JP2019042003A - Photoacoustic apparatus - Google Patents

Photoacoustic apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2019042003A
JP2019042003A JP2017167256A JP2017167256A JP2019042003A JP 2019042003 A JP2019042003 A JP 2019042003A JP 2017167256 A JP2017167256 A JP 2017167256A JP 2017167256 A JP2017167256 A JP 2017167256A JP 2019042003 A JP2019042003 A JP 2019042003A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
photoacoustic
unit
light emitting
pulse
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017167256A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
阿部 直人
Naoto Abe
直人 阿部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2017167256A priority Critical patent/JP2019042003A/en
Priority to US16/112,382 priority patent/US20190059739A1/en
Publication of JP2019042003A publication Critical patent/JP2019042003A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

To provide a photoacoustic apparatus capable of widening a frequency bandwidth of a detected acoustic wave by irradiating a subject with pulse lights whose pulse waveforms are different at least partially a plurality of times.SOLUTION: A photoacoustic apparatus includes a control part for controlling a plurality of light irradiation parts so that pulse waveforms of pulse lights irradiated with from the plurality of light irradiation parts are different from each other.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、光音響装置に関する。   The present invention relates to a photoacoustic apparatus.

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)に基づいて、被検体に関する情報を取得する装置である。   In recent years, as an imaging technology using light, a photoacoustic apparatus for imaging the inside of a subject using a photoacoustic effect has been researched and developed. A photoacoustic apparatus is an apparatus which acquires the information regarding a subject based on the ultrasonic wave (photoacoustic wave) generated by the photoacoustic effect from the light absorber which absorbed the energy of the light irradiated to the subject.

特許文献1には、音響波を検出する検出部の周波数帯域に適合するように、光源部から照射される光パルス波形の立ち上がりの傾きと立ち下がりの傾きとの比を設定する光音響画像化装置を開示している。   In Patent Document 1, photoacoustic imaging is performed in which the ratio of the rising slope to the falling slope of the light pulse waveform emitted from the light source unit is set so as to be compatible with the frequency band of the detection unit that detects acoustic waves. An apparatus is disclosed.

特開2017−46823号公報JP 2017-46823 A

特許文献1では、検出部の検出周波数の範囲を広くするために、傾きの比の絶対値を大きくすることを開示している。しかし、検出周波数を変えるためのパラメータは傾きの比のみであり、検出周波数の広帯域化には限界があった。   Patent Document 1 discloses that the absolute value of the ratio of inclination is increased in order to widen the range of detection frequency of the detection unit. However, the parameter for changing the detection frequency is only the slope ratio, and there is a limit to broadening the detection frequency.

本発明に係る光音響装置は、パルス光を被検体に照射する複数の光照射部と、前記複数の光照射部から前記被検体に同時にパルス光が照射されるように前記複数の光照射部を制御する制御部と、前記被検体にパルス光が照射されることによって生じる音響波を受信して電気信号に変換する受信部と、前記電気信号に基づいて、前記被検体に関する情報を取得する取得部と、を有する光音響装置であって、前記制御部は、前記複数の光照射部から照射されるパルス光のパルス波形が互いに異なるように、前記光照射部を制御することを特徴とする。   In the photoacoustic apparatus according to the present invention, a plurality of light irradiation units for irradiating pulsed light onto a subject, and a plurality of light irradiation units such that the pulsed light is simultaneously irradiated to the subject from the plurality of light irradiation units A control unit that controls the control unit, a receiving unit that receives an acoustic wave generated by irradiating the subject with pulsed light and converts the acoustic wave into an electrical signal; and acquires information related to the subject based on the electrical signal. A photoacoustic apparatus, comprising: an acquisition unit, wherein the control unit controls the light irradiation unit such that pulse waveforms of pulse light emitted from the plurality of light irradiation units are different from each other. Do.

本発明に係る光音響装置によれば、被検体に、少なくとも一部のパルス波形が異なるパルス光が照射されることで、検出される音響波の周波数帯域を広くすることができる。その結果、被検体に分布する光吸収体のうち、低周波数に対応するサイズの大きい物質から、高周波数に対応するサイズの小さい物質の情報まで取得することができる。また、パルス波形の種類を増やすことで、検出される音響波の周波数帯域をさらに広くすることができる。   According to the photoacoustic apparatus according to the present invention, it is possible to widen the frequency band of the acoustic wave to be detected by irradiating the subject with pulse light having different pulse waveforms. As a result, it is possible to acquire information on a substance having a size corresponding to a low frequency among substances having a size corresponding to a low frequency among light absorbers distributed in a subject. In addition, by increasing the types of pulse waveforms, the frequency band of the detected acoustic wave can be further broadened.

本発明の実施形態に係る光音響装置の作用効果を説明するための図The figure for demonstrating the effect of the photoacoustic apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る光音響装置を説明するためのブロック図Block diagram for explaining a photoacoustic apparatus according to an embodiment of the present invention 本発明の実施形態に係るプローブの構造を示す図The figure which shows the structure of the probe concerning the embodiment of the present invention 本発明の実施形態における駆動部の構成の一例を示す図A figure showing an example of composition of a drive part in an embodiment of the present invention 本発明の実施形態におけるコンピュータ構成の一例を示す図The figure which shows an example of the computer structure in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における光音響装置の制御の一例を説明するための図A figure for explaining an example of control of a photoacoustic apparatus in an embodiment of the present invention

以下に図面を参照しつつ、本発明の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, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes and relative positions of the components described below should be suitably changed according to 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.

本実施形態は、被検体から伝搬する音響波を検出し、被検体内部の特性情報を生成し、取得する技術に関する。よって本実施形態は、被検体情報取得装置またはその制御方法、あるいは被検体情報取得方法や信号処理方法としても捉えることができる。本実施形態はまた、被検体内部の特性情報を示す画像を生成し表示する表示方法として捉えられる。本実施形態はまた、これらの方法をCPUやメモリ等のハードウェア資源を備える情報処理装置に実行させるプログラムや、そのプログラムを格納した、コンピュータにより読み取り可能な非一時的な記憶媒体としても捉えられる。   The present embodiment relates to a technique for detecting an acoustic wave propagating from a subject, generating characteristic information inside the subject, and acquiring the characteristic information. Therefore, the present embodiment can be understood as an object information acquisition apparatus or a control method thereof, or an object information acquisition method or a signal processing method. The present embodiment can also be grasped as a display method for generating and displaying an image indicating characteristic information inside the subject. The present embodiment can also be regarded as a program that causes an information processing apparatus having hardware resources such as a CPU and a memory to execute these methods, and a non-transitory computer-readable storage medium storing the program. .

本実施形態に係る被検体情報取得装置は、複数の光照射部により光パルス(電磁波)を照射し、受信した光音響信号に基づい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効果を利用した光音響イメージング装置を含む。さらに、本実施形態に係る被検体情報取得装置は、光照射部の内、少なくとも2種類以上の光パルス波形を同時に発光することによって、所望の光音響信号の周波数特性に基づく情報を得ることを実現する光音響装置である。この場合、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。   The object information acquisition apparatus according to the present embodiment irradiates light pulses (electromagnetic waves) by a plurality of light irradiation units, and acquires a photoacoustic effect of acquiring characteristic information of the object as image data based on the received photoacoustic signal. Includes the photoacoustic imaging device used. Furthermore, the object information acquiring apparatus according to the present embodiment obtains information based on the frequency characteristic of a desired photoacoustic signal by simultaneously emitting at least two or more types of light pulse waveforms in the light emitting unit. It is a photoacoustic device to be realized. In this case, the characteristic information is information of characteristic values corresponding to each of a plurality of positions in the subject, generated using a signal derived from the received photoacoustic wave.

本実施形態に係る光音響画像データは、光照射により発生した光音響波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である。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由来する信号(光音響信号)に基づきき、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。   The photoacoustic image data according to the present embodiment is a concept including all image data derived from the photoacoustic wave generated by light irradiation. For example, the photoacoustic image data includes at least one object such as a generated sound pressure of a photoacoustic wave (initial sound pressure), an absorbed energy density, an absorption coefficient, and a concentration of a substance constituting the object (such as oxygen saturation). Image data representing the spatial distribution of information. It should be noted that photoacoustic image data showing spectral information such as the concentration of a substance constituting an object is obtained based on signals (photoacoustic signals) derived from photoacoustic waves generated by light irradiation of a plurality of different wavelengths. Be The photoacoustic image data indicating spectral information may be oxygen saturation, a value obtained by weighting the oxygen saturation with an intensity such as an absorption coefficient, total hemoglobin concentration, oxyhemoglobin concentration, or deoxyhemoglobin concentration. Further, photoacoustic image data indicating spectral information may be glucose concentration, collagen concentration, 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. Distribution data may 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.

本実施形態は、複数の光照射部の内、少なくとも2種類以上の光パルス波形で同時に発光し、被検体に照射し、得られた光音響信号に基づく情報を得ることを要旨とした発明である。そのような構成によって、光照射により発生する光音響波の周波数スペクトル、すなわち、光音響波を電気信号に変換した光音響信号の周波数特性を所望の特性とすることができる。   The present invention is an invention in which light is emitted simultaneously with at least two or more types of light pulse waveforms among a plurality of light irradiation parts, and the object is irradiated with the light to obtain information based on the obtained photoacoustic signal. is there. With such a configuration, the frequency spectrum of the photoacoustic wave generated by the light irradiation, that is, the frequency characteristic of the photoacoustic signal obtained by converting the photoacoustic wave into an electrical signal can be made to have a desired characteristic.

本実施形態でいう音響波とは、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意図ではない。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 the present embodiment is typically an ultrasonic wave, and includes an acoustic wave and an elastic wave called an acoustic wave. An electrical signal converted from an acoustic wave by a transducer or the like is also referred to as an acoustic signal. However, the description of ultrasonic wave or acoustic wave in the present specification is not intended to limit the wavelength of the elastic wave. The acoustic wave generated by the photoacoustic effect is called photoacoustic wave or photoacoustic wave. An electrical signal derived from a photoacoustic wave is also referred to as 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、被検体に複数回光パルスを照射し、被検体からの光音響波を受信し、被検体内の情報(例えば、血管画像(構造画像))を取得する光音響装置を取り上げる。しかし、本実施形態に係る光音響装置の効果は、少なくとも2種類以上の光パルス波形で同時に発光し、被検体に1回光パルスを照射する構成にも適応できる。以下の実施形態ではまた、ハンドヘルド型プローブを有する光音響装置を取り上げているが、本発明は、ステージにプローブを設けて機械的にスキャンする光音響装置にも適用できる。さらに、以下の実施形態では、ハンドヘルド型プローブ内部に複数の半導体の発光素子を実装し、光音響装置本体と配線により接続された装置について説明する。但し、本実施形態はハンドヘルド型プローブに電池等の電源を有し、ハンドヘルド型プローブの光音響信号を光音響装置本体に無線により送信する光音響装置にも適用できる。このように本発明の機能をハンドヘルド型プローブが有する場合は、本発明の光音響装置は、ハンドヘルド型プローブ自体を意味すると言える。   In the following embodiment, as an object information acquisition apparatus, an object is irradiated with a light pulse a plurality of times, and photoacoustic waves from the object are received, and information in the object (for example, blood vessel image (structural image)) Take up the photoacoustic device to get to. However, the effect of the photoacoustic apparatus according to the present embodiment can also be applied to a configuration in which light is emitted simultaneously with at least two or more types of light pulse waveforms, and the object is irradiated with the light pulse once. Although the following embodiments also deal with an optoacoustic apparatus having a hand-held probe, the present invention can also be applied to an optoacoustic apparatus in which a stage is provided with a probe and mechanically scanned. Furthermore, in the following embodiments, a device in which a plurality of semiconductor light emitting elements are mounted inside a hand-held type probe and connected to a photoacoustic apparatus main body by wiring will be described. However, the present embodiment can also be applied to a photoacoustic apparatus that has a power supply such as a battery in a hand-held type probe and wirelessly transmits the photoacoustic signal of the hand-held type probe to the photoacoustic apparatus main body. Thus, when the hand-held probe has the function of the present invention, the photoacoustic apparatus of the present invention can be said to mean the hand-held probe itself.

