JP2016036659A - Photoacoustic imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、光音響画像化装置に関し、特に、音響波を取得することが可能な検出生成部を備えた光音響画像化装置に関する。 The present invention relates to a photoacoustic imaging apparatus, and more particularly to a photoacoustic imaging apparatus including a detection generation unit capable of acquiring an acoustic wave.
従来、音響波を取得することが可能な検出生成部を備えた光音響画像化装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, a photoacoustic imaging apparatus including a detection generation unit capable of acquiring an acoustic wave is known (for example, see Patent Document 1).
上記特許文献1には、音響波を取得することが可能な超音波探触子を備えた被検体情報取得装置が開示されている。この被検体情報取得装置には、被検体から音響波を発生させるための照射光を発生する第1の光源と、被検体に照射して反射光を発生させるための評価光を発生する第2の光源と、第2の光源から被検体に光を照射するための第2の照明光学系と、照射された光が被検体により反射された反射光を検出する光センサと、制御装置とが設けられている。そして、制御装置は、光センサが取得した反射光の強度信号(光量)が所定の光量範囲外である場合には、第1の光源から被検体に照射光を照射しない制御を行うように構成されている。これにより、第1の光源から誤って被検体以外(人体の目など)に光が照射されることを抑制することが可能に構成されている。
しかしながら、上記特許文献1の被検体情報取得装置では、第1の光源から誤って被検体以外(人体の目など)に光が照射されることを抑制するために、第2の光源と、第2の照明光学系と、光センサとが設けられているため、被検体情報取得装置の構造(機械的な構成)が複雑化するという問題点がある。
However, in the subject information acquisition apparatus of
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、構造(機械的な構成)が複雑化するのを抑制しながら、発光素子からの光が誤って被検体以外(人体の目など)に照射されることを抑制することが可能な光音響画像化装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to suppress light from a light-emitting element while suppressing a complicated structure (mechanical configuration). Is to provide a photoacoustic imaging apparatus that can suppress accidentally irradiating other than the subject (such as the eyes of a human body).
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による光音響画像化装置は、光が被検体の内部の検出対象物により吸収されることにより発生する音響波を検出するとともに、被検体に照射するための超音波を生成することが可能な検出生成部と、検出生成部の近傍に設けられ、被検体に光を照射することが可能な発光素子と、発光素子が光を発生させるための電力を発光素子に供給する光源駆動部と、発光素子の順電圧値を検出することが可能な順電圧検出部とを備え、光源駆動部は、順電圧検出部により検出された発光素子の温度に対応する発光素子の順電圧値に基づいて、発光素子への電力の供給を停止するか、または、発光素子への電力の供給を制限するように構成されている。 In order to achieve the above object, a photoacoustic imaging apparatus according to one aspect of the present invention detects an acoustic wave generated when light is absorbed by a detection target inside a subject, and applies to the subject. A detection generation unit capable of generating an ultrasonic wave for irradiation, a light emitting element provided in the vicinity of the detection generation unit and capable of irradiating light to the subject, and the light emitting element for generating light A light source driving unit that supplies the power of the light source to the light emitting element, and a forward voltage detecting unit that can detect a forward voltage value of the light emitting element. The light source driving unit is configured to detect the light emitting element detected by the forward voltage detecting unit. Based on the forward voltage value of the light-emitting element corresponding to the temperature, the supply of power to the light-emitting element is stopped, or the supply of power to the light-emitting element is limited.
ここで、たとえば、検出生成部と被検体との間に空気層がある場合(超音波を照射する部分と被検体とが互いに接触していない場合)には、空気の音響インピーダンスが検出生成部の近傍の音響インピーダンスに比べて非常に大きいため、検出生成部により生成される超音波は、検出生成部の近傍で反射を繰り返す。そして、検出生成部により生成される超音波は、検出生成部の近傍で吸収され熱となる。このため、超音波を照射する部分と被検体とが互いに接触していない場合には、検出生成部の近傍の温度が上昇する。また、発光素子の温度と、発光素子の順電圧値とは相関関係があり、発光素子の温度(ジャンクション温度)が上昇すると、発光素子の順電圧値が低下することが知られている。 Here, for example, when there is an air layer between the detection generation unit and the subject (when the ultrasonic irradiation portion and the subject are not in contact with each other), the acoustic impedance of the air is detected and generated by the detection generation unit. Therefore, the ultrasonic wave generated by the detection generator repeats reflection in the vicinity of the detection generator. And the ultrasonic wave produced | generated by the detection production | generation part is absorbed in the vicinity of a detection production | generation part, and becomes heat. For this reason, when the part irradiated with the ultrasonic wave and the subject are not in contact with each other, the temperature in the vicinity of the detection generation unit increases. Further, it is known that the temperature of the light emitting element and the forward voltage value of the light emitting element have a correlation, and the forward voltage value of the light emitting element decreases when the temperature of the light emitting element (junction temperature) increases.
本願発明者は上記現象に着目して、本発明を想到するに至った。すなわち、この発明の一の局面による光音響画像化装置では、上記のように、光源駆動部を、順電圧検出部により検出された発光素子の温度に対応する発光素子の順電圧値に基づいて、発光素子への電力の供給を停止するか、または、発光素子への電力の供給を制限するように構成することによって、超音波を照射する部分と被検体とが互いに接触していない場合に、発光素子からの光の照射が停止されるか、または、発光素子からの光の照射が制限されるので、発光素子からの光が誤って被検体以外(人体の目など)に照射されることを抑制することができる。また、順電圧検出部のみ設けることで、発光素子からの光が誤って被検体以外(人体の目など)に照射されることを抑制することができるので、第2の光源と第2の照明光学系と光センサとを別途設ける場合と異なり、光音響画像化装置の構造が複雑化するのを抑制することができる。その結果、構造(機械的な構成)が複雑化するのを抑制しながら、発光素子からの光が誤って被検体以外(人体の目など)に照射されることを抑制することができる。 The inventors of the present application have come up with the present invention by paying attention to the above phenomenon. That is, in the photoacoustic imaging apparatus according to one aspect of the present invention, as described above, the light source driving unit is based on the forward voltage value of the light emitting element corresponding to the temperature of the light emitting element detected by the forward voltage detecting unit. When the supply of power to the light-emitting element is stopped or the power supply to the light-emitting element is limited so that the ultrasonic irradiation portion and the subject are not in contact with each other Since the light emission from the light emitting element is stopped or the light emission from the light emitting element is limited, the light from the light emitting element is mistakenly irradiated to a subject other than the subject (such as the human eye). This can be suppressed. In addition, since only the forward voltage detection unit is provided, it is possible to prevent the light from the light emitting element from being accidentally irradiated to a subject other than the subject (such as the eyes of a human body), and thus the second light source and the second illumination. Unlike the case where the optical system and the optical sensor are separately provided, it is possible to suppress the complexity of the structure of the photoacoustic imaging apparatus. As a result, it is possible to prevent the light from the light emitting element from being accidentally irradiated to other than the subject (such as the eyes of the human body) while suppressing the complication of the structure (mechanical configuration).
上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、光源駆動部は、発光素子の温度に対応する発光素子の順電圧値が第1のしきい値以下である場合に、発光素子への電力の供給を停止するか、または、発光素子への電力の供給を制限するように構成されている。このように構成すれば、順電圧値と第1のしきい値とを比較することにより、より容易に、検出生成部の近傍の温度が異常か否かを判断することができる。また、順電圧値の低下率が第2のしきい値以上の場合に、発光素子への電力の供給を停止するか、または、発光素子への電力の供給を制限するように構成する場合と異なり、順電圧値の低下率が第2のしきい値未満の状態で、継続的に順電圧値が低下しても、検出生成部の近傍の温度が異常か否かを判断することができる。 In the photoacoustic imaging apparatus according to the above aspect, preferably, the light source driving unit supplies the light emitting element to the light emitting element when the forward voltage value of the light emitting element corresponding to the temperature of the light emitting element is equal to or lower than the first threshold value. The supply of power is stopped, or the supply of power to the light emitting element is limited. If comprised in this way, it can be judged more easily whether the temperature of the vicinity of a detection production | generation part is abnormal by comparing a forward voltage value and a 1st threshold value. Further, when the rate of decrease in the forward voltage value is equal to or higher than the second threshold value, the supply of power to the light emitting element is stopped or the supply of power to the light emitting element is limited. In contrast, even when the forward voltage value continuously decreases in a state where the forward voltage value decrease rate is less than the second threshold value, it is possible to determine whether or not the temperature in the vicinity of the detection generation unit is abnormal. .
上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、光源駆動部は、発光素子の温度に対応する発光素子の順電圧値の低下率が第2のしきい値以上である場合に、発光素子への電力の供給を停止するか、または、発光素子への電力の供給を制限するように構成されている。このように構成すれば、第2のしきい値を、発光素子からの光の照射に伴う発熱(一定の順電圧値の低下率)を考慮した値に設定することができるので、より正確に、超音波を照射する部分と被検体とが互いに接触しているか否かを判断することができる。また、順電圧値が第1のしきい値以下の場合に、発光素子への電力の供給を停止するか、または、発光素子への電力の供給を制限するように構成する場合と異なり、順電圧値が第1のしきい値以上の状態(検出生成部の近傍の温度が低い状態)でも、超音波を照射する部分と被検体とが互いに接触しているか否かを判断することができる。 In the photoacoustic imaging apparatus according to the above aspect, the light source driving unit preferably emits light when the rate of decrease in the forward voltage value of the light emitting element corresponding to the temperature of the light emitting element is equal to or higher than the second threshold value. The power supply to the element is stopped or the power supply to the light emitting element is limited. With this configuration, the second threshold value can be set to a value that takes into account the heat generated by the light irradiation from the light emitting element (a decrease rate of a constant forward voltage value). It is possible to determine whether or not the ultrasonic irradiation portion and the subject are in contact with each other. Further, unlike the case where the power supply to the light emitting element is stopped or the power supply to the light emitting element is limited when the forward voltage value is equal to or lower than the first threshold value, the forward voltage value is less than the first threshold value. Even in a state where the voltage value is equal to or higher than the first threshold value (a state where the temperature in the vicinity of the detection generation unit is low), it is possible to determine whether or not the ultrasonic irradiation portion and the subject are in contact with each other. .
上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、光源駆動部は、発光素子から被検体に光を照射して、被検体の内部の検出対象物により発生する音響波を検出する検出動作時に発光素子に供給する電力よりも小さな電力を、発光素子に供給するとともに、小さな電力を供給している期間に検出された発光素子の温度に対応する発光素子の順電圧値に基づいて、発光素子への電力の供給を停止するか、または、発光素子への電力の供給を制限するように構成されている。このように構成すれば、順電圧値を検出する期間において、発光素子からの光の照射に伴う発熱を小さくすることができる。その結果、発熱に起因する順電圧値の低下が抑制されるので、さらに正確に、検出生成部の近傍の温度が異常か否かを判断することができる。 In the photoacoustic imaging apparatus according to the above aspect, preferably, the light source driving unit irradiates the subject with light from the light emitting element and detects an acoustic wave generated by a detection target inside the subject. Light is emitted based on the forward voltage value of the light emitting element corresponding to the temperature of the light emitting element detected during the period of supplying the small power while supplying less power to the light emitting element sometimes. The power supply to the element is stopped or the power supply to the light emitting element is limited. If comprised in this way, in the period which detects a forward voltage value, the heat_generation | fever accompanying light irradiation from a light emitting element can be made small. As a result, a decrease in the forward voltage value due to heat generation is suppressed, so that it can be more accurately determined whether or not the temperature in the vicinity of the detection generation unit is abnormal.
