JP2013255707A - 被検体情報取得装置、および、光音響プローブ - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、光音響波を検出して得られる検出信号に含まれるノイズを低減することのできる被検体情報取得装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明に係る被検体情報取得装置は、光源により発せられた光を導いて出射光を被検体へ照射する光学系と、出射光が被検体に照射されることにより被検体内部で発生した光音響波を検出して検出信号を出力する音響波検出器と、光学系と音響波検出器との間に配置され、音響波検出器における光音響波の検出面に照射される出射光の強度を低減させる遮光部材と、を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被検体に光を照射することにより被検体内部で発生した光音響波に基づき被検体情報を取得する被検体情報取得装置に関する。

がんに起因して発生する血管新生を特異的に画像化する方法として、光音響イメージング（以下、ＰＡＩ；Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ）が注目されている。

ＰＡＩは、光（典型的には近赤外線）を被検体に照射することにより被検体内部から発せられる光音響波を音響波検出器で検出して被検体内部を画像化する方式である。

ＰＡＩを利用した光音響装置として、非特許文献１は、光学系と音響波検出器とが一体となった光音響プローブを用いた光音響装置を開示している。そして、非特許文献１は、被検体情報としての被検体内部の光吸収係数分布を取得することを開示している。

Ｓ．Ａ．Ｅｒｍｉｌｏｖ ｅｔ ａｌ．，Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｏｐｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ ａｎｄ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｂｒｅａｓｔ ｃａｎｃｅｒ ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ ｈａｎｄｈｅｌｄ ａｒｒａｙ ｐｒｏｂｅｓ，Ｐｈｏｔｏｎｓ Ｐｌｕｓ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ：Ｉｍａｇｉｎｇ ａｎｄ Ｓｅｎｓｉｎｇ ２００９，Ｐｒｏｃ．ｏｆ ＳＰＩＥ ｖｏｌ．７１７７，２００９．

ところが、非特許文献１が開示する光音響装置によって光音響波を検出して得られる検出信号には、さまざまな要因によるノイズが含まれている。そのため、非特許文献１が開示する光音響装置においては、検出信号に含まれるノイズを低減することが望まれている。

そこで、本発明は、光音響波を検出して得られる検出信号に含まれるノイズを低減することのできる被検体情報取得装置を提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明に係る被検体情報取得装置は、光源により発せられた光を導いて出射光を被検体へ照射する光学系と、出射光が被検体に照射されることにより被検体内部で発生した光音響波を検出して検出信号を出力する音響波検出器と、光学系と音響波検出器との間に配置され、音響波検出器における光音響波の検出面に照射される出射光の強度を低減させる遮光部材と、を有する。

本発明に係る被検体情報取得装置によれば、光音響波を検出して得られる検出信号に含まれるノイズを低減することができる。

第１の実施形態に係る光音響装置の模式図である。 第１の実施形態に係る光音響プローブの断面図である。 音響波検出器の開口を広げたときの光音響プローブの断面図である。 音響波検出器および遮光部材の好適な配置を説明するための図である。 第１の実施形態に係る光音響プローブの断面図である。 第１の実施形態に係る光音響プローブの断面図である。 第１の実施形態に係る光音響プローブの断面図である。 第２の実施形態に係る光音響プローブの断面図である。 第３の実施形態に係る光音響プローブの断面図である。 第３の実施形態に係る光音響プローブの断面図である。

以下、非特許文献１が開示する光学系と音響波検出器とが一体となった光音響プローブに、音響整合材を適用した場合を考える。

光音響プローブを用いて測定する場合、音響波検出器と被検体との間には音響整合材を設けて音響整合を図ることが望ましい。また、音響整合材は被検体に照射する光に対して透過性を有する材料であることが望ましい。そのため、被検体と音響波検出器との間には、音響整合材によって光が伝搬可能な領域が形成される場合がある。

