JPH09292327A - 光音響セル - Google Patents
光音響セルInfo
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- JPH09292327A JPH09292327A JP8131095A JP13109596A JPH09292327A JP H09292327 A JPH09292327 A JP H09292327A JP 8131095 A JP8131095 A JP 8131095A JP 13109596 A JP13109596 A JP 13109596A JP H09292327 A JPH09292327 A JP H09292327A
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- Japan
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- chamber
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 開放型セルを用いて被測定物を光音響測定す
るにあたり、感度やＳ／Ｎ比を大きく向上させ、生体の
皮膚やその類似物を被測定物とすることを可能とする。 【解決手段】 ハウジング１内に照射室２とマイクロホ
ン収納室３とを有し、該照射室２はハウジング１の底面
１ｂ側の一端に被測定物が面する開口部４を有し、他端
には開口部４に向けて光を照射するライトガイド６を有
し、マイクロホン収納室３には、該マイクロホン収納室
３にマイク面８ａが面するようマイクロホン８が取り付
けられ、照射室２とマイクロホン収納室３とが連通孔９
で連通している開放型光音響セル１０１において、ハウ
ジングの底面１ｂに、開口部４の周縁部に沿った凸部１
１を形成する。また、マイクロホン収納室３のマイク面
８ａと平行な断面の内径をマイク面８ａ側から連通孔９
側に向かって小さくする。
るにあたり、感度やＳ／Ｎ比を大きく向上させ、生体の
皮膚やその類似物を被測定物とすることを可能とする。 【解決手段】 ハウジング１内に照射室２とマイクロホ
ン収納室３とを有し、該照射室２はハウジング１の底面
１ｂ側の一端に被測定物が面する開口部４を有し、他端
には開口部４に向けて光を照射するライトガイド６を有
し、マイクロホン収納室３には、該マイクロホン収納室
３にマイク面８ａが面するようマイクロホン８が取り付
けられ、照射室２とマイクロホン収納室３とが連通孔９
で連通している開放型光音響セル１０１において、ハウ
ジングの底面１ｂに、開口部４の周縁部に沿った凸部１
１を形成する。また、マイクロホン収納室３のマイク面
８ａと平行な断面の内径をマイク面８ａ側から連通孔９
側に向かって小さくする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光音響測定に使用
する開放型の光音響セルに関する。
する開放型の光音響セルに関する。
【０００２】
【従来の技術】光音響測定法は、被測定物に光を一定の
周波数で断続的に照射すると、被測定物がその照射光を
吸収して発熱し、熱による圧力波（音波）を発生すると
いう現象を利用する分析方法であり、所定波長であるい
は波長を走引して光を被測定物に照射し、被測定物が発
生する音をマイクロホンで検出して光音響信号を得、そ
れに基づいて被測定物の分析を行うものである。
周波数で断続的に照射すると、被測定物がその照射光を
吸収して発熱し、熱による圧力波（音波）を発生すると
いう現象を利用する分析方法であり、所定波長であるい
は波長を走引して光を被測定物に照射し、被測定物が発
生する音をマイクロホンで検出して光音響信号を得、そ
れに基づいて被測定物の分析を行うものである。
【０００３】この光音響測定法は、被測定物の透明、不
透明、散乱性の大小にかかわらず行うことができるの
で、従来の吸光度分析では分析できない試料も測定対象
とすることができるという利点を有している。
透明、散乱性の大小にかかわらず行うことができるの
で、従来の吸光度分析では分析できない試料も測定対象
とすることができるという利点を有している。
【０００４】従来、光音響測定法としては、密閉容器内
に被測定物を入れて光照射する密閉型光音響セルを用い
る方法と、一端が被測定物に押し当てられる開口部とな
っている開放型光音響セルを用いる方法とが知られてい
る。このうち、密閉型光音響セルを用いる方法は、被測
定物を切片状に切り取るなどして密閉型光音響セル内に
載置しなくてはならないので、被測定物の非破壊分析に
適用することはできないが、開放型光音響セルを用いる
方法ではセルの開口部を被測定物に押し当てれば測定で
きるので非破壊分析が可能となる。そこで、開放型光音
響セルを用いる光音響測定法は、例えば、生体の皮膚の
水分測定、生体の皮膚における薬剤の浸透性や残留性等
の新たな分析手法として期待されている。
に被測定物を入れて光照射する密閉型光音響セルを用い
る方法と、一端が被測定物に押し当てられる開口部とな
っている開放型光音響セルを用いる方法とが知られてい
る。このうち、密閉型光音響セルを用いる方法は、被測
定物を切片状に切り取るなどして密閉型光音響セル内に
載置しなくてはならないので、被測定物の非破壊分析に
適用することはできないが、開放型光音響セルを用いる
方法ではセルの開口部を被測定物に押し当てれば測定で
きるので非破壊分析が可能となる。そこで、開放型光音
響セルを用いる光音響測定法は、例えば、生体の皮膚の
水分測定、生体の皮膚における薬剤の浸透性や残留性等
の新たな分析手法として期待されている。
【０００５】図１３は、従来の一般的な開放型光音響セ
ル１００の断面図（同図（ａ））、側面図（同図
（ｂ））及び底面図（同図（ｃ））である。同図の開放
型光音響セル１００は、ハウジング１内に照射室２とマ
イクロホン収納室３とを有する。この照射室２は、一端
が被測定物に光を照射するための開口部４となってい
