JP2016047184A - 光音響画像化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御部の処理負荷を軽減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１００は、光源部１ａ（１ｂ）からの光を吸収した光吸収体２および検出対象物からの音響波を検出する検出部３と、検出部３、光源部１ａ（１ｂ）および光吸収体２に対して被検体側に配置され、被検体に接触する接触面４ａと、接触面４ａよりも検出部３および光源部１ａ（１ｂ）側で検出部３および光源部１ａ（１ｂ）に対向し、光吸収体２が一部に設けられる内側面４ｂとを含み、光を透過し、かつ、音響波を検出部３に伝搬する音響波伝搬部材４と、検出部３により検出された音響波の強度が所定のしきい値以上の大きさである場合に、光源部１ａ（１ｂ）からの光を止める第１停止制御を行う制御部５とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、光音響画像化装置に関し、特に、被検体に光を照射する光源部を備えた光音響画像化装置に関する。

従来、被検体に光を照射する光源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）。

上記特許文献１には、光源部と、光源部から照射された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検出するための検出部と、検出部に被検体が接触していると判断される場合に光源部から光を出射させる制御を行う制御部とを備えた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は、被検体の画像の生成前に、被検体に対して超音波を検出部から送信し、送信した超音波に対して検出部で受信された超音波に基づいて、検出部に被検体が接触しているか否かを判断（以下、接触判断）するように構成されている。また、接触判断は、制御部により被検体に対して超音波を送信した際に得られる画像を予め保存されている参照画像と比較することにより行われる。

特開２０１２−１８７３８９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生成装置では、接触判断を行うために、被検体に対して超音波を送信した際に得られる画像を予め保存されている参照画像と比較する処理を行うため、数値同士の比較処理と比べて処理負荷が大きい画像同士の比較処理に起因して制御部の処理負荷が大きくなるという問題点があると考えられる。

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、制御部の処理負荷を軽減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、光源部から照射された光を吸収することにより音響波を発生させる光吸収体と、光吸収体から発生する音響波、および、光源部から照射された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検出するための検出部と、検出部、光源部および光吸収体に対して被検体側に配置されるとともに、被検体に接触する接触面と、接触面よりも検出部および光源部側で検出部および光源部に対向し、光吸収体が一部に設けられる内側部とを含み、光を透過し、光吸収体および検出対象物から発生する音響波を検出部に伝搬するとともに、被検体に接触面が接触している場合よりも、被検体に接触面が接触していない場合の方が、接触面で反射されて被検体側に導かれる光吸収体からの音響波の強度が大きくなるように、音響波を伝搬する音響波伝搬部材と、検出部により検出された音響波の強度が所定のしきい値以上の大きさである場合に、光源部からの光の出射を停止させる第１停止制御を行う制御部とを備える。

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、検出部、光源部および光吸収体に対して被検体側に配置されるとともに、被検体に接触する接触面と、接触面よりも検出部および光源部側で検出部および光源部に対向し、光吸収体が一部に設けられる内側部とを含み、光を透過し、光吸収体および検出対象物から発生する音響波を検出部に伝搬するとともに、被検体に接触面が接触している場合よりも、被検体に接触面が接触していない場合の方が、接触面で反射されて被検体側に導かれる光吸収体からの音響波の強度が大きくなるように、音響波を伝搬する音響波伝搬部材を設け、検出部により検出された音響波の強度が所定のしきい値以上の大きさである場合に、制御部により、光源部からの光の出射を停止させる第１停止制御を行う。これにより、従来のように、一旦、画像を取得してから参照画像と比較する処理を行うことなく、光源部から光を出射した場合に、光吸収体からの音響波の強度をしきい値と比較することで、音響波伝搬部材が被検体に接触しているか否かを判断することができるので、制御部の処理負荷Ｆを軽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、光吸収体は、検出部または光源部に対向する音響波伝搬部材の内側部の所定位置に設けられ、検出部に対向して設けられる場合には、検出部の光源部側の端部近傍に配置される。このように構成すれば、光吸収体が検出部に対向して設けられる場合には、光吸収体が光源部側の端部近傍に配置されるので、光吸収体が検出部の中央に配置されるよりも被検体の画像にノイズとして影響が出にくい。これにより、被検体の画像に対するノイズを減らすことができる。

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、光吸収体は、検出部または光源部に対向する音響波伝搬部材の内側部の所定位置に設けられ、光源部に対向して設けられる場合には、光源部の光の出射領域の一部を覆うように配置される。このように構成すれば、光吸収体が光源部に対向して設けられる場合には、光吸収体が光源部の光の出射領域の一部を覆うように配置されるので、接触状態か否かを判断するために用いる光吸収体からの音響波を効率的に発生させることができる。

