(57)【要約】【課題】人体組織の光伝播特性および音響伝播特性に近似するだけではなく、超音波診断装置でも吸収体を検出可能であり、更に酸素飽和度の調整も可能なファントムを提供する。【解決手段】ファントム母材１１内に光吸収体１２ａ〜１２ｄを有し、光吸収体１２ａ〜１２ｄが、少なくとも２波長における生体組織の光吸収係数比を近似し、且つファントム母材１１と光吸収体１２ａ〜１２ｄの音響伝播特性が異なるファントム。【選択図】図１
2014228719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファントム母材内に光吸収体を有し、前記光吸収体が、少なくとも２波長における生体組織の光吸収係数比を近似し、且つ前記ファントム母材と前記光吸収体の音響伝播特性が異なることを特徴とするファントム。
【請求項２】
前記光吸収体は、光吸収体母材中に２種以上の光吸収性化合物を含有し、６００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の任意の２波長λ1、λ2（λ1＜λ2）における前記光吸収性化合物の吸収係数の比率μ［λ2］／μ［λ1］が互いに異なり、下記式（１）から算出されるパラメータＳが０以上１００以下であることを特徴とする請求項１に記載のファントム。
【数１】
2014228719.tif 000010
ＨｂＯ2［λ1］：波長λ1におけるオキシヘモグロビンの吸収係数
ＨｂＯ2［λ2］：波長λ2におけるオキシヘモグロビンの吸収係数
Ｈｂ［λ1］：波長λ1におけるデオキシヘモグロビンの吸収係数
Ｈｂ［λ2］：波長λ2におけるデオキシヘモグロビンの吸収係数
Ｐ’：波長λ1の光を照射して得られる光音響信号強度Ｐλ1と波長λ2の光を照射して得られる光音響信号強度Ｐλ2の比（Ｐλ2／Ｐλ1）
【請求項３】
前記光吸収体は、前記吸収係数の比率μ［λ2］／μ［λ1］が下記式（２）、下記式（３）のいずれか一方を満たす光吸収性化合物を少なくとも１つ含有することを特徴とする請求項２に記載のファントム。
【数２】
2014228719.tif 000011
Ｓmin：パラメータＳの下限
Ｓmax：パラメータＳの上限
ＨｂＯ2［λ1］：波長λ1におけるオキシヘモグロビンの吸収係数
ＨｂＯ2［λ2］：波長λ2におけるオキシヘモグロビンの吸収係数
Ｈｂ［λ1］：波長λ1におけるデオキシヘモグロビンの吸収係数
Ｈｂ［λ2］：波長λ2におけるデオキシヘモグロビンの吸収係数
μ［λ1］：波長λ1における光吸収性化合物の吸収係数
μ［λ2］：波長λ2における光吸収性化合物の吸収係数
【請求項４】
前記光吸収体は、更に、前記吸収係数の比率μ［λ2］／μ［λ1］が前記式（２）、前記式（３）の他方を満たす光吸収性化合物を少なくとも１つ含有することを特徴とする請求項３に記載のファントム。
【請求項５】
前記光吸収体母材の線膨脹係数が１００ｐｐｍ／Ｋ以上１０００ｐｐｍ／Ｋ以下であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の光吸収体。
【請求項６】
前記光吸収体母材の音速が１３００ｍ／ｓ以上１７００ｍ／ｓ以下であることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載の光吸収体。
【請求項７】
前記光吸収体母材が高分子材料からなることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか一項に記載の光吸収体。
【請求項８】
前記光吸収体母材がポリウレタンゲルであることを特徴とする請求項７に記載の光吸収体。
【請求項９】
前記光吸収性化合物の少なくとも１つが、フタロシアニン化合物であることを特徴とする請求項２乃至８のいずれか一項に記載の光吸収体。
【請求項１０】
前記フタロシアニン化合物を０．０００００１重量％以上０．１重量％以下で含有していることを特徴とする請求項９に記載の光吸収体。
【請求項１１】
前記光吸収性化合物の少なくとも１つが、カーボンブラックであることを特徴とする請求項２乃至１０のいずれか一項に記載の光吸収体。
【請求項１２】
前記任意の２波長λ1、λ2が、λ1＝７５６ｎｍ、λ2＝７９９ｎｍであることを特徴とする請求項２乃至１１のいずれか一項に記載の光吸収体。
【請求項１３】
前記ファントム母材及び前記光吸収体が、人体組織の光伝播特性および音響伝播特性を近似することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のファントム。
【請求項１４】
前記光伝播特性が光散乱性または光吸収性であることを特徴とする請求項１３に記載のファントム。
【請求項１５】
前記光伝播特性は波長６００〜１１００ｎｍにおける光伝播特性であることを特徴とする請求項１３または１４に記載のファントム。
【請求項１６】
前記音響伝播特性が音響インピーダンスであることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のファントム。
【請求項１７】
前記ファントム母材と前記光吸収体の音響インピーダンス差が０．１ｒａｙｌ以上であることを特徴とする請求項１６に記載のファントム。
【請求項１８】
前記音響伝播特性が音響減衰であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のファントム。
【請求項１９】
前記音響伝播特性は周波数０．５〜１０ＭＨｚにおける音響伝播特性であることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一項に記載のファントム。
【請求項２０】
前記生体組織がヘモグロビンであることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか一項に記載のファントム。
【請求項２１】
前記ファントム母材がポリウレタンゲルを含有することを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか一項に記載のファントム。
【請求項２２】
前記ファントム母材が光吸収性化合物を含有することを特徴とする請求項１乃至２１のいずれか一項に記載のファントム。
【請求項２３】
前記ファントム母材及び前記光吸収体が光散乱性化合物を含有することを特徴とする請求項１乃至２２のいずれか一項に記載のファントム。
【請求項２４】
前記光散乱性化合物が表面処理を施した酸化チタンであることを特徴とする請求項２３に記載のファントム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はファントムに関し、特に光音響波診断装置と超音波診断装置との複合装置の精度管理に用いるファントムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光音響波診断装置は、被検部となる生体に対して光照射を行った場合に、測定対象の熱膨張に起因する音響波（典型的には超音波）の検出信号に基づいて画像を表示する装置である。この診断装置により被検部内の特定物質、例えば血液中に含まれるグルコースやヘモグロビンなどの検査が行われる。