る。一方、開口部４に対向する他端は石英板等の光透過
板５で塞がれている。光透過板５上には、光源からの光
を導光するライトガイド６が取り付けられ、ライトガイ
ド６とハウジング１との間にはスペーサー７が挿入され
ている。そして、ライトガイド６が開口部４を通して被
測定物に光を照射するようになっている。また、マイク
ロホン収納室３には、被測定物からの音波を検出するマ
イクロホン８が面しており、マイクロホン収納室３と照
射室２とは連通孔９で連通している。
ル１００の断面図（同図（ａ））、側面図（同図
（ｂ））及び底面図（同図（ｃ））である。同図の開放
型光音響セル１００は、ハウジング１内に照射室２とマ
イクロホン収納室３とを有する。この照射室２は、一端
が被測定物に光を照射するための開口部４となってい
る。一方、開口部４に対向する他端は石英板等の光透過
板５で塞がれている。光透過板５上には、光源からの光
を導光するライトガイド６が取り付けられ、ライトガイ
ド６とハウジング１との間にはスペーサー７が挿入され
ている。そして、ライトガイド６が開口部４を通して被
測定物に光を照射するようになっている。また、マイク
ロホン収納室３には、被測定物からの音波を検出するマ
イクロホン８が面しており、マイクロホン収納室３と照
射室２とは連通孔９で連通している。
【０００６】この開放型光音響セル１００を用いた光音
響測定においては、まずハウジング１の底面１ｂを被測
定物に押しつけて、開口部４を被測定物の測定面で塞
ぎ、それにより照射室２とマイクロホン収納室３とで密
閉空間を形成する。そして、開口部４に面している被測
定物にライトガイド６から所定の周波数の光を断続的に
照射し、その光照射により被測定物が発した音波をマイ
クロホン８で検出し、光音響信号得る。
響測定においては、まずハウジング１の底面１ｂを被測
定物に押しつけて、開口部４を被測定物の測定面で塞
ぎ、それにより照射室２とマイクロホン収納室３とで密
閉空間を形成する。そして、開口部４に面している被測
定物にライトガイド６から所定の周波数の光を断続的に
照射し、その光照射により被測定物が発した音波をマイ
クロホン８で検出し、光音響信号得る。
【０００７】このような、開放型光音響セルを用いた光
音響測定においては、密閉型セルを用いた測定に比して
周囲からのノイズが入り易く、光音響信号の検出に際し
ていかにＳ／Ｎ比を向上させるかということが大きな課
題となっている。
音響測定においては、密閉型セルを用いた測定に比して
周囲からのノイズが入り易く、光音響信号の検出に際し
ていかにＳ／Ｎ比を向上させるかということが大きな課
題となっている。
【０００８】Ｓ／Ｎ比を向上させるため、光を被測定物
に照射した場合の音波を検出するセルと、被測定物に光
を照射することなく、ノイズのみが検出されるようにし
たセルとを用いて、双方の検出信号の差を取ることによ
り光音響信号成分を抽出しようとする試みや、密閉型セ
ルの容積や音波をマイクロホンに導くパイプの容積を調
整することにより、密閉型光音響セルの共鳴周波数を調
節し、感度の最適化を図る試み（特開平４−３５７４４
０号公報）等がなされている。
に照射した場合の音波を検出するセルと、被測定物に光
を照射することなく、ノイズのみが検出されるようにし
たセルとを用いて、双方の検出信号の差を取ることによ
り光音響信号成分を抽出しようとする試みや、密閉型セ
ルの容積や音波をマイクロホンに導くパイプの容積を調
整することにより、密閉型光音響セルの共鳴周波数を調
節し、感度の最適化を図る試み（特開平４−３５７４４
０号公報）等がなされている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
開放型光音響セルでは、いずれも感度が低く、Ｓ／Ｎ比
の改善が不十分である。そのため、ノイズが混入しやす
い生体等の非破壊分析には満足に適用することができな
いという問題がある。したがって、開放型光音響セルを
用いた光音響法は、人や動物の皮膚、その他類似物にお
ける水分分布の分析や、薬剤の浸透性や残留性等の分析
への利用が期待されつつも実用的には使用されるに至っ
ていない。
開放型光音響セルでは、いずれも感度が低く、Ｓ／Ｎ比
の改善が不十分である。そのため、ノイズが混入しやす
い生体等の非破壊分析には満足に適用することができな
いという問題がある。したがって、開放型光音響セルを
用いた光音響法は、人や動物の皮膚、その他類似物にお
ける水分分布の分析や、薬剤の浸透性や残留性等の分析
への利用が期待されつつも実用的には使用されるに至っ
ていない。
【００１０】本発明は以上のような従来技術の課題を解
決しようとするものであり、開放型セルを用いて光音響
法で被測定物の測定を行うにあたり、感度やＳ／Ｎ比を
大きく向上させ、人や動物の皮膚、その他類似物を被測
定物とした場合でも良好に検出信号を得られるようにす
ることを目的とする。
決しようとするものであり、開放型セルを用いて光音響
法で被測定物の測定を行うにあたり、感度やＳ／Ｎ比を
大きく向上させ、人や動物の皮膚、その他類似物を被測
定物とした場合でも良好に検出信号を得られるようにす
ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者は、開放型セル
を用いた光音響測定において、Ｓ／Ｎ比の向上させ、検
出信号の感度を向上させるためには、測定時に被測定物
に押し当てるハウジングの底面に対して、開口部の周囲
に凸部を形成することにより、開口部からのノイズの侵
入を大きく抑制できること、また、マイクロホンのマイ
ク面が面するマイクロホン収納室の形状を、マイクロホ
ン側に比して連通孔側を小径とすることにより、マイク
ロホン収納室におけるデッドスペースを大きく抑制でき
るので感度を向上させることができ、さらに、マイクロ
ホンの周縁とマイクロホン収納室の内壁との密着性を向
上させ、マイクロホンの周縁とマイクロホン収納室の内
壁との境界からノイズが侵入することも防止できること
