(57)【要約】【課題】光音響トモグラフィにおいて、精度の高い校正が可能になるような標準試料を提供する。【解決手段】チューブと、チューブ内に配置された流体状の光吸収体である光吸収性流体と、チューブ内で光吸収性流体を挟んで配置された非光吸収性流体とを有する光音響トモグラフィ用の標準試料を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブと、
前記チューブ内に配置された流体状の光吸収体である光吸収性流体と、
前記チューブ内で前記光吸収性流体を挟んで配置された非光吸収性流体と、
を有することを特徴とする光音響トモグラフィ用の標準試料。
【請求項２】
前記非光吸収性流体は、前記光吸収性流体を直接挟む第１の非光吸収性流体と、前記第１の非光吸収性流体を介して前記光吸収性流体を挟む第２の非光吸収性流体と、を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の光音響トモグラフィ用の標準試料。
【請求項３】
前記光吸収性流体は、前記チューブ内において、複数の箇所に配置される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光音響トモグラフィ用の標準試料。
【請求項４】
複数の箇所に配置された前記光吸収性流体は、それぞれ光学濃度が異なる
ことを特徴とする請求項３に記載の光音響トモグラフィ用の標準試料。
【請求項５】
前記光吸収性流体は、前記チューブ内において、チューブ径方向とチューブ長さ方向との比が１：２から１：０．５の間である
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光音響トモグラフィ用の標準試料。
【請求項６】
前記光吸収性流体は、前記チューブ内において、チューブ径方向とチューブ長さ方向との比が１：１．５から１：０．７５の間である
ことを特徴とする請求項５に記載の光音響トモグラフィ用の標準試料。
【請求項７】
前記光吸収性流体は、可視ないし近赤外の波長領域の光に吸収特性を有する光吸収体を溶媒に溶解させた液体である
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光音響トモグラフィ用の標準試料。
【請求項８】
前記非光吸収性流体は、空気である
ことを特徴とする請求項７に記載の光音響トモグラフィ用の標準試料。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の光音響トモグラフィ用の標準試料と、
前記チューブ内に注入される流体を、前記光吸収性流体および前記非光吸収性流体の間で切り換えるバルブと、
を有することを特徴とするキャリブレーション装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のキャリブレーション装置と、
光源と、
前記キャリブレーション装置の前記標準試料に光を照射されたときに発生する光音響波を受信する探触子と、
前記光音響波の強度に基づいてキャリブレーションを行う情報処理装置と、
を有することを特徴とする光音響装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、標準試料、キャリブレーション装置および光音響装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
腫瘍や動脈硬化などの疾病増加が社会的に大きな課題となっている。このような疾病の有無を診断するために、Ｘ線ＣＴやＰＥＴ−ＣＴなどの侵襲的な生体の画像化装置を用いた測定法が実用化されているが、より低侵襲な測定法が求められている。より低侵襲な測定法の候補として、光音響トモグラフィが挙げられる。
【０００３】
光音響トモグラフィは、被検体に光を照射して得られた音響波の時間および強度を元に、初期音圧発生点の初期音圧の空間分布を算出する技術である。初期音圧の強度は、光強度が一定ならば光吸収係数に比例する。光吸収係数は物質の種類に対応するため、光吸収係数を調べることで被検体の機能情報が得られる。これにより、疾病部の状態、例えば腫瘍部における低酸素状態を認識し、診断に使用できる。また、疾病部に存在するマーカー分子と選択的に結合する、分子プローブと呼ばれる診断薬の開発が進められている。