【０００３】
生体組織では癌などの腫瘍が成長する際において新生血管の形成や酸素消費量の増大が知られている。このような新生血管の形成や酸素消費量の増大を評価する方法としてオキシヘモグロビン（ＨｂＯ2）とデオキシヘモグロビン（Ｈｂ）の光吸収係数を利用することができる。例えば、光音響波診断装置は、複数波長におけるＨｂＯ2とＨｂの光吸収係数から、血液中のＨｂＯ2とＨｂに関する濃度を測定する。そして、生体組織内におけるＨｂＯ2およびＨｂの濃度分布画像を作成することにより、新生血管が形成されている領域を判別することができる。また、少なくとも２波長におけるＨｂＯ2とＨｂの光吸収係数比から酸素飽和度を算出することにより、酸素消費量が増大している領域、即ち腫瘍が存在していると考えられる領域を判別することができる。例えば、腫瘍領域における酸素飽和度は７０％程度となることが知られている。また、腫瘍の悪性度と酸素飽和度の間に相関があることが示唆されている。酸素飽和度を用いて腫瘍の悪性度を判別する場合には、５％程度の酸素飽和度の違いを判別可能な精度が求められる。
【０００４】
光音響波診断装置は形態認識を行うことが困難であるため、腫瘍に基づく信号とノイズ等に起因する信号の判別が困難である。このため、光音響波診断装置を超音波診断装置と組み合わせることにより、形態情報に基づいた腫瘍の判別が可能となる。超音波診断装置により腫瘍を判別する場合には、０．１ｒａｙｌ程度の音響インピーダンス差を判別する必要がある。
【０００５】
光音響波診断装置に用いられるファントムにおいては、光伝播特性および音響伝播特性が人体組織に近似した材料が求められる。例えば、特許文献１においては、酸化チタンおよびカーボンブラック顔料を分散したポリオールを用いた光音響波診断装置用ファントムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２０９６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の光音響波診断装置用ファントムは、ポリオールから成る組織等価剤の母材中に、母材と同じポリオールに対してカーボンブラック顔料の分散量を調整した光吸収体を配置したファントムである。この光音響波診断装置用ファントムは、母材と光吸収体の音響伝播特性がほぼ同じであることから、光吸収体の形態認識が困難であるという問題点がある。
【０００８】
また、特許文献１に記載の光音響波診断装置用ファントムに用いられる光吸収体は、１種類の顔料を用いて吸収係数を調整している。このため、複数波長におけるＨｂＯ2とＨｂの吸収係数をそれぞれ調整することができず、酸素飽和度を変化させることができない。
【０００９】
従って、本発明は、人体組織の光伝播特性および音響伝播特性に近似するだけではなく、超音波診断装置でも光吸収体を検出可能であり、更に酸素飽和度の調整も可能なファントムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明のファントムは、ファントム母材内に光吸収体を有し、前記光吸収体が、少なくとも２波長における生体組織の光吸収係数比を近似し、且つ前記ファントム母材と前記光吸収体の音響伝播特性が異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光音響波診断装置における機能情報である酸素飽和度算出の精度管理が可能となり、且つ超音波診断装置における形態情報の精度管理が同時に可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のファントムの一例を示す概略斜視図である。
【図２】本発明のファントムの他の例を示す概略斜視図である。
【図３】光音響信号強度の測定方法を説明する図である。
【図４】本発明のファントムを用いて精度管理を行う診断装置の一例の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明について説明する。尚、開示する実施形態は本発明の一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。また、本発明において、「人体」等の「生体」は、生きている体に限らず、切り出した病変部位等も含む。
【００１４】
本発明のファントムは、ファントム母材内に光吸収体を配置してなり、光音響波診断装置と超音波診断装置との複合装置の精度管理や校正を行うことができる。
【００１５】
ファントム母材及び光吸収体は、人体組織の光伝播特性および音響伝播特性を近似することが好ましい。光伝播特性としては、光散乱性、光吸収性等が挙げられ、波長６００〜１１００ｎｍにおける光伝播特性であることが好ましい。また、音響伝播特性としては音響インピーダンス、音響減衰等が挙げられ、周波数０．５〜１０ＭＨｚにおける音響伝播特性であることが好ましい。
【００１６】
図１は、本発明のファントムの一例を示したものである。本例では、ファントム母材１１の中に、模擬腫瘍の検出対象となる、それぞれ異なる光吸収係数比を有する光吸収体１２ａ〜１２ｄを、装置設置時に同じ深さ位置において検出可能なように配置している。本ファントムを用いることにより、装置内に配置した光吸収体の酸素飽和度に関する精度管理をすることが可能となる。図１に示すファントムのサイズは１２０×１２０×５０ｍｍであり、光吸収体１２ａ〜１２ｄのサイズは直径１ｍｍ、長さ１２０ｍｍであり、装置設置時に深さ２５ｍｍ位置において検出可能なように配置されている。
【００１７】
図２は、本発明のファントムの他の例を示したものである。本例では、ファントム母材１１の中に、模擬腫瘍の検出対象となる光吸収体１２ａを、装置設置時に異なる深さ位置において検出可能なように配置している。本ファントムを用いることにより、装置内に配置した光吸収体１２ａの酸素飽和度に関する深さ依存性を精度管理することが可能となる。図２に示すファントムのサイズは１２０×１２０×５０ｍｍであり、吸収体１２ａのサイズは直径１ｍｍ、長さ１２０ｍｍであり、装置設置時に深さ５、１５、２５、３５、４５ｍｍ位置において検出可能なように配置されている。
【００１８】
≪光吸収体≫
本発明の光吸収体は、少なくとも２波長における生体組織の光吸収係数比、好ましくはヘモグロビンの光吸収係数比を近似している。本発明の光吸収体は、好ましくは、光吸収体母材中に２種以上の光吸収性化合物を含有して成り、より好ましくは、光吸収体母材中に２種以上の光吸収性化合物を含有し、６００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の任意の２波長λ1、λ2（λ1＜λ2）における前記光吸収性化合物の吸収係数の比率μ［λ2］／μ［λ1］が互いに異なり、下記式（１）から算出されるパラメータＳが０以上１００以下である。
