JP2016047175A - 光音響画像化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】音響インピーダンスの差に起因する音響波の損失を抑制しながら、電磁波による光音響画像の乱れを抑制することが可能な光音響画像化装置を提供する。
【解決手段】この光音響画像化装置は、ＬＥＤ光源部と、圧電素子２２を含み、ＬＥＤ光源部からの光を吸収した被検体内の検出対象物から発生する音響波を圧電素子２２により検出して、検出信号として出力する検出部を備える。そして、検出部の圧電素子２２には、圧電素子２２の表面に接触するように磁性体を含む電磁波吸収層６１が設けられている。
【選択図】図３

Description

この発明は、光音響画像化装置に関し、特に、検出部を備える光音響画像化装置に関する。

従来、検出部を備える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）。

上記特許文献１には、光源と、プローブ（検出部）とを備える光音響画像化装置が開示されている。この光音響画像化装置では、プローブには、ゴムなどからなる音響レンズが設けられており、この音響レンズの上面に接触するように強磁性金属などからなる強磁性体薄膜が設けられている。この光音響画像化装置では、この強磁性体薄膜により、光源などから発生してノイズの原因となる電磁波を吸収することによって、電磁波による光音響画像の乱れを抑制するように構成されている。

特開２０１３−１８８３３０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の光音響画像化装置では、比較的柔らかい材質（比較的音響インピーダンスが小さい材質）であるゴムなどからなる音響レンズの上面に接触するように、比較的硬い材質（比較的音響インピーダンスが大きい材質）である強磁性金属などからなる強磁性体薄膜が形成されているため、音響レンズと強磁性体薄膜との音響インピーダンスの差が大きくなってしまうという不都合がある。このため、音響レンズと強磁性体薄膜との境界面での音響波の反射が多くなるので、音響波の損失が大きくなってしまうという問題点がある。

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、音響インピーダンスの差に起因する音響波の損失を抑制しながら、電磁波による光音響画像の乱れ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。

この発明の一の局面による光音響画像化装置は、光源部と、圧電素子を含み、光源部からの光を吸収した被検体内の検出対象物から発生する音響波を圧電素子により検出して、検出信号として出力する検出部を備え、検出部の圧電素子は、磁性体を含むように構成されている。なお、本発明における、「圧電素子は磁性体を含む」とは、圧電素子自体が磁性体を含む場合のみならず、圧電素子の表面に磁性体を含む層を設ける場合も含む広い概念である。

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、圧電素子の表面に磁性体を含む層を設ける場合には、比較的硬い圧電素子と比較的硬い磁性体を含む層との音響インピーダンスの差を小さくすることができるので、圧電素子と磁性体を含む層との境界面での音響波の反射を抑制することができる。その結果、音響インピーダンスの差に起因する音響波の損失を抑制しながら、磁性体を含む層により電磁波を吸収することができる。また、圧電素子自体が磁性体を含む構成においては、境界面そのものをなくすことができるので、境界面での音響波の反射が起こらない。その結果、この場合にも、音響インピーダンスの差に起因する音響波の損失を抑制しながら、磁性体を含む圧電素子により電磁波を吸収することができる。したがって、光源などから電磁波が発生したとしても、音響インピーダンスの差に起因する音響波の損失を抑制しながら、電磁波による光音響画像の乱れを抑制することができる。また、圧電素子が磁性体を含む構成においては、磁性体を含む層を設ける場合と比べて、寸法の増加が生じるのを抑制することができる。

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、検出部の圧電素子は、積層構造を有する圧電層と、電極層との少なくとも一方の層が磁性体を含むように構成されている。このように構成すれば、圧電層および電極層の少なくとも一方が磁性体を含むので、圧電素子により容易に電磁波を吸収することができる。

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、検出部には、圧電素子が複数設けられており、複数の圧電素子には、複数の圧電素子の各々の表面に対応するように、磁性体を含む電磁波吸収層が複数設けられている。このように構成すれば、複数の圧電素子にまたがって電磁波吸収層が設けられる場合と異なり、個々の圧電素子の振動（たとえば、音響波の検出による振動）が妨げられるのを抑制することができる。

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、検出部の圧電素子は、導電性の磁性体を含む電極層を有する。このように構成すれば、磁性体を添加することに起因して電極層の導電性が損なわれるのを抑制しつつ、圧電素子の電極層により電磁波を吸収することができる。