を見出し、本発明を完成させるに至った。
を用いた光音響測定において、Ｓ／Ｎ比の向上させ、検
出信号の感度を向上させるためには、測定時に被測定物
に押し当てるハウジングの底面に対して、開口部の周囲
に凸部を形成することにより、開口部からのノイズの侵
入を大きく抑制できること、また、マイクロホンのマイ
ク面が面するマイクロホン収納室の形状を、マイクロホ
ン側に比して連通孔側を小径とすることにより、マイク
ロホン収納室におけるデッドスペースを大きく抑制でき
るので感度を向上させることができ、さらに、マイクロ
ホンの周縁とマイクロホン収納室の内壁との密着性を向
上させ、マイクロホンの周縁とマイクロホン収納室の内
壁との境界からノイズが侵入することも防止できること
を見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１２】即ち、本発明は、第１に、ハウジング内に
照射室とマイクロホン収納室とを有し、該照射室はハウ
ジングの底面側の一端に被測定物が面する開口部を有
し、他端には開口部に向けて光を照射するライトガイド
を有し、マイクロホン収納室には、該マイクロホン収納
室にマイク面が面するようマイクロホンが取り付けら
れ、照射室とマイクロホン収納室とが連通孔で連通して
いる開放型光音響セルにおいて、ハウジングの底面に、
開口部の周縁部に沿った凸部が形成されていることを特
徴とする光音響セルを提供する。
照射室とマイクロホン収納室とを有し、該照射室はハウ
ジングの底面側の一端に被測定物が面する開口部を有
し、他端には開口部に向けて光を照射するライトガイド
を有し、マイクロホン収納室には、該マイクロホン収納
室にマイク面が面するようマイクロホンが取り付けら
れ、照射室とマイクロホン収納室とが連通孔で連通して
いる開放型光音響セルにおいて、ハウジングの底面に、
開口部の周縁部に沿った凸部が形成されていることを特
徴とする光音響セルを提供する。
【００１３】また、本発明は、第２に、ハウジング内に
照射室とマイクロホン収納室とを有し、該照射室はハウ
ジングの底面側の一端に被測定物が面する開口部を有
し、他端には開口部に向けて光を照射するライトガイド
を有し、マイクロホン収納室には、該マイクロホン収納
室にマイク面が面するようマイクロホンが取り付けら
れ、照射室とマイクロホン収納室とが連通孔で連通して
いる開放型光音響セルにおいて、マイクロホン収納室の
マイク面と平行な断面の内径が、マイク面側から連通孔
側に向かって小さくなっていることを特徴とする光音響
セルを提供する。
照射室とマイクロホン収納室とを有し、該照射室はハウ
ジングの底面側の一端に被測定物が面する開口部を有
し、他端には開口部に向けて光を照射するライトガイド
を有し、マイクロホン収納室には、該マイクロホン収納
室にマイク面が面するようマイクロホンが取り付けら
れ、照射室とマイクロホン収納室とが連通孔で連通して
いる開放型光音響セルにおいて、マイクロホン収納室の
マイク面と平行な断面の内径が、マイク面側から連通孔
側に向かって小さくなっていることを特徴とする光音響
セルを提供する。
【００１４】また、これら第１の発明と第２の発明とを
組み合わせ、ハウジング内に照射室とマイクロホン収納
室とを有し、該照射室はハウジングの底面側の一端に被
測定物がする開口部を有し、他端には開口部に向けて光
を照射するライトガイドを有し、マイクロホン収納室に
は、該マイクロホン収納室にマイク面が面するようマイ
クロホンが取り付けられ、照射室とマイクロホン収納室
とが連通孔で連通している開放型光音響セルにおいて、
ハウジングの底面に、開口部の周縁部に沿った凸部が形
成されていると共に、マイクロホン収納室のマイク面と
平行な断面の内径が、マイク面側から連通孔側に向かっ
て小さくなっていることを特徴とする光音響セルを提供
する。
組み合わせ、ハウジング内に照射室とマイクロホン収納
室とを有し、該照射室はハウジングの底面側の一端に被
測定物がする開口部を有し、他端には開口部に向けて光
を照射するライトガイドを有し、マイクロホン収納室に
は、該マイクロホン収納室にマイク面が面するようマイ
クロホンが取り付けられ、照射室とマイクロホン収納室
とが連通孔で連通している開放型光音響セルにおいて、
ハウジングの底面に、開口部の周縁部に沿った凸部が形
成されていると共に、マイクロホン収納室のマイク面と
平行な断面の内径が、マイク面側から連通孔側に向かっ
て小さくなっていることを特徴とする光音響セルを提供
する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて詳
細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は同等
の構成要素を表している。
細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は同等
の構成要素を表している。
【００１６】図１は、第１の本発明と第２の本発明とを
組み合わせた、本発明の実施例の光音響セル１０１の断
面図（同図（ａ））、側面図（同図（ｂ））及び底面図
（同図（ｃ））である。同図の開放型セル１０１は、図
１３に示した従来の光音響セルと同様に、ハウジング１
内に照射室２とマイクロホン収納室３とを有している。
そして、照射室２の一端には、ハウジング１の底面１ｂ
側端部に被測定物に光を照射するための開口部４を有
し、他端には開口部４に向けて光を照射するライトガイ
ド６を有している。なお、開口部４に対向する他端は石
英板等の光透過板５で塞がれ、その上にスペーサー７が
挿入されているが、この部分の密閉性を高めるために、
光透過板５はＯリング１０で照射室２に固定されてい
る。そして光透過板５の外側にライトガイド６が取り付
けられている。
組み合わせた、本発明の実施例の光音響セル１０１の断
面図（同図（ａ））、側面図（同図（ｂ））及び底面図
（同図（ｃ））である。同図の開放型セル１０１は、図
１３に示した従来の光音響セルと同様に、ハウジング１