【００１９】
【数１】
2014228719.tif 000003
【００２０】
ＨｂＯ2［λ1］：波長λ1におけるオキシヘモグロビンの吸収係数
ＨｂＯ2［λ2］：波長λ2におけるオキシヘモグロビンの吸収係数
Ｈｂ［λ1］：波長λ1におけるデオキシヘモグロビンの吸収係数
Ｈｂ［λ2］：波長λ2におけるデオキシヘモグロビンの吸収係数
Ｐ’：波長λ1の光を照射して得られる光音響信号強度Ｐλ1と波長λ2の光を照射して得られる光音響信号強度Ｐλ2の比（Ｐλ2／Ｐλ1）
【００２１】
＜光吸収体母材＞
光吸収体では、ある波長λを有する光が照射された場合、吸収係数に応じて、光吸収体が熱膨張することで、音響波（一般には超音波）が発生する。得られる音響波の強度Ｐと、その際のレーザー光の強度Ｆ、吸収係数μの間には、Ｐ＝Γ・μ・Ｆの関係が成り立つ。Γはグリューナイゼン係数と呼ばれ、材料固有の定数である。
【００２２】
本発明の光吸収体母材では、グリューナイゼン係数Γが重要となり、生体に類似していることが好ましく、Γは０．１以上２．０以下が好ましい。また、生体軟組織のΓは１．０近傍にあるので、０．５以上１．５以下であることがさらに好ましい。
【００２３】
本発明では、光吸収体母材に光吸収性化合物を含有させることで光吸収体の吸収係数を調整することができるため、光吸収体母材単体としては、光音響波診断装置の使用波長域において、光吸収が小さく、透明であることが好ましい。
【００２４】
また、グリューナイゼン係数Γには、Γ＝β・ｖ2／Ｃｐ（β：体膨脹係数、ｖ：音速、Ｃｐ：定圧比熱）の関係がある。
【００２５】
光吸収体母材の体膨脹係数βは、一般に、β＝３・α（α：線膨脹係数）とみなすことができる。一般のエンジニアリングプラスチックスの線膨脹係数αは１００ｐｐｍ／Ｋ以下であるが、この場合、グリューナイゼン係数Γも小さくなるため、光で発生する音響波が微弱となり、光吸収体母材としてはふさわしくない。よって、光吸収体母材の線膨脹係数αは、１００ｐｐｍ／Ｋ以上１０００ｐｐｍ／Ｋ以下が好ましく、光吸収体の形状維持性の観点から、２００ｐｐｍ／Ｋ以上５００ｐｐｍ／Ｋ以下であることがより好ましい。
【００２６】
光吸収体母材の音速ｖは、生体組織の音速が約１０００ｍ／ｓから１７００ｍ／ｓの範囲にあるため、８００ｍ／ｓ以上２０００ｍ／ｓ以下が好ましく、特に軟組織への音響伝搬の類似性から、１３００ｍ／ｓ以上１７００ｍ／ｓ以下が更に好ましい。
【００２７】
光吸収体母材の定圧比熱Ｃｐは、生体軟組織の比熱が３．５Ｊ／ｇ・Ｋであり、一般の材料との間に大きな隔たりがあるため、線膨脹係数αに応じて、グリューナイゼン係数Γが生体と乖離しない範囲であることが好ましい。
【００２８】
このような物性値を有する材料としては、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、エポキシ樹脂、ポリエチレン、ナイロン、天然ゴム、ポリスチレン、ポリブタジエン等の高分子材料を挙げることができるが、これに限られるものではない。これらの中でも、特に、熱硬化性ウレタン樹脂の一種であるポリウレタンゲルは音速ｖが１４００ｍ／ｓ程度、線膨脹係数αが３００ｐｐｍ／Ｋ程度であり、グリューナイゼン係数Γが１．０程度と、本発明の光吸収体母材として好適である。
【００２９】
硬化性ポリウレタンゲルは、代表的には、ポリオールとポリイソシアネートとを反応させることにより得られるが、これに限られるものではない。
【００３０】
ポリオールとしては、分子中にヒドロキシル基を２個以上有するものであれば特に限定されず、任意の適切なポリオールを採用し得る。例えば、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリアクリルポリオール、ポリカーボネートポリオール等が挙げられる。ポリエーテルポリオールを用いることが人体組織の音響伝播特性に関する相関性の点においてより好ましい。ポリエーテルポリオールの構造は、人体組織の音響伝播特性に関する相関性と樹脂の安定性から、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのモル比率が３０：７０〜７０：３０の範囲内にあり、数平均分子量が５０００〜８０００程度の共重合体であることが好ましい。これらは単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３１】
ポリエステルポリオールは、代表的には、多塩基酸成分とポリオール成分とを反応させることにより得られる。
【００３２】
多塩基酸成分としては、例えば、オルトフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、１，４−ナフタレンジカルボン酸、２，５−ナフタレンジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸、テトラヒドロフタル酸等の芳香族ジカルボン酸；シュウ酸、コハク酸、マロン酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、オクタデカンジカルボン酸、酒石酸、アルキルコハク酸、リノレイン酸、マレイン酸、フマル酸、メサコン酸、シトラコン酸、イタコン酸等の脂肪族ジカルボン酸；ヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロフタル酸、１，３−シクロヘキサンジカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸；あるいは、これらの酸無水物、アルキルエステル、酸ハライド等の反応性誘導体等が挙げられる。これらは単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３３】
ポリオール成分としては、エチレングリコール、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，８−オクタンジオール、１，１０−デカンジオール、１−メチル−１，３−ブチレングリコール、２−メチル−１，３−ブチレングリコール、１−メチル−１，４−ペンチレングリコール、２−メチル−１，４−ペンチレングリコール、１，２−ジメチル−ネオペンチルグリコール、２，３−ジメチル−ネオペンチルグリコール、１−メチル−１，５−ペンチレングリコール、２−メチル−１，５−ペンチレングリコール、３−メチル−１，５−ペンチレングリコール、１，２−ジメチルブチレングリコール、１，３−ジメチルブチレングリコール、２，３−ジメチルブチレングリコール、１，４−ジメチルブチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、１，４−シクロヘキサンジオール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、水添ビスフェノールＡ、水添ビスフェノールＦ等が挙げられる。これらは単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３４】