<第1の実施形態>
まず、本実施形態の基本的な考え方を以下に説明する。
First Embodiment
First, the basic concept of the present embodiment will be described below.

図1は本実施形態の基本的な考え方をわかりやすく説明するための光パルス波形と光音響信号の関係を示すグラフである。図1(a)(c)は光パルス波形を示したグラフであり、縦軸が光強度、横軸が時間である。図1(b)(d)はそれぞれ、図1(a)(c)に示した光パルス波形で被検体を照射した場合に、得られる光音響波の周波数スペクトルをシュミレーションしたグラフであり、縦軸が光音響波の強度、横軸が周波数ある。図1(a)に示した様に、パルス幅が短い(100nsec)光パルスを照射した場合には、図1(b)に示した様に、光音響波の周波数スペクトルのピーク値が約7.5MHzとなる。一方、図1(c)に示した様に、パルス幅が長い(200nsec)光パルスを照射した場合には、図1(d)に示した様に、光音響波の周波数スペクトルのピーク値が約3.75MHzとなる。   FIG. 1 is a graph showing the relationship between an optical pulse waveform and a photoacoustic signal for explaining the basic concept of the present embodiment in an easily understandable manner. FIGS. 1 (a) and 1 (c) are graphs showing light pulse waveforms, in which the vertical axis is light intensity and the horizontal axis is time. FIGS. 1 (b) and 1 (d) are graphs respectively simulating the frequency spectrum of the photoacoustic wave obtained when the object is irradiated with the light pulse waveform shown in FIGS. 1 (a) and 1 (c). The axis is the intensity of the photoacoustic wave, and the horizontal axis is the frequency. As shown in FIG. 1 (a), when the light pulse having a short pulse width (100 nsec) is irradiated, as shown in FIG. 1 (b), the peak value of the photoacoustic wave frequency spectrum is about 7 It will be .5 MHz. On the other hand, as shown in FIG. 1 (c), when the light pulse having a long pulse width (200 nsec) is irradiated, as shown in FIG. 1 (d), the peak value of the photoacoustic wave frequency spectrum is It will be about 3.75 MHz.

第1の実施形態ではこの様な、光パルス波形が異なる光パルスを被検体に同時に照射し得られた光音響信号から、光音響信号に基づく情報を得る。例えば、12個の半導体発光素子からなる光照射部があった場合、そのうち、6個を図1(a)に示した光パルス波形の光パルスで発光し、残りの6個で、図1(c)に示した光パルス波形の光パルスで同時に発光し、被検体を照射する。その結果、図1(b)に示した光音響波の周波数スペクトルと、図1(d)に示した光音響波の周波数スペクトルの加算した光音響波の周波数スペクトルとなる光音響信号を得ることができる。具体的には、図1(a)と図1(c)に示した光パルス波形の光パルスを同時に発光した光パルス波形を図1(e)に示す。ここで同時とは、各々の光パルス波形のピークの時刻を合わせ照射することを言う。図1(e)において、縦軸が光強度、横軸が時間である。図1(f)は、図1(e)に示した光パルス波形で被検体を照射した場合に、得られる光音響波の周波数スペクトルをシュミレーションしたグラフであり、縦軸が光音響波の強度、横軸が周波数ある。図1(f)に示した様に、図1(a)と図1(c)に示した光パルス波形を同時に発光し、被検体を照射した場合、光音響波のピーク周波数は約4.25MHz、−6dBとなる帯域幅は約1.25MHzから約10MHzとなる。この特性は、図1(d)に示した、光音響波のピーク周波数は約3.75MHz、−6dBとなる帯域幅は約1.25MHzから約6.25MHzである周波数特性の高域側を広げた特性となる。一方、図1(b)に示した光音響波のピーク周波数が約7.5MHz、−6dBとなる帯域幅は約2MHzから約12.75MHzである。このような周波数特性では、高域側の特性は十分に広いが、低域成分のレベルが低く、0.75mmより太い血管の視認性が悪くなる恐れがある。   In the first embodiment, information based on the photoacoustic signal is obtained from the photoacoustic signal obtained by simultaneously irradiating the subject with such light pulses having different light pulse waveforms. For example, in the case where there is a light irradiation portion consisting of 12 semiconductor light emitting elements, 6 of them are emitted by the light pulse of the light pulse waveform shown in FIG. 1A, and the remaining 6 are shown in FIG. Light is emitted simultaneously with the light pulse of the light pulse waveform shown in c) to illuminate the object. As a result, to obtain a photoacoustic signal that is the frequency spectrum of the photoacoustic wave obtained by adding the frequency spectrum of the photoacoustic wave shown in FIG. 1 (b) and the frequency spectrum of the photoacoustic wave shown in FIG. 1 (d) Can. Specifically, FIG. 1 (e) shows an optical pulse waveform obtained by simultaneously emitting the light pulse having the light pulse waveform shown in FIGS. 1 (a) and 1 (c). Here, “simultaneous” means that the time of the peak of each light pulse waveform is synchronized and irradiated. In FIG. 1 (e), the vertical axis is light intensity, and the horizontal axis is time. FIG. 1 (f) is a graph simulating the frequency spectrum of the photoacoustic wave obtained when the object is irradiated with the light pulse waveform shown in FIG. 1 (e), and the vertical axis represents the intensity of the photoacoustic wave. , Horizontal axis is frequency. As shown in FIG. 1 (f), when the light pulse waveforms shown in FIGS. 1 (a) and 1 (c) are simultaneously emitted to illuminate the subject, the peak frequency of the photoacoustic wave is about 4. The bandwidth for 25 MHz, -6 dB is about 1.25 MHz to about 10 MHz. This characteristic is shown in FIG. 1 (d), where the peak frequency of the photoacoustic wave is about 3.75 MHz and the bandwidth at which it is -6 dB is about 1.25 MHz to about 6.25 MHz. It becomes an extended characteristic. On the other hand, the bandwidth at which the peak frequency of the photoacoustic wave shown in FIG. 1B is about 7.5 MHz and -6 dB is about 2 MHz to about 12.75 MHz. In such a frequency characteristic, although the characteristic on the high frequency side is sufficiently wide, the level of the low frequency component is low, and the visibility of a blood vessel thicker than 0.75 mm may be deteriorated.

また、例えば、不図示のパルス幅300nmの光パルス波形をさらに同時に照射してもよい。例えば、12個の半導体発光素子を含み構成される光照射部があった場合を考える。12個のうち、4個を図1(a)に示したパルス波形で発光し、4個で、図1(c)に示したパルス波形で同時に発光し、残りの4個で、不図示のパルス幅300nmのパルス波形の光を同時に発光し、被検体に照射するとよい。このように照射すると、さらに、低域側の光音響波の強度を大きくすることが可能である。   In addition, for example, an optical pulse waveform with a pulse width of 300 nm (not shown) may be irradiated at the same time. For example, consider the case where there is a light irradiation unit configured to include 12 semiconductor light emitting elements. Of the twelve, four emit light with the pulse waveform shown in FIG. 1 (a), and four emit light simultaneously with the pulse waveform shown in FIG. 1 (c), and the remaining four emit light with the pulse waveform (not shown). It is preferable to simultaneously emit light of a pulse waveform with a pulse width of 300 nm and irradiate the object with the light. When irradiated in this manner, it is possible to further increase the intensity of the photoacoustic wave on the low frequency side.

また、別の方法として、光強度を制御することにより、光音響波の周波数スペクトルを容易に変更することもできる。例えば、12個の半導体発光素子からなる光照射部があった場合、そのうち、6個を図1(a)に示した光パルス波形の光パルスで被検体を照射し、残りの6個を図1(c)に示した光パルス波形の2倍の光強度の光パルスで同時に発光し、被検体を照射する。この光パルス波形を図1(g)に示す。その結果、図1(b)に示した光音響波の周波数スペクトルと、図1(d)に示した光音響波の周波数スペクトルを1:2の重みをつけ加算した光音響波の周波数スペクトルとなる光音響信号を得ることができる。図1(h)に光音響波の周波数スペクトルを示す。この場合、図1(c)に示した光パルス波形の光パルスで被検体を照射する光強度が大きくなるので、図1(f)で示した光音響波の周波数スペクトルの高域成分をさらに大きくすることができる。図1(h)に示すように、光音響波のピーク周波数は約5.25MHz、−6dBとなる帯域幅は約1.5MHzから約12.75MHzとなる。この特性は、図1(f)に示した、光音響波のピーク周波数は約4.25MHz、−6dBとなる帯域幅は約1.25MHzから約10MHzとなる特性に比べ、高域の帯域を大きく広げることができる。   As another method, it is possible to easily change the frequency spectrum of the photoacoustic wave by controlling the light intensity. For example, in the case where there is a light irradiation section consisting of 12 semiconductor light emitting elements, 6 of them are irradiated with the light pulse of the light pulse waveform shown in FIG. 1A, and the remaining 6 are shown. The light is emitted simultaneously with a light pulse having a light intensity twice that of the light pulse waveform shown in 1 (c) to illuminate the object. The light pulse waveform is shown in FIG. As a result, the frequency spectrum of the photoacoustic wave shown in FIG. 1 (b) and the frequency spectrum of the photoacoustic wave obtained by adding the frequency spectrum of the photoacoustic wave shown in FIG. 1 (d) with a weight of 1: 2 Can be obtained. FIG. 1 (h) shows the frequency spectrum of the photoacoustic wave. In this case, since the light intensity for irradiating the object with the light pulse of the light pulse waveform shown in FIG. 1C is increased, the high frequency component of the frequency spectrum of the photoacoustic wave shown in FIG. It can be enlarged. As shown in FIG. 1 (h), the peak frequency of the photoacoustic wave is about 5.25 MHz, and the bandwidth at which it is -6 dB is about 1.5 MHz to about 12.75 MHz. Compared with the characteristic shown in FIG. 1 (f), the peak frequency of the photoacoustic wave is about 4.25 MHz, and the bandwidth for -6 dB is about 1.25 MHz to about 10 MHz. It can be widely spread.

また、光強度を制御する他の方法として、光照射部の各々の光パルス波形の光パルスを発光する半導体発光素子の数を増減し制御してもよい。すなわち、ひとつひとつの半導体発光素子が発光する光強度が同じであっても、発光する半導体発光素子の数を増減することによって、被検体に照射する光パルスの光強度を制御できる。具体的には、12個の半導体発光素子からなる光照射部があった場合、そのうち、4個を図1(a)に示した光パルス波形の光パルスで被検体を照射し、残りの8個を図1(c)に示した光パルスで同時に発光する。このように制御しても、半導体発光素子を制御することと同様な光音響波を得ることができる。このような制御であれば、半導体発光素子自体の光強度をアナログ的に可変する構成では無いので、回路構成が容易となる。   Further, as another method of controlling the light intensity, the number of semiconductor light emitting elements that emit light pulses of each light pulse waveform of the light emitting unit may be increased or decreased. That is, even if the light intensity emitted by each semiconductor light emitting device is the same, the light intensity of the light pulse applied to the object can be controlled by increasing or decreasing the number of semiconductor light emitting devices emitting light. Specifically, in the case where there is a light irradiation section consisting of 12 semiconductor light emitting elements, 4 of them are irradiated with the light pulse of the light pulse waveform shown in FIG. The light is emitted simultaneously with the light pulse shown in FIG. 1 (c). Even with this control, it is possible to obtain the same photoacoustic wave as controlling the semiconductor light emitting element. With such control, since the light intensity of the semiconductor light emitting element itself is not analogically varied, the circuit configuration becomes easy.

