JP6381043B2 - 光音響計測用プローブ並びにそれを備えたプローブユニットおよび光音響計測装置 - Google Patents
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Description
測定光を被検体に向けて出射させる光出射部と
測定光の照射を受けた被検体の部分から発せられた音響波を検出する音響波検出素子と、
使用時に被検体に向けられる表面を有し、内部に光出射部および音響波検出素子を収容した筐体とを有する光音響計測用プローブにおいて、
光出射部と音響波検出素子との間に、筐体の表面から筐体内部に向かって延びる、筐体表面に開口したスリットを少なくとも1つ有することを特徴とするものである。
測定光を被検体に向けて出射させる光出射部と
測定光の照射を受けた被検体の部分から発せられた音響波を検出する音響波検出素子と、
使用時に被検体に向けられる表面を有し、内部に光出射部および音響波検出素子を収容した筐体とを有する光音響計測用プローブにおいて、
互いに音響インピーダンスが異なる2つの材料を密接させてなる組であって、光出射部と音響波検出素子との間において筐体の表面から筐体内部に向かって延びる界面を構成する材料の組を、少なくとも1組有することを特徴とするものである。
以上説明した本発明による光音響計測用プローブと、
測定光を出力する光源と、
測定光を光音響計測用プローブの光出射部へ光学的に接続する接続部とを備えてなるものである。
以上説明した本発明による光音響計測用プローブと、
光音響計測用プローブが出力する光音響波検出信号に基づいて光音響画像を生成する信号処理部とを備えてなるものである。
<第1の実施形態>
まず、本発明の第1の実施形態による光音響計測プローブ、プローブユニットおよび光音響計測装置について説明する。図1は本実施形態の光音響計測装置10の全体構成を示す概略図であり、図2および図3はそれぞれ、上記光音響計測装置10に用いられた光音響計測プローブ(以下、単にプローブという)11を示す側断面図および正面図である。なお図1において、プローブ11の形状は概略的に示してある。
次に図4を参照して、本発明の第2の実施形態によるプローブ211について説明する。図4は、本実施形態のプローブ211の側断面形状を示すものである。このプローブ211においても、前述したプローブ11におけるのと同様の2つのスリット45が設けられている。そして各スリット45の筐体表面50aに近い部分には、遮断部材46が充填されている。各遮断部材46は、その表面が筐体表面50aと面一に整合し、また、筐体50と密接する状態に配置されている。このような遮断部材46を配しておくことにより、スリット45内に異物等が侵入することを防止できる。
次に図5を参照して、本発明の第3の実施形態によるプローブ311について説明する。図5は、本実施形態のプローブ311の側断面形状を示すものである。このプローブ311においては、一方の光出射部40と振動子アレイ20との間、および他方の光出射部40と振動子アレイ20との間にそれぞれ、前述したプローブ11におけるスリット45よりはやや幅が小さい2つのスリット47が設けられている。このような2つのスリット47も、前述したスリット45と同様に、各光出射部40の近傍で発生して振動子アレイ20の方に向かって進行する光音響波を反射、減衰させる。それにより、本実施形態のプローブ311を用いて光音響画像を生成、表示させる場合も、光音響画像にアーチファクトが発生することが防止される。
次に図6を参照して、本発明の第4の実施形態によるプローブ411について説明する。図6は、本実施形態のプローブ411の側断面形状を示すものである。このプローブ411においては、一方の光出射部40と振動子アレイ20との間、および他方の光出射部40と振動子アレイ20との間にそれぞれ第3の実施形態のプローブ311におけるものと同様の2つのスリット47が設けられている。そして合計4つのスリット47のそれぞれの筐体表面50aに近い部分に、図4に示した第2の実施形態におけるものと同様の遮断部材46が充填されている。各遮断部材46は、その表面が筐体表面50aと面一に整合し、また、筐体50と密接する状態に配置されている。
次に図7を参照して、本発明の第5の実施形態によるプローブ511について説明する。図7は、本実施形態のプローブ511の正面形状を示すものである。このプローブ511においては、一方の光出射部40と振動子アレイ20との間、および他方の光出射部40と振動子アレイ20との間にそれぞれ第1の実施形態のプローブ11におけるものと同様の2つのスリット45が設けられている。そしてこれら2つのスリット45は、互いに一端部どうし、他端部どうしで別のスリット500により繋げられている。つまり振動子アレイ20は、全周に亘ってスリット45、500により囲まれている状態となっている。
次に図8を参照して、本発明の第6の実施形態によるプローブ611について説明する。図8は、本実施形態のプローブ611の側断面形状を示すものである。このプローブ611においては、一方の光出射部40と振動子アレイ20との間、および他方の光出射部40と振動子アレイ20との間にそれぞれ、筐体50を構成する材料とは音響インピーダンスが異なる材料からなる遮断部材48が配設されている。そのような2つの材料の組み合わせとしては、筐体50の材料をABS樹脂とし、遮断部材48の材料をシリコーンゴムとするものが例示されるが、それに限られるものではない。上記例において、前者の材料の音響インピーダンスは2.3×106Pa・s/m程度、後者の材料の音響インピーダンスは1.2×106Pa・s/m〜1.5×106Pa・s/m程度である。なお遮断部材48は、音響減衰率の高い材料であることが望ましい。なお、遮断部材48の材料としては、発泡状あるいは多孔質形状のプラスチック部材でも良い。また、遮断部材48の上部がシリコーンゴムで下部がプラスチック部材のような複数部材の組み合わせでも良い。このようなプラスチック部材は内部に音響インピーダンスが異なる界面を多数含むため、部材内で光音響波が反射および散乱するという更なる効果も得られる。
