JP2016034431A

JP2016034431A - 被検体情報取得システム、メガネおよび被検体情報取得装置

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Publication number: JP2016034431A
Application number: JP2014158825A
Authority: JP
Inventors: 阿部　直人; Naoto Abe; 直人阿部
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2014-08-04
Filing date: 2014-08-04
Publication date: 2016-03-17

Abstract

【課題】コストを抑制しつつ、保護メガネに関する不良を検出して安全性を高める。
【解決手段】レーザ光を照射するレーザ装置と、レーザ光を照射された被検体から発生する音響波を受信して電気信号に変換する変換素子と、電気信号に基づいて被検体内の特性情報を取得する処理手段と、ユーザの頭部に装着するための保持手段、窓部、窓部に配置されレーザ装置による発振波長の光の少なくとも一部を遮る遮光手段を備えるメガネであって、メガネの内部において遮光手段が遮る波長の光に対して感度を有する受光手段を備えるメガネと、受光手段が感度を有する波長を含む光をメガネの外部から照射する照明手段と、受光手段の出力を判定する判定手段と、判定手段の出力に応じて前記レーザ光を停止する制御手段とを有する被検体情報取得システムを用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検体情報取得システム、メガネおよび被検体情報取得装置に関する。

近年、光音響効果を利用して生体の内部を画像化する光音響撮像装置が研究・開発されている。光音響撮像装置は、短時間発光するパルスレーザ光（レーザパルス）を生体内に照射し、パルスレーザ光のエネルギーを吸収した生体組織が、発熱による体積膨張時に発生する超音波（光音響波）を受信し、画像を生成する。

このような光音響撮像装置を扱う医師あるいは技師や、検査を受ける患者は、目を保護するために、少なくともパルスレーザ光の波長の光の透過しない防護メガネを着用する。このような保護メガネとして、全ての波長の光を遮断する保護メガネ（アイマスク）や、パルスレーザ光の波長の光の透過率が低い光学フィルタを用いた保護メガネがある。

光音響撮像装置にはいくつかのタイプがある。例えば、複数の検出素子（超音波変換器）を球面状に配置した検出器を用い、全測定領域を高分解能領域となる様に検出器を移動しパルスレーザ光を複数回照射して撮像を行うタイプがある。他にも、複数の検出素子（超音波変換器）を平面配置した検出器を用い、検出器を移動し、パルスレーザ光を複数回照射して撮像を行うタイプもある。さらに本発明は、光音響に限らず、パルスレーザ光を照射する様々な装置にも適用できる。

特許文献１（特開２００１−１１３３８６号公報）は、ＹＡＧレーザハンディ溶接トーチのレーザ光から目を保護する保護メガネ（安全ヘルメット）を開示する。ここでは、保護メガネの可視窓部の損傷を検出し、損傷している場合はレーザ光の出射を止めることで安全を図っている。

特開２００１−１１３３８６号公報

本発明者らは、光音響撮像装置の研究開発を行ってきたが、開示されている技術には以下のような課題があることを見出した。
すなわち、特許文献１で開示されているＹＡＧレーザハンディ溶接トーチの保護メガネ（安全ヘルメット）では、保護メガネの可視窓部の損傷を検出するセンサとして、窓部材にスクリーン印刷法により細い連続ワイヤを設けている。そして、ワイヤの断線が検出されると、ＹＡＧレーザの出射が停止される。このような構成では、窓部材が破損した場合、すなわち、窓部材にスクリーン印刷された連続ワイヤ部分が損傷した場合は良好に目を保護できる。

特許文献１にはさらに、保護メガネ（安全ヘルメット）の装着を検出した時にのみレーザビームの出射を許すようなインタロックも開示されている。これにより、保護メガネ（安全ヘルメット）の装着不良があった場合にもＹＡＧレーザの出射を停止し、目を保護できる。

まとめると、特許文献１の保護メガネ（安全ヘルメット）では、保護メガネの装着を検
出するセンサと、窓部材にスクリーン印刷された連続ワイヤからなるセンサが開示されている。そして、保護メガネ（安全ヘルメット）の装着不良時および窓部材の破損時にＹＡＧレーザの出射を停止し、目を保護できる。

しかしながら、特許文献１の構成によれば、目を保護するために２種類のセンサが必要であり、システムの複雑化、コストの上昇が懸念される。
さらに、特許文献１の構成によれば、保護メガネの窓部材以外の破損については検出できない。そのため、例えば保護メガネ（安全ヘルメット）の可視窓部の窓部材を保持する保持部材（フレーム等）の損傷があった場合は、ＹＡＧレーザの出射を停止できない。その結果、目を保護できないという課題がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、コストを抑制しつつ、保護メガネに関する不良を検出して安全性を高めることにある。

本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
レーザ光を照射するレーザ装置と、
前記レーザ光を照射された被検体から発生する音響波を受信して電気信号に変換する変換素子と、
前記電気信号に基づいて前記被検体内の特性情報を取得する処理手段と、
ユーザの頭部に装着するための保持手段、窓部、および、前記窓部に配置され前記レーザ装置による発振波長の光の少なくとも一部を遮る遮光手段を備えるメガネであって、当該メガネの内部において前記遮光手段が遮る波長の光に対して感度を有する受光手段を備えるメガネと、
前記受光手段が感度を有する波長を含む光を前記メガネの外部から照射する照明手段と、
前記受光手段の出力を判定する判定手段と、
前記判定手段の出力に応じて前記レーザ光を停止する制御手段と、
を有することを特徴とする被検体情報取得システムである。

本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
レーザ光を照射するレーザ装置のユーザが用いるメガネであって、
前記ユーザの頭部に装着するための保持手段と、
窓部と、
前記窓部に配置され前記レーザ装置による発振波長の光の少なくとも一部を遮る遮光手段と、
当該メガネの内部において前記遮光手段が遮る波長の光に対して感度を有する受光手段であって、前記光を検出した場合に信号を出力する受光手段と、
を有することを特徴とするメガネである。

本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
レーザ光を照射するレーザ装置と、
前記レーザ光を照射された被検体から発生する音響波を受信して電気信号に変換する変換素子と、
前記電気信号に基づいて前記被検体内の特性情報を取得する処理手段と、
ユーザの頭部に装着するための保持手段、窓部、および、前記窓部に配置され前記レーザ装置による発振波長の光の少なくとも一部を遮る遮光手段を備えるメガネであって、当該メガネの内部に前記遮光手段が遮る波長の光に対して感度を有する受光手段を備えるメガネと通信し、前記受光手段の出力を判定する判定手段と、
前記受光手段が感度を有する波長を含む光を前記メガネの外部から照射する照明手段と
、
前記判定手段の出力に応じて前記レーザ光を停止する制御手段と、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置である。

本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
レーザ光を照射するレーザ装置と、
前記レーザ光を照射された被検体から発生する音響波を受信して電気信号に変換する変換素子と、
前記電気信号に基づいて前記被検体内の特性情報を取得する処理手段と、
ユーザの頭部に装着するための保持手段、窓部、および、前記窓部に配置され前記レーザ装置による発振波長の光の少なくとも一部を遮る遮光手段を備えるメガネであって、当該メガネの内部において前記遮光手段が遮る波長の光に対して感度を有する受光手段を備えるメガネと、
前記受光手段の出力を判定する判定手段と、
前記判定手段の出力に応じて前記レーザ光を停止する制御手段と、
を有し、
前記レーザ装置は、複数回前記レーザ光を照射し、１回の照射におけるレーザ光の強度はＭＰＥより小さい
ことを特徴とする被検体情報取得システムである。