さらに、本発明の実施形態において、2種類以上の光パルス波形を有する光パルスにより得られる光音響波の周波数スペクトルのピーク値の周波数が異なるように、光パルス波形の形状を設定する。それにより、光音響波の周波数スペクトルをより容易に調整できるため好適である。光音響波の周波数スペクトルのピーク値の周波数を異なるようにするためには、光パルス波形が三角波の場合、パルス幅が異なる光パルス波形の形状とするとよい。具体的には、100nsecから1000nsecのパルス幅から選択するとよい。例えば、100nsecのパルス幅と200nsecのパルス幅の三角波を用いてもよいし、200nsecと300nsecのパルス幅の三角波を用いてもよい。また上記3つの三角波を用いてもよい。   Furthermore, in the embodiment of the present invention, the shape of the light pulse waveform is set so that the frequency of the peak value of the frequency spectrum of the photoacoustic wave obtained by the light pulse having two or more types of light pulse waveforms is different. This is preferable because the frequency spectrum of the photoacoustic wave can be adjusted more easily. In order to make the frequency of the peak value of the frequency spectrum of the photoacoustic wave different, when the light pulse waveform is a triangular wave, the shape of the light pulse waveform may be different in pulse width. Specifically, the pulse width may be selected from 100 nsec to 1000 nsec. For example, a triangular wave having a pulse width of 100 nsec and a pulse width of 200 nsec may be used, or a triangular wave having a pulse width of 200 nsec and 300 nsec may be used. Also, the three triangular waves may be used.

また、図1(i)に示した様な、立ち上がり時間100nsec、立ち下がり時間50nsecの非対称な光パルス波形の光パルスを用いてもよい。この場合、図1(j)に示した様な光音響波の周波数スペクトルとなる。このような特性であることを考慮すれば、本発明に適応できることは言うまでもない。本発明で適応できる光パルス波形は、どのような形状であってもかまわない。   Alternatively, as shown in FIG. 1I, an optical pulse having an asymmetric light pulse waveform with a rise time of 100 nsec and a fall time of 50 nsec may be used. In this case, the frequency spectrum of the photoacoustic wave as shown in FIG. 1 (j) is obtained. It goes without saying that the present invention can be applied in consideration of such characteristics. The light pulse waveform that can be applied in the present invention may have any shape.

以上、光照射部の複数の半導体発光素子の内、少なくとも2種類以上の光パルス波形で同時に発光することによって、光音響波の周波数スペクトルの制御が可能であることを説明した。   As described above, it has been described that control of the frequency spectrum of the photoacoustic wave is possible by simultaneously emitting light with at least two or more types of light pulse waveforms among the plurality of semiconductor light emitting elements of the light emitting unit.

本実施形態により、例えば、特開2016−47114号公報に開示されているように、光パルスの合成波形の周波数が検出部(受信部)の受信感度が最大となる周波数に近づくように、光音響波の周波数スペクトルを適合させることができる。そのために、同時に発光する光パルス波形の形状や光量を設定してもよい。プローブが交換できる光音響装置の場合は、プローブの受信部の周波数特性に合わせ、同時に発光する光パルス波形の形状や光量の制御を行うと好適である。また、注目すべき被検体の領域の血管の太さにより決まる光音響波の周波数スペクトルに合わせ、同時に発光する光パルス波形の形状や光量を設定してもよい。また、ユーザーの指示により、光音響波の周波数スペクトルの制御が行えるようにするため、同時に発光する光パルス波形の形状や光量を制御してもよい。例えば、ユーザーが細かな血管を注視したい場合は、光音響波の周波数スペクトルの高域を持ちあげるように、同時に発光する光パルス幅を短く設定するとよい。さらに、注目すべき被検体の領域が被検体の深部にある場合、光音響信号の高い周波数の減衰が大きくなるので、光音響波の周波数スペクトルの高域を持ちあげるように、コンピュータが自動で同時に発光する光パルス波形の形状を設定する構成としてもよい。また、ハンドヘルド型プローブに圧力センサ等を設け、プローブの被検体への押しつけ力を測定し、押しつけ力の大きさによって、コンピュータが同時に発光する光パルス波形の形状を変更してもよい。例えば、ユーザーが細部の観察を行う場合、無意識に強くプローブを押しつけることがある。押しつける力が大きい場合は、同時に発光する光パルス幅を短く設定し、光音響波の周波数スペクトルの高域を持ちあげるとよい。   According to the present embodiment, as disclosed in, for example, JP-A-2016-47114, light is generated so that the frequency of the combined waveform of the light pulses approaches the frequency at which the reception sensitivity of the detection unit (reception unit) becomes maximum. The frequency spectrum of the acoustic wave can be adapted. Therefore, the shape and light amount of the light pulse waveform to be emitted simultaneously may be set. In the case of a photoacoustic apparatus which can replace the probe, it is preferable to control the shape of the light pulse waveform and the amount of light simultaneously emitted in accordance with the frequency characteristic of the receiving unit of the probe. In addition, the shape and light amount of the light pulse waveform that is simultaneously emitted may be set in accordance with the frequency spectrum of the photoacoustic wave determined by the thickness of the blood vessel in the region of the object to be noticed. Moreover, in order to be able to control the frequency spectrum of the photoacoustic wave according to the instruction of the user, the shape and the light amount of the light pulse waveform which is simultaneously emitted may be controlled. For example, when the user wants to gaze at a fine blood vessel, the light pulse width to be emitted simultaneously may be set short so as to raise the high band of the frequency spectrum of the photoacoustic wave. Furthermore, when the region of the object to be noticed is in the deep part of the object, the attenuation of the high frequency of the photoacoustic signal becomes large, so the computer automatically raises the high band of the frequency spectrum of the photoacoustic wave. The configuration of the light pulse waveform that emits light simultaneously may be set. Alternatively, a pressure sensor or the like may be provided on the hand-held probe, the pressing force of the probe on the subject may be measured, and the shape of the light pulse waveform that the computer emits simultaneously may be changed according to the magnitude of the pressing force. For example, when the user observes details, he may press the probe unconsciously and strongly. If the pressing force is large, the width of the light pulse to be emitted simultaneously may be set short, and the high band of the frequency spectrum of the photoacoustic wave may be raised.

以上説明した様に、光照射部から照射されるパルス光により生じる光音響信号に基づく情報を取得する光音響装置において、光照射部から照射されるパルス光の内、少なくとも2種類以上の光パルス波形で同時に発光させる。そして、そのような発光をすることによって、所望の光音響信号の周波数特性に基づく情報を得ることが可能となる。本発明の以下の説明では、複数回、3種類以上の光パルス波形で同時に発光し、得られた光音響信号を加算平均した実施形態を示すが、上述した他の発光制御する構成にも適応できる。   As described above, in the photoacoustic apparatus that acquires information based on the photoacoustic signal generated by the pulsed light emitted from the light emitting unit, at least two or more types of light pulses among the pulsed light emitted from the light emitting unit It emits light simultaneously with the waveform. Then, by performing such light emission, it is possible to obtain information based on the frequency characteristic of a desired photoacoustic signal. Although the following description of the present invention shows an embodiment in which light is emitted simultaneously with a plurality of times and three or more types of light pulse waveforms and the obtained photoacoustic signals are added and averaged, the present invention is also applicable to the other light emission control configurations described above. it can.

(光音響装置の構成)
図2に、本実施形態に係る光音響装置1のブロック図を示す。以下、図2のブロック図を用いて、本実施形態に係る光音響装置1は、パルス光を被検体100に照射する複数の光照射部200と、複数の光照射部200から被検体に略同時にパルス光が照射されるように複数の光照射部を制御する制御部153を有する。ここで、「略同時に」とは、パルス光が被検体に照射される時刻が同一の場合だけに限らず、本発明の効果が得られる程度に、照射時刻がずれている場合も含む。
(Configuration of photoacoustic apparatus)
FIG. 2 shows a block diagram of the photoacoustic apparatus 1 according to the present embodiment. Hereinafter, using the block diagram of FIG. 2, the photoacoustic apparatus 1 according to the present embodiment is configured to substantially irradiate the object 100 with a plurality of light irradiation units 200 and a plurality of light irradiation units 200. The controller 153 includes a controller 153 that controls a plurality of light irradiators to simultaneously emit pulsed light. Here, “substantially simultaneously” does not only mean that the time when the pulsed light is irradiated to the subject is the same, but also includes cases where the irradiation time is shifted to such an extent that the effect of the present invention can be obtained.

そして、被検体100にパルス光が照射されることによって生じる音響波を受信して電気信号に変換する受信部120と、変換された電気信号に基づいて、被検体100に関する情報を取得する取得部151を有する。そして、制御部153は、複数の光照射部200から照射されるパルス光のパルス波形が互いに異なるように、光照射部200を制御する。前述のように、複数の光照射部200から被検体に照射されるパルス光のパルス波形が異なることで、それぞれのパルス光によって生じる音響波の周波数は互いに異なる。そのため、被検体に照射するパルス光のパルス波形の種類を増やすことで、検出される音響波の周波数帯域を広くできる。その結果、被検体に分布する光吸収体のうち、低周波数の音響波に対応するサイズの大きい物質から、高周波数の音響波に対応するサイズの小さい物質の情報まで取得することができる。   Then, the receiving unit 120 receives an acoustic wave generated by irradiating the subject 100 with pulsed light and converts it into an electrical signal, and an acquiring unit that acquires information on the subject 100 based on the converted electrical signal. It has 151. And control part 153 controls light irradiation part 200 so that pulse waveforms of pulse light irradiated from a plurality of light irradiation parts 200 mutually differ. As described above, since the pulse waveforms of the pulsed light emitted from the plurality of light irradiation units 200 to the subject are different, the frequencies of the acoustic waves generated by the respective pulsed lights are different from each other. Therefore, the frequency band of the acoustic wave to be detected can be broadened by increasing the types of pulse waveforms of the pulsed light irradiated to the object. As a result, it is possible to acquire information on a substance having a size corresponding to a low frequency acoustic wave among light absorbers distributed in a subject, to a substance having a small size corresponding to a high frequency acoustic wave.

なお、本実施形態において、パルス波形が異なるとは、典型的にはパルス幅が異なる場合であるが、それに限られない。   In the present embodiment, the pulse waveforms being different are typically cases where the pulse widths are different, but it is not limited thereto.

また、本実施形態において、制御部153は、複数の光照射部200から照射されるパルス光のピーク強度が互いに異なるように、光照射部200を制御してもよい。   Moreover, in the present embodiment, the control unit 153 may control the light emitting unit 200 so that the peak intensities of the pulsed lights emitted from the plurality of light emitting units 200 are different from each other.

また、光照射部200は複数の半導体発光素子を含み構成されていてもよい。この場合、制御部153は、発光素子の発光強度を制御することで、パルス光のピーク強度を制御してもよいし、複数の発光素子のうち発光させる発光素子の個数を制御することで、パルス光のピーク強度を制御してもよい。   Further, the light irradiation unit 200 may be configured to include a plurality of semiconductor light emitting elements. In this case, the control unit 153 may control the peak intensity of the pulsed light by controlling the light emission intensity of the light emitting element, or by controlling the number of light emitting elements to be emitted among the plurality of light emitting elements. The peak intensity of pulsed light may be controlled.