ポリエーテルポリオールは、代表的には、多価アルコールにアルキレンオキシドを開環重合して付加させることにより得られる。多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン等が挙げられる。アルキレンオキシドとしては、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシド、テトラヒドロフラン等が挙げられる。これらは単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３５】
ポリアクリルポリオールは、代表的には、（メタ）アクリル酸エステルと、水酸基を有する単量体とを共重合させることにより得られる。（メタ）アクリル酸エステルとしては、例えば、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸シクロヘキシル等が挙げられる。水酸基を有する単量体としては、例えば、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸３−ヒドキシプロピル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシブチル、（メタ）アクリル酸４−ヒドロキシブチル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシペンチル等の（メタ）アクリル酸のヒドロキシアルキルエステル；グリセリン、トリメチロールプロパン等の多価アルコールの（メタ）アクリル酸モノエステル；Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド等が挙げられる。これらは単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３６】
ポリアクリルポリオールは、前記単量体成分に加えて、他の単量体を共重合させてもよい。他の単量体としては、共重合可能な限り、任意の適切な単量体を採用し得る。具体的には、（メタ）アクリル酸等の不飽和モノカルボン酸；マレイン酸等の不飽和ジカルボン酸ならびにその無水物およびモノまたはジエステル類；（メタ）アクリロニトリル等の不飽和ニトリル類；（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド等の不飽和アミド類；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類；メチルビニルエーテル等のビニルエーテル類；エチレン、プロピレン等のα−オレフィン類；塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン化α、β−不飽和脂肪族単量体；スチレン、α−メチルスチレン等のα、β−不飽和芳香族単量体等が挙げられる。これらは単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３７】
ポリイソシアネートとしては、例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、１，４−ブタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、２，４，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、２−メチルペンタン−１，５−ジイソシアネート、３−メチルペンタン−１，５−ジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート；イソホロンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、４，４’−シクロヘキシルメタンジイソシアネート、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート、１，３−ビス（イソシアネートメチル）シクロヘキサン等の脂環族ジイソシアネート；トリレンジイソシアネート、２，２’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、４，４’−ジベンジルジイソシアネート、１，５−ナフチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、１，３−フェニレンジイソシアネート、１，４−フェニレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート；ジアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、テトラアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、α、α、α、α−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香脂肪族ジイソシアネート等が挙げられる。これらは単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３８】
また、ポリイソシネートは、本発明の効果を阻害しない範囲において、変性体として調製することもできる。ポリイソシアネート変性体としては、例えば、多量体（ダイマー（例えば、ウレトジオン変性体など）、トリマー（例えば、イソシアヌレート変性体、イミノオキサジアジンジオン変性体など）など）、ビュレット変性体（例えば、水との反応により生成するビュレット変性体など）、アロファネート変性体（例えば、モノオールまたは低分子量ポリオールとの反応より生成するアロファネート変性体など）、ポリオール変性体（例えば、低分子量ポリオールまたは高分子量ポリオールとの反応より生成するポリオール変性体など）、オキサジアジントリオン変性体（例えば、炭酸ガスとの反応により生成するオキサジアジントリオンなど）、カルボジイミド変性体（脱炭酸縮合反応により生成するカルボジイミド変性体など）などが挙げられるが、これに限られるものではない。
【００３９】
また、これらのポリオールまたはポリイソシネートに、ポリオールが有する水酸基とポリイソシネートが有するイソシアネート基の反応を促進する触媒を適量加えてもよい。触媒としては、公知のウレタン化触媒を用いることができ、触媒の具体例としては、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、ジオクチル錫ジラウレート等の有機金属化合物や、トリエチレンジアミンやトリエチルアミン等の有機アミンやその塩を選択して用いる。これらの触媒は、単独または２種以上を併用して用いることができる。
【００４０】
＜光吸収性化合物＞