本発明によれば、コストを抑制しつつ、保護メガネに関する不良を検出して安全性を高めることができる。

第１の実施形態における保護メガネの構造を示す図第１の実施形態における保護メガネの電気回路を示す図第２の実施形態における保護メガネの構造を示す図第２の実施形態における保護メガネの電気回路を示す図第２の実施形態の別の実施形態における保護メガネの構造を示す図第３の実施形態における保護メガネの構造を示す図第４の実施形態における保護メガネの電気回路を示す図第４の実施形態のその他の構成における保護メガネの電気回路を示す図第４の実施形態のその他の構成における保護メガネの電気回路を示す図光音響撮像装置のブロック図光音響撮像装置の動作を説明するためのタイミング図測定中に装着不良を検出する方法のタイミング図第４の実施形態における光音響撮像装置のブロック図第１の実施形態の動作を説明するためのフローチャート測定中に装着不良を検出する方法のフローチャート

以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状およびそれらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。

本発明は、レーザ装置が照射したレーザ光から目を保護するメガネに関する。よって本発明は、保護メガネ、あるいはレーザ光から目を保護する方法として捉えられる。本発明はまた、そのような保護メガネや保護方法を含むレーザ装置、あるいはレーザ照射システ
ムとしても捉えられる。

かかるレーザ光を被検体に照射すると、被検体内部や表面の光吸収体から音響波が発生する。これを検出して再構成処理を行うことで、被検体内部の特性情報を生成し取得できる。よって本発明は、被検体情報取得装置またはその制御方法、あるいは被検体情報取得方法や信号処理方法として捉えられる。本発明はまた、これらの方法をＣＰＵ等を備える情報処理装置に実行させるプログラムや、そのプログラムを格納した記憶媒体としても捉えられる。本発明はまた、音響波測定装置やその制御方法としても捉えられる。本発明はまた、被検体情報取得装置と保護メガネを組み合わせた被検体情報取得システムとしても捉えられる。

本発明の被検体情報取得装置は、被検体にレーザ光（電磁波）を照射し、光音響効果に従って被検体内または被検体表面の特定位置で発生して伝播した音響波を受信（検出）する、光音響トモグラフィ技術を利用した装置を含む。このような被検体情報取得装置は、光音響測定に基づき被検体内部の特性情報を画像データ等の形式で得ることから、光音響撮像装置や、光音響画像形成装置と呼べる。

光音響装置における特性情報は、光照射によって生じた音響波の発生源分布、被検体内の初期音圧分布、あるいは初期音圧分布から導かれる光エネルギー吸収密度分布や吸収係数分布、組織を構成する物質の濃度分布を示す。具体的には、酸化・還元ヘモグロビン濃度分布や、それらから求められる酸素飽和度分布などの血液成分分布、あるいは脂肪、コラーゲン、水分の分布などである。また、特性情報は、数値データとしてではなく、被検体内の各位置の分布情報として求めてもよい。すなわち、吸収係数分布や酸素飽和度分布などの分布情報を被検体情報としてもよい。

本発明でいう音響波とは、典型的には超音波であり、音波、音響波と呼ばれる弾性波を含む。光音響効果により発生した音響波のことを、光音響波または光超音波と呼ぶ。探触子により音響波から変換された電気信号を音響信号とも呼び、光音響波に由来する音響信号を特に光音響信号と呼ぶ。
本発明における被検体としては、生体の乳房が想定できる。ただし被検体はこれに限られず、生体の他の部位や、非生体材料の測定も可能である。

［第１の実施形態］
第１の実施形態は、患者や医師・技師の目を保護するための保護メガネ（アイマスク）と、光音響波を受信して画像再構成する光音響撮像装置からなるシステムに関する。初めに第１の実施形態に好適な光音響撮像装置の説明を行い、次に保護メガネについて詳細に説明する。

本発明に好適な光音響撮像装置は、例えば、検出素子（超音波変換器）を球面配置した光音響撮像装置である。また、被検体から発生した音響波を電気信号に変換する検出素子（超音波変換器）を平面上に複数配列した光音響撮像装置であっても良好に適応できる。

（光音響撮像装置の電気回路の具体例）
初めに本発明に好適な光音響撮像装置の電気回路の構成を、ブロック図をもとに説明する。図１０に、本発明に好適な光音響撮像装置のブロック図を示す。図１０において、符号１００はレーザパルス送信部、符号２００は患者等の被検体、符号３００は光音響受信部、符号４００はシステム制御部、符号５００は画像データの出力端子、符号４０１は、後述する判定回路部３０の出力を受ける入力端子である。

レーザパルス送信部１００において、符号１０１は送信基準クロック回路、符号１０２
はレーザ発光制御回路、符号１０３はＱスイッチ、符号１０４はレーザ発振部である。
符号２０１は被検体にレーザ光を導く光ファイバ、符号２０２は光音響受信部３００にレーザの発光時刻を伝えるための光ファイバである。

光音響受信部３００において、符号３１０は光音響波をアナログ電気信号（光音響信号）に変換する超音波変換器である。符号３２０はＡＤ変換ＩＣであり、その内部に増幅器３２１、ＡＤ変換回路３２２を実装している。符号３３０は受信基準クロック回路であり、ＡＤ変換回路３２２のサンプリングクロックを供給する。符号３４０は光ファイバ２０２により導光されたレーザパルスを電気信号に変換する光検出器である。符号３５０はＡＤ変換ＩＣ３２０で変換されたデジタル電気信号を処理する信号処理部（処理手段）である。符号３５１は書き込み制御回路、符号３５２はＦＩＦＯ等のメモリ、符号３５３は信号処理回路である。

図１０の構成において、レーザパルス送信部１００は、システム制御部４００からのレーザ発光指示に従い、送信基準クロック回路１０１のクロックと同期したタイミングでレーザパルスを出力する。そのためにレーザ発光制御回路１０２は、発振開始信号Ｓ１をＱスイッチ１０３に出力する。これによりレーザ発振部１０４は、発振開始信号Ｓ１のタイミングでレーザパルスを出射する。なお、発振制御手段はＱスイッチ１０３に限らない。例えば半導体レーザの場合、直接変調でも高速な応答が可能なので、変調ドライバを使用すると良い。
レーザパルスは、ファイバ２０１により導光され、被検体２００に照射される。この結果、被検体２００の吸収効率（吸収係数分布）に従って光音響波が発生する。

続いて光音響受信部３００は、光音響波を受信し断層画像化する。超音波変換器３１０は、入力された光音響波をアナログ電気信号に変換して出力する。超音波変換器３１０として例えば、ｃＭＵＴと呼ばれる静電容量型の変換素子や、圧電素子型の変換素子が利用できる。出力されたアナログ電気信号は、所望の振幅になるよう増幅器３２１で増幅され、ＡＤ変換回路３２２でデジタル電気信号Ｓ４に変換される。

一方、ＡＤ変換回路３２２に入力するサンプリングクロックＳ３は、受信基準クロック回路３３０で作られたジッタの少ない安定した基準クロックである。光音響データＳ４のメモリ３５２への書き込みタイミングは、光検出器３４０の出力である受光トリガ信号Ｓ２に応じて、後述する方法で決定される。そして、決定された書き込みタイミング以後の所望の数のデジタル電気信号Ｓ４が、順次メモリ３５２に記憶される。すなわち、ＡＤ変換回路３２２は、受光トリガ信号Ｓ２が入力された時刻を起点として、サンプリングクロックＳ３のタイミングでデジタル電気信号Ｓ４を生成する。書き込み制御回路３５１は、このデジタル電気信号Ｓ４を所望の数だけ連続してメモリ３５２に記憶する。図１０では、説明を簡易化するために、複数の超音波変換器３１０のうちの一つを図示している。典型的には、複数の超音波変換器３１０のそれぞれに対応するメモリ３５２が存在し、並列な複数のチャンネルを構成する。