本実施形態に係る光音響装置は、プローブ180、信号収集部140、コンピュータ150、表示部160、入力部170を有する。プローブ180には、光照射部200、駆動部210と受信部120が含まれる。コンピュータ150には、151、記憶部152、制御部153が含まれる。なお、プローブ180を除くケーブルで接続された部分を光音響装置本体と記すこともできる。   The photoacoustic apparatus according to the present embodiment includes a probe 180, a signal collection unit 140, a computer 150, a display unit 160, and an input unit 170. The probe 180 includes a light irradiator 200, a driver 210, and a receiver 120. The computer 150 includes 151, a storage unit 152, and a control unit 153. In addition, the part connected by the cable except the probe 180 can also be described as a photoacoustic apparatus main body.

本実施形態において光照射部200は、光源部を含み構成されていてもよい。また、光源部が複数の半導体発光素子を含み構成されていてもよい。光音響信号のS/N非を向上するために複数回発光し、光音響信号を取得し加算平均する。なお、本発明の効果を実現するためには、半導体発光素子の発光は1回であってもよい。駆動部210は、光照射部200の複数の半導体発光素子の発光を、前述した少なくとも2種類以上の光パルス波形となるように駆動する。駆動部210は光源200の光パルス波形を半導体発光素子毎に制御して発光する。光パルス波形は、前述したように決定するとよい。   In the present embodiment, the light irradiation unit 200 may be configured to include a light source unit. Further, the light source unit may be configured to include a plurality of semiconductor light emitting elements. In order to improve the S / N ratio of the photoacoustic signal, light is emitted a plurality of times, and the photoacoustic signal is acquired and averaged. In order to realize the effects of the present invention, the semiconductor light emitting device may emit light once. The drive unit 210 drives the light emission of the plurality of semiconductor light emitting elements of the light irradiation unit 200 so as to have the above-described at least two or more types of light pulse waveforms. The driver 210 controls the light pulse waveform of the light source 200 for each semiconductor light emitting element to emit light. The light pulse waveform may be determined as described above.

駆動部210は光源200の複数の半導体発光素子を少なくとも2種類以上の光パルス波形のグループに分け、同時に発光させる。そして、光源200は2種類以上の光パルス波形で被検体100を同時に照射する。受信部120は、複数の半導体発光素子の発光によって被検体100から発生した光音響波を受信して、アナログ信号である電気信号(光音響信号)を出力する。信号収集部140は、各々の発光における受信部120から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、コンピュータ150に出力する。   The driving unit 210 divides a plurality of semiconductor light emitting elements of the light source 200 into groups of at least two or more types of light pulse waveforms, and simultaneously emits light. Then, the light source 200 simultaneously irradiates the subject 100 with two or more types of light pulse waveforms. The receiving unit 120 receives the photoacoustic wave generated from the subject 100 by the light emission of the plurality of semiconductor light emitting elements, and outputs an electrical signal (photoacoustic signal) that is an analog signal. The signal collecting unit 140 converts an analog signal output from the receiving unit 120 at each light emission into a digital signal, and outputs the digital signal to the computer 150.

コンピュータ150は、取得部151、記憶部152、制御部153を用いて、各々の発光における信号収集部140から出力されたデジタル信号から、光音響波に由来する電気信号(合成された光音響信号)として記憶部152に記憶する。なお、S/N比向上のためには、複数回光パルスを発光し、加算平均するとよい。   The computer 150 uses the acquisition unit 151, the storage unit 152, and the control unit 153 to generate an electrical signal derived from the photoacoustic wave (a synthesized photoacoustic signal from the digital signal output from the signal collection unit 140 in each light emission). As a storage unit 152). In order to improve the S / N ratio, it is preferable to emit a plurality of light pulses and perform averaging.

コンピュータ150は、記憶部152に記憶されたデジタル信号に対して画像再構成などの処理を行うことにより、光音響画像データを生成する。そして、光音響画像データは、表示部160で表示される。   The computer 150 performs processing such as image reconstruction on the digital signals stored in the storage unit 152 to generate photoacoustic image data. The photoacoustic image data is then displayed on the display unit 160.

また、コンピュータ150はこれらの装置全体の動作の制御や光パルス波形の設定・発光制御も行う。   The computer 150 also controls the overall operation of these devices and performs setting of light pulse waveforms and emission control.

不図示ではあるが、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よい。   Although not shown, the computer 150 may perform image processing for display and processing for synthesizing a graphic for a GUI on the obtained photoacoustic image data as necessary.

ユーザー(医師や技師等)は、表示部160に表示された光音響画像を確認することにより、診断を実施できる。表示画像は、ユーザーやコンピュータ150からの保存指示に基づいて、コンピュータ150内のメモリや、光音響装置とネットワークで接続されたデータ管理システムなどに保存されてもよい。入力部170は、ユーザーからの指示などを受け付ける。   The user (a doctor, an engineer, etc.) can carry out a diagnosis by confirming the photoacoustic image displayed on the display unit 160. The display image may be stored in a memory in the computer 150, a data management system connected to the photoacoustic apparatus via a network, or the like based on a storage instruction from a user or the computer 150. The input unit 170 receives an instruction from the user.

(各ブロックの詳細構成)
続いて、各ブロックの好ましい構成について詳細に述べる。
(Detailed configuration of each block)
Subsequently, the preferred configuration of each block will be described in detail.

(プローブ180)
図3は、第1の実施形態のプローブ180の構造を示す図である。
(Probe 180)
FIG. 3 is a diagram showing the structure of the probe 180 of the first embodiment.

図3において、プローブ180は、光照射部200、駆動部210、受信部120、及び、ハウジング181を含む。ハウジング181は、光照射部200、駆動部210、及び受信部120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、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。   In FIG. 3, the probe 180 includes a light irradiator 200, a driver 210, a receiver 120, and a housing 181. The housing 181 is a housing that encloses the light emitting unit 200, the driving unit 210, and the receiving unit 120. The user can use the probe 180 as a handheld probe by gripping the housing 181.

光照射部200は、光パルスを被検体に照射する。光照射部200は前述したように、駆動部210により、光パルス発光毎に所望の光パルス波形で光パルスを発光する。   The light irradiation unit 200 irradiates the light pulse to the subject. As described above, the light emitting unit 200 causes the drive unit 210 to emit light pulses with a desired light pulse waveform for each light pulse emission.

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。   The XYZ axes in the figure indicate coordinate axes when the probe is left stationary, and do not limit the direction when using the probe.

図3に示すプローブ180は、ケーブル182を介して、信号収集部140と繋がっている。ケーブル182は、光照射部200に電力を供給する配線や、発光制御信号配線や、受信部120から出力されたアナログ信号を信号収集部140に出力する配線を含む。ケーブル182にコネクタを設け、プローブ180と光音響装置のその他の構成とを分離できる構成としてもよい。   The probe 180 shown in FIG. 3 is connected to the signal collecting unit 140 via the cable 182. The cable 182 includes a wire for supplying power to the light emitting unit 200, a light emission control signal wire, and a wire for outputting an analog signal output from the receiving unit 120 to the signal collecting unit 140. The cable 182 may be provided with a connector so that the probe 180 and the other configuration of the photoacoustic apparatus can be separated.

(光照射部200)
本実施形態における光照射部は、光源から発生するパルス光を被検体に照射する。
(Light irradiation unit 200)
The light irradiation unit in the present embodiment irradiates the subject with pulsed light generated from the light source.

例えば、光照射部200は、半導体発光素子(例えばレーザダイオード)16個で構成される。半導体発光素子の種類はレーザダイオード(LD)に限るものではなく、発光ダイオード(LED)であってもよい。半導体発光素子の種類や個数は必要な光強度から決定する。8個のレーザダイオード(200a〜200h)と8個のレーザダイオード(200i〜200p)は、受信部120を挟み、対向して配置される。そして検体に対して光を照射する。各々のレーザダイオードは受信部200の最大感度方向に向けて実装される。すなわち、図3に示した様にレーザダイオード(200a〜200h)とレーザダイオード(200i〜200p)は受信部120の方向に向くように角度を付け実装する。また図3では、受信部200を挟むような実装配置を示したが、片側に光源を集めた配置であってもよい。さらに、レーザダイオードの使用個数が16個より多くともよい。また、図3ではディスクリート部品を並べた実装形態を示したが、半導体ウエハを切り出したダイを金属ベースやプリント基板に複数実装した構成であってもよい。レーザダイオードの配置は、この配置に限定するものではない。被検体に良好に光パルスを照射できれば、プローブの形状等の条件によりどのような配置で実装してもかまわない。   For example, the light irradiation unit 200 is configured of 16 semiconductor light emitting elements (for example, laser diodes). The type of the semiconductor light emitting element is not limited to the laser diode (LD), and may be a light emitting diode (LED). The type and number of semiconductor light emitting devices are determined from the required light intensity. Eight laser diodes (200a to 200h) and eight laser diodes (200i to 200p) are disposed to face each other with the receiving unit 120 interposed therebetween. Then, the sample is irradiated with light. Each laser diode is mounted in the direction of maximum sensitivity of the receiver 200. That is, as shown in FIG. 3, the laser diodes (200a to 200h) and the laser diodes (200i to 200p) are mounted at an angle so as to be directed to the receiving unit 120. Further, FIG. 3 shows a mounting arrangement in which the receiving unit 200 is sandwiched, but may be an arrangement in which light sources are collected on one side. Furthermore, the number of laser diodes used may be more than sixteen. Although FIG. 3 shows a mounting form in which discrete components are arranged, a configuration in which a plurality of dies from which a semiconductor wafer is cut out may be mounted on a metal base or a printed board may be used. The arrangement of the laser diodes is not limited to this arrangement. As long as the object can be irradiated with the light pulse satisfactorily, it may be mounted in any arrangement depending on conditions such as the shape of the probe.

光照射部200が発光する光のパルス幅は、例えば10ns以上、1μs以下である。より好適には、100ns以上、800ns以下が好適である。また、光照射部200の光の波長としては、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するとよい。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。本発明では、所望の波長として血管の構造情報が取得でき、被検体の深部まで届く波長である975nmとし、上記条件を満たす複数の他の波長の光源を同時に照射することにより、所望の波長の照射による光音響波と等価な光音響波を得ることができる。   The pulse width of the light emitted from the light irradiation unit 200 is, for example, 10 ns or more and 1 μs or less. More preferably, 100 ns or more and 800 ns or less are preferable. Moreover, as a wavelength of the light of the light irradiation part 200, although 400 nm or more and 1600 nm or less are suitable, it is good to determine a wavelength according to the light absorption characteristic of the light absorber which you want to image. In the case of imaging blood vessels with high resolution, wavelengths (400 nm or more and 800 nm or less) in which absorption in blood vessels is large may be used. In the case of imaging a deep part of a living body, light of a wavelength (700 nm or more and 1100 nm or less) with less absorption in background tissue (water, fat and the like) of the living body may be used. In the present invention, it is possible to acquire structural information of a blood vessel as a desired wavelength, 975 nm which is a wavelength that reaches the deep part of the subject, and simultaneously irradiate light sources of a plurality of other wavelengths that satisfy the above conditions. A photoacoustic wave equivalent to the photoacoustic wave by irradiation can be obtained.

