JP2018020184A - Subject information acquisition device and laser equipment - Google Patents

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匡哉 渡辺
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress generation of stray light in laser equipment that drives a shutter to stabilize a laser beam.SOLUTION: A subject information acquisition device includes: irradiation means for irradiating a subject with a laser beam; limiting means for limiting an output of a laser beam from the irradiation means; control means for controlling irradiation of a laser beam and driving of the limiting means; a probe for receiving an acoustic wave to be generated from a subject to which a laser beam is radiated; and constitution means for generating characteristic information of a subject with the use of an acoustic wave. The control means performs irradiation control for allowing a laser beam not to be radiated during driving of the limiting means.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、被検体情報取得装置およびレーザ装置に関する。   The present invention relates to an object information acquisition apparatus and a laser apparatus.

光を用いた光イメージング技術の一つとして、Photo Acoustic Imaging(PAI:光音響イメージング)がある。光音響イメージングでは、パルス光を被検体である生体に照射し、パルス光のエネルギー吸収により腫瘍等の被検部位で発生した音響波を探触子で受信する。そして探触子から出力される受信信号を解析処理することにより、生体内の光学特性分布を画像データとして取得する。   As one of optical imaging techniques using light, there is Photo Acoustic Imaging (PAI: photoacoustic imaging). In photoacoustic imaging, a living body that is a subject is irradiated with pulsed light, and acoustic waves generated at a test site such as a tumor due to energy absorption of the pulsed light are received by a probe. Then, by analyzing the received signal output from the probe, the optical characteristic distribution in the living body is acquired as image data.

特許文献1は、保持部材で両側から乳房を保持し、保持部材上を探触子が二次元的に走査しながら音響波を受信する装置について開示されている。探触子を二次元的に走査することで、被検体内の複数位置の特性情報を取得することができる。   Patent Document 1 discloses a device that holds a breast from both sides with a holding member and receives an acoustic wave while a probe scans the holding member two-dimensionally. By scanning the probe two-dimensionally, it is possible to acquire characteristic information at a plurality of positions in the subject.

また、レーザ装置から複数の波長の光を照射し得られた音響波からの信号を用いて、光吸収スペクトルが異なる物質の存在比率を算出する技術が研究されている。例えば、非特許文献1には、血液中に存在する酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとで光吸収スペクトルが異なる点に注目し、複数の波長を用いることで血液中の酸素飽和度を算出する手法が記載されている。   In addition, a technique for calculating the abundance ratio of substances having different light absorption spectra using signals from acoustic waves obtained by irradiating light of a plurality of wavelengths from a laser device has been studied. For example, Non-Patent Document 1 describes a method for calculating oxygen saturation in blood by using a plurality of wavelengths, focusing on the difference in light absorption spectrum between oxygenated hemoglobin and reduced hemoglobin present in blood. Has been.

特許文献2は、レーザ光源と生体組織との間のレーザ光の光路に、開閉動作して、レーザ光の通過を制御するシャッタを設置した光音響装置が開示されている。この装置は、レーザ光が安定するまでシャッタを閉じ、照射のタイミングでシャッタを開く制御を行うことで、安定してレーザ光を照射可能としている。   Patent Document 2 discloses a photoacoustic apparatus in which a shutter that opens and closes and controls the passage of laser light is installed in an optical path of laser light between a laser light source and a living tissue. In this apparatus, the shutter is closed until the laser beam is stabilized, and the shutter is opened at the irradiation timing, so that the laser beam can be irradiated stably.

特開2010−022812号公報JP 2010-022812 A 特開2012−173246号公報JP 2012-173246 A

Journal of Biomedical Optics 14(5), 054007Journal of Biomedical Optics 14 (5), 054007

特許文献2においては、シャッタを設けてレーザ光が熱的に安定するまで、シャッタを閉じ、光音響波を測定するときのみシャッタを開くことで、安定したレーザ光を照射している。
しかし、シャッタを開いている途中にレーザを照射した場合、完全にシャッタが開ききっていないところにレーザが照射され、迷光が発生する可能性があった。迷光が発生すると装置を構成しているセンサなどの機器が故障する可能性があった。
In Patent Document 2, a stable laser beam is irradiated by closing the shutter and opening the shutter only when measuring photoacoustic waves until the laser beam is thermally stabilized by providing a shutter.
However, when the laser is irradiated while the shutter is open, there is a possibility that the laser is irradiated where the shutter is not completely opened, and stray light may be generated. When stray light is generated, there is a possibility that a device such as a sensor constituting the apparatus may break down.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、シャッタを駆動してレーザ光を安定させるレーザ装置において、迷光の発生を抑制することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to suppress the generation of stray light in a laser device that drives a shutter to stabilize laser light.