信号処理回路３５３は、レーザパルス発光毎にメモリ３５２に記憶された光音響データＳ４を読み出し、信号処理（画像再構成）を行う。これにより、光音響波に基づいて被検体内部の特性情報を示す画像データが生成され、出力端子５００から出力される。なお、出力端子５００を設けず、再構成された画像データを不図示のメモリやネットワークを隔てた記憶装置に保存する構成でも構わない。また、広い範囲を複数の領域に分割して画像化する場合、複数回のレーザ発光により各領域から光音響波を取得すると良い。その後、各領域の画像データを結合することで全体の断層像が得られる。

図１０においては、信号処理をハードウエア回路で実行したが、ソフトウエアで実行し
ても構わない。その場合、プログラムに従って動作するＰＣやワークステーションなどの情報処理装置を利用できる。画像再構成の際には、整相加算やバックプロジェクション、フーリエドメイン法など、既知の手法が利用できる。

図１１は、図１０に示した光音響撮像装置の動作を説明するタイミング図である。図１１において、Ｓ１は、Ｑスイッチ１０３に出力するレーザ発振部１０４の発振開始信号であり、レーザパルスが照射のタイミングに対応する。Ｓ２は光検出器３４０の出力である受光トリガ信号であり、レーザパルスの発光時刻を表す。書き込み制御回路３５１は、受光トリガ信号Ｓ２を入力した直後のＡＤ変換回路３２２で変換されたデジタル電気信号Ｓ４を先頭データとして、所望の数だけメモリ３５２に順次書き込む。

図１１において、発振開始信号Ｓ１から時間Ｔ１経過後に受光トリガ信号Ｓ２が出力される。時間Ｔ１は、発光開始信号Ｓ１からレーザ１４が発光するまでの時間と光ファイバ２２をレーザパルスが伝搬する時間と光検出器３４０のディレイである。時間Ｔ２は、受光トリガ信号Ｓ２から直後のサンプリングクロックの立ち上がり（すなわちＡＤ変換の変換開始時刻）までの時間である。メモリ３５２に書き込むデータ数は、光音響受信部３００が受信すべき奥行き方向（Ｚ方向）の距離の仕様から決定される。奥行き方向の距離と被検体２００の音速からレーザパルスの照射から超音波変換器３１０に到達する時間がわかる。サンプリングクロックの周期と前記時間から書き込むデータ数が決定できる。レーザパルス照射周期は、この奥行き方向（Ｚ方向）の距離の仕様から決めた時間より長くする必要がある。

入力端子４０１に、後述する判定回路部３０の出力がエラー判定であるロジックレベル「１」の信号が入った場合、システム制御部４００はレーザの発光を止める。システム制御部４００は、レーザ光の発光を制御（この場合停止）するレーザ制御手段でもある。

ここで、安全上の理由から、人体への入射が許容される光の強度（単位面積当たりの光エネルギー）の上限は決まっている。この値はＭＰＥ（ｍａｘｉｍｕｍｐｅｒｍｉｓｓｉｂｌｅｅｘｐｏｓｕｒｅ）と呼ばれている。そのため、超音波変換器３１０が受信する光音響波の信号強度にも上限がある。その結果、超音波変換器３１０が出力するアナログ電気信号（光超音波信号）のＳＮＲにも上限がある。そこで、アナログ電気信号のＳＮＲを向上させるために、レーザパルスを複数回発光して、平均化処理を行うと良い。その際には、各発光の間で被検体２００と超音波変換器３１０との位置関係が変化しないように注意する。

また、広い領域を観測する場合、検出器をずらしながらレーザパルスを複数回発光させて各位置でデータを取得すると良い。これにより広い領域を画像化できる。検出器移動はステップ・アンド・リピート方式でも良いし、連続的に移動しながら音響波を取得してもよい。このように、光音響撮像装置では、レーザパルスを複数回発光させデータを取得し画像を再構成することが行われる。また、人体への入射が許容されるＭＰＥは、照射される人体の部位に依存する。例えば、乳房等の皮膚に対するＭＰＥに比べ、眼に対するＭＰＥは小さいことがわかっている。本発明を適応できる光音響撮像装置では、皮膚に許容されるＭＰＥのレーザパルス光を照射するが、この場合、眼に対するＭＰＥを超える可能性がある。そのため、患者、医師、技師の眼を守るための保護メガネが必要となる。

（保護メガネの具体例）
図１に、第１の実施形態における保護メガネの構造を示す。図１ａは保護メガネを斜め正面より見た模式図、図１ｂはＡ−Ｂ断面図である。符号１Ｌ、１Ｒは保護メガネ内部に受光感度を有する受光部である。符号１０Ｌ、１０Ｒは、窓部である。窓部は、レーザ光の発振波長を減衰する光学フィルタ、または、レーザを遮光する構造物で実現される。窓
部１０Ｌ、１０Ｒとして遮光機能を持つ構造体を使用した場合はアイマスクと呼ばれることが多いが、本発明ではアイマスクも保護メガネに含める。窓部の構成部材は、レーザ装置による発振波長の光の少なくとも一部を遮る遮光手段と呼べる。ここで「少なくとも一部」とは、光を完全に遮断する場合だけでなく、光を減衰させて強度（光量）を弱める場合も含む意味である。

符号１１はフロントフレーム、符号１２Ｌ、１２Ｒは左右テンプル、符号１３Ｌはパッドである。右側にも同様のパッド１３Ｒがある。保護メガネは、フロントフレーム１１と左右パッド１３Ｌ、１３Ｒにより左右窓部１０Ｌ、１０Ｒ以外からの外光を遮断する構造となっている。各種フレームやテンプル等の部品は、ユーザの頭部にメガネを装着する保持手段と呼べる。

なお、保護メガネとして、ゴーグル形状のものを用いても構わない。この場合、メガネを装着するために、左右テンプル１２Ｌ、１２Ｒに代わって、ゴム製等の弾力のあるベルト状部材を用いる。この場合ベルト状部材が、ユーザの頭部にメガネを装着する保持手段となる。窓部１０Ｌ、１０Ｒは左右一体化した形状であっても良い。

図２は、第１の実施形態における保護メガネの電気回路を示す。図２において、符号１Ｌ、１Ｒは、上述のように、ホトダイオード等で構成される受光部である。符号２０は保護メガネに実装される保護メガネ回路部、符号２１Ｌ、２１Ｒは受光部１Ｌ、１Ｒの信号を電圧に変換し増幅する増幅器、符号３０は判定回路部である。符号３１Ｌ、３１Ｒは比較器、符号３２Ｌ、３２Ｒは基準電圧源、符号３３はＬＲ判定回路、符号３４は判定回路部３０の出力端子、符号４０は保護メガネ回路部２０の電源、符号４１は保護メガネ回路部２０と判定回路部３０を接続するケーブルである。

ここで、受光部１Ｌ、１Ｒは、窓部１０Ｌ、１０Ｒ（光学フィルタまたは遮光する構造物）が減衰させる波長の光に対して感度を有するホトダイオード等で構成され、保護メガネ内側の光を受光する。このような光学的特性をホトダイオードのみでは実現できない場合、受光面の前面に波長選択性のある光学フィルタを実装する。