光吸収体の光伝播特性を人体組織の光伝播特性に近似させるために、光吸収性化合物の分散により吸収係数を調整する。光吸収性化合物は、近赤外領域において少なくとも２波長の吸収係数比を調整可能な顔料の組み合わせであることが好ましく、６００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の任意の２波長λ1、λ2（λ1＜λ2）における吸収係数の比率μ［λ2］／μ［λ1］が互いに異なることが好ましい。
【００４１】
本発明の光吸収体は、μ［λ2］／μ［λ1］が異なる２種以上の光吸収性化合物を任意の比率で含有させることで、下記式（１）から算出されるパラメータＳを０以上１００以下の範囲で制御可能となる。
【００４２】
【数２】
2014228719.tif 000004
【００４３】
ＨｂＯ2［λ1］：波長λ1におけるオキシヘモグロビンの吸収係数
ＨｂＯ2［λ2］：波長λ2におけるオキシヘモグロビンの吸収係数
Ｈｂ［λ1］：波長λ1におけるデオキシヘモグロビンの吸収係数
Ｈｂ［λ2］：波長λ2におけるデオキシヘモグロビンの吸収係数
Ｐ’：波長λ1の光を照射して得られる光音響信号強度Ｐλ1と波長λ2の光を照射して得られる光音響信号強度Ｐλ2の比（Ｐλ2／Ｐλ1）
【００４４】
各波長におけるオキシヘモグロビンおよびデオキシヘモグロビンの吸収係数の値は、次の方法で得ることができる。即ち、ある一定濃度のヘモグロビンを含有する水溶液中の酸素分圧を調整することで、オキシヘモグロビンまたはデオキシヘモグロビンが１００％となる溶液を調整することができる。この溶液を分光光度計により測定することで、各波長の吸収係数を得ることができる。
【００４５】
また、光音響信号強度は、図３（ａ）に示す光音響信号強度測定装置を用いて測定することができる。レーザー光源１として、例えばチタンサファイアレーザを用いて、光ファイバー２を介して試験片３にレーザー光を照射する。試験片３としては、チューブ状の試験片を、たわみなどが発生しないよう水槽６中に設置する。試験片３にレーザー光を照射して発生した音響波を、受信装置５である超音波トランスデューサーで受信し、受信装置５が受信した光音響信号の受信電圧値をオシロスコープ４を用いて計測する。代表的な光音響信号の波形を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）に示す光音響信号は典型的なＮ字波形をとり、その最大値−最小値の振幅幅を光音響信号の強度とする。
【００４６】
６００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の波長範囲は、いわゆる「生体の窓」と呼ばれる範囲であり、この範囲の波長を有する光は効率よく人体を透過し、光音響波診断装置での使用に好適である。
【００４７】
パラメータＳは人体の酸素飽和度に相当する値であり、本発明の光吸収体は、光音響波診断において、人体の酸素飽和度を模擬でき、光音響波診断装置の精度管理や校正に好適である。
【００４８】
以下、本発明の光吸収体が、式（１）から算出されるパラメータＳを０以上１００以下の範囲で制御可能となる点について詳細に説明する。
【００４９】
まず、μ［λ2］／μ［λ1］が異なる２種以上の光吸収性化合物を任意の比率で含有させることで、光吸収体の波長λ1、λ2における吸収係数を任意に調整することができ、下記式（１’）から算出されるパラメータＳ’を調整可能である。
【００５０】
【数３】
2014228719.tif 000005
【００５１】
ＨｂＯ2［λ1］：波長λ1におけるオキシヘモグロビンの吸収係数
ＨｂＯ2［λ2］：波長λ2におけるオキシヘモグロビンの吸収係数
Ｈｂ［λ1］：波長λ1におけるデオキシヘモグロビンの吸収係数
Ｈｂ［λ2］：波長λ2におけるデオキシヘモグロビンの吸収係数
μa［λ1］：波長λ1における光吸収体の吸収係数
μa［λ2］：波長λ2における光吸収体の吸収係数
【００５２】
即ち、波長λ1、λ2における光吸収性化合物Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・の吸収係数を、それぞれ、μA［λ1］、μB［λ1］、μC［λ1］、・・・、および、μA［λ2］、μB［λ2］、μC［λ2］、・・・とする。また、光吸収性化合物Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・の光吸収体中での含有濃度をＣA、ＣB、ＣC、・・・とする。すると、光吸収性化合物の吸収係数及び含有濃度と、光吸収体の吸収係数μa［λ1］、μa［λ2］との間に、以下の関係が成り立つ。
μa［λ1］＝ＣA・μA［λ1］＋ＣB・μB［λ1］＋ＣC・μC［λ1］＋・・・
μa［λ2］＝ＣA・μA［λ2］＋ＣB・μB［λ2］＋ＣC・μC［λ2］＋・・・
【００５３】
光吸収性化合物Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・の吸収係数の比μA［λ2］／μA［λ1］、μB［λ2］／μB［λ1］、μC［λ2］／μC［λ1］、・・・が一定の場合、光吸収体の吸収係数の比μa［λ2］／μa［λ1］は一定となるため、パラメータＳ’を制御することができない。そのため、光吸収性化合物Ａ、Ｂ、Ｃ・・・の波長λ1、λ2における吸収係数の比は、異なっている必要がある。
【００５４】
よって、波長λ1、λ2における吸収係数の比の異なる光吸収性化合物Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・の光吸収体中での含有濃度を制御することで、光吸収体の吸収係数の比μa［λ2］／μa［λ1］の制御が可能となる。その結果、パラメータＳ’の調整が可能となる。
【００５５】
ここで、光吸収体に、波長λ1、λ2を照射した場合、吸収係数に応じて光吸収体が熱膨張することで、音響波（一般には超音波）が発生する。また、ある波長ｘのレーザー光を照射した場合に発生する音響波の強度Ｐxと、その際のレーザー光の強度Ｆx、吸収係数μxの間には、Ｐx＝Γ・μx・Ｆxの関係が成り立つ。Γはグリューナイゼン係数と呼ばれ、材料固有の定数である。よって、レーザー光の強度Ｆxが一定の場合、音響波の強度Ｐxと吸収係数μxとの間には、比例関係が成り立つため、光音響信号強度Ｐλ1、Ｐλ2の比Ｐ’（Ｐλ2／Ｐλ1）はμa［λ2］／μa［λ1］と同じ値となり、Ｓ’＝Ｓとなる。
【００５６】
従って、波長λ1、λ2における吸収係数の比率が異なる２種以上の光吸収性化合物を用いることで、本発明の光吸収体は、式（１）におけるパラメータＳを０以上１００以下の範囲で制御可能となる。
【００５７】
光吸収性化合物は、波長６００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の領域において、光吸収性を有する物質である。光吸収性化合物は、耐候性の観点から顔料であることが望ましいが、それ以外にも染料、色素等公知の着色剤を用いることができる。
【００５８】