本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
被検体にレーザ光を照射する照射手段と、
前記照射手段からのレーザ光の出力を制限する制限手段と、
前記レーザ光の照射および前記制限手段の駆動を制御する制御手段と、
前記レーザ光を照射された被検体から発生する音響波を受信する探触子と、
前記音響波を用いて前記被検体の特性情報を生成する構成手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記制限手段が駆動中は前記レーザ光を照射しないものとする照射制御を行う
ことを特徴とする被検体情報取得装置である。
The present invention employs the following configuration. That is,
Irradiating means for irradiating the subject with laser light;
Limiting means for limiting the output of the laser light from the irradiation means;
Control means for controlling irradiation of the laser light and driving of the limiting means;
A probe for receiving an acoustic wave generated from the subject irradiated with the laser beam;
Means for generating characteristic information of the subject using the acoustic wave;
Have
The object information acquisition apparatus according to claim 1, wherein the control unit performs irradiation control in which the laser beam is not irradiated while the limiting unit is driven.

本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
レーザ光を照射する照射手段と、
前記照射手段からのレーザ光の出力を制限する制限手段と、
前記レーザ光の照射および前記制限手段の駆動を制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記制限手段が駆動中は前記レーザ光を照射しないものとする照射制御を行う
ことを特徴とするレーザ装置である。
The present invention also employs the following configuration. That is,
Irradiating means for irradiating laser light;
Limiting means for limiting the output of the laser light from the irradiation means;
Control means for controlling irradiation of the laser light and driving of the limiting means;
Have
The control unit is a laser device that performs irradiation control so that the laser beam is not irradiated while the limiting unit is driven.

本発明によれば、シャッタを駆動してレーザ光を安定させるレーザ装置において、迷光の発生を抑制できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, generation | occurrence | production of a stray light can be suppressed in the laser apparatus which drives a shutter and stabilizes a laser beam.

被検体情報取得装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the subject information acquisition apparatus. シャッタ駆動時に照射を制限する一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example which restrict | limits irradiation at the time of shutter drive. レーザ装置の構成を示す模式図。The schematic diagram which shows the structure of a laser apparatus.

以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状およびそれらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described below should be changed as appropriate according to the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. It is not intended to limit the following description.

本発明において、音響波とは、音波、超音波、光音響波、光超音波と呼ばれる弾性波を含み、受信器は、被検体内を伝播した音響波を受信する。つまり、本発明の被検体情報取得装置とは、被検体に光(電磁波)を照射することにより被検体内で発生した音響波を受信して、被検体内の特性情報を取得する光音響効果を利用した装置を含む。   In the present invention, the acoustic wave includes an acoustic wave called a sound wave, an ultrasonic wave, a photoacoustic wave, and an optical ultrasonic wave, and the receiver receives the acoustic wave propagated in the subject. That is, the subject information acquisition apparatus of the present invention receives the acoustic wave generated in the subject by irradiating the subject with light (electromagnetic wave), and acquires the characteristic information in the subject. Includes devices that use.

このとき取得される被検体内の特性情報とは、光照射によって生じた音響波の初期音圧や、あるいは、初期音圧から導かれる光エネルギー吸収密度や、吸収係数、組織を構成する物質の濃度等を反映した被検体情報を示す。物質の濃度とは、例えば、酸素飽和度やオキシ・デオキシヘモグロビン濃度などである。また、特性情報としては、数値データとしてではなく、被検体内の各位置の分布情報として取得しても良い。つまり、吸収係数分布や酸素飽和度分布等の分布情報を画像データとして取得しても良い。   The characteristic information in the subject acquired at this time is the initial sound pressure of the acoustic wave generated by the light irradiation, or the light energy absorption density derived from the initial sound pressure, the absorption coefficient, and the substance constituting the tissue. The subject information reflecting the concentration and the like is shown. The concentration of the substance is, for example, oxygen saturation or oxy / deoxyhemoglobin concentration. Further, the characteristic information may be acquired not as numerical data but as distribution information of each position in the subject. That is, distribution information such as an absorption coefficient distribution and an oxygen saturation distribution may be acquired as image data.