内に照射室２とマイクロホン収納室３とを有している。
そして、照射室２の一端には、ハウジング１の底面１ｂ
側端部に被測定物に光を照射するための開口部４を有
し、他端には開口部４に向けて光を照射するライトガイ
ド６を有している。なお、開口部４に対向する他端は石
英板等の光透過板５で塞がれ、その上にスペーサー７が
挿入されているが、この部分の密閉性を高めるために、
光透過板５はＯリング１０で照射室２に固定されてい
る。そして光透過板５の外側にライトガイド６が取り付
けられている。
【００１７】また、マイクロホン収納室３には、このマ
イクロホン収納室３にマイク面８ａが面するようにマイ
クロホン８が取り付けられ、照射室２とマイクロホン収
納室３とが連通孔９で連通している。
イクロホン収納室３にマイク面８ａが面するようにマイ
クロホン８が取り付けられ、照射室２とマイクロホン収
納室３とが連通孔９で連通している。
【００１８】この光音響セル１０１においては、図１３
に示した従来の光音響セル１００に対して、ハウジング
１の底面１ｂに、開口部４の周縁部に沿った凸部１１が
形成されている点が第１の特徴となっている。これによ
り、ハウジング１の底面１ｂを被測定物に押し付け、開
口部４を通して被測定物の測定部位に光を照射する際
に、被測定物と開口部４の周縁部との密着性が高まり、
照射室２の機密性が高まる。したがって、開口部４から
侵入するノイズを大幅に抑制することができ、光音響信
号の検出に際してＳ／Ｎ比を大きく向上させることが可
能となる。
に示した従来の光音響セル１００に対して、ハウジング
１の底面１ｂに、開口部４の周縁部に沿った凸部１１が
形成されている点が第１の特徴となっている。これによ
り、ハウジング１の底面１ｂを被測定物に押し付け、開
口部４を通して被測定物の測定部位に光を照射する際
に、被測定物と開口部４の周縁部との密着性が高まり、
照射室２の機密性が高まる。したがって、開口部４から
侵入するノイズを大幅に抑制することができ、光音響信
号の検出に際してＳ／Ｎ比を大きく向上させることが可
能となる。
【００１９】ここで、凸部１１の幅ｗやハウジング１の
底面１ｂからの高さｈ1 は、開口部４の開口径ｄ1 、ラ
イトガイド６の径、測定対象物の大きさや硬さ等に応じ
て適宜定めることができるが、通常は、幅ｗ１〜３０ｍ
ｍ、高さｈ1 ０．１〜２ｍｍの凸部１１を形成すればよ
い。
底面１ｂからの高さｈ1 は、開口部４の開口径ｄ1 、ラ
イトガイド６の径、測定対象物の大きさや硬さ等に応じ
て適宜定めることができるが、通常は、幅ｗ１〜３０ｍ
ｍ、高さｈ1 ０．１〜２ｍｍの凸部１１を形成すればよ
い。
【００２０】この凸部１１は、図２に示したセル１０２
のように、開口部４を中心として２重、３重などの多重
に形成してもよい。
のように、開口部４を中心として２重、３重などの多重
に形成してもよい。
【００２１】また、凸部１１の断面形状には特に制限は
なく、図３（ａ）に示したように矩形にしてもよく、図
３（ｂ）に示したように、円形または楕円形としてもよ
く、同図（ｃ）に示したように半円状あるいは半楕円状
としてもよく、同図（ｄ）に示したように三角形状とし
てもよい。
なく、図３（ａ）に示したように矩形にしてもよく、図
３（ｂ）に示したように、円形または楕円形としてもよ
く、同図（ｃ）に示したように半円状あるいは半楕円状
としてもよく、同図（ｄ）に示したように三角形状とし
てもよい。
【００２２】凸部１１の形成方法としては、ハウジング
１の底面１ｂの表面加工により形成してもよく、また、
ハウジング１と別個の凸部形成部材を開口部４の周縁部
に接着してもよい。この場合、凸部形成部材としては、
例えば、樹脂製Ｏリング、リング状の樹脂パッキング等
をあげることができる。
１の底面１ｂの表面加工により形成してもよく、また、
ハウジング１と別個の凸部形成部材を開口部４の周縁部
に接着してもよい。この場合、凸部形成部材としては、
例えば、樹脂製Ｏリング、リング状の樹脂パッキング等
をあげることができる。
【００２３】一方、図１３に示した従来の光音響セル１
００では、マイクロホン収納室３が、連通孔９側からマ
イクロホン８のマイク面８ａにかけての内径がマイク面
８ａと同径の筒状体をなしているのに対し、図１の光音
響セル１０１では、マイクロホン収納室３のマイク面８
ａと平行な断面の内径が、マイク面８ａ側から連通孔９
側に向かって小さくなっていることを第２の特徴として
いる。これにより、図１の光音響セル１０１では、連通
孔９側のマイクロホン収納室３の容積を大幅に低減でき
るので光音響信号の検出感度を向上させることできる。
なお、光音響信号の検出感度を向上させるために、マイ
クロホン収納室３の容積を低減させる手法としては、図
１４に示したように、マイクロホン収納室３の内径を単
に狭め、連通孔９側からマイクロホン８のマイク面８ａ
にかけての内径を、連通孔９との接続部位の孔径と同径
とすることも考えられるが、このようにするとマイク面
８ａの有効面積が狭められるので、検出感度を向上させ
ることはできない。したがって、マイク面８ａの有効面
積を最大限確保しつつ、マイクロホン収納室３の容積を
低減させるには、上述のようにマイクロホン収納室３の
内径をマイク面８ａ側から連通孔９側に向かって小さく
することが好ましい。
００では、マイクロホン収納室３が、連通孔９側からマ
イクロホン８のマイク面８ａにかけての内径がマイク面
８ａと同径の筒状体をなしているのに対し、図１の光音
響セル１０１では、マイクロホン収納室３のマイク面８
ａと平行な断面の内径が、マイク面８ａ側から連通孔９
側に向かって小さくなっていることを第２の特徴として
いる。これにより、図１の光音響セル１０１では、連通
孔９側のマイクロホン収納室３の容積を大幅に低減でき
るので光音響信号の検出感度を向上させることできる。
なお、光音響信号の検出感度を向上させるために、マイ
クロホン収納室３の容積を低減させる手法としては、図
１４に示したように、マイクロホン収納室３の内径を単