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、検出部は、検出対象物から発生する音響波を検出する画像化用検出素子と、画像化用検出素子よりも光吸収体の近傍に配置されるとともに、光吸収体から発生する音響波を検出する光源動作確認用検出素子とを含む。このように構成すれば、画像化用検出素子よりも光源動作確認用検出素子の方が光吸収体の近傍に配置されるので、第１停止制御に用いることを目的とし、画像化を目的としない物質（光吸収体）からの音響波を、画像化用検出素子よりも光源動作確認用検出素子に到達しやすくすることができる。これにより、光源動作確認用検出素子で検出される音響波の強度が大きくなり、より正確に第１停止制御を行うことができる。また、画像化を目的としない物質（光吸収体）からの音響波を、光源動作確認用検出素子よりも離れた位置に配置されている画像化用検出素子に到達しにくくすることができるので、光吸収体からの音響波がノイズとして画像化さ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、光吸収体は、複数設けられ、検出部は、複数の検出素子を含み、制御部は、音響波伝搬部材が被検体に接触されている場合において、光源部に異常があることに起因して、複数の検出素子において検出された音響波の強度がそれぞれ所定の強度範囲に収まらない場合には、光源部からの光の出射を停止させる第２停止制御を行うように構成されている。このように構成すれば、光源部の劣化により光の出力低下に起因して音響波の強度が部分的に小さくなる場合や、所定回路の配線の断線により光の出力の変化に起因して音響波の強度が部分的に変化する場合などの光源部の一部に異常がある場合に、光源部からの光の出射を停止させることができるので、ユーザに光源部の異常（故障や劣化など）を認識させるとともに、光源部の交換などの異常に対する対応を促すことができる。また、光源部の異常に起因して、ユーザが認識しない間に適切（鮮明）な被検体画像を得ることができない状況が発生するのを、事前に抑制することができる。その結果、特に、医療目的で使用される場合には、不鮮明な画像により誤った診断がなされるのを抑制することができる。

この場合において、好ましくは、制御部により第１停止制御および第２停止制御のうちの少なくとも一方が行われる場合には、光源部からの光の出射を停止させる旨のメッセージを報知する報知部をさらに備える。このように構成すれば、報知部により光源部からの光の出射が停止される旨のメッセージを報知することができるので、ユーザに光の出射が停止されることをより確実に認識させることができる。また、第２停止制御が行われる場合には、異常に対する対応をより確実に促すことができる。

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、ＬＥＤ素子を含む。このように構成すれば、ＬＥＤ素子は、レーザ光を発する発光素子に比べて指向性が低く、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。このため、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、装置の大型化および装置の構成の複雑化を抑制することができる。また、ＬＥＤ素子を用いることにより、レーザ光を発する発光素子を用いる場合に比べて、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、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、有機発光ダイオード素子を含む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、制御部の処理負荷を軽減することができる。

本発明の第１実施形態による光音響画像化装置の全体構成を示したブロック図である。 本発明の第１実施形態による光音響画像化装置の光源部、検出部および接触状態の音響波伝搬部材を側面側から見た模式図である。 本発明の第１実施形態による光音響画像化装置の光源部および検出部を被検体が配置される側から見た図である。 本発明の第１実施形態による光音響画像化装置の光源部、検出部および非接触状態の音響波伝搬部材を側面側から見た模式図である。 本発明の第１実施形態による光音響画像化装置の光吸収体によるノイズについて説明するための図である。 本発明の第２実施形態による光音響画像化装置の全体構成を示した模式図である。 本発明の第２実施形態による光音響画像化装置の光源部および検出部を被検体が配置される側から見た図である。 本発明の第２実施形態による光音響画像化装置の光源部から出射される光を停止させる第２停止制御を行う処理について説明ためのフローチャートである。 本発明の変形例による光音響画像化装置の発光素子を含む光源部を示した図である。

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）
図１〜図５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、光源部１ａおよび１ｂと、光吸収体２と、音響波を検出する検出部３と、光を透過し、光吸収体２から発生する音響波Ｗ１および検出対象物Ｑから発生する音響波Ｗ２を検出部３に伝搬する音響波伝搬部材４とを備えている。

光吸収体２は、光源部１ａ（１ｂ）から照射された光を吸収することにより音響波Ｗ１を発生させる機能を有している。検出部３は、光吸収体２から発生する音響波Ｗ１、および、光源部１ａ（１ｂ）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Ｗ２の強度を検出可能に構成されている。音響波伝搬部材４は、検出部３、光源部１ａ（１ｂ）および光吸収体２に対して被検体（生体）Ｐ側（Ｚ２方向側）に配置されている。

また、光音響画像化装置１００は、検出部３により検出された信号を処理して画像化などを行う制御部５と、制御部５により処理された画像を表示するための表示部６とを備えている。なお、表示部６は、本発明の「報知部」の一例である。

光音響画像化装置１００は、光源部１ａおよび１ｂから被検体Ｐ内に所定波長の光を照射することにより、被検体Ｐ内で光を吸収した検出対象物Ｑを膨張収縮させ、検出対象物Ｑから音響波Ｗ２を発生させる。光音響画像化装置１００は、検出対象物Ｑから発生した音響波Ｗ２を検出部３によって検出し、得られた検出信号に基づいて被検体Ｐ内における検出対象物Ｑを画像化する機能を有する。また、光音響画像化装置１００は、検出部３から被検体Ｐに対して超音波を照射し、被検体Ｐ内で反射した反射波（超音波）を検出部３によって検出し、得られた検出信号に基づいて被検体Ｐ内を画像化する機能を有する。光音響画像化装置１００は、これらの音響波画像と超音波画像とを統合することにより、被検体Ｐ内に関する多様な情報を画像化して表示することが可能である。

ここで、第１実施形態では、光音響画像化装置１００の制御部５は、音響波伝搬部材４に対して被検体Ｐが接触していない場合に光源部１ａ（１ｂ）からの光の出射を停止させる第１停止制御を行うように構成されている。詳細については後述する。

次に、光音響画像化装置１００の各部の詳細な構成について説明する。

図２に示すように、光源部１ａおよび１ｂは、検出部３のＸ方向の両側に一対設けられている。また、光源部１ａおよび１ｂは、検出部３に近接して配置されている。なお、光源部１ａおよび１ｂは、検出部３を挟んで略対称に構成されているので、以下では、Ｘ１方向側の光源部１ａのみについて説明する。

光源部１ａは、被検体Ｐに光を照射して被検体Ｐ内の検出対象物Ｑに光を吸収させることにより、検出対象物Ｑから音響波Ｗ２を発生させるように構成されている。また、光源部１ａは、光吸収体２に光を照射して光吸収体２に光を吸収させることにより、光吸収体２から音響波Ｗ１を発生させるように構成されている。