光吸収性化合物の吸光特性は、波長λ1およびλ2におけるオキシヘモグロビン（ＨｂＯ2）とデオキシヘモグロビン（Ｈｂ）の吸収係数の比率を元に適宜選択することができる。即ち、前述の様にレーザー光の強度Ｆxが一定の場合Ｓ’＝Ｓであるから、式（１’）を元に、光吸収体の吸収係数の比率μa［λ2］／μa［λ1］は、以下の式のように定義される。
μa［λ2］／μa［λ1］＝（（Ｓ／１００）・ＨｂＯ2［λ2］＋（１−Ｓ／１００）・Ｈｂ［λ2］）／（（Ｓ／１００）・ＨｂＯ2［λ1］＋（１−Ｓ／１００）・Ｈｂ［λ1］）
【００５９】
この時、パラメータＳが０以上１００以下の場合、μa［λ2］／μa［λ1］は、Ｈｂ［λ2］／Ｈｂ［λ1］からＨｂＯ2［λ2］／ＨｂＯ2［λ1］の間の値をとることになる。よって、制御すべき光吸収体の吸収係数の比率μa［λ2］／μa［λ1］は、使用する波長のヘモグロビンの吸収係数の値によって定まる。このヘモグロビンの吸収係数の比率を元に、本発明の光吸収性化合物を適宜選択することができる。
【００６０】
また、光音響波診断装置の用途に応じて、光吸収体に必要とされるパラメータＳの範囲は異なる。よって、診断装置の用途に応じて、パラメータＳの下限をＳmin、パラメータＳの上限をＳmaxとした場合、吸収係数の比率μ［λ2］／μ［λ1］が下記式（２）、下記式（３）のいずれか一方を満たす光吸収性化合物を少なくとも１つ含有することが好ましい。また、更に、吸収係数の比率μ［λ2］／μ［λ1］が下記式（２）、下記式（３）の他方を満たす光吸収性化合物を少なくとも１つ含有することがより好ましい。
【００６１】
【数４】
2014228719.tif 000006
【００６２】
Ｓmin：パラメータＳの下限
Ｓmax：パラメータＳの上限
ＨｂＯ2［λ1］：波長λ1におけるオキシヘモグロビンの吸収係数
ＨｂＯ2［λ2］：波長λ2におけるオキシヘモグロビンの吸収係数
Ｈｂ［λ1］：波長λ1におけるデオキシヘモグロビンの吸収係数
Ｈｂ［λ2］：波長λ2におけるデオキシヘモグロビンの吸収係数
μ［λ1］：波長λ1における光吸収性化合物の吸収係数
μ［λ2］：波長λ2における光吸収性化合物の吸収係数
【００６３】
以下、光吸収性化合物について、λ1＝７５６ｎｍおよびλ2＝７９７ｎｍの光を使用する場合について具体的に説明するが、本発明はこれに限られるものではない。
【００６４】
デオキシヘモグロビンの７５６ｎｍにおける吸収係数Ｈｂ［λ1］は１５６０．４８ｘ１０-6ｍｍ-1、７９７ｎｍにおける吸収係数Ｈｂ［λ2］は７９２．６６ｘ１０-6ｍｍ-1、オキシヘモグロビンの７５６ｎｍにおける吸収係数ＨｂＯ2［λ1］は５６２．００ｘ１０-6ｍｍ-1、７９７ｎｍにおける吸収係数ＨｂＯ2［λ2］は７６８．８０ｘ１０-6ｍｍ-1である。よって、光吸収体のパラメータＳが０以上１００以下の範囲となるためには、光吸収体の吸収係数の比率μa［λ2］／μa［λ1］は０．５１以上１．３７以下の範囲をとる必要がある。従って、一方の光吸収性化合物のμ［λ2］／μ［λ1］は０．５１以下であることが好ましく、他方の光吸収性化合物のμ［λ2］／μ［λ1］は１．３７以上であることが好ましい。但し、吸収係数の比率がこの範囲に含まれない物質についても、吸収係数の調整用として用いることができる。
【００６５】
このような吸収特性を持つ顔料としては、以下の公知の顔料を挙げることができる。青色顔料としては、金属置換もしくは無置換のフタロシアニン化合物等のフタロシアニン系、アントラキノン系が挙げられる。赤色顔料としては、モノアゾ系、ジスアゾ系、アゾレーキ系、ベンズイミダゾロン系、ペリレン系、ジケトピロロピロール系、縮合アゾ系、アントラキノン系、キナクリドン系等が挙げられる。緑色顔料としては、青色顔料同様にフタロシアニン系、アントラキノン系、ペリレン系が挙げられる。黄色着色剤としてはモノアゾ系、ジスアゾ系、縮合アゾ系、ベンズイミダゾロン系、イソインドリノン系、アントラキノン系等が挙げられる。さらに、黒色顔料としては、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌａｃｋ  ７やカーボンブラック等が挙げられる。その他、紫、オレンジ、茶色顔料も利用することもできる。
【００６６】
これらの中でも、フタロシアニン化合物、特に銅置換したフタロシアニン化合物である銅フタロシアニンは、μ［λ2］／μ［λ1］が０．５１以下であり、０に近いため制御性がよく、好適に用いることができる。フタロシアニン化合物の含有量は特に限定されないが、０．０００００１重量％以上０．１重量％以下であることが好ましい。また、カーボンブラックは、μ［λ2］／μ［λ1］が１近傍であり、各波長の吸収係数を調整することに対し好適に用いることができる。
【００６７】
光吸収性化合物は、光吸収性化合物と親和性を有する分散剤、例えばポリオール成分を含有する分散剤と光吸収性化合物との混合物を光吸収体母材に添加することにより含有させることができる。光吸収性化合物と親和性を有する分散剤は、光吸収性化合物の分散性の向上のためアニオン基を有していることが好ましい。アニオン基としては、スルホニル基、カルボキシル基を用いることがより好ましい。アニオン基の量は、光吸収性化合物を分散させることが可能な量含まれていることが好ましい。さらに、アニオン基の量は、光吸収体母材への親和性に影響を及ぼすので、光吸収体母材の性質に応じて適宜選択される。ポリオールとして、例えば、ポリエーテルポリオールやポリエステルポリオール等が挙げられるが、光吸収体母材との親和性を考慮し、適宜選択される。
【００６８】
＜光散乱性化合物＞
本発明の光吸収体は、光散乱性化合物を適宜必要に応じて添加してもよい。光散乱性化合物は、人体組織の光伝播特性に近似させるために添加し、等価散乱係数を調整することができる。
【００６９】
光散乱性化合物としては、無機粒子を好適に用いることができる。無機粒子は、光音響波診断装置の使用波長域において吸収が小さいものを適宜選択することができる。また、光を散乱するために、光吸収体母材と屈折率が異なっていることが望ましく、無機粒子の散乱を得るために、平均粒子径は０．１μｍ以上０．３μｍ以下であることが好ましく、０．２μｍ以上０．３μｍ以下がより好ましい。このような無機粒子は、酸化ケイ素、金属酸化物、複合金属酸化物、金属化合物半導体、金属、ダイヤモンドのいずれかからなることが好ましい。金属酸化物の例としては、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化テルル、酸化イットリウム、酸化インジウム、酸化錫、酸化インジウム錫等が挙げられる。複合金属酸化物の例としては、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウム等が挙げられる。金属化合物半導体の例としては、硫化亜鉛、硫化カドミウム等の金属硫化物、セレン化亜鉛、セレン化カドミウム、テルル化亜鉛、テルル化カドミウム等が挙げられる。金属の例としては、金等が挙げられる。
【００７０】
