数の可視光カメラと、前記複数の可視光カメラが検出したパターン画像の位置から、前記パターン画像を投影した場所の深度を計算する深度情報算出手段と、から構成される
   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。
4. 前記赤外光パターン投影器は、前記計測光照射手段が計測光を照射していないタイミングで前記赤外光によるパターン画像の投影を行う
   ことを特徴とする、請求項２に記載の被検体情報取得装置。
5. 前記開口部の辺縁部から入射する外部光を検出する入射光検出カメラをさらに有し、
   前記当接判定手段は、前記入射光検出カメラが外部光を検出した場合に、前記開口部の辺縁部に被検体が当接していないと判定する
   ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
6. 複数の深度センサ手段を有し、
   前記複数の深度センサ手段は、前記開口部に被検体を挿入した状態において、前記開口部の辺縁部を検出可能である
   ことを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
7. 筐体の開口部から挿入された被検体に計測光を照射し、前記被検体内で発生する音響波を受信し、当該音響波に基づいて、前記被検体内部の情報を取得する被検体情報取得装置の制御方法であって、
   前記開口部から挿入された被検体の挿入深度を表す情報である深度情報を取得する深度測定ステップと、
   前記取得した深度情報に基づいて、前記開口部の辺縁部に被検体が当接しているか否かを判定する当接判定ステップと、
   前記被検体が前記開口部の辺縁部に被検体が当接していると判定された場合に、被検体
   に前記計測光を照射する計測光照射ステップと、
   を含むことを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法。
8. 前記深度測定ステップは、赤外光によるパターン画像を投影するステップと、赤外カメラによって前記投影されたパターン画像を検出するステップと、前記投影したパターン画像の位置および前記検出したパターン画像の位置から、前記パターン画像を投影した場所の深度を計算するステップと、からなる
   ことを特徴とする、請求項７に記載の被検体情報取得装置の制御方法。
9. 前記深度測定ステップは、被検体および筐体と異なる色の可視光によるパターン画像を投影するステップと、複数の可視光カメラによって前記投影されたパターン画像を検出するステップと、前記複数の可視光カメラが検出したパターン画像の位置から、前記パターン画像を投影した場所の深度を計算するステップと、からなる
   ことを特徴とする、請求項７に記載の被検体情報取得装置の制御方法。
10. 前記深度測定ステップでは、前記赤外光によるパターン画像の投影を、前記計測光の照射が行われていないタイミングで行う
    ことを特徴とする、請求項８に記載の被検体情報取得装置の制御方法。
11. 前記開口部の辺縁部から入射する外部光を検出するステップをさらに含み、
    前記当接判定ステップでは、前記開口部の辺縁部から入射する外部光を検出した場合に、前記開口部の辺縁部に被検体が当接していないと判定する
    ことを特徴とする、請求項７から１０のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置の制御方法。
12. 前記深度測定ステップでは、前記開口部に被検体を挿入した状態において、前記開口部の辺縁部を検出できるように配置された複数の深度センサを用いて深度の測定を行う
    ことを特徴とする、請求項７から１１のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置の制御方法。

Images