光源部１ａには、板部１０ａと、板部１０ａに実装された複数（多数）のＬＥＤ（発光ダイオード）素子１０ｂとを有する光源基板１０が設けられている。光源基板１０は、光源部１ａの先端（Ｚ１方向側の端部）に設けられている。また、光源基板１０は、信号線５ａを介して制御部５（図１参照）と接続されており、信号線５ａを介して制御部５から電力供給を受けるとともに制御信号を受信するように構成されている。また、光源基板１０には、光源駆動回路（図示せず）が形成されており、光源基板１０は、制御部５の制御信号に基づいて光の出射および停止を行うように構成されている。

図３に示すように、板部１０ａの下面側（Ｚ２方向側）には、複数のＬＥＤ素子１０ｂがアレイ状に配列（実装）されており、これらのＬＥＤ素子１０ｂが全体として面光源を構成している。また、複数のＬＥＤ素子１０ｂは、Ｙ方向に延びるとともにＸ方向に並ぶ３列の素子列を構成している。また、複数のＬＥＤ素子１０ｂは、樹脂により封止されている。

図２に示すように、光吸収体２は、Ｚ方向において検出部３に対向する音響波伝搬部材４の後述する内側面４ｂ（Ｚ１方向側の面）の一部（所定位置）に設けられている。また、図３に示すように、光吸収体２は、検出部３の端部近傍に設けられている。詳細には、光吸収体２は、内側面４ｂ（図２参照）のＸ方向の中央、かつ、Ｙ方向の両端部近傍に一対に設けられている。また、一対の光吸収体２は、平面視において（Ｚ１方向から見て）、検出部３の後述する検出素子３０を挟むように配置されている。なお、図２および図４においては、光吸収体２を視認しやすくするため、光吸収体２に実際よりも大きな厚み（Ｚ方向における大きさ）により図示している。また、内側面４ｂは、本発明の「内側部」の一例である。

また、図２に示すように、光吸収体２は、音響波伝搬部材４の内側面４ｂに対して濃色の材料が塗布されることにより薄膜状に形成されている。たとえば、光吸収体２は、チタンブラックや黒鉛から形成されている。なお、チタンブラックなどの黒色の材料は、他色の材料よりも光吸収率が大きい。光吸収体２は、光吸収率が大きいほど、光を吸収したときの音響波Ｗ１の発生効率が高くなる。すなわち、光吸収体２は、光吸収率が大きいほど、検出部３において検出される音響波Ｗ１の強度が大きくなる。したがって、光吸収体２は、検出対象物Ｑよりも大きな音響波を発生させやすい特性を有している。

検出部３は、超音波検出プローブからなる。また、図３に示すように、検出部３は、Ｘ方向の両側に配置される一対の光源部１ａおよび１ｂ（一対の光源基板１０）に挟まれた状態で、Ｙ方向に延びるように形成されている。また、検出部３は、検出素子３０を含んでいる。また、検出素子３０は、被検体Ｐ（図２参照）に近接するように、検出部３の先端（Ｚ２方向側の端部）に配置されている。また、検出素子３０は、多数の検出素子３０がアレイ状に配列されているものであり、検出面（検出素子３０のＺ２方向側の面）において、全体としてＹ方向に延びる矩形形状をなすように構成されている。なお、各図では、検出素子３０のアレイ全体の外形形状のみを概略的に示している。

また、図２に示すように、検出素子３０は、音響波（超音波）Ｗ１およびＷ２を検出することが可能であるとともに、被検体Ｐに対して超音波を照射することが可能に構成されている。また、検出素子３０は、信号線５ｂを介して制御部５（図１参照）と接続されており、光吸収体２および検出対象物Ｑから発生した音響波Ｗ１およびＷ２、および、被検体Ｐ内で反射された超音波を検出し、検出信号を制御部５に出力するように構成されている。また、検出素子３０は、信号線５ｂを介して、制御部５の制御信号に基づき、被検体Ｐに超音波を照射するように構成されている。

音響波伝搬部材４は、検出部３および光源部１ａ（１ｂ）と、被検体Ｐとの間に配置されている。また、音響波伝搬部材４は、ＸＹ方向に延びる平板形状かつ矩形形状に形成されている。また、音響波伝搬部材４は、図示しない取付保持部により、一対の光源部１ａおよび１ｂに取り付けられるとともに、一対の光源部１ａおよび１ｂの間に検出部３を一対の光源部１ａおよび１ｂと一体的に保持するように構成されている。

また、音響波伝搬部材４は、被検体Ｐに接触する接触面４ａ（Ｚ１方向側の面）と、接触面４ａよりも検出部３および光源部１ａ（１ｂ）側で、検出部３および光源部１ａ（１ｂ）に対向するとともに、光吸収体２が一部に設けられる内側面４ｂ（Ｚ２方向側の面）とを含んでいる。また、音響波伝搬部材４は、被検体Ｐに接触面４ａが接触している場合よりも、被検体Ｐに接触面４ａが接触していない場合の方が、接触面４ａで反射されて被検体側Ｐに導かれる光吸収体２からの音響波Ｗ２の強度が大きくなるように、音響波を伝搬するように構成されている。なお、音響波伝搬部材４の接触面４ａと被検体Ｐとの間（空気層部分）には、音響波Ｗ２および光の伝播損失の低減のために、超音波診断用ゲルなどの超音波および光の伝搬材（図示せず）が塗布されている。

