JP6513532B2 - 光音響画像化装置 - Google Patents
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Description
図1〜図12を参照して、本発明の一実施形態による光音響画像化装置100の全体構成について説明する。光音響画像化装置100は、被検体P(人体など)の内部の検出対象物Q(血液、臓器、および、穿刺針など)から音響波Aを検出して、検出信号を画像化する機能を有する。
照明部1aおよび1bは、一対設けられている。照明部1aおよび1bは、プローブ本体2に近接して配置されている。照明部1aおよび1bは、プローブ本体2を挟み込むように配置されている。照明部1aおよび1bは、光音響画像化装置100を用いた検査時に、被検体Pの表面上に配置される。照明部1aおよび1bには、それぞれ光源部11が設けられている。
プローブ本体2は、たとえば、リニア型超音波プローブとして構成されている。プローブ本体2は、光音響画像化装置100を用いた検査時に先端部分(Z2側の部分)が被検体Pの表面上に配置される。また、プローブ本体2は、検出部20を含んでいる。
装置本体部3は、光源部11(照明部1a、1b)からの光の照射の制御を行うとともに、検出部20の超音波振動子21の駆動を制御するように構成されている。装置本体部3は、表示部31を含み、装置本体部3は、検出部20から取得した検出信号(音響波Aおよび超音波B2)の信号を画像化して、画像化した画像を表示部31に表示するように構成されている。
以下に、音響レンズ22の詳細な構成を説明する。
Po:音響レンズ22に照射される光の全エネルギ(全光量)を100%とし、
Pt:音響レンズ22における光反射率、
Pr:音響レンズ22における光透過率、
とすれば、下記の式(1)によって規定される。
Pa=Po−Pt−Pr ・・・式(1)
次に、本発明の効果を確認するために行った音響レンズの音響波発生試験について説明する。具体的には、上記実施形態に対応する実施例として、以下の実施例による音響レンズを用いて音響波発生試験を行うとともに、比較例として、以下の比較例1および2による音響レンズを用いて音響波発生試験を行った。
音響レンズ22を、厚みが2mmになるように形成して図6に示す水中の所定位置に配置した。音響レンズ22は、図3〜図5(実施例)に示すような光学特性を有している。
なお、図6に示す水中の所定位置に配置される実施例の音響レンズ22を、便宜上、試験片122aという。
比較例1の音響レンズは、厚みが2mmになるように形成したもの用いた。比較例1の音響レンズを、図6に示す水中の所定位置に配置した。比較例1の音響レンズは、主にシリコンゴムにより形成されているが、実施例と異なる無機物を含んでいるため、実施例の音響レンズ22と異なり黒色を有している。比較例1の音響レンズは、図3〜図5(比較例1)に示すような光学特性を有している。なお、図6に示す水中の所定位置に配置される比較例1の音響レンズを、便宜上、試験片122bという。
比較例2の音響レンズは、厚みが2mmの実施例の音響レンズ22の外表面をアルミニウムによりコート(スパッタリング)して形成されている。コートされたアルミニウムの厚みは、20μmである。比較例2の音響レンズを、図6に示す水中の所定位置に配置した。なお、図6に示す水中の所定位置に配置される比較例2の音響レンズを、便宜上、試験片122cという。
音響波発生試験は、以下のようにして実施された。具体的には、図6に示すように、水を張った水槽の底部に寒天を沈め、寒天の上面に音響レンズ(試験片122a〜122c)を配置した。そして、照明部1a(1b)およびプローブ本体2の先端部分が水面近傍で水中に浸かるとともに、水中の試験片122a〜122cに対向するように、照明部1a(1b)およびプローブ本体2を配置した。寒天は、音響波発生試験により試験される試験片122a〜122cの水中での高さ位置を調整するために設けられている。この状態で、照明部1a(1b)から音響レンズに向けて1kWの出力で850nmの光を照射し、検出部20(超音波振動子21)により検出された音響波Aに基づいて画像化を行った。図7〜図9に示す画像は、プローブ本体2の検出部20から約2cmの距離(深さ)に、試験片122a〜122cを配置した状態で得られた画像である。
次に、光の出力と発生する音響波Aとの関係を調べる試験を行った。具体的には、図6と同様の試験方法によって、試験片122a(水中の実施例の音響レンズ22)に向けて、照明部1a(1b)から、333kW、1MW、および、500kWの出力でそれぞれ光を照射し、検出部20(超音波振動子21)により検出された音響波Aに基づいて画像化を行った。試験片122aに照射された光の各出力と発生する音響波Aとの関係を調べた試験結果を図10〜図12に示す。図10〜図12に示す画像は、プローブ本体2の検出部20から約1.5cmの距離(深さ)に、試験片122aを配置した状態で得られた画像である。
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
11 LED素子(光源部)
20 検出部
21 超音波振動子
100 光音響画像化装置
111 半導体レーザ素子(光源部)
211 有機半導体素子(光源部)
P 被検体
Q 検出対象物
Claims (8)
- 被検体に光を照射する光源部と、
前記光源部から照射された光を吸収した前記被検体内の検出対象物から発生された音響波を検出する超音波振動子と、前記超音波振動子よりもプローブ本体の先端側に配置される音響レンズとを含み、前記プローブ本体に配置される検出部とを備え、
前記音響レンズは、前記光源部から照射される650nm以上1000nm以下の光の波長領域において、1%以上30%以下の光吸収率を有し、かつ、85%未満の光反射率を有するように構成されている、光音響画像化装置。 - 前記音響レンズは、前記光源部から照射される650nm以上1000nm以下の光の波長領域において、20%以下の光透過率を有するように構成されている、請求項1に記載の光音響画像化装置。
- 前記光源部は、最大出力が300kW以下である光を照射するように構成されている、請求項1または2に記載の光音響画像化装置。
- 前記音響レンズは、前記光源部から照射される730nm以上935nm以下の光の波長領域において、10%より大きく20%以下の光吸収率を有するように構成されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光音響画像化装置。
- 前記音響レンズは、0.5mm以上2mm以下の厚みを有するように構成されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光音響画像化装置。
- 前記光源部は、LED素子によって構成されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の光音響画像化装置。
- 前記光源部は、半導体レーザ素子によって構成されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の光音響画像化装置。
- 前記光源部は、有機半導体素子によって構成されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の光音響画像化装置。
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