JPH0754855Y2 - 光音響センサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は音響光センサ、特に生体組織を含む種々の物質
の光音響信号を検出する光音響センサに関する。

［従来の技術］ 従来、固体材料（例えばセラミックスなど）の欠陥の検
出などの材料評価手段としてその材料の発する光音響信
号を光音響センサによって検出する手段が知られてい
る。すなわち、被検物に対して所定周波数の断続光を照
射し、この断続光の周波数に応じて被検物が発する光音
響信号に基づいて被検物の分析や評価を行うものであ
る。

第３図は、光音響センサを組み込んだ従来の一般的な光
音響映像装置の概略構成を示す図であり、光照射部10の
光源12は、集光レンズ14を挟んで分光器16と対向配置さ
れている。光源12は、本例ではキセノンランプが用いら
れており、分光器16は連続スペクトル光源であるキセノ
ンランプから所定波長の光を選択して出射するものであ
る。この分光器16には波長可変駆動装置18が接続され、
分光器16の出射波長が任意に調整可能なものとされてい
る。

更に、分光器16からの出射光ライン上には光チョッパ20
及び集光レンズ22が配置されている。光チョッパ20は、
分光器16からの所定波長の光を所定の周波数の断続光と
するものである。この光チョッパ20は、例えば10Hz〜1k
Hz程度の変調周波数を得ることができる。集光レンズ22
を通過した断続光が照射される位置に試料セル24が配置
され、この試料セル24内に試料26が集光レンズ22からの
光に対してXY方向に移動可能なテーブル28上に載置され
ている。そして、試料セル24内には試料26から発せられ
る音響信号を検知するためのマイクロホン30が配置され
ている。マイクロホン30にはプリアンプ32を介してロッ
クインアンプ34が接続され、ロックインアンプ34には、
更にコンピュータ36が接続されている。このコンピュー
タ36には上記波長可変駆動装置18からの選択波長信号も
入力される。そして、コンピュータ36には画像表示装置
38が接続されている。

マイクロホン30にて検出された信号は、プリアンプ32を
介してロックインアンプ34に送られ、ロックインアンプ
34では光チョッパ20からの周波数信号に基づきフェイズ
ロックを行い雑音の除去を行って、出力信号をコンピュ
ータ36に送っている。コンピュータ36では、この信号に
基づいて画像処理を行い画像表示装置38に処理信号を供
給し画像表示装置38にて映像として表示される。

この光音響映像装置によれば、分光器16から出射された
所定波長の光を光チョッパ20によって所定周波数の断続
光として試料26に照射するので、試料26からは光チョッ
パ20によって設定された周波数と同様の周波数の光音響
信号が発せられる。従ってこの光音響信号を音としてマ
イクロホン30にて検知することができる。

そして、テーブル28の動作によって試料26を移動させ照
射光を走査することによって試料26の走査した領域の光
音響信号に基づく映像を得ることができる。この光音響
信号による映像は、試料である物質の熱的性質に影響を
受けた画像となり、すなわち照射された光の熱として放
出される部分が光音響信号として捉えられ、この信号の
強弱によって得られる画像を画像表示装置38、例えばCR
T上に表示することができる。

［考案が解決しようとする課題］ 上記従来の光音響映像装置に用いられている光音響セン
サ、すなわち光照射部10及びマイクロホン30の場合に
は、検出すべき試料を予め採取して、所定位置に設置し
て光の照射並びに光音響信号の受信を行わなければなら
ない。

従って、被検査対象である試料を採取することの困難な
ものや採取した場合にその性状が変化してしまうものに
ついては、正確な検査を行うことができないという問題
があった。特に、生体組織の分析等のために光音響セン
サを応用しようとする場合に、その検査個所が生体内部
である場合には、被検部を採取することなしには用いる
ことができず、性状を変化させずに検査することが困難
であった。

従って、被検査対象である物質を採取することなく通常
の状態のまま光音響信号を得るための光音響センサを開
発すべきという課題があった。

考案の目的 本考案は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目
的は検査対象である物を試料として採取することなくそ
の検査対象である物の内部に挿入することによって直接
光音響信号を検出することのできる光音響センサを提供
することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本考案に係る光音響センサ
は、先端近傍の側面に凹部が形成された針状アプリケー
タと、前記凹部内の一方の側面から他方の側面に向けて
所定周波数の断続光を出射する光照射部と、前記凹部の
内底面に配設された光音響信号検出用の圧電トランスデ
ューサと、を有し、前記凹部内に侵入した被検物の光音
響信号の検出を行うことを特徴とする。

［作用］ 上記構成によれば、光音響センサの本体部分を針状アプ
リケータによって構成しているので、操作者はその針状
アプリケータを把持することによって簡単に位置移動や
被検査対象物への挿入動作を行うことができる。

また、針状アプリケータに形成された凹部には、針状ア
プリケータの検査対象物への挿入動作によって被検査対
象物の一部が侵入する。この凹部に侵入した被検査物に
対して光照射部によって断続光を出射することができ、
この検査対象物からは上記断続光に応じて同様の周波数
の光音響信号が発せられる。すなわち、照射された断続
光に対して被検査物から熱として放出された部分が音響
信号として捉えられたものが光音響信号である。この光
音響信号は、上記凹部の内壁面に設けられた圧電トラン
スデューサによって受信され、圧電トランスデューサ
は、これを電気信号に変換して出力することができる。