に狭め、連通孔９側からマイクロホン８のマイク面８ａ
にかけての内径を、連通孔９との接続部位の孔径と同径
とすることも考えられるが、このようにするとマイク面
８ａの有効面積が狭められるので、検出感度を向上させ
ることはできない。したがって、マイク面８ａの有効面
積を最大限確保しつつ、マイクロホン収納室３の容積を
低減させるには、上述のようにマイクロホン収納室３の
内径をマイク面８ａ側から連通孔９側に向かって小さく
することが好ましい。
【００２４】さらに、マイクロホン収納室３の内径をマ
イク面８ａ側から連通孔９側に向かって小さくすること
により、マイクロホン収納室３の内壁３ａがマイクロホ
ン８の側壁８ｂに対して傾き、マイクロホン８の周縁８
ｃがマイクロホン収納室３の内壁に当接するようになる
ので、マイクロホン８の周縁８ｃとマイクロホン収納室
３の内壁との密着性が向上する。したがって、マイクロ
ホン８の周縁８ｃとマイクロホン収納室３の内壁との境
界からノイズが侵入することを防止でき、Ｓ／Ｎ比を大
きく向上させることが可能となる。また、マイクロホン
収納室３の密閉性が高まることにより、光音響信号の伝
搬性が向上するので、検出感度を向上させることが可能
となる。
イク面８ａ側から連通孔９側に向かって小さくすること
により、マイクロホン収納室３の内壁３ａがマイクロホ
ン８の側壁８ｂに対して傾き、マイクロホン８の周縁８
ｃがマイクロホン収納室３の内壁に当接するようになる
ので、マイクロホン８の周縁８ｃとマイクロホン収納室
３の内壁との密着性が向上する。したがって、マイクロ
ホン８の周縁８ｃとマイクロホン収納室３の内壁との境
界からノイズが侵入することを防止でき、Ｓ／Ｎ比を大
きく向上させることが可能となる。また、マイクロホン
収納室３の密閉性が高まることにより、光音響信号の伝
搬性が向上するので、検出感度を向上させることが可能
となる。
【００２５】なお、必要に応じてマイクロホン収納室３
の密閉性をさらに向上させる場合には、図４に示した光
音響セル１０３のように、例えば、Ｏリング１２を用い
てマイクロホン８をマイクロホン収納室３に固定しても
よい。
の密閉性をさらに向上させる場合には、図４に示した光
音響セル１０３のように、例えば、Ｏリング１２を用い
てマイクロホン８をマイクロホン収納室３に固定しても
よい。
【００２６】本発明において、このようにマイクロホン
収納室３の形状や大きさを制御するにあたり、マイクロ
ホン収納室３をマイク面８ａに垂直な面で切断した場合
のマイクロホン収納室３の断面形状は、その内壁３ａが
図５（ａ）に示すように直線となるようにしてもよく、
図５（ｂ）、（ｃ）に示すように曲線となるようにして
もよい。マイクロホン収納室３の断面形状が曲線となる
ようにする場合、指向性の高いマイクロホン８を使用す
るため、図５（ｂ）に示すように、連通孔９側端部から
マイク面８ａに至る直線よりも外側に膨らんだ曲線とな
るようにすることが、図５（ｃ）に示すように連通孔端
部からマイク面８ａに至る直線よりも内側に膨らんだ曲
線とすることより好ましい。
収納室３の形状や大きさを制御するにあたり、マイクロ
ホン収納室３をマイク面８ａに垂直な面で切断した場合
のマイクロホン収納室３の断面形状は、その内壁３ａが
図５（ａ）に示すように直線となるようにしてもよく、
図５（ｂ）、（ｃ）に示すように曲線となるようにして
もよい。マイクロホン収納室３の断面形状が曲線となる
ようにする場合、指向性の高いマイクロホン８を使用す
るため、図５（ｂ）に示すように、連通孔９側端部から
マイク面８ａに至る直線よりも外側に膨らんだ曲線とな
るようにすることが、図５（ｃ）に示すように連通孔端
部からマイク面８ａに至る直線よりも内側に膨らんだ曲
線とすることより好ましい。
【００２７】また、マイクロホン収納室３をマイク面８
ａに垂直な面で切断した場合のマイクロホン収納室３の
内壁３ａと、マイク面８ａに平行であってマイクロホン
収納室３の連通孔９側端部を通る面Ｓとの角度θは５〜
６０°とすることが好ましく、１０〜４５°とすること
がより好ましい。
ａに垂直な面で切断した場合のマイクロホン収納室３の
内壁３ａと、マイク面８ａに平行であってマイクロホン
収納室３の連通孔９側端部を通る面Ｓとの角度θは５〜
６０°とすることが好ましく、１０〜４５°とすること
がより好ましい。
【００２８】なお、以上のような照射室２やマイクロホ
ン収納室３を有するハウジング１の形成材料としては、
鏡面を作ることのできる材料（例えば、ステンレス、真
鍮、アルミニウム等）が好ましい。
ン収納室３を有するハウジング１の形成材料としては、
鏡面を作ることのできる材料（例えば、ステンレス、真
鍮、アルミニウム等）が好ましい。
【００２９】本発明の光音響セルは、従来の光音響セル
と同様に光音響測定装置で使用することができる。例え
ば、図６に示したブロック図を有する光音響測定装置２
０に用いて光音響測定を行うことができる。
と同様に光音響測定装置で使用することができる。例え
ば、図６に示したブロック図を有する光音響測定装置２
０に用いて光音響測定を行うことができる。
【００３０】即ち、図６の光音響測定装置２０は、光源
２１としてＸｅランプを有する。なお、光源２１として
は、連続光を発するレーザーを用いてもよい。光源２１
で発せられた光は、レンズ２２、水フィルター２３、フ
ィルター／分光器２４を通して所定の波長域とされる。
そして、パルスジェネレーター２５から発振されるパル
スにしたがって駆動されるチョッパー２６で変調し、紫
外／可視用光ファイバーからなるライトガイド６で光音
響セル１０１の照射室に導光する。光音響セル１０１
は、前述のようにその開口部が被測定物Ｓの測定部位に
押し当てられる。そして、光音響セル１０１の開口部を
通して光を被測定物に照射し、そこからの音波をマイク
ロホンで検出し、その音波信号をプリアンプ２７で増幅
し、バンドパスフィルター２８で所定の波長域の信号を
抽出することにより光音響信号を得る。こうして得られ