この場合、光学系から出射された光が音響整合材内を伝搬して音響波検出器の検出面に照射されてしまう場合がある。例えば、光学系から出射された光が被検体で反射して、反射光が音響整合材内を伝搬して音響波検出器の検出面に照射されてしまう。このような場合、音響波検出器の検出面で光音響波が発生して、音響波検出器から出力される検出信号にこの光音響波に起因するノイズが含まれてしまう。

そこで、本発明は、遮光部材を用いて音響波検出器の検出面に照射される光の強度を低減することにより、音響波検出器の検出面で発生する光音響波を低減することのできる被検体情報取得装置を提供することを目的とする。

以下、図面を参照しつつ本発明を説明する。なお、同一の構成には原則として同一の参照番号を付して、説明を省略する。

（第１の実施形態）
まず、図１を参照しつつ、本実施形態に係る被検体情報取得装置としての光音響装置の基本的な構成を説明する。図１は、本実施形態に係る光音響装置の模式図である。

（基本的な構成）
本実施形態に係る光音響装置は、光音響プローブ１００、光源２００、信号処理装置３００、モニタ４００を有する。ここで、光音響プローブ１００と被検体６００との間には音響整合材５００が設けられている。

そして、本実施形態に係る光音響プローブ１００は、音響波検出器１１０、光学系１２０、音響波検出器１１０と光学系１２０との間に設けられた遮光部材１３０、および筐体１４０から構成されている。本実施形態において、筐体１４０の被検体側の面は開口されている。また、音響波検出器１１０および光学系１２０は、遮光部材１３０を介して隣接して配置されている。なお、本発明において「遮光部材を介して隣接して配置」とは、音響波検出器または光学系と遮光部材とが物理的に接していない場合も含む。

また、本実施形態に係る音響波検出器１１０は、音響整合層１１１、音響波検出素子１１２、バッキング材１１３から構成されている。ここで、音響整合層１１１は、音響波検出素子１１２と音響整合材５００との音響整合を図るための層である。また、バッキング材１１３は、光音響波による振動を制御するための部材である。

また、本実施形態に係る光学系１２０は、バンドルファイバ１２１、拡散板１２２、およびプリズム１２３から構成されている。

そして、本実施形態に係る遮光部材１３０は、被検体６００と音響波検出器１１０とが音響整合材５００を介して音響的に接触したときに、被検体６００と物理的に接触するように配置されている。すなわち、音響波検出器１１０における光音響波の検出面が遮光部材１３０の端部よりも筐体１４０の内部に位置している。

また、このとき、被検体６００と音響波検出器１１０との間には音響整合材５００が設けられているため、被検体６００と音響波検出器１１０とは物理的に接触していない。

本実施形態においては、このように遮光部材１３０が配置されているため、音響整合材５００が遮光部材１３０によって分断されるため、音響整合材５００内を伝搬して音響波検出器１１０の検出面に照射される光の強度が低減する。そのため、音響波検出器１１０の検出面で発生する光音響波は低減する。

ここで、本発明において「被検体と音響波検出器が音響的に接触している」とは、被検体で発生した光音響波を音響波検出器の音響波検出素子が検出できる状態となっていることを指す。すなわち、被検体と音響波検出器とが物理的に接していなくても、音響整合材などを介して接触していれば、それらは音響的に接触しているといえる。

また、本発明において「音響波検出器における光音響波の検出面」とは、被検体と音響波検出器とが音響的に接触したときに、音響波検出器を構成する部材のうち、被検体に最も近い部材の被検体側の面のことを指す。すなわち、本実施形態において「音響波検出器１１０における光音響波の検出面」とは、音響整合層１１１の被検体側の面のことを指す。

また、本発明において「光学系における光の出射面」とは、被検体と音響波検出器とが音響的に接触したときに、光学系を構成する部材のうち、被検体に照射する光を出射する部材の被検体側の面のことを指す。すなわち、本実施形態において「光学系１２０における光の出射面」は、プリズム１２３の被検体側の面のことを指す。

また、本発明において「遮光部材の端部」とは、被検体側に位置する遮光部材の端部のことを指す。すなわち、本実施形態において「遮光部材１３０の端部」とは、遮光部材１３０の被検体６００と物理的に接している部分のことを指す。