図１の保護メガネが患者や医師・技師に正常に装着されている場合、保護メガネのパッド１３Ｌ、１３Ｒと顔面とが密着するので、外部からの光は侵入できない。したがって、保護メガネ外部に設置されている照明装置からの光を受光部１Ｌ、１Ｒが受光することは無い。また、保護メガネの窓部１Ｌ、１Ｒが、受光部１Ｌ、１Ｒの感度を有する波長の光を遮断しているため、保護メガネの窓部材から侵入する光に対して受光部１Ｌ、１Ｒは感度を有しない。

この構成によれば、特許文献１で行っていたような保護メガネの窓部材の破損の有無も検出できる。さらに、保護メガネの窓部材以外にもフロントフレーム１１やパッド１３Ｌ、１３Ｒの破損により保護メガネ外部から侵入する光の有無も検出できる。すなわち、受光部１Ｌ、１Ｒが所定の波長の光を検出したということは、何らかの経路でその波長の光が保護メガネ内部に侵入したということであるため、構成部品の破損や不完全な装着状況があったと推測できる。

以上説明した様に、受光部１Ｌ、１Ｒが検知信号を出力するということは、保護メガネの窓部材が遮光している波長の光が外部から侵入したことを意味する。図２において受光部１Ｌ、１Ｒ少なくともどちらかの出力があった場合（例えばホトダイオードの場合は電流を出力した場合）、増幅器２１Ｌあるいは増幅器２１Ｒが電圧を出力する。そして、対応する比較器３１Ｌ、３１Ｒは基準電圧と比較し、基準電圧より大きな場合、エラー判定であるロジックレベル「１」を出力する。ＬＲ判定回路３３は、比較器３１Ｌ、３１Ｒの
出力の少なくとも一方が「１」の場合、「１」を出力する。ＬＲ判定器３３は、単なるＯＲ回路で実現できる。さらに、ＬＲ判定回路３３はノイズ等による誤動作を防ぐために、少なくともどちらか一方が一定時間「１」の場合にエラーと判定し「１」を出力しても良い。このように、ＬＲ判定回路３３で判定された出力は、判定回路部３０の出力端子３４より出力される。

一方、保護メガネ回路部２０と判定回路部３０、電源４０を接続するケーブル４１は、保護メガネと保護メガネと離れた場所にある判定回路部３０、電源４０を接続する。ケーブル４１としては、患者や医師・技師の行動に邪魔にならないような細いものが好ましい。また、ある程度の強度も求められる。ケーブル４１が断線した場合には、受光部からの出力がエラー判定となる場合と同様な信号が出力されるようにすると良い。例えば、増幅器２１Ｌ、２１Ｒの出力と比較器３１Ｌ、３１Ｒの入力を結ぶ配線を、比較器３１Ｌ、３１Ｒの入力端子側で、抵抗により基準電圧より高い電圧にプルアップしておく。これにより、ケーブル４１のいずれかの配線が断線し、回路動作不良となった場合、比較器３１Ｌ、３１Ｒの出力はロジックレベル「１」となる。その結果、ケーブルが断線した場合も、保護メガネ内部に光が侵入した場合と同様のエラー判定が出力され、レーザ光を停止できる。

また、ゴーグル型保護メガネのように左右窓部材がつながっている場合は、受光部１Ｌ、１Ｒを一つにまとめて構成を簡略化しても良い。また、患者や医師・技師が複数の保護メガネを同時に使用する場合、比較器３１Ｌ、３１Ｒまでを保護メガネの数だけ用意する。そして、複数ある比較器３１Ｌ、３１Ｒの出力がどれか１つでもエラー判定であるロジックレベル「１」の場合、ＬＲ判定回路３３は「１」を出力する回路とすれば、構成を簡略化できる。

（照明装置の具体例）
照明装置が照射する光には、受光部１Ｌ、１Ｒが感度を有する波長が含まれる。レーザ波長が、ヘモグロビンが吸収する波長（７００ｎｍ付近）の場合、保護メガネの光学フィルタとしては波長６００ｎｍより長波長側をカットする特性のものが好適である。この場合、受光部１Ｌ、１Ｒは、６００ｎｍより波長が長い光（例えば、近赤外光や赤外光）に対して感度を有すると良い。そして、照明装置として近赤外光や赤外光を含むものを用いる。

照明装置は、光音響撮像装置が設置されていて、ユーザが活動する部屋に設置され、患者や医師・技師が存在する場所を照明する。照明装置としては、壁や天井への据付型や、床や机上に置くスタンド型などが好適である。また、通常の室内用の照明器具の中あるいは近辺に、このような特殊な波長の照明装置を設置すると、設置スペースが抑制できる点で好ましい。照明装置の点灯／消灯は、光音響撮像装置のシステム制御部４００が不図示のインターフェイスを用いて行ってもよい。

（動作説明）
次に、第１の実施形態の保護メガネと光音響撮像装置の動作を説明する。図１４は第１の実施形態の保護メガネと光音響撮像装置の動作を説明するためのフローチャートである。図１４のフローは、装置の測定準備が完了し、患者や医師・技師が保護メガネを装着した状態で開始する。この時、光音響撮像装置のコンソール等の表示手段（不図示）に装着指示を表示すると良い。

保護メガネの装着が終わると、医師・技師の指示により、光音響撮像装置は図１４のステップＳＴ１を実行し、照明装置を点灯する。この間も、保護メガネの受光部は継続的に処理を行っている。そしてステップＳＴ２に動作を移す。

ステップＳＴ２では、判定回路部３０の出力を比較する。ロジックレベル「１」であれば、保護メガネ内に外部から光が侵入すると判断して、ステップＳＴ５に移り照明装置の照明を消し、ステップＳＴ６に移り、異常処理を行う。この異常処理は、光音響撮像装置が患者や医師・技師に対して安全な状態で静止させる処理である。安全が確保されていれば、光音響撮像装置を初期状態に戻す処理を行っても良い。また、この異常処理時に医師・技師に対して保護メガネに不具合がある旨を提示する提示手段を設けるとよい。提示手段としては、文字や画像の表示手段（コンソール）、音声で状況を通知する手段などが考えられる。

一方、ステップＳＴ２で判定回路部３０の出力がロジックレベル「０」であれば、保護メガネは正常であると判断し、次のステップに移る。
ステップＳＴ３で、前記照明装置の照明を消灯する。
ステップＳＴ４では、複数回のレーザパルスの発光とデータ取得を行う測定を開始する。

このように、測定開始前に判定回路部３０の出力を確認することによって、保護メガネの窓部材の破損、保護メガネのフレームやパッド等の破損、装着不良などにより、保護メガネ内部に外部から光が侵入していないかを確認できる。そして、外部から光が侵入した場合には、ステップＳＴ４に進むことは無いので、測定をすることは無い。すなわち、レーザパルスの発光を行わないので、患者や医師・技師の目を保護できる。

（測定中検出の動作説明）
このように、図１４のフローによれば、保護メガネの窓部材の破損、保護メガネのフレームやパッド等の破損、装着不良により保護メガネ内部に外部から光が侵入するかを検出できる。しかしながら、測定中にも装着不良が発生する可能性がある。また、測定中の保護メガネ破損の可能性もある。

図１５のフローチャートは、測定中に保護メガネの破損や装着不良が発生して光が侵入する場合に、その状態を検出してレーザパルスを停止する方法を示す。まず装置の測定準備ができると患者や医師・技師が保護メガネを装着し、フローが開始する。この時、光音響撮像装置のコンソール等の表示手段に装着指示が表示されると良い。

