JP2019037577A - Acoustic wave probe and acoustic wave image apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、音響波プローブ、及び音響波画像装置に関する。特には、音響波装置本体と無線で通信可能なハンドヘルド型音響波プローブに関する。 The present invention relates to an acoustic wave probe and an acoustic wave imaging apparatus. In particular, the present invention relates to a handheld acoustic wave probe that can wirelessly communicate with an acoustic wave device main body.
近年、光を利用したイメージング技術として、光音響効果を利用して被検体の内部を画像化する光音響装置が研究・開発されている。光音響装置は、被検体に照射された光のエネルギーを吸収した光吸収体から光音響効果により発生する超音波(光音響波)を用いて再構成を行い、吸収係数分布画像を形成できる。そして、吸収係数分布画像から、被検体内の構造画像や機能画像を生成する装置である。 In recent years, as an imaging technique using light, a photoacoustic apparatus that images the inside of a subject using a photoacoustic effect has been researched and developed. The photoacoustic apparatus can perform reconstruction using an ultrasonic wave (photoacoustic wave) generated by a photoacoustic effect from a light absorber that has absorbed the energy of light irradiated on the subject, and can form an absorption coefficient distribution image. And it is an apparatus which produces | generates the structure image and functional image in a subject from an absorption coefficient distribution image.
光音響装置においても超音波診断装置と同様にハンドヘルド型プローブの形状を成し、容易に観察部位にアクセスできる装置が研究・開発されている。 In the photoacoustic apparatus, as in the case of an ultrasonic diagnostic apparatus, a device that has the shape of a handheld probe and can easily access an observation site has been researched and developed.
特許文献1には、超音波診断装置の二次電池を具備した複数種類の超音波プローブを充電可能な給電部を有する超音波プローブ充電装置が開示されている。そして、特許文献1には、無線通信可能な超音波プローブの種類により異なる二次電池を使用すること、超音波プローブの種類により異なる充電プロファイルに基づいて充電することが開示されている。
発明者は、特許文献1に記載の技術について検討したところ、特許文献1は複数の超音波プローブの特性に応じた充電が可能という点で有用であるものの、以下の解決すべき課題があることが判明した。即ち、特許文献1では個々の超音波プローブに設けられた電源(バッテリ)は1個であり、1個の電源の電力消費に係る懸念について着目がなされていない。より具体的にはプローブ内の電源が消費された場合に、装置本体との通信が不可能となる事態が生ずる可能性がある。また、高出力の光を被検体に照射する必要がある光音響プローブの場合には、短時間でプローブ内の電源消費が生じ、測定の途中で放電容量(電池の容量)に達することでプローブの動作が停止する可能性がある。そして、こうした場合には装置本体から光音響プローブの状態が把握できなくなることも懸念される。
The inventor examined the technique described in
本発明により提供される音響波プローブは、音響波を受信して受信信号を出力する音響波検出素子と、前記音響波検出素子より出力された信号をデジタル信号に変換する信号収集部と、前記信号収集部より出力されたデジタル信号に基づく信号を外部に無線転送する通信部と、を備える音響波プローブであって、前記信号収集部に電力を供給する第1の電源に接続される第1の受電部と、前記通信部に電力を供給する第2の電源に接続される第2の受電部と、を有することを特徴とする。 An acoustic wave probe provided by the present invention includes an acoustic wave detection element that receives an acoustic wave and outputs a reception signal, a signal collection unit that converts a signal output from the acoustic wave detection element into a digital signal, And a communication unit that wirelessly transfers a signal based on the digital signal output from the signal collection unit to the outside. The acoustic wave probe includes: a first power source connected to a first power source that supplies power to the signal collection unit; And a second power receiving unit connected to a second power source for supplying power to the communication unit.
また、本発明により提供される別の音響波プローブは、光を発生する光源と、前記光が照射されたことにより被検体から発生した音響波を受信して受信信号を出力する音響波検出素子と、前記音響波検出素子より出力された信号をデジタル信号に変換する信号収集部と、前記信号収集部より出力されたデジタル信号に基づく信号を外部に無線送信する通信部と、を備える音響波プローブであって、前記光源に電力を供給する第1の電源に接続される第1の受電部と、前記通信部に電力を供給する第2の電源に接続される第2の受電部と、を有することを特徴とする。 Another acoustic wave probe provided by the present invention includes: a light source that generates light; and an acoustic wave detection element that receives an acoustic wave generated from a subject by being irradiated with the light and outputs a reception signal And an acoustic wave comprising: a signal collection unit that converts a signal output from the acoustic wave detection element into a digital signal; and a communication unit that wirelessly transmits a signal based on the digital signal output from the signal collection unit to the outside. A probe, a first power receiving unit connected to a first power source for supplying power to the light source; a second power receiving unit connected to a second power source for supplying power to the communication unit; It is characterized by having.
また、本発明により提供される別の音響波プローブは、音響波を受信して受信信号を出力する音響波検出素子と、前記音響波検出素子より出力された信号をデジタル信号に変換する信号収集部と、前記信号収集部より出力されたデジタル信号に基づく信号を外部に無線転送する通信部と、前記信号収集部および前記通信部に電源から供給される電力を制御する電力制御手段と、を備える音響波プローブであって、前記電力制御手段は、前記電源の残量が所定の閾値を下回った場合に、前記信号収集部への電力の供給を制限することを特徴とする。 Another acoustic wave probe provided by the present invention includes an acoustic wave detection element that receives an acoustic wave and outputs a received signal, and a signal collection that converts the signal output from the acoustic wave detection element into a digital signal. A communication unit that wirelessly transfers a signal based on the digital signal output from the signal collection unit to the outside, and a power control unit that controls power supplied from a power source to the signal collection unit and the communication unit. An acoustic wave probe provided, wherein the power control means limits the supply of power to the signal collecting unit when the remaining amount of the power source falls below a predetermined threshold.
また、本発明により提供される別の音響波プローブは、光を発生する光源と、前記光が照射されたことにより被検体から発生した音響波を受信して受信信号を出力する音響波検出素子と、前記音響波検出素子によって出力された信号をデジタル信号に変換する信号収集部と、前記信号収集部より出力されたデジタル信号に基づく信号を外部に無線送信する通信部と、前記光源および前記通信部に電源から供給される電力を制御する電力制御手段と、を備える音響波プローブであって、前記電力制御手段は、前記電源の残量が所定の閾値を下回った場合に、前記光源への電力の供給を制限することを特徴とする。 Another acoustic wave probe provided by the present invention includes: a light source that generates light; and an acoustic wave detection element that receives an acoustic wave generated from a subject by being irradiated with the light and outputs a reception signal A signal collection unit that converts a signal output by the acoustic wave detection element into a digital signal, a communication unit that wirelessly transmits a signal based on the digital signal output from the signal collection unit, the light source, and the light source An acoustic wave probe comprising: a power control unit configured to control power supplied from a power source to the communication unit, wherein the power control unit is configured to supply the light source when a remaining amount of the power source falls below a predetermined threshold. It is characterized by restricting the supply of electric power.
本発明は、音響波装置を包含するものであり、本発明の音響波装置は、本発明の音響波プローブと、前記音響波プローブで受信された音響波に基づく信号に基づいて画像データを作成する演算処理部と、前記画像データに基づき画像を表示する表示部と、を有することを特徴とする。 The present invention includes an acoustic wave device, and the acoustic wave device of the present invention creates image data based on the acoustic wave probe of the present invention and a signal based on the acoustic wave received by the acoustic wave probe. And a display unit that displays an image based on the image data.
本発明の音響波プローブにおいては、第1の電源に接続される第1の受電部と、第2の電源に接続される第2の受電部と、を有することで、信号収集部若しくは光源に電力を供給する第1の電源が放電して電圧低下した場合であっても、第2の電源が通信部に電力を供給することができる。これにより音響波プローブの状況を音響波装置本体に無線インターフェースを介して伝えることが可能となる。その結果、音響波装置本体の表示部等の情報から、ユーザーは音響波プローブの状況を把握できる。これにより、例えば、第1の電源である電池の交換や充電が行え、測定を速やかに再開できる。 The acoustic wave probe according to the present invention includes the first power receiving unit connected to the first power source and the second power receiving unit connected to the second power source, so that the signal collecting unit or the light source can be used. Even when the first power supply for supplying power is discharged and the voltage drops, the second power supply can supply power to the communication unit. As a result, the state of the acoustic wave probe can be transmitted to the acoustic wave device main body via the wireless interface. As a result, the user can grasp the state of the acoustic wave probe from information such as the display unit of the acoustic wave device main body. Thereby, for example, the battery as the first power source can be replaced or charged, and the measurement can be resumed quickly.
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る。よって、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 appropriately changed depending on the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. Therefore, the scope of the present invention is not intended to be limited to the following description.
本発明は、被検体から伝搬する音響波を検出し、検出した音響信号に基づく信号データから被検体内部の画像データを作成して画像を表示する音響波装置に適用可能は音響波プローブの電源の技術に関する。本発明の音響波プローブは、音響波を受信して受信信号を出力する音響波検出素子と、前記音響波検出素子より出力された信号をデジタル信号に変換する信号収集部と、を備える。更に前記信号収集部より出力されたデジタル信号に基づく信号を外部に無線転送する通信部と、を備える音響波プローブである。そして、信号収集部に電力を供給する第1の電源に接続される第1の受電部と、前記通信部に電力を供給する第2の電源に接続される第2の受電部と、を有することを特徴とする音響波プローブである。 The present invention is applicable to an acoustic wave device that detects an acoustic wave propagating from a subject, creates image data inside the subject from signal data based on the detected acoustic signal, and displays the image. Related to technology. An acoustic wave probe according to the present invention includes an acoustic wave detection element that receives an acoustic wave and outputs a reception signal, and a signal collection unit that converts a signal output from the acoustic wave detection element into a digital signal. And a communication unit that wirelessly transfers a signal based on the digital signal output from the signal collection unit to the outside. And it has the 1st power receiving part connected to the 1st power supply which supplies electric power to a signal collection part, and the 2nd power receiving part connected to the 2nd power supply which supplies electric power to the above-mentioned communication part This is an acoustic wave probe.