なお、本実施形態においては、２つの伝搬光路を備える光学系１２０が音響波検出器１１０を挟むように配置されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、光学系１２０を挟むように２つの音響波検出器１１０が配置されていてよい。または、音響波検出器１１０と光学系１２０とを１つずつ隣接させて配置してもよい。または、音響波検出器１１０と光学系１２０とをそれぞれ複数交互に配列させてもよい。

また、本実施形態においては、「音響波検出器１１０における光音響波の検出面」および「光学系１２０における光の出射面」は同一面としたが、本発明はこれに限定されない。遮光部材１３０が前述した配置となる限り、光学系、音響波検出器、および遮光部材のそれぞれはどのような配置であってもよい。

例えば、図２に示す光音響プローブのように、「音響波検出器１１０における光音響波の検出面」に対して、「光学系１２０における光の出射面」が傾いていてもよい。

また、本実施形態においては、遮光部材１３０の端部は筐体１４０の開口面から突出しているが、本発明においては遮光部材の端部が筐体の被検体側の面と同一面に位置していてもよい。

また、本発明はハンドヘルド型の光音響装置や、光音響プローブをロボットアームやステージに搭載した光音響装置に適用可能である。

なお、光音響装置においては、光が照射されたあらゆる位置で光音響波が発生する。一方、単一の音響波検出素子では音響波検出素子から等距離の複数の位置で発生した光音響波を区別することができない。

そこで、光音響装置においては、複数の音響波検出素子を備える音響波検出器を用いることが好ましい。そして、信号処理装置がそれぞれの音響波検出素子から得られた検出信号に基づいた画像再構成を行うことが好ましい。これにより、複数の位置のそれぞれの光学特性値を取得することができる。

さらに、図３に示すように、複数の音響波検出素子１１２を備える音響波検出器１１０を採用したときに、素子の並び方向に開口を広げる場合がある。図３は、音響波検出器１１０の開口を広げることによって拡張した検出領域１１４を示す。

ところが、図３のように検出領域１１４に遮光部材１３０が存在する場合、遮光部材１３０の材料によっては、被検体内部で発生した光音響波の強度が遮光部材によって低減されてしまう場合がある。例えば、音響インピーダンスが音響整合材や被検体とは異なる材質を遮光部材に採用した場合、被検体内部で発生した光音響波を遮光部材が反射してしまう。これにより、音響波検出器が検出する光音響波の強度は低減してしまう。

そこで、音響波検出器１１０の開口を広げて被検体６００の広い領域からの光音響波を検出したい場合、検出領域１１４に遮光部材１３０が設けられていないことが好ましい。さらには、音響波検出器１１０の指向角の範囲内には遮光部材が配置されないことが好ましい。指向角とは、音響波検出器の最大変換効率（典型的には音響波検出器の正面からの光音響波に対する変換効率）から半分の変換効率となる角度のことである。

ここで、図４を用いて音響波検出器１１０および遮光部材１３０の好適な配置を説明する。

図４において、θは音響波検出器１１０の指向角を表す。また、ｒは、音響波検出器１１０における光音響波の検出面の中心と、遮光部材１３０との距離を表す。また、ｄは、音響波検出器１１０における光音響波の検出面に対する遮光部材１３０の突出長を表す。すなわち、ｄは、音響波検出器１１０における光音響波の検出面と被検体６００との距離を表わす。

ここで、音響波検出器１１０の指向角の範囲内１１５に遮光部材１３０が配置されないようにするためには、次の式（１）を満たすように音響波検出器１１０および遮光部材１３０を配置すればよい。
ｄ＞ｒ・ｔａｎθ ・・・式（１）
なお、遮光部材が式（１）を満たさない配置であった場合でも、遮光部材に光音響波の強度が低減しにくい材料を採用することにより、被検体の広い領域からの光音響波を検出することができる。