保護メガネの装着が終わると、医師・技師の指示により、図１５のステップＳＴ１１を実行し、照明装置を点灯する。そしてステップＳＴ１２に動作を移す。
ステップＳＴ１２では、判定回路部３０の出力を比較し、ロジックレベル「１」であれば、保護メガネ内に外部から光が侵入すると判断して、ステップＳＴ１６に移りレーザパルスの発光を停止する。
次のステップＳＴ１７で前記照明装置の照明を消し、ステップＳＴ１８に移り、異常処理を行う。この異常処理は、光音響撮像装置が患者や医師・技師に対して安全な状態で静止させる処理である。安全が確保されていれば、光音響撮像装置を初期状態に戻す処理を行っても良い。また、この異常処理時に医師・技師に対して保護メガネに不具合がある旨、コンソールに表示し、必要に応じて音声等で状況を通知すると良い。

一方、ステップＳＴ１２で判定回路部３０の出力がロジックレベル「０」であれば、保護メガネは正常であると判断する。
ステップＳＴ１３で、前記照明装置の照明を消灯する。
ステップＳＴ１４で、レーザパルスを１回照射し、データ取得を行う。そして、次のステップＳＴ１５で、レーザパルスの発光させる回数（データ取得回数）が予定の回数かを判断する。予定回数より少なければステップＳＴ１１に戻り、繰り返し実行する。予定回
数のデータ取得が終了すれば、測定が終了する。

このように本フローでは、データ取得前、すなわちレーザパルス発光前に、毎回、判定回路部３０の出力を確認する。これにより、保護メガネの窓部材の破損、保護メガネのフレームやパッド等の破損、装着不良により保護メガネ内部に外部から光が侵入するかを検出できる。そして、光が侵入した場合には、ステップＳＴ１３に進むことは無いので、レーザパルスの発光が停止される。

図１５のフローチャートによれば、複数回レーザパルスを発光しデータを取得するときに、測定開始前だけでなく、レーザパルス発光毎に、保護メガネ内部に外部から光が侵入するかを検出できる。その結果、測定中にメガネの装着が不良になるようなことがあっても、患者や医師・技師の目を保護できる。図１５のフローチャートでは、照明装置の点灯／消灯をデータ取得毎に行う例を示したが、測定開始前に照明装置を点灯し、測定終了後に照明装置を消灯しても良い。

次に、図１２のタイミング図を使って、図１５のフローチャートの制御方法を説明する。図１２において、Ｓ１は発振開始信号、Ｓ２は受光トリガ信号である。前述した様に、発振開始信号Ｓ１に従ってレーザパルスが発光し、受光トリガ信号Ｓ２が得られ必要数のデータがＡ／Ｄ変換されメモリに格納される。そして格納されたメモリからデータを読み出した後に、次の発振開始信号Ｓ１に従ってレーザパルスが発光し、受光トリガ信号Ｓ２が得られ必要数のデータがＡ／Ｄ変換されメモリに格納される。この動作を続け、所望の回数、レーザパルスの発光に伴うデータを取得する。

Ｓ５は、前記照明装置の照明が点灯している時間に保護メガネ内に外部から光が侵入するかを検出する時刻を示す信号である。Ｓ５は、発振開始信号Ｓ１に対してＴ４時間先だって検出されている。ここで、時間Ｔ４は、外部から光が侵入するかを検出し、判定し、レーザパルスを止める制御に必要な時間より長い時間に設定する。このような時間Ｔ４を選ぶことによって、図１２に示すタイミングにより保護メガネ内部への光の侵入を検出した後にレーザパルスを停止制御できる。さらに、レーザパルスを発光するレーザ発振部は、周期的に、所定の間隔をおいて発光するような構成にすると良い。例えば図１２では、周期Ｔ３で発光を続ける構成とする。

すなわち、レーザ装置の発光は断続的であり、判定回路部３０（判定手段）はレーザ発光時刻から所定の時間Ｔ４以上先んずる時刻に、受光部１Ｌ、１Ｒ（受光手段）の出力を判定すると好適である。ここで、Ｔ４はレーザ装置のシステム制御部４００（レーザ制御手段）がレーザ光の発光を停止するために要する時間である。
さらに、レーザ装置の発光は周期的であり、判定回路部３０（判定手段）はレーザ発光周期に同期した時刻に、受光部１Ｌ、１Ｒ（受光手段）の出力を判断すると良い。これにより、断続的にレーザ光が照射されるときに、１回の照射の後、次回の照射タイミングから制御手段がレーザ光を停止するのに必要な時間以上前に、判定を実行できる。

本発明の動作は、図１４、図１５のフローチャートで説明したようなシーケンシャルな制御で無くとも良い。例えば、タイマー割り込み等を用いて判定回路部３０の出力を読み込み、エラー時にレーザパルスの発光を停止する制御を行っても良い。
時間Ｔ４がいくら長くても、レーザパルスの発光を停止する制御という点では問題ない。しかし、外部から光が侵入するかを検出する時刻とレーザパルスの発光時刻の間の時間Ｔ４が長いと、その時間で保護メガネの装着状態や破損状態が変化する可能性があるため、必要以上に時間Ｔ４を長くしないようにする。一例として時間Ｔ４は１秒より短い時間とすると好適である。また、ノイズ等による誤動作を防ぐ目的で保護メガネ内への光の侵入を複数回検出する場合でも、発光時刻から時間Ｔ４以上先立つ時刻にその検出を行う。

また、図１２に示すタイミング図では、レーザパルスの発光１回ごとに、外部から光が侵入するかを１回検出した。しかし、レーザパルスの発光１回について複数回、光の侵入を検出して発光制御をしても良い。また、第５の実施形態のように、複数回発光する光音響撮像装置において、１回のレーザ出力強度が目に許容されるＭＰＥより小さい場合、時間Ｔ４に対しての条件は無い。すなわち、どのようなタイミングで保護メガネ内部への光侵入を検出してもかまわない。

以上説明したように、第１の実施形態によれば、保護メガネのフレームの破損、窓部の破損、装着不良により、保護メガネ外部から侵入する光を検知し、レーザパルスの発光を停止することが可能となる。その結果、患者や医師・技師の目を保護できる。さらに、従来の方法に比較して簡単な構成で、光の侵入を検知できるので、より安全性の高い保護システムを簡単な構成で構築し、コストを抑制できる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態は、保護メガネ自体に照明装置を実装した形態である。図３は、第２の実施形態における保護メガネの構造を示す。図３ａは保護メガネを斜め正面より見た模式図、図３ｂはＡ−Ｂ断面を示した図である。

図３において、符号１Ｌ、１Ｒは保護メガネ内部に受光感度を有する受光部である。符号１０Ｌ、１０Ｒは保護メガネの窓部である。窓部は、レーザ光の発振波長の光を遮光する手段（光を減衰する光学フィルタ、光を遮断する構造物など）で構成される。符号１１はフロントフレーム、符号１２Ｌ、１２Ｒは左右テンプル、符号１３Ｌはパッドである。右側にも同様のパッド１３Ｒがある。

符号２ＬＵ、２ＬＤ、２ＲＵ、２ＲＤは照明素子であり、例えば発光ダイオードで構成される。本実施形態では、このような照明素子も広い意味で照明装置と呼ぶ。これらの照明素子２ＬＵ、２ＬＤ、２ＲＵ、２ＲＤは、図３ｂを見てわかるように、保護メガネの外部を照明するように取り付けられている。第１の実施形態と同様に、受光部１Ｌ、１Ｒには、窓部１０Ｌ、１０Ｒが減衰させる波長の光に対して感度を有するホトダイオード等を用いる。受光部１Ｌ、１Ｒは、保護メガネ内側の光を受光する。