上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、発光素子は、複数設けられており、複数の発光素子のうちの一部の複数の発光素子は、互いに直列に接続された複数の発光素子群を形成しており、順電圧検出部は、複数の発光素子群のそれぞれの順電圧値を検出することが可能に構成されており、光源駆動部は、複数の発光素子群のそれぞれの順電圧値のうちのいずれかが低下したことに基づいて、発光素子への電力の供給を停止するか、または、発光素子への電力の供給を制限するように構成されている。このように構成すれば、全ての発光素子の順電圧の総和を検出する場合と異なり、発光素子群ごとの(局所的な)検出生成部の近傍の温度の異常を検出することができる。 In the photoacoustic imaging apparatus according to the above aspect, preferably, a plurality of light emitting elements are provided, and some of the plurality of light emitting elements are a plurality of light emitting elements connected in series to each other. The forward voltage detection unit is configured to be able to detect the forward voltage value of each of the plurality of light emitting element groups, and the light source driving unit is configured to detect each of the plurality of light emitting element groups. Based on the fact that any one of the forward voltage values decreases, the supply of power to the light emitting element is stopped or the supply of power to the light emitting element is limited. If comprised in this way, unlike the case where the sum total of the forward voltage of all the light emitting elements is detected, the abnormality of the temperature of the vicinity of the (local) detection production | generation part for every light emitting element group can be detected.
上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、発光素子は、複数設けられており、光源駆動部は、複数の発光素子のうちの検出生成部に最も近接して配置されている発光素子の順電圧値が低下したことに基づいて、発光素子への電力の供給を停止するか、または、発光素子への電力の供給を制限するように構成されている。このように構成すれば、複数の発光素子のうちの検出生成部に最も近接して配置されている発光素子は、検出生成部との距離が小さい分、検出生成部の近傍の温度の変化を迅速に検出することができる。 In the photoacoustic imaging apparatus according to the above aspect, preferably, a plurality of light emitting elements are provided, and the light source driving unit is a light emitting element disposed closest to the detection generation unit among the plurality of light emitting elements. Based on the decrease of the forward voltage value of the element, the supply of power to the light emitting element is stopped, or the supply of power to the light emitting element is limited. If comprised in this way, since the light emitting element arrange | positioned nearest to the detection production | generation part among several light emitting elements has the small distance with a detection production | generation part, the change of the temperature of the vicinity of a detection production | generation part will be shown. It can be detected quickly.
上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、発光素子は、発光ダイオード素子により構成されている。このように構成すれば、発光ダイオード素子は、レーザ光を発する発光素子に比べて指向性が低いので、位置ずれが生じた場合でも、比較的光の照射範囲は変化しにくい。これにより、レーザ光を発する発光素子を用いる場合と異なり、光学部材の精密なアライメント(位置合わせ)が不要であるとともに、光学系の振動による特性変動を抑制するための光学定盤や強固な筐体が不要となる。その結果、光学部材の精密なアライメントが不要で、かつ、光学定盤や強固な筐体が不要な分、光音響画像化装置の大型化および光音響画像化装置の構造の複雑化を抑制することができる。 In the photoacoustic imaging apparatus according to the above aspect, the light emitting element is preferably formed of a light emitting diode element. With this configuration, the light emitting diode element has lower directivity than the light emitting element that emits laser light, and therefore, even when a positional shift occurs, the light irradiation range is relatively difficult to change. Thus, unlike the case of using a light emitting element that emits laser light, precise alignment (positioning) of optical members is not necessary, and an optical surface plate or a strong housing for suppressing characteristic fluctuation due to vibration of the optical system is required. The body becomes unnecessary. As a result, the optical member is not required to be precisely aligned, and an optical surface plate and a rigid housing are not required, so that the size of the photoacoustic imager and the complexity of the structure of the photoacoustic imager are suppressed. be able to.
上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、発光素子は、半導体レーザ素子により構成されている。このように構成すれば、発光ダイオード素子と比べて、比較的指向性の高いレーザ光を被検体に照射することができるので、半導体レーザ素子からの光の大部分を確実に被検体に照射することができる。 In the photoacoustic imaging apparatus according to the above aspect, the light emitting element is preferably constituted by a semiconductor laser element. With this configuration, the subject can be irradiated with laser light having a relatively high directivity as compared with the light-emitting diode element. Therefore, most of the light from the semiconductor laser element can be reliably irradiated onto the subject. be able to.
上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、発光素子は、有機発光ダイオード素子により構成されている。このように構成すれば、薄型化容易な有機発光ダイオード素子を用いることにより、有機発光ダイオード素子を含む光源部(プローブ部)を容易に小型化することができる。 In the photoacoustic imaging apparatus according to the above aspect, the light emitting element is preferably composed of an organic light emitting diode element. If comprised in this way, the light source part (probe part) containing an organic light emitting diode element can be reduced in size easily by using the organic light emitting diode element which is easy to make thin.
本発明によれば、上記のように、構造(機械的な構成)が複雑化するのを抑制しながら、発光素子からの光が誤って被検体以外(人体の目など)に照射されることを抑制することができる。 According to the present invention, as described above, the light from the light emitting element is erroneously irradiated to a subject other than the subject (such as the human eye) while suppressing the complexity of the structure (mechanical configuration). Can be suppressed.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1〜図6を参照して、本発明の第1実施形態による光音響画像化装置100の構成について説明する。
(First embodiment)
With reference to FIGS. 1-6, the structure of the
本発明の第1実施形態による光音響画像化装置100には、図1に示すように、プローブ部20が設けられている。プローブ部20は、リニア型(図5参照)に形成されており操作者により被検体10(人体の体表)に接触されることにより後述する光の照射、超音波B1およびB2の伝達を行うことが可能なように構成されている。そして、プローブ部20は、被検体10内からの音響波A1および超音波B2を検出して、2m程のケーブル50を介して、受信信号として後述する本体部30に伝達するように構成されている。
The
また、光音響画像化装置100には、本体部30が設けられている。本体部30は、プローブ部20により検出された受信信号を処理して画像化するように構成されている。
The
また、光音響画像化装置100には、画像表示部40が設けられている。画像表示部40は、本体部30により処理された画像を取得して、表示することが可能に構成されている。
Further, the
そして、図1および図2に示すように、プローブ部20には、光源部21が設けられている。光源部21には、被検体10に侵入しやすい赤外域の波長(たとえば、約850nmの波長)を有するパルス光を発光することが可能な複数(たとえば、70個)の発光ダイオード素子21aが設けられている。また、複数の発光ダイオード素子21aは、互いに直列(図2参照)に接続されている。なお、赤外域の波長の光は、人の目に見えない光であり、誤って目に直接照射されても気づかない場合がある。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
また、図2に示すように、プローブ部20には、光源駆動部22が設けられている。光源駆動部22は、外部電源部(図示せず)から電力を取得するように構成されている。そして、光源駆動部22は、後述する制御部31からの光トリガ信号に基づいて、光源部21に電力を供給するように構成されている。具体的には、光源部21の発光ダイオード素子21aのアノード側に駆動電圧VD1を印加するように構成されている。
Further, as shown in FIG. 2, the
また、プローブ部20には、順電圧検出部23が設けられている。順電圧検出部23は、順電圧検出回路23aと電圧検出用A/Dコンバータ23bとを含む。順電圧検出回路23aは、光源駆動部22と光源部21の発光ダイオード素子21aのカソード側とにそれぞれ接続されており、光源駆動部22側の電圧(駆動電圧VD1)と発光ダイオード素子21aのカソード側の電圧(電圧VD2)とが差分された電圧値を取得することが可能に構成されている。すなわち、順電圧検出回路23aは、光源部21に含まれる複数の発光ダイオード素子21aの順電圧値の合計値(順電圧値VF)を取得することが可能に構成されている。また、順電圧検出回路23aは、制御部31からの光トリガ信号に同期されたサンプリングトリガ信号に基づいて、電圧値を取得するように構成されている。なお、本明細書中の以下の記載では、「光源部21に含まれる複数の発光ダイオード素子21aの順電圧値の合計値」を、単に「順電圧値VF」として記載する。
The
また、電圧検出用A/Dコンバータ23bは、制御部31からサンプリングトリガ信号を取得して、取得したサンプリングトリガ信号に基づいて、順電圧検出回路23aが取得したアナログ形式の順電圧値VFをデジタル形式の順電圧値VFに変換するように構成されている。そして、電圧検出用A/Dコンバータ23bは、変換したデジタル形式の順電圧値VFのデータを、制御部31に伝達するように構成されている。
Further, the voltage detecting A /