また、音響波伝搬部材４は、接触面４ａ（被検体Ｐとの境界面）において、検出対象物Ｑからの音響波Ｗ２が、反射されるのを抑制するために、被検体Ｐと音響インピーダンスの差が小さい材料から形成されている。また、音響波伝搬部材４は、光源部１ａ（１ｂ）からの光を被検体Ｐに照射しやすくするために、光透過率の高い材料から形成されている。たとえば、音響波伝搬部材４は、高透明度を有するシリコン系の樹脂から形成されている。

制御部５は、上記の通り、音響波伝搬部材４に対して被検体Ｐに接触していない場合に、光源部１ａ（１ｂ）からの光の出射を停止させる第１停止制御を行うように構成されている。

ここで、第１停止制御を行う制御部５の構成について説明する前に、図２および図４を参照して、被検体Ｐが音響波伝搬部材４に接触している状態（接触状態）と、接触していない状態（非接触状態）とにおける、検出部３により検出される音響波の強度の違いについて説明する。

なお、非接触状態とは、音響波伝搬部材４の接触面４ａのＺ１方向側に空気層が配置されている状態である。この非接触状態では、光吸収体２から発生した音響波Ｗ１の大部分が、音響波伝搬部材４の接触面４ａで反射される。すなわち、光吸収体２から発生した音響波Ｗ１の大部分が、音響波伝搬部材４内から空気層に侵入することはない。これは、音響波伝搬部材４と比べて空気の音響インピーダンスが十分に小さいためである。

まず、図２に示すように、接触状態では、検出部３は、光吸収体２から直接伝搬される音響波Ｗ１を検出可能に構成されている。また、接触状態では、検出部３は、被検体Ｐから伝搬される音響波Ｗ２を検出可能に構成されている。

一方、図４に示すように、非接触状態では、検出部３は、光吸収体２から直接伝搬される音響波Ｗ１を検出可能に構成されている。また、非接触状態では、検出部３は、音響波伝搬部材４の接触面４ａで反射されることにより検出部３側（Ｚ２方向側）に向かう音響波Ｗ１を検出可能に構成されている。

そして、接触状態での音響波Ｗ２と、非接触状態での接触面４ａで反射された音響波Ｗ１とを比較する。すると、光吸収体２の方が被検体Ｐよりも光源部１ａ（１ｂ）に近接して配置されていること（伝搬による損失の少ない状態の光が照射されることから）、および、光吸収体２が黒色の光吸収率の大きい材料であることから、非接触状態での接触面４ａで反射された音響波Ｗ１の方が、音響波の強度は大きくなる。したがって、検出部３は、接触状態よりも非接触状態において、強い音響波を検出することが可能である。

そこで、制御部５（図１参照）は、接触状態と非接触状態とにおいて取得される音響波の強度の違いから、接触状態と非接触状態とを判別することにより、第１停止制御を行うように構成されている。すなわち、制御部５は、音響波の強度が、検出部３により検出された音響波の強度が所定のしきい値以上の大きさである場合には、光源部１ａ（１ｂ）からの光の出射を停止させる第１停止制御を行うように構成されている。要するに、制御部５は、音響波の強度が、接触状態では検出することができない所定のしきい値以上となった場合には、非接触状態であると判断して、第１停止制御を行うように構成されている。

表示部６（図１参照）は、制御部５により第１停止制御が行われる場合には、光源部１ａ（１ｂ）からの光の出射を停止させる旨のメッセージを表示（報知）するように構成されている。

次に、図５を参照して、光吸収体２から発生する音響波Ｗ１が画像に与えるノイズについて説明する。なお、音響波Ｗ１が画像に与えるノイズについて説明するため、以下のような状態（条件）を仮に想定する。

まず、被検体Ｐから発生する音響波の速度、および、光吸収体２から発生する音響波の速度を、共に速度Ｖとし、いかなる媒質に対しても速度が変わらないとする。また、検出部３から検出対象物Ｑまでの距離、および、光吸収体２から検出対象物Ｑまでの距離を、共に距離Ｌする。なお、光吸収体２から検出対象物Ｑまでの距離は、実際には距離Ｌよりも僅かに大きくなるが、略距離Ｌに等しいとして、ここでは距離Ｌとする。

上記状態（条件）の下、光源部１ａ（１ｂ）から光を出射した場合、瞬時に光吸収体２および検出対象物Ｑに光が到達する。このため、光吸収体２および検出対象物Ｑから、それぞれ、音響波Ｗ１および音響波Ｗ２が同時に発生される。

そして、音響波Ｗ２は、光源部１ａ（１ｂ）から光が出射されてから時間（Ｌ／Ｖ）後に、検出部３に到達する（検出部３により検出される）。また、音響波Ｗ１（の一部）は、光源部１ａ（１ｂ）から光が出射されてから時間（Ｌ／Ｖ）後に検出対象物Ｑに到達する。さらに、検出対象物Ｑに到達した音響波Ｗ１（の一部）は、検出対象物Ｑにおいて反射され、反射されてから時間（Ｌ／Ｖ）後に、検出部３に到達する（検出部３により検出される）。

したがって、音響波Ｗ１は、音響波Ｗ２よりも時間（Ｌ／Ｖ）だけ遅れて、検出部３により検出される。そして、この時間（Ｌ／Ｖ）遅れて検出される音響波Ｗ１が、音響波Ｗ２に基づく画像に対するノイズとなる。したがって、実際の検出対象物Ｑの画像の２倍の位置に、ノイズによってアーチファクトが生成される。