【０００４】
ここで、医用診断装置の校正には、ファントムと呼ばれる標準試料を用いることが一般的である。ファントムを用いる場合として、一般的に、メーカの出荷時テスト、使用施設側の初期テスト、使用施設側のルーチン検査などの状況が挙げられる。これらの状況において、ファントムを利用して、コントラストスケール、コントラスト分解能、吸収係数と測定値の直線性、などの項目が検査される。
【０００５】
医用診断装置がＸ線ＣＴであれば、ファントムは吸収線量の異なるＸ線吸収体が好適である。超音波装置では、音響インピーダンス（減衰率と音速）およびサイズや形状が調整されたファントムが、ＭＲＩ装置では塩化ニッケル等の磁性体水溶液が用いられる。また、超音波やＸ線ＣＴ、ＭＲＩに関しては、市販のファントムも存在する。
【０００６】
一方、光音響トモグラフィ用のファントムは市販されているものはないため、従来は、光吸収特性や音響発生効率が均一になるように、ファントムが試作されてきた。例えば、非特許文献１には光吸収体をゲルで球状に固定したものが、非特許文献２にはチューブに光吸収体溶液を充填したものが記載されている。非特許文献１のようにゲルが球体であれば、光音響波の初期音圧が均一な球面音波として均一に拡散・減衰・伝搬していくために標準試料として好適である。
なお、音源から発生する初期音圧Ｐ０が球面波として拡散していくとき、音源からの距離ｒの位置での音圧は、１／ｒに比例する。また、生体内での超音波の減衰はおよそ０．５ｄＢ／（ｆｃ・ｒ）（ＭＨｚ・ｃｍ）であることが知られている（ｆｃは超音波の中心周波数、ｒは伝搬距離）。
【０００７】
一方、ファントムが球体でない場合には形状に依存した不均一な音波強度となり、いわゆる指向性が生ずる。光音響波の指向性に関する非特許文献３の説明によると、ロッド状の光吸収体からは、長軸の円周方向には同心円状に音波が伝搬するが、短軸方向およびその周辺では時間と共に強度分布が変化する。
【０００８】
球体の真球度は光音響測定において識別できる大きさ（すなわち光音響探触子の大きさ）、あるいは光音響探触子で計測される光音響波の波長に依存する。識別できる大きさは方位分解能と距離分解能で表わされる。方位分解能は非収束型であれば探触子の大きさが限界となる。一方、距離分解能は、光音響探触子周波数と音波伝搬媒体の音速から計算さ
れる１波長以下であればよく、それ以下は識別できない。
例えば１ＭＨｚ探触子を水中（音速１５００ｍ／秒）で使えば、１．５ｍｍ程度の解像度となるため、２．０ｍｍの球体は２．０ｍｍ±１．５ｍｍの範囲であれば同じ結果を与える。よって、この例の場合、真球度は球体直径が２．０ｍｍならば±１．５ｍｍとなる。
【０００９】
また、非特許文献２のようなチューブを用いたファントムのメリットは、光吸収体を容易に作製できることにある。例えば、色素溶液をチューブに詰めて光音響測定装置で測ったデータを画像化すればチューブの形状は再現できる。しかし、上述したように、チューブ形状の光吸収体の場合、指向性により音波強度が不均一となるため、定量性が求められる装置校正や検量線作製には適さない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１１−２４５２７７号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】"SENSITIVITY OF LASER OPTO-ACOUSTIC IMAGING FOR DETECTION OF EARLY BREAST CANCER", Alexander A. Oraevsky et al., IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, VOL. 5
【非特許文献２】"Optoacoustic 3D Whole-Body Tomography: Experiments in Nude Mice", Alexander A. Oraevsky et al., Proc. of SPIE Vol. 7177