また、図3に示すように、発光ダイオード素子21aは、温度(ジャンクション温度)を一定とした場合、発光ダイオード素子21aに流れる電流値と順電圧値VFとは、相関関係を有する。たとえば、順電圧値VF01の場合、電流値は1Aとなり、順電圧値VF02の場合、電流値は10Aとなる。そして、図4に示すように、発光ダイオード素子21aは、発光ダイオード素子21aに流れる電流値を一定とした場合に、順電圧値VFとジャンクション温度とは、1次関数の関係を有する。すなわち、発光ダイオード素子21aは、ジャンクション温度が上昇すると、順電圧値VFが低下する特性を有する。たとえば、順電圧値VF11の場合、ジャンクション温度は60℃となり、順電圧値VF12の場合、ジャンクション温度は20℃となる。
Further, as shown in FIG. 3, the light emitting
したがって、上記の発光ダイオード素子21aの特性を考慮することにより、第1実施形態による光音響画像化装置100は、発光ダイオード素子21aの温度に対応する順電圧値VFが後述する第1のしきい値Vt1以下の場合に、光源部21への電力の供給を停止することが可能に構成されている。
Therefore, by considering the characteristics of the light emitting
また、図5に示すように、発光ダイオード素子21aは、矢印Y1方向側に向かって、光を照射するように構成されている。そして、プローブ部20から被検体10に照射されたパルス光は、後述するように、被検体10内の検出対象物(たとえば、ヘモグロビン等)により吸収される(図9参照)。そして、検出対象物が、パルス光の照射強度(吸収量)に応じて、膨張および収縮する(膨張した大きさから元の大きさに戻る)ことにより、検出対象物(被検体10)から音響波A1(図9(b)参照)が生じる。なお、本明細書では、説明の都合上、被検体10内の検出対象物が光を吸収することにより発生する超音波を「音響波A1」として、検出生成部24により発生されるとともに、被検体10に反射される超音波を後述する「超音波B2」として区別して記載している。
Further, as shown in FIG. 5, the light emitting
そして、プローブ部20には、検出生成部24が設けられている。検出生成部24には、音響レンズ24aと、音響整合層24bと、超音波振動子基板24cと、バッキング材24dとが互いに接合されて設けられており、被検体10からの音響波A1を検出するとともに、被検体10に照射するための超音波B1を生成することが可能に構成されている。
The
そして、図6に示すように、超音波振動子基板24cには、所定の間隔(たとえば、0.3mm間隔)で、X方向に直線状に配列された複数(たとえば、128個)の超音波振動子24eが設けられている。また、光源部21は、超音波振動子基板24cの矢印Z2方向側に配置されている。なお、図6では、説明を容易にするために、超音波振動子24eの個数を128個よりも少ない数として記載している。また、発光ダイオード素子21aの個数も、70個よりも少ない数として記載している。
As shown in FIG. 6, the
そして、超音波振動子24eは、圧電素子(たとえば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT))などにより構成されている。そして、超音波振動子24eは、上記した音響波A1を取得した場合には、振動して電圧(受信信号)を生じるように構成されている。そして、超音波振動子24eは、取得した受信信号を後述する受信回路32に伝達するように構成されている。
The
また、超音波振動子24eは、制御部31からの振動子駆動信号に応じた周波数で振動することにより超音波B1を発生することが可能に構成されている。
Further, the
そして、音響整合層24bは、複数の音響インピーダンスが異なる層により構成されており、超音波振動子24eと被検体10との間の音響インピーダンスを整合するように構成されている。たとえば、音響整合層24bは、音響インピーダンスが超音波振動子24eから被検体10に向かって、次第に小さくなるとともに、音響レンズ24aに接合される部分(被検体10側)で、被検体10の音響インピーダンスと略等しい値となるように構成されている。なお、音響整合層24bは、超音波振動子24eと被検体10との略中間の値を有する音響インピーダンスの層(1層)により構成されていてもよい。
The
そして、音響レンズ24aは、音響整合層24b(超音波振動子24e)からの超音波B1を集束させながら被検体10に照射させるように構成されている。
The
また、バッキング材24dは、超音波振動子24eの後方(矢印Y2方向側)に配置されており、超音波B1、超音波B2および音響波A1が後方に伝搬するのを抑制するように構成されている。
The
そして、図7(a)に示すように、超音波振動子24eにより発生した超音波B1は、被検体10内の音響インピーダンスが大きい物質(検出対象物)により反射される。また、超音波B2(超音波B1が反射されたもの)は、超音波振動子24eにより取得され、超音波振動子24eは、超音波B2により振動するように構成されている。
Then, as shown in FIG. 7A, the ultrasonic wave B1 generated by the
そして、検出生成部24は、超音波B2により振動した場合も、音響波A1により振動した場合と同様に、受信信号を受信回路32に伝達するように構成されている。なお、光音響画像化装置100は、光源部21によりパルス光を被検体10に照射して音響波A1を発生させるとともに、音響波A1を検出生成部24により取得する期間(光照射期間τ3)(図10参照)と、検出生成部24により超音波B1を被検体10に照射して、超音波B2を検出生成部24により取得する期間とを、重複させないように構成することにより、音響波A1と超音波B2とを区別することが可能に構成されている。
And the detection production |
また、図1に示すように、本体部30には、制御部31が設けられている。そして、制御部31は、CPU(Central Processing Unit)などを含み、各部に制御信号を伝達することによって、光音響画像化装置100の全体の制御を行うように構成されている。たとえば、制御部31は、光トリガ信号を光源駆動部22に伝達するように構成されている。これにより、光源駆動部22は、光トリガ信号に基づいた電力を光源部21に供給することにより、光源部21からパルス光(たとえば、パルス幅約150nmで、かつ、繰り返し周波数が1kHz)が照射されるように構成されている。
As shown in FIG. 1, the
また、本体部30には、受信回路32が設けられている。受信回路32は、カップリングコンデンサ等を含み、検出生成部24から受信信号(交流成分)を取得するように構成されている。また、受信回路32は、制御部31により受信受付信号を取得している期間(超音波送受信期間τ1)に受信信号を取得するように構成されている。そして、受信回路32は、取得した受信信号を画像信号用A/Dコンバータ33に伝達するように構成されている。
The
また、本体部30には、画像信号用A/Dコンバータ33が設けられている。画像信号用A/Dコンバータ33は、受信回路32から取得した受信信号(アナログ形式の信号)を、制御部31から取得したサンプリングトリガ信号に対応させて、デジタル形式の信号に変換するように構成されている。そして、画像信号用A/Dコンバータ33は、受信メモリ34と接続されており、画像信号用A/Dコンバータ33は、デジタル形式の信号に変換された受信信号を、受信メモリ34に伝達するように構成されている。
Further, the
また、本体部30には、受信メモリ34が設けられている。受信メモリ34は、デジタル形式の信号に変換された受信信号を一時的に格納するように構成されている。そして、受信メモリ34は、データ処理部35と接続されており、格納された音響波信号をデータ処理部35に伝達するように構成されている。
In addition, the
また、本体部30には、データ処理部35が設けられている。データ処理部35は、音響波画像再構成部51と接続されており、音響波A1のデータは、音響波画像再構成部51に伝達するように構成されている。また、データ処理部35は、超音波画像再構成部54と接続されており、超音波B2のデータは、超音波画像再構成部54に伝達するように構成されている。
The
また、本体部30には、音響波画像再構成部51が設けられている。音響波画像再構成部51は、取得した音響波A1のデータを、画像として再構成する処理を行うように構成されている。
The
また、音響波画像再構成部51は、画像を再構成する際に、制御部31から順電圧検出部23が取得した順電圧値VFに対応する温度補正情報を取得して、画像を補正するように構成されている。たとえば、発光ダイオード素子21aは、プローブ部20の内部の温度に応じて、発光ダイオード素子21aから照射される光の波長(中心波長)が変化する性質を有する。また、被検体10の検出対象物の光の吸収係数は、波長により異なる値を有する。したがって、音響波画像再構成部51は、温度変化による発光ダイオード素子21aから照射される光の波長の変化を考慮して補正することにより、より正確に画像化することが可能になる。
The acoustic wave
そして、音響波画像再構成部51は、検波・対数コンバータ52と接続されており、画像として再構成された音響波A1のデータを検波・対数コンバータ52に伝達するように構成されている。
The acoustic wave
また、本体部30には、検波・対数コンバータ52が設けられている。検波・対数コンバータ52は、画像として再構成されたデータの波形処理を行うように構成されている。そして、検波・対数コンバータ52は、音響波画像構築部53と接続されており、波形処理されたデータを伝達するように構成されている。
Further, the
また、本体部30には、音響波画像構築部53が設けられている。音響波画像構築部53は、波形処理されたデータに基づいて、被検体10内の断層画像を構築する処理を行うように構成されている。そして、音響波画像構築部53は、画像合成部57と接続されており、音響波A1に基づいた断層画像を伝達するように構成されている。
The
また、本体部30には、超音波画像再構成部54と検波・対数コンバータ55と超音波画像構築部56と画像合成部57とが設けられている。超音波画像再構成部54は、データ処理部35から取得した超音波B2のデータを、画像として再構成する処理を行うように構成されている。そして、超音波画像再構成部54は、検波・対数コンバータ55と、超音波画像構築部56とを介して、超音波B2に基づいた断層画像を、画像合成部57に伝達するように構成されている。
The
また、本体部30には、画像合成部57が設けられている。画像合成部57は、音響波A1に基づいた断層画像と超音波B2に基づいた断層画像とを合成する処理を行い、合成された画像を画像表示部40に出力するように構成されている。
The
また、本体部30には、操作部58が設けられている。操作部58は、操作者からの操作を受け付けることが可能に構成されている。たとえば、操作部58は、光音響画像化装置100の電源のオンオフや、観測(光および超音波B1の照射)の開始および終了などの操作情報を取得して、取得した操作情報を、制御部31に伝達するように構成されている。
The
そして、画像表示部40は、液晶パネル等により構成されており、本体部30から取得した画像を表示するように構成されている。
And the
次に、図7を参照して、第1光音響画像化装置100におけるプローブ部20の内部(検出生成部24の近傍)の温度上昇の原理について説明する。
Next, the principle of temperature rise inside the probe unit 20 (near the detection generation unit 24) in the first
図7(a)に示すように、プローブ部20と被検体10とが接触している場合には、プローブ部20の表面の音響インピーダンスと被検体10の音響インピーダンスとの差は小さいので、プローブ部20から被検体10に照射される超音波B1は、被検体10の内部に進入する。そして、被検体10の内部の検出対象物から反射された超音波B2は、プローブ部20に進入する。なお、超音波B2の強度は、被検体10の内部を伝搬する際に、減衰されるので、超音波B1の強度に比べて小さい。
As shown in FIG. 7A, when the
一方、図7(b)に示すように、プローブ部20と被検体10とが接触していない場合(プローブ部20と被検体10との間に空気層がある場合)には、プローブ部20の表面の音響インピーダンスと空気層の音響インピーダンスとの差は大きいので、プローブ部20から照射される超音波B1は、プローブ部20と空気層との境界で反射される。そして、プローブ部20と空気層との境界で反射された超音波B1は、プローブ部20の内部で反射を繰り返しながら、プローブ部20の各部に吸収されることにより、熱が生じる。これにより、プローブ部20と被検体10とが接触していない場合には、プローブ部20の内部(特に、検出生成部24および光源部21の近傍)の温度が上昇する。
On the other hand, as shown in FIG. 7B, when the
次に、図8を参照して、第1実施形態による光音響画像化装置100における光源駆動部22の動作について説明する。
Next, the operation of the light
ここで、第1実施形態では、光源駆動部22により発光ダイオード素子21aの温度に対応する順電圧値VFが第1のしきい値Vt1以下である場合に、発光ダイオード素子21aへの電力の供給が停止される。なお、時点t1〜時点t2では、プローブ部20と被検体10とが接触している状態、時点t2よりも後の時点では、プローブ部20と被検体10とが接触していない状態であると仮定して説明する。
In the first embodiment, when the forward voltage value V F corresponding to the temperature of the light emitting
時点t1〜時点t4では、検出生成部24から超音波B1および光源部21から光が被検体10に照射されている。したがって、プローブ部20と被検体10とが接触していない状態になる時点t2から、光源部21の温度が上昇を開始することにより、順電圧値VFが次第に低下する。そして、時点t4において、順電圧値VFが第1のしきい値Vt1以下となり、光源駆動部22から光源部21への電力の供給が停止される(光源部21からの光の照射が停止される)。
From time t1 to time t4, the ultrasonic wave B1 is emitted from the
具体的には、時点t1〜時点t2においては、プローブ部20と被検体10とが接触している状態であるため、発光ダイオード素子21aの温度は、一定となる。これにより、時点t1〜時点t2では、順電圧値VFは、電圧値V1となる。
Specifically, since the
そして、時点t2において、プローブ部20と被検体10とが接触していない状態になるので、プローブ部20の内部の温度が上昇して、時点t3において、順電圧値VFは、電圧値V2となる。この場合、電圧値V2は、第1のしきい値Vt1よりも高く、光源駆動部22による光源部21への電力の供給は、継続される。
Then, at time t2, since a state where the
そして、時点t4において、順電圧値VFは、電圧値V3となり、電圧値V3は、第1のしきい値Vt1以下であり、光源駆動部22による光源部21への電力の供給は停止される。
Then, at time t4, the forward voltage V F, becomes the voltage value V3, the voltage value V3 is equal to or less than the first threshold value Vt1, the power supply to the
次に、図9に示すように、検出生成部24が超音波B1の送信および超音波B2の受信に要する期間の長さについて説明する。なお、超音波送受信期間τ1は、以下に説明する原理を考慮して設定されている。
Next, as shown in FIG. 9, the length of the period required for the