以下、図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。なお、同一の構成要素には原則として同一の符号を付して、説明を省略する。本発明は被検体情報取得装置やレーザ装置の作動方法、制御方法としても捉えられる。本発明はまた、制御方法を情報処理装置等に実施させるプログラムとしても捉えられる。
詳細は各実施形態において説明するが、本発明はレーザ照射中にシャッタの駆動を行わないことを特徴とする。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component in principle, and description is abbreviate | omitted. The present invention can also be understood as an operation method and a control method of an object information acquisition apparatus and a laser apparatus. The present invention can also be understood as a program for causing an information processing apparatus or the like to execute a control method.
Although details will be described in each embodiment, the present invention is characterized in that the shutter is not driven during laser irradiation.

<実施形態>
本実施形態では、光音響効果を利用した装置において、シャッタを駆動中にレーザの照射を行わない方法について説明する。
<Embodiment>
In the present embodiment, a method of not performing laser irradiation while driving a shutter in an apparatus using the photoacoustic effect will be described.

(装置の基本的な構成)
図1は、本実施形態における被検体情報取得装置の構成を示すブロック図である。
被検体情報取得装置は、生体等の被検体101を保持する保持部材102、光を照射する照射ユニット103、音響波を受信し受信信号に変換する受信器である探触子104を備える。装置はさらに、受信信号を増幅してデジタル信号に変換する計測部105、デジタル化された受信信号の積算処理等を行う信号処理部106、信号処理部からの出力信号を用いて画像データを生成する画像構成部107を備える。装置はさらに、画像構成部107で生成された画像を表示する画像表示部108、照射ユニット103および探触子104の移動させる、走査制御部109を備える。
以下、各ブロックの詳細を述べる。
(Basic equipment configuration)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the subject information acquisition apparatus according to this embodiment.
The subject information acquisition apparatus includes a holding member 102 that holds a subject 101 such as a living body, an irradiation unit 103 that emits light, and a probe 104 that is a receiver that receives an acoustic wave and converts it into a received signal. The apparatus further generates image data using an output signal from a measurement unit 105 that amplifies the received signal and converts it into a digital signal, a signal processing unit 106 that performs integration processing of the digitized received signal, and the like. The image construction unit 107 is provided. The apparatus further includes an image display unit 108 that displays an image generated by the image configuration unit 107, a scanning control unit 109 that moves the irradiation unit 103 and the probe 104.
Details of each block will be described below.

(保持部材)
被検体101としては、例えば生体の乳房が考えられる。保持部材102は、被検体101を両側から保持する第一保持部材102Aと第二保持部材102Bの2枚1対で構成される。両保持部材は、保持間隙と保持圧力を変更するために、図示しない保持機構によって相対位置が制御される。以降の説明において、保持部材102Aと102Bとを区別する必要がない場合は、まとめて保持部材102と表記する。
(Holding member)
As the subject 101, for example, a living body breast can be considered. The holding member 102 is configured by a pair of a first holding member 102A and a second holding member 102B that hold the subject 101 from both sides. The relative positions of the two holding members are controlled by a holding mechanism (not shown) in order to change the holding gap and the holding pressure. In the following description, when it is not necessary to distinguish the holding members 102A and 102B, they are collectively referred to as the holding member 102.

保持部材102で被検体101を挟むことで被検体101が固定され、被検体101が動くことによる計測誤差が低減される。また、光の浸達深度に合わせて、被検体101を所望の厚さに調整することができる。なお、保持部材102Bは、光の光路上に位置するため、ポリメチルペンテン等、使用する光に対して高い透過率を有する材料が好ましい。また、探触子104側の保持部材102Aは、探触子104との音響整合性が高い部材であることが好ましい。
ユーザは筐体に設けられた不図示の扉を開けて被検体101を保持する手技を行った後、保持部材102を固定し、扉を閉めて撮影を開始する。
The subject 101 is fixed by sandwiching the subject 101 between the holding members 102, and measurement errors due to movement of the subject 101 are reduced. Further, the subject 101 can be adjusted to a desired thickness in accordance with the penetration depth of light. Note that since the holding member 102B is located on the optical path of light, a material having high transmittance with respect to light to be used, such as polymethylpentene, is preferable. In addition, the holding member 102A on the probe 104 side is preferably a member having high acoustic matching with the probe 104.
The user opens a door (not shown) provided in the housing and performs a procedure for holding the subject 101, then fixes the holding member 102, closes the door, and starts imaging.