また、光音響効果を利用する光音響プローブに適用される本発明の音響波プローブは、光を発生する光源と、前記光が照射されたことにより被検体から発生した音響波を受信して受信信号を出力する音響波検出素子と、を備える。更に前記音響波検出素子より出力された信号をデジタル信号に変換する信号収集部と、前記信号収集部より出力されたデジタル信号に基づく信号を外部に無線送信する通信部と、を備える音響波プローブである。そして、前記光源に電力を供給する第1の電源に接続される第1の受電部と、前記通信部に電力を供給する第2の電源に接続される第2の受電部と、を有することを特徴とする音響波プローブである。 The acoustic wave probe of the present invention applied to a photoacoustic probe using a photoacoustic effect receives a light source that generates light and an acoustic wave that is generated from a subject by being irradiated with the light. An acoustic wave detecting element for outputting a signal. Further, an acoustic wave probe comprising: a signal collection unit that converts a signal output from the acoustic wave detection element into a digital signal; and a communication unit that wirelessly transmits a signal based on the digital signal output from the signal collection unit to the outside. It is. And it has the 1st power receiving part connected to the 1st power supply which supplies electric power to the light source, and the 2nd power receiving part connected to the 2nd power supply which supplies electric power to the communication part An acoustic wave probe characterized by
ここで、第1の受電部と第2の受電部とは、それぞれ前記第1の電源及び前記第2の電源が格納される格納部の接続部端子に相当する部位を意味するものである。具体的には電源である電池を受け入れる電池ボックスや電池ホルダ等と捉えることができる。また、本発明は、音響波画像装置を包含する。本発明の音響波画像装置は、本発明の音響波プローブと、前記音響波プローブで受信された音響波に基づく信号に基づいて画像データを作成する演算処理部と、前記画像データに基づき画像を表示する表示部と、を有することを特徴とする。 Here, the first power receiving unit and the second power receiving unit mean parts corresponding to connection portion terminals of a storage unit in which the first power source and the second power source are stored, respectively. Specifically, it can be regarded as a battery box, a battery holder, or the like that receives a battery as a power source. The present invention also includes an acoustic wave imaging device. The acoustic wave imaging apparatus of the present invention includes an acoustic wave probe of the present invention, an arithmetic processing unit that creates image data based on a signal based on the acoustic wave received by the acoustic wave probe, and an image based on the image data. And a display unit for displaying.
本発明の音響波プローブにおいては、第1の電源に接続される第1の受電部と、第2の電源に接続される第2の受電部と、を有する。これにより信号処理部信号収集部若しくは光源に電力を供給する第1の電源が放電して電圧低下した場合であっても、第2の電源が通信部に電力を供給することができる。そして、音響波プローブの状況を音響波装置本体に無線インターフェースを介して伝えることが可能となる。その結果、音響波装置本体の表示部等の情報から、ユーザーは音響波プローブの状況を把握できる。これにより、例えば、第1の電源である電池の交換や充電が行え、測定を速やかに再開できる。また、本発明の別の態様の発明では、電源の残量が所定の閾値を下回った場合に、制御部と通信部への電力供給を優先し、他の部位ブロックへの電源からの電力の供給を制限する電力制御手段を備える。これにより電池の残容量(電池の残量)が所望の値以下になった際に、制御部と通信部とは別の部位ブロックへの電力の供給を停止することによって、制御部と通信部に電力を供給し続けることができる。そして、音響波プローブの状況を音響波装置本体に無線インターフェースを介して伝えることが可能となる。 The acoustic wave probe according to the present invention includes a first power receiving unit connected to the first power source and a second power receiving unit connected to the second power source. Thus, even when the first power source that supplies power to the signal processing unit signal collection unit or the light source is discharged and the voltage drops, the second power source can supply power to the communication unit. And it becomes possible to transmit the condition of an acoustic wave probe to an acoustic wave apparatus main body via a wireless interface. As a result, the user can grasp the state of the acoustic wave probe from information such as the display unit of the acoustic wave device main body. Thereby, for example, the battery as the first power source can be replaced or charged, and the measurement can be resumed quickly. In another aspect of the present invention, when the remaining amount of the power source falls below a predetermined threshold value, priority is given to the power supply to the control unit and the communication unit, and the power from the power source to other part blocks is reduced. Power control means for limiting supply is provided. Thus, when the remaining capacity of the battery (remaining battery capacity) becomes a desired value or less, the control unit and the communication unit are stopped by stopping the supply of power to the part block different from the control unit and the communication unit. Can continue to supply power. And it becomes possible to transmit the condition of an acoustic wave probe to an acoustic wave apparatus main body via a wireless interface.
以下の説明は、光音響効果を利用する光音響プローブ及び光音響装置(光音響画像装置)を中心に行うが、本発明は、光音響効果を利用する形態に限定されるものではない。 The following description will be focused on a photoacoustic probe and a photoacoustic apparatus (photoacoustic imaging apparatus) that use the photoacoustic effect, but the present invention is not limited to the form that uses the photoacoustic effect.
本発明の音響波画像装置の一例である光音響装置は、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、被検体の特性情報を画像データとして取得する光音響イメージング装置を含む。 A photoacoustic apparatus, which is an example of an acoustic wave imaging apparatus of the present invention, receives acoustic waves generated in a subject by irradiating the subject with light (electromagnetic waves), and uses the characteristic information of the subject as image data. Includes a photoacoustic imaging device to acquire.
ここで、特性情報とは、受信された光音響波に由来する信号を用いて生成される、被検体内の複数位置のそれぞれに対応する特性値の情報である。 Here, the characteristic information is information on characteristic values corresponding to each of a plurality of positions in the subject, generated using a signal derived from the received photoacoustic wave.
本願明細書において、光音響画像データとは、光照射により発生した光音響波、すなわち光音響信号に基づくデータに由来する、あらゆる画像データを含む概念である。例えば、光音響画像データは、光音響波の発生音圧(初期音圧)、吸収エネルギー密度、及び吸収係数、被検体を構成する物質の濃度(酸素飽和度など)などの少なくとも1つの被検体情報の空間分布を表す画像データと捉えることができる。なお、互いに異なる複数の波長の光照射により発生する光音響波に基づいて、被検体を構成する物質の濃度などの、分光情報を示す光音響画像データが得られる。分光情報を示す光音響画像データは、酸素飽和度、酸素飽和度に吸収係数等の強度を重み付けした値、トータルヘモグロビン濃度、オキシヘモグロビン濃度、またはデオキシヘモグロビン濃度であってもよい。また、分光情報を示す光音響画像データは、グルコース濃度、コラーゲン濃度、メラニン濃度、または脂肪や水の体積分率であってもよい。 In the present specification, photoacoustic image data is a concept including all image data derived from photoacoustic waves generated by light irradiation, that is, data based on photoacoustic signals. For example, the photoacoustic image data includes at least one subject such as a sound pressure generated by the photoacoustic wave (initial sound pressure), an absorption energy density, an absorption coefficient, and a concentration of a substance constituting the subject (such as oxygen saturation). It can be regarded as image data representing the spatial distribution of information. Note that photoacoustic image data indicating spectral information such as the concentration of a substance constituting the subject is obtained based on photoacoustic waves generated by light irradiation with a plurality of different wavelengths. The photoacoustic image data indicating the spectral information may be oxygen saturation, a value obtained by weighting the oxygen saturation with an intensity such as an absorption coefficient, a total hemoglobin concentration, an oxyhemoglobin concentration, or a deoxyhemoglobin concentration. Further, the photoacoustic image data indicating the spectral information may be a glucose concentration, a collagen concentration, a melanin concentration, or a volume fraction of fat or water.
被検体内の各位置の特性情報に基づいて、二次元または三次元の特性情報分布が得られる。分布データは画像データとして生成され得る。特性情報は、数値データとしてではなく、被検体内の各位置の分布情報として求めてもよい。すなわち、初期音圧分布、エネルギー吸収密度分布、吸収係数分布や酸素飽和度分布などの分布情報である。 A two-dimensional or three-dimensional characteristic information distribution is obtained based on the characteristic information of each position in the subject. The distribution data can be generated as image data. The characteristic information may be obtained not as numerical data but as distribution information of each position in the subject. That is, distribution information such as initial sound pressure distribution, energy absorption density distribution, absorption coefficient distribution, and oxygen saturation distribution.
本願明細書でいう音響波とは、典型的には超音波であり、音波、音響波と呼ばれる弾性波を含む。トランスデューサ等により音響波から変換された電気信号を音響信号とも呼ぶ。ただし、本願明細書における超音波または音響波という記載は、それらの弾性波の波長を限定するものではない。光音響効果により発生した音響波は、光音響波または光超音波と呼ばれる。光音響波に由来する電気信号を光音響信号とも呼ぶ。分布データは、光音響画像データや再構成画像データとも呼ばれる。 The acoustic wave referred to in this specification is typically an ultrasonic wave, and includes an elastic wave called a sound wave and an acoustic wave. An electric signal converted from an acoustic wave by a transducer or the like is also called an acoustic signal. However, the description of the ultrasonic wave or the acoustic wave in the present specification does not limit the wavelength of the elastic wave. An acoustic wave generated by the photoacoustic effect is called a photoacoustic wave or an optical ultrasonic wave. An electrical signal derived from a photoacoustic wave is also called a photoacoustic signal. The distribution data is also called photoacoustic image data or reconstructed image data.
以下の実施形態では、被検体情報取得装置として、被検体にパルス光を照射し、被検体からの光音響波を受信し、被検体内の血管画像(構造画像)を生成する光音響装置について説明する。以下の実施形態では、光音響装置本体とハンドヘルド型光音響プローブが電波による無線通信で情報を授受する光音響装置について説明する。 In the following embodiment, a subject information acquisition device is a photoacoustic device that irradiates a subject with pulsed light, receives a photoacoustic wave from the subject, and generates a blood vessel image (structure image) in the subject. explain. In the following embodiments, a photoacoustic apparatus in which a photoacoustic apparatus main body and a handheld photoacoustic probe exchange information by radio communication using radio waves will be described.
<第1の実施形態>
(装置構成)
以下、図1のブロック図を参照して、本実施形態に係る光音響装置1について説明する。ここで説明する実施形態は、本発明を実施する形態の一例を示すものであり、ここで説明する全てのブロックを備えることが本発明における音響波プローブ、または音響波装置を構成する際に必須という訳ではない。光音響装置1は、光音響装置本体10と、光音響プローブ180とを含んで構成されている。光音響装置本体10は、コンピュータ150、表示部160、入力部170、無線インターフェース177を有している。コンピュータ150には、演算部(演算処理部)151、記憶部152、制御部153が含まれる。光音響プローブ180は、光源部200、ドライバ201、受信部120、信号収集部140、プローブ制御部301、無線インターフェース302、電源部500を含んで構成されている。
<First Embodiment>
(Device configuration)
Hereinafter, the
ここで、図2をも参照して、まず、本実施形態の音響波プローブ(光音響プローブ)について説明する。 Here, with reference also to FIG. 2, the acoustic wave probe (photoacoustic probe) of this embodiment is demonstrated first.