図9(a)に示すように、被検体10内部の測定深度Lの位置に検出対象物(例えば、血管、神経組織等)があると仮定して説明する。検出生成部24から照射された超音波B1は、被検体10の表面から内部に向かって音速Sで伝搬して、伝搬時間ta(=L/S)で検出対象物に到達する。検出対象物は、周囲の生体組織に比べて音響インピーダンスが大きいので、超音波B1は検出対象物により反射される。反射された超音波B2は、被検体10の内部を音速Sで伝搬して、同じ伝搬時間taで検出生成部24に到達する。これにより、超音波B1の照射開始から、測定深度Lにおいて反射した超音波B2の受信を完了するまでの受信期間tr1は、伝搬期間taの略2倍の時間となる(tr1=ta×2)。これにより、たとえば、受信期間tr1は、観測する測定深度Lを30mmとした場合、約40μsとなるので、超音波送受信期間τ1を、40μsに設定することにより、30mm以内の検出対象物を検出することが可能になる。
As shown in FIG. 9A, description will be made assuming that there is a detection target (for example, a blood vessel, a nerve tissue, etc.) at the position of the measurement depth L inside the subject 10. The ultrasonic wave B <b> 1 irradiated from the
一方、図9(b)に示すように、被検体10内部の測定深度Lの位置に検出対象物(例えば、注射針(光吸収体))があると仮定して説明する。光源部21より光を被検体10の表面から内部に向けて照射すると、光は、被検体10の内部を光速Cで伝搬し、伝搬時間tb1(=L/C)で検出対象物に到達する。検出対象物は、光を受けると、その内部分子が光のエネルギーを吸収し熱を放出する。この放出熱により検出対象物は体積膨張し、音響波A1を発生する(光音響効果)。そして、音響波A1は、被検体10の内部を音速Sで伝搬し、伝搬時間tb2(=L/S)で検出生成部24に到達する。よって、光の照射開始から、測定深度Lから戻ってくる音響波A1の受信を完了するまでの受信期間tr2は、伝搬期間tb1,tb2の和となる(tr2=tb1+tb2)。ただし、光速Cが音速Sに比べて非常に大きいため、光が光源部21から検出対象物へ到達する伝搬時間tb1は、実質的に無視できる。これにより、tr2≒tb2となる。したがって、音響波送受信期間の長さは、超音波送受信期間τ1の略半分の長さの期間により設定することが可能になる。
On the other hand, as shown in FIG. 9B, the description will be made on the assumption that there is a detection target (for example, an injection needle (light absorber)) at the position of the measurement depth L inside the subject 10. When light is emitted from the
次に、図10を参照して、第1光音響画像化装置100における順電圧値VFの検出期間τ2について説明する。
Next, the detection period τ2 of the forward voltage value V F in the first
図10に示すように、超音波送受信期間τ1の後、光照射期間τ3および順電圧値検出期間τ2が開始される。また、光照射期間τ3と順電圧値検出期間τ2とは、略同時に開始され、順電圧値検出期間τ2は、光照射期間τ3が終了する時点よりも後の時点において終了される。 As shown in FIG. 10, after the ultrasonic transmission / reception period τ1, a light irradiation period τ3 and a forward voltage value detection period τ2 are started. In addition, the light irradiation period τ3 and the forward voltage value detection period τ2 are started substantially simultaneously, and the forward voltage value detection period τ2 ends at a time later than the time when the light irradiation period τ3 ends.
具体的には、時点t11において、受信受付信号の電圧レベルがHにされる。すなわち、検出生成部24から超音波B1の送信および超音波B2の受信が開始される。なお、プローブ部20と被検体10とが接触していない場合には、プローブ部20の内部の温度が上昇する。そして、時点t12において、受信受付信号の電圧レベルがLにされる。
Specifically, the voltage level of the reception acceptance signal is set to H at time t11. That is, transmission of the ultrasonic wave B1 and reception of the ultrasonic wave B2 are started from the
そして、時点t13において、光トリガ信号および順電圧値データ信号の電圧レベルがHにされる。すなわち、光源駆動部22から光源部21に電力が供給されるとともに、順電圧検出部23により順電圧値VFが取得される。
At time t13, the voltage levels of the optical trigger signal and the forward voltage value data signal are set to H. That is, the power from the
そして、時点t14において、光トリガ信号の電圧レベルがLにされる。また、時点t15において、順電圧値データ信号の電圧レベルがLにされる。そして、時点t16〜時点t17においては、上記時点t11〜時点t15と同様の駆動が行われる。また、時点t11と時点t16とは、繰り返し期間τ4を有し、一定の繰り返し期間τ4毎に、時点t11〜時点t15と同様の駆動が行われる。 At time t14, the voltage level of the optical trigger signal is set to L. At time t15, the voltage level of the forward voltage value data signal is set to L. From time t16 to time t17, driving similar to that at time t11 to time t15 is performed. Further, the time point t11 and the time point t16 have a repetition period τ4, and the same drive as the time point t11 to the time point t15 is performed every fixed repetition period τ4.
次に、図11を参照して、第1実施形態による光音響画像化装置100の光照射制御処理フローについて説明する。光音響画像化装置100における処理は、制御部31により行われる。
Next, a light irradiation control process flow of the
まず、ステップS1において、「電源」がオンされたか否かが判断される。すなわち、「電源」がオンするための信号を受け付けたか否かが判断される。「電源」がオンされるまでこの判断は繰り返され、「電源」がオンされた場合には、ステップS2に進む。 First, in step S1, it is determined whether or not “power” is turned on. That is, it is determined whether or not a signal for turning on the “power supply” has been received. This determination is repeated until “power” is turned on. If “power” is turned on, the process proceeds to step S2.
そして、ステップS2において、プローブIDの取得が行われる。すなわち、プローブブ部20の内部に設けられたプローブID格納部(図示せず)からプローブIDが取得される。その後、ステップS3に進む。
In step S2, the probe ID is acquired. That is, a probe ID is acquired from a probe ID storage unit (not shown) provided inside the
そして、ステップS3において、第1のしきい値Vt1の設定が行われる。また、第1のしきい値Vt1は、ステップS2において取得したプローブIDに基づいた設定値(プローブ部20ごとに定められた設定値)に設定される。その後、ステップS4に進む。 In step S3, the first threshold value Vt1 is set. Further, the first threshold value Vt1 is set to a set value (set value determined for each probe unit 20) based on the probe ID acquired in step S2. Thereafter, the process proceeds to step S4.
そして、ステップS4において、「観測」が開始されたか否かが判断される。すなわち、「観測」が開始するための信号を受け付けたか否かが判断される。「観測」が開始されるまでこの判断は繰り返され、「観測」が開始された場合には、ステップS5に進む。 In step S4, it is determined whether or not “observation” has started. That is, it is determined whether or not a signal for starting “observation” has been received. This determination is repeated until “observation” is started. If “observation” is started, the process proceeds to step S5.
そして、ステップS5において、超音波B1の送信が行われる。その後、ステップS6に進む。 In step S5, the ultrasonic wave B1 is transmitted. Then, it progresses to step S6.
そして、ステップS6において、超音波B2の受信、画像処理および画像表示部40に画像の表示が行われる。その後、ステップS7に進む。
In step S <b> 6, reception of the ultrasonic wave B <b> 2, image processing, and image display on the
そして、ステップS7において、光の照射が行われる。すなわち、光源駆動部22から光源部21に電力が供給される。その後、ステップS8に進む。
In step S7, light irradiation is performed. That is, power is supplied from the light
そして、ステップS8において、順電圧値VFの検出が行われる。その後、ステップS9に進む。 Then, in step S8, the detection of the forward voltage V F is performed. Thereafter, the process proceeds to step S9.
そして、ステップS9において、順電圧値VFが第1のしきい値Vt1以下か否かが判断される。すなわち、ステップS8において検出された順電圧値VFが、第1のしきい値Vt1以下か否かが判断される。順電圧値VFが第1のしきい値Vt1以下である場合には、ステップS12に進み、順電圧値VFが第1のしきい値Vt1以下でない(第1のしきい値Vt1よりも大きい)場合には、ステップS10に進む。 Then, in step S9, the forward voltage V F is whether the first threshold value Vt1 less is determined. That is, the forward voltage V F detected in step S8, whether the first threshold value Vt1 less is determined. If the forward voltage V F is equal to or less than the first threshold value Vt1, the process proceeds to step S12, the forward voltage V F is not equal to or less than the first threshold value Vt1 (than the first threshold value Vt1 If so, the process proceeds to step S10.
そして、ステップS10において、音響波A1の受信、画像処理および画像表示部40に画像の表示が行われる。その後、ステップS11に進む。
In step S10, the acoustic wave A1 is received, image processing, and an image is displayed on the
そして、ステップS11において、「観測」が終了されたか否かが判断される。すなわち、「観測」が終了するための信号を受け付けたか否かが判断される。「観測」が終了された場合には、第1実施形態による光音響画像化装置100の光照射制御処理は終了され、「観測」が終了されない場合には、ステップS5に戻る。
In step S11, it is determined whether or not “observation” has been completed. That is, it is determined whether or not a signal for ending “observation” has been received. When “observation” is ended, the light irradiation control process of the
また、ステップS9において順電圧値VFが第1のしきい値Vt1以下である場合に進むステップS12において、プローブ部20の内部の温度は、異常であると判断して、第1実施形態による光音響画像化装置100の光照射制御処理は終了される。すなわち、この場合、光源部21からの光の照射および検出生成部24による超音波B1の生成が停止される。
Further, in step S12 the process proceeds when the forward voltage V F in step S9 is equal to or less than the first threshold value Vt1, the temperature inside the
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。 In the first embodiment, the following effects can be obtained.