そこで、ノイズを除去するために、光音響画像化装置１００（図１参照）は、音響波Ｗ１の検出部３に到達する時間を半分にする処理を行うことにより、アーチファクトを実際の検出対象物Ｑの画像に重ねるように構成されている。また、ノイズ除去の他の方法として、光音響画像化装置１００は、音響波Ｗ２のタイミングを維持しつつ、音響波Ｗ１のタイミングを時間（Ｌ／Ｖ）進めることによっても、ノイズを除去することが可能である。

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、検出部３、光源部１ａ（１ｂ）および光吸収体２に対して被検体側に配置されるとともに、被検体に接触する接触面４ａと、接触面４ａよりも検出部３および光源部１ａ（１ｂ）側で検出部３および光源部１ａ（１ｂ）に対向し、光吸収体２が一部に設けられる内側面４ｂとを含み、光を透過し、光吸収体２および検出対象物から発生する音響波を検出部３に伝搬するとともに、被検体に接触面４ａが接触している場合よりも、被検体に接触面４ａが接触していない場合の方が、接触面４ａで反射されて被検体側に導かれる光吸収体２からの音響波の強度が大きくなるように、音響波を伝搬する音響波伝搬部材４を設け、検出部３により検出された音響波の強度が所定のしきい値以上の大きさである場合に、制御部５により、光源部１ａ（１ｂ）からの光の出射を停止させる第１停止制御を行う。これにより、従来のように、一旦、画像を取得してから参照画像と比較する処理を行うことなく、光源部１ａ（１ｂ）から光を出射した場合に、光吸収体２からの音響波の強度をしきい値と比較することで、音響波伝搬部材４が被検体に接触しているか否かを判断することができるので、制御部５の処理負荷を軽減することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、光吸収体２を、検出部３に対向する音響波伝搬部材４の内側面４ｂの所定位置に設け、検出部３の光源部１ａ（１ｂ）側の端部近傍に配置する。これにより、光吸収体２が検出部３に対向して設けられる場合には、光吸収体２が光源部１ａ（１ｂ）側の端部近傍に配置されるので、光吸収体２が検出部３の中央に配置されるよりも被検体の画像にノイズとして影響が出にくい。これにより、被検体の画像に対するノイズを減らすことができる。所定の位置で接触状態か否かを判断するための音響波を検出することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、制御部５により第１停止制御を行う場合に、光源部１ａ（１ｂ）からの光の出射を停止させる旨のメッセージを報知する表示部６を設ける。これにより、表示部６により光源部１ａ（１ｂ）からの光の出射が停止される旨のメッセージを報知することができるので、ユーザに光の出射が停止されることをより確実に認識させることができる。また、第２停止制御が行われる場合には、異常に対する対応をより確実に促すことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、光源部１ａ（１ｂ）に、ＬＥＤ素子１０ｂを設ける。これにより、ＬＥＤ素子１０ｂは、レーザ光を発する発光素子に比べて指向性が低く、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。このため、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、装置の大型化および装置の構成の複雑化を抑制することができる。また、ＬＥＤ素子１０ｂを用いることにより、レーザ光を発する発光素子を用いる場合に比べて、消費電力を低減することができる。

（第２実施形態）
次に、図６〜図８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、制御部５により第１停止制御を行った上記第１実施形態に加えて、制御部２０５により、光源部２０１ａおよび２０１ｂに異常がある場合に、光源部２０１ａおよび２０１ｂからの光の出射を停止させる第２停止制御を行う例について説明する。なお、第１実施形態において、上記第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

図６に示すように、第２実施形態による光音響画像化装置２００は、一対の光源部２０１ａおよび２０１ｂと、光吸収体２０２ａ〜２０２ｃ（図７参照）と、検出部２０３と、制御部２０５とを備えている。なお、光源部２０１ａおよび２０１ｂは、検出部２０３を挟んでＸ１方向側およびＸ２方向側に略対称に構成されているので、以下では、Ｘ１方向側の光源部２０１ａのみについて説明する。

図７に示すように、光源部２０１ａは、複数のＬＥＤ素子１０ｂが互いに配線により直列接続されることにより、Ｙ１方向側から順に並ぶ３つのＬＥＤ素子郡２１１ａ〜２１１ｃを構成している。３つのＬＥＤ素子郡２１１ａ〜２１１ｃは、互いに同様の構成を備えている。また、３つのＬＥＤ素子郡２１１ａ〜２１１ｃは、それぞれ、Ｘ方向にＬＥＤ素子１０ｂが３列、Ｙ方向にＬＥＤ素子１０ｂが５列に配列されている。

光吸収体２０２ａ〜２０２ｃは、音響波伝搬部材４の内側面４ｂ上に複数設けられている。また、光吸収体２０２ａ〜２０２ｃは、光源部に対向して設けられている。また、光吸収体２０２ａ〜２０２ｃは、光源部光源部２０１ａの出射領域の一部を覆うように配置されている。詳細には、光吸収体２０２ａは、平面視において（Ｚ方向から見て）、ＬＥＤ素子郡２１１ａのＹ１方向側端部近傍かつ検出部２０３側（内側、Ｘ２方向側）に配置されている。また、光吸収体２０２ｂは、平面視において（Ｚ方向から見て）、ＬＥＤ素子郡２１１ｂのＹ方向における中央かつ検出部２０３側（内側、Ｘ２方向側）に配置されている。また、光吸収体２０２ｃは、平面視において（Ｚ方向から見て）、ＬＥＤ素子郡２１１ｃのＹ２方向側端部近傍かつ検出部２０３側（内側、Ｘ２方向側）に配置されている。