(照射ユニット)
被検体101に対して光を照射する照射ユニット103は、光を発生する光源と、光源からの光を被検体へ導き照射する照射部から構成される。照射ユニットは、本発明の照射手段に相当する。
光源としては、530〜1300nmの近赤外領域に中心波長を有するパルス光(パルス幅100nsec以下)を発生可能な固体レーザが好ましい。例えば、Yttrium−Aluminium−GarnetレーザやTitan−Sapphireレーザが使用される。なお、発光波長は、計測対象とする被検体内の光吸収物質(例えばヘモグロビンやグルコース、コレステロールなど)に応じて530nmから1300nmの間で切り替えられる。
(Irradiation unit)
The irradiation unit 103 that irradiates the subject 101 with light includes a light source that generates light and an irradiation unit that guides and irradiates light from the light source to the subject. The irradiation unit corresponds to the irradiation means of the present invention.
As the light source, a solid laser capable of generating pulsed light having a center wavelength in the near infrared region of 530 to 1300 nm (pulse width of 100 nsec or less) is preferable. For example, a Yttrium-Aluminium-Garnet laser or a Titan-Sapphire laser is used. Note that the emission wavelength is switched between 530 nm and 1300 nm according to a light absorbing substance (for example, hemoglobin, glucose, cholesterol, etc.) in the subject to be measured.

光源は、パルスフォーミングネットワーク、フラッシュランプ、レーザ媒質、Q−スイッチ、波長切り替え手段、可変電圧電源、電圧制御手段、光照射制限手段、光照射制限駆動手段、光照射制限制御手段から構成される。   The light source includes a pulse forming network, a flash lamp, a laser medium, a Q-switch, a wavelength switching unit, a variable voltage power supply, a voltage control unit, a light irradiation restriction unit, a light irradiation limitation driving unit, and a light irradiation limitation control unit.

電圧制御手段では可変電圧電源を制御し、パルスフォーミングネットワークで可変電圧
電源の電圧に応じて電荷を蓄積し、蓄積した電荷から高電流パルスを作成する。さらにパルスフォーミングネットワークからの高電流パルスを、フラッシュランプへと送りレーザ媒質を励起させることでレーザ光を発光する。
Q−スイッチはQ−スイッチングすることで励起されたレーザ媒質から、ジャイアントパルスを出力する。
The voltage control means controls the variable voltage power supply, accumulates charges according to the voltage of the variable voltage power supply by the pulse forming network, and creates a high current pulse from the accumulated charges. Further, a high current pulse from a pulse forming network is sent to a flash lamp to excite the laser medium, thereby emitting laser light.
The Q-switch outputs a giant pulse from the laser medium excited by Q-switching.

光照射制限手段(ここではシャッタ)は、後述の照射部からのレーザの出力を防ぐために、光路上の出射端側に配置され、閉じているときには光を完全に遮光し、開いているときには光が出力される。光照射制限手段は、本発明の制限手段に相当する。
光照射制限手段は光照射制限駆動手段によって制御される。光照射制限制御手段では光照射駆動手段を監視する、また、電圧制御手段、もしくはQ−スイッチへレーザの出力を抑制する通知を行う。光照射制限駆動手段は、シャッタを駆動する動力源に相当する。光照射制限制御手段は、動力源に駆動指示を与える情報処理装置または回路等に相当する。光照射制限制御手段は、本発明の制御手段の一機能に相当する。
The light irradiation limiting means (shutter in this case) is disposed on the emission end side on the optical path in order to prevent laser output from an irradiation unit, which will be described later, and completely blocks light when closed, and light when opened. Is output. The light irradiation limiting means corresponds to the limiting means of the present invention.
The light irradiation limiting unit is controlled by the light irradiation limiting driving unit. The light irradiation restriction control means monitors the light irradiation driving means, and notifies the voltage control means or the Q-switch to suppress the laser output. The light irradiation restriction driving means corresponds to a power source for driving the shutter. The light irradiation restriction control means corresponds to an information processing device or a circuit that gives a drive instruction to the power source. The light irradiation restriction control means corresponds to one function of the control means of the present invention.

波長切り替え手段において使用する波長を変更する。使用する波長を変更するときに生じる不安定なレーザ光は光照射制限手段によって遮断し、有効なレーザ光のみを使用する。そのため、波長を変更するときには光照射制御手段を閉じた状態にし、レーザの出力を制限する。光照射制限手段はまた、光照射開始時の不安定な状態での出力制御にも用いられる。   The wavelength used in the wavelength switching means is changed. Unstable laser light generated when changing the wavelength to be used is blocked by the light irradiation limiting means, and only effective laser light is used. For this reason, when changing the wavelength, the light irradiation control means is closed to limit the laser output. The light irradiation limiting means is also used for output control in an unstable state at the start of light irradiation.