第1実施形態では、上記のように、光源駆動部22を、順電圧検出部23により検出された発光ダイオード素子21aの温度に対応する発光ダイオード素子21aの順電圧値VFに基づいて、発光ダイオード素子21aへの電力の供給を停止するように構成することによって、超音波B1を照射する部分(プローブ部20)と被検体10とが互いに接触していない場合に、光源部21からの光の照射が停止されるので、光源部21からの光が誤って被検体10以外(人体の目など)に照射されることを抑制することができる。また、順電圧検出部23のみ設けることで、光源部21からの光が誤って被検体10以外(人体の目など)に照射されることを抑制することができるので、第2の光源と第2の照明光学系と光センサとを別途設ける場合と異なり、光音響画像化装置100の構造が複雑化するのを抑制することができる。その結果、構造(機械的な構成)が複雑化するのを抑制しながら、光源部21からの光が誤って被検体10以外(人体の目など)に照射されることを抑制することができる。
In the first embodiment, as described above, the light
また、第1実施形態では、上記のように、光源駆動部22を、発光ダイオード素子21aの温度に対応する発光ダイオード素子21aの順電圧値VFが第1のしきい値Vt1以下である場合に、光源部21への電力の供給を停止するように構成する。これにより、順電圧値VFと第1のしきい値Vt1とを比較することにより、より容易に、検出生成部24の近傍(プローブ部20の内部)の温度が異常か否かを判断することができる。また、順電圧値VFの低下率が所定のしきい値以上の場合に、光源部21への電力の供給を停止するように構成する場合と異なり、順電圧値VFの低下率が所定のしきい値未満の状態で、継続的に順電圧値VFが低下しても、検出生成部24の近傍の温度が異常か否かを判断することができる。
In the first embodiment, as described above, when the light
また、第1実施形態では、上記のように、光源部21に、発光ダイオード素子21aを設ける。これにより、発光ダイオード素子21aは、レーザ光を発する発光素子に比べて指向性が低いので、位置ずれが生じた場合でも、比較的光の照射範囲は変化しにくい。そして、レーザ光を発する発光素子を用いる場合と異なり、光学部材の精密なアライメント(位置合わせ)が不要であるとともに、光学系の振動による特性変動を抑制するための光学定盤や強固な筐体が不要となる。その結果、光学部材の精密なアライメントが不要で、かつ、光学定盤や強固な筐体が不要な分、光音響画像化装置100の大型化および光音響画像化装置100の構造の複雑化を抑制することができる。
In the first embodiment, as described above, the light emitting
(第2実施形態)
次に、図1を参照して、第2実施形態による光音響画像化装置200の構成について説明する。第2実施形態では、発光ダイオード素子の順電圧値が第1のしきい値以下である場合に、光源部への電力の供給を停止するように構成されていた第1実施形態による光音響画像化装置100と異なり、発光ダイオード素子の順電圧値の順電圧値の低下率が第2のしきい値以上である場合に、光源部への電力の供給を停止するように構成されている。
(Second Embodiment)
Next, the configuration of the photoacoustic imaging apparatus 200 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the photoacoustic image according to the first embodiment is configured to stop the supply of power to the light source unit when the forward voltage value of the light-emitting diode element is equal to or less than the first threshold value. Unlike the
図1に示すように、第2実施形態による光音響画像化装置200には、プローブ部220と本体部230とが設けられている。また、プローブ部220には、光源駆動部222が設けられている。そして、本体部230には、制御部231が設けられている。また、第2実施形態による光音響画像化装置200のその他の構成は、第1実施形態における光音響画像化装置100と同様である。
As shown in FIG. 1, the photoacoustic imaging apparatus 200 according to the second embodiment is provided with a probe unit 220 and a main body unit 230. The probe unit 220 is provided with a light source driving unit 222. The main body unit 230 is provided with a control unit 231. Other configurations of the photoacoustic imaging apparatus 200 according to the second embodiment are the same as those of the
次に、図12を参照して、第2実施形態による光音響画像化装置200における光源駆動部222の動作について説明する。 Next, the operation of the light source driving unit 222 in the photoacoustic imaging apparatus 200 according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
ここで、第2実施形態では、光源駆動部222により発光ダイオード素子21aの温度に対応する発光ダイオード素子21aの順電圧値VFの低下率が第2のしきい値Rt1以上である場合に、光源部21への電力の供給が停止される。なお、時点t21〜時点t22では、プローブ部220と被検体10とが接触している状態、時点t22よりも後の時点では、プローブ部220と被検体10とが接触していない状態であると仮定して説明する。
In the second embodiment, when the reduction rate of the forward voltage V F of the light emitting
時点t21〜時点t25では、検出生成部24から超音波B1および光源部21から光が被検体10に照射されている。したがって、プローブ部220と被検体10とが接触していない状態になる時点t22から、光源部21の温度が上昇を開始する。これにより、順電圧値VFが次第に低下する。そして、時点t25において、順電圧値VFの低下率((V14−V13)/τ5)が第2のしきい値Rt1よりも大きな値となり、光源駆動部222から光源部21への電力の供給が停止される(光源部21からの光の照射が停止される)。
From time t21 to time t25, the
具体的には、時点t21〜時点t22においては、プローブ部220と被検体10とが接触している状態であるため、発光ダイオード素子21aの温度は、一定となる。これにより、時点t21〜時点t22では、順電圧値VFは、電圧値V11となる。
Specifically, from time t21 to time t22, since the probe unit 220 and the subject 10 are in contact with each other, the temperature of the light emitting
そして、時点t22において、プローブ部220と被検体10とが接触していない状態になるので、プローブ部220の内部の温度が上昇して、時点t23において、順電圧値VFは、電圧値V12となり、時点t24において、順電圧値VFは、電圧値V13となる。この場合、順電圧値VFの低下率(V12−V11)/τ5および(V13−V12)/τ5は、第2のしきい値Rt1よりも小さいので、光源駆動部222による光源部21への電力の供給は、継続される。
Then, at time t22, since the state in which the probe unit 220 and the
そして、時点t25において、順電圧値VFの低下率は、(V14−V13)/τ5となり、第2のしきい値Rt1以上となるので、光源駆動部22による光源部21への電力の供給は停止される。
Then, at time t25, decrease rate of the forward voltage V F is, (V14-V13) / τ5 next, since the second threshold value Rt1 above, the power supply to the
次に、図13を参照して、第2実施形態による光音響画像化装置200の光照射制御処理フローについて説明する。光音響画像化装置200における処理は、制御部231により行われる。また、第1実施形態による光音響画像化装置100の光照射制御処理と同一の符号が付されたステップは、第1実施形態による光照射制御処理(図11参照)と同様の処理が行われるものとする。
Next, a light irradiation control process flow of the photoacoustic imaging apparatus 200 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. Processing in the photoacoustic imaging apparatus 200 is performed by the control unit 231. Further, the steps denoted by the same reference numerals as the light irradiation control process of the
ステップS101において、第2のしきい値Rt1が設定される。なお、第2のしきい値Rt1は、プローブ部220ごとに定められた設定値に設定される。その後、ステップS4に進む。 In step S101, a second threshold value Rt1 is set. The second threshold value Rt1 is set to a set value determined for each probe unit 220. Thereafter, the process proceeds to step S4.
そして、ステップS102において、順電圧値VFの低下率が第2のしきい値Rt1以上か否かが判断される。順電圧値VFの低下率が第2のしきい値Rt1以上の場合には、ステップS103に進み、順電圧値VFの低下率が第2のしきい値Rt1以上でない場合には、ステップS10に進む。 Then, in step S102, whether or not reduction rate of the forward voltage V F is a second threshold value Rt1 more is determined. If reduction rate of the forward voltage V F is equal to or greater than the second threshold value Rt1, the process proceeds to step S103, if reduction ratio of the forward voltage V F is not a second threshold value Rt1 above, step Proceed to S10.
そして、ステップS103において、プローブ部220の内部の温度(温度の変化率)は、異常であると判断され、第2実施形態による光音響画像化装置200の光照射制御処理は終了される。すなわち、この場合、光源部21からの光の照射および検出生成部24による超音波B1の生成が停止される。
In step S103, the temperature inside the probe unit 220 (temperature change rate) is determined to be abnormal, and the light irradiation control process of the photoacoustic imaging apparatus 200 according to the second embodiment is terminated. That is, in this case, irradiation of light from the
第2実施形態では、以下のような効果を得ることができる。 In the second embodiment, the following effects can be obtained.
第2実施形態では、上記のように、光源駆動部222を、発光ダイオード素子21aの温度に対応する発光ダイオード素子21aの順電圧値VFの低下率が第2のしきい値Rt1以上である場合に、光源部21への電力の供給を停止するように構成する。これにより、第2のしきい値Rt1を、発光ダイオード素子からの光の照射に伴う発熱(一定の順電圧値VFの低下率があること)を考慮した値に設定することができるので、より正確に、超音波B1を照射する部分(プローブ部220)と被検体10とが互いに接触しているか否かを判断することができる。また、第1実施形態と異なり、順電圧値VFが第1のしきい値Vt1以上の状態(プローブ部220の温度が低い状態)でも、プローブ部220と被検体10とが互いに接触しているか否かを判断することができる。また、第2実施形態による光音響画像化装置200のその他の効果は、第1実施形態における光音響画像化装置100と同様である。
In the second embodiment, as described above, the light source driving unit 222, reduction rate of the forward voltage V F of the light emitting
(第3実施形態)
次に、図1を参照して、第3実施形態による光音響画像化装置300の構成について説明する。第3実施形態では、被検体の内部の検出対象物により発生する音響波を検出する検出動作時の発光ダイオード素子の順電圧値を取得するように構成されていた第1実施形態による光音響画像化装置100と異なり、小さな電力を供給している期間に検出された発光ダイオード素子の順電圧値を取得するように構成されている。
(Third embodiment)
Next, the configuration of the photoacoustic imaging apparatus 300 according to the third embodiment will be described with reference to FIG. In 3rd Embodiment, the photoacoustic image by 1st Embodiment comprised so that the forward voltage value of the light emitting diode element at the time of the detection operation which detects the acoustic wave which generate | occur | produces with the detection target inside a subject could be acquired. Unlike the
図1に示すように、第3実施形態による光音響画像化装置300には、プローブ部320と本体部330とが設けられている。また、プローブ部320には、光源駆動部322が設けられている。そして、本体部330には、制御部331が設けられている。 As shown in FIG. 1, the photoacoustic imaging apparatus 300 according to the third embodiment is provided with a probe unit 320 and a main body unit 330. In addition, the probe unit 320 is provided with a light source driving unit 322. The main body 330 is provided with a control unit 331.
ここで、第3実施形態では、光源駆動部322は、発光ダイオード素子21aから被検体10に光を照射して、被検体10の内部の検出対象物により発生する音響波A1を検出する検出動作時(光照射期間τ11)に発光ダイオード素子21aに供給する電力(たとえば、電流値15A)よりも小さな電力(たとえば、電流値1mA)を、光源部21に供給するように構成されている。
Here, in the third embodiment, the light source driving unit 322 detects the acoustic wave A1 generated by the detection target inside the subject 10 by irradiating the subject 10 with light from the light emitting diode element 21a. Power (for example,
具体的には、光源駆動部322は、定電流ダイオード(CRD:Current Regulative Diode)などを含み、発光ダイオード素子21aが発熱しない程度(または発熱を無視することができる程度)の電流値を有する小さな電力(たとえば、発光ダイオード素子21aに流れる電流値が1mAの定電流)を光源部21に供給することが可能に構成されている。そして、光源駆動部322は、制御部331からの小電流トリガ信号に基づいて、光源部21に小さな電力(小電流)を供給するように構成されている。なお、以下の本明細書中では、発光ダイオード素子21aが発熱しない程度の電流値を有する小さな電力を光源部21に供給することを、単に「小さな電力(小電流)を供給」として記載する。
Specifically, the light source driver 322 includes a constant current diode (CRD) and the like, and has a small current value such that the light emitting
また、発光ダイオード素子21aの特性(図3および図4参照)により、電流値の大小に関わらず、発光ダイオード素子21aの順電圧値VFを取得することによって、発光ダイオード素子21aの温度を見積もることが可能である。
Furthermore, the characteristics of the light emitting
また、小さな電力(小電流)を供給する期間(小電流供給期間τ12)および順電圧値VFを取得する期間(順電圧値検出期間τ13)は、たとえば、約240μsに設定されている。 Also, low power (low current) period for supplying (small current supply period Tau12) and the forward voltage V F to get the period (forward voltage value detection period Tau13), for example, is set to approximately 240Myuesu.