次に図9を参照して、本発明の第7の実施形態によるプローブ711について説明する。図9は、本実施形態のプローブ711の側断面形状を示すものである。このプローブ711は、図8に示した第6実施形態のプローブ611と比べると、1つの遮断部材48の代わりに、それよりも薄い2つの遮断部材49が設けられている点で異なる。それらの遮断部材49も、筐体50を構成する材料とは音響インピーダンスが異なる材料からなるものである。
次に図10を参照して、本発明の第8の実施形態によるプローブ811について説明する。図10は、本実施形態のプローブ811の側断面形状を示すものである。このプローブ811は、図8に示した第6実施形態のプローブ611と比べると、遮断部材48が設けられず、その代わりに、筐体50が2種の材料50Aおよび50Bから構成されている点で異なる。それらの筐体材料50Aおよび50Bは、互いに音響インピーダンスが異なるものであり、筐体材料50Aは振動子アレイ20を内包する部分に用いられ、筐体材料50Bは材料50Aの外側でそれぞれ光出射部40を内包する部分に用いられている。
次に図11を参照して、本発明の第9の実施形態によるプローブ911について説明する。図11は、本実施形態のプローブ911の側断面形状を示すものである。このプローブ911は、図8に示した第6実施形態のプローブ611と比べると、遮断部材46が設けられている点、および筐体50のスリット50cの形状の点で異なるものである。より詳しくは、上記遮断部材46は、遮断部材48をプローブ表面側から覆うように筐体表面50aと面一にして筐体50に固定されている。また、遮断部材48を受け入れているスリット50cは、その内側つまり振動子アレイ20側の壁面に、断面鋸歯状でスリット深さ方向に繰り返す複数の凹凸が設けられた形状とされている。
T=X/V(s)・・・(1)
で求められる。生体表面から30mmの深さ位置で発生する光音響波の観測時間Tは、主に人体である生体中での音速がおよそ1500m/s前後であるため、(1)式を用いて、T=0.03/(1500m/s)=2×10-5 sと求まる。ここで、プローブ筐体50から発生するアーチファクトを、光音響波画像において生体表面から30mm以上の深さ位置に表示させることを考える。筐体50中での音速Vを上述のように2000m/sであるとみなすと、生体表面から30mmの深さ位置で発生する光音響波の観測時間Tと(1)式を用いて、筐体50の伝搬距離Xは、X=T・V=(2×10-5 s)x(2000m/s)=0.04m=40mmとなる。
11、211、311、411、511、611、711、811、911 プローブ
12 超音波ユニット
13 レーザユニット
14 表示部
20 振動子アレイ
21 受信回路
22 受信メモリ
23 データ分離手段
24 光音響画像生成部
29 超音波画像生成部
30 表示制御部
33 送信制御回路
34 制御部
40 光出射部
45、47、50c、500 スリット
46、48、49 遮断部材
50 筺体
50a 筐体の表面
50A、50B 筐体材料
60 光ファイバ
65 吸収体
L レーザ光(測定光)
M 被検体
U 音響波
Claims (7)
- 測定光を被検体に向けて出射させる光出射部と
前記測定光の照射を受けた被検体の部分から発せられた音響波を検出する音響波検出素子と、
使用時に被検体に向けられる表面を有し、内部に前記光出射部および前記音響波検出素子を収容した筐体とを有する光音響計測用プローブにおいて、
前記光出射部と前記音響波検出素子との間に、前記筐体の一部が存在し、
前記一部の筐体の表面から筐体内部に向かって延びる、前記表面に開口したスリットを少なくとも1つ有し、
前記筐体を構成する材料とは音響インピーダンスが異なる材料が、前記スリットの前記筐体の表面と整合する位置から、前記スリットの深さよりも浅い位置までの間に充填されていることを特徴とする光音響計測用プローブ。 - 前記光出射部と前記音響波検出素子との並び方向と直交する方向に関して、前記スリットの両端部がそれぞれ、前記音響波検出素子の両端部よりも外側に位置している請求項1記載の光音響計測用プローブ。
- 前記音響波検出素子を間に置いて、該音響波検出素子の両側に各々前記光出射部が少なくとも1つ配設されている請求項1または2記載の光音響計測用プローブ。
- 前記音響波検出素子の両側に配設された光出射部の一方と該音響波検出素子との間に有る前記スリットと、前記音響波検出素子の両側に配設された光出射部の他方と該音響波検出素子との間に有る前記スリットとが、互いに一端部どうし、他端部どうしで別のスリットにより繋げられて、前記音響波検出素子がスリットにより囲まれている請求項3記載の光音響計測用プローブ。
- 1つの前記光出射部と1つの前記音響波検出素子との間に、複数の前記スリットを有する請求項1から4いずれか1項記載の光音響計測用プローブ。
- 請求項1から5いずれか1項記載の光音響計測用プローブと、
測定光を出力する光源と、
前記測定光を前記光音響計測用プローブの光出射部へ光学的に接続する接続部とを備えてなるプローブユニット。 - 請求項1から5いずれか1項記載の光音響計測用プローブと、
前記光音響計測用プローブが出力する光音響波検出信号に基づいて光音響画像を生成する信号処理部とを備えてなる光音響計測装置。
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JP2015002676 | 2015-01-08 |
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JP6381043B2 true JP6381043B2 (ja) | 2018-08-29 |
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