(駆動部210)
図4(a)(b)に第1の実施形態の駆動部210の構成をそれぞれ示す。どちらの構成であっても好適に本発明に対応できる。初めに、図4(a)で示した駆動部210の構成を説明する。図4(a)において、光照射部200は2組の直列接続された複数の半導体発光素子(レーザダイオード)200A、200Bから構成されている。例えば、直列接続された複数の半導体発光素子200Aは8個のレーザダイオード(200a〜200h)、直列接続された複数の半導体発光素子200Bが8個のレーザダイオード(200i〜200p)に対応する。また別の構成では、直列接続された複数の半導体発光素子200Aと直列接続された複数の半導体発光素子200Bは互いに受信部120を挟み交互に実装されていてもよい。前者の場合、最短距離で、直列接続された複数の半導体発光素子間の配線が行え、極力インダクタンス成分を少なくできる利点がある、一方、後者の場合、各々の光パルス波形の光パルスが被検体にほぼ均一に照射できる利点がある。
(Drive unit 210)
The structure of the drive part 210 of 1st Embodiment is each shown to Fig.4 (a) (b). Either of the configurations can preferably correspond to the present invention. First, the configuration of the drive unit 210 shown in FIG. 4A will be described. In FIG. 4A, the light irradiation unit 200 includes two sets of a plurality of semiconductor light emitting elements (laser diodes) 200A and 200B connected in series. For example, a plurality of semiconductor light emitting devices 200A connected in series correspond to eight laser diodes (200a to 200h), and a plurality of semiconductor light emitting devices 200B connected in series correspond to eight laser diodes (200i to 200p). In another configuration, the plurality of semiconductor light emitting devices 200B connected in series with the plurality of semiconductor light emitting devices 200A connected in series may be alternately mounted with the reception unit 120 interposed therebetween. In the former case, wiring between a plurality of semiconductor light emitting elements connected in series can be performed at the shortest distance, and there is an advantage that the inductance component can be minimized. On the other hand, in the latter case, the light pulse of each light pulse waveform is an object There is an advantage that can be irradiated almost uniformly.

210a、210bは例えばMOSFET等のトランジスタであり、光照射部200の直列接続された複数の半導体発光素子200A、200Bに流れる電流をそれぞれ異なったパルス幅で制御する。210cは電源であり、光照射部200の半導体発光素子に電力を供給する。ここで、電源210cは、ハンドヘルド型プローブの場合、プローブ外部の光音響装置本体に実装され、電力を供給する形態であってもかまわない。この場合は、電源のインピーダンス(インダクタンス成分)を下げるために、プローブ内に不図示のバイパスコンデンサ等を実装するとよい。トランジスタ210a、200bのゲート電圧を制御することにより所望の光パルス波形に対応する光照射部200の直列接続された複数の半導体発光素子200A、200Bに流れる2種類の電流波形を得ることができる。このような駆動部210を実現することによって、前述した少なくとも2種類以上の光パルス波形で同時に発光することを実現することができる。   The transistors 210 a and 210 b are, for example, MOSFETs, and control the currents flowing through the plurality of semiconductor light emitting elements 200 A and 200 B connected in series with the light irradiation unit 200 with different pulse widths. A power supply 210 c supplies power to the semiconductor light emitting element of the light emitting unit 200. Here, in the case of the hand-held type probe, the power source 210 c may be mounted on the photoacoustic apparatus main body outside the probe to supply power. In this case, in order to reduce the impedance (inductance component) of the power supply, a bypass capacitor (not shown) or the like may be mounted in the probe. By controlling the gate voltage of the transistors 210a and 200b, it is possible to obtain two types of current waveforms flowing in the plurality of semiconductor light emitting elements 200A and 200B connected in series of the light irradiation unit 200 corresponding to the desired light pulse waveform. By realizing such a drive unit 210, it is possible to realize simultaneously emitting light with at least two or more types of light pulse waveforms described above.

駆動部210の他の構成を図4(b)に示す。図4(b)においても、光照射部200は2組の直列接続された複数の半導体発光素子(レーザダイオード)(200A、200B)から構成されている。   Another configuration of the drive unit 210 is shown in FIG. Also in FIG. 4B, the light irradiation unit 200 is composed of two sets of a plurality of semiconductor light emitting elements (laser diodes) (200A, 200B) connected in series.

210a、210bは例えばMOSFET等のトランジスタであり、それぞれ光照射部200の直列接続された複数の半導体発光素子200A、200Bに流れる電流をそれぞれ異なったパルス幅でON/OFF制御する。   The transistors 210a and 210b are, for example, MOSFETs, and perform ON / OFF control of currents flowing in the plurality of semiconductor light emitting elements 200A and 200B connected in series with the light irradiation unit 200 with different pulse widths.

210d、210eはインダクタであり、例えば、コイルや、プリント基板の配線等で実現する。直列接続された複数の半導体発光素子200A、200Bを異なるパルス幅で制御する場合には、インダクタ210d、210eのインダクタンスを異なるよう設計する。パルス幅を短くする場合は、インダクタンスを少なくするとよい。210f、210gはダイオードであり、トランジスタ210a、210bがOFFした際、インダクタ210d、210eに流れる電流をインダクタ210d、210eに戻す。210hは可変電圧電源である。ここで、各々のパルス幅の設定により自由度を待たす場合は可変電圧電源210hを2系統とし、独立に電圧を設定できるようにする。また、ハンドヘルド型プローブの場合、可変電圧電源210hは、プローブ外部の光音響装置本体に実装してもよい。この場合は、電源のインピーダンス(インダクタンス成分)を下げるために、プローブ内に不図示のバイパスコンデンサ等を実装する。図4(b)の構成で、トランジスタ210aがONする場合を考える。このとき、光照射部200の直列接続された複数の半導体発光素子200Aの順方向電圧の和の電圧とトランジスタ210aがON時のドレイン―ソース間電圧の合計の電圧と、可変電圧電源210hの出力電圧との差の電圧が、インダクタ210dに印加される。インダクタ210dに流れる電流の傾きはインダクタ210dに加わる電圧と、インダクタ210dのインダクタンスによって決定できる。すなわち、インダクタンスが固定であれば、可変電圧電源210hの電圧を高くすれば、インダクタ210dに流れる電流の傾きを大きくできる。すなわち、光照射部200の直列接続された複数の半導体発光素子200Aに流れる電流の傾きを制御できる。そして、光パルス波形の立ち上がり波形を決定することができる。トランジスタ210aがOFFすると、インダクタ210dに加わる電圧は、直列接続された複数の半導体発光素子200Aの順方向電圧の和の電圧とダイオード210fの順方向電圧の合計の電圧となる。この電圧とインダクタ210dのインダクタンスによって、インダクタ210dに流れる電流の傾きが決まる。すなわち、光パルス波形の立ち下がり波形が決まる。例えば、トランジスタ210aがON時のドレイン―ソース間電圧や、ダイオード210fの順方向電圧が、直列接続された複数の半導体発光素子200Aの順方向電圧の和の電圧より十分小さい場合を考える。その場合、直列接続された複数の半導体発光素子200Aの順方向電圧の和の電圧の2倍の電圧に可変電圧電源210hの出力電圧を設定すればよい。このような設定により、直列接続された複数の半導体発光素子200Aに流れる電流の立ち上がり波形と立ち下がり波形の傾きを同じにできる。よって、光パルス波形の立ち上がり波形と立ち下がり波形の傾きをほぼ同じにできる。また、ダイオード210fのアノードをインダクタ210dの他方の電極に接続することによって、トランジスタ210aをOFFした際、直列接続された複数の半導体発光素子200Aに流れる電流の立ち下がり時間を短くすることもできる。この様に、インダクタ210dと可変電源210hを用いて、所望の光パルス波形を得ることが可能である。   Reference numerals 210 d and 210 e denote inductors, which are realized by, for example, a coil, wiring of a printed board, or the like. When controlling a plurality of semiconductor light emitting elements 200A and 200B connected in series with different pulse widths, the inductances of the inductors 210d and 210e are designed to be different. If the pulse width is to be shortened, the inductance should be reduced. Reference numerals 210f and 210g denote diodes, and when the transistors 210a and 210b are turned off, the current flowing through the inductors 210d and 210e is returned to the inductors 210d and 210e. 210h is a variable voltage power supply. Here, when waiting for freedom by setting each pulse width, two variable voltage power supplies 210h are provided so that voltages can be set independently. In the case of a hand-held probe, the variable voltage power supply 210 h may be mounted on the photoacoustic apparatus main body outside the probe. In this case, in order to reduce the impedance (inductance component) of the power supply, a bypass capacitor (not shown) or the like is mounted in the probe. In the configuration of FIG. 4B, the case where the transistor 210a is turned on is considered. At this time, the voltage of the sum of the forward voltages of the plurality of semiconductor light emitting elements 200A connected in series of the light irradiation unit 200, the voltage of the sum of the drain-source voltage when the transistor 210a is ON, and the output of the variable voltage power supply 210h A voltage difference with the voltage is applied to the inductor 210d. The slope of the current flowing through the inductor 210d can be determined by the voltage applied to the inductor 210d and the inductance of the inductor 210d. That is, if the inductance is fixed, the slope of the current flowing through the inductor 210d can be increased by increasing the voltage of the variable voltage power supply 210h. That is, the inclination of the current flowing through the plurality of semiconductor light emitting elements 200A connected in series of the light emitting unit 200 can be controlled. Then, the rising waveform of the light pulse waveform can be determined. When the transistor 210a is turned off, the voltage applied to the inductor 210d is the sum of the forward voltages of the plurality of semiconductor light emitting devices 200A connected in series and the total voltage of the forward voltages of the diode 210f. The slope of the current flowing through the inductor 210d is determined by this voltage and the inductance of the inductor 210d. That is, the falling waveform of the light pulse waveform is determined. For example, it is assumed that the drain-source voltage when the transistor 210a is ON or the forward voltage of the diode 210f is sufficiently smaller than the sum of the forward voltages of the plurality of semiconductor light emitting devices 200A connected in series. In that case, the output voltage of the variable voltage power supply 210h may be set to a voltage that is twice the voltage of the sum of the forward voltages of the plurality of semiconductor light emitting elements 200A connected in series. By such setting, the slopes of the rising waveform and the falling waveform of the current flowing through the plurality of semiconductor light emitting elements 200A connected in series can be made the same. Therefore, the slope of the rising waveform and the falling waveform of the light pulse waveform can be made substantially the same. Further, by connecting the anode of the diode 210f to the other electrode of the inductor 210d, the fall time of the current flowing through the plurality of semiconductor light emitting elements 200A connected in series can be shortened when the transistor 210a is turned off. Thus, it is possible to obtain a desired light pulse waveform by using the inductor 210d and the variable power supply 210h.

同様に、光照射部200の直列接続された複数の半導体発光素子200Bに流れる電流の立ち上がり波形と立ち下がり波形の傾き、すなわち光パルス波形も、インダクタ210eと可変電源210hを用いて、所望の波形に制御できる。   Similarly, the slopes of the rising and falling waveforms of the current flowing through the plurality of semiconductor light emitting elements 200B connected in series in the light irradiation unit 200, that is, the light pulse waveforms are also desired waveforms using the inductor 210e and the variable power supply 210h. Can be controlled.

(受信部120)
受信部120は、光照射部200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む。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、静電容量型トランスデューサ、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。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ある。なお、静電容量型トランスデューサはCMUT(Capacitive Micro−machined Ultrasonic Transducers)と呼ばれることがある。
(Receiver 120)
The receiving unit 120 includes a transducer that receives a photoacoustic wave generated as a result of the light emission of the light emitting unit 200 and outputs an electrical signal, and a support that supports the transducer. For example, a piezoelectric material, a capacitive transducer, a transducer using a Fabry-Perot interferometer, or the like can be used as a member constituting the transducer. Examples of the piezoelectric material include piezoelectric ceramic materials such as PZT (lead zirconate titanate) and polymeric piezoelectric film materials such as PVDF (polyvinylidene fluoride). In addition, a capacitive type transducer may be called CMUT (Capacitive Micro-machined Ultrasonic Transducers).