ここで、光音響波の強度が低減しにくい材料としては、音響インピーダンスが音響整合材５００や被検体６００のそれと近い材料であることが好ましい。また、光音響波の強度が低減しにくい材料としては、光音響波の減衰係数が音響整合材５００や被検体６００のそれ以下の材料であることが好ましい。

（被検体情報取得方法）
次に、図１を参照しつつ、本実施形態に係る光音響装置を用いた被検体情報の取得方法を説明する。

まず、光源２００によって発せられた光１２４は、バンドルファイバ１２１によって導かれ、拡散板１２２、プリズム１２３によって所望の形状に加工された後に、被検体６００へ照射される。

そして、音響波検出素子１１２は、光１２４が被検体６００に照射されることにより被検体６００内部で発生した光音響波を、音響整合材５００および音響整合層１１１を介して検出して検出信号を出力する。

次に、信号処理装置３００は、音響波検出素子１１２から出力された検出信号に対して増幅、ディジタル変換、画像再構成などを行うことにより被検体情報を取得する。そして、取得した被検体情報はモニタ４００に表示される。

ここで、本発明において被検体情報とは、被検体内で発生した光音響波の初期音圧、あるいは初期音圧から導かれる光エネルギ吸収密度、吸収係数、組織を構成する物質の濃度、ならびにそれらの分布を指す。また、物質の濃度とは、例えば、酸素飽和度や酸化・還元ヘモグロビン濃度などである。

本実施形態においては、遮光部材１３０により音響波検出器１１０の検出面で発生する光音響波は低減されている。そのため、本実施形態に係る光音響装置によって得られた被検体情報は、音響波検出器１１０の検出面で発生した光音響波に起因するノイズが低減されている。

以下、本実施形態に係る被検体情報取得装置の主要な構成について説明する。

（音響波検出器１１０）
音響波検出器１１０は、光音響波を検出可能に構成されていればどのような構成であってもよい。

そこで、音響波検出器１１０の構成の一部としては、本実施形態の構成のほかに、光音響波を集音する音響レンズや音響波検出素子１１２の保護層などが挙げられる。

また、音響波検出素子１１２としては、圧電現象を用いたトランスデューサ、光の共振を用いたトランスデューサ、容量の変化を用いたトランスデューサなど光音響波を検出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。

特に、静電容量型トランスデューサ（ＣＭＵＴ）は、音響インピーダンスが人体と近く、また、広帯域な受信特性を有しているため音響波検出素子１１２としては好ましい。

さらに、音響波検出素子１１２としては、典型的には複数の音響波検出素子が１次元あるいは２次元に配置されたものがよい。このような多次元配列素子を用いることで、同時に複数の場所で光音響波を検出することができ、検出時間を短縮できると共に、被検体の振動などの影響を低減できる。

（光学系１２０）
本実施形態において光学系１２０とは、光源２００によって発せられた光を被検体６００まで導く光学素子の総称である。すなわち、光学系１２０は、光源２００によって発せられた光を被検体６００まで導くことができる構成であればどのような構成であってもよい。

例えば、ミラーや全反射プリズムなどを用いて被検体６００に光を導いてもよい。

なお、光学系１２０の光の出射面は音響整合材５００と物理的に接触しないように配置されることが好ましい。このような構成とすることで、出射面に付着する音響整合材５００を低減することができるため、所望の光強度分布の光を被検体６００に照射することができる。

（遮光部材１３０）
遮光部材１３０は、音響波検出器１１０の検出面へ照射される光学系１２０から出射された光の強度を低減させるための部材である。

出射光の光強度を低減させるために、遮光部材１３０の材料としては出射光を吸収する材料や出射光を反射する材料などを採用することが必要である。

例えば、遮光部材１３０には、アルミや鉄鋼などの金属や、ポリカーボネート、アクリル、ポリアセタールなどの樹脂や、セラミックスなどの無機材料などを用いることができる。なお、ポリカーボネートやアクリルなどの典型的に光に対して透明な材料は、着色して遮光部材１３０として用いてもよい。

また、遮光部材１３０には、金属の表面に加工を施したものを用いることもできる。例えば、遮光部材１３０には、アルミ表面につや消しブラックアルマイト処理したものを用いることができる。