また、第3実施形態による光音響画像化装置300のその他の構成は、第1実施形態における光音響画像化装置100と同様である。
The other configuration of the photoacoustic imaging apparatus 300 according to the third embodiment is the same as that of the
次に、図14を参照して、第3光音響画像化装置300における順電圧値VFの検出期間τ12について説明する。 Next, the detection period τ12 of the forward voltage value V F in the third photoacoustic imaging apparatus 300 will be described with reference to FIG.
ここで、第3実施形態では、小さな電力(小電流)を供給している期間(小電流供給期間τ13)に検出された発光ダイオード素子21aの温度に対応する発光ダイオード素子21aの順電圧値VFに基づいて、光源部21への電力の供給が停止される。
Here, in the third embodiment, the forward voltage value V of the light emitting
図14に示すように、順電圧値検出期間τ12と小電流供給期間τ13とは、略同一の時点で開始されるとともに終了される。すなわち、小電流供給期間τ13に順電圧検出部23により順電圧値VFが取得される。一方、第1実施形態による光音響画像化装置100とは異なり、光照射期間τ11には、順電圧値VFは取得されない。
As shown in FIG. 14, the forward voltage value detection period τ12 and the small current supply period τ13 are started and ended at substantially the same time. That is, the forward voltage V F is obtained by the forward
また、順電圧値検出期間τ12と小電流供給期間τ13と超音波送受信期間τ14とは、略同時に開始され、順電圧値検出期間τ12と小電流供給期間τ13とは、超音波送受信期間τ14が終了された後に、終了される。すなわち、順電圧値検出期間τ12は、超音波送受信期間τ14を含む。これにより、超音波B1の送信および超音波B2の受信を行いながら発光ダイオード素子21aの温度の変化率(順電圧値VFの低下率)を取得することが可能である。
Further, the forward voltage value detection period τ12, the small current supply period τ13, and the ultrasonic transmission / reception period τ14 are started substantially simultaneously, and the forward voltage value detection period τ12 and the small current supply period τ13 end the ultrasonic transmission / reception period τ14. Is finished. That is, the forward voltage value detection period τ12 includes an ultrasonic transmission / reception period τ14. Thus, it is possible to obtain the rate of change of temperature of the light emitting
また、順電圧値検出期間τ12が終了される時点(時点t33)以降に、光照射期間τ11が開始される。なお、順電圧値検出期間τ12において、順電圧値VFの低下率が第3のしきい値Rt2以上の場合には、光照射期間τ11は開始されずに、光源部21からの光の照射は行われない。なお、第3のしきい値Rt2は、第2実施形態による第2のしきい値Rt1と同様に設定される。
In addition, the light irradiation period τ11 starts after the time point (time point t33) when the forward voltage value detection period τ12 ends. Incidentally, in the forward voltage value detection period Tau12, when reduction rate of the forward voltage V F is equal to or greater than the third threshold value Rt2 are not light irradiation period τ11 begins, the irradiation of the light from the
具体的には、時点t31において、小電流トリガ信号と受信受付信号と順電圧値データ信号との電圧レベルがHにされる。なお、順電圧値データ信号の電圧レベルがHの状態(順電圧値検出期間τ12で、制御部331から順電圧値検出部323に複数回サンプリングトリガ信号が伝達される。すなわち、順電圧値検出期間τ12に複数回、順電圧値VFの取得が行われるとともに、順電圧値VFの低下率の算出が行われる。そして、時点t32において、受信受付信号の電圧レベルがLにされる。 Specifically, at time t31, the voltage levels of the small current trigger signal, the reception acceptance signal, and the forward voltage value data signal are set to H. Note that the sampling trigger signal is transmitted a plurality of times from the control unit 331 to the forward voltage value detection unit 323 in the state where the voltage level of the forward voltage value data signal is H (in the forward voltage value detection period τ12. That is, forward voltage value detection. several times during the period Tau12, together with the acquisition of the forward voltage V F is performed, the calculation of the reduction ratio of the forward voltage V F is performed. Then, at time t32, the voltage level of the received reception signal is in the L.
そして、時点t33において、小電流トリガ信号と順電圧値データ信号との電圧レベルがLにされる。また、光トリガ信号の電圧レベルがHにされる。その後、時点t34において、光トリガ信号の電圧レベルがLにされる。また、時点t31と時点t35とは、繰り返し期間τ15を有し、一定の繰り返し期間τ15毎に、時点t31〜時点t34と同様の駆動が行われる。 At time t33, the voltage levels of the small current trigger signal and the forward voltage value data signal are set to L. Further, the voltage level of the optical trigger signal is set to H. Thereafter, at time t34, the voltage level of the optical trigger signal is set to L. In addition, the time point t31 and the time point t35 have a repetition period τ15, and the same drive as the time point t31 to the time point t34 is performed every fixed repetition period τ15.
次に、図15を参照して、第3実施形態による光音響画像化装置300の光照射制御処理フローについて説明する。光音響画像化装置300における処理は、制御部331により行われる。また、第1実施形態による光音響画像化装置100の光照射制御処理と同一の符号が付されたステップは、第1実施形態による光照射制御処理(図11参照)と同様の処理が行われるものとする。
Next, a light irradiation control process flow of the photoacoustic imaging apparatus 300 according to the third embodiment will be described with reference to FIG. Processing in the photoacoustic imaging apparatus 300 is performed by the control unit 331. Further, the steps denoted by the same reference numerals as the light irradiation control process of the
そして、ステップS201において、第3のしきい値Rt2の設定が行われる。また、第3のしきい値Rt2は、ステップS2において取得したプローブIDに基づいた設定値(プローブ部320ごとに定められた設定値)に設定される。その後、ステップS4に進む。 In step S201, the third threshold value Rt2 is set. Further, the third threshold value Rt2 is set to a setting value (setting value determined for each probe unit 320) based on the probe ID acquired in step S2. Thereafter, the process proceeds to step S4.
そして、ステップS202において、光源部21に小さな電力(小電流)の供給が開始される。その後、ステップS203に進む。
In step S202, supply of small electric power (small current) to the
そして、ステップS203において、順電圧値VFの検出が行われる。すなわち、検出生成部24から超音波B1が送信される直前の順電圧値VFの検出が行われる。その後、ステップS204に進む。
Then, in step S203, the detection of the forward voltage V F is performed. That is, the detection of the forward voltage V F immediately before the ultrasonic B1 is transmitted from the
そして、ステップS204において、第3のしきい値Rt2の補正が行われる。すなわち、ステップS203において取得した順電圧値VFに基づいた第3のしきい値Rt2の補正が行われる。たとえば、順電圧値VFが比較的高い場合(発光ダイオード素子21aの温度が比較的低い場合)には、被検体10と接触する際に、一定の温度上昇が見込まれるので、一定の温度上昇が考慮された第3のしきい値Rt2に変更するように補正が行われる。その後、ステップS205に進む。
In step S204, the third threshold value Rt2 is corrected. That is, the correction of the third threshold value Rt2 based on the forward voltage V F acquired in step S203 is performed. For example, if a relatively high forward voltage V F (when the temperature of the light emitting
そして、ステップS205において、超音波B1の送信が行われる。その後、ステップS206に進む。 In step S205, the ultrasonic wave B1 is transmitted. Thereafter, the process proceeds to step S206.
そして、ステップS206において、順電圧値VF(第N回目)の検出が行われる。その後、ステップS207に進む。 In step S206, the forward voltage value V F (Nth) is detected. Thereafter, the process proceeds to step S207.
そして、ステップS207において、順電圧値VFの低下率が第3のしきい値Rt2以上か否かが判断される。すなわち、ステップS207において検出された順電圧値VF(第N回目)と、前回にステップS207において検出された順電圧値VF(第N−1回目)との差分を期間τ5により除算した値が、第3のしきい値Rt2以上か否かが判断される。順電圧値VFの低下率が第3のしきい値Rt2以上である場合には、ステップS209に進み、順電圧値VFの低下率が第3のしきい値Rt2以上でない場合には、ステップS208に進む。 Then, in step S207, whether or not reduction rate of the forward voltage V F is the third threshold value Rt2 more is determined. That is, the detected forward voltage V F (second N-th) in step S207, divided by the period τ5 a difference between the detected forward voltage V F (second N-1 th) in step S207 to the previous value Is greater than or equal to the third threshold value Rt2. If reduction rate of the forward voltage V F is the third threshold value Rt2 above, the process proceeds to step S209, if reduction ratio of the forward voltage V F is not the third threshold value Rt2 above, Proceed to step S208.
そして、ステップS208において、順電圧値検出期間τ12が終了したか否かが判断される。順電圧値検出期間τ12が終了した場合、ステップS211(図16参照)に進み、順電圧値検出期間τ12が終了していない場合、ステップS206に戻る。 In step S208, it is determined whether or not the forward voltage value detection period τ12 has ended. When the forward voltage value detection period τ12 ends, the process proceeds to step S211 (see FIG. 16), and when the forward voltage value detection period τ12 does not end, the process returns to step S206.
そして、図16に示すように、ステップS211において、超音波B2の受信、画像処理および画像表示部40に画像の表示が行われる。その後、ステップS212に進む。
Then, as shown in FIG. 16, in step S211, reception of the ultrasonic wave B2, image processing, and image display on the
そして、ステップS212において、小さな電力(小電流)の供給の停止が行われる。その後、ステップS213に進む。 In step S212, supply of small electric power (small current) is stopped. Thereafter, the process proceeds to step S213.
そして、ステップS213において、光の照射が行われる。すなわち、被検体10の内部の検出対象物により発生する音響波A1を検出することが可能な電力(たとえば、電流値が15A)が光源駆動部323から光源部21に供給される。その後、ステップS214に進む。
In step S213, light irradiation is performed. That is, power (for example, a current value of 15 A) that can detect the acoustic wave A <b> 1 generated by the detection target inside the subject 10 is supplied from the light source driving unit 323 to the
そして、ステップS214において、音響波A1の受信、画像処理および画像表示部40に画像の表示が行われる。その後、ステップS215に進む。
In step S214, reception of the acoustic wave A1, image processing, and image display on the
そして、ステップS215において、「観測」が終了されたか否かが判断される。すなわち、「観測」が終了するための信号を受け付けたか否かが判断される。「観測」が終了された場合には、第3実施形態による光音響画像化装置300の光照射制御処理は終了され、「観測」が終了されない場合には、ステップS202(図15参照)に戻る。 Then, in step S215, it is determined whether or not “observation” has been completed. That is, it is determined whether or not a signal for ending “observation” has been received. When “observation” is ended, the light irradiation control process of the photoacoustic imaging apparatus 300 according to the third embodiment is ended. When “observation” is not ended, the process returns to step S202 (see FIG. 15). .
また、図15に示すように、ステップS207において順電圧値VFの低下率が第3のしきい値Rt2以上である場合に進むステップS209において、プローブ部320の内部の温度は、異常であると判断される。そして、ステップS210に進む。 Further, as shown in FIG. 15, in step S209 to proceed when reduction rate of the forward voltage V F is the third threshold value Rt2 more in step S207, the temperature inside the probe unit 320 is abnormal It is judged. Then, the process proceeds to step S210.