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、検出部の圧電素子は、絶縁性の磁性体を含む圧電層を有する。このように構成すれば、圧電層の絶縁性能を維持することができるので、圧電素子の圧電層に導電性の磁性体が添加される場合と異なり、圧電層を挟み込むように設けられる一対（正極および負極）の電極層間に短絡が生じるのを抑制しつつ、圧電素子の圧電層により電磁波を吸収することができる。

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、光源部は、発光ダイオード素子を含む。このように構成すれば、比較的消費電力の小さい発光ダイオード素子を用いることにより消費電力を低減することができる。

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、光源部は、半導体レーザ素子を含む。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。

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、光源部は、有機発光ダイオード素子を含む。このように構成すれば、薄型化が容易な有機発光ダイオード素子を用いることにより、光源部を容易に小型化することができる。

本発明によれば、上記のように、音響インピーダンスの差に起因する音響波の損失を抑制しながら、電磁波による光音響画像の乱れ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ができる。

本発明の第１〜第３実施形態による光音響画像化装置の全体構成を示す図である。 本発明の第１〜第３実施形態による光音響画像化装置の検出部周辺を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態による光音響画像化装置の圧電素子近傍の構成を説明するための模式的な斜視図である。 本発明の第２実施形態による光音響画像化装置の圧電素子を説明するための図である。 本発明の第３実施形態による光音響画像化装置の圧電素子を説明するための図である。 本発明の第１実施形態の第１変形例による光音響画像化装置の圧電素子近傍の構成を説明するための模式的な斜視図である。 本発明の第１実施形態の第２変形例による光音響画像化装置の圧電素子近傍の構成を説明するための模式的な斜視図である。 本発明の第１実施形態の第３変形例による光音響画像化装置の圧電素子近傍の構成を説明するための模式的な斜視図である。 本発明の第１〜第３実施形態の第４および第５変形例による光音響画像化装置の光源部を説明するための図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
まず、図１および図２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。

本発明の第１実施形態による光音響画像化装置１００は、図１に示すように、ＬＥＤ光源部１と、検出部２と、制御部３と、表示部４とを備えている。なお、ＬＥＤ光源部１は、本発明の「光源部」の一例である。

図１および図２に示すように、ＬＥＤ光源部１は、２つのＬＥＤ光源１１を含み、２つのＬＥＤ光源１１のそれぞれから被検体Ｐに向けて測定のためのパルス光を照射するように構成されている。また、２つのＬＥＤ光源１１は、それぞれ、配線５１を介して制御部３に接続されており、配線５１を介して制御部３から電力や光制御信号の供給を受けるように構成されている。

また、２つのＬＥＤ光源１１は、検出部２近傍において、検出部２に対してＸ方向の両側に配置されるとともに、検出部２を挟むように配置されている。したがって、２つのＬＥＤ光源１１は、互いに異なる位置で被検体Ｐに向けてパルス光（たとえば、約１５０ｎｓのパルス幅のパルス光）を照射するように構成されている。

また、図１に示すように、２つのＬＥＤ光源１１は、共に、光源基板１１ａと、ＬＥＤ素子（発光ダイオード素子）１１ｂとを有している。光源基板１１ａには、下面側に複数（たとえば、７０個）のＬＥＤ素子１１ｂがアレイ状に実装されている。また、光音響画像化装置１００では、光源駆動部６は、検出部２から十分に離れた位置に設けられており、制御部３から出力される光制御信号に基づいて、光源基板１１ａに電力を供給して、ＬＥＤ素子１１ｂをパルス発光させるように構成されている。

２つのＬＥＤ素子１１ｂは、共に、人体などの被検体Ｐの測定に適した赤外領域の測定波長の光（たとえば、約７００ｎｍ〜約１０００ｎｍにピーク波長を有する光）を発生するように構成されている。なお、２つのＬＥＤ素子１１ｂは、互いに異なる測定波長の光を発生するように構成されてもよいし、略同一の測定波長の光を発生するように構成されてもよい。また、測定波長は、検出を所望する検出対象物に応じて適宜決定されればよい。

図１および図２に示すように、検出部２は、リニア型の超音波プローブであり、配線５２を介して制御部３と接続されている。なお、超音波プローブとしての検出部２は、リニア型以外でもよい。たとえば、コンベックス型やセクタ型であってもよい。