(音響波プローブ180)
図2は、本実施形態に係る光音響プローブ180の模式図である。図1及び図2を参照すると光音響プローブ180は、光源部200、ドライバ201、受信部120、信号収集部140、プローブ制御部301、無線インターフェース(通信部)302、電源部500及び、ハウジング181を含んで構成されている。図2においては、理解しやすくするために、敢えてドライバ201、信号収集部140、プローブ制御部301、無線インターフェース302、電源500については、省略している。ハウジング181は、光源部200、ドライバ201、受信部120、信号収集部140、プローブ制御部301、無線インターフェース302、電源500を囲う筺体である。ユーザーは、ハウジング181を把持することにより、光音響プローブ180をハンドヘルド型プローブとして利用できる。なお、図中のXYZ軸は、プローブを静置した場合の座標軸を示すものであり、プローブ使用時の向きを限定するものではない。
(Acoustic wave probe 180)
FIG. 2 is a schematic diagram of the
図2に示す光音響プローブ180において、光源部200は受信部120の両側にそれぞれ半導体レーザを4個実装した形態を示した。しかしながら、S/N比が良好な光音響信号を得るためには、より多くの光量を必要であり、例えば、合計64個の半導体レーザを実装する必要がある。したがって、光源部の発光に伴う電力は大きなものとなる。
In the
(電源部500)
電源部500(図1、図2参照)は、本発明において最も特徴的なブロックである。電源部500は、プローブ180のハウジング181内部に実装され、光源部200に接続されたドライバ201、受信部120、信号収集部140、無線インターフェース(通信部)302、プローブ制御部301に電力を供給する。図6を参照して説明すると本実施形態の電源は、第1の電源501と第2の電源502とを有して構成される。そして、第1の電源501は不図示の第1の受電部を介して出力線(電源線)500aと接続されている。また、第2の電源502は不図示の第2の受電部を介して出力線(電源線)500bと接続されている。そして、第1の電源501は、ドライバ201、信号収集部140、受信部120(CMUTである場合)に電力を供給する。また、第2の電源502の出力線500bは、プローブ制御部301、無線インターフェース(通信部)302に電力を供給する。特に、光音響信号を得るためには、光源の発光に大きな電力が必要なため、電源部500の第1の電源501は、エネルギー密度の高いニッケル水素電池、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池等の二次電池が好適である。また、充電を行っている時間、測定できないことを防止するために、第1の電源501を、交換を容易な電池を容器にまとめた電池パックの形状とした構成としてもよい。
(Power supply unit 500)
The power supply unit 500 (see FIGS. 1 and 2) is the most characteristic block in the present invention. The
ここで、第1の受電部と第2の受電部は、例えば、電池パックの接触子であっても良いし、電池の電極と接触する電池ボックスの電極で構成されていても良いし、電池に接続されたコネクタで構成されていても良い。第1の受電部及び第2の受電部は、それぞれ第1の電源及び前記第2の電源が格納される格納部の接続部端子と捉えることができる。また、電池交換が必要のない場合、第1の受電部と第2の受電部は、電池が直接プリント基板等にハンダ付けされた部分を示すものと捉えることができる。 Here, the first power receiving unit and the second power receiving unit may be, for example, a contact of a battery pack, may be configured by an electrode of a battery box that is in contact with an electrode of the battery, or a battery You may be comprised with the connector connected to. The first power receiving unit and the second power receiving unit can be regarded as connection portion terminals of a storage unit in which the first power source and the second power source are stored, respectively. Further, when battery replacement is not necessary, the first power receiving unit and the second power receiving unit can be regarded as indicating portions where the battery is directly soldered to a printed circuit board or the like.
第1の実施形態の特徴的なところは、電源部500を第1の電源501と第2の電源502を用いて構成し、光音響計測を行うために比較的大きな電力を必要とするブロックに、電源部500の第1の電源501から電力を供給する。一方、光音響プローブ180内部の制御や、光音響装置本体10との通信を行う機能を有するブロックには、電源部500を第2の電源502から電力を供給する。そして、第1の電源501が放電しても、第2の電源502は電力供給を可能とする点である。
A characteristic feature of the first embodiment is that the
以上の構成によって、光音響計測を行うために大きな電力が消費され、第1の電源501が放電してしまった場合であっても、第2の電源502により、光音響プローブ180内部の制御や光音響装置本体10との通信を行う機能が有効とすることが可能となる。ここで、電源部が2つ電源を用いて構成される例について説明したが、電源部は3つ以上の電源を用いて構成することも可能である。
With the above configuration, even when a large amount of power is consumed to perform photoacoustic measurement and the
(光源部200)
光源部200(図1も参照)は、被検体100に照射するための光を発生させる。光源部200としては、パルス光を発生させ、かつ、酸素飽和度などの物質濃度を取得する場合には、複数の波長を出力できる光源が好適である。また、光源部200は、光音響プローブ180のハウジング内に実装することが好適であり、その場合には、図2に示したように半導体レーザや発光ダイオード等の半導体発光素子を用いるのが好ましい。複数の波長を出力する場合には、異なる波長の光を発生する複数の種類の半導体レーザや発光ダイオードを用い、切り換え発光することにより実現できる。
(Light source unit 200)
The light source unit 200 (see also FIG. 1) generates light for irradiating the subject 100. The
光源部200が発する光のパルス幅は、例えば10ns以上、1μs以下である。また、光の波長としては、400nm以上、1600nm以下が好適であるが、画像化したい光吸収体の光吸収特性に応じて波長を決定して良い。血管を高解像度でイメージングする場合は、血管での吸収が大きい波長(400nm以上、800nm以下)を用いてもよい。生体の深部をイメージングする場合には、生体の背景組織(水や脂肪など)において吸収が少ない波長(700nm以上、1100nm以下)の光を用いてもよい。
The pulse width of the light emitted from the
一方、前述したように合計64個の半導体レーザを実装した場合であっても、S/Nの良い光音響信号を得るためには、光量が不足する。すなわち、一回の照射で得られる光音響信号が所望のS/N比に達しない。そのため、第一の周期(発光周期)で発光し、光音響信号を加算平均し、S/N比を向上し、加算平均した光音響信号を基に、第二の周期(撮像フレームレートの周期)で光音響画像データを算出する。 On the other hand, even when a total of 64 semiconductor lasers are mounted as described above, the amount of light is insufficient to obtain a photoacoustic signal having a good S / N. That is, the photoacoustic signal obtained by one irradiation does not reach a desired S / N ratio. Therefore, light is emitted in the first cycle (light emission cycle), the photoacoustic signals are added and averaged, the S / N ratio is improved, and the second cycle (the cycle of the imaging frame rate) is based on the added and averaged photoacoustic signals. ) To calculate photoacoustic image data.
本実施形態で用いる光源部200の波長の一例として、797nmの波長が好適である。すなわち、被検体の深部まで届く波長であり、オキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンの吸収係数が略等しいため血管構造の検出に適している。また、第2の波長として、756nmの光源を用いれば、オキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンの吸収係数差を用い、酸素飽和度を求めることができる。
As an example of the wavelength of the
また図2に示した様に、光源部200として複数の半導体発光素子の発光端部分(ハウジング先端)を並べることによって、広範囲にわたり被検体を照射することが可能となる。
In addition, as shown in FIG. 2, by arranging the light emitting end portions (housing front ends) of a plurality of semiconductor light emitting elements as the
(ドライバ201)
ドライバ201(図1参照)は、光源部200をプローブ制御部301の指示に従い、例えば第一の周期(発光周期)で駆動し、発光させる。すなわち、ドライバ201は電源部500から電力の供給を受け、光源部200へ電力を供給する。光源部200として複数の発光ダイオードあるいは半導体レーザを用いる場合には、被検体から光音響信号を得るために、大きな光出力が必要である。よってドライバ201には大電流を流す必要がある。そのためドライバ201と光源200の配線は極力インダクタンス成分を持たないように配線する。また必要に応じて電源部500の第1の電源の出力線500aの電圧を、不図示のDC/DCコンバータにより昇圧し、ドライバ201に電力を供給しても良い。このように高い電圧により、直列接続された発光ダイオードあるいは半導体レーザをドライバ201が好適に駆動できる。
(Driver 201)
The driver 201 (see FIG. 1) drives the
(受信部120)
受信部120(図1も参照)は、第一の周期(発光周期)の発光に伴い発生する光音響波を受信して電気信号を出力するトランスデューサと、トランスデューサを支持する支持体とを含んで構成される。ここでいうトランスデューサは、音響波を受信する音響波受信素子のことである。トランスデューサを構成する部材として例えば、圧電材料、ファブリペロー干渉計を用いたトランスデューサなどを使用できる。他に、静電容量型トランスデューサ(CMUT:Capacitive Micro−machined Ultrasonic Transducers)も有用である。圧電材料として例えば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等の圧電セラミック材料や、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)等の高分子圧電膜材料が挙げられる。CMUTを用いる場合は、CMUTの容量変化を電圧変化に変換する回路に対する電源が必要である。この場合は、信号収集部140と同様に、電源部500の第1の電源の出力線500aから受信部120へ電力を供給するとよい。
(Receiver 120)
The receiving unit 120 (see also FIG. 1) includes a transducer that receives a photoacoustic wave generated with light emission of a first period (light emission period) and outputs an electrical signal, and a support that supports the transducer. Composed. The transducer referred to here is an acoustic wave receiving element that receives an acoustic wave. As a member constituting the transducer, for example, a piezoelectric material, a transducer using a Fabry-Perot interferometer, or the like can be used. In addition, a capacitive type micro-machined ultrasonic transducer (CMUT) is also useful. Examples of the piezoelectric material include a piezoelectric ceramic material such as PZT (lead zirconate titanate) and a polymer piezoelectric film material such as PVDF (polyvinylidene fluoride). When the CMUT is used, a power supply for a circuit that converts the capacitance change of the CMUT into a voltage change is necessary. In this case, similarly to the
第一の周期(発光周期)毎にトランスデューサにより得られる電気信号は時間分解信号である。そのため、電気信号の振幅は、各時刻にトランスデューサで受信される音圧に基づく値(例えば、音圧に比例した値)を表している。 The electric signal obtained by the transducer every first period (light emission period) is a time-resolved signal. Therefore, the amplitude of the electric signal represents a value based on the sound pressure received by the transducer at each time (for example, a value proportional to the sound pressure).