そして、ステップS210において、小さな電力(小電流)の供給が停止される。その後、第3実施形態による光音響画像化装置300の光照射制御処理は終了(図16参照)される。すなわち、この場合、光源部21からの光の照射および検出生成部24による超音波B1の生成が停止される。
In step S210, the supply of small electric power (small current) is stopped. Thereafter, the light irradiation control process of the photoacoustic imaging apparatus 300 according to the third embodiment is ended (see FIG. 16). That is, in this case, irradiation of light from the
第3実施形態では、以下のような効果を得ることができる。 In the third embodiment, the following effects can be obtained.
第3実施形態では、上記のように、光源駆動部323を、発光ダイオード素子21aから被検体10に光を照射して、被検体10の内部の検出対象物により発生する音響波A1を検出する検出動作時(光照射期間τ11)に光源部21に供給する電力よりも小さな電力(小電流)を、光源部21に供給するとともに、小さな電力(小電流)を供給している期間(小電流供給期間τ13)に検出された発光ダイオード素子21aの温度に対応する発光ダイオード素子21aの順電圧値VFに基づいて、光源部21への電力の供給を停止するように構成する。これにより、小電流供給期間τ13では、発光ダイオード素子21aからの光の照射に伴う発熱を小さくすることができる。その結果、発熱に起因する順電圧値VFの低下が抑制されるので、さらに正確に、検出生成部24の近傍(プローブ部320の内部)の温度が異常か否かを判断することができる。また、第3実施形態による光音響画像化装置300のその他の効果は、第1実施形態における光音響画像化装置100と同様である。
In the third embodiment, as described above, the light source driving unit 323 irradiates the subject 10 with light from the light emitting
(第4実施形態)
次に、図1および図17を参照して、第4実施形態による光音響画像化装置400の構成について説明する。第4実施形態では、複数の発光ダイオード素子のうちの全てが互いに直列に接続されるように構成されていた第1実施形態による光音響画像化装置100と異なり、複数の発光ダイオード素子21aのうちの一部の複数の発光ダイオード素子21aが、互いに直列に接続された複数の発光素子群を形成するように構成されている。
(Fourth embodiment)
Next, the configuration of the photoacoustic imaging apparatus 400 according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 17. In the fourth embodiment, unlike the
図1に示すように、第4実施形態による光音響画像化装置400には、プローブ部420と本体部430とが設けられている。また、プローブ部420には、光源部421と光源駆動部422と順電圧検出部423とが設けられている。そして、本体部430には、制御部431が設けられている。
As shown in FIG. 1, the photoacoustic imaging apparatus 400 according to the fourth embodiment is provided with a probe unit 420 and a main body unit 430. The probe unit 420 includes a
ここで、第4実施形態では、光源部421は、複数の発光ダイオード素子21aのうちの一部の複数の発光ダイオード素子21aが互いに直列に接続されることにより形成される発光素子群421a〜421cを含むように構成されている。また、順電圧検出部423は、発光素子群421a〜421cのそれぞれの順電圧値VF1〜VF3を検出することが可能に構成されている。また、光源駆動部422を、発光素子群421a〜421cのそれぞれの順電圧値VF1〜VF3のうちのいずれかが低下したことに基づいて、光源部421への電力の供給を停止するように構成されている。
Here, in the fourth embodiment, the
具体的には、図17に示すように、複数の発光ダイオード素子21aは、超音波振動子24eが配列されている配列方向(X方向)に沿って、所定の間隔を隔てて配置されている。そして、発光素子群421aは、矢印X1方向側に配置されている複数の発光ダイオード素子21aが互いに直列に接続されることにより形成されている。また、発光素子群421cは、矢印X2方向側に配置されている複数の発光ダイオード素子21aが互いに直列に接続されることにより形成されている。そして、発光素子群421bは、X方向中央部に配置されている複数の発光ダイオード素子21aが互いに直列に接続されることにより形成されている。なお、発光素子群421aの順電圧値を順電圧値VF1、発光素子群421bの順電圧値を順電圧値VF2、発光素子群421cの順電圧値を順電圧値VF3とする。
Specifically, as shown in FIG. 17, the plurality of light emitting
そして、光源駆動部422は、発光素子群421a〜421cのそれぞれに駆動電圧VD1を印加(電力を供給)することが可能に構成されている。また、順電圧値検出部423は、発光素子群421a〜421cのそれぞれに接続されており、発光素子群421a〜421cのそれぞれの順電圧値VF1〜VF3を検出することが可能に構成されている。
Then, the light source driving unit 422 is configured to be capable to apply the driving
そして、制御部431は、光源駆動部422により発光素子群421a〜421cのそれぞれの順電圧値VF1〜VF3のうちのいずれかが第4のしきい値Vt2以下の場合に、光源部421への電力の供給を停止する制御を行うように構成されている。すなわち、発光素子群421a〜421cのうちのいずれかが温度上昇したことに基づいて、光源部421からの光の照射が停止される。なお、第4のしきい値Vt2は、第1実施形態による第1のしきい値Vt1と同様に設定される。また、第4実施形態による光音響画像化装置400のその他の構成は、第1実施形態における光音響画像化装置100と同様である。
Then, the control unit 431, if any of the respective forward voltages V F 1 to V F 3 of the light emitting
第4実施形態では、以下のような効果を得ることができる。 In the fourth embodiment, the following effects can be obtained.
第4実施形態では、上記のように、光源部421を、複数の発光ダイオード素子21aのうちの一部の複数の発光ダイオード素子21aが互いに直列に接続されることにより形成される発光素子群421a〜421cを含むように構成する。また、順電圧検出部423を、発光素子群421a〜421cのそれぞれの順電圧値VF1〜VF3を検出することを可能に構成する。また、光源駆動部422を、発光素子群421a〜421cのそれぞれの順電圧値VF1〜VF3のうちのいずれかが低下したことに基づいて、光源部421への電力の供給を停止するように構成する。これにより、全ての発光ダイオード素子21aの順電圧値の総和(順電圧値VF)を検出する場合と異なり、発光素子群421a〜421cごとの(局所的な)検出生成部24の近傍(プローブ部420の内部)の温度の異常を検出することができる。また、第4実施形態による光音響画像化装置400のその他の効果は、第1実施形態における光音響画像化装置100と同様である。
In the fourth embodiment, as described above, the
(第5実施形態)
次に、図1および図18を参照して、第5実施形態による光音響画像化装置500の構成について説明する。第5実施形態では、複数の発光ダイオード素子のうちの検出生成部に最も近接して配置されている発光ダイオード素子の順電圧値が低下したことに基づいて、光源部への電力の供給を停止するように構成されている。
(Fifth embodiment)
Next, the configuration of the photoacoustic imaging apparatus 500 according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 18. In the fifth embodiment, the supply of power to the light source unit is stopped based on the decrease in the forward voltage value of the light emitting diode element arranged closest to the detection generation unit among the plurality of light emitting diode elements. Is configured to do.
図1に示すように、第5実施形態による光音響画像化装置500には、プローブ部520と本体部530とが設けられている。また、プローブ部520には、光源部521と光源駆動部522と順電圧検出部523とが設けられている。そして、本体部530には、制御部531が設けられている。
As shown in FIG. 1, the photoacoustic imaging apparatus 500 according to the fifth embodiment includes a probe unit 520 and a main body unit 530. The probe unit 520 is provided with a
ここで、第5実施形態では、制御部531は、光源駆動部522により発光素子群521a〜521cのうちの検出生成部24に最も近接して配置されている発光素子群521aの順電圧値VFが第5のしきい値Vt3以下の場合に、光源部521への電力の供給を停止する制御を行うように構成されている。なお、第5のしきい値Vt3は、第1実施形態による第1のしきい値Vt1と同様に設定される。
Here, in the fifth embodiment, the control unit 531 uses the light source driving unit 522 to forward voltage value V of the light emitting
具体的には、図18に示すように、複数の発光ダイオード素子21aは、発光素子群521a〜521cを含む。そして、発光素子群521a〜521cは、それぞれ、超音波振動子24eが配列されている配列方向(X方向)に沿って、所定の間隔を隔てて配置されている。
Specifically, as shown in FIG. 18, the plurality of light emitting
また、発光素子群521aは、矢印Z1方向側で、かつ、超音波振動子24eの矢印Z2方向側に配置されている。そして、発光素子群521bおよび521cは、発光素子群521aの矢印Z2方向側に配置されている。すなわち、発光素子群521aは、発光素子群521a〜521cのうち、検出生成部24(超音波振動子24e)に最も近接して配置されている。
The light emitting
また、順電圧検出部523は、発光素子群521aの順電圧値VFを検出するように構成されている。そして、制御部531は、取得した順電圧値VFが第5のしきい値Vt3以下の場合に、光源部521への電力の供給を光源駆動部532により停止させる制御を行うように構成されている。また、第5実施形態による光音響画像化装置500のその他の構成は、第1実施形態における光音響画像化装置100と同様である。
Further, the forward voltage detection unit 523 is configured to detect a forward voltage V F of the light emitting
第5実施形態では、以下のような効果を得ることができる。 In the fifth embodiment, the following effects can be obtained.
第5実施形態では、上記のように、光源駆動部522を、発光素子群521a〜521cのうちの検出生成部24に最も近接して配置されている発光素子群521aの順電圧値VFに基づいて、光源部521への電力の供給を停止するように構成する。これにより、発光素子群521a〜521cのうちの検出生成部24に最も近接して配置されている発光素子群521aは、検出生成部24との距離が小さい分、検出生成部24の近傍(プローブ部520の内部)の温度の変化を迅速に検出することができる。また、第5実施形態による光音響画像化装置500のその他の効果は、第1実施形態における光音響画像化装置100と同様である。
In the fifth embodiment, as described above, the light source driving unit 522, the forward voltage value V F of the light emitting
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
たとえば、上記第1〜第5実施形態では、順電圧値に基づいて、光源駆動部から光源部への電力の供給を停止して、光源部からの光の照射を停止するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、順電圧値に基づいて、光源駆動部から光源部への電力の供給を制限(電流値を小さく)して、光源部からの光の照射を制限する(光量を小さくする)ように構成してもよい。 For example, in the first to fifth embodiments, an example in which the supply of power from the light source driving unit to the light source unit is stopped based on the forward voltage value, and the light irradiation from the light source unit is stopped. However, the present invention is not limited to this. In the present invention, based on the forward voltage value, the supply of power from the light source driving unit to the light source unit is limited (current value is reduced), and the irradiation of light from the light source unit is limited (the light amount is reduced). You may comprise.