また、検出部２は、ＬＥＤ光源部１から照射された光を吸収した被検体Ｐ内の検出対象物Ｑから発生する音響波ＡＷによって後述する圧電素子２２が振動されることにより、音響波（超音波）ＡＷを検出するように構成されている。また、検出部２は、制御部３から出力される超音波制御信号に基づいて、圧電素子２２を振動させて、超音波ＵＷを発生することが可能なように構成されている。その際、検出部２は、被検体Ｐ内で反射された超音波ＵＷによって圧電素子２２が振動されることにより、超音波ＵＷも検出するように構成されている。また、検出部２は、検出された音響波ＡＷまたは超音波ＵＷに対応する検出信号を、配線５２を介して制御部３に出力するように構成されている。

なお、本明細書では、説明の都合上、被検体Ｐ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」として、圧電素子２２により発生されるとともに、被検体Ｐ内で反射される超音波を「超音波」として区別して記載する。

制御部３は、ＣＰＵと、ＲＯＭおよびＲＡＭなどの記憶部とを含み、図１に示すように、検出部２から出力された検出信号に基づいて、被検体Ｐ内の画像化を行うように構成されている。具体的には、制御部３は、音響波ＡＷに起因する検出信号に基づいて、光音響画像を生成するとともに、超音波ＵＷに起因する検出信号に基づいて超音波画像を生成するように構成されている。また、制御部３は、光音響画像と超音波画像とを統合することにより、被検体Ｐ内の多様な情報を画像化することが可能なように構成されている。

図１に示すように、表示部４は、一般的な液晶パネルなどにより構成されており、制御部３により画像化された被検体Ｐ内の情報などを表示するように構成されている。

次に、図１〜図３を参照して、検出部２の詳細について説明する。また、本明細書の以降の検出部２における説明では、Ｚ２側を上側、Ｚ１側を下側として記載する。

図１および図２に示すように、検出部２は、筐体２ａを有している。また、図１〜図３に示すように、検出部２には、筐体２ａの内部において、バッキング部２１と、圧電素子２２と、第１音響整合層２３と、第２音響整合層２４と、音響レンズ２５とが、測定状態で被検体Ｐ側とは反対側（Ｚ１側）からこの順に、接合された状態で設けられている。ここで、測定状態とは、検出部２の検出面２５ａを被検体Ｐに押し当てた状態のことである。なお、検出面２５ａは、音響レンズ２５の外表面のことである。

バッキング部２１は、ゴム材料などからなり、音響波ＡＷや超音波ＵＷの後側（Ｚ１側）への伝搬を抑制するように構成されている。

圧電素子２２は、圧電層２２ａと、圧電層２２ａの上側（Ｚ２側）に配置される上部電極層２２ｂと、圧電層２２ａの下側（Ｚ１側）に配置される下部電極層２２ｃとを有している。また、圧電素子２２は、圧電層２２ａを上下方向（Ｚ方向）から上部電極層２２ｂと下部電極層２２ｃとが挟み込む積層構造を有している。なお、上部電極層２２ｂおよび下部電極層２２ｃは、共に、本発明の「電極層」の一例である。

圧電層２２ａは、圧電体（たとえば、ＰＺＴ（登録商標））からなり、音響波ＡＷや超音波ＵＷを受信した場合には、振動して電圧を発生するように構成されている。上部電極層２２ｂおよび下部電極層２２ｃは、金属材料（たとえば、金や銅）からなり、圧電層２２ａにおいて発生した電圧を検出信号（電気信号）に変換して制御部３に出力するように構成されている。また、超音波ＵＷを発生させる場合には、上部電極層２２ｂと下部電極層２２ｃとの間に、電圧を印加することにより圧電層２２ａを振動させて、超音波ＵＷを発生させるように構成されている。

また、圧電素子２２は、複数（たとえば、１２８個）設けられており、複数の圧電素子２２は、互いに所定の間隔（たとえば、約０．２ｍｍ）でＹ方向に直線状に配置されている。複数の圧電素子２２は、それぞれ、上部電極層２２ｂおよび下部電極層２２ｃが図示しないコネクタにより配線５２を介して制御部３と接続されており、個々に検出信号を出力可能に構成されている。また、複数の圧電素子２２は、制御部３により個々に駆動されて超音波ＵＷを発生するように構成されている。