すなわち、得られた光音響信号の強弱によって種々の分
析を行うことができ、また波長の異なる断続光を使用す
ることによって分析の多様化を図ることも可能である。

このように、本考案に係る光音響センサは、針状アプリ
ケータを本体として構成されているので、使用者は容易
に手動による操作を行うことができ、試料の採取を行う
ことなく被検査物へ直接光音響センサを挿入することに
よって光音響信号の検出が可能となり、特に生体組織の
光音響信号に基づく診断分析等に応用することができ
る。

また、本考案によれば前記断続光が圧電トランスデュー
サに直接照射されてしまうことを回避できる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本考案に係る光音響センサの好適
な実施例について説明する。

第１図は本実施例の概略構成を示しており、本実施例で
は針状アプリケータとして生体内に穿刺される穿刺針40
を使用している。

穿刺針40の先端の近傍位置（側面）には凹部42が形成さ
れている。

そして、この凹部42内に断続光を出射する光照射部は、
光源であるレーザダイオード44、このレーザダイオード
44からのレーザ光の出射制御を行う駆動回路46、レーザ
ダイオード44からの出射レーザ光をガイドするための光
ファイバ48及び光ファイバ48からのレーザ光を穿刺針40
の軸と平行に、凹部42内に出射するため、凹部42の内壁
（側壁）に露出して配置された発光部50によって構成さ
れている。

レーザダイオード44からのレーザ光は、単一波長である
ため、第３図に示した従来装置のように分光器16や波長
可変駆動装置18などは設けられていない。そして、この
レーザダイオード44からのレーザ光を所定周波数の断続
光とする作用は、駆動回路46によってレーザダイオード
44への電力供給をオンオフ制御することによって行って
いる。

また、凹部42の底面部には圧電トランスデューサ52が設
置されており、この圧電トランスデューサ52は被検組織
から発せられた光音響信号を受信しこれを電気信号に変
換してリード線54を介して信号処理回路（図示せず）へ
供給する。なお、上記光ファイバ48及びリード線54は穿
刺針40内に挿通されている。

以下本実施例の動作について説明する。

まず、穿刺針40を生体の光音響信号を検出したい組織の
部分に穿刺する。第２図は、穿刺針40を所望の組織に穿
刺した時に、凹部42に被検組織56の一部が侵入した状態
を示している。

ここで、発光部50から所定の断続周波数のレーザ光を凹
部42に侵入した被検組織56に対して照射する。このレー
ザ光の照射を受けた被検組織56の部分からは、レーザ光
と同様の周波数の光音響信号が発せられる。この光音響
信号は圧電トランスデューサ52によって受信され、圧電
トランスデューサ52は、この信号を電気信号に変換し信
号処理回路へ送る。信号処理回路は、第３図の従来装置
において示したプリアンプ32、ロックインアンプ34及び
コンピュータ36と同様の構成とすることが可能であり、
画像表示装置38によって表示することも可能である。ま
た、レーザダイオード44からのレーザ光の断続周波数を
駆動回路46のオンオフ制御を変更することによって変化
させ、被検組織56からの光音響信号の強弱を検出するこ
とによって被検組織56の周波数変化による特有な音響信
号を得ることができ、多面的な組織診断に応用すること
ができる。

例えば、癌組織へ穿刺針40を穿刺して、この癌組織の抗
癌剤の残留量を光音響信号に基づいて判定することが可
能であり、組織を切除して検査することなく、迅速かつ
正確にその抗癌剤の残留量の測定を行うことができる。

本実施例では、出射するレーザ光の断続周波数を容易に
変化させることのできるレーザダイオード44を光源とし
て用いたが、光源はこのような半導体レーザに限られる
ものでなく、第３図の従来例に示したような光源12（キ
セノンランプ）、集光レンズ14並びに分光器16などを使
用することも可能である。

また、本実施例では、針状アプリケータとして穿刺針40
を用いたが、カテーテルを使用することによって、この
カテーテルを血管中に挿入させ、血液の光音響信号を検
出することもできる。

更に、本願考案は、生体に対しての光音響センサに限ら
れず、針状アプリケータを挿入してその挿入個所の光音
響信号を検出することによって何らかの検査を行うこと
ができれば、種々応用することができる。例えば、油や
水等の光音響信号に基づく分析調査に応用することがで
きる。

［考案の効果］ 以上説明したように、本考案に係る光音響センサによれ
ば、検査対象である物質を試料として採取することな
く、通常の状態で針状アプリケータを直接挿入すること
によって光音響信号による検査を行うことができ、検査
の迅速性及び検査結果の信頼性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る実施例の概略構成図、 第２図は実施例の作用説明図、 第３図は光音響センサを組み込んだ従来の光音響映像装
置の概略構成図である。 40……穿刺針 42……凹部 44……レーザタイオード 46……駆動回路 48……光ファイバ 50……発光部 52……圧電トランスデューサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】先端近傍の側面に凹部が形成された針状ア
   プリケータと、 前記凹部内の一方の側面から他方の側面へ向けて所定周
   波数の断続光を出射する光照射部と、 前記凹部の内底面に配設された光音響信号検出用の圧電
   トランスデューサと、 を有し、前記凹部内に侵入した被検物の光音響信号の検
   出を行うことを特徴とする光音響センサ。