これら構成要素のうち、主要な部分について図3に示す。制御コントローラ303は装置全体を制御する。レーザ媒質301にフラッシュランプ(不図示)からの励起光が照射され反転分布状態となったのち、制御コントローラ303からのレーザ照射指示S1を受けてレーザが照射される。照射指示は例えばQ−スイッチングにより行われる。
このとき、波長切り替え手段302に波長変更指示S2を出力しておくことにより、所望の波長が選択される。波長の選択はフィルタやプリズム等、既知の手法を利用できる。また、シャッタである光照射制限手段304が開閉指示S3によって閉じられていた場合、光はアウトプットカプラ305から出力されない。
Among these components, main parts are shown in FIG. A controller 303 controls the entire apparatus. After the laser medium 301 is irradiated with excitation light from a flash lamp (not shown) to be in an inversion distribution state, the laser is irradiated upon receiving a laser irradiation instruction S1 from the controller 303. The irradiation instruction is performed by Q-switching, for example.
At this time, a desired wavelength is selected by outputting a wavelength change instruction S2 to the wavelength switching means 302. The wavelength can be selected using a known method such as a filter or a prism. Further, when the light irradiation limiting means 304 that is a shutter is closed by the opening / closing instruction S <b> 3, no light is output from the output coupler 305.

ただし、光照射制限手段がメカニカルシャッタであれば、開閉動作に一定の時間を要する。そのため、シャッタが開閉指示を受信してから開き切る前、あるいは閉じ切る前に光が照射されると、光の少なくとも一部が迷光となる可能性がある。例えば、パルスレーザ光の照射周波数が20Hzであり、シャッタを開く動作に100msの時間がかかるとすると、シャッタを開く途中にレーザが照射されてしまう。そこで、本発明の制御が必要となる。   However, if the light irradiation limiting means is a mechanical shutter, a certain time is required for the opening and closing operation. Therefore, if light is irradiated before the shutter opens or closes after receiving the opening / closing instruction, at least part of the light may become stray light. For example, if the irradiation frequency of the pulse laser beam is 20 Hz and the operation of opening the shutter takes 100 ms, the laser is irradiated while the shutter is being opened. Therefore, the control of the present invention is necessary.

以下で図2のフローチャートを参照し、使用するレーザの波長を切り替える時に、光照射制限手段を駆動し、レーザの出力を制限する手法を説明する。
図2は波長を切り替えるところから開始される。
A method for limiting the output of the laser by driving the light irradiation limiting means when switching the wavelength of the laser to be used will be described below with reference to the flowchart of FIG.
FIG. 2 starts from switching wavelengths.

まずステップS201において、現在、光照射制限制御手段が光照射制限手段を駆動中かをチェックする。このとき、駆動中かを判断する方法としては、光照射制限駆動手段が光照射制御手段を駆動しているかを、センサなどを用いて監視する方法がある。また、周期的に光照射制限駆動手段が光照射制御手段を駆動している場合は、その周期間隔を光照射制限制御手段がチェックする方法などがある。   First, in step S201, it is checked whether the light irradiation restriction control means is currently driving the light irradiation restriction means. At this time, as a method for determining whether the light is being driven, there is a method of monitoring whether the light irradiation restriction driving means is driving the light irradiation control means using a sensor or the like. In addition, when the light irradiation restriction driving means periodically drives the light irradiation control means, there is a method in which the light irradiation restriction control means checks the periodic interval.

次にステップS202において、光照射制限手段を駆動中であるか否かを判定する。
判定結果がNO(駆動中ではない)であれば、ステップS203に進み、電圧制御手段では可変電圧電源を制御して、レーザを出力する。
一方、判定結果がYES(駆動中)であれば、ステップS204に進み、レーザの出力を抑制する制御を行う。まず、光照射制限制御手段では、電圧制御手段、もしくはQ−スイッチへレーザの出力を止める通知を行う。通知を受けた電圧制御手段もしくはQ−スイッチではレーザ出力を抑制する制御を行う。
Next, in step S202, it is determined whether or not the light irradiation limiting means is being driven.
If the determination result is NO (not driving), the process proceeds to step S203, where the voltage control means controls the variable voltage power source and outputs a laser.
On the other hand, if the determination result is YES (during driving), the process proceeds to step S204 to perform control for suppressing the output of the laser. First, the light irradiation restriction control means notifies the voltage control means or the Q-switch to stop the laser output. The voltage control means or Q-switch that has received the notification performs control to suppress the laser output.