ここで、第１実施形態では、図３に示すように、圧電素子２２には、上部電極層２２ｂの上側（測定状態で被検体Ｐ側、Ｚ２側）の表面に接触するように電磁波吸収層６１が、圧電素子２２と一体的に設けられている。すなわち、電磁波吸収層６１は、圧電素子２２の一部を構成している。電磁波吸収層６１は、圧電素子２２の上部電極層２２ｂと第１音響整合層２３との間に設けられ、圧電素子２２の上部電極層２２ｂと第１音響整合層２３とに接合されている。

また、電磁波吸収層６１は、磁性体からなり、ＬＥＤ光源部１などから発生してノイズの原因となる電磁波のうち磁力線を吸収するように構成されている。また、電磁波吸収層６１は、複数の圧電素子２２の上部電極層２２ｂの各々の表面に対応するように、複数設けられている。なお、電磁波吸収層６１は、たとえば、蒸着などの方法により設けることが可能である。ここで、磁性体からなる電磁波吸収層６１の音響インピーダンスと、圧電素子２２の音響インピーダンスとは、両者が比較的硬い材料であることにより、比較的近い値である。たとえば、磁性体の音響インピーダンスは、一例として約２４×１０⁶ｋｇ／（ｍ²×ｓ）であり、圧電素子２２を構成する圧電体の音響インピーダンスは、一例として約２９×１０⁶ｋｇ／（ｍ²×ｓ）である。なお、磁性体の音響インピーダンスは、境界面での音響波の反射を抑制する観点から、圧電素子２２の音響インピーダンス以下で、かつ、第１音響整合層の音響インピーダンス以上であるのが好ましい。

電磁波吸収層６１の磁性体としては、強磁性金属、強磁性合金、強磁性焼結体および強磁性酸化物などのうち少なくとも１つを用いることが可能である。また、強磁性金属としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｇｄなどを用いることが可能である。また、強磁性合金としては、パーマロイ、スーパーマロイ、パーメンジュール、センダスト（登録商標）、ＳｍＣｏ、ＮｄＦｅＢなどの合金を用いることが可能である。また、上記した強磁性金属および強磁性合金を焼結することによって強磁性焼結体としてもよい。また、強磁性酸化物としては、各種のフェライト系材料などを用いることが可能である。

第１音響整合層２３および第２音響整合層２４は、圧電素子２２の音響インピーダンスと人体などの被検体Ｐの音響インピーダンスとの間の音響インピーダンスを有する材料からなり、圧電素子２２と被検体Ｐとの音響インピーダンス差を小さくして、音響波ＡＷや超音波ＵＷの減衰を抑制するように構成されている。

音響レンズ２５は、シリコーンゴム材料などからなり、第２音響整合層２４よりもさらに人体などの被検体Ｐの音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有している。また、音響レンズ２５は、圧電素子２２において発生した超音波を被検体Ｐに向けて照射する際に、超音波ＵＷを収束させるように構成されている。

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。

第１実施形態では、上記のように、圧電素子２２の表面に接触するように磁性体を含む電磁波吸収層６１を設ける。これにより、比較的硬い圧電素子２２と比較的硬い磁性体からなる電磁波吸収層６１との音響インピーダンスの差を小さくすることができるので、圧電素子２２と電磁波吸収層６１との境界面での音響波の反射を抑制することができる。その結果、音響インピーダンスの差に起因する音響波の損失を抑制しながら、磁性体からなる電磁波吸収層６１により電磁波を吸収することができる。したがって、ＬＥＤ光源部１などから電磁波が発生したとしても、音響インピーダンスの差に起因する音響波の損失を抑制しながら、電磁波による光音響画像の乱れを抑制することができる。

また、この光音響画像化装置１００では、上記のように音響インピーダンスの差に起因する音響波の損失を抑制した分だけ、磁性体からなる電磁波吸収層６１を厚膜化することができる。この光音響画像化装置１００では、ＬＥＤ光源部１が検出部２の近傍に配置されているため、検出部２の近傍でノイズの原因となる電磁波が発生してしまう。この光音響画像化装置１００のように、検出部２の近傍にＬＥＤ光源部１のような光源を配置する構成においては、磁性体からなる電磁波吸収層６１を厚膜化して電磁波吸収効果を向上させることは、実用上特に有効である。