照明素子２ＬＵ、２ＬＤ、２ＲＵ、２ＲＤは、受光部１Ｌ、１Ｒが感度を有する波長を含む光で保護メガネ外部を照明する。レーザ波長が、ヘモグロビンが吸収する波長（例えば約７００ｎｍ）の場合、一例として、保護メガネの光学フィルタは波長６００ｎｍより長波長側をカットする特性を用いる。この場合、受光部１Ｌ、１Ｒは波長として６００ｎｍより長波長側の波長に対して感度を有すると良い。例えば、受光部１Ｌ、１Ｒは近赤外光や赤外光に感度を持つものとすればよい。

そして、照明素子２ＬＵ、２ＬＤ、２ＲＵ、２ＲＤは、近赤外光や赤外光を含む照明とする。この照明素子２ＬＵ、２ＬＤ、２ＲＵ、２ＲＤは顔の近くに位置するので、可視光以外の波長（赤外光）を選択すると、装着時に患者や医師・技師に対して妨害感が無いため好ましい。

図４は、第２の実施形態における保護メガネの電気回路を示す。図４において、符号１Ｌ、１Ｒはホトダイオード等で実現する受光部、符号２ＬＵ、２ＬＤ、２ＲＵ、２ＲＤは発光ダイオード等で実現する照明素子である。符号２０は保護メガネに実装される保護メガネ回路部、符号２１Ｌ、２１Ｒは、それぞれ受光部１Ｌ、１Ｒの信号を電圧に変換し増幅する増幅器、符号２２は照明素子２ＬＵ、２ＬＤ、２ＲＵ、２ＲＤを駆動する駆動回路である。符号３０は判定回路部、符号３１Ｌ、３１Ｒは比較器、符号３２Ｌ、３２Ｒは基
準電圧源、符号３３はＬＲ判定回路、符号３４は判定回路部３０の出力端子である。符号４０は保護メガネ回路部２０の電源、符号４１は保護メガネ回路部２０と判定回路部３０を接続するケーブルである。

ここで、駆動回路２２は照明素子２ＬＵ、２ＬＤ、２ＲＵ、２ＲＤを駆動する回路であり、点灯／消灯する制御を行う。また、受光部１Ｌ、１Ｒは、前述した様に窓部１０Ｌ、１０Ｒ（光学フィルタまたは構造物）が減衰させる波長の光に対して感度を有し、保護メガネ内側の光を受光する。照明素子２ＬＵ、２ＬＤ、２ＲＵ、２ＲＤは、受光部１Ｌ、１Ｒの感度の有する波長を含む光を照射する。そして図３ｂに示した様に、保護メガネ外部を均等に照明する様に実装されている。
このような構成によれば、保護メガネが患者や医師・技師に正常に装着されている場合には、保護メガネのパッド１３Ｌ、１３Ｒと顔面との間に隙間が無いので、受光部１Ｌ、１Ｒに照明素子２ＬＵ、２ＬＤ、２ＲＵ、２ＲＤの光が侵入することは無い。したがって、照明素子２ＬＵ、２ＬＤ、２ＲＵ、２ＲＤの光を、受光部１Ｌ、１Ｒが受光することは無い。

第２の実施形態の保護メガネの変形例を図５に示す。図５ａは保護メガネを斜め正面より見た模式図、図５ｂはＡ−Ｂ断面を示した図である。図５に示した保護メガネと、図３に示した保護メガネとの違いは、照明素子の数である。図５では、照明素子２ＬＦ、２ＲＦが新たに追加されている。このように照明素子を多く実装することによって、保護メガネの窓部材の破損した場合でも、照明素子２ＬＦ、２ＲＦの光を受光部１Ｌ、１Ｒが受光できる可能性が高まる。その結果、色々な部分の破損への対応が可能になる。

第２の実施形態によれば、特許文献１で検出している保護メガネの窓部材の破損の有無も検出できる。さらに加えて、保護メガネのフロントフレーム１１やパッド１３Ｌ、１３Ｒの破損により保護メガネ外部から侵入する光の有無を検出し、レーザパルスの発光を停止できる。さらに、照明素子２ＬＵ、２ＬＤ、２ＲＵ、２ＲＤを保護メガネに実装することにより、第１の実施形態と比較して、患者や医師・技師の姿勢によらず、常に保護メガネ外部が同じ条件で照明される。その結果、保護メガネ外部から内部に入射する光を受光部１Ｌ、１Ｒが受光する判定の精度が向上する。

以上述べたように、第２の実施形態によれば、保護メガネの外部を照明するような照明素子（照明手段）を保護メガネ自体に実装することにより、患者や医師・技師の姿勢を問わない光侵入判定が可能になり、判定精度が向上する。そして、保護メガネのフレームの破損、保護メガネの窓部の破損、保護メガネの装着不良といろいろな原因による保護メガネ外部からの光の侵入を精度よく検知できる。その結果、より安全性の高い保護システムを簡単な構成で、コストを抑制しつつ構築できる。

［第３の実施形態］
第２の実施形態のように照明素子を多く実装すれば、保護メガネの外部全体を照明できるので、フレームやパッドの破損や、装着不良を精度よく判定できる。しかしながら、照明素子の実装数を増やすことは、コスト増加や重量増加等の問題につながる。そこで第３の実施形態では、照明素子数の増加を抑えつつ、保護メガネの外部全体を照明できるようにする。

図６は、第３の実施形態における保護メガネの構造を示す斜視図である。図６において、第１および第２の実施形態と共通する構成要素については、詳細な説明は省く。図６において、符号１はホトダイオード等で実現する受光素子である。符号２は発光素子であり発光ダイオード等で構成される。第１の実施形態および第２の実施形態と、本実施形態の大きな違いは、受光素子１も発光素子２も１つの素子で実現している点である。符号１ｆ
は受光素子１に光を導光する光ファイバ等で実現する導光部材である。符号１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは導光部材１ｆの端部であり、保護メガネ内部に向けて設置されている。そして受光素子１は端部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄからの光を受光する。すなわち、受光部は、受光素子と導光部材で構成される。

符号２ｆで示した点線は、発光素子２から光を導光する光ファイバ等で実現する導光部材である。符号２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは導光部材２ｆの端部であり、保護メガネ外部に向けて設置されている。発光素子２からの光は端部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄから出射する。すなわち、照明装置は、発光素子と導光部材で構成される。

このような構成によれば、１つの発光素子２からの光が、保護メガネ外部へ、複数の位置から出射する。また、１つの受光素子１によって、保護メガネ内部の複数の位置において、光を検出できる。図６では保護メガネ外部への光出射位置が４箇所だが、導光部材を追加することによって、出射位置を増加させられる。同様に、図６では保護メガネ内部での受光位置は４箇所だが、導光部材を追加することによって、保護メガネ内部のより多くの場所で明るさを検出できる。

このように第３の実施形態では、照明装置（照明手段）は、保護メガネに実装された発光素子（発光手段）と、発光手段の光を保護メガネ外部へ光を照射するための導光部材（導光手段）を持つ。そして受光部（受光手段）は、保護メガネ内部の光を導光手段により保護メガネに実装された受光素子に導光する。本実施形態も、保護メガネや、保護メガネを用いた光音響撮像装置、光音響撮像システムとして捉えられる。