また、前述したように音響波検出器１１０の開口を広げる場合、遮光部材１３０は、音響インピーダンスが音響整合材５００や被検体６００のそれと近い材料であることが好ましい。

なお、生体表面の音響インピーダンスは典型的には１．５×１０^６ｋｇ・ｍ^−２・ｓ^−１であるため、音響整合材もそれに近い音響インピーダンスとするために、１．５×１０^６ｋｇ・ｍ^−２・ｓ^−１程度であることが好ましい。したがって、遮光部材１３０の音響インピーダンスもそれに近いものである値であるほど好ましい。

例えば、生体表面の音響インピーダンスと音響インピーダンスが近い材料としては、シリコンゴム、ポリメチルペンテン、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ樹脂）などを用いることができる。

また、前述したように、遮光部材１３０は、減衰係数が音響整合材５００や被検体６００のそれ以下の材料であることが好ましい。また、音響整合材５００の減衰係数も、被検体６００の減衰係数以下であることが好ましい。ここで、典型的な生体の減衰係数は、１ｄＢ・ｃｍ^−１・ＭＨｚ^−１である。

遮光部材１３０は被検体と直接触れて変形しない程度の機械的強度が必要である。そこで、遮光部材１３０が音響波検出器１１０または光学系１２０の一部と接する構成とすることにより機械的強度を高めてもよい。

なお、例えば、図５に示す光音響プローブのように、筐体１４０の一部を遮光部材１３０として用いてもよい。図５に示す筐体１４０は、音響波検出器１１０と光学系１２０とを分離するための仕切り１４１を有している。図５に示す光音響プローブにおいては、この仕切り１４１を遮光部材１３０として用いている。ただし、筐体１４０の一部を遮光部材１３０として用いる形態は、図５に示す形態に限定されない。本発明は、筐体１４０の一部を遮光部材１３０として用いるあらゆる形態を包含している。

また、例えば、図６に示す光音響プローブのように、遮光部材１３０は光学系１２０の全周を囲うように設けられてもよい。図６Ａは、遮光部材１３０が光学系１２０を囲う光音響プローブの断面図である。また、図６Ｂは、図６Ａに示す光音響プローブを紙面上方向から見た上面図である。このように、遮光部材１３０が光学系１２０の全周を囲うように配置されることにより、音響波検出器１１０における光音響の検出面に照射される光がより低減される。

また、例えば、図７に示す光音響プローブのように、遮光部材１３０は音響波検出器１１０の全周を囲うように設けられてもよい。図７Ａは、遮光部材１３０が音響波検出器１１０を囲う光音響プローブの断面図である。また、図７Ｂは、図７Ａに示す光音響プローブを紙面上方向から見た上面図である。このように、遮光部材１３０が音響波検出器１１０の全周を囲うように配置されることにより、音響波検出器１１０における光音響の検出面に照射される光がより低減される。

なお、図６、図７に示す遮光部材１３０はリング状に設けられているが、光学系１２０または音響波検出器１１０の囲むことができる限りどのように遮光部材１３０を設けてもよい。例えば、中空の直方体形状の遮光部材１３０が光学系１２０または音響波検出器１１０を囲ってもよい。

（筐体１４０）
筐体１４０は、音響波検出器１１０、光学系１２０、および遮光部材１３０などの光音響プローブの各構成を格納する外箱である。また、筐体はハウジングと呼ばれることもある。

筐体１４０の材料としては、アルミや鉄鋼などの金属や、ポリカーボネート、アクリル、ポリアセタールなどの樹脂や、セラミックスなどの無機材料などを用いることができる。

なお、被検体への光の照射や被検体からの光音響波の検出を妨げないように、筐体１４０は、被検体６００と光学系１２０との間や被検体６００と音響波検出器１１０との間に設けられないことが好ましい。すなわち、筐体１４０の被検体側の面は開口されていることが好ましい。