また、無機粒子は、表面を修飾処理されたものでてもよい。例えば、１種類の無機粒子に他の無機成分を被覆した、いわゆるコア−シェル型無機粒子を使用することもできる。酸化チタンの場合、光による活性を有するため、シリカやアルミナ等の無機成分によって表面を被覆する修飾処理を行うことが望ましい。また、有機物である光吸収体母材への分散性を向上するため、有機成分を有する分散助剤を使用してもよい。これら有機成分を有する分散助剤は、光吸収体母材に相溶性のあるものであれば特に限定されない。また、無機粒子の形状は、球状、楕円状、扁平状、ロッド状等いずれの形状であっても良い。
【００７１】
≪ファントム母材≫
ファントム母材の光伝播特性および音響伝播特性は、人体組織の光伝播特性および音響伝播特性、好ましくは脂肪組織の音響減衰に近似することが好ましい。
【００７２】
ファントム母材は、音響伝播特性が生体に近似した音速８００ｍ／ｓ以上２０００ｍ／ｓ以下の材料が望ましく、例えば、ポリウレタンゲル、天然ゴムなどの音速１３００ｍ／ｓ以上１７００ｍ／ｓ以下の材料が特に望ましい。ポリウレタンゲルとしては、光吸収体母材に用いるポリウレタンゲルとして例示したものと同様のものが挙げられる。
【００７３】
ファントム母材の光伝播特性を人体組織の光伝播特性に近似させるために、光吸収性化合物の分散により吸収係数を調整する。光吸収性化合物としては、光吸収体に用いる光吸収性化合物として例示したものと同様のものが挙げられる。但し、ファントム母材には必ずしも２種以上の光吸収性化合物を含有させる必要は無い。
【００７４】
ファントム母材には、光散乱性化合物を適宜必要に応じて添加してもよい。光散乱性化合物は、人体組織の光伝播特性に近似させるために添加し、等価散乱係数を調整することができる。光散乱性化合物としては、光吸収体に用いる光散乱性化合物として例示したものと同様のものが挙げられる。
【００７５】
≪ファントム母材と光吸収体の音響伝播特性≫
本発明のファントムは、ファントム母材と光吸収体の音響伝播特性が異なる。ファントム母材と光吸収体の音響伝播特性は、ファントム母材の樹脂成分と光吸収体母材に影響され、ファントム母材及び光吸収体に含有される光吸収性化合物及び光散乱性化合物にはほとんど影響されない。そのため、ファントム母材と光吸収体の音響伝播特性を異ならせる方法としては、例えば、ファントム母材の樹脂成分と光吸収体母材の密度や音速を調整し、音響インピーダンスを異ならせる方法が挙げられる。具体的には、硬化剤の種類や量を変更して、両者の分子量を異ならせることにより密度を調整するまたは両者の硬度を異ならせることにより音速を調整する方法が挙げられる。ファントム母材と光吸収体の音響伝播特性の差は特に限定されないが、ファントム母材と光吸収体の音響インピーダンス差が０．１ｒａｙｌ以上であることが好ましい。
【００７６】
≪ファントムを用いた装置の精度管理≫
以下に、本発明のファントムを光音響波診断装置と超音波診断装置との複合装置の精度管理に適用した例について説明する。
【００７７】
図４は、本発明のファントムを用いて精度管理を行う光音響波診断装置と超音波診断装置との複合装置の一例を示したものである。図４において、１は光源、２は光学系、３は第一保持板、４は第二保持板、５はファントム、６はプローブ、７は演算部、８は表示部を示す。
【００７８】
光源１は、被検体に照射する特定波長におけるナノ秒オーダーのパルス光を発する光源である。光源１が発する光の特徴は、生体組織を構成する水、脂肪、ヘモグロビンなどの吸収スペクトルに応じた波長を選定する。一例としては、血液中のオキシヘモグロビンおよびデオキシヘモグロビンの吸収スペクトルに特徴がある６００〜１１００ｎｍの範囲が適当である。具体的な光源１としては、異なる波長を発生する半導体レーザーや、波長可変レーザーなどを用いることが可能であり、例えばチタンサファイア（Ｔｉ−Ｓ）レーザーを用いることができる。
【００７９】
光学系２は、光源１から射出された光を被検体（ファントム５）に導くために設けられる。光学系２は、光ファイバーやレンズから構成される。光源１から射出された光は光学系２により、第一保持板３と被検体に対する接触面の全領域が照射されるように拡大され、第一保持板３を介して被検体の表面に導かれる。
【００８０】
第一保持板３および第二保持板４は光源１が発する光に対する高透過性と音響波に対する低減衰性を有することが望ましい。保持板３，４を構成する材料の例としては、ガラス、ポリメチルペンテン、ポリカーボネート、アクリル等が挙げられる。
【００８１】
ファントム５は、第一保持板３および第二保持板４の間に挟み込むことにより圧迫保持され、第一保持板３と第二保持板４の間に所定の距離において保持される。この際、水またはジェルをファントム表面に塗布することにより、ファントム５と保持板３，４間における気泡発生を防ぐ構成とすることが好ましい。
【００８２】
プローブ６は、光音響波の検出プローブおよび超音波の送受信プローブを組み合わせた構成である。光音響波用検出プローブは広帯域であることが望ましい。また、超音波の送信周波数は人体組織への深達長を深くすることが望ましい。例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）をプローブの振動子に用い、プローブを１ｍｍピッチで構成し、光音響波用検出プローブとしての中心周波数を１ＭＨｚ、超音波用プローブとしての中心周波数を６ＭＨｚとしたもの等が挙げられる。
【００８３】
演算部７は、ファントム５に配置した光吸収体に関し、吸収係数や等価散乱係数等の光学係数の真値を格納するメモリを有する。尚、真値は、後述する「光吸収体の光伝播特性の算出」に記載した方法により求めることができる。また、真値と実測値を比較する演算手段、測定誤差を補正する補正手段、および真値と実測値との値が大きく異なる場合にエラー判定を行うエラー判定手段を有する。
【００８４】
表示部８は、被検体の状態を画像として表示するディスプレイである。
【００８５】
本発明のファントムを用いて光音響波診断装置の精度管理および補正を行う方法を以下に示す。例えば、光吸収体１２ａに関する酸素飽和度の実測値が５９．６％であったとする。真値が５５．１％である場合、光吸収体１２ａに関する酸素飽和度の誤差比は５９．６／５５．１＝１．０８と算出することができる。同様に、光吸収体１２ｂ〜１２ｄに関しても酸素飽和度誤差比を算出することにより、光音響波診断装置の各測定位置における誤差分布を算出することが可能となる。また、エラー判定の閾値を設け、例えば、真値と実測値との誤差が１０％以上である場合は、装置エラーと判定する機能を設ける。
【００８６】
本発明のファントムを用いて超音波診断装置の精度管理を行う方法を以下に示す。超音波診断装置の精度管理は解像度を用いて評価することができる。解像度は、画像化した光吸収体１２ａ〜１２ｄのＦＷＨＭ（Ｆｕｌｌ  Ｗｉｄｔｈ  ａｔ  Ｈａｌｆ−Ｍａｘｉｍｕｍ：半値全幅）の２乗から、光吸収体１２ａ〜１２ｄの直径の２乗を引いた値の平方根（ＰＳＦ：Ｐｏｉｎｔ  ｓｐｒｅａｄ  ｆｕｎｃｔｉｏｎのＦＷＨＭ）とする。超音波診断装置の解像度は、例えばプローブ素子のピッチが１ｍｍであれば１〜１．５ｍｍ程度となる。この場合、解像度が１．５ｍｍ以上になった場合は、装置エラーと判定する機能を設ける。