た光音響信号はデジタルオシロスコープ２９に表示され
る。また、その信号はパーソナルコンピュータ３０でデ
ータとして保存され加工される。そして、例えば、分光
器と連動して取り込まれた光音響信号のデータによりＰ
ＡＳ（光音響）スペクトルを表示することが可能とな
る。
２１としてＸｅランプを有する。なお、光源２１として
は、連続光を発するレーザーを用いてもよい。光源２１
で発せられた光は、レンズ２２、水フィルター２３、フ
ィルター／分光器２４を通して所定の波長域とされる。
そして、パルスジェネレーター２５から発振されるパル
スにしたがって駆動されるチョッパー２６で変調し、紫
外／可視用光ファイバーからなるライトガイド６で光音
響セル１０１の照射室に導光する。光音響セル１０１
は、前述のようにその開口部が被測定物Ｓの測定部位に
押し当てられる。そして、光音響セル１０１の開口部を
通して光を被測定物に照射し、そこからの音波をマイク
ロホンで検出し、その音波信号をプリアンプ２７で増幅
し、バンドパスフィルター２８で所定の波長域の信号を
抽出することにより光音響信号を得る。こうして得られ
た光音響信号はデジタルオシロスコープ２９に表示され
る。また、その信号はパーソナルコンピュータ３０でデ
ータとして保存され加工される。そして、例えば、分光
器と連動して取り込まれた光音響信号のデータによりＰ
ＡＳ（光音響）スペクトルを表示することが可能とな
る。
【００３１】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。
明する。
【００３２】実施例１、比較例１ 比較例１の光音響セルとして、図１３に示した従来の光
音響セル１００を作製した。この光音響セル１００の開
口部４の径ｄ1 は５ｍｍ、照射室２の高さｈ2は５ｍ
ｍ、連通孔９の孔径は１ｍｍ、マイクロホン収納室３の
小径部分の孔径ｄ2 は５ｍｍ、大径部分の孔径ｄ3 は１
４ｍｍ、大径部分の高さｈ3 は２ｍｍであった。
音響セル１００を作製した。この光音響セル１００の開
口部４の径ｄ1 は５ｍｍ、照射室２の高さｈ2は５ｍ
ｍ、連通孔９の孔径は１ｍｍ、マイクロホン収納室３の
小径部分の孔径ｄ2 は５ｍｍ、大径部分の孔径ｄ3 は１
４ｍｍ、大径部分の高さｈ3 は２ｍｍであった。
【００３３】また、実施例１の光音響セルとして、比較
例１の光音響セルと同様のものを作製し、さらにその開
口部４の周縁部に樹脂製Ｏリング１３をエポキシ系接着
剤で固定して図７の光音響セル１０４を得た（同図
（ａ）断面図、同図（ｂ）側面図、同図（ｃ）底面
図）。この光音響セル１０４において、樹脂製Ｏリング
１３のハウジング１の底面１ｂからの高さｈ1は１ｍ
ｍ、幅ｗは１ｍｍであった。
例１の光音響セルと同様のものを作製し、さらにその開
口部４の周縁部に樹脂製Ｏリング１３をエポキシ系接着
剤で固定して図７の光音響セル１０４を得た（同図
（ａ）断面図、同図（ｂ）側面図、同図（ｃ）底面
図）。この光音響セル１０４において、樹脂製Ｏリング
１３のハウジング１の底面１ｂからの高さｈ1は１ｍ
ｍ、幅ｗは１ｍｍであった。
【００３４】実施例２ 実施例２の光音響セルとして、図１に示した光音響セル
１０１を作製した。この光音響セル１０１の凸部１１の
高さｈ1 は１ｍｍ、幅ｗは１ｍｍであった。また、照射
室２のハウジング底面１ｂからの高さｈ2 は５ｍｍ、開
口部４の径ｄ1は５ｍｍ、連通孔９の孔径は１ｍｍ、マ
イクロホン収納室３の小径部分の孔径ｄ2 は１ｍｍ、大
径部分の孔径ｄ3 は１４ｍｍ、小径部分から大径部分に
至る高さｈ4 は５ｍｍであった。
１０１を作製した。この光音響セル１０１の凸部１１の
高さｈ1 は１ｍｍ、幅ｗは１ｍｍであった。また、照射
室２のハウジング底面１ｂからの高さｈ2 は５ｍｍ、開
口部４の径ｄ1は５ｍｍ、連通孔９の孔径は１ｍｍ、マ
イクロホン収納室３の小径部分の孔径ｄ2 は１ｍｍ、大
径部分の孔径ｄ3 は１４ｍｍ、小径部分から大径部分に
至る高さｈ4 は５ｍｍであった。
【００３５】評価１ 次式（１）の化合物：１−（３，４−ｄｉｍｅｔｈｏｘ
ｙｐｈｅｎｙｌ）−４，４−ｄｉｍｅｔｈｙｌｐｅｎｔ
ａｎｅ−１，３−ｄｉｏｎｅ
ｙｐｈｅｎｙｌ）−４，４−ｄｉｍｅｔｈｙｌｐｅｎｔ
ａｎｅ−１，３−ｄｉｏｎｅ
【００３６】
【化１】 の２％エタノール溶液を人前腕部に塗布し（５μリットル／
ｃｍ2 ）、実施例１，２及び比較例１の光音響セルを用
いて、塗布直後及び３時間後の光音響信号の強度変化を
調べた。なお、この場合の光音響測定装置としては図６
に示したものを用いた。また、光音響信号は、同一測定
部位においてオシロスコープで３２回平均処理すること
により求めた。また、この測定に際しては、照射波長３
２０ｎｍ、バンド幅２０ｎｍ、変調周波数７０Ｈｚとし
た。
ｃｍ2 ）、実施例１，２及び比較例１の光音響セルを用
いて、塗布直後及び３時間後の光音響信号の強度変化を
調べた。なお、この場合の光音響測定装置としては図６
に示したものを用いた。また、光音響信号は、同一測定
部位においてオシロスコープで３２回平均処理すること
により求めた。また、この測定に際しては、照射波長３
２０ｎｍ、バンド幅２０ｎｍ、変調周波数７０Ｈｚとし
た。
【００３７】この結果を図８〜図１０に示す。図８及び
図１０から、開口部の周縁部にＯリングを接着した実施
例１の光音響セルは、比較例１の光音響セルに対して、
感度が１０倍以上向上していることがわかる。また、図
９及び図１０から、実施例２の光音響セルは、比較例１
の光音響セルに対して、感度が５０倍以上向上している
ことがわかる。
図１０から、開口部の周縁部にＯリングを接着した実施
例１の光音響セルは、比較例１の光音響セルに対して、
感度が１０倍以上向上していることがわかる。また、図
９及び図１０から、実施例２の光音響セルは、比較例１
の光音響セルに対して、感度が５０倍以上向上している
ことがわかる。
【００３８】評価２ 実施例２の光音響セルを図６の装置で使用し、２種の成