検出部２０３は、Ｙ方向に並ぶ複数の検出素子を含んでいる。詳細には、検出素子は、検出対象物Ｑ（図６参照）から発生する音響波Ｗ２（図６参照）を検出する画像化用検出素子２３０と、画像化用検出素子２３０よりも光吸収体２０２ａ〜２０２ｃの近傍に配置されるとともに、光吸収体２０２ａ〜２０２ｃから発生する音響波Ｗ１（図６参照）を検出する光源動作確認用検出素子２３１ａ〜２３１ｃとを含んでいる。すなわち、光源動作確認用検出素子２３１ａ〜２３１ｃは、画像化のための音響波Ｗ１を検出するようには構成されてはいない。また、光源動作確認用検出素子２３１ａ〜２３１ｃは、Ｙ方向において、光吸収体２０２ａ〜２０２ｃに対応する位置に３つ配置されている。また、画像化用検出素子２３０は、Ｙ方向に並ぶように３つの光源動作確認用検出素子２３１ａ〜２３１ｃの間に複数配置されている。

制御部２０５（図６参照）は、上記の通り、音響波伝搬部材４に対して被検体Ｐに接触していない場合に、光源部２０１ａからの光の出射を停止させる第１停止制御を行うように構成されている。

また、制御部２０５は、音響波伝搬部材４が被検体Ｐに接触されている場合において、光源部２０１ａに異常があることに起因して、複数の光源動作確認用検出素子２３１ａ〜２３１ｃにおいて検出された音響波Ｗ１およびＷ２の強度がそれぞれ所定の強度範囲に収まらない場合には、光源部２０１ａからの光の出射を停止させる第２停止制御を行うように構成されている。

なお、光源部２０１ａの異常とは、光源部２０１ａ（ＬＥＤ素子１０ｂ）の劣化により出射される光の光量が減少すること、ＬＥＤ素子郡（たとえば、ＬＥＤ素子郡２１１ａ）配線の一部断線に伴い一部のＬＥＤ素子１０ｂから光が出射されなくなること、および、ＬＥＤ素子郡（たとえば、ＬＥＤ素子郡２１１ａ）配線の一部断線に伴う断線していない他のＬＥＤ素子郡（ＬＥＤ素子郡２１１ａおよび２１１ｂ）に流入する電流の増加に起因して、他のＬＥＤ素子郡（ＬＥＤ素子郡２１１ａおよび２１１ｂ）を構成するＬＥＤ素子１０ｂに過大な電流が流れることなどを意味している。

このような光源部２０１ａの異常の有無は、光源動作確認用検出素子２３１ａ〜２３１ｃにおいて検出された音響波の強度Ｐｘと、上記所定の強度範囲を決定する下限しきい値Ｐｍｉｎおよび上限しきい値Ｐｍａｘとを比較することにより判断される。すなわち、検出された音響波の強度が、下限しきい値Ｐｍｉｎを下回るような弱すぎる場合や、上限しきい値Ｐｍａｘを上回るような強すぎる場合には、光源部２０１ａに異常があると判断される。

表示部６は、制御部２０５により第２停止制御が行われる場合には、光源部２０１ａからの光の出射を停止させる旨のメッセージを表示（報知）するように構成されている。

次に、図６〜図８を参照して、光源部２０１ａ（２０１ｂ）に異常があることに起因して、光源部２０１ａ（２０１ｂ）からの光の出射を停止させる第２停止制御を行う処理について、フローチャートに基づいて説明する。

まず、図８に示すように、ステップＳ１において、検出部２０３を介して被検体Ｐに音響波伝搬部材４が接触したこと（接触状態であること）が把握される。

そして、ステップＳ２において、検出部２０３の光源動作確認用検出素子２３１ａ〜２３１ｃを介して取得される音響波の強度に関する下限しきい値Ｐｍｉｎおよび上限しきい値Ｐｍａｘが設定される。

そして、ステップＳ３において、検出素子から超音波が出射される。そして、ステップＳ４において、検出対象物Ｑで反射された超音波の強度が画像化用検出素子２３０を介して取得される。そして、ステップＳ５において、取得された超音波の強度に基づいて超音波画像が取得される。

そして、ステップＳ６において、光源部２０１ａ（２０１ｂ）から光が出射される。そして、ステップＳ７において、主に光吸収体２０２ａ〜２０２ｃで発生された音響波Ｗ１の強度Ｐｘが光源動作確認用検出素子２３１ａ〜２３１ｃを介して取得される。同時に、主に検出対象物Ｑで発生された音響波Ｗ２の強度Ｐｙが画像化用検出素子２３０を介して取得される。

そして、ステップＳ８において、光源動作確認用検出素子２３１ａ〜２３１ｃを介して取得された音響波の強度Ｐｘが、下限しきい値Ｐｍｉｎよりも大きく、かつ、上限しきい値Ｐｍａｘよりも小さいか否かが判断される。そして、音響波の強度Ｐｘが下限しきい値Ｐｍｉｎ以下、または、上限しきい値Ｐｍａｘ以上であると判断される場合には、ステップＳ９に進む。すなわち、光源部２０１ａ（２０１ｂ）に異常があると判断される場合には、ステップＳ９に進む。なお、強度Ｐｘは、光源動作確認用検出素子２３１ａ〜２３１ｃのそれぞれにおいて検出される値である。そして、強度Ｐｘのうち少なくとも１つの値が、下限しきい値Ｐｍｉｎ以下、または、上限しきい値Ｐｍａｘ以上であると判断される場合には、ステップＳ９に進む。また、強度Ｐｘが、下限しきい値Ｐｍｉｎよりも大きく、かつ、上限しきい値Ｐｍａｘよりも小さいと判断される場合には、ステップＳ１１に進む。すなわち、光源部２０１ａ（２０１ｂ）に異常がないと判断される場合には、ステップＳ１１に進む。