発光部200の発光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。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、図3では一例として、1Dアレイのトランスデューサを模式的に示している。   The electrical signal obtained by the transducer for each light emission of the light emitting unit 200 is a time-resolved signal. Therefore, the amplitude of the electrical 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). 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 flat surface or a curved surface called 1D array, 1.5D array, 1.75D array, or 2D array. Note that FIG. 3 schematically shows a 1D array transducer as an example.

受信部120が、トランスデューサから出力される時系列のアナログ信号を増幅する増幅器を備えてもよい。また、受信部120が、トランスデューサから出力される時系列のアナログ信号を時系列のデジタル信号に変換するA/D変換器を備えてもよい。すなわち、受信部120が信号収集部140を備えてもよい。   The receiver 120 may include an amplifier that amplifies the time-series analog signal output from the transducer. Also, the receiving unit 120 may include an A / D converter that converts a time-series analog signal output from the transducer into a time-series digital signal. That is, the receiving unit 120 may include the signal collecting unit 140.

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。このような形状の受信部120を備えるプローブ180は、ハンドヘルド型ではなく、プローブを被検体100に対して相対移動させる機械走査型の光音響装置に好適である。プローブの移動には、XYステージなどの走査部を用いればよい。なお、トランスデューサの配置および数、ならびに支持体の形状は、上記に限定されず、被検体100に応じて最適化すればよい。   In addition, in order to detect an acoustic wave from various angles and to improve an image precision, the transducer arrangement | positioning which encloses the test object 100 from the whole circumference is preferable. Also, if the subject 100 is large enough to not surround the entire circumference, the transducer may be placed on a hemispherical support. The probe 180 including the receiving unit 120 having such a shape is not a handheld type, but is suitable for a mechanical scanning type photoacoustic apparatus that moves the probe relative to the subject 100. A scanning unit such as an XY stage may be used to move the probe. The arrangement and number of transducers, and the shape of the support are not limited to the above, and may be optimized according to the subject 100.

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よい。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 unit 120 and the subject 100, a medium for propagating the photoacoustic wave may be disposed. This matches the acoustic impedance at the interface between the subject 100 and the transducer. Examples of the medium include water, oil, ultrasonic gel and the like.

光音響装置1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よい。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 photoacoustic apparatus 1 may include a holding member that holds the subject 100 and stabilizes the shape. It is preferable that the holding member be high in both light transmission and acoustic wave transmission. For example, polymethylpentene, polyethylene terephthalate, acrylic and the like can be used.

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 acoustic waves in addition to the photoacoustic image, the transducer may function as a transmitting unit that transmits the acoustic waves. The transducer as the receiving means and the transducer as the transmitting means may be a single (common) transducer or may be separate configurations.

(信号収集部140)
信号収集部140は、発光部200の発光毎に発生する受信部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。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。
(Signal collecting unit 140)
The signal collecting unit 140 includes an amplifier for amplifying an electric signal which is an analog signal output from the receiving unit 120 generated for each light emission of the light emitting unit 200, and an A / D for converting the analog signal output from the amplifier to a digital signal. And a converter. The signal collection unit 140 may be configured by an FPGA (Field Programmable Gate Array) chip or the like.

更に詳細に信号処理部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、光音響波の周波数成分が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、発光部200の発光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、発光部200の発光毎に発光時刻から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。この際、発光時刻は光パルス波形のピークとなる時刻を基準に決めるとよい。   The operation of the signal processing unit 140 will be described in more detail. Analog signals output from a plurality of transducers arranged in an array of the receiving unit 120 are amplified by a plurality of amplifiers corresponding to each, and converted into digital signals by a plurality of A / D converters corresponding to each. The A / D conversion rate is performed at least twice or more of the band of the input signal. As described above, if the frequency component of the photoacoustic wave is 100 KHz to 10 MHz, conversion is performed at a frequency of 20 MHz or more, preferably 40 MHz. Note that the signal collection unit 140 synchronizes the timing of the light irradiation and the timing of the signal collection process by using the light emission control signal. That is, A / D conversion is started at the above-described A / D conversion rate based on the light emission time for each light emission of the light emitting unit 200, and an analog signal is converted into a digital signal. As a result, it is possible to acquire, for each of the plurality of transducers, digital data strings for each time interval (A / D conversion interval) of 1 / A / D conversion rate from the light emission time for each light emission of the light emitting unit 200. At this time, the light emission time may be determined based on the time when the light pulse waveform peaks.

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 signal acquisition unit 140 is also called a data acquisition system (DAS). In the present specification, an electrical signal is a concept that includes both an analog signal and a digital signal.

上述したように、信号収集部140をプローブ180のハウジング181の内部に配置してもよい。このような構成であれば、プローブ180とコンピュータ150との間の情報がデジタル信号で伝搬されるため、耐ノイズ性が向上する。また、アナログ信号を伝送する場合に比べ、高速デジタル信号を用いることによって、配線数を少なくすることが可能となり、プローブ180の操作性が向上する。   As described above, the signal collection unit 140 may be disposed inside the housing 181 of the probe 180. With such a configuration, the information between the probe 180 and the computer 150 is transmitted as a digital signal, so the noise resistance is improved. Further, the number of wires can be reduced by using a high-speed digital signal as compared with the case of transmitting an analog signal, and the operability of the probe 180 is improved.

また、後述する加算平均も信号収集部140で行ってもよい。この場合FPGA等のハードウェアを用いて加算平均を行うと好適である。   Also, the signal acquisition unit 140 may perform an addition averaging described later. In this case, it is preferable to perform averaging using hardware such as an FPGA.

(コンピュータ150)
コンピュータ150は、取得部151、記憶部152、制御部153を含む。取得部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よいし、複数のプロセッサや演算回路から構成されてもよい。
(Computer 150)
The computer 150 includes an acquisition unit 151, a storage unit 152, and a control unit 153. The unit responsible for the arithmetic function as the acquisition unit 151 can be configured by a processor such as a CPU or a graphics processing unit (GPU), or an arithmetic circuit such as a field programmable gate array (FPGA) chip. These units may be composed of a single processor or arithmetic circuit, or may be composed of a plurality of processors or arithmetic circuits.

例えば、コンピュータ150は、光照射部200の直列接続された複数の半導体発光素子に対して、2種類以上の光パルス波形で駆動するように駆動部210に駆動する波形を設定する。また、コンピュータ150は、前述した少なくとも2種類以上の光パルス波形の各々の光強度を設定する光強度設定手段でもある。また、少なくとも2種類以上の光パルス波形で発光する半導体発光素子の発光数を制御する発光数設定手段でもある。   For example, the computer 150 sets a waveform to be driven by the drive unit 210 so as to drive the plurality of semiconductor light emitting elements connected in series of the light emitting unit 200 with two or more types of light pulse waveforms. The computer 150 is also light intensity setting means for setting the light intensity of each of the at least two or more types of light pulse waveforms described above. It is also a light emission number setting unit that controls the number of light emission of a semiconductor light emitting element that emits light with at least two or more types of light pulse waveforms.

以降の実施形態では、半導体発光素子の発光数が同じで、一定の光強度で発光する実施形態について説明する。もちろん、前述した発光の他の制御についても対応することは可能である。   In the following embodiments, an embodiment will be described in which the semiconductor light emitting elements emit the same number of light and emit light with a constant light intensity. Of course, it is possible to cope with the other control of light emission described above.

コンピュータ150は、発光部200の発光毎に信号収集部140から出力される前述したデジタルデータ列の発光時刻から同時刻のデータ各々について加算平均する。そして、コンピュータ150は、加算平均化されたデジタルデータ列を、光音響波に由来する加算平均された電気信号(合成された光音響信号)として、記憶部152に記憶する。そして、取得部151は、記憶部152に記憶された合成された光音響信号に基づいて、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。取得部151は、入力部170から、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 computer 150 adds and averages each of the data of the same time from the light emission time of the above-mentioned digital data string output from the signal collection unit 140 for each light emission of the light emission unit 200. Then, the computer 150 stores the arithmetically averaged digital data string in the storage unit 152 as an arithmetically averaged electrical signal (synthesized photoacoustic signal) derived from the photoacoustic wave. Then, based on the combined photoacoustic signal stored in the storage unit 152, the acquisition unit 151 executes generation of photoacoustic image data (structural image or functional image) by image reconstruction and various other arithmetic processing. Do. The acquisition unit 151 may receive input of various parameters such as the sound velocity of the object and the configuration of the holding unit from the input unit 170, and may use them for calculation.

取得部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。   As a reconstruction algorithm when the acquisition unit 151 converts an electrical signal into three-dimensional volume data, any method such as back projection in the time domain, back projection in the Fourier domain, model-based method (repeated operation method), etc. Method can be adopted. As back projection methods in the time domain, Universal back-projection (UBP), Filtered back-projection (FBP), Delay-and-Sum, etc. may be mentioned.

なお、取得部は、複数の光照射部が複数回発光することで受信される音響波に基づいて得られる複数の電気信号を加算し、光照射部の発光回数で除する処理(加算平均処理)を行ってもよい。   Note that the acquisition unit adds a plurality of electrical signals obtained based on the acoustic wave received by the plurality of light emitting units emitting light a plurality of times and divides the sum by the number of times of light emission of the light emitting unit (additional averaging processing ) May be performed.

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。   The storage unit 152 is configured of a volatile memory such as a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), and a non-temporary storage medium such as a magnetic disk or a flash memory. The storage medium in which the program is stored is a non-temporary storage medium. In addition, the storage unit 152 is configured of a plurality of storage media.

記憶部152は、合成された光音響信号や、取得部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 storage unit 152 can store various data such as a combined photoacoustic signal, photoacoustic image data generated by the acquisition unit 151, and reconstructed image data based on the photoacoustic image data.

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、複数の光パルスの発光制御信号や光パルス波形の設定信号を駆動部210に送る。そして、指定された光パルス波形で半導体発光素子は発光し、被検体を照射する。制御部153は、光パルス波形を設定する光パルス波形設定手段でもある。   The control unit 153 is configured of an arithmetic element such as a CPU. The control unit 153 controls the operation of each component of the photoacoustic apparatus. The control unit 153 sends, to the drive unit 210, light emission control signals of a plurality of light pulses and setting signals of light pulse waveforms. Then, the semiconductor light emitting element emits light with the designated light pulse waveform to irradiate the object. The controller 153 is also an optical pulse waveform setting unit that sets an optical pulse waveform.

また、制御部153は、前述したように、ユーザーの指示、あるいは自動で、光パルス波形や光パルスの光強度や発光回数、光音響信号の増幅度等を制御する。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。   Further, as described above, the control unit 153 controls the light pulse waveform, the light intensity of the light pulse, the number of times of light emission, the amplification degree of the photoacoustic signal, etc. by the user's instruction or automatically. Further, the control unit 153 reads out the program code stored in the storage unit 152, and controls the operation of each component of the photoacoustic apparatus.

また、制御部153は表示部160に対する画像の調整などを行う。これにより、プローブの移動と光音響測定に伴い順次、酸素飽和度分布画像が表示される。   Further, the control unit 153 performs adjustment of the image on the display unit 160 and the like. As a result, an oxygen saturation distribution image is sequentially displayed along with the movement of the probe and the photoacoustic measurement.