また、上記第1実施形態では、順電圧検出部が検出した順電圧値が第1のしきい値以下となった場合に、制御部の指令により光源駆動部から光源部への電力の供給を停止するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部の指令以外の手段により、光源駆動部から光源部への電力の供給を停止するように構成してもよい。たとえば、図19に示す変形例のように、順電圧検出部623に比較器623bを設けて、順電圧検出部623が検出した順電圧値VFが第1のしきい値Vt1以下となった場合は、制御部631を介さずに、直接的に光源駆動部622に停止信号を伝達して、光源駆動部622から光源部21への電力の供給を停止するように構成してもよい。
Further, in the first embodiment, when the forward voltage value detected by the forward voltage detection unit is equal to or less than the first threshold value, power is supplied from the light source driving unit to the light source unit according to a command from the control unit. Although the example configured to stop is shown, the present invention is not limited to this. In this invention, you may comprise so that supply of the electric power from a light source drive part to a light source part may be stopped by means other than the instruction | command of a control part. For example, as in the modification shown in FIG. 19, provided with a
ここで、第1変形例による光音響画像化装置600には、図19に示すように、光源駆動部622と、順電圧検出部623と、制御部631とが設けられている。また、順電圧検出部623には、比較器623bが設けられている。比較器623bは、コンパレータなどを含み、順電圧回路23aにより検出された順電圧値VFを取得するように構成されている。また、比較器623bのコンパレータは、第1のしきい値Vt1に対応する電圧値を参照電圧として入力されている。これにより、比較器623bは、順電圧値VFが第1のしきい値Vt1以下であるか否かを判断することが可能に構成されている。そして、比較器623bは、順電圧値VFが第1のしきい値Vt1以下である場合に、制御部631を介さずに、光源駆動部622に電力供給停止信号を出力して、光源駆動部622は、電力供給停止信号に基づいて、光源部21への電力の供給を停止するように構成されている。
Here, as shown in FIG. 19, the photoacoustic imaging apparatus 600 according to the first modification is provided with a light
また、上記第1〜第5実施形態では、本発明の光源駆動部をプローブ部に設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、光源駆動部をプローブ部以外に設けてもよい。たとえば、光源駆動部を本体部に設けてもよい。 Moreover, although the example which provides the light source drive part of this invention in a probe part was shown in the said 1st-5th embodiment, this invention is not limited to this. In this invention, you may provide a light source drive part other than a probe part. For example, the light source driving unit may be provided in the main body unit.
また、上記第2実施形態および第3実施形態では、本発明の順電圧値の低下率を、順電圧値(第N回目)と前回検出した順電圧値(第N−1回目)とを差分して、所定の期間により除算することにより算出するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、順電圧値の低下率を、順電圧値(第N回目)と前回検出した順電圧値(第N−1回目)とを差分して、所定の期間により除算する方法以外の方法により算出してもよい。たとえば、順電圧値検出部により順電圧値を5回検出して、検出された順電圧値の低下値を5回検出分の経過時間(所定の期間×5)により除算して低下率を算出してもよい。これにより、外乱ノイズ等の影響を抑制することが可能になる。 Further, in the second embodiment and the third embodiment, the forward voltage value reduction rate of the present invention is the difference between the forward voltage value (Nth time) and the previously detected forward voltage value (N-1th time). And although the example comprised so that it might calculate by dividing by a predetermined period was shown, this invention is not limited to this. In the present invention, a method other than the method of dividing the forward voltage value decrease rate by a predetermined period by subtracting the forward voltage value (Nth) from the previously detected forward voltage value (N-1). You may calculate by. For example, the forward voltage value is detected five times by the forward voltage value detection unit, and the decrease value of the detected forward voltage value is divided by the elapsed time (predetermined period × 5) detected five times to calculate the decrease rate. May be. Thereby, it is possible to suppress the influence of disturbance noise and the like.
また、上記第1〜第5実施形態では、順電圧値に基づいて検出生成部の近傍の温度が異常であると判断された場合に、光源駆動部から光源部への電力の供給を停止するとともに、検出生成部からの超音波の照射を停止するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、順電圧値に基づいて検出生成部の近傍の温度が異常であると判断された場合に、光源駆動部から光源部への電力の供給は停止する一方、検出生成部からの超音波の照射は継続するように構成してもよい。 Moreover, in the said 1st-5th embodiment, when it determines that the temperature of the vicinity of a detection production | generation part is abnormal based on a forward voltage value, supply of the electric power from a light source drive part to a light source part is stopped. In addition, although an example is shown in which the irradiation of ultrasonic waves from the detection generation unit is stopped, the present invention is not limited to this. In the present invention, when the temperature in the vicinity of the detection generation unit is determined to be abnormal based on the forward voltage value, the supply of power from the light source drive unit to the light source unit is stopped, while the super You may comprise so that irradiation of a sound wave may be continued.
また、上記第1〜第5実施形態では、本発明のプローブ部をリニア型の形状により構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、プローブ部をリニア型以外の形状により構成してもよい。たとえば、プローブ部をコンベックス型の形状により構成してもよいし、セクタ型の形状により構成してもよい。 Moreover, although the example which comprises the probe part of this invention by linear shape was shown in the said 1st-5th embodiment, this invention is not limited to this. In the present invention, the probe portion may be configured by a shape other than the linear type. For example, the probe portion may be configured by a convex shape or may be configured by a sector shape.
また、上記第1〜第5実施形態では、本発明の光トリガ信号などの信号について、電圧レベルの例(HまたはL)を示して説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、上記に示した光トリガ信号などの信号についての電圧レベルの例に限られない。たとえば、光トリガ信号の電圧レベルがLの場合に、光源部から光が照射されるように構成してもよい。 In the first to fifth embodiments, the signal such as the optical trigger signal of the present invention has been described with reference to the voltage level example (H or L), but the present invention is not limited to this. The present invention is not limited to the voltage level examples for signals such as the optical trigger signal described above. For example, when the voltage level of the light trigger signal is L, the light source unit may be configured to emit light.
また、上記第1〜第5実施形態では、順電圧値が第1のしきい値以下である場合に光源部への電力の供給を停止する構成と、順電圧値の低下率が第2のしきい値以上である場合に光源部への電力の供給を停止する構成とを、別々の実施形態として説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、順電圧値が第1のしきい値以下である場合に光源部への電力の供給を停止する構成と、順電圧値の低下率が第2のしきい値以上である場合に光源部への電力の供給を停止する構成とを両方設けるように構成してもよい。 Moreover, in the said 1st-5th embodiment, when the forward voltage value is below a 1st threshold value, the structure which stops supply of the electric power to a light source part, and the fall rate of a forward voltage value are 2nd. Although the configuration in which the supply of power to the light source unit is stopped when it is equal to or greater than the threshold has been described as a separate embodiment, the present invention is not limited to this. In the present invention, when the forward voltage value is equal to or lower than the first threshold value, the supply of power to the light source unit is stopped, and when the forward voltage value decrease rate is equal to or higher than the second threshold value. You may comprise so that both the structure which stops supply of the electric power to a light source part may be provided.
また、上記第1〜第5実施形態では、説明の便宜上、本発明の制御部の処理を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部の処理動作を、イベントごとに処理を実行するイベント駆動型(イベントドリブン型)の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。 In the first to fifth embodiments, for convenience of explanation, the processing of the control unit of the present invention has been described using a flow-driven flowchart in which processing is performed in order along the processing flow. Not limited to. In the present invention, the processing operation of the control unit may be performed by event-driven (event-driven) processing that executes processing for each event. In this case, it may be performed by a complete event drive type or a combination of event drive and flow drive.
また、上記第1〜第5実施形態では、本発明の発光素子として発光ダイオード素子を用いて、光を被検体に照射する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、発光ダイオード素子以外の発光素子を用いて、光を被検体に照射するように構成してもよい。たとえば、図20に示す変形例のように、光源部721(または821)に半導体レーザ素子721a(または有機発光ダイオード素子821a)を用いてもよい。
Moreover, although the said 1st-5th embodiment showed the example which irradiates light to a test object using a light emitting diode element as a light emitting element of this invention, this invention is not limited to this. In this invention, you may comprise so that light may be irradiated to a subject using light emitting elements other than a light emitting diode element. For example, a
ここで、第2変形例による光源部721には、図20に示すように、半導体レーザ素子721aが設けられており、被検体10に光を照射可能に構成されている。この場合、半導体レーザ素子721aは、発光ダイオード素子と比べて、比較的指向性の高いレーザ光を被検体10に照射することができるので、半導体レーザ素子721aからの光の大部分を確実に被検体10に照射することができる。
Here, as shown in FIG. 20, the
また、第3変形例による光源部821には、図20に示すように、有機発光ダイオード素子821aが設けられており、有機発光ダイオード素子821aから被検体10に光を照射可能に構成されている。この場合、有機発光ダイオード素子821aは、薄型化が容易であり、光源部821を容易に小型化することができる。
Further, as shown in FIG. 20, the
10 被検体
21a 発光ダイオード素子(発光素子)
22、222、322、422、522、622 光源駆動部
23、323、423、523、623 順電圧検出部
24 検出生成部
100、200、300、400、500、600 光音響画像化装置
421a〜421c、521a〜521c 発光素子群
721a 半導体レーザ素子(発光素子)
821a 有機発光ダイオード素子(発光素子)
10 Subject 21a Light emitting diode element (light emitting element)
22, 222, 322, 422, 522, 622 Light source drive
821a Organic light-emitting diode element (light-emitting element)
Claims (9)
前記検出生成部の近傍に設けられ、前記被検体に光を照射することが可能な発光素子と、
前記発光素子が光を発生させるための電力を前記発光素子に供給する光源駆動部と、
前記発光素子の順電圧値を検出することが可能な順電圧検出部とを備え、
前記光源駆動部は、前記順電圧検出部により検出された前記発光素子の温度に対応する前記発光素子の順電圧値に基づいて、前記発光素子への電力の供給を停止するか、または、前記発光素子への電力の供給を制限するように構成されている、光音響画像化装置。 A detection generator capable of detecting an acoustic wave generated by light being absorbed by a detection target inside the subject and generating an ultrasonic wave for irradiating the subject;
A light emitting element that is provided in the vicinity of the detection generation unit and capable of irradiating the subject with light;
A light source driving unit that supplies the light emitting element with power for generating light by the light emitting element;
A forward voltage detector capable of detecting a forward voltage value of the light emitting element,
The light source driving unit stops supplying power to the light emitting element based on the forward voltage value of the light emitting element corresponding to the temperature of the light emitting element detected by the forward voltage detecting unit, or A photoacoustic imaging apparatus configured to limit power supply to a light emitting element.
前記複数の発光素子のうちの一部の前記複数の発光素子は、互いに直列に接続された複数の発光素子群を形成しており、
前記順電圧検出部は、前記複数の発光素子群のそれぞれの順電圧値を検出することが可能に構成されており、
前記光源駆動部は、前記複数の発光素子群のそれぞれの順電圧値のうちのいずれかが低下したことに基づいて、前記発光素子への電力の供給を停止するか、または、前記発光素子への電力の供給を制限するように構成されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光音響画像化装置。 A plurality of the light emitting elements are provided,
A part of the plurality of light emitting elements among the plurality of light emitting elements forms a plurality of light emitting element groups connected in series with each other,
The forward voltage detection unit is configured to be able to detect a forward voltage value of each of the plurality of light emitting element groups,
The light source driving unit stops supplying power to the light emitting element based on a decrease in one of the forward voltage values of each of the plurality of light emitting element groups, or to the light emitting element. The photoacoustic imaging device according to claim 1, wherein the photoacoustic imaging device is configured to limit supply of electric power.
前記光源駆動部は、前記複数の発光素子のうちの前記検出生成部に最も近接して配置されている前記発光素子の順電圧値が低下したことに基づいて、前記発光素子への電力の供給を停止するか、または、前記発光素子への電力の供給を制限するように構成されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の光音響画像化装置。 A plurality of the light emitting elements are provided,
The light source driving unit supplies power to the light emitting element based on a decrease in a forward voltage value of the light emitting element disposed closest to the detection generation unit among the plurality of light emitting elements. The photoacoustic imaging device according to claim 1, wherein the photoacoustic imaging device is configured to stop the power supply or to limit power supply to the light emitting element.
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