以上説明した様に、第３の実施形態によれば、第１の実施形態や第２の実施形態の効果に加え、１つの発光素子２で保護メガネ外部の多くの場所から発光することができ、さらに、１つの受光素子１で多くの保護メガネ内部の位置の光を受光できる。その結果、患者や医師・技師の姿勢を問わない、精度良い判定が行える。そして、保護メガネのフレームの破損、保護メガネの窓部の破損、保護メガネの装着不良といろいろな原因による保護メガネ外部からの光の侵入を精度よく検知できる。その結果、より安全性の高い保護システムを簡単な構成で構築可能となる。

［第４の実施形態］
第４の実施形態は、無線化することにより、保護メガネと判定部をつなぐケーブル４１を省いた実施形態である。他の構成や動作は第１の実施形態、第２の実施形態、第３の実施形態と同じであるので、説明は省略する。図７は、第４の実施形態における保護メガネの電気回路を示す。

符号５０は無線モデムであり、符号５１はアンテナである。受光部１Ｌ、１Ｒは、窓部１０Ｌ、１０Ｒの光学フィルタまたは遮光する構造物が減衰させる波長の光に対して感度を有する特性のホトダイオードであり、保護メガネ内側で受光する。受光部１Ｌ、１Ｒ少なくともどちらかの出力が出た場合（例えばホトダイオードの場合は電流を出力した場合）、増幅器２１Ｌあるいは増幅器２１Ｒが電圧を出力する。それぞれの増幅器に対応する比較器３１Ｌ、３１Ｒは、出力値を基準電圧（所定の閾値）と比較し、基準電圧より大きな場合、エラー判定であるロジックレベル「１」を出力する。ＬＲ判定回路３３は、必要に応じてノイズ除去を行い、一例として、少なくともどちらか一方のレベルが一定時間「１」の場合にエラーと判定し「１」を出力する。そして無線モデム５０は、ロジックレベル「１」であることをシステム制御部４００に無線信号で伝達する。

第４の実施形態における光音響撮像装置の構成を図１３のブロック図で説明する。図１３の構成・動作のうち、図１０で示した第１の実施形態の光音響撮像装置と同じ部分の説
明は省略する。符号６０は、無線モデム、符号６１はアンテナである。システム制御部４００は、無線モデムによりエラー判定であるロジックレベル「１」が送られると、レーザの発光を止める。システム制御部４００はレーザ光の発光を停止するレーザ制御手段でもある。他の動作は有線の場合と同じである。

無線モデムを使用する場合の、有線の場合との主な相違点を説明する。システム制御部４００は、無線モデム６０と無線モデム５０との間で通信が確立し、無線信号が伝達されているかモニタする。この通信確立のモニタは、判定部３０の出力を確認する時刻の直前に行うと良い。もし通信が確立していない場合は、システム制御部４００はレーザパルスの発光を停止する。これにより、無線通信が確立していない場合、すなわち保護メガネの状態が不明な場合に、安全のためにレーザパルスの発光を停止できる。

（変形例）
次に、第２の実施形態と同様に、照明手段を保護メガネに有する場合について述べる。図８は、このような場合の保護メガネの電気回路を示す。図８において、図４で説明した符号は説明を省略する。符号５０は無線モデムであり、符号５１はアンテナである。ここで、受光部１Ｌ、１Ｒは、窓部１０Ｌ、１０Ｒが減衰させる波長の光に対して感度を有する特性のホトダイオード等であり、保護メガネ内側で受光する。照明素子２ＬＵ、２ＬＤ、２ＲＵ、２ＲＤは、受光部１Ｌ、１Ｒの感度を有する波長を含む光で保護メガネ外部を照明する。あとは上述した場合と同様に、少なくともいずれかの受光部が光検知した場合、増幅器が電圧を出力し、対応する比較器が出力値を基準電圧と比較する。基準電圧より大きな場合、エラー判定であるロジックレベル「１」が出力され、ＬＲ判定回路３３によるノイズ除去を経てエラー判定が出力される。無線モデム５０は、そのエラー判定（ロジックレベル「１」）をシステム制御部４００に送信する。

光音響撮像装置は図１３で説明した構成を持つ。図１３において、保護メガネから無線にてエラー判定が送られると、システム制御部４００は、有線の場合と同様に、レーザの発光を止める。無線モデムを使用する場合の大きな特徴は、上で述べたように、無線モデム６０に対して通信が確立しているかモニタが行われる点である。通信が確立していない場合は、安全のためにレーザパルスの発光を停止する。

（変形例）
図９は、保護メガネの電気回路の変形例を示す。図８で既に説明した符号の説明は省略する。図９において、符号３５Ｌ、３５Ｒは、増幅器２１Ｌ、２１Ｒからの出力をデジタル変換するＡＤ変換回路である。図９の図８との違いは、保護メガネに判定回路部３０を持たない点である。保護メガネに実装された図９の回路では、受光部１Ｌ、１Ｒの出力をデジタルデータとして光音響撮像装置に無線で送信する。判定回路部３０（不図示）は、図１３で示した無線モデム６０とシステム制御部４００の間に実装される。

このような構成によれば、判定回路部３０を保護メガネの外部に持たせることにより、判定アルゴリズムの更新が容易になる。また、処理回路を大型化できるので、情報処理能力が向上し、高度な判定アルゴリズムを使用可能になる。さらに、保護メガネを装着する患者や医師・技師ごとに異なった判定をできるようになる。

第４の実施形態は、第３の実施形態で説明した導光部材を用いて発光素子２の数や、受光素子１の数を少なくするのに好適な実施形態である。第４の実施形態では、保護メガネにケーブルで外部から電源が供給されない。そのため、消費電力を下げて電源（バッテリー）の大きさ、重さを小さくできるので、装着性の向上が可能である。

以上説明した様に、第４の実施形態によれば、保護メガネと光音響撮像装置を無線で接
続ことにより、ケーブルを使用しないで済む。その結果、患者や医師・技師の動作への制約を緩和できる。また、保護メガネのケーブルが構造物や人などに引っ掛かり保護メガネが外れる不具合も防ぐことができる。また、上記第１〜第３の実施形態における効果もそのまま享受できる。

［第５の実施形態］
第５の実施形態は、特別に照明装置を持たない構成でも、患者や医師・技師の目を保護可能な保護メガネを実現する。前述した様に、目に許容されるＭＰＥより小さな光量であれば、目に対して影響は無いとされている。第５の実施形態では、複数回レーザを発光する光音響撮像装置において、１回の発光での光量が目に許容されるＭＰＥより小さい場合を示す。すなわち、目に許容されるＭＰＥに対して十分マージンをとった値以下に光音響撮像装置のレーザの１回の発光出力が設定する。

第５の実施形態の保護メガネ、光音響撮像装置の構成は第１の実施形態と同じである。第５の実施形態の保護メガネは、外部に照明装置を有しない。第５の実施形態では、図１に示したものと同じ構造の保護メガネを用いるので、電気回路の構成もまた、第１の実施形態のもの（図２）と同じである。

第５の実施形態が第１の実施形態と異なる部分について述べる。本実施形態の受光部１Ｌ、１Ｒはレーザ装置が発光するレーザ光の発振波長に感度を有し、かつ、保護メガネ内側において、窓部（光学フィルタまたは遮光する構造物）が減衰させる波長以外の光に対して感度を有しない。受光部１Ｌ、１Ｒは、このような光学的特性を持つホトダイオード等であり、保護メガネ内側の光を受光する。このような光学的特性をホトダイオードのみでは実現できない場合、受光面の前面に波長選択性のある光学フィルタを実装する。