コンピュータ150は本発明に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よい。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単一のハードウェアで構成されてもよい。   Computer 150 may be a workstation specifically designed for the present invention. The computer 150 may also operate a general-purpose PC or a work station according to an instruction of a program stored in the storage unit 152. Also, each configuration of the computer 150 may be configured by different hardware. Also, at least a part of the configuration of the computer 150 may be configured by a single piece of hardware.

図5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. 5 shows a specific configuration example of the computer 150 according to the present embodiment. The computer 150 according to the present embodiment includes a CPU 154, a GPU 155, a RAM 156, a ROM 157, and an external storage device 158. Further, a liquid crystal display 161 as the display unit 160, a mouse 171 as the input unit 170, and a keyboard 172 are connected to the computer 150.

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。   Also, the computer 150 and the receiving unit 120 may be provided in a configuration housed in a common housing. Alternatively, part of the signal processing may be performed by a computer housed in a housing, and the remaining signal processing may be performed by a computer provided outside the housing. In this case, the computers provided inside and outside the housing can be collectively referred to as the computer according to the present embodiment. That is, the hardware constituting the computer may not be housed in one housing. As the computer 150, an information processing apparatus installed at a remote place provided by a cloud computing service or the like may be used.

コンピュータ151は、本発明の処理部に相当する。特に、取得部151が中心となって処理部の機能を実現する。   The computer 151 corresponds to the processing unit of the present invention. In particular, the acquisition unit 151 mainly implements the function of the processing unit.

(表示部160)
表示部160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ある。コンピュータ150により得られた被検体情報(一例として、構造情報や機能情報)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、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。
(Display unit 160)
The display unit 160 is a display such as a liquid crystal display or an organic EL (Electro Luminescence). This is an apparatus for displaying an image based on object information (for example, structure information or function information) obtained by the computer 150 or a numerical value of a specific position. The display unit 160 may display an image or a GUI for operating the device. Image processing (adjustment of luminance value, etc.) may be performed on the display unit 160 or the computer 150.

(入力部170)
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)
As the input unit 170, an operation console that can be operated by the user and configured with a mouse, a keyboard, and the like can be adopted. In addition, the display unit 160 may be configured by a touch panel, and the display unit 160 may be used as the input unit 170. The input unit 170 receives an instruction from a user, an input such as a numerical value, and the like, and transmits the input to the computer 150.

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。   Each configuration of the photoacoustic apparatus may be configured as a separate apparatus, or may be configured as one integrated apparatus. Further, at least a part of the configuration of the photoacoustic apparatus may be configured as one integrated device.

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。入力部170は、ユーザーが情報を入力できるように構成されている。ユーザーは、入力部170を用いて測定開始や終了、後述する照射モードの指定や、作成画像の保存指示などの操作を行うことができる。   The computer 150 also performs drive control of the configuration included in the photoacoustic apparatus by the control unit 153. In addition to the image generated by the computer 150, the display unit 160 may display a GUI or the like. The input unit 170 is configured to allow the user to input information. The user can use the input unit 170 to perform operations such as measurement start and end, designation of an irradiation mode to be described later, and an instruction to save a created image.

(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。被検体として人体の場合、皮膚に含まれる色素のメラニンが、前述した妨害を発生する光吸収体となりうる。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よい。
(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 diagnosis of malignant tumors and vascular diseases of humans and animals and follow-up of chemical treatment. Therefore, the object 100 is assumed to be an object of diagnosis of a living body, specifically a breast or each organ of a human body or an animal, a blood vessel network, a head, a neck, an abdomen, an extremity including a finger and a toe. Ru. For example, if the human body is to be measured, oxyhemoglobin or deoxyhemoglobin, or a blood vessel containing many of them or a neovascular formed in the vicinity of a tumor may be used as the light absorber. In addition, plaque or the like of the carotid artery wall may be a target of the light absorber. In the case of the human body as a subject, melanin, which is a pigment contained in the skin, can be a light absorber that generates the above-mentioned interference. In addition, a pigment such as methylene blue (MB) or indosine green (ICG), gold fine particles, or a substance introduced from the outside obtained by accumulating or chemically modifying them may be used as the light absorber. In addition, a puncture needle or a light absorber attached to the puncture needle may be an observation target. The subject may be an inanimate object such as a phantom or a test object.

(実施形態の動作)
次に、本発明の被検体情報取得装置は、少なくとも2種類以上の光パルス波形の光パルスを複数回被検体に照射し、照射毎に被検体内で発生した音響波を受信して、受信した光音響信号に基づいて被検体の特性情報を取得する。第1の実施形態では、2つの光パルス波形を、各8個の半導体発光素子が同時に発光する構成について、詳細な説明を以下に記す。
(Operation of the embodiment)
Next, the subject information acquiring apparatus according to the present invention irradiates the subject with light pulses of at least two or more types of light pulse waveforms multiple times, receives an acoustic wave generated in the subject for each irradiation, and receives Characteristic information of the object is acquired based on the photoacoustic signal. In the first embodiment, a detailed description will be given below of a configuration in which eight semiconductor light emitting elements simultaneously emit light of two light pulse waveforms.

図6は、第1の実施形態における動作をわかりやすく説明するためのタイミング図である。図6において横軸は時間軸である。これらの制御は、コンピュータ150あるいはFPGAあるいは専用のハードウェアが行う。図6を用いて、本発明の光音響装置の光音響信号の取得と、取得された光音響信号に基づく光音響画像を生成する方法について詳細に説明する。   FIG. 6 is a timing chart for easily explaining the operation in the first embodiment. In FIG. 6, the horizontal axis is a time axis. The control is performed by the computer 150 or an FPGA or dedicated hardware. Acquisition of the photoacoustic signal of the photoacoustic apparatus of this invention and the method of producing | generating the photoacoustic image based on the acquired photoacoustic signal are demonstrated in detail using FIG.

図6は、2種類の光パルス波形の光パルスを同時に発光し、得られた光音響信号から構造情報を得るタイミング図である。なお、血管の構造情報を取得する場合、光照射部200の波長は、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等しくなる約795nmを選ぶとよい。   FIG. 6 is a timing chart for simultaneously emitting light pulses of two types of light pulse waveforms and obtaining structural information from the obtained photoacoustic signal. In addition, when acquiring the structural information of a blood vessel, it is good for the wavelength of the light irradiation part 200 to select about 795 nm from which the absorption coefficient of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin becomes equal.

半導体発光素子の光強度は少ないため、S/N向上を目的として、図6のT1に示すように、光音響装置は、光照射部200の複数の半導体光発光素子を、照射周期:tw1間隔で繰り返し発光し、光音響信号を取得する。なお、照射周期: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。例えば、照射周期tw1として0.1mSecを選ぶとよい。   Since the light intensity of the semiconductor light emitting device is small, the photoacoustic apparatus is configured to irradiate a plurality of semiconductor light emitting devices of the light emitting unit 200 with an irradiation cycle of tw1 as shown in T1 of FIG. The light emission is repeated repeatedly to acquire the photoacoustic signal. The length of the irradiation cycle: tw1 is set in consideration of the Maximum Permissible Exposure (MPE) to the skin. For example, 0.1 mSec may be selected as the irradiation cycle tw1.

図3に示した様に、光照射部200は、半導体発光素子としてレーザダイオード16個で構成される。そして、8個のレーザダイオード(200a〜200h)は、図1(a)に示した光パルス波形で、レーザダイオード(200i〜200p)は、図1(c)に示した光パルス波形で、照射周期:tw1間隔で繰り返し同時に発光し、光音響信号を取得する。ここで、レーザダイオードの配置や総数や2種類の光パルス波形で発光するレーザダイオードの数は、一例であり、他の構成であってもかまわない。必要な光強度や所望の周波数特性等から決定するとよい。   As shown in FIG. 3, the light irradiation part 200 is comprised by 16 laser diodes as a semiconductor light-emitting element. The eight laser diodes (200a to 200h) have the light pulse waveform shown in FIG. 1 (a), and the laser diodes (200i to 200p) have the light pulse waveform shown in FIG. 1 (c). Period: The light is emitted simultaneously and repeatedly at tw1 intervals to acquire a photoacoustic signal. Here, the arrangement and the total number of laser diodes and the number of laser diodes emitting light with two types of light pulse waveforms are only an example, and other configurations may be used. It may be determined from the required light intensity, desired frequency characteristics, and the like.

図6のT1では、図1(a)の光パルス波形と図1(c)の光パルス波形の光パルスを同時に発光し、照射周期:tw1で光音響信号を168回取得し((1)〜(4)…)、加算平均する。そして、加算平均された光音響信号A1を撮像フレームレートの周期:tw2毎に得る。すなわち、前述したように、図1(a)の光パルス波形と図1(c)の光パルス波形を同時に発光することにより、図1(e)に示した光パルス波形と等価な光パルスを被検体に照射する。そして、図1(f)に示した周波数スペクトルの光音響波を撮像フレームレートの周期:tw2毎に得ることができる。そして、得られた166個の光音響信号を加算平均し加算平均された光音響信号A1を算出する。   At T1 in FIG. 6, the light pulse waveform in FIG. 1 (a) and the light pulse in FIG. 1 (c) are simultaneously emitted, and the photoacoustic signal is acquired 168 times at the irradiation cycle tw1 ((1) ~ (4) ...) Add averaging. Then, the averaged photoacoustic signal A1 is obtained for each period of the imaging frame rate: tw2. That is, as described above, by simultaneously emitting the light pulse waveform of FIG. 1 (a) and the light pulse waveform of FIG. 1 (c), an optical pulse equivalent to the light pulse waveform shown in FIG. 1 (e) is obtained. Irradiate the subject. And the photoacoustic wave of the frequency spectrum shown to FIG. 1 (f) can be obtained for every period of imaging frame rate: tw2. Then, the obtained 166 photoacoustic signals are subjected to addition averaging to calculate an addition averaged photoacoustic signal A1.

次に、図6のT3に示すように、加算平均された光音響信号A1を基に、前述した再構成のための処理を行い、再構成画像データR1を求める。そして、再構成画像データR1は、構造情報S1として、撮像フレームレートの周期:tw2は16.6msecで、順次、表示部160に出力され表示される(図6のT4)。なお、撮像フレームレートの周波数は約60Hzとなる。   Next, as shown at T3 in FIG. 6, the above-described processing for reconstruction is performed based on the averaged photoacoustic signal A1 to obtain reconstructed image data R1. Then, the reconstructed image data R1 is sequentially output and displayed on the display unit 160 as structure information S1 with a period tw2 of an imaging frame rate of 16.6 msec (T4 in FIG. 6). The frequency of the imaging frame rate is approximately 60 Hz.

光音響信号を166回取得し、加算平均する場合は、撮像フレームレートの周波数は約60Hzとなり、表示部160の表示フレームレートと合致するが、加算平均化回数が異なる場合、撮像フレームレートと表示フレームレートが合致しない場合がある。この場合は、不図示のフレームレート変換器を用い、撮像フレームレートを表示フレームレートに変換し、表示部160で表示すると良い。   When the photoacoustic signal is acquired 166 times and averaging is performed, the frequency of the imaging frame rate is about 60 Hz, which matches the display frame rate of the display unit 160, but when the number of averaging times is different, the imaging frame rate and display Frame rates may not match. In this case, the imaging frame rate may be converted to a display frame rate using a frame rate converter (not shown) and displayed on the display unit 160.