なお、トランスデューサとしては、光音響波を構成する周波数成分(典型的には100KHzから10MHz)を検出できるものが好ましい。また、支持体に複数のトランスデューサを並べて配置して、1Dアレイ、1.5Dアレイ、1.75Dアレイ、または2Dアレイと呼ばれるような平面や曲面を形成することも好ましい。 なお、音響波を様々な角度から検出して画像精度を向上させるためには、被検体100を全周囲から囲むようなトランスデューサ配置が好ましい。また、全周囲を囲めないほど被検体100が大きい場合は、半球状の支持体上にトランスデューサを配置してもよい。 In addition, as a transducer, what can detect the frequency component (typically 100 KHz to 10 MHz) which comprises a photoacoustic wave is preferable. It is also preferable to arrange a plurality of transducers side by side on the support to form a plane or curved surface called a 1D array, 1.5D array, 1.75D array, or 2D array. In order to improve acoustic accuracy by detecting acoustic waves from various angles, a transducer arrangement that surrounds the subject 100 from the entire circumference is preferable. In addition, when the subject 100 is large enough not to surround the entire periphery, the transducer may be arranged on a hemispherical support.
受信部120と被検体100との間の空間には、光音響波を伝搬させる媒質を配置すると良い。これにより、被検体100とトランスデューサの界面における音響インピーダンスが整合する。媒質として例えば、水、油、超音波ジェルなどがある。
In the space between the receiving
光音響プローブ180は、被検体100を保持して形状を安定させる保持部材を備えていても良い。保持部材としては光透過性と音響波透過性がともに高いものが好ましい。例えば、ポリメチルペンテンやポリエチレンテレフタレート、アクリルなどを利用できる。
The
本実施形態に係る装置が、光音響画像に加えて、音響波の送受信により超音波画像も生成する場合、トランスデューサは、音響波を送信する送信手段として機能してもよい。受信手段としてのトランスデューサと送信手段としてのトランスデューサとは、単一(共通)のトランスデューサでもよいし、別々の構成であってもよい。 When the apparatus according to the present embodiment generates an ultrasonic image by transmitting and receiving an acoustic wave in addition to the photoacoustic image, the transducer may function as a transmission unit that transmits the acoustic wave. The transducer as the reception means and the transducer as the transmission means may be a single (common) transducer or may have different configurations.
(信号収集部140)
信号収集部140は、第一の周期(発光周期)毎の発光に伴い発生する、受信部120から出力されたアナログ信号である電気信号を増幅するアンプと、アンプから出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器とを含む。またアンプは増幅度を可変できる構成であってもよい、信号収集部140は、FPGA(Field Programmable Gate Array)チップなどで構成されてもよい。信号収集部140は、電源部500の第1の電源の出力線500aから電力の供給を受ける。
(Signal collection unit 140)
The
ここで信号収集部140の動作を説明する。受信部120のアレイ状に配置された複数のトランスデューサが出力したアナログ信号は、各々に対応する複数のアンプにより増幅され、各々に対応する複数のA/D変換器でデジタル信号に変換される。A/D変換レートは入力される信号の帯域の少なくとも2倍以上で行う。前述した様に、光音響波を構成する周波数成分が100KHzから10MHzであれば、A/D変換レートは20MHz以上、望ましくは40MHzの周波数で変換を行う。なお、信号収集部140は、発光制御信号を用いることにより、光照射のタイミングと信号収集処理のタイミングを同期化する。すなわち、第一の周期(発光周期)毎に発光時刻を基準にして、上述したA/D変換レートでA/D変換を開始し、アナログ信号をデジタル信号に変換する。その結果、第一の周期(発光周期)毎に発光時刻からA/D変換レート分の1の時間間隔(A/D変換間隔)毎のデジタルデータ列が複数のトランスデューサ毎に取得できる。
Here, the operation of the
信号収集部140は、Data Acquisition System(DAS)とも呼ばれる。本明細書において電気信号は、アナログ信号もデジタル信号も含む概念である。
The
(プローブ制御部301)
プローブ制御部301は、光源部200の発光タイミング、A/D変換レートやタイミング等を制御し、光源部200の発光毎に光音響データを取得する。そして、無線インターフェース302、無線インターフェース177を通じてコンピュータ150に光音響データを送信する。
(Probe control unit 301)
The
プローブ制御部301は、電源部500の第2の電源の出力線500bから電力の供給を受ける。したがって、第1の電源である二次電池が放電した状態になったとしても、電源部500の第2の電源の電圧が正常であれば、プローブ制御部301と無線インターフェース302に電力が供給される。そのため、プローブ制御部301が取得した情報を、無線インターフェース177と無線インターフェース302を介して、光音響装置本体のコンピュータ150に送ることが可能となる。例えば、第1の電源が放電した状態であることをコンピュータ150は表示部160に表示して、ユーザーに知らせることも可能である。
The
(無線インターフェース177、302)
無線インターフェース177、無線インターフェース302は、双方向の通信を行う無線インターフェースである。Wi−Fi等の無線LAN規格に準拠したデータ通信を行う無線インターフェースであると好適である。少なくとも、第1の周期(発光周期)で取得した光音響データは、第1の周期(発光周期)内で光音響装置本体へ送れる通信速度を有すると良い。また、無線インターフェース177、無線インターフェース302を介して、光音響装置本体から設定データ等も光音響プローブ180へ送ることも可能である。
(
The
また、無線インターフェース302は、電源部500の第2の電源の出力線500bから電力の供給を受ける。
The
次いで、超音波装置本体10を構成するブロックについて説明する。
Next, the blocks constituting the ultrasonic apparatus
(コンピュータ150)
コンピュータ150(図1)は、演算部151、記憶部152、制御部153を含んで構成される。第一の周期(発光周期)毎に、無線インターフェース177から出力された光音響データを、第二の周期(以下では、撮像フレームレートの周期とも称する)に従って合成し、光音響信号に基づくデータとして記憶部152に記憶する。ここで、合成とは、単純な加算に限らず、重みづけ加算、加算平均、移動平均などを含む。以下では主に加算平均を例にとって説明するが、加算平均以外の合成方法を適用することもできる。コンピュータ150は、記憶部152に記憶された光音響信号に基づくデータに対して画像再構成などの処理を行うことにより、第二の周期(撮像フレームレートの周期)で規定される期間内に光音響画像データを生成する。
(Computer 150)
The computer 150 (FIG. 1) includes a
そして、表示部160は、第二の周期(撮像フレームレートの周期)の光音響画像データに基づき画像を表示する。第二の周期(撮像フレームレートの周期)の光音響画像データを表示部160が表示できないフレームレートの場合は、以下の対応が考えられる。即ち、不図示のフレームレート変換器により、第二の周期(撮像フレームレートの周期)で生成された光音響画像データを、表示部160での表示に適したフレームレートに変換するとよい。
And the
コンピュータ150は、必要に応じて、得られた光音響画像データに対して表示のための画像処理やGUIのためのグラフィックを合成する処理を行っても良い。後述するように、GUIのためのグラフィックスに、光音響プローブ180の電源部500の情報を表示するとよい。このような表示によって、ユーザーが電源部500の情報を詳細に知ることができるので、例えば、第1の電源である二次電池の充電や、電池パックの交換等、測定前に実施し、測定中に二次電池が放電し測定が中断されることを防止することが可能となる。
The
演算部151としての演算機能を担うユニットは、CPUやGPU(Graphics Processing Unit)等のプロセッサ、FPGA(Field Programmable Gate Array)チップ等の演算回路で構成できる。これらのユニットは、単一のプロセッサや演算回路から構成されても良いし、複数のプロセッサや演算回路から構成されても良い。
The unit responsible for the calculation function as the
コンピュータ150は、第一の周期(発光周期)毎に無線インターフェース177から出力されるデジタルデータ列のうち、発光時刻を基準とした同時刻のデータをそれぞれ加算し平均化する。そして、加算平均されたデジタル信号を、第二の周期(撮像フレームレートの周期)ごとに、加算平均後の光音響データとして、記憶部152に記憶する。
The
そして、演算部151は、第二の周期(撮像フレームレートの周期)毎に、記憶部152に記憶された加算平均された光音響データに基づいて、画像再構成による光音響画像データ(構造画像や機能画像)の生成や、その他各種の演算処理を実行する。演算部151は、入力部170から、測定条件や被検体音速や保持部の構成などの各種パラメータ入力を受け付けて、演算に用いてもよい。
The
演算部151が電気信号を3次元のボリュームデータに変換するときの再構成アルゴリズムとしては、タイムドメインでの逆投影法、フーリエドメインでの逆投影法、モデルベース法(繰り返し演算法)など、任意の手法を採用できる。タイムドメインでの逆投影法として、Universal back−projection(UBP)、Filtered back−projection(FBP)、または整相加算(Delay−and−Sum)などが挙げられる。
The reconstruction algorithm used when the
光源部200が2波長の光を切り替えて射出できる構成である場合、演算部151は、画像再構成処理によって、第1の波長の光に由来する光音響信号から第1の初期音圧分布を、第2の波長の光に由来する光音響信号から第2の初期音圧分布を生成してもよい。さらに、第1の初期音圧分布を第1の波長の光の光量分布で補正することによって第1の吸収係数分布を、第2の初期音圧分布を第2の波長の光の光量分布で補正することによって第2の吸収係数分布を取得する。さらに、第1および第2の吸収係数分布から、酸素飽和度分布を取得することができる。なお、最終的に酸素飽和度分布が得られれば良いので、演算の内容や順序はこれに限られない。
When the