S204における具体的な電圧制御手段の制御には、可変電圧電源からパルスフォーミングネットワークへの電圧の投入を抑制する方法、フラッシュランプへのパルスの投下を抑制する方法がある。また、Q−スイッチの制御としては、レーザ出力のためのQ−スイッチングを禁止する方法が考えられる。光照射制限制御手段レーザの出力を止める通知を行うのは、電圧制御手段とQ−スイッチのどちらかだけでも良いし、両方に通知する構成でも良い。
特に、可変電圧電源からパルスフォーミングネットワークへの電圧の投下を抑制する方法は、そもそもレーザ媒質の励起が行われないため、より確実にレーザの出力を制限可能である。
Specific control of the voltage control means in S204 includes a method for suppressing the voltage application from the variable voltage power source to the pulse forming network and a method for suppressing the pulse application to the flash lamp. As a control of the Q-switch, a method of prohibiting Q-switching for laser output is conceivable. The light irradiation restriction control means The notification of stopping the output of the laser may be given only by either the voltage control means or the Q-switch, or by a configuration in which both are notified.
In particular, the method of suppressing the voltage drop from the variable voltage power source to the pulse forming network does not excite the laser medium in the first place, and therefore can more reliably limit the laser output.

また、上述のようなレーザの出力をまったく行わない制御をするのではなく、例えば、可変電圧電源からパルスフォーミングネットワークへの電圧の投下を少なくすることでレーザの出力を小さくすることで迷光を弱める制御をおこなう構成でもかまわない。
本実施形態では波長切り替え時の光照射制御手段の開閉動作時にレーザ発光を制限する制御を行う例を記載したが、波長切り替え時以外でも光照射制御手段の開閉動作を行う際に、以上のようなレーザ発光を制限する制御を行ってもよい。
Also, instead of performing control such that the laser output is not performed at all as described above, for example, the stray light is weakened by reducing the laser output by reducing the voltage drop from the variable voltage power source to the pulse forming network. It does not matter even if the control is performed.
In the present embodiment, an example is described in which control is performed to limit laser emission during the opening / closing operation of the light irradiation control unit at the time of wavelength switching. Control for limiting the laser emission may be performed.

光源は、通常、照射周波数が決まっている。これは、所望の強度のパルス光を継続的に照射するために、設計値として定められる。この照射周波数は、単位時間に行える光音響測定の回数に影響するため、高ければ高いほど好ましい。   The irradiation frequency is usually determined for the light source. This is determined as a design value in order to continuously irradiate pulse light having a desired intensity. Since this irradiation frequency affects the number of photoacoustic measurements that can be performed per unit time, the higher the irradiation frequency, the better.

照射部としては、例えば、光を反射するミラーや、光を集光したり拡大したり形状を変化させるレンズ、光を分散・屈折・反射するプリズム、光を伝搬させる光ファイバ、拡散板等が挙げられる。照射部は、光源から発せられた光が被検体の所望の領域に所望の形状で照射されれば、どのようなものを用いてもかまわない。   Examples of the irradiating unit include a mirror that reflects light, a lens that collects and enlarges light, and changes its shape, a prism that disperses, refracts, and reflects light, an optical fiber that propagates light, and a diffuser plate Can be mentioned. Any irradiation unit may be used as long as light emitted from the light source is irradiated in a desired shape onto a desired region of the subject.

(探触子)
探触子104は、音響波を受信して電気信号(受信信号)に変換する素子を備える。探触子104の素子としては、圧電現象を用いた変換素子、光の共振を用いた変換素子、静電容量の変化を用いた変換素子などが考えられる。音響波を受信して電気信号に変換できるものであれば、どのような素子を用いてもよい。複数の素子を1次元または2次元に配置した探触子を用いれば、測定面積の拡大、測定時間の短縮、SN比向上などの点で好ましい。
(Probe)
The probe 104 includes an element that receives an acoustic wave and converts it into an electrical signal (received signal). As the element of the probe 104, a conversion element using a piezoelectric phenomenon, a conversion element using optical resonance, a conversion element using a change in capacitance, and the like can be considered. Any element that can receive an acoustic wave and convert it into an electrical signal may be used. Use of a probe in which a plurality of elements are arranged one-dimensionally or two-dimensionally is preferable in terms of increasing the measurement area, shortening the measurement time, improving the SN ratio, and the like.