【非特許文献３】"k-space propagation models for acoustically heterogeneous media: Application to biomedical photoacoustics", P. C. Beard et al., J. Acoust. Soc. Am. 121 6, June 2007, Pages: 3453-3464
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来の球状ゲルを用いたファントムの場合、ゲル素材である高分子が光吸収体の音響特性に影響するという問題があった。この原因として、ゲルのサイズ変動と粘弾性があげられる。球体のサイズは、発生する光音響周波数に影響する。しかし、高分子ゲルは光吸収体や周囲の液体との反応によって大きさが変化するため、球体を規定のサイズに加工することは難しかった。また、高分子ゲルを作るときには加熱・加温することが一般的であり、熱膨張・熱収縮によってサイズが変動する。そのため、校正時の温度におけるサイズを一定にすることが困難であった。さらには、光音響診断装置で被検体を収める容器の周囲には、通常、光源や探触子が存在する。そのため、球状の光吸収体を容器内の特定の位置に保持するために非光吸収性ゲル内に包埋して使うのが一般的であり、サイズの変動要因となっている。
【００１３】
また、従来のチューブを用いたファントムの場合、光音響波の指向性が問題であった。すなわち、チューブ状ファントムの配置方向や位置、ならびに、測定する方向や位置に応じて信号強度が変動してしまうため、精度の良い校正は困難である。形状因子を使って補正することは可能であるが、精度向上には限界があった。
【００１４】
以上述べたように、従来のファントムはサイズや音響特性の制御が困難であるため、較正の精度が低いという問題があった。さらには、ゲル球体の標準試料は作製するのに手間がかかり、保存安定性も問題があった。
【００１５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光音響トモグラフィにおいて、精度の高い校正が可能になるような標準試料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
チューブと、
前記チューブ内に配置された流体状の光吸収体である光吸収性流体と、
前記チューブ内で前記光吸収性流体を挟んで配置された非光吸収性流体と、
を有することを特徴とする光音響トモグラフィ用の標準試料である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、光音響トモグラフィにおいて、精度の高い校正が可能になるような標準試料を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ファントムの模式図。
【図２】光音響装置による計測と校正の様子を説明する図。
【図３】キャリブレーション装置の例を示す図。
【図４】複数種類の光吸収性流体の例を説明する図。
【図５】複数種類の光学濃度が異なる光吸収性流体の例を説明する図。
【図６】検量線作製の様子を説明する図。
【図７】キャリブレーション装置を備える光音響測定装置を示す図。
【図８】光吸収性液体量による長さの制御を示す表。
【図９】探触子に対応する補正係数を示す表。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状およびそれらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。
【００２０】
本発明において、音響波とは、音波、超音波、光音響波、光超音波と呼ばれる弾性波を含む。本発明の被検体情報取得装置とは、被検体に光（電磁波）を照射することにより被検体内で発生した音響波を受信して、被検体内の特性情報を取得する光音響効果を利用した装置である。
【００２１】
