JP6138313B2 - 装置 - Google Patents
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光を生体に照射し、生体内で伝播・拡散したパルス光のエネルギーを生体組織が吸収したことで発生する光音響波(典型的には超音波)を検出する。この検出信号を解析処理することにより、生体内の光学特性分布、特に光エネルギー吸収密度分布を得ることができる。
図3(a)を用いて従来例を説明する。装置が備える光照射部310は生体に光を照射する。プローブ305は光音響波を検出する音響変換素子を1次元(1D)に256素子配置した1Dプローブである。この音響変換素子は、例えばPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等の圧電素子であり、光照射部により照射された光エネルギーの一部を吸収した生体内の光吸収体から発生する光音響波を受信し検出することができる。音響変換素子はそれと同時に、高電圧の送信パルサ回路(64CHの送信部303)の制御により超音波を出力する機能も有する。そのため、従来例においては超音波の送受信を行う音響変換素子としても用いられている。
次に、音響変換素子で検出された微弱な電気信号を64CHの受信部304で信号処理する。すなわち、受信アンプ回路で増幅した後にA/Dコンバータでデジタルサンプリングする。デジタル信号は、生体の光学特性値分布情報等を算出する画像処理部311に送られる。
信し、被検体で反射した超音波を受信して電気信号に変換する第1の音響変換素子と、制御信号により前記第1の音響変換素子を駆動して、前記超音波を送信させる送信部と、光照射部と、前記光照射部から照射された光が被検体に吸収されたことにより発生する光音響波を受信して電気信号に変換する、前記第1の音響変換素子とは別の、第2の音響変換素子と、前記第1および第2の音響変換素子で変換された電気信号を受信して増幅する増幅部と、前記第1の音響変換素子および第2の音響変換素子のうちの一方からの電気信号が前記増幅部に選択的に入力されるように切り替える切替え手段とを有することを特徴とする装置である。
以下、図面を参照しつつ、各実施例について詳細に説明する。
ることができる。画像処理部はこのデータに基づいて画像データの生成を行う。すなわち、生体組織の物質分布を表す機能イメージを画像化することが可能となる。
送信部からプローブへ出力される高電圧信号100は、受信部に入力される検出信号101の許容電圧値を超えているためリミッタをかける必要が生じるが、本実施例ではダイオードブリッジ回路(T/R)を用いて±5V以内の電圧値に収めている。この時、送信部は高電圧駆動の回路となっているので、±100Vレベルで動作するCMOS回路を常に動作可能な状態にしておくためには保持電流を流しつづける必要がある。その結果、動作保持時のシステムノイズ102が微小ながら発生してしまう。
そこで本実施例では、システムノイズを抑制することに加えて、回路規模を削減できるように構成された測定装置について説明する。
信を行うように構成されている。超音波用1Dプローブ5には、256素子の音響変換素子が1次元配列されている。光音響用2Dプローブ6には、256素子の音響変換素子が2次元配列されている。ブリッジ回路(T/R)7と超音波用1Dプローブ5の間には高耐圧スイッチ回路(高耐圧SW回路)14が配置されている。切替えスイッチ回路(SW)8と光音響用2Dプローブ6の間には高速スイッチ回路(高速SW回路)15が配置されている。
受信部の最適なサンプリング周波数は、プローブの中心周波数に対して8〜10倍程度と言われている。ここでは中心周波数の10倍として、1DプローブではCLK1に80MHzのサンプリングクロックが入力され、2DプローブではCLK2として20MHzのサンプリングクロックが入力されている。
ッチ回路を近接グループで構成するように千鳥状に配置したパターン図であり、図7(b
)では放射状にレイアウトした場合のパターン図である。
図7(a)は4素子分のスイッチ回路が近接グループで分けられていることから、4素子1組のグループ毎に共通の補間式を使った演算処理をすることで簡略化を可能としている。図7(b)は放射状のレイアウトとなっているので、1素子目、2素子目、3素子目、4素子目のグループ単位で分割し、グループ毎に共通の補間式を使った演算処理をすることで簡略化を可能としている。
Claims (11)
- 超音波を送信し、被検体で反射した超音波を受信して電気信号に変換する第1の音響変換素子と、
制御信号により前記第1の音響変換素子を駆動して、前記超音波を送信させる送信部と、
光照射部と、
前記光照射部から照射された光が被検体に吸収されたことにより発生する光音響波を受信して電気信号に変換する、前記第1の音響変換素子とは別の、第2の音響変換素子と、
前記第1および第2の音響変換素子で変換された電気信号を受信して増幅する増幅部と、
前記第1の音響変換素子および第2の音響変換素子のうちの一方からの電気信号が前記増幅部に選択的に入力されるように切り替える切替え手段と、
を有することを特徴とする装置。 - 前記送信部からの前記制御信号を前記第1の音響変換素子に伝達するとともに、前記第1の音響変換素子から出力された電気信号を、前記切替え手段に伝達する回路をさらに有する
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記増幅部で増幅された信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータ回路をさらに備えた
ことを特徴とする請求項1または2に記載の装置。 - 前記A/Dコンバータ回路は、前記第1の音響変換素子に基づく信号をデジタル信号に変換する場合と、前記第2の音響変換素子に基づく信号をデジタル信号に変換する場合とで、同じ周波数でサンプリングする
ことを特徴とする請求項3に記載の装置。 - 前記第1の音響変換素子を複数有し、
前記複数の第1の音響変換素子の一部のみが前記制御信号により超音波を送信するように、前記送信部と前記複数の第1の音響変換素子との接続を切り替える第1のスイッチ回
路をさらに有する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の装置。 - 前記複数の第1の音響変換素子の数よりも少ない数の複数の第1のチャンネルをさらに有し、
前記複数の第1の音響変換素子は、前記複数の第1のチャンネルと前記第1のスイッチ回路を介して、前記送信部と接続された
ことを特徴とする請求項5に記載の装置。 - 前記第2の音響変換素子を複数有する
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の装置。 - 前記複数の第2の音響変換素子の数よりも少ない数の複数の第2のチャンネルと、
前記複数の第2の音響変換素子のうちの一部の素子から出力された電気信号のみが前記切替え部を介して前記増幅部に入力されるように切り替える第2のスイッチ回路と、
をさらに有することを特徴とする請求項7に記載の装置。 - 前記第1の音響変換素子の中心周波数は、前記第2の音響変換素子の中心周波数よりも高い
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の装置。 - 前記増幅部から出力された信号に基づいて、前記被検体の内部の情報を算出する処理部をさらに有する
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の装置。 - 前記情報を表示する表示部をさらに有する
ことを特徴とする請求項10に記載の装置。
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