JP6406993B2 - 被検体情報取得装置 - Google Patents
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Description
本発明の被検体情報取得装置は、図1に示す通り、光源100と、光源100から射出された光を集める光学素子である円錐台ミラー107とを有する。また、光学素子である円錐台ミラー107によって集められた光が被検体111に照射されることにより発生する音響波を検出して電気信号を出力する音響波検出素子121をさらに有する。また、音響波検出素子121の音響波受信面122と前記被検体111との間に位置する音響レンズ123を有する。また、音響波検出素子121が出力する電気信号から被検体111の情報を取得する信号処理手段126を有する。そして、光学素子である円錐台ミラー107は、音響波検出素子121と被検体111を撮像する撮像手段である観察用カメラ151とを着脱可能なように支持する支持部を備えている。そして、支持部は、音響波検出素子121の音響波受信面122の法線方向と撮像手段の光軸とが略並行になるように、音響波検出素子121と撮像手段151とを支持する。これによって、被検体の測定位置を正確に把握することが可能となる。これについて、以下に説明する。
本発明において使用する光源の波長は、被検体内部まで光が伝搬する波長であることが望ましく、被検体が生体の場合、光源からは生体を構成する成分のうち特定の成分に吸収される波長の光を照射する。具体的には被検体が生体の場合、500nm以上1200nm以下である。効率的に光音響波を発生させるため、光はパルス光が好ましく、パルス幅は数nsec〜100nsec程度が好適である。光源としてはレーザや、発光ダイオード、フラッシュランプ等を用いることもできる。レーザとしては、固体レーザ、ガスレーザ、色素レーザ、半導体レーザなど様々なレーザを使用できる。
光源から発せられた光は光伝送手段によって伝送され、被検体に照射されるのが好ましい。光伝送手段は、例えば、マルチモード光ファイバを用いるのが好適である。
上述の円錐台ミラーを含め、光伝送手段によって伝えられた光を生体などの被検体に照射するものである。照射光学系は、コリメートレンズ、円錐レンズ、円錐台ミラーからなり、光路が音響波検出素子や観察カメラと干渉しないように配置されている。尚、円錐台ミラーは、中央部が円柱状にくり抜かれた中空構造を有しており、その中空部分に音響波検出素子や観察カメラを着脱可能な構成となっている。つまり、中空部分の肩(後述の検出素子アタッチメント125や、カメラアタッチメント155と当接する部分)が支持部である。
照射されたパルス光により被検体表面及び被検体内部で発生する光音響波を受信し、アナログ信号である電気信号(受信信号)に変換するものである。圧電現象を用いたもの、光の共振を用いたもの、静電容量の変化を用いたもの等、音響波信号を受信できるものであれば、どのような音響波検出素子を用いてもよい。さらに、所望の焦点からの音響波を選択的に受信できるように音響レンズが設けられている。尚、図1の形態では音響波受信面122が平面故、法線方向は一義的に決まったが、音響波受信面が平面ではない場合、たとえば曲面の場合には、曲面の各点(離散する代表的な数点)から法線を引き、この法線をベクトルとして互いに加算することで得られる合成ベクトルを法線とすればよい。この場合、たとえば半球状の受信面であれば、合成ベクトルは半球面の中央から伸ばした法線と等しくなる。
音響波検出素子で得られた電気信号を収集するものであり、効率よく処理するためにはアナログ信号からデジタル信号に変換するA/D変換部を有することが望ましい。
広範囲の被検体情報を収集するには、音響波検出素子を走査するのが好ましい。走査手段によって、音響波検出素子の焦点位置を、被検体に沿って1次元あるいは2次元に走査することが可能となる。
信号収集手段により収集された電気信号から2次元あるいは3次元の被検体内の光音響波画像、あるいは、光学特性分布を生成するものである。
被検体表面を光学的に観察するものである。撮像されたカメラ画像(可視光像)をモニターに表示することで測定部位を選択することが容易になる。尚、撮像手段である観察カメラ151の光軸157は、図1(c)に示す通り、撮影方向を意味する。
(2)観察用カメラ151による取得画像から測定位置、測定範囲を決定する。
(3)円錐台ミラー107から観察用カメラ151を取り外し、音響波検出素子121を装着し、観察用カメラ151と音響波検出素子121とを入れ替える。
(4)(2)で決定された測定位置、測定範囲に基づき、音響波検出素子121を所望の位置に動かす。
(5)光音響波を受信し、電気信号に変換する。
(6)電気信号を収集する。