【実施例】
【００８７】
以下に本発明を詳しく説明するために実施例を挙げるが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００８８】
以下に示す手順で、図１に示すファントムを作成した。ファントムのサイズは１２０×１２０×５０ｍｍとした。ファントム内に配置する光吸収体１２ａ〜１２ｄのサイズは直径１ｍｍ、長さ１２０ｍｍとし、装置設置時に深さ２５ｍｍ位置において検出可能なように配置した。
【００８９】
（１）光吸収体１２ａ〜１２ｄの調整
ポリオールを入れたビーカーに、２種の光吸収性化合物、光散乱性化合物を分散し、攪拌した後に真空脱泡を行った。
【００９０】
ポリオールとしては、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのモル比率が１：１のポリエーテルポリオール共重合体（数平均分子量６０００）を用いた。
【００９１】
光吸収性化合物としては、カーボンブラック顔料と銅フタロシアニン顔料を、ポリオールに対して０．０００２重量パーセント、表１に示す重量比で用いた。カーボンブラック顔料と銅フタロシアニン顔料は、顔料および顔料と親和性を有するポリエーテル分散剤の混合物を用いた。
【００９２】
光散乱性化合物としては、酸化アルミニウムおよびヘキサメチルジシラザンにより表面処理を施した酸化チタン（平均粒子径０．２１μｍ）を、ポリオールに対して０．２４重量％分散した。
【００９３】
次に、硬化剤となるキシリレンジイソシアネートをポリオールに対して４０重量％添加し、攪拌した後、真空脱泡を行って、光吸収体用のポリウレタンゲル混合溶液を調整した。
【００９４】
この光吸収体用のポリウレタンゲル混合溶液を、型に注型し、加熱することにより硬化させた。その後、型を脱型し、光吸収体１２ａ〜１２ｄを得た。
【００９５】
（２）ファントム母材用のポリウレタンゲル混合溶液の調整
光吸収性化合物としてカーボンブラック顔料のみを分散させ、硬化剤としてヘキサメチレンジイソシアネートをポリオールに対して３．４重量％添加した。それ以外は、光吸収体１２ａ〜１２ｄの調整と同様にして、ファントム母材用のポリウレタンゲル混合溶液を調整した。
【００９６】
（３）ファントムの調整
金型内に予め光吸収体１２ａ〜１２ｄを配置した後、ファントム母材用のポリウレタンゲル混合溶液を型に注型し、加熱することにより硬化させた。その後、型を脱型し、図１に示すファントムを得た。
【００９７】
［光吸収体の光伝播特性の算出］
５０ｍｍ×５０ｍｍ、光路長５ｍｍの石英セル内に、上記光吸収体用のポリウレタンゲル混合溶液を注入し、９０℃にて１時間加熱することによる樹脂硬化を行い、光伝播特性測定用セルを調整した。分光光度計（日本分光株式会社製、Ｖ−６７０）を用いて、このセルの透過率と反射率を求めた。また、別途同様にして樹脂硬化したサンプル（１０×１０×５０ｍｍ）の屈折率を、屈折率計（株式会社島津製作所製、ＫＰＲ−２０００）を用いて求めた。これらの結果をモンテカルロシミュレーションにより、測定値と計算値の差が最小となるように変数設定の最適化を行い、各波長（λ1＝７５６ｎｍ、λ2＝７９９ｎｍ）における等価散乱係数と吸収係数μaを算出した。求めた吸収係数μaを表１に示す。
【００９８】
また、求めた光吸収体の吸収係数μaを用いて、式（１’）からパラメータＳ’（酸素飽和度）を求めた。その結果を表１に示す。
【００９９】
［音響播特性の算出］
探触子としての超音波トランスデューサー（送信部）には、オリンパスＮＤＴ製、「Ｖ３０３」（中心周波数１ＭＨｚ）を用いた。ハイドロフォン（受信部）には、Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ製、ニードル型ハイドロフォン「ＰＡＬ−１３８４」を用いた。治具によりトランスデューサーとハイドロフォンを音軸の中心が一致するように水槽内に固定した。トランスデューサーとハイドロフォンの距離は４０ｍｍとした。
【０１００】
光吸収体用のポリウレタンゲル混合溶液またはファントム母材用のポリウレタンゲル混合溶液を硬化して、サイズ１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ５ｍｍまたは１０ｍｍ厚のシートを調整した。このシートを、トランスデューサーとハイドロフォンの間に、シートに対する超音波信号の入射角が０°となるように、治具を用いて固定した。トランスデューサーから１サイクルのサイン波（送信電圧１００Ｖ）をファンクションジェネレーター（Ｔｅｃｔｒｏｎｉｘ社製  ＡＦＧ３０２２）を用いて送信し、各シート設置時におけるハイドロフォンの受信電圧値をオシロスコープ（Ｔｅｃｔｒｏｎｉｘ社製、ＴＤＳ  ３０１２Ｃ）を用いて求めた。音速は、シートを測定系に設置した場合と設置しない場合における受信波到達時間の差を、オシロスコープを用いて求めた。音響減衰は以下に示す式から求めた。結果を表２に示す。
【０１０１】
【数５】
2014228719.tif 000007
【０１０２】
【表１】
2014228719.tif 000008
【０１０３】
【表２】
2014228719.tif 000009
【０１０４】
波長７９７ｎｍにおける赤血球の吸収係数μaは約０．０２ｍｍ-1であるが、表１に示す様に、光吸収体１２ａ〜１２ｄの波長７９７ｎｍにおける吸収係数は、これに近い値である。そのため、本実施例のファントムは、ヘモグロビンを検出するために適した光吸収体を有するファントムである。また、表１に示す様に、カーボンブラック顔料と銅フタロシアニン顔料の分散重量比を調整することにより、酸素飽和度を５％毎に調整した光吸収体が得られた。
【０１０５】
また、表２に示す様に、本実施例におけるファントム母材は、人体組織とほぼ等しい音響伝播特性が得られた。また、光吸収体とファントム母材で、異なる硬化剤を異なる量で用い、光吸収体の硬度をファントム母材の硬度よりも上げて音速を調整したため、光吸収体の音響インピーダンスはファントム母材の音響インピーダンスも大きくなった。尚、カーボンブラック顔料と銅フタロシアニン顔料が音響特性に及ぼす影響は無かった。従って、本実施例のファントムを用いることにより、酸素飽和度に関する機能評価と超音波を用いた形態評価を同時に精度管理することが可能となる。
【符号の説明】
【０１０６】
１：光源、２：光学系、３：第一保持板、４：第二保持板、５：ファントム、６：プローブ、７：演算部、８：表示部、１１：ファントム母材、１２ａ〜１２ｄ：光吸収体
【図１】
2014228719.tif 000012
【図２】
2014228719.tif 000013
【図３】
2014228719.tif 000014
【図４】
2014228719.tif 000015