分を皮膚に浸透させた場合の光音響測定を次のように行
った。
分を皮膚に浸透させた場合の光音響測定を次のように行
った。
【００３９】まず、油溶性又は水溶性で皮膚のバックグ
ラウンドの影響の少ない４００〜４５０ｎｍに吸収を持
つ成分として、β−カロチン及び黄色４０３（１）号を
選択し、０．０４重量％β−カロチンのアセトン溶液
（吸収極大４５０ｎｍ）及び０．３０重量％黄色４０３
（１）号の水溶液（吸収極大４２９ｎｍ）を調製した。
ラウンドの影響の少ない４００〜４５０ｎｍに吸収を持
つ成分として、β−カロチン及び黄色４０３（１）号を
選択し、０．０４重量％β−カロチンのアセトン溶液
（吸収極大４５０ｎｍ）及び０．３０重量％黄色４０３
（１）号の水溶液（吸収極大４２９ｎｍ）を調製した。
【００４０】これら２種の溶液をそれぞれ人前腕部に塗
布し（４μリットル／ｃｍ2 ）、塗布直後から１時間までの
光音響信号の変化を観測した（変調周波数４２０Ｈｚ、
励起波長４５０ｎｍ／半値幅５０ｎｍ）。この場合、各
溶液について人前腕部の３か所を測定し、平均値を算出
した。この結果を図１１に示す。
布し（４μリットル／ｃｍ2 ）、塗布直後から１時間までの
光音響信号の変化を観測した（変調周波数４２０Ｈｚ、
励起波長４５０ｎｍ／半値幅５０ｎｍ）。この場合、各
溶液について人前腕部の３か所を測定し、平均値を算出
した。この結果を図１１に示す。
【００４１】図１１から明らかなように、実施例２の光
音響セルを用いることにより、成分の違いによる浸透挙
動の差をｉｎ ｖｉｖｏにおいて良好に観測できること
がわかる。なお、この測定において、変調周波数は４２
０Ｈｚとしたので、観測部位は、角層の上層と考えられ
る。
音響セルを用いることにより、成分の違いによる浸透挙
動の差をｉｎ ｖｉｖｏにおいて良好に観測できること
がわかる。なお、この測定において、変調周波数は４２
０Ｈｚとしたので、観測部位は、角層の上層と考えられ
る。
【００４２】評価３ 実施例２の光音響セルを図６の装置で使用し、変調周波
数を２通りに変えた場合の光音響信号強度の差を測定し
た。この場合、変調周波数は４２０Ｈｚ、１１０Ｈｚの
２種とした。また、光音響信号の測定は、０．０４重量
％β−カロチンのアセトン溶液（吸収極大４５０ｎｍ）
を人前腕部に塗布し（４μリットル／ｃｍ2）、塗布直後か
ら１時間までの光音響信号の変化を観測することにより
行った（励起波長４５０ｎｍ／半値幅５０ｎｍ）。
数を２通りに変えた場合の光音響信号強度の差を測定し
た。この場合、変調周波数は４２０Ｈｚ、１１０Ｈｚの
２種とした。また、光音響信号の測定は、０．０４重量
％β−カロチンのアセトン溶液（吸収極大４５０ｎｍ）
を人前腕部に塗布し（４μリットル／ｃｍ2）、塗布直後か
ら１時間までの光音響信号の変化を観測することにより
行った（励起波長４５０ｎｍ／半値幅５０ｎｍ）。
【００４３】この結果を図１２に示す。図１２から、ｉ
ｎ ｖｉｖｏにおいて変調周波数変化による光音響信号
強度の変化が観測できることが確認できた。
ｎ ｖｉｖｏにおいて変調周波数変化による光音響信号
強度の変化が観測できることが確認できた。
【００４４】なお、光音響測定法の理論によると、光音
響信号の強度変化は、高周波で変調して測定するほど、
表面濃度変化の影響が大きく現れ、したがって、塗布成
分が浸透した場合には、高周波で観測するほど信号強度
が経時的に減少する割合が大きくなるが、図１２の結果
はこの理論と良好に整合している。
響信号の強度変化は、高周波で変調して測定するほど、
表面濃度変化の影響が大きく現れ、したがって、塗布成
分が浸透した場合には、高周波で観測するほど信号強度
が経時的に減少する割合が大きくなるが、図１２の結果
はこの理論と良好に整合している。
【００４５】
【発明の効果】本発明によれば、開放型セルを用いて光
音響測定法で被測定物の測定を行うにあたり、感度やＳ
／Ｎ比を大きく向上させることが可能となる。したがっ
て、人の皮膚を被測定物とした場合でも良好に検出信号
を得ることが可能となる。
音響測定法で被測定物の測定を行うにあたり、感度やＳ
／Ｎ比を大きく向上させることが可能となる。したがっ
て、人の皮膚を被測定物とした場合でも良好に検出信号
を得ることが可能となる。
【図１】本発明の光音響セルの断面図（同図（ａ））、
側面図（同図（ｂ））、底面図（同図（ｃ））である。
側面図（同図（ｂ））、底面図（同図（ｃ））である。
【図２】本発明の他の態様の光音響セルの断面図（同図
（ａ））、側面図（同図（ｂ））、底面図（同図
（ｃ））である。
（ａ））、側面図（同図（ｂ））、底面図（同図
（ｃ））である。
【図３】本発明の光音響セルに形成される凸部の断面形
状の変形例である。
状の変形例である。
【図４】本発明の他の態様の光音響セルの断面図（同図
（ａ））、側面図（同図（ｂ））、底面図（同図
（ｃ））である。
（ａ））、側面図（同図（ｂ））、底面図（同図
（ｃ））である。
【図５】本発明の光音響セルのマイクロホン収納部の壁
面形状の説明図である。
面形状の説明図である。
【図６】光音響測定装置のブロック図である。
【図７】本発明の他の態様の光音響セルの断面図（同図
（ａ））、側面図（同図（ｂ））、底面図（同図
（ｃ））である。
（ａ））、側面図（同図（ｂ））、底面図（同図
（ｃ））である。
【図８】実施例の光音響セルの光音響信号スペクトル図
である。
である。
【図９】実施例の光音響セルの光音響信号スペクトル図
である。
である。
【図１０】比較例の光音響セルの光音響信号スペクトル
図である。
図である。
【図１１】実施例の光音響セルの光音響信号相対強度と
浸透成分の塗布後経過時間との関係図である。
浸透成分の塗布後経過時間との関係図である。
【図１２】実施例の光音響セルの光音響信号相対強度と
浸透成分の塗布後経過時間との関係図である。
浸透成分の塗布後経過時間との関係図である。
【図１３】従来の光音響セルの断面図（同図（ａ））、
側面図（同図（ｂ））、底面図（同図（ｃ））である。