なお、発生する音響波の音圧は光の光強度に比例するため、受信信号のSN比を向上させるには、探触子の前面の領域を照射することが好ましい。そのため、照射ユニット103の光の出射端と探触子104とは被検体を挟んで対向する位置に配置することが好ましい。そして走査制御部109により、光の出射端と探触子104とは両者の位置関係を保つように同期して走査されることが好ましい。また、照射部が探触子104側にも光を導くことで、被検体101に対して探触子104と同じ側からも光を照射できる。   Since the sound pressure of the generated acoustic wave is proportional to the light intensity, it is preferable to irradiate the area in front of the probe in order to improve the SN ratio of the received signal. Therefore, it is preferable to arrange the light emitting end of the irradiation unit 103 and the probe 104 at a position facing each other with the subject interposed therebetween. It is preferable that the scanning control unit 109 scans the light emitting end and the probe 104 in synchronization so as to maintain the positional relationship between them. In addition, since the irradiation unit guides light to the probe 104 side, the object 101 can be irradiated with light from the same side as the probe 104.

(計測部)
計測部105は、探触子104から入力されるアナログ信号(アナログの受信信号)を増幅する信号増幅部と、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部から構成される。信号増幅部では、被検体内の深度によらずに均一なコントラストをもつ画像データ
を得るために、光の照射から音響波が探触子の素子に到達するまでの時間に応じて増幅利得を増減する制御などを行う。
(Measurement part)
The measurement unit 105 includes a signal amplification unit that amplifies an analog signal (analog reception signal) input from the probe 104 and an A / D conversion unit that converts the analog signal into a digital signal. In the signal amplification unit, in order to obtain image data having a uniform contrast regardless of the depth in the subject, the amplification gain is increased according to the time from the irradiation of the light until the acoustic wave reaches the element of the probe. Perform control to increase or decrease.

(信号処理部)
信号処理部106は、計測部105から出力されたデジタルの受信信号に対して素子の感度ばらつき補正や、物理的または電気的に欠損した素子の補完処理、図示しない記録媒体への記録動作、ノイズ低減のための積算処理などを行う。積算処理は、被検体101に対して同じ走査位置で音響波の受信を繰り返し行い、受信信号の加算平均処理を行うことでシステムノイズを低減して、受信信号のSN比を向上するために行う。
(Signal processing part)
The signal processing unit 106 corrects element sensitivity variation for the digital received signal output from the measuring unit 105, complements a physically or electrically missing element, recording operation on a recording medium (not shown), noise Perform integration processing for reduction. The integration process is performed in order to reduce the system noise and improve the S / N ratio of the received signal by repeatedly receiving the acoustic wave with respect to the subject 101 at the same scanning position and performing the averaging process of the received signal. .

(画像構成部)
画像構成部107は、信号処理部106から出力された信号を用いて、被検体101内の各位置の光学的な特性情報を示す分布(吸収係数分布や酸素飽和度分布等の特性分布)を画像データとして取得する。また、生成した画像データに対して、輝度の調整や歪補正、注目領域の切り出しなどの各種補正処理を適用して、より診断に好ましい画像データを取得してもよい。画像構成部は、本発明の構成手段に相当する。本発明の構成手段には更に、上記の計測部や信号処理部の機能を含め得る。
(Image composition part)
The image construction unit 107 uses the signal output from the signal processing unit 106 to generate a distribution (characteristic distribution such as an absorption coefficient distribution or an oxygen saturation distribution) indicating optical characteristic information at each position in the subject 101. Acquired as image data. Further, image data that is more suitable for diagnosis may be acquired by applying various correction processes such as brightness adjustment, distortion correction, and extraction of a region of interest to the generated image data. The image construction unit corresponds to the construction means of the present invention. The constituent means of the present invention may further include the functions of the measurement unit and the signal processing unit.

(画像表示部)
画像表示部108は、画像構成部107より画像データが入力され、特性分布の画像を表示する。
(Image display part)
The image display unit 108 receives the image data from the image configuration unit 107 and displays an image of the characteristic distribution.

(走査制御部)
走査制御部109は、上述したように、光の出射端と探触子104の走査位置を制御する。被検体101に対して二次元走査して各走査位置で音響波の受信を行うことで、小型の探触子でも広い範囲の特性情報を取得できる。
本実施形態では、保持部材102上を、照射ユニット103および探触子104を走査して音響波を受信する構成としたが、複数の波長を用いて、手動で探触子を走査し光音響測定を行う装置においても本実施形態を適用可能である。
手動で探触子を走査し光音響測定を行う装置に適用した場合、波長切り替えに伴い、測定に用いない不要な照射光を被検体に照射してしまうことを防ぐことができる。被検体が生体の場合は特に、不要な光の照射は抑制する必要がある。
(Scanning control unit)
As described above, the scanning control unit 109 controls the light emission end and the scanning position of the probe 104. By performing two-dimensional scanning on the subject 101 and receiving acoustic waves at each scanning position, a wide range of characteristic information can be acquired even with a small probe.
In the present embodiment, the irradiation member 103 and the probe 104 are scanned on the holding member 102 to receive acoustic waves. However, the probe is manually scanned using a plurality of wavelengths, and photoacoustics are obtained. The present embodiment can also be applied to an apparatus that performs measurement.
When applied to an apparatus that manually scans the probe and performs photoacoustic measurement, it is possible to prevent the subject from being irradiated with unnecessary irradiation light that is not used for measurement due to wavelength switching. Especially when the subject is a living body, it is necessary to suppress unnecessary light irradiation.