以上説明した様に、光照射部200の複数の半導体発光素子の内、少なくとも2種類以上の光パルス波形で同時に発光することによって、所定(所望)の光音響信号の周波数特性に基づく情報を得ることが可能となる。   As described above, by simultaneously emitting light with at least two or more types of light pulse waveforms among the plurality of semiconductor light emitting elements of the light irradiation unit 200, information based on the frequency characteristics of a predetermined (desired) photoacoustic signal is obtained It becomes possible.

その結果、より最適な光音響信号の周波数特性となる情報を得ることが可能となる効果がある。   As a result, it is possible to obtain information that is more optimal for the photoacoustic signal frequency characteristics.

また、第1の実施形態においては、2種類以上の異なる光パルス波形が同時に発光するように制御する構成であった。複数回発光し得られた光音響信号を加算平均する場合、複数回の発光の内、一部の発光を本発明の2種類以上の異なる光パルス波形が同時に発光するように制御し、他の発光を1種類の光パルス波形の光パルスで発光し、被検体を照射してもよい。このようにすると、1種類の光パルス波形による光音響波の周波数スペクトルと、2種類以上の異なる光パルス波形が同時に発光して得られた光音響波の周波数スペクトルを、発光回数で重みを付けた加算平均した光音響信号の周波数特性が得られる。   In the first embodiment, the configuration is such that two or more different light pulse waveforms are controlled to emit light simultaneously. When averaging the photoacoustic signals obtained by emitting a plurality of times, part of the emission among the plurality of times of emission is controlled such that two or more different light pulse waveforms of the present invention are emitted simultaneously; Light emission may be performed by light pulses of one type of light pulse waveform to illuminate the subject. In this case, the frequency spectrum of the photoacoustic wave by one type of light pulse waveform and the frequency spectrum of the photoacoustic wave obtained by simultaneously emitting two or more different light pulse waveforms are weighted by the number of times of light emission. The frequency characteristic of the averaged photoacoustic signal is obtained.

(その他の実施例)
第1の実施形態では、光照射部の複数の半導体発光素子の内、少なくとも2種類以上の光パルス波形で同時に発光し被検体を照射し、光音響信号を得る実施形態を説明した。前述したように、複数の半導体発光素子の内、各光パルス波形に対応する半導体発光素子の個数を変更してもよい。また、各光パルス波形の光パルスを発光する半導体発光素子の光強度を変更し、同時に発光し、光音響信号を得る構成であってもかまわない。
(Other embodiments)
In the first embodiment, an embodiment has been described in which a photoacoustic signal is obtained by simultaneously emitting light with at least two or more types of light pulse waveforms among a plurality of semiconductor light emitting elements of a light irradiation unit and irradiating an object. As described above, among the plurality of semiconductor light emitting devices, the number of semiconductor light emitting devices corresponding to each light pulse waveform may be changed. In addition, the light intensity of the semiconductor light emitting element that emits the light pulse of each light pulse waveform may be changed to simultaneously emit light to obtain the photoacoustic signal.

また、光照射部200が発光する光の波長は、複数の波長を用いてもよい。複数の波長を用いた場合、機能情報としての酸素飽和度を算出することができる。本発明では、例えば撮像フレームレート毎に2波長を交互に切り換え光音響信号を取得し、再構成画像データを算出し、さらに、2つの撮像フレームレートで算出した再構成画像データより酸素飽和度を計算することができる。酸素飽和度の算出については、特開2015−142740号公報に詳しく記載されている。さらに、構造情報を得る際には本実施形態の2種類以上の光パルス波形で同時に被検体を照射し、広い周波数特性の情報を得る。そして、機能情報を得るための他の波長の光パルス波形はパルス幅を長くした1つの光パルス波形の形状としてもよい。このようにすることによって、構造情報は血管の太さにかかわらず鮮明に検出でき、機能情報は高域成分の無い情報を得ることができる。そして、機能情報は構造情報でマスクすることにより、詳細な情報とすることができる。   Moreover, the wavelength of the light which light irradiation part 200 light-emits may use several wavelength. When a plurality of wavelengths are used, oxygen saturation as functional information can be calculated. In the present invention, for example, two wavelengths are alternately switched for each imaging frame rate, photoacoustic signals are acquired, reconstructed image data is calculated, and oxygen saturation is calculated from reconstructed image data calculated at two imaging frame rates. It can be calculated. The calculation of the oxygen saturation is described in detail in JP-A-2015-142740. Furthermore, when obtaining structural information, the object is simultaneously irradiated with the two or more types of light pulse waveforms of this embodiment to obtain information of wide frequency characteristics. Then, the light pulse waveform of the other wavelength for obtaining the function information may have a shape of one light pulse waveform in which the pulse width is extended. By doing this, the structural information can be clearly detected regardless of the thickness of the blood vessel, and the functional information can obtain information without high frequency components. The function information can be made detailed information by masking it with the structure information.

また、以上に示した複数の実施形態を1つの光音響装置で実現し、切り換え使用できるようにしてもよい。さらに、本発明の光音響装置に、トランスデューサから超音波を送信し、反射波による測定を行う機能を追加実現してもよい。この場合、もちろん、光照射部200は発光しない。   In addition, the plurality of embodiments described above may be realized by one photoacoustic apparatus, and may be switched and used. Furthermore, the photoacoustic apparatus of the present invention may be additionally realized with the function of transmitting ultrasonic waves from a transducer and performing measurement using a reflected wave. In this case, of course, the light emitting unit 200 does not emit light.

1 光音響装置
120 受信部
151 取得部
153 制御部
200 光照射部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 photoacoustic apparatus 120 receiving part 151 acquisition part 153 control part 200 light irradiation part

Claims (10)

パルス光を被検体に照射する複数の光照射部と、
前記複数の光照射部から前記被検体に略同時にパルス光が照射されるように前記複数の光照射部を制御する制御部と、
前記被検体にパルス光が照射されることによって生じる音響波を受信して電気信号に変換する受信部と、
前記電気信号に基づいて、前記被検体に関する情報を取得する取得部と、
を有する光音響装置であって、
前記制御部は、前記複数の光照射部から照射されるパルス光のパルス波形が互いに異なるように、前記光照射部を制御することを特徴とする光音響装置。
A plurality of light irradiators for irradiating a subject with pulsed light;
A control unit configured to control the plurality of light irradiation units such that pulsed light is irradiated to the subject substantially simultaneously from the plurality of light irradiation units;
A receiving unit that receives an acoustic wave generated by irradiating the subject with pulsed light and converts the acoustic wave into an electrical signal;
An acquisition unit configured to acquire information on the subject based on the electrical signal;
A photoacoustic device having
The photoacoustic apparatus, wherein the control unit controls the light emitting unit such that pulse waveforms of pulse lights emitted from the plurality of light emitting units are different from each other.
前記制御部は、前記複数の光照射部から照射されるパルス光のパルス幅が互いに異なるように、前記光照射部を制御することを特徴とする請求項1に記載の光音響装置。   The photoacoustic apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the light emitting unit such that pulse widths of pulse lights emitted from the plurality of light emitting units are different from each other. 前記パルス幅が、10ns以上、1μs以下であることを特徴とする請求項2に記載の光音響装置。 The photoacoustic apparatus according to claim 2, wherein the pulse width is 10 ns or more and 1 μs or less. 前記パルス幅が、100ns以上、800ns以下であることを特徴とする請求項3に記載の光音響装置。 The photoacoustic apparatus according to claim 3, wherein the pulse width is 100 ns or more and 800 ns or less. 前記制御部は、前記複数の光照射部から照射されるパルス光のピーク強度が互いに異なるように、前記光照射部を制御することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の光音響装置。   The said control part controls the said light irradiation part as described in any one of the Claims 1 thru | or 4 so that the peak intensity of the pulsed light irradiated from these light irradiation parts may mutually differ. Photoacoustic device. 前記光照射部が、パルス光を発生させる光源部を含み構成されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の光音響装置。   The photoacoustic apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the light irradiation unit includes a light source unit that generates pulse light. 前記光源部は、複数の半導体発光素子を含み構成されていることを特徴とする請求項6に記載の光音響装置。   The photoacoustic apparatus according to claim 6, wherein the light source unit includes a plurality of semiconductor light emitting elements. 前記制御部は、前記複数の半導体発光素子の発光強度を制御することで、前記パルス光のピーク強度を制御することを特徴とする請求項7に記載の光音響装置。   The photoacoustic apparatus according to claim 7, wherein the control unit controls peak intensity of the pulse light by controlling emission intensities of the plurality of semiconductor light emitting elements. 前記制御部は、前記複数の半導体発光素子のうち発光させる発光素子の個数を制御することで、前記パルス光のピーク強度を制御することを特徴とする請求項7に記載の光音響装置。   The photoacoustic apparatus according to claim 7, wherein the control unit controls the peak intensity of the pulse light by controlling the number of light emitting elements to be emitted among the plurality of semiconductor light emitting elements. 前記取得部は、前記複数の光照射部が複数回発光することで受信される音響波に基づいて得られる複数の電気信号を加算し、前記光照射部の発光回数で除する処理を行うことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の光音響装置。 The acquisition unit adds a plurality of electrical signals obtained based on an acoustic wave received by the plurality of light emitting units emitting light multiple times, and performs a process of dividing the sum by the number of times of light emission of the light emitting unit. The photoacoustic apparatus as described in any one of the Claims 1 thru | or 9 characterized by these.
JP2017167256A 2017-08-31 2017-08-31 Photoacoustic apparatus Pending JP2019042003A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017167256A JP2019042003A (en) 2017-08-31 2017-08-31 Photoacoustic apparatus
US16/112,382 US20190059739A1 (en) 2017-08-31 2018-08-24 Photoacoustic apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017167256A JP2019042003A (en) 2017-08-31 2017-08-31 Photoacoustic apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019042003A true JP2019042003A (en) 2019-03-22

Family

ID=65813204

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017167256A Pending JP2019042003A (en) 2017-08-31 2017-08-31 Photoacoustic apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2019042003A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20190059739A1 (en) Photoacoustic apparatus
US20180353082A1 (en) Photoacoustic apparatus and object information acquiring method
EP3326519A1 (en) Photoacoustic apparatus, control method, and program
US20180228377A1 (en) Object information acquiring apparatus and display method
EP3326520A1 (en) Photoacoustic apparatus, information processing method
JP2016101419A (en) Photoacoustic apparatus, subject information acquisition method, and program
US20160150990A1 (en) Photoacoustic apparatus, subject information acquisition method, and program
JP2016067926A (en) Photoacoustic apparatus, information processing method, and program
JP2019042003A (en) Photoacoustic apparatus
JP2019042002A (en) Photoacoustic apparatus
JP7034625B2 (en) Photoacoustic device, control method, program
WO2018207713A1 (en) Photoacoustic apparatus and photoacoustic image generating method
US20180325380A1 (en) Subject information acquisition device and subject information acquisition method
US20160206246A1 (en) Object information acquiring apparatus and object information acquisition method
US20190000322A1 (en) Photoacoustic probe and photoacoustic apparatus including the same
JP2018126389A (en) Information processing apparatus, information processing method, and program
JP2016059768A (en) Photoacoustic apparatus and control method for photoacoustic apparatus
JP2018089346A (en) Photoacoustic apparatus, image display method and program
US20190159760A1 (en) Photoacoustic probe
US20180344168A1 (en) Photoacoustic apparatus
JP2019037577A (en) Acoustic wave probe and acoustic wave image apparatus
JP2018086265A (en) Photoacoustic device, information acquisition method, and program
JP2019033806A (en) Photoacoustic apparatus and subject information acquisition method
CN105640499B (en) Photo-acoustic device
JP6452410B2 (en) Photoacoustic device