記憶部152は、RAM(Random Access Memory)などの揮発性のメモリや、ROM(Read only memory)、磁気ディスクやフラッシュメモリなどの非一時記憶媒体により構成される。なお、プログラムが格納される記憶媒体は、非一時記憶媒体である。また、記憶部152は、複数の記憶媒体から構成される。 記憶部152は、第二の周期(撮像フレームレートの周期)で加算平均された光音響データや、演算部151により生成される光音響画像データや、光音響画像データに基づいた再構成画像データなど、各種のデータを保存できる。
The
制御部153は、CPUなどの演算素子で構成される。制御部153は、光音響装置の各構成の動作を制御する。制御部153は、入力部170からの測定開始などの各種操作による指示信号を受けて、光音響装置の各構成を制御してもよい。また、制御部153は、記憶部152に格納されたプログラムコードを読み出し、光音響装置の各構成の動作を制御する。ユーザーからの指示や光音響装置本体からの設定値(第一の周期(発光周期)、繰り返し回数、光源の光量、A/D変換レート等)を、制御部153は、無線インターフェース177、無線インターフェース302を介して、プローブ制御部301に送る。
The
コンピュータ150は、専用に設計されたワークステーションであってもよい。コンピュータ150はまた、汎用的なPCやワークステーションを、記憶部152に格納されたプログラムの指示に従って動作させたものであっても良い。また、コンピュータ150の各構成は異なるハードウェアによって構成されてもよい。また、コンピュータ150の少なくとも一部の構成は同一のハードウェアで構成されてもよい。
The
図3は、本実施形態に係るコンピュータ150の具体的な構成例を示す。本実施形態に係るコンピュータ150は、CPU154、GPU155、RAM156、ROM157、外部記憶装置158から構成される。また、コンピュータ150には、表示部160としての液晶ディスプレイ161、入力部170としてのマウス171、キーボード172が接続されている。
FIG. 3 shows a specific configuration example of the
また、コンピュータ150および受信部120は、共通の筺体に収められた構成で提供されてもよい。また、筺体に収められたコンピュータで一部の信号処理を行い、残りの信号処理を筺体の外部に設けられたコンピュータで行ってもよい。この場合、筺体の内部および外部に設けられたコンピュータを総称して、本実施形態に係るコンピュータとすることができる。すなわち、コンピュータを構成するハードウェアが一つの筺体に収められていなくてもよい。コンピュータ150として、クラウドコンピューティングサービスなどで提供される、遠隔地に設置された情報処理装置を用いても構わない。
Further, the
前述したように、コンピュータ150は通信インターフェース177、通信インターフェース302を介して、光音響プローブ180の状態を取得することができる。例えば、光音響プローブ180の状態の情報として、次のものが挙げられる。即ち、電源部500の第1の電源の電圧や電池の残量、第2の電源の電圧や電池の残量、プローブ内温度、光源の寿命を推定できる発光回数等の測定に関する情報等である。コンピュータ150は取得した情報から、例えば、電池パックの交換の指示や、充電の要求や、光音響プローブ180を冷却する必要がある指示等を表示部160にGUI画像として表示する。これらの情報のチェックや表示は測定前に行うとよい。しかし、測定中に電源部500の第1の電源が放電した場合には、第1の電源が放電したことを示すGUI画像等を測定画面にオーバラップする形で表示すると良い。
As described above, the
本発明では、第1の電源が放電してしまった場合であっても、第2の電源により、光音響プローブ180内部の制御や光音響装置本体10との通信を行う機能を有効に維持できる。そして、光音響装置本体10が光音響プローブ180の状態を取得し、例えば表示部160に光音響プローブ180の状態を表示できる。その結果、ユーザーは光音響プローブ180の状態を確認できるため、電池パックの交換や充電など最適な対応ができる。
In the present invention, even when the first power source is discharged, the function of performing control inside the
(表示部160)
表示部160(図1参照)は、液晶ディスプレイや有機EL(Electro Luminescence)などのディスプレイで構成できる。コンピュータ150により得られた被検体情報等に基づく画像や特定位置の数値等を表示する装置である。表示部160は、前述した第二の周期のフレームレート(撮像フレームレート)の再構成画像データ、あるいは、不図示のフレームレート変換器でフレームレートが変換された再構成画像データを表示する。表示部160のフレームレートは例えば、50Hzや60Hzや72Hzや120Hzが一般的である。また、第二の周期のフレームレート(撮像フレームレート)を表示部160のフレームレートに合わすことによって、不図示のフレームレート変換器を必要としない構成も可能となる。
(Display unit 160)
The display unit 160 (see FIG. 1) can be configured by a display such as a liquid crystal display or an organic EL (Electro Luminescence). This is an apparatus for displaying an image based on subject information obtained by the
前述したように、表示部160は、画像や装置を操作するためのGUIを表示してもよい。表示部160またはコンピュータ150において画像処理(輝度値の調整等)を行ってもよい。
As described above, the
(入力部170)
入力部170(図1参照)は、ユーザーが情報を入力できるように構成されており、ユーザーからの指示などを受け付ける機能を備える。ユーザーは、これを用いて測定開始や終了の指示や、作成画像の保存指示などの操作を行うことができる。入力部170としては、ユーザーが操作可能な、マウスやキーボードや専用のつまみ等で構成される操作コンソールを採用できる。また、表示部160をタッチパネルで構成し、表示部160を入力部170として利用してもよい。入力部170は、ユーザーからの指示や数値などの入力を受け付け、コンピュータ150に伝達する。
(Input unit 170)
The input unit 170 (see FIG. 1) is configured so that the user can input information, and has a function of receiving an instruction from the user. The user can use this to perform operations such as instructions for starting and ending measurement, and instructions for saving created images. As the
なお、光音響装置の各構成はそれぞれ別の装置として構成されてもよいし、一体となった1つの装置として構成されてもよい。また、光音響装置の少なくとも一部の構成が一体となった1つの装置として構成されてもよい。 In addition, each structure of a photoacoustic apparatus may be comprised as a respectively different apparatus, and may be comprised as one apparatus united. Moreover, you may comprise as one apparatus with which at least one part structure of the photoacoustic apparatus was united.
また、コンピュータ150は、制御部153により、光音響装置に含まれる構成の駆動制御も行う。また、表示部160は、コンピュータ150で生成された画像の他にGUIなどを表示してもよい。また、光音響プローブ180の電源部500の充電状態を表示しても良い。
The
(被検体100)
被検体100は、光音響装置を構成するものではないが、以下に説明する。本実施形態に係る光音響装置は、人や動物の悪性腫瘍や血管疾患などの診断や化学治療の経過観察などを目的として使用できる。よって、被検体100としては、生体、具体的には人体や動物の乳房や各臓器、血管網、頭部、頸部、腹部、手指および足指を含む四肢などの診断の対象部位が想定される。例えば、人体が測定対象であれば、オキシヘモグロビンあるいはデオキシヘモグロビンやそれらを含む多く含む血管あるいは腫瘍の近傍に形成される新生血管などを光吸収体の対象としてもよい。また、頸動脈壁のプラークなどを光吸収体の対象としてもよい。また、メチレンブルー(MB)、インドシニアングリーン(ICG)などの色素、金微粒子、またはそれらを集積あるいは化学的に修飾した外部から導入した物質を光吸収体としてもよい。また、穿刺針や穿刺針に付された光吸収体を観察対象としてもよい。被検体は、ファントムや試験対象物などの無生物であっても良い。
(Subject 100)
The subject 100 does not constitute a photoacoustic apparatus, but will be described below. The photoacoustic apparatus according to the present embodiment can be used for the purpose of diagnosing malignant tumors, vascular diseases, etc. of humans and animals, and monitoring the progress of chemical treatment. Therefore, the subject 100 is assumed to be a living body, specifically, a target region for diagnosis such as breasts of human bodies or animals, each organ, blood vessel network, head, neck, abdomen, extremities including fingers and toes. The For example, if the human body is a measurement target, oxyhemoglobin or deoxyhemoglobin, a blood vessel containing many of them, or a new blood vessel formed in the vicinity of a tumor may be used as a light absorber. Further, a plaque of the carotid artery wall or the like may be a target of the light absorber. In addition, a dye such as methylene blue (MB) or indocyanine green (ICG), gold fine particles, or a substance introduced from the outside, which is accumulated or chemically modified, may be used as the light absorber. Moreover, it is good also considering the light absorber attached | subjected to the puncture needle and the puncture needle as an observation object. The subject may be an inanimate object such as a phantom or a test object.
次に光音響画像取得動作と、電源部の動作について説明する。 Next, the photoacoustic image acquisition operation and the operation of the power supply unit will be described.