そして、ステップＳ９において、表示部６を介して光源部２０１ａ（２０１ｂ）からの光の出射を停止させる旨のメッセージが表示（報知）される。そして、ステップＳ１０において、第２停止制御が行われ、光源部２０１ａ（２０１ｂ）からの光の出射が停止される。なお、ステップＳ９とステップＳ１０とは略同時に処理される。

また、ステップＳ１１において、（上記ステップＳ６で取得された）音響波の強度Ｐｙに基づいて音響波画像が取得される。そして、ステップＳ１２において、検出部２０３を介して被検体Ｐから音響波伝搬部材４が離れた状態（非接触状態）であるか否かが判断される。そして、非接触状態であると判断されるならば、図示しないが、上記第１実施形態において説明した第１停止制御が行われ、光源部２０１ａ（２０１ｂ）からの光の出射が停止される。また、接触状態であると判断される場合には、ステップＳ３に戻る。

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、上記第１実施形態と同様に、検出部２０３、光源部２０１ａ（２０１ｂ）および光吸収体２０２ａ〜２０２ｃに対して被検体側に配置されるとともに、被検体に接触する接触面４ａと、接触面４ａよりも検出部２０３および光源部２０１ａ（２０１ｂ）側で検出部２０３および光源部２０１ａ（２０１ｂ）に対向し、光吸収体２０２ａ〜２０２ｃが一部に設けられる内側面４ｂとを含み、光を透過し、光吸収体２０２ａ〜２０２ｃおよび検出対象物から発生する音響波を検出部２０３に伝搬するとともに、被検体に接触面４ａが接触している場合よりも、被検体に接触面４ａが接触していない場合の方が、接触面４ａで反射されて被検体側に導かれる光吸収体２０２ａ〜２０２ｃからの音響波の強度が大きくなるように、音響波を伝搬する音響波伝搬部材４を設け、検出部２０３により検出された音響波の強度が所定のしきい値以上の大きさである場合に、制御部２０５により、光源部２０１ａ（２０１ｂ）からの光の出射を停止させる第１停止制御を行う。これにより、制御部２０５の処理負荷を軽減することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、光吸収体２０２ａ〜２０２ｃを、光源部２０１ａ（２０１ｂ）に対向する音響波伝搬部材４の内側面４ｂの所定位置に設け、光源部２０１ａ（２０１ｂ）の光の出射領域の一部を覆うように配置する。これにより、光吸収体２０２ａ〜２０２ｃが光源部２０１ａ（２０１ｂ）に対向して設けられる場合には、光吸収体２０２ａ〜２０２ｃが光源部２０１ａ（２０１ｂ）の光の出射領域の一部を覆うように配置されるので、接触状態か否かを判断するために用いる光吸収体２０２ａ〜２０２ｃからの音響波を効率的に発生させることができる。

また、第２実施形態では、上記のように、検出部２０３は、検出対象物から発生する音響波を検出する画像化用検出素子２３０と、画像化用検出素子２３０よりも光吸収体２０２ａ〜２０２ｃの近傍に配置されるとともに、光吸収体２０２ａ〜２０２ｃから発生する音響波を検出する光源動作確認用検出素子２３１ａ〜２３１ｃとを含む。これにより、画像化用検出素子２３０よりも光源動作確認用検出素子２３１ａ〜２３１ｃの方が光吸収体２０２ａ〜２０２ｃの近傍に配置されるので、第１停止制御に用いることを目的とし、画像化を目的としない物質（光吸収体２０２ａ〜２０２ｃ）からの音響波を、画像化用検出素子２３０よりも光源動作確認用検出素子２３１ａ〜２３１ｃに到達しやすくすることができる。これにより、光源動作確認用検出素子２３１ａ〜２３１ｃで検出される音響波の強度が大きくなり、より正確に第１停止制御を行うことができる。また、画像化を目的としない物質（光吸収体２０２ａ〜２０２ｃ）からの音響波を、光源動作確認用検出素子２３１ａ〜２３１ｃよりも離れた位置に配置されている画像化用検出素子２３０に到達しにくくすることができるので、光吸収体２０２ａ〜２０２ｃからの音響波がノイズとして画像化され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、光吸収体２０２ａ〜２０２ｃは、複数設けられ、検出部２０３は、複数の検出素子を含み、制御部２０５は、音響波伝搬部材４が被検体に接触されている場合において、光源部２０１ａ（２０１ｂ）に異常があることに起因して、複数の検出素子において検出された音響波の強度がそれぞれ所定の強度範囲に収まらない場合には、光源部２０１ａ（２０１ｂ）からの光の出射を停止させる第２停止制御を行うように構成されている。これにより、光源部２０１ａ（２０１ｂ）の劣化により光の出力低下に起因して音響波の強度が部分的に小さくなる場合や、ＬＥＤ素子郡２１１ａ〜２１１ｃのいずれかの配線の断線により光の出力の変化に起因して音響波の強度が部分的に変化する場合などの光源部２０１ａ（２０１ｂ）の一部に異常がある場合に、光源部２０１ａ（２０１ｂ）からの光の出射を停止させることができるので、ユーザに光源部２０１ａ（２０１ｂ）の異常（故障や劣化など）を認識させるとともに、光源部２０１ａ（２０１ｂ）の交換などの異常に対する対応を促すことができる。また、光源部２０１ａ（２０１ｂ）の異常に起因して、ユーザが認識しない間に適切（鮮明）な被検体画像を得ることができない状況が発生するのを、事前に抑制することができる。その結果、特に、医療目的で使用される場合には、不鮮明な画像により誤った診断がなされ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、制御部２０５により第２停止制御を行う場合に、光源部２０１ａ（２０１ｂ）からの光の出射を停止させる旨のメッセージを報知する表示部６を設ける。これにより、表示部６により光源部２０１ａ（２０１ｂ）からの光の出射が停止される旨のメッセージを報知することができるので、ユーザに光の出射が停止されることをより確実に認識させることができる。また、第２停止制御が行われる場合に、異常に対する対応をより確実に促すことができる。