被検体情報取得装置における被検体情報とは、光照射によって生じた音響波の初期音圧や、あるいは、初期音圧から導かれる光エネルギー吸収密度や、吸収係数、組織を構成する物質の濃度等を反映した特性情報である。物質の濃度とは、例えば酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの濃度や、酸素飽和度などである。特性情報は、数値データではなく、被検体内の各位置の分布情報であっても良い。つまり、初期音圧分布、吸収係数分布や酸素飽和度分布などを画像データとして生成しても良い。
【００２２】
＜光吸収性流体＞
以下の記載において、光吸収性流体とは「光吸収体の標準試料が流体状になったもの」、非光吸収性流体とは「光吸収特性が光吸収体より低くかつ流体状のもの」を指す。また、チューブとしては「その内径が光音響波の光音響探触子周波数と音波伝搬媒体の音速から計算される１波長以下であり、かつ光吸収特性が光吸収体より低いもの」を好適に用いる。
【００２３】
光吸収性流体は例えば、色素・金属塩・ナノ微粒子などの光吸収体を溶媒に溶解・分散させた色素溶液・金属塩溶液・ナノ微粒子分散溶液などであって、特定の波長の光に吸収
特性を有する。音響波を発生させる光波長としては、可視ないし近赤外の波長領域が好ましい。この波長領域より長波長の赤外領域光は溶媒分子の水酸基やカルボニル基などに吸収され、この波長領域より短波長の紫外領域光は容器・チューブなどの素材である高分子・ガラスに吸収されるため、実用的ではない。
【００２４】
溶媒は水・アルコール・炭化水素・ハロゲン系溶媒など、光吸収体を溶解・分散した溶液が使用環境で流体となるものを用いる。Ｓ／Ｎを向上させるために、溶媒自体は可視ないし近赤外の波長領域でなるべく透明に近いことが望ましい。どの溶媒を選択するかは、光吸収体として何を使うかによって決まる。例えば、インドシアニングリーンのような水溶性色素であれば水溶液とし、シリコンナフタロシアニンのような油溶性色素であればクロロホルム溶液とする。また、溶媒にはバッファや電解質など、光吸収体の機能維持のための添加物を含めても良い。
【００２５】
＜非光吸収性流体＞
非光吸収性流体は光吸収性流体と混合しないものを用いる。例えば光吸収性流体が水溶液であれば、空気・窒素ガス・炭化水素・ハロゲン系溶媒など、水と任意混合しないものから選択する。一方で、この場合、水と任意混合するアルコールは非光吸収性流体として選択不可能である。
【００２６】
Ｓ／Ｎを向上させるために、非光吸収性流体は、光音響波を発生させる光波長において透明であることが望ましい。理論的には光音響強度は光吸収係数に比例し、特に本発明のような理想的なファントム系においては理論値に近い状態で計測される。そのため、非光吸収性流体と光吸収性流体との光吸収係数比が１／２（−６ｄＢ）以上であることが好ましく、光吸収係数比が１／１０（−２０ｄＢ）以上であればより好ましい。上述した空気・窒素ガス・炭化水素・ハロゲン系溶媒などは、可視ないし近赤外の波長領域において透明である。
本発明の非光吸収性流体として、空気は、光吸収性流体を構成する溶媒の水・アルコール・炭化水素・ハロゲン系溶媒のいずれでも挟むことができ、可視領域光に対し透明であるため、理想的な流体である。
【００２７】
２種類の非光吸収性流体を選択し、光吸収性流体を第１の非光吸収性流体で直接挟み、第２の非光吸収性流体で第１の非光吸収性流体を挟むこともできる。これにより、光吸収性流体の形状をより精密に保つことにある。
【００２８】
例えば、光吸収性流体として水溶液、非光吸収性流体として空気を用いて挟んだ場合、チューブが長いと光吸収性流体に対する圧力が弱まり形状が保てない場合がある。すなわち、空気は圧縮率が高いため、光吸収性流体の変形を緩和させる長所がある代わりに、チューブが長くなるとチューブ内壁への圧力ロスのために光吸収性流体への圧力が相対的に弱くなり、光吸収性流体形状が崩れてしまう。このようなときに、一定体積の第１の非光吸収性流体（空気）を、非圧縮性の第２の非光吸収性流体（水）で挟むことにより、水圧によって空気層の形状が維持され、結果として光吸収性流体の形状が保たれる。
【００２９】
さらに、チューブはその内径が光音響波の光音響探触子周波数と音波伝搬媒体の音速から計算される１波長以下であり、かつ内径は一定で公差は内直径の±１０％以内であることが、指向性の点から望ましい。また、Ｓ／Ｎ比を向上させるために、チューブは照射光の波長において透明であることが望ましい。