103:照射ユニット,104:探触子,107:画像構成部,301:レーザ媒質,302:波長切り替え手段,303:制御コントローラ,304:光照射制限手段   103: Irradiation unit, 104: Probe, 107: Image construction unit, 301: Laser medium, 302: Wavelength switching means, 303: Control controller, 304: Light irradiation limiting means

Claims (8)

被検体にレーザ光を照射する照射手段と、
前記照射手段からのレーザ光の出力を制限する制限手段と、
前記レーザ光の照射および前記制限手段の駆動を制御する制御手段と、
前記レーザ光を照射された被検体から発生する音響波を受信する探触子と、
前記音響波を用いて前記被検体の特性情報を生成する構成手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記制限手段が駆動中は前記レーザ光を照射しないものとする照射制御を行う
ことを特徴とする被検体情報取得装置。
Irradiating means for irradiating the subject with laser light;
Limiting means for limiting the output of the laser light from the irradiation means;
Control means for controlling irradiation of the laser light and driving of the limiting means;
A probe for receiving an acoustic wave generated from the subject irradiated with the laser beam;
Means for generating characteristic information of the subject using the acoustic wave;
Have
The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the control unit performs irradiation control in which the laser beam is not irradiated while the limiting unit is driven.
前記制限手段は、前記レーザ光の光路上に配置されたシャッタであり、
前記制御手段は、前記シャッタの開閉動作のときに、前記照射制御を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の被検体情報取得装置。
The limiting means is a shutter disposed on the optical path of the laser light,
The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the control unit performs the irradiation control when the shutter is opened and closed.
前記照射手段は複数の波長から選択された波長のレーザ光を照射し、
前記制御手段は、前記レーザ光の波長を変更するときに、前記照射制御を行う
ことを特徴とする請求項1または2に記載の被検体情報取得装置。
The irradiation means irradiates a laser beam having a wavelength selected from a plurality of wavelengths,
The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the control unit performs the irradiation control when changing the wavelength of the laser beam.
前記照射手段は、パルスフォーミングネットワークで作成されたパルスを受信したフラッシュランプがレーザ媒質を励起し、Q−スイッチが前記レーザ媒質をQ−スイッチングすることによってレーザ光を照射するものである
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。
The irradiating means irradiates a laser beam by a flash lamp receiving a pulse created by a pulse forming network exciting a laser medium and a Q-switch Q-switching the laser medium. The subject information acquisition apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記制御手段は、前記パルスフォーミングネットワークへの電圧の投入を抑制することにより、前記照射制御を行う
ことを特徴とする請求項4に記載の被検体情報取得装置。
The object information acquiring apparatus according to claim 4, wherein the control unit performs the irradiation control by suppressing application of a voltage to the pulse forming network.
前記制御手段は、前記フラッシュランプへのパルスの投下を抑制することにより、前記照射制御を行う
ことを特徴とする請求項4に記載の被検体情報取得装置。
The object information acquiring apparatus according to claim 4, wherein the control unit performs the irradiation control by suppressing a drop of a pulse to the flash lamp.
前記制御手段は、前記Q−スイッチに対してQ−スイッチングを禁止することにより、前記照射制御を行う
ことを特徴とする請求項4に記載の被検体情報取得装置。
The object information acquiring apparatus according to claim 4, wherein the control unit performs the irradiation control by prohibiting Q-switching with respect to the Q-switch.
レーザ光を照射する照射手段と、
前記照射手段からのレーザ光の出力を制限する制限手段と、
前記レーザ光の照射および前記制限手段の駆動を制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記制限手段が駆動中は前記レーザ光を照射しないものとする照射制御を行う
ことを特徴とするレーザ装置。
Irradiating means for irradiating laser light;
Limiting means for limiting the output of the laser light from the irradiation means;
Control means for controlling irradiation of the laser light and driving of the limiting means;
Have
The laser device according to claim 1, wherein the control unit performs irradiation control such that the laser beam is not irradiated while the limiting unit is driven.
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