(光音響画像取得動作の説明)
図4は、本発明の光音響画像取得動作を説明するためのタイミング図である。図4において横軸は時間軸である。制御部153は、ユーザーからの指示や光音響装置本体からの設定値を、無線インターフェース177、無線インターフェース302を介して、プローブ制御部301に送る。そして、プローブ制御部301は前記設定値を基に以下の制御を行う。プローブ制御部301はマイコンを用い、ファームウエアで制御すると比較的簡単に実現できる。また、マイコンの代わりに、FPGAあるいは専用のハードウェアにより、プローブ制御部301を構成しても良い。図4において、T1の周期は第一の周期(発光周期:tw1)を示す。T1は発光制御信号であり、T1の立ち上がりエッジで光音響プローブ180の光源部200は発光し、受信部120は発光に伴う光音響信号を出力する。続いて、発光に伴う光音響信号を信号収集部140内のA/D変換器は、A/Dクロック(A/D変換レート:twa)毎に以下に示すようにデジタル信号に変換する。図4TaはA/Dクロックである。A/D変換器は、A/Dクロックの立ち上がりエッジで、アナログ信号である光音響信号Tsをデジタル信号に変換する。そして、図4Tdに示すように、発光制御信号(光源の発光)を基準に、A/D変換器はデジタル信号に変換された光音響データ(D1、D2、D3、・・・)を出力する。そして、プローブ制御部301は、無線インターフェース177、無線インターフェース302を介して、光音響データ(D1、D2、D3、・・・)をコンピュータ150へ出力する。また、次の周期の発光制御信号により光源は発光し、発光制御信号(光源の発光)を基準に、A/D変換器はデジタル信号に変換された光音響データ(D1’、D2’、D3’、・・・)を出力する。そして、プローブ制御部301は、無線インターフェース177、無線インターフェース302を介して、光音響データ(D1’、D2’、D3’、・・・)をコンピュータ150へ出力する。
(Description of photoacoustic image acquisition operation)
FIG. 4 is a timing chart for explaining the photoacoustic image acquisition operation of the present invention. In FIG. 4, the horizontal axis is a time axis. The
なお、第一の周期(発光周期):tw1の長さは、皮膚に対する最大露光許容量(MPE:Maximum Permissible Exposure)を考慮して、設定することがよい。なぜならば、第一の周期tw1の長さが短くなるほど、MPE値が小さくなるからである。たとえば、測定波長が750nm、パルス光のパルス幅が1μsecであり、第一の周期tw1が0.1msecである場合には、皮膚に対するMPE値は、約14J/m2である。一方、光出射部113から照射されるパルス光のピークパワーが2kWで、光出射部113からの照射面積が150mm2である場合は、光源部200から人体などの被検体100に照射される光エネルギーは、約13.3J/m2になる。この場合は、光出射部113から照射される光エネルギーがMPE値以下になる。このように、第一の周期tw1が0.1msec以上であれば、MPE値以下であることが保証できる。このように、第一の周期tw1とパルス光のピークパワーと照射面積からMPE値を超えない範囲で設定する。
Note that the length of the first period (light emission period): tw1 is preferably set in consideration of the maximum permissible exposure (MPE: Maximum Permissible Exposure) for the skin. This is because the MPE value decreases as the length of the first period tw1 decreases. For example, when the measurement wavelength is 750 nm, the pulse width of the pulsed light is 1 μsec, and the first period tw1 is 0.1 msec, the MPE value for the skin is about 14 J / m 2 . On the other hand, when the peak power of the pulsed light emitted from the light emitting unit 113 is 2 kW and the irradiation area from the light emitting unit 113 is 150 mm 2 , the light emitted from the
前述したように、半導体発光素子を光源とした場合、被検体内部で発生する光音響波は非常に微弱である。そのため、光音響装置は光音響信号のS/Nを向上させるために、発光制御信号から同時刻のデジタル信号を加算平均する。光音響信号のS/Nを向上させるためには、後述するように、加算平均回数を多くする必要があるが、説明をわかりやすくするため、図4では加算平均回数を2回としている。すなわち、2回の発光に伴う光音響信号を加算平均しS/N比を向上させるタイミング図を用いて説明する。具体的には図4Tdにおいて、同じ番号を付けた光音響データ同士(D1とD1’、D2とD2’、D3とD3’、・・・)を加算平均する。そして加算平均することによって、光音響データのS/N比を向上させることができる。前述した図4Tdに示した光音響データは無線インターフェース302、無線インターフェース177を介して、光音響装置本体10のコンピュータ150に送られる。そして、コンピュータ150はこの加算平均処理を行う。そして、コンピュータ150は、以下の処理を行い、加算平均処理を行った光音響データから再構成画像データを生成する。また、この加算平均処理や再構成画像データの生成を光音響プローブ180のプローブ制御部301で行う構成としても良い。
As described above, when the semiconductor light emitting element is used as the light source, the photoacoustic wave generated inside the subject is very weak. Therefore, in order to improve the S / N of the photoacoustic signal, the photoacoustic apparatus adds and averages digital signals at the same time from the light emission control signal. In order to improve the S / N of the photoacoustic signal, as described later, it is necessary to increase the number of average additions. However, in order to make the explanation easy to understand, the number of average additions is two in FIG. That is, a description will be given with reference to a timing diagram for averaging the photoacoustic signals accompanying the two light emission and improving the S / N ratio. Specifically, in FIG. 4Td, the photoacoustic data (D1 and D1 ', D2 and D2', D3 and D3 ',...) With the same number are added and averaged. The S / N ratio of the photoacoustic data can be improved by averaging. The photoacoustic data shown in FIG. 4Td is sent to the
次に、図5を用いて、光音響装置1の動作を説明する。図5は、本発明の光音響装置1の動作を説明するためのタイミング図である。図5において横軸は時間軸である。
Next, the operation of the
図5T1からT3に示すように、第一の周期:tw1で光源部200は被検体への光の照射を2回行い、各光の照射に伴って被検体から発生する光音響信号をする((1)〜(2))。発光回数は図5のタイミングチャートをわかりやすく図示するために2回としたが、この回数に限定するものではない。コンピュータ150は、得られた光音響データを加算平均し、加算平均された光音響データA1を撮像フレームレートの周期:tw2毎に得る。なお、加算平均に代えて単純平均や移動平均や重み付け平均等を行ってもよい。具体的な数値の例を挙げると、第一の周期tw1の時間が0.1msec、撮像フレームレートが60Hzの場合は、撮像フレームレートの周期:tw2が16.7msecとなり、撮像フレームレートの周期内で加算平均回数を167回にするとよい。
As shown in FIGS. 5T1 to T3, the
第二の周期(撮像フレームレートの周期)tw2で規定される時間間隔の間に、加算平均された光音響データA1を基に、再構成のための処理を行うことで、再構成画像データR1が得られる。そして、再構成画像データは、撮像フレームレートtw2の周期で演算部によって順次算出され、表示部160は再構成画像データを順次表示する。そして、ユーザーは、表示装置部160を観察し診断等を行うことが可能となる。
Reconstructed image data R1 is performed by performing processing for reconstruction based on the photoacoustic data A1 obtained by averaging during the time interval defined by the second period (period of imaging frame rate) tw2. Is obtained. Then, the reconstructed image data is sequentially calculated by the calculation unit at a cycle of the imaging frame rate tw2, and the
(電源部500の動作の説明)
前述したように、電源部500は第1の電源と第2の電源を有する構成である。
(Description of operation of power supply unit 500)
As described above, the
図6に第1の実施形態の電源部500の構成を示した。電源部500の第1の電源501は、二次電池であり、交換が容易なように電池パックの形状で実装されるとさらによい。電源部500の第2の電源502は、第1の電源に比べ電力消費が少ない。そのため、第2の電源502は、二次電池である必要は必ずしもない。負荷となるプローブ制御部301と無線インターフェース302の電力を十分に長い時間、電力を供給できる放電容量を持つ電源であればどのようなものであってもよい。ここで、十分に長い時間とは、第1の電源501が放電する時間以上、望ましくは2倍以上の時間、電力を供給できる放電容量があればよい。このような放電容量であれば、少なくとも、第1の電源501の電池が放電しても、第2の電源502の電池でプローブ制御部301と無線インターフェース302の動作を維持できる。もちろん、第2の電源502も二次電池で構成しても良い。また、その場合、第1の電源501の電池と第2電源502の電池をまとめて、ひとつの電池パックとして実装しても良い。このようにすれば、電池パックを充電することによって、両方の電池が同時に充電できるので、第2の電源502の電池の充電を忘れることは無い。その結果、第2の電源502の電池は第1の電源501の電池が放電しても、十分、電池の残量があるため、プローブ制御部301と無線インターフェース302の電力を供給できる。
FIG. 6 shows the configuration of the
次に、電源部500の他の実施形態を図6(b)に示す。図6(b)において、504は充電回路である。第1の電源501、第2の電源502は、エネルギー密度の高いニッケル水素電池、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池等の二次電池である。また、少なくとも第1の電源501の電池は交換が容易なように、電池パックの形状で実装されるとよい。
Next, another embodiment of the
図6(b)において、第1の電源501の電池の残量があり、電源供給が可能な場合、充電回路504により、第2の電源502の二次電池も充電できる。このような構成であれば、第1の電源501の電池が電力を供給している限り、第2の電源は充電されるので、第1の電源501の電池が放電した後もプローブ制御部301と無線インターフェース302の電力を供給できる。図6(b)に示した構成において、第2の電源の二次電池の電極をはんだ付け等でプリント基板に実装した形態で実現することが可能となる。第1の電源は、ユーザーが交換可能な実装形態のものとし、第2の電源はユーザーが交換不可能な実装形態のものとすることも可能である。
In FIG. 6B, when the battery of the
第1の実施形態では、電源部500の電源を2つにした。これにより測定を行うために光源部200により大きな電力が消費され、第1の電源501が放電してしまった場合であっても、第2の電源502により、音響波プローブ180内部の制御や音響波装置本体10との通信を行う機能が維持できる。そして、音響波装置本体10が音響波プローブ180の状態を、無線インターフェース302、無線インターフェース177により取得することができる。そして表示部160に音響波プローブ180の状態を表示できる。その結果、第1の電源501が放電してしまった場合であっても、ユーザーは音響波プローブ180の状態を確認できるため、電池パックの交換や充電など最適な対応ができる。
In the first embodiment, the
ここで、通信部に電力を供給する電源線の電源投入は、少なくとも信号収集部に電力を供給する電源線の電源投入より早くすることが可能である。そして、通信部に電力を供給する電源線の電源遮断は、少なくとも信号収集部に電力を供給する電源線の電源遮断より遅く制御することが可能である。こうしたことを可能とする電源シーケンサを設けることもできる。また、光音響波プローブの場合に、通信部に電力を供給する電源線の電源投入は、少なくとも光源に電力を供給する電源線の電源投入より早くすることが可能である。そして通信部に電力を供給する電源線の電源遮断は、少なくとも光源に電力を供給する電源線の電源遮断より遅く制御することが可能である。こうしたことを可能とする電源シーケンサを設けることもできる。 Here, power-on of the power supply line that supplies power to the communication unit can be made at least earlier than power-on of the power supply line that supplies power to the signal collecting unit. The power supply line that supplies power to the communication unit can be controlled to be turned off later than at least the power supply line that supplies power to the signal collection unit. It is also possible to provide a power sequencer that enables this. In the case of a photoacoustic wave probe, the power supply line that supplies power to the communication unit can be turned on at least earlier than the power supply line that supplies power to the light source. The power supply line that supplies power to the communication unit can be controlled at a later time than at least the power supply line that supplies power to the light source. It is also possible to provide a power sequencer that enables this.