また、第１実施形態では、上記のように、検出部２の圧電素子２２に、上部電極層２２ｂの被検体Ｐ側（Ｚ２側）の表面に接触するように磁性体を含む電磁波吸収層６１を設ける。これにより、また、上部電極層２２ｂに電磁波吸収層６１が圧電素子２２の一部として設けられているので、圧電素子２２の電磁波吸収層６１により容易に電磁波を吸収することができる。また、比較的電磁波が侵入しやすい被検体Ｐ側に電磁波吸収層６１を設けるので、電磁波吸収層６１により効果的に電磁波を吸収することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、複数の圧電素子２２の上部電極層２２ｂの各々の表面に対応するように、電磁波吸収層６１を複数設ける。このように構成すれば、複数の圧電素子２２の上部電極層２２ｂにまたがって電磁波吸収層６１が設けられる場合と異なり、個々の圧電素子２２の振動（たとえば、音響波ＡＷの検出による振動）が妨げられるのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ＬＥＤ光源部１に、発光ダイオード素子（ＬＥＤ素子）１１ｂを設ける。これにより、比較的消費電力の小さい発光ダイオード素子（ＬＥＤ素子）１１ｂを用いることにより消費電力を低減することができる。

（第２実施形態）
次に、図１および図４を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、１つの圧電層２２ａと、上部電極層２２ｂおよび下部電極層２２ｃとにより圧電素子２２が構成された上記第１実施形態の構成とは異なり、複数の圧電層１２２ａと、複数の電極層１２２ｂとにより圧電素子１２２が構成される例について説明する。なお、上記第１実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。

本発明の第２実施形態による光音響画像化装置２００は、図１に示すように、検出部１０２を備えている。検出部１０２には、圧電素子１２２が設けられている。

第２実施形態では、図４に示すように、圧電素子１２２は、複数（８個）の圧電層１２２ａと、複数（８個）の電極層１２２ｂとが交互に積層される積層構造を有している。なお、複数の電極層１２２ｂでは、上側（Ｚ２側）から１番目、３番目、５番目および７番目の電極層１２２ｂが負極（−）側に接続されており、２番目、４番目、６番目および８番目の電極層１２２ｂが正極（＋）側に接続されている。なお、図示しないものの、第２実施形態の検出部１０２には、圧電層１２２ａと電極層１２２ｂとが交互に積層される積層構造を有する圧電素子１２２が複数設けられており、上記第１実施形態と同様に、複数の圧電素子１２２が互いに所定の間隔で直線状に配置されている。

また、第２実施形態では、音響波ＡＷや超音波ＵＷを検出する場合、または、電圧を印加して圧電層１２２ａを振動させる場合に、複数の圧電層１２２ａのそれぞれを振動させることが可能である。したがって、圧電層が一層である場合（第１実施形態の圧電層２２ａの場合）と比べて、１つの圧電素子１２２単位の振動の変位を容易に大きくすることが可能である。

また、第２実施形態では、圧電素子１２２の電極層１２２ｂには、導電性の磁性体が添加されている。なお、図４では、導電性の磁性体が添加されていることを、模式的にハッチングで示している。

導電性の磁性体としては、強磁性金属および強磁性合金などのうち少なくとも１つを用いることが可能である。また、強磁性金属としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｇｄなどを用いることが可能である。また、強磁性合金としては、パーマロイ、スーパーマロイ、パーメンジュール、センダスト（登録商標）、ＳｍＣｏ、ＮｄＦｅＢなどの合金を用いることが可能である。

また、電極層１２２ｂの全体の重量に対する磁性体の重量比は、ノイズの原因となる電磁波を確実に吸収させる観点から、約０．６％以上であるのが好ましい。また、電極層１２２ｂの全体の重量に対する磁性体の重量比は、電極層１２２ｂの導電性が損なわれるのを抑制する観点から、約６％以下であるのが好ましい。

なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

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。

第２実施形態では、上記のように、圧電素子１２２が磁性体を含むように構成する。これにより、境界面そのものをなくすことができるので、境界面での音響波ＡＷの反射が起こらない。その結果、音響インピーダンスの差に起因する音響波ＡＷの損失を抑制しながら、磁性体を含む圧電素子１２２により電磁波を吸収することができる。したがって、ＬＥＤ光源部１などから電磁波が発生したとしても、音響インピーダンスの差に起因する音響波の損失を抑制しながら、電磁波による光音響画像の乱れを抑制することができる。また、この構成においては、電磁波吸収層６１を設ける上記第１実施形態と比べて、寸法の増加が生じるのを抑制することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、検出部１０２の圧電素子１２２に、導電性の磁性体を含む電極層１２２ｂを設ける。これにより、磁性体を添加することに起因して電極層１２２ｂの導電性が損なわれるのを抑制しつつ、圧電素子１２２の電極層１２２ｂにより電磁波を吸収することができる。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
次に、図１および図５を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、電極層１２２ｂに磁性体が添加された第２実施形態の構成とは異なり、圧電層２２２ａに磁性体が添加される例について説明する。なお、上記第１および第２実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。