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および第２実施形態では、光吸収体を音響波伝搬部材の表面（内側面）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、光吸収体が音響波伝搬部材の接触面に対して、光源部および検出部側に配置されるのであれば、光吸収体を音響波伝搬部材の表面（内側面）上に設けなくてもよい。たとえば、光吸収体を音響波伝搬部材の表面近傍に埋め込むように設けてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、第１停止制御および第２停止制御を行う際に、報知部の一例としての表示部により所定のメッセージを報知するように構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、報知部の一例としてのアラーム部を設けることにより、所定のメッセージを報知してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、第１停止制御および第２停止制御を行う際に、光源部からの光の出射を停止させる旨のメッセージを報知した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、光源部からの光の出射を停止させる旨のメッセージを報知しなくてもよい。

また、上記第１実施形態では、検出部に対向する音響波伝播部材の内側面に光吸収体を設けた例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、光源部に対向する音響波伝播部材の内側面に光吸収体を設けてもよい。

また、上記第第２実施形態では、第２停止制御を行う際に、光源動作確認用検出素子により検出される音響波の強度に対して、上限しきい値および下限しきい値を設定して、光源部の異常を判断した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、上限しきい値および下限しきい値のうちの一方だけを設定して、光源部の異常を判断してもよい。

また、上記第２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。

また、上記第１〜第２実施形態では、光源部が、ＬＥＤ素子を含む例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、光源部が、ＬＥＤ素子以外の発光素子を含んでいてもよい。たとえば、図９に示す変形例のように、光源部３０１ａが、発光素子３１０ｂとして半導体レーザ素子または有機発光ダイオード素子を含んでいてもよい。また、半導体レーザ素子を含む場合には、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。また、有機発光ダイオード素子を含む場合には、薄型化が容易な有機発光ダイオード素子により、光源部３０１ａを容易に小型化することができる。

１ａ、１ｂ、２０１ａ、２０１ｂ、３０１ａ 光源部
２、２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ 光吸収体
３、２０３ 検出部
４ 音響波伝搬部材
４ａ 接触面
４ｂ 内側面（内側部）
５、２０５ 制御部
６ 表示部（報知部）
１０ｂ ＬＥＤ素子
１００、２００ 光音響画像化装置
２３０ 画像化用検出素子
２３１ａ、２３１ｂ、２３１ｃ 光源動作確認用検出素子
３１０ｂ 発光素子（半導体レーザ素子、有機発光ダイオード素子）

Claims (9)

1. 光源部と、
   前記光源部から照射された光を吸収することにより音響波を発生させる光吸収体と、
   前記光吸収体から発生する音響波、および、前記光源部から照射された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検出するための検出部と、
   前記検出部、前記光源部および前記光吸収体に対して前記被検体側に配置されるとともに、前記被検体に接触する接触面と、前記接触面よりも前記検出部および前記光源部側で前記検出部および前記光源部に対向し、前記光吸収体が一部に設けられる内側部とを含み、光を透過し、前記光吸収体および前記検出対象物から発生する音響波を前記検出部に伝搬するとともに、前記被検体に前記接触面が接触している場合よりも、前記被検体に前記接触面が接触していない場合の方が、前記接触面で反射されて前記被検体側に導かれる前記光吸収体からの音響波の強度が大きくなるように、音響波を伝搬する音響波伝搬部材と、
   前記検出部により検出された音響波の強度が所定のしきい値以上の大きさである場合に、前記光源部からの光の出射を停止させる第１停止制御を行う制御部とを備える、光音響画像化装置。
2. 前記光吸収体は、前記検出部または前記光源部に対向する前記音響波伝搬部材の前記内側部の所定位置に設けられ、前記検出部に対向して設けられる場合には、前記検出部の前記光源部側の端部近傍に配置される、請求項１に記載の光音響画像化装置。
3. 前記光吸収体は、前記検出部または前記光源部に対向する前記音響波伝搬部材の前記内側部の所定位置に設けられ、前記光源部に対向して設けられる場合には、前記光源部の光の出射領域の一部を覆うように配置される、請求項１に記載の光音響画像化装置。
4. 前記検出部は、前記検出対象物から発生する音響波を検出する画像化用検出素子と、前記画像化用検出素子よりも前記光吸収体の近傍に配置されるとともに、前記光吸収体から発生する音響波を検出する光源動作確認用検出素子とを含む、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. 前記光吸収体は、複数設けられ、
   前記検出部は、複数の検出素子を含み、
   前記制御部は、前記音響波伝搬部材が前記被検体に接触されている場合において、前記光源部に異常があることに起因して、前記複数の検出素子において検出された音響波の強度がそれぞれ所定の強度範囲に収まらない場合には、前記光源部からの光の出射を停止させる第２停止制御を行う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。
6. 前記制御部により前記第１停止制御および前記第２停止制御のうちの少なくとも一方が行われる場合には、前記光源部からの光の出射を停止させる旨のメッセージを報知する報知部をさらに備える、請求項５に記載の光音響画像化装置。
7. 前記光源部は、発光ダイオード素子を含む、請求項１〜６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、半導体レーザ素子を含む、請求項１〜６のいずれか1項に記載の光音響画像化装置。
9. 前記光源部は、有機発光ダイオード素子を含む、請求項１〜６のいずれか1項に記載の光音響画像化装置。

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