(7)走査が終了したかを判断し、終了していなければ所望の位置に音響波検出素子121を動かして(5)、(6)を繰り返す。
(8)被検体内の光音響波画像を生成する。
検出素子高さ調節部227は、音響検出素子の受信面の法線方向における、音響波検出素子と光学素子である円錐台ミラー107との相対位置を調整するものであり、音響波検出素子121と一体化されている。
上記した実施例2、3では、高さ調節機構(検出位置調節手段、撮像位置調節手段)あるいは物体面位置調節機構(像面位置調節手段)として、ネジ溝を利用した例を示したがこれに限ったものではなく、スペーサーを間に挟むことや、スライドして固定すること等で実現してもよい。
尚、上記の各実施例においては、音響波検出素子121が出力する電気信号から被検体111の情報を取得する信号処理手段126を有する構成で発明を説明したが、本発明はこれに限るわけではない。つまり、信号処理手段は設けず、得た信号をメディア等に保存し、別途設けられた信号処理手段でこれを読み込み、被検体情報を取得した後、別途設けられた表示装置等に被検体情報の画像を表示する構成でも構わない。よって、光源からの光を集光して被検体に照射する装置であって、光源からの光を集光して被検体に照射するための光学素子を備えており、前記光学素子は、音響波検出素子と撮像手段とを二者択一的に、且つ着脱可能に収容するための中空部を有することを特徴とする装置も、発明の範疇に含むものである。その際、光学素子は、円錐台形状をしており、前記中空部を囲む外周部の外周面がミラーとなり、光源からの光を集光するように構成されていると好ましい。この場合、簡易な構成で、光源からの光を集光することが可能となる。また、上述の実施例の被検体情報取得装置の構成と同様に、光学素子は、前記音響波検出素子の音響波受信面の法線方向と前記撮像手段の光軸とが一致するように前記中空部が設けられているのが好ましい。また同様に、音響波検出素子及び撮像手段は中空部に嵌合する筒状形状をしているのがこのましく、音響波検出素子及び撮像手段は、中空部に挿入された場合に、前記光学素子に支持されるようにアタッチメントを有していると、使い勝手の面で好ましい。
107 円錐台ミラー
111 被検体
121 音響波検出素子
122 音響波受信面
123 音響レンズ
125 検出素子支持部
126 信号処理手段
127 法線
151 観察用カメラ
157 撮影用カメラの光軸
Claims (9)
- 光源と、
前記光源から射出された光を集める光学素子と、
前記光学素子によって集められた光が被検体に照射されることにより発生する音響波を検出して電気信号を出力する音響波検出素子と、
前記音響波検出素子の音響波受信面と前記被検体との間に位置する音響レンズと、
前記電気信号から前記被検体の情報を取得する信号処理手段と、
を有する被検体情報取得装置であって、
前記光学素子は、前記音響波検出素子と前記被検体を撮像する撮像手段とを着脱可能なように支持する支持部を備え、該支持部は、該音響波検出素子の音響波受信面の法線方向と撮像手段の光軸とが略並行になるように、該音響波検出素子と撮像手段とを支持することを特徴とする被検体情報取得装置。 - 前記法線方向における前記音響波検出素子と前記光学素子との相対位置を調整する検出位置調節手段を更に有することを特徴とする請求項1に記載の被検体情報取得装置。
- 前記光軸方向における前記撮像手段と前記光学素子との相対位置を調整する撮像位置調節手段を更に有することを特徴とする請求項1に記載の被検体情報取得装置。
- 前記撮像手段は結像レンズを含み、前記撮像手段に設けられた撮像素子と前記結像レンズとの距離を調節することで像面の位置を調節する像面位置調節手段を更に有することを特徴とする請求項1に記載の被検体情報取得装置。
- 光源からの光を集光して被検体に照射する装置であって、
光源からの光を集光して被検体に照射するための光学素子を備えており、
前記光学素子は、音響波検出素子と撮像手段とを二者択一的に、且つ着脱可能に収容するための中空部を有することを特徴とする装置。 - 前記光学素子は、円錐台形状をしており、前記中空部を囲む外周部の外周面がミラーとなり、光源からの光を集光するように構成されていることを特徴とする請求項5に記載の装置。
- 前記光学素子は、前記音響波検出素子の音響波受信面の法線方向と前記撮像手段の光軸とが一致するように前記中空部が設けられていることを特徴とする請求項5に記載の装置。
- 前記音響波検出素子及び前記撮像手段は前記中空部に嵌合する筒状形状をしていることを特徴とする請求項5に記載の装置。
- 前記音響波検出素子及び前記撮像手段は、前記中空部に挿入された場合に、前記光学素子に支持されるように支持部を有していることを特徴とする請求項5に記載の装置。
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