また、チューブは音響伝搬媒体中に保持された状態で使用されるが、チューブの音響特性は音響伝搬媒体に近いことが、音波の反射や減衰を抑えるために好ましい。
【００３０】
チューブの材質としては、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプ
ロピレン（ＰＰ）、シリコーン（シロキサンポリマー）、ふっ素樹脂チューブ（ＰＦＡ、ＦＥＰ）などが好適である。これらの材質であれば、チューブに要求される光学特性や音響特性を満たし、かつ耐溶媒性に優れ、さらに内径を細かく選択できる。
【００３１】
＜ファントムの形成方法＞
本発明の特徴は、かかる光吸収性流体の容積と形状を制御し、常に一定の光音響波を発生させることにある。そのために、光吸収性流体を内径が一定のチューブに一定量注入することで、一定容積の光吸収性流体を形成する。そして、光吸収性流体を非光吸収性流体で挟むことにより形状を制御する。
【００３２】
制御の一例を、図８の表に示す。ここではチューブの内径は２ｍｍで一定とし、注入する速さ（Ｆｌｏｗ）を０．１ｍｍ／分とした場合の、光吸収性流体の注入量、ファントムの長さ、所要時間を示す。
この表によれば、注入量が６．４μｌのときに、内直径と長さが同一の円柱が形成される。この円柱は光音響探触子の中心周波数１ＭＨｚのときには球とみなせるため、点音源として作用し、定量的なデータを得ることができる。
なお定量性の観点からは、チューブ内での光吸収性流体の形状としては、チューブ径方向とチューブ長さ方向との比が１：２から１：０．５の間であることが好ましく、１：１．５から１：０．７５の間であることが特に好ましい。
【００３３】
さらに、チューブ内に注入する非光吸収性流体の量を調整することで、光吸収性流体を任意の距離だけ移動させることが可能である。この特徴を使って装置の校正の精度を向上させられる。すなわち、光音響装置の構成上、光強度および探触子感度の分布がある程度不均一になることは避けられないが、光吸収性流体を任意の位置に移動させて光音響測定することを繰り返せば、光音響強度のマッピングができる。そしてこのマッピングから、被検体測定時の位置補正係数を求めることができる。
【００３４】
一方、検量線を作製するときには、常に同じ位置に光吸収性流体を移動させて測定する必要がある。本発明ではチューブ内に注入する非光吸収性流体の量を制御することで、常に同じ位置に光吸収性流体を容易に移動させられるため、再現性のある検量線作製が可能である。
【００３５】
以上述べたように、本発明では、チューブ内において光吸収性流体を非光吸収性流体で挟むことにより、装置の較正に用いる光吸収体の標準試料のサイズを精度良く制御することを特徴とする。よって、本発明は、チューブ内で光吸収性流体を非光吸収性流体で挟んだファントムを特徴とする。さらに、本発明は、チューブ内に光吸収性流体と非光吸収性流体を交互に注入する装置を特徴とする。さらに、本発明は、上記ファントムで校正した光音響装置ならびにその校正方法を特徴とする。チューブ内に光吸収性流体と非光吸収性流体を交互に注入する装置として、例えば多方バルブを使った流路切替え部を利用できる。
【００３６】
また本発明において、光吸収性流体として１種類に限定されない。光吸収性流体は同一の、あるいは異なる光音響特性を持つ複数を選択でき、それぞれを非光吸収性流体で区画してチューブ内に同時に形成できる。
【００３７】
＜実施例１＞
（ファントム）
図１を参照して、代表的な光音響トモグラフィ用のファントム（標準試料）の例を示す。図１において、チューブ１０１内の光吸収性流体Ａ（符号１０２）の両側に、ボイドとも呼ばれる非光吸収性流体１０３が配置されている。符号１０４は光吸収性流体Ａの長さ
（Ｐａｓｓ長）を、符号１０５はチューブの径を示す。
【００３８】