このような構成であれば、保護メガネが患者や医師・技師に正常に装着されている場合には、保護メガネ内部にレーザパルス光や外光は侵入しないので、受光部１Ｌ、１Ｒはレーザパルス光を受光しない。一方、保護メガネの窓部材、フレームまたはパッドの破損、あるいは保護メガネの装着不良があった場合は、受光部１Ｌ、１Ｒは部屋の照明が無くともレーザパルス光を受光する。その結果、比較器３１Ｌ、３１Ｒはエラー判定を行いロジックレベル「１」を出力する。比較的簡単な構成の場合、ＬＲ判定回路３３はＯＲ回路で構成され、比較器３１Ｌ、３１Ｒの少なくとも一方の出力が「１」の場合、「１」を出力する。

上記各実施形態における照明装置と異なり、レーザパルス光のパルス幅は非常に短い。そのため、比較器３１Ｌ、３１Ｒの出力も短いパルス幅となる。そこで、以降の信号処理正確に行うために、比較器３１Ｌ、３１Ｒの出力信号のパルス幅を、ワンショットマルチバイブレータを用いて長くすると良い。ただし、長くした後のパルス幅が、レーザパルスの発光周期より短い範囲に収まるようにする。さらに、ＬＲ判定回路３３は、ノイズ等による誤動作を防ぐために、光検出器３４０から受光トリガ信号Ｓ２が出力される時刻のみを判断する回路を用いても良い。例えば、比較器３１Ｌ、３１Ｒの出力と受光トリガ信号Ｓ２のＡＮＤ（論理積）をとり判断するとよい。

他の動作・構成は、前述した第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。第５の実施形態は、レーザパルス光を受光してレーザ装置を制御するため、少なくとも１回レーザパルスが、患者や医師・技師の目に入射する可能性がある。したがって本実施形態は、１回のレーザ出力強度が目に許容されるＭＰＥに対して十分小さいことを前提とする。
なお、第４の実施形態で説明したように、保護メガネと光音響撮像装置の間を無線通信で行うことも可能である。

第５の実施形態によれば、保護メガネ内部にレーザパルス光を受光する受光部を設けることにより、照明装置を必要としない簡単な構成で、保護メガネの以上を検出できる。これにより、レーザパルス光の複数回の照射による目の被ばくを防ぐことが可能となる。

以上述べたように、本発明の各実施形態によれば、レーザ光を用いる装置の保護メガネ、および、保護メガネの信号によりレーザの発光を制御する光音響撮像装置、および、保護メガネと光音響撮像装置からなるシステムを好適に構成できる。すなわち、保護メガネの破損または装着不良により装着者の目にレーザ光が入射することを、簡易な構成かつ低コストで実現できる。

１Ｌ，１Ｒ：受光部
２ＬＵ，２ＬＤ，２ＲＵ，２ＲＤ：照明素子
１０Ｌ，１０Ｒ：窓部
３０：判定回路部
１００：レーザパルス送信部
３００：光音響受信部
３５０：信号処理部
４００：システム制御部

Claims

レーザ光を照射するレーザ装置と、
前記レーザ光を照射された被検体から発生する音響波を受信して電気信号に変換する変換素子と、
前記電気信号に基づいて前記被検体内の特性情報を取得する処理手段と、
ユーザの頭部に装着するための保持手段、窓部、および、前記窓部に配置され前記レーザ装置による発振波長の光の少なくとも一部を遮る遮光手段を備えるメガネであって、当該メガネの内部において前記遮光手段が遮る波長の光に対して感度を有する受光手段を備えるメガネと、
前記受光手段が感度を有する波長を含む光を前記メガネの外部から照射する照明手段と、
前記受光手段の出力を判定する判定手段と、
前記判定手段の出力に応じて前記レーザ光を停止する制御手段と、
を有することを特徴とする被検体情報取得システム。
前記遮光手段は、前記レーザ装置による発振波長の光を減衰させる光学フィルタであることを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得システム。
前記遮光手段は、前記レーザ装置による発振波長の光を遮断する構造物である
ことを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得システム。
前記照明手段は、前記ユーザがいる部屋に設置される
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の被検体情報取得システム。
前記照明手段は、前記メガネに外部から光を照射できるように、前記メガネ自体に実装される
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の被検体情報取得システム。
前記照明手段は、前記メガネに実装された発光手段と、前記発光手段から出射する光を導いて前記メガネ外部に照射する導光手段とを含む
ことを特徴とする請求項５に記載の被検体情報取得システム。
前記受光手段は、受光素子と、前記メガネ内部の光を前記受光素子に導く導光手段とを含む
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の被検体情報取得システム。
前記レーザ装置は断続的に前記レーザ光を照射し、
前記判定手段は、前記レーザ光が照射された後、次回の照射タイミングから前記制御手段が前記レーザ光を停止するのに必要な時間以上前に、前記判定を行う
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の被検体情報取得システム。
前記レーザ装置は所定の間隔で前記レーザ光を照射し、
前記判定手段は、前記所定の間隔と同期したタイミングで前記判定を行う
ことを特徴とする請求項８に記載の被検体情報取得システム。
前記メガネと前記判定手段の間で無線信号を伝達する無線モデムをさらに有し、
前記制御手段は、前記無線モデムによる通信が確立していない場合は前記レーザ光を停止する
ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の被検体情報取得システム。
前記制御手段が前記レーザ光を停止したことを前記ユーザに提示する提示手段をさらに有する
ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の被検体情報取得システム。
レーザ光を照射するレーザ装置のユーザが用いるメガネであって、
前記ユーザの頭部に装着するための保持手段と、
窓部と、
前記窓部に配置され前記レーザ装置による発振波長の光の少なくとも一部を遮る遮光手段と、
当該メガネの内部において前記遮光手段が遮る波長の光に対して感度を有する受光手段であって、前記光を検出した場合に信号を出力する受光手段と、
を有することを特徴とするメガネ。
レーザ光を照射するレーザ装置と、
前記レーザ光を照射された被検体から発生する音響波を受信して電気信号に変換する変換素子と、
前記電気信号に基づいて前記被検体内の特性情報を取得する処理手段と、
ユーザの頭部に装着するための保持手段、窓部、および、前記窓部に配置され前記レーザ装置による発振波長の光の少なくとも一部を遮る遮光手段を備えるメガネであって、当該メガネの内部に前記遮光手段が遮る波長の光に対して感度を有する受光手段を備えるメガネと通信し、前記受光手段の出力を判定する判定手段と、
前記受光手段が感度を有する波長を含む光を前記メガネの外部から照射する照明手段と、
前記判定手段の出力に応じて前記レーザ光を停止する制御手段と、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置。
レーザ光を照射するレーザ装置と、
前記レーザ光を照射された被検体から発生する音響波を受信して電気信号に変換する変換素子と、
前記電気信号に基づいて前記被検体内の特性情報を取得する処理手段と、
ユーザの頭部に装着するための保持手段、窓部、および、前記窓部に配置され前記レーザ装置による発振波長の光の少なくとも一部を遮る遮光手段を備えるメガネであって、当該メガネの内部において前記遮光手段が遮る波長の光に対して感度を有する受光手段を備えるメガネと、
前記受光手段の出力を判定する判定手段と、
前記判定手段の出力に応じて前記レーザ光を停止する制御手段と、
を有し、
前記レーザ装置は、複数回、前記レーザ光を照射し、１回のレーザ出力強度が目に許容されるＭＰＥより小さい
ことを特徴とする被検体情報取得システム。