本発明の第３実施形態による光音響画像化装置３００は、図１に示すように、検出部２０２を備えている。検出部２０２には、圧電素子２２２が設けられている。

図５に示すように、圧電素子２２２は、複数（８個）の圧電層２２２ａと、複数（８個）の電極層２２２ｂとが交互に積層される積層構造を有している。なお、複数の電極層１２２ｂでは、上側（Ｚ２側）から１番目、３番目、５番目および７番目の電極層１２２ｂが負極（−）側に接続されており、２番目、４番目、６番目および８番目の電極層１２２ｂが正極（＋）側に接続されている。なお、図示しないものの、第３実施形態の検出部２０２には、圧電層２２２ａと電極層２２２ｂとが交互に積層される積層構造を有する圧電素子２２２が複数設けられており、上記第１および第２実施形態と同様に、複数の圧電素子２２２が互いに所定の間隔で直線状に配置されている。

第３実施形態では、圧電素子２２２の圧電層２２２ａには、絶縁性の磁性体が添加されている。なお、図５では、絶縁性の磁性体が添加されていることを、模式的にハッチングで示している。

絶縁性の磁性体としては、強磁性焼結体および強磁性酸化物などのうち少なくとも１つを用いることが可能である。また、強磁性酸化物としては、各種のフェライト系材料などを用いることが可能である。

また、圧電層２２２ａの全体の重量に対する磁性体の重量比は、ノイズの原因となる電磁波を確実に吸収させる観点から、約０．４％以上であるのが好ましい。また、圧電層２２２ａの全体の重量に対する磁性体の重量比は、圧電層２２２ａの圧電性が損なわれるのを抑制する観点から、約４％以下であるのが好ましい。

なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１および第２実施形態と同様である。

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。

第３実施形態では、上記のように、圧電素子２２２が磁性体を含むように構成する。これにより、この第３実施形態においても上記第１および第２実施形態と同様に、音響インピーダンスの差に起因する音響波の損失を抑制しながら、電磁波による光音響画像の乱れを抑制することができる。

また、第３実施形態では、上記のように、検出部２０２の圧電素子２２２に、絶縁性の磁性体を含む圧電層２２２ａを設ける。これにより、圧電層２２２ａの絶縁性能を維持することができるので、圧電素子２２２の圧電層２２２ａに導電性の磁性体が添加される場合と異なり、圧電層２２２ａを挟み込むように設けられる複数対（正極および負極）の電極層２２２ｂ間において短絡が生じるのを抑制しつつ、圧電素子２２２の圧電層２２２ａにより電磁波を吸収することができる。

なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１および第２実施形態と同様である。

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（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１〜第３実施形態では、ＬＥＤ素子１１ｂを、ＬＥＤ光源１に設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＬＥＤ素子以外の光放出半導体素子を設けてもよい。たとえば、図９に示す第４変形例のように、光源部６０１に半導体レーザ素子６１１ｂを設けてもよい。これにより、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６１１ｂからの光の大部分を確実に被検体Ｐに照射することができる。また、図９に示す第５変形例のように、光源部７０１に有機発光ダイオード素子７１１ｂを設けてもよい。これにより、薄型化が容易な有機発光ダイオード素子７１１ｂを用いることにより、有機発光ダイオード素子７１１ｂが設けられる光源部７０１を容易に小型化することができる。

また、上記第１実施形態では、磁性体からなる電磁波吸収層６１を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、電磁波吸収層は、磁性体を含む材料により構成されてもよい。この場合、たとえば、図６に示す第１変形例のように、圧電素子３２２に設けられる電磁波吸収層３６１が音響整合層を兼ねるように構成してもよい。この場合、磁性体とシリコーンゴムなどの軟質の材料とを混合することにより、電磁波吸収層３６１の音響インピーダンスを調整して、電磁波吸収層３６１が音響整合層を兼ねるように構成することが可能である。また、この場合にも、電磁波吸収層３６１は、圧電素子３２２の一部を構成している。これにより、音響整合層を少なくすることができるので、検出部の構成および製造工程を簡素化することが可能である。