本実施例では、光吸収性流体Ａとして、インドシアニングリーン色素を１００μＭ濃度の水溶液として調製して用いた。チューブとして、内径２ｍｍ×外径３ｍｍ×長さ１００ｍｍのフッ素樹脂チューブ（材質：ＦＥＰ）を用いた。そして、チューブの片方の端面をセプタムゴムでキャップして密封し、セプタムゴムにシリンジ針を刺してシリンジから光吸収性流体Ａを６．４μリットル注入し液滴を形成した。片側が密封されていることにより注入時に光吸収性流体Ａ１００が流れず、チューブ開放側の空気層との間で、形状が保持されている。
【００３９】
続いて、シリンジ針から非光吸収性流体として空気を注入し、非光吸収性流体（空気）／光吸収性流体Ａ／非光吸収性流体（空気）からなる直径２ｍｍ×長さ２ｍｍの光吸収性流体Ａのファントムを形成した。
【００４０】
上記の方法により、サイズや位置の精度が高いファントムが作成されるため、校正を良好に実行できるようになる。なお、ここに示した作成方法は一例に過ぎず、サイズや材質は発明の目的を満たす範囲で適宜変更して良い。
【００４１】
＜実施例２＞
（光音響装置の校正）
図２を参照して、光音響計測感度の空間分布の計測と校正について説明する。ファントムを図２（ａ）や図２（ｂ）の位置に配置して光音響信号を測定すれば、それぞれの位置における相対感度を得ることができる。この結果から補正係数を求めて、ＲＯＩ（関心領域）全体にわたってマッピングすることで、光音響装置の校正を実施できる。
【００４２】
ファントムは実施例１で作製したような、チューブ２０１中に光吸収性流体２０２と非光吸収性流体２０３を封入したものを用いた。光音響装置は水槽を備えており、ファントムを水中に設置して測定を行う。図２には水槽内ＲＯＩ（符号２０４）中のファントムを示している。
【００４３】
光音響測定装置はチタンサファイアパルスレーザー光源を備える。光源の波長は７８０ｎｍ、パルス幅は５ナノ秒、繰り返し周波数は１０Ｈｚとする。照射光は拡散板で拡げられて被検体に照射される。装置はまた、中心周波数１ＭＨｚの共振型超音波探触子（オリンパス製ＮＤＴ−Ｖ３０３）を備える。超音波探触子は被検体を挟んで光源と反対側に設置される（被検体からの距離３０ｍｍ）。
【００４４】
光照射後に被検体から発生した超音波を超音波探触子が受信して得られる信号は、オシロスコープ（テクトロニクス製ＤＰＯ−３０３２）で測定される。このとき、光源パルス光の発光後およそ２０μ秒に到達する超音波波形のＰ−Ｐ（ピークｔｏピーク）電圧値が光音響強度とされる。拡散板による光強度分布は中心が強く周囲に同心円状に拡がっている。また、超音波探触子は円形で直径１２．７ｍｍの中心部の感度が比較的高いことが分かっている。
これらの特性をふまえて、光音響測定装置のＲＯＩ内での光音響感度分布を以下の方法によって校正した。
【００４５】
まず、チューブを光音響装置のＲＯＩ（測定領域）内に固定した。そして、シリンジ針から注入する非光吸収性流体（空気）の量を調整し、非光吸収性流体（空気）で挟まれた、直径２ｍｍ×長さ２ｍｍの光吸収性流体のファントムをＲＯＩ内で移動させ、所望の位置で静止させた。この状態で各点での光音響強度を測定した。
光音響強度は、各点での光強度分布ならびに超音波探触子感度分布によって変化するた
め、本発明のファントムを標準試料として、ファントムだけを移動して光源や超音波探触子のレイアウトは固定した状態で実測し、これから各点での補正係数を求めた。
【００４６】
結果は３次元のデータとして得られるが、理解を容易にするために、探触子から距離ｚ（ｚ＝３０ｍｍ）での２次元ｘｙ面（ｘ，ｙ）＝（７，７）における補正係数の例を図９の表に挙げる。ここで、ｘおよびｙは２ｍｍ間隔で測定されており、補正係数はｘｙ面内中心点の測定値で規格化した値である。
このように本実施例によれば、サイズや位置が正確なファントムを用いて光音響強度を測定することで所定のピッチごとの補正係数を算出できる。その結果、特性情報の値の精度も向上し、被検体の良好な画像を取得できる。
【００４７】
＜実施例３＞
（キャリブレーション装置）
図３を用いてキャリブレーション装置の例を説明する。この装置は、流路切替えによって光吸収性流体および非光吸収性流体をチューブ内に交互に配置し、光吸収性流体を非光吸収性流体で挟む。図中、チューブ３０１には、光吸収性流体３０２、第1の非光吸収性
流体３０３ａおよび第２の光吸収性流体３０３ｂのうち、多方バルブ３０４の切り換え操作によって選択されたものが流入する。