側面図（同図（ｂ））、底面図（同図（ｃ））である。
【図１４】マイクロホン収納室の形状の説明図である。
１ ハウジング １ｂ 底面 ２ 照射室 ３ マイクロホン収納室 ４ 開口部 ５ 光透過板 ６ ライトガイド ７ スペーサー ８ マイクロホン ８ａ マイク面 ９ 連通孔 １０ Ｏリング １１ 凸部 １２ Ｏリング １３ Ｏリング ２０ 光音響測定装置 ２１ 光源 １００ 光音響セル １０１ 光音響セル １０２ 光音響セル １０３ 光音響セル １０４ 光音響セル
Claims (8)
- 【請求項１】 ハウジング内に照射室とマイクロホン収
納室とを有し、該照射室はハウジングの底面側の一端に
被測定物が面する開口部を有し、他端には開口部に向け
て光を照射するライトガイドを有し、マイクロホン収納
室には、該マイクロホン収納室にマイク面が面するよう
マイクロホンが取り付けられ、照射室とマイクロホン収
納室とが連通孔で連通している開放型光音響セルにおい
て、ハウジングの底面に、開口部の周縁部に沿った凸部
が形成されていることを特徴とする光音響セル。 - 【請求項２】 凸部が、開口部を中心として一重又は多
重に形成されている請求項１記載の光音響セル。 - 【請求項３】 ハウジング内に照射室とマイクロホン収
納室とを有し、該照射室はハウジングの底面側の一端に
被測定物が面する開口部を有し、他端には開口部に向け
て光を照射するライトガイドを有し、マイクロホン収納
室には、該マイクロホン収納室にマイク面が面するよう
マイクロホンが取り付けられ、照射室とマイクロホン収
納室とが連通孔で連通している開放型光音響セルにおい
て、マイクロホン収納室のマイク面と平行な断面の内径
が、マイク面側から連通孔側に向かって小さくなってい
ることを特徴とする光音響セル。 - 【請求項４】 マイクロホン収納室をマイク面に垂直な
面で切断した場合のマイクロホン収納室の内壁の断面形
状が、マイク面に対して傾いた直線である請求項３記載
の光音響セル。 - 【請求項５】 マイクロホン収納室をマイク面に垂直な
面で切断した場合のマイクロホン収納室の内壁の断面形
状が、連通孔端部からマイク面に至る直線よりも外側に
膨らんだ曲線となる請求項３記載の光音響セル。 - 【請求項６】 マイクロホン収納室をマイク面に垂直な
面で切断した場合のマイクロホン収納室の内壁の断面形
状と、マイク面に平行であってマイクロホン収納室の連
通孔側端部を通る面との角度が、５〜６０°である請求
項４又は５記載の光音響セル。 - 【請求項７】 ハウジングの底面に、開口部の周縁部に
沿った凸部が形成されている請求項３〜６のいずれかに
記載の光音響セル。 - 【請求項８】 凸部が、開口部を中心として一重又は多
重に形成されている請求項７記載の光音響セル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8131095A JPH09292327A (ja) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | 光音響セル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8131095A JPH09292327A (ja) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | 光音響セル |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001391003A Division JP2002228577A (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | 光音響セル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09292327A true JPH09292327A (ja) | 1997-11-11 |
Family
ID=15049867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8131095A Pending JPH09292327A (ja) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | 光音響セル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09292327A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013244285A (ja) * | 2012-05-28 | 2013-12-09 | Bifristec Kk | 検体情報処理装置 |
| EP3646775A1 (en) * | 2018-10-29 | 2020-05-06 | iThera Medical GmbH | Probe and system for optoacoustic imaging and method for controlling such a probe |
-
1996
- 1996-04-25 JP JP8131095A patent/JPH09292327A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013244285A (ja) * | 2012-05-28 | 2013-12-09 | Bifristec Kk | 検体情報処理装置 |
| EP3646775A1 (en) * | 2018-10-29 | 2020-05-06 | iThera Medical GmbH | Probe and system for optoacoustic imaging and method for controlling such a probe |
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