ただし、筐体１４０が被検体６００および音響波検出器１１０と音響整合を図ることのできる材料で構成されていれば、被検体６００と音響波検出器１１０との間が筐体１４０で囲われていてもよい。

また、筐体１４０が被検体に照射する光に対して透過性のある材料で構成されていれば、被検体６００と光学系１２０との間が筐体１４０で囲われていてもよい。

また、本発明をハンドヘルド型の光音響装置に適用する場合、筐体１４０は作業者が光音響プローブを把持するための把持部を有していることが好ましい。

（光源２００）
光源２００は、例えば６００ｎｍから１１００ｎｍ程度の波長の近赤外線を発光するものであることが好ましい。また、光源２００は、５ナノ秒乃至５０ナノ秒のパルス光を発生可能であることが好ましい。

光源２００としては大出力が得られるためレーザが好ましいが、レーザのかわりに発光ダイオードなどを用いることも可能である。

レーザとしては、固体レーザ、ガスレーザ、ファイバーレーザ、色素レーザ、半導体レーザなど様々なレーザを使用することができる。

例えば、光源２００としては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザやアレクサンドライトレーザなどのパルスレーザを用いることができる。また、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光を励起光とするＴｉ：ｓａレーザやＯＰＯレーザなどを用いてもよい。

（信号処理装置３００）
信号処理装置３００は、音響波検出器１１０から得られる検出信号を増幅し、その検出信号をアナログ信号からデジタル信号に変換することが好ましい。

なお、本明細書において「検出信号」とは、音響波検出器１１０から出力されるアナログ信号も、その後ＡＤ変換されたデジタル信号も含む概念である。

さらに、信号処理装置３００は、検出信号に基づく画像再構成により被検体内部の光学特性値分布を取得する。信号処理装置３００は、典型的にはワークステーションなどであり、画像再構成処理などがあらかじめプログラミングされたソフトウェアを実行する。

また、画像再構成アルゴリズムとしては、例えば、トモグラフィー技術で通常に用いられるタイムドメインあるいはフーリエドメインでの逆投影などが使われる。

なお、再構成の時間に多くを有することが可能な場合は、信号処理装置３００は繰り返し処理による逆問題解析法などの画像再構成手法を利用されることもできる。

また、音響レンズなどを有する音響波検出器を用いることで、信号処理装置３００は画像再構成を行うことなく被検体内部の光学特性分布を形成することもできる。

また、信号処理装置３００は、音響波検出器１１０から得られる検出信号が複数の場合は、同時に複数の信号を処理できることが好ましい。それにより、画像を形成するまでの時間を短縮できる。

また、信号処理装置３００は、増幅器、Ａ／Ｄ変換器、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）チップなどのそれぞれ別の装置から構成されてもよい。

なお、以上説明した信号処理をプログラムとして構成して信号処理装置３００に実行させてもよい。

また、信号処理装置３００は、光音響プローブの構成の一部として提供されてもよい。このとき、光音響プローブに備えられた信号処理装置で一部の信号処理を行い、残りの信号処理を光音響プローブの外部に設けられた信号処理装置で行ってもよい。

（モニタ４００）
モニタ４００は、信号処理装置３００から出力される光学特性値を表示する装置であり、典型的には液晶ディスプレイなどが利用される。なお、本発明の被検体情報取得装置とは別に提供されていてもよい。

（音響整合材５００）
これは本発明の被検体情報取得装置の一部を構成するものではないが、以下に説明する。音響整合材５００は、被検体６００と音響波検出器１１０との間に設けられることにより、被検体６００と音響波検出器１１０との音響整合を図る部材である。
典型的には、音響整合材５００としては、水、オイル、アルコールなどから構成されるジェルが用いられる。

（被検体６００）
これは本発明の被検体情報取得装置の一部を構成するものではないが、以下に説明する。本実施形態に係る被検体情報取得装置は、人や動物の悪性腫瘍や血管疾患などの診断や化学治療の経過観察などを主な目的とする。よって、被検体６００としては、具体的には人体や動物の乳房や指、手足などの診断の対象部位が想定される。