<第2の実施形態>
第2の実施形態の第1の実施形態との主たる差異は、電源部500の構成が異なる点だけである。そのため、第2の実施形態の説明は、電源部500の構成・動作についてのみ行う。図7に第2の実施形態の電源部500の構成を示した。図7において、前述した符号の説明は省略する。図7(a)において505は第1の電源501と第2の電源502を切り換え出力線500bから出力するスイッチである。スイッチ505はダイオード505aとダイオード505bのカソードが接続され、さらに出力線500bに結線されている。図7(a)において、第1の電源501、第2の電源502は、二次電池が好適である。また、第1の電源501の電圧は、第2の電源502の電圧より高い電圧とする。この様な電圧とすると、第1の電源501の電圧が所望の値より大きな場合は、出力線500bには第1の電源が接続される。第1の電源501の電圧が所望の値より小さな場合は、出力線500bには第2の電源502が接続される。ここで所望の電圧は、第2の電源502の電圧といえる。
<Second Embodiment>
The main difference between the second embodiment and the first embodiment is only that the configuration of the
この様なスイッチ505を第1の電源501と第2の電源502間に実装し出力線500bへ出力することによって、第1の電源501の電圧が低下するまでは、第1の電源501で全ブロックの電力を供給することができる。すなわち、プローブ制御部301と無線インターフェース302の電力も第1の電源501が供給する。第1の電源501の電圧が低下した場合、スイッチ505のダイオード505aがOFFしダイオード505bがONするので、出力線500bに第2の電源が接続される。すなわち、第1の電源501が放電した場合にのみ、第2の電源502でプローブ制御部301と無線インターフェース302の電力も供給することとなる。その結果、第1の電源が放電してしまった場合であっても、第2の電源により、光音響プローブ180内部の制御や光音響装置本体10との通信を行う機能が維持できる。
By mounting such a
次に、第2の実施形態において、スイッチ505の異なる形態について、図7(b)を用いて説明する。図7(b)において505は第1の電源501と第2の電源502を切り換え出力線500bへ出力するスイッチである。スイッチ505は、基準電圧源505cとコンパレータ505dとインバータ505fとMOS電界効果トランジスタ(MOSFET)505e、505gにより、構成される。図7(b)において、第1の電源501、第2の電源502は、二次電池が好適である。第1の電源の電圧が基準電圧源505cの電圧より高い場合、コンパレータ505dは入力端子の電圧を比較した結果、Lレベルの信号を出力する。そして、MOSFET505eのドレイン・ソース間は低抵抗状態(ON)となる。インバータ505fの入力はLレベルであるので、インバータ505fはHレベルの信号を出力する。よって、MOSFET505gのドレイン・ソース間は高抵抗状態(OFF)となる。その結果、出力線500bには第1の電源の出力が接続される。一方、第1の電源501の電圧が、基準電圧源505cの電圧より低下した場合は、MOSFET505eのドレイン・ソース間は高抵抗状態(OFF)となり、MOSFET505gのドレイン・ソース間は低抵抗状態(ON))となる。その結果、出力線500bには第2の電源の出力が接続される。
Next, a different form of the
この様なスイッチ505を第1の電源501と第2の電源502間に実装し出力線500bへ出力するようにする。これにより第1の電源501の電圧が基準電圧源505cの電圧(所定の電圧)より高い(所定の電圧を超える)場合は、スイッチ505は第1の電源を選択し、出力線500bへ第1の電源501を出力する。その結果、第1の電源501で全ブロックの電力を供給する。第1の電源501の電圧が基準電圧源505cの電圧より低くなった(所定の電圧以下の)場合、スイッチ505は第2の電源を選択し、出力線500bへ第2の電源502を出力する。すなわち、第1の電源501が放電した場合にのみ、第2の電源502でプローブ制御部301と無線インターフェース302の電力も供給することとなる。その結果、第1の電源が放電してしまった場合であっても、第2の電源により、光音響プローブ180内部の制御や光音響装置本体10との通信を行う機能が維持できる。以上説明したように、出力線500bは、前記スイッチ505の出力が第1の電源501の電圧が所望の値より高い場合は第1の電源501に接続され、第1の電源の電圧が所望の値より低い場合は、第2の電源に接続される。その結果、第1の電源501が所望の電圧以下になった場合にのみ、第2の電源502がプローブ制御部301と無線インターフェース302の電力も供給することとなる。
第2の実施形態は、電源部500の電源を2つとし、第1の電源501の電圧と所望の値との比較結果により切り換えるスイッチ505を設ける構成である。このような構成において、測定を行うために大きな電力が消費され第1の電源501が放電してしまった場合であっても、第2の電源502により、光音響プローブ180内部の制御や光音響装置本体10との通信を行う機能が維持できる。そして、光音響装置本体10が光音響プローブ180の状態を取得し、例えば表示部160に光音響プローブ180の状態を表示できる。その結果、ユーザーは光音響プローブ180の状態を確認できるため、電池パックの交換や充電など最適な対応ができる。また、第1の実施形態に比べ、第2の電源502が電力を供給する場合は、第1の電源501の電圧が所望の値以下になった時のみである。よって、より確実に、第1の電源501が放電してしまった場合であっても、第2の電源502により、光音響プローブ180内部の制御や光音響装置本体10との通信を行う機能が維持できると捉えることもできる。
Such a
In the second embodiment, the
<第3の実施形態>
第3の実施形態についても第1の実施形態との主たる差異は、電源部500の構成が異なる点だけである。そのため、第3の実施形態の説明も、電源部500の構成・動作についてのみ行う。図8に第3の実施形態の電源部500の構成を示した。図8において、充電回路504を除いた回路は、第2の実施形態の図7(a)で説明した回路と同じであり、同じ動作を行う。第3の実施形態では、第2の実施形態の図7(a)の回路に第1の電源501で第2の電源502を充電する充電回路504をさらに有する構成である。図8の構成により、前述した第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。通常の使用では第2の電源502は電力を供給することはなく、さらに、第1の電源501より充電され、第1の電源が放電した場合のみ使用される。そのため、第2の電源502は小容量の二次電池(充電池)やスーパーキャパシタといったコンデンサなどで実現することができる。さらに、第2の電源502は光音響プローブ180から取り外して充電する必要もないため、例えば、プリント基板に直接はんだ付けにより実装する構成としてもよい。
<Third Embodiment>
The main difference between the third embodiment and the first embodiment is only that the configuration of the
<第4の実施形態>
第1の実施形態から第3の実施形態においては、電源部500内に2つの電源(第1の電源501と第2の電源502)を有する構成を示した。そして、第1の電源501が放電してしまった場合であっても、第2の電源502により、光音響プローブ180内部の制御や光音響装置本体10との通信を行う機能が維持できる効果を有することを説明した。第4の実施形態は、前述した実施形態と同様な効果を有する電源部500としてひとつの電源(第1の電源)を用いて構成される形態である。第4の実施形態についても説明は、電源部500の構成・動作についてのみ行う。図9に第4の実施形態の電源部500の構成を示した。図9(a)において、506は第1の電源501の電池の残量を検出する残容量検出部である。たとえば、第1の電源501の電圧から電池の残量を推測してもよいし、第1の電源501が出力した電流の積算値から電荷量を計算し、電池の残量を推測してもよい。507はスイッチであり、残容量検出部506が第1の電源の残量が所望の値より少なくなった場合にOFFする。光音響プローブ180が使用され、第1の電源501の電池の残量が少なくなった場合、残容量検出部506はスイッチ507を制御し、出力線500aの電力供給を停止する。すなわち、電力を多く消費する光源部200の電力を停止する。そして、残容量検出部506とスイッチ507は、電源の残量が第一の閾値を下回った場合に、光源への電力を制限する電力制御手段に相当する。出力線500aの電力供給を停止した後であっても、出力線500bには第1の電源が接続されているので、光音響プローブ180内部の制御や光音響装置本体10との通信を行う機能が維持できる。
<Fourth Embodiment>
In the first to third embodiments, a configuration in which two power sources (a
このように、第4の実施形態においても、前述した実施形態同様、第一の電源501の電池の残量が低下した場合(例えば測定が不可能になった場合)であっても、光音響プローブ180内部の制御や光音響装置本体10との通信を行う機能が維持できる。そして、光音響装置本体10が光音響プローブ180の状態を、無線インターフェース302、無線インターフェース177を介して取得することができ、表示部160に光音響プローブ180の状態を表示できる。その結果、第1の電源501が放電してしまった場合であっても、ユーザーは光音響プローブ180の状態を確認できるため、電池パックの交換や充電など最適な対応ができる。
Thus, also in the fourth embodiment, as in the above-described embodiment, even when the remaining amount of the battery of the
図9(b)に第4の実施形態の残容量検出部506とスイッチの具体的な構成を示す。残容量検出部506は第1の電源の電圧と基準電圧506aを比較し、基準電圧506aより第1の電源の電圧が低くなった場合に、比較器506bはHレベルの信号を出力する。スイッチは、MOSFET507aで実現されゲート電圧がHレベルになると、ドレイン・ソース間は高抵抗状態(OFF)となる。このような回路で第4の実施形態の構成が実現できる。第4の実施形態によれば、前述した第1の実施形態から第3の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに電源部500の電源が1つとなるため、回路の単純化や、コストの低減が可能となる。
FIG. 9B shows a specific configuration of the remaining
<第5の実施形態>
第1の実施形態から第4の実施形態においては、以下の構成であった。即ち、電源を供給する出力線は2系統であり、光源部200と信号収集部140の電力を供給する出力線500aとプローブ制御部301と無線インターフェース302の電飾を供給する出力線500bを有していた。第5の実施形態は、光音響信号を得るための測定(光音響測定)に加え、従来の超音波診断装置の機能である超音波を送信して被検体100内で反射した超音波を受信し画像化する超音波測定を行うことができる装置についての形態である。光音響測定では、光の照射に伴う光源部200の電力と、被検体100内で発生した光音響波を受信する信号収集部140への電力を供給する必要があった。一方、超音波測定では、大きな電力が必要である光源部200は光を照射する必要はない。
<Fifth Embodiment>
In the first to fourth embodiments, the configuration is as follows. In other words, there are two output lines for supplying power, including an
第5の実施形態は、この様な、光音響測定と超音波測定の両方を行える装置に好適な構成である。図10は、こうした超音波測定も行うことができる光音響装置1の構成を示す模式図である。図10の装置は、図1に示した装置の構成と類似の構成であるので、図1で説明したブロックについての説明は省略する。図10において、121は送受信部であり、超音波の受信と送信を行う。圧電材料を用いたトランスデューサであれば、前述した受信部120の構成と同じ構成で実現でき、トランスデューサに送信電圧を印加することにより、超音波を送信することが可能となる。141は信号収集部・送信ドライバであり、超音波送信部と超音波受信部と切り換えスイッチから構成されている。この構成は、超音波診断装置で用いられている構成である。出力線500aは、図1とは異なり、ドライバ201のみに接続され、光源部201の電源を供給する。出力線500cは信号収集部・送信ドライバ141に接続され、超音波の送信や受信時に必要な電力を供給する。
The fifth embodiment is a configuration suitable for such an apparatus capable of performing both photoacoustic measurement and ultrasonic measurement. FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration of the
第5の実施形態の特徴点は、以下のとおりである。すなわち、大きな電力を必要とする光音響計測を行うためのブロックには、電源部500の出力線500aと出力線500cから電力を供給する。一方、光音響測定より小さな消費電力である超音波測定を行うブロックは電源部500の出力線500cから電力を供給する。一方、光音響プローブ180内部の制御や、光音響装置本体10との通信を行う機能を有するブロックには、電源部500の出力線500bから電力を供給する。これにより電源部の電池の残量が低下した場合、まず、光音響計測を行うために大きな電力を必要とするブロックの電源供給を停止する。さらに電源部の電池の残量が低下した場合、超音波測定を行うために電力を必要とするブロックの電源供給を停止する。以上の構成によって、第1の電源部500の電池の残量が低下し、光音響測定が行なえなくなっても、超音波測定は行うことができるようになる。さらに電源500の電池の残量が低下した場合であっても、プローブ制御部301と無線インターフェース302には電力を供給できるので、光音響プローブ180内部の制御や光音響装置本体10との通信を行う機能は有効にできる。その結果、ユーザーは光音響プローブ180内部の状態を確認でき、電池パックの交換や充電など最適な対応ができる。
The features of the fifth embodiment are as follows. That is, power is supplied from the
本実施形態と前述した第1から第4の実施形態と異なる点は、光音響測定が行えないレベルに電池の残量が低下しても、超音波測定は可能である点である。本形態では、前述した第1から第4の実施形態の効果に加え、光音響測定が行えないレベルに電池の残量が低下しても、超音波測定は可能である効果を有する。 The difference between this embodiment and the first to fourth embodiments described above is that ultrasonic measurement is possible even if the remaining battery level is reduced to a level at which photoacoustic measurement cannot be performed. In the present embodiment, in addition to the effects of the first to fourth embodiments described above, there is an effect that ultrasonic measurement is possible even if the remaining amount of the battery is reduced to a level at which photoacoustic measurement cannot be performed.