【００４８】
本実施例では、第２の非光吸収性流体として水を利用し、第１の非光吸収性流体として、水の形状を維持できる最小量の空気層を利用している。そして空気層により光吸収性流体を挟んでサイズや形状を保持している。このように、一般的な多方バルブを用いた流路切り換えによって各流体のチューブへの注入を制御できる。
【００４９】
具体的な動作を説明する。まず、４方バルブの第４位置に内径２ｍｍのチューブを取付け、第１位置から光吸収性流体を長さ２ｍｍとなるように当該チューブへ注入する。次に、流路を第２位置へ切り換えて、第１の非光吸収性流体である空気を長さ２ｍｍとなるように流入させる。さらに流路を第３位置へ切り換えて、第２の非光吸収性流体である水を連続して注入する。
【００５０】
以上のように多方バルブを用いて各流体を注入すれば、一般的な装置を用いて、適量の流体の層を形成できる。その結果、サイズや形状が精度よく制御された光吸収性流体を用いた光音響測定が実現できる。
【００５１】
＜実施例４＞
（複数種類の光吸収性流体）
ここでは、図４を参照して、チューブ内において、複数の箇所に、複数種類の光吸収性流体を配置する例について説明する。複数の光吸収性流体４０２は、非光吸収性流体４０３で挟まれ、交互にチューブ４０１内に存在している。チューブや各流体の構成、材質等は実施例１と同じものを利用できる。
【００５２】
まず、チューブに光吸収性流体を６．４μリットル注入して液滴を形成する。次いで、非光吸収性流体である空気を、層の長さ１０ｍｍとなるように注入する。これらの作業を繰り返して、チューブ内に光吸収性流体と非光吸収性流体が交互に配置されるパターンを形成した。
【００５３】
そして、実施例２で用いた超音波探触子を水槽内で２次元に１０×１０個近接配置し、チューブを光音響装置のＲＯＩ（測定領域）内に固定した状態で測定した。探触子の位置をチューブ周りで回転して角度θにおける探触子ごとのデータを取得した。そして、複数の角度θにおける探触子ごとのデータから、音源位置と初期音圧を逆計算で再構成して求
め光音響パターンを得た。すると、再構成結果は、光吸収性流体パターンの位置に対応することが確認できた。
【００５４】
＜実施例５＞
（光学濃度が異なる光吸収性流体）
ここでは、図５を参照して、チューブ内に光学濃度が異なる複数種類の光吸収性流体を配置する例について説明する。チューブ５０１内には、光学濃度の異なる複数の光吸収性流体（符号５０２ａ〜５０２ｄ）と、非光吸収性流体５０３とが交互に配置されている。チューブの構成、材質等は実施例１と同じものを利用できる。
【００５５】
光吸収性流体として、実施例１でも用いたインドシアニングリーン色素の１００μＭ濃度の水溶液を作成し、これをＡ１００と呼ぶ。また、インドシアニングリーン色素濃度がそれぞれ２０μＭ、４０μＭ、６０μＭ、８０μＭの水溶液も調製し、それぞれ光吸収性流体Ａ２０、Ａ４０、Ａ６０、Ａ８０と呼ぶ。
【００５６】
そして、チューブの中に、光吸収性流体Ａ２０を６．４μリットル注入したのち、非光吸収性流体となる空気層を長さ１０ｍｍとなるように注入する。続いて、チューブのなかに、光吸収性流体Ａ４０をＡ２０と同量注入したのち、空気層を注入する。このように光吸収性流体と非光吸収性流体を、光吸収性流体の濃度が段階的に変化するようにチューブ内に注入することで、図５のような濃淡パターンが得られる。ここでは５０２ａ〜５０２ｄの順に濃度が薄くなっているが、実際の位置関係や光吸収性流体のサイズはこれに限られず、所望の通りに設定できる。
【００５７】
かかる被検体に光音響測定をおこなったところ、実施例４と同様に、複数の角度θのデータから音源位置と初期音圧を再構成で求め、光吸収性流体濃淡パターンに対応する光音響強度パターンを得た。
【００５８】
＜実施例６＞
（検量線作製）
図６は、本発明で用いる検量線を作製する様子を説明する図である。この検量線は、光学濃度の異なる光吸収性流体が非光吸収性流体（空気）で挟まれチューブ内に存在する状態で光音響強度を計測し、光学濃度と光音響強度をプロットして得られる。
【００５９】