例えば、被検体６００が生体である場合、本実施形態に係る被検体情報取得装置では、被検体６００の内部に存在する光吸収体としての血管などをイメージングすることができる。また、光吸収体としては、生体内において比較的に光吸収係数の大きいヘモグロビン、水、メラニン、コラーゲン、脂質などや、これらから構成される生体組織が挙げられる。

（第２の実施形態）
次に、図８を参照しつつ、第２の実施形態に係る光音響プローブを説明する。図８は第２の実施形態に係る光音響プローブの断面図である。本実施形態は、光音響プローブが光音響波の強度を低減させる遮音部材１５０を有している点が他の実施形態とは異なる。

本実施形態に係る光音響プローブは、音響波検出器１１０と光学系１２０との間に光を低減するための遮光部材１３０を設けている。そのため、光学系１２０から光が出射されると、遮光部材１３０が光を吸収して光音響波を発生させてしまう。この遮光部材１３０で発生した光音響波が音響波検出器１１０の外表面を伝わって音響波検出素子１１２に到達することにより、検出信号のノイズとなってしまう。そこで、遮光部材１３０で発生した光音響波に起因するノイズを低減することを目的として、本実施形態では遮光部材１３０と音響波検出器１１０との間に遮音部材１５０を設けている。

光音響波の強度を低減させるために、遮音部材１５０の材料としては光音響波を減衰させる材料や光音響波を反射する材料などを採用することが必要である。

なお、遮光部材１３０と音響波検出器１１０との間に空隙を設ける構成にして、その空隙すなわち空気を遮音部材１５０としてもよい。

また、遮光部材１３０の材料に光音響波が減衰する材料を適用し、遮光部材１３０自体が遮音部材として機能してもよい。

本実施形態の構成によれば、遮光部材１３０で発生した光音響波の強度が遮音部材１５０で低減される。そのため、遮光部材１３０で発生した光音響波に起因するノイズを低減することができる。

（第３の実施形態）
次に、図９を参照しつつ、第３の実施形態に係る光音響プローブを説明する。図９は本実施形態に係る光音響プローブの断面図である。本実施形態は、光音響プローブが位置決め部材１６０を有している点が他の実施形態とは異なる。

本実施形態に係る音響波検出器１１０は、光音響プローブから取り外せるように他の構成と接合されていない。この構成により、音響波検出器１１０を単体で使用することができ、音響波検出器１１０によりＢモードやドップラなどの超音波画像を取得するときの操作性がよくなる。

また、本実施形態に係る光音響プローブは、音響波検出器１１０を光音響プローブに再現よく取り付けるための位置決め部材１６０を有している。ここで、位置決め部材１６０は、点線で囲んだ段差である位置決め部１６１を設けている。そして、音響波検出器１１０を光音響プローブに装着するときに、位置決め部１６１に音響波検出器１１０を突き当てることにより、音響波検出器１１０を所定の位置に配置している。

このように、本実施形態に係る光音響プローブは、位置決め部１６１を備えていることにより、音響波検出器１１０を再現よく所定の位置に配置することができる。

なお、位置決め部１６１は位置決め部材１６０ではなく、光音響プローブを構成する他の部材に形成してもよい。例えば、図１０に示すように、遮光部材に位置決め部を形成してもよい。

図１０Ａは、位置決め部１６１を遮光部材１３０に形成した光音響プローブの断面図である。また、図１０Ｂは、図１０Ａに示された位置決め部１６１に音響波検出器１１０を突き当てて装着したときの光音響プローブの断面図である。

なお、図１０では遮光部材１３０に位置決め部１６１を形成したが、その他の部材、特に位置決めされる部材に位置決め部１６１を形成してもよい。すなわち、位置決めされる音響波検出器１１０に位置決め部１６１を形成してもよい。

また、位置決め部は、音響波検出器を突き当てるための段差に限られず、音響波検出器を再現よく位置決めすることができる限りどのような構成であってもよい。例えば、位置決め部には位置決めピンを採用することができる。