図11に第5の実施形態の電源部500の構成を示した。
FIG. 11 shows the configuration of the
図11において、506は第1の電源501の電池の残量を検出する残容量検出部である。第4の実施形態とは2種類の所望の電池の残量に対して後述するように判断しスイッチを制御する。507はスイッチであり、残容量検出部506が第1の電源の電池の残量が第1の所望の値より少なくなった場合にOFFする。そして出力線500aに接続されるブロックへの電源供給を停止する。また、508はスイッチであり、残容量検出部506が第1の電源の電池の残量が第2の所望の値より少なくなった場合にOFFする。そして出力線500cに接続されるブロックへの電源供給を停止する。ここで、第1の電源の電池の残量の第1の所望の値は第2の所望の値より大きな値とする。したがって、第1の電源の電池の残量が第1の所望の値より低下すると出力線500aにつながる光源200への電力供給を停止する。この場合は、光音響測定ができなくなるが、超音波測定は可能である。さらに、第1の電源の電池の残量が第2の所望の値より低下すると、出力線500aにつながる光源200への電力供給と、出力線500bにつながる信号収集部・送信ドライバ141への電力供給を停止する。この場合は、超音波測定もできなくなる。しかし前述したように、光音響プローブ180内部の制御や光音響装置本体10との通信を行う機能が維持できる。図12に、第5の実施形態の他の電源部500の構成を示す。図12(a)は第1の実施形態同様に、複数の電源を持つ構成である。図12(a)において、503は出力線500cに電力を供給する第3の電源である。このような構成とすることで、出力線500bが電力を供給するブロックの動作時間が、出力線500aや出力線500cが電力を供給するブロックの動作時間より十分長くなるように各電源の放電容量(電池の容量)を決定する。また、出力線500cが電源を供給するブロックの動作時間が、出力線500aが電源を供給するブロックの動作時間より十分長くなるように各電源の放電容量(電池の容量)を決定する。このように、各電源501,502,503の放電容量(電池の容量)を決定する。その結果、光音響測定が不可能になった場合であっても、超音波測定が可能であり、超音波測定が不可能になっても、光音響プローブ180内部の制御や光音響装置本体10との通信を行う機能が維持できる。
In FIG. 11,
図12(b)に第5の実施形態の電源部500の別の構成を示す。図12(b)の構成は、第1の実施形態から第4の実施形態の構成を組み合わせたものである。この構成でも、出力線500bが電源を供給するブロックの動作時間が、出力線500aや出力線500cが電源を供給するブロックの動作時間より十分長くなるようにできる。また、出力線500cが電源を供給するブロックの動作時間が、出力線500aが電源を供給するブロックの動作時間より十分長くなるようにできる。以上説明した様に、第5の実施形態によれば、電源部500の電池の残量が低下し、光音響測定が行えなくなっても、超音波測定は行うことができる。さらに電源500の電池の残量が低下した場合であっても、光音響プローブ180内部の制御や光音響装置本体10との通信を行う機能は有効である。その結果、ユーザーは光音響プローブ180内部の状態を確認でき、電池パックの交換や充電など最適な対応ができる。
FIG. 12B shows another configuration of the
(その他)
電源部500の二次電池の充電は不図示の専用のプローブホルダに挿入した際に行えるように、光音響プローブ180のハウジング181に不図示の充電コネクタを設けることが可能である。充電完了後、プローブホルダからユーザーが光音響プローブ180を取り出すと、ハウジング181に実装されている不図示のスイッチがON(またはOFF)し、光音響プローブ180がプローブホルダから取り出されたことを検出する。そして、出力線500bのみ、自動で電源がONする電源シーケンサを有する構成とすることも可能である。また他の出力線は、例えば、光音響装置本体1からの指示を、無線インターフェース177、無線インターフェース302を介してプローブ制御部301に伝え、プローブ制御部301が他の出力線の電源をONするようにすることも可能である。
(Other)
A charging connector (not shown) can be provided on the
また、プローブホルダへの音響波プローブの着脱状況を検出するセンサを設けることが可能である。そして電源シーケンサを用いて、センサがプローブホルダから音響波プローブが取り出されたことを検出した際、通信部に電力を供給する電源線の電源投入を行うようにすることが可能である。 Moreover, it is possible to provide a sensor for detecting the state of attachment / detachment of the acoustic wave probe to / from the probe holder. Then, using the power sequencer, when the sensor detects that the acoustic wave probe has been taken out from the probe holder, it is possible to turn on the power supply line that supplies power to the communication unit.
光音響装置本体1からの指示は、GUIを用いて表示部160に光音響プローブ180の電源投入アイコン等を表示して、入力部170のマウス等でユーザーがアイコンにカーソルを移動しマウスのスイッチをクリックすることにより指示することも可能である。
An instruction from the photoacoustic apparatus
また、光源部200の照射する光量を、被検体100の観察したい部分の皮膚表面からの距離に応じて可変するような場合、照射する光量を可変すると好適である。このような場合、照射する光量に応じて、光源部200が消費する電力が異なる。そのため、電源部500の電池の残量を検出する際、光源部200の消費電力も考慮した測定可能時間を電池の残量とすることも可能である。
Further, when the amount of light emitted from the
1 音響波装置
10 音響波装置本体
100 被検体
120 受信部
140 信号収集部
150 コンピュータ
151 演算部
152 記憶部
153 制御部
160 表示部
170 入力部
177 無線インターフェース(通信部)
180 音響波プローブ
181 ハウジング
200 光源部
201 ドライバ
301 プローブ制御部
302 無線インターフェース(通信部)
500 電源部
DESCRIPTION OF
180
500 Power supply
Claims (17)
前記信号収集部に電力を供給する第1の電源に接続される第1の受電部と、
前記通信部に電力を供給する第2の電源に接続される第2の受電部と、
を有することを特徴とする音響波プローブ。 Based on an acoustic wave detection element that receives an acoustic wave and outputs a reception signal, a signal collection unit that converts a signal output from the acoustic wave detection element into a digital signal, and a digital signal output from the signal collection unit An acoustic wave probe comprising a communication unit that wirelessly transfers a signal to the outside,
A first power receiving unit connected to a first power source for supplying power to the signal collecting unit;
A second power receiving unit connected to a second power source for supplying power to the communication unit;
An acoustic wave probe comprising:
前記光源に電力を供給する第1の電源に接続される第1の受電部と、
前記通信部に電力を供給する第2の電源に接続される第2の受電部と、
を有することを特徴とする音響波プローブ。 A light source that generates light, an acoustic wave detection element that receives an acoustic wave generated from a subject by being irradiated with the light and outputs a reception signal, and a signal output from the acoustic wave detection element is a digital signal An acoustic wave probe comprising: a signal collecting unit for converting into a communication unit for wirelessly transmitting a signal based on the digital signal output from the signal collecting unit to the outside,
A first power receiving unit connected to a first power source for supplying power to the light source;
A second power receiving unit connected to a second power source for supplying power to the communication unit;
An acoustic wave probe comprising:
前記電源シーケンサは、前記センサが前記プローブホルダから前記音響波プローブが取り出されたことを検出した際、前記通信部に電力を供給する電源線の電源投入を行う、ものであることを特徴とする請求項10または請求項11に記載の音響波プローブ。 A sensor that detects a state of attachment / detachment of the acoustic wave probe to / from the probe holder;
The power sequencer is configured to turn on a power line that supplies power to the communication unit when the sensor detects that the acoustic wave probe has been removed from the probe holder. The acoustic probe according to claim 10 or 11.
前記電力制御手段は、前記電源の残量が所定の閾値を下回った場合に、前記信号収集部への電力の供給を制限することを特徴とする音響波プローブ。 Based on an acoustic wave detection element that receives an acoustic wave and outputs a reception signal, a signal collection unit that converts a signal output from the acoustic wave detection element into a digital signal, and a digital signal output from the signal collection unit An acoustic probe comprising: a communication unit that wirelessly transfers a signal to the outside; and a power control unit that controls power supplied from a power source to the signal collection unit and the communication unit,
The acoustic power probe is characterized in that the power control means restricts the supply of power to the signal collecting unit when the remaining amount of the power source falls below a predetermined threshold.
前記電力制御手段は、前記電源の残量が所定の閾値を下回った場合に、前記光源への電力の供給を制限することを特徴とする音響波プローブ。 A light source that generates light, an acoustic wave detection element that receives an acoustic wave generated from a subject by being irradiated with the light and outputs a reception signal, and a digital signal that is a signal output by the acoustic wave detection element A signal collecting unit that converts the signal into a signal, a communication unit that wirelessly transmits a signal based on the digital signal output from the signal collecting unit, and a power control unit that controls power supplied from a power source to the light source and the communication unit An acoustic wave probe comprising:
The acoustic power probe is characterized in that the power control means limits the supply of power to the light source when the remaining amount of the power source falls below a predetermined threshold.
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JP2017162618A JP2019037577A (en) | 2017-08-25 | 2017-08-25 | Acoustic wave probe and acoustic wave image apparatus |
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Cited By (1)
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CN111751417A (en) * | 2019-03-28 | 2020-10-09 | 东亚Dkk株式会社 | Metering device |
-
2017
- 2017-08-25 JP JP2017162618A patent/JP2019037577A/en active Pending
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CN111751417A (en) * | 2019-03-28 | 2020-10-09 | 东亚Dkk株式会社 | Metering device |
CN111751417B (en) * | 2019-03-28 | 2023-03-03 | 东亚Dkk株式会社 | Metering device |
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