光吸収性流体としては、上述の色素水溶液Ａ２０、Ａ４０、Ａ６０、Ａ８０、Ａ１００を用いた。光音響信号の計測は実施例２のように行い、最大強度ｍａｘ（ｘ，ｙ，ｚ）点にチューブおよびファントムの位置がくるように設定し光音響強度を計測した。一方、Ａ２〜Ａ５０までの水溶液を光学分光器で７８０ｎｍの光学濃度を計測した。そして、光学濃度と光音響強度から、検量線を得た。光学濃度（横軸）に対する光音響強度（縦軸）の検量線を図６に示す。
【００６０】
このように本実施例によれば、位置とサイズが正確で、かつ光学濃度が既知の光吸収性流体から得られた光音響強度を用いて検量線を作製できる。その結果、校正の精度が向上し、良好な画像を取得可能になる。
【００６１】
＜実施例７＞
（キャリブレーション装置を備える光音響装置）
図７に、本実施例における光音響装置の構成を示す。この装置は、ＲＯＩ内のファントムを被検体と同時に測定できる。そして、ファントムからの光音響信号を基準とすることで、被検体の光音響信号強度から被検体の光学濃度を定量する。光音響装置は光源、光音響波を受信する探触子、キャリブレーションや画像再構成を行う情報処理装置を有する。
【００６２】
図７において、水槽内ＲＯＩ（符号７０４）内の構成を示す。チューブ７０１内には、光吸収性流体７０２と非光吸収性流体７０３が配置されている。またＲＯＩ内には、チューブとは別に、実際に光音響測定により特性情報を得ようとする対象たる被検体７０５も配置されている。
【００６３】
そして、照射光７０６において、３つの光束（７０６ａ〜７０６ｃ）を想定する。光束７０６ａはファントム（光吸収性流体）を、７０６ｃは被検体を照明する。また、光強度を測定し対比材料とするために、水を透過する光束７０６ｂを設定することも好ましい。光照射後に発生した音響波を検出することで、ファントムの光音響強度７０７ａ、被検体の光音響強度７０７ｃが得られる。
【００６４】
本実施例によれば、光音響測定装置に、例えば実施例３のようなキャリブレーション装置を搭載し、ファントムと被検体の光音響強度を比較できる。その結果、定期的なメンテナンスが容易になる、より精度の高い測定が可能になる等の効果が得られる。このように、被検体測定と同時に、特性が既知のファントムを標準試料として利用できる。
【００６５】
＜実施例８＞
（非光吸収性流体の変形例）
本実施例では、上述したものとは異なるファントムの内容構成の例を説明する。
【００６６】
光吸収性流体として、シリコンナフタロシアニン色素を１００μＭ濃度のクロロホルム溶液として調製した。以下、これを光吸収性流体Ａと呼ぶ。
次に、内径２ｍｍ×外径３ｍｍ×長さ１００ｍｍのふっ素樹脂チューブ（材質：ＦＥＰ）の片方の端面にセプタムゴムでキャップして密封してチューブを形成した。そして、セプタムゴムにシリンジ針を刺してシリンジから光吸収性流体Ａを６．４μリットル注入し液滴を形成した。片側が密封されていることにより注入時に光吸収性流体Ａ１００が流れず、チューブ開放側の空気層との間で、形状が保持されている。
続いて、シリンジ針から非光吸収性流体として水を注入し、非光吸収性流体（水）／光吸収性流体Ａ／非光吸収性流体（水）からなる直径２ｍｍ×長さ２ｍｍの光吸収性流体Ａのファントムを形成した。
【００６７】
本実施例の非光吸収性流体は、光吸収性流体（液体）と任意混合しない液体であるため、流体ポンプを共用できる。したがって非光吸収性流体を２種類用いる必要がない。その結果、ファントムの構成材料やファントムを形成するための装置を簡略化できる。
【００６８】
ただし、液体同士の界面が維持されずエマルジョンなどを形成して分散・混合する可能性がある場合には、両液体を空気層で分画することが望ましい。すなわち、光吸収性流体を空気層（第１の非光吸収性流体）で挟み、さらにこの空気層を水（第２の非光吸収性流体）で挟む。この方法であれば、液体同士が接触しないため、光吸収性流体の形状を制御し易い。
【符号の説明】
【００６９】
１０１：チューブ，１０２：光吸収性流体，１０３：非光吸収性流体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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