さらに、位置決めされる部材は音響波検出器に限られず、光音響プローブと着脱可能となっているあらゆる部材を位置決めされる部材としてしてもよい。

１００ 光音響プローブ
１１０ 音響波検出器
１２０ 光学系
１３０ 遮光部材
２００ 光源
３００ 信号処理装置
５００ 音響整合材

Claims (21)

1. 光源により発せられた光を導いて出射光を被検体へ照射する光学系と、
   前記出射光が被検体に照射されることにより被検体内部で発生した光音響波を検出して検出信号を出力する音響波検出器と、
   前記光学系と前記音響波検出器との間に配置され、
   前記音響波検出器における光音響波の検出面に照射される前記出射光の強度を低減させる遮光部材と、を有することを特徴とする被検体情報取得装置。
2. 前記音響波検出器および前記遮光部材は、
   前記音響波検出器と前記被検体とが音響的に接触したときに、前記遮光部材と前記被検体とが物理的に接触するように配置されてい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。
3. 前記音響波検出器および前記遮光部材は、
   前記遮光部材と前記被検体とが物理的に接触したときに、前記音響波検出器と前記被検体とが物理的に接触しないように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の被検体情報取得装置。
4. 前記光学系、前記音響波検出器、および前記遮光部材を格納する筐体を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
5. 前記音響波検出器および前記遮光部材は、前記音響波検出器における光音響波の検出面が前記遮光部材の端部よりも前記筐体の内部に位置するように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の被検体情報取得装置。
6. 前記遮光部材は前記筐体の一部から構成されていることを特徴とする請求項４または５に記載の被検体情報取得装置。
7. 前記遮光部材の材料は、前記被検体に音響インピーダンスが近い材料であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
8. 前記遮光部材の材料は、前記被検体よりも光音響波の減衰係数が小さい材料であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
9. 前記遮光部材が前記音響波検出器の指向角の範囲内に配置されていないことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
10. 前記音響波検出器の指向角をθとし、
    前記音響波検出器における光音響波の検出面の中心と、前記遮光部材との距離をｒとし、
    前記音響波検出器における光音響波の検出面に対する前記遮光部材の突出長をｄとしたとき、
    次の式（１）を満たすように前記音響波検出器および前記遮光部材を配置することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
    ｄ＞ｒ・ｔａｎθ ・・・式（１）
11. 前記検出信号に基づき被検体情報を取得する信号処理装置を有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
12. 前記光学系および前記音響波検出器は、隣接して配置されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
13. 前記遮光部材は前記音響波検出器の全周を囲うように設けられていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
14. 前記遮光部材は前記光学系の全周を囲うように設けられていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
15. 前記音響波検出器と前記遮光部材との間に空隙が設けられるように、前記音響波検出器および前記遮光部材は配置されていることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
16. 前記音響波検出器と前記被検体とは音響整合材を介して音響的に接触していることを特徴とする請求項１から１５に記載の被検体情報取得装置。
17. 前記光学系は、
    前記音響波検出器と前記被検体とが前記音響整合材を介して音響的に接触したときに、前記光学系における光の出射面と前記音響整合材とが物理的に接触しないように配置されていることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
18. 前記音響波検出器は静電容量型トランスデューサを含むことを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
19. 光源により発せられた光を導いて出射光を被検体に照射する光学系と、
    前記出射光が被検体に照射されることにより発生した光音響波を検出して検出信号を出力する音響波検出器と、
    前記光学系と前記音響波検出器との間に配置され、
    前記音響波検出器における光音響波の検出面に照射される前記出射光の強度を低減させる遮光部材と、を有することを特徴とする光音響プローブ。
20. 前記光学系、前記音響波検出器、および前記遮光部材を格納する筐体を有し、
    前記音響波検出器および前記遮光部材は、前記音響波検出器における光音響波の検出面が前記遮光部材の端部よりも前記筐体の内部に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１９に記載の光音響プローブ。
21. 前記検出信号に基づき被検体情報を取得する信号処理装置を有することを特徴とする請求項１９または２０に記載の光音響プローブ。

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