また、上記第１実施形態では、電磁波吸収層６１を、圧電素子２２の上部電極層２２ｂの上側（Ｚ２側）の表面に設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、電磁波吸収層を、圧電素子の全体を被覆するように設けてもよい。たとえば、図７に示す第２変形例のように、電磁波吸収層４６１を、圧電素子４２２の上方から側方にかけて表面を被覆するように構成してもよい。この場合にも、電磁波吸収層３６１は、圧電素子３２２の一部を構成している。これにより、駆動時にノイズの原因となる電磁波を発生するＬＥＤ光源部１（図１参照）の配置されるＸ方向の両側を、電磁波吸収層４６１により被覆することができるので、より効果的に電磁波を吸収することが可能である。

また、上記第１実施形態では、１つの圧電層２２ａと、上部電極層２２ｂおよび下部電極層２２ｃとにより構成される圧電素子２２において、電磁波吸収層６１を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、１つの圧電層と、上部電極層および下部電極層とにより構成される圧電素子において、圧電層と、上部電極層および下部電極層とのうち少なくとも１つが磁性体を含むように構成してもよい。たとえば、図８に示す第３変形例のように、圧電素子５２２の上部電極層５２２ｂに磁性体を添加することにより、上部電極層５２２ｂが磁性体を含むように構成してもよい。この場合、導電性の磁性体を添加することが好ましい。なお、上部電極層５２２ｂは、本発明の「電極層」の一例である。

また、上記第２実施形態では、電極層１２２ｂが磁性体を含むように構成した例を、第３実施形態では、圧電層２２２ａが磁性体を含むように構成した例をそれぞれ示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、電極層と圧電層との両方が磁性体を含むように構成してもよい。この場合、電極層が導電性の磁性体を含み、圧電層が絶縁性の磁性体を含むように構成するのが好ましい。

また、複数の圧電層１２２ａ（２２２ａ）と複数の電極層１２２ｂ（２２２ｂ）とにより構成される圧電素子１２２（２２２）において、上記第２実施形態では、電極層１２２ｂが磁性体を含んだ例を、上記第３実施形態では、圧電層２２２ａが磁性体を含んだ例をそれぞれ示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、複数の圧電層と複数の電極層とにより構成される圧電素子において、圧電層または電極層の表面に電磁波吸収層を圧電素子の一部を構成するように設けることにより、電磁波を吸収するように構成してもよい。その際、圧電素子の外表面に電磁波吸収層を設けてもよいし、または、圧電素子の圧電層と電極層との層の間に電磁波吸収層を設けてもよい。

１ ＬＥＤ光源部（光源部）
２、１０２、２０２ 検出部
２２、１２２、２２２、３２２、４２２、５２２ 圧電素子
２２ａ、１２２ａ、２２２ａ 圧電層
２２ｂ、５２２ｂ 上部電極層（電極層）
２２ｃ 下部電極層（電極層）
６１、３６１、４６１ 電磁波吸収層
１００、２００、３００ 光音響画像化装置
１２２ｂ、２２２ｂ 電極層
６０１、７０１ 光源部
６１１ｂ 半導体レーザ素子
７１１ｂ 有機発光ダイオード素子

Claims (8)

1. 光源部と、
   圧電素子を含み、前記光源部からの光を吸収した被検体内の検出対象物から発生する音響波を前記圧電素子により検出して、検出信号として出力する検出部を備え、
   前記検出部の前記圧電素子は、磁性体を含むように構成されている、光音響画像化装置。
2. 前記検出部の前記圧電素子は、積層構造を有する圧電層と、電極層との少なくとも一方の層が磁性体を含むように構成されている、請求項１に記載の光音響画像化装置。
3. 前記検出部には、前記圧電素子が複数設けられており、
   複数の前記圧電素子には、複数の前記圧電素子の各々の表面に対応するように、磁性体を含む電磁波吸収層が複数設けられている、請求項１または２に記載の光音響画像化装置。
4. 前記検出部の前記圧電素子は、導電性の磁性体を含む電極層を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
5. 前記検出部の前記圧電素子は、絶縁性の磁性体を含む圧電層を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
6. 前記光源部は、発光ダイオード素子を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
7. 前記光源部は、半導体レーザ素子を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
8. 前記光源部は、有機発光ダイオード素子を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。

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