(57)【要約】【課題】光音響計測装置及び方法において、プローブ内に配置されたプリアンプの発熱を抑制する。【解決手段】音響波検出器（１０１）は、被検体に向けて出射された測定光を吸収することで発生した光音響波、及び被検体に向けて送信された音響波に対する反射音響波を検出する。プリアンプ（１０３）は、音響波検出器が出力する検出信号を増幅する。バイパス部（１０４）は、検出信号をプリアンプ（１０３）を通さずに出力するためのものである。制御手段（２８）は、光音響波が検出される場合は、プリアンプ（１０３）を作動状態とし、かつ検出信号がプリアンプ（１０３）によって増幅された後に受信回路（２１）に入力される第１の経路を信号経路として選択する。制御手段（２８）は、反射音響波が検出される場合は、プリアンプ（１０３）による増幅動作を停止させ、かつ検出信号がバイパス部（１０４）を通じて受信回路（２１）に入力される第２の経路を信号経路として選択する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内の光吸収体が被検体に向けて出射された測定光を吸収することで発生した光音響波、及び被検体に向けて送信された音響波に対する反射音響波を検出して検出信号を出力する音響波検出器と、前記音響波検出器が出力する検出信号を増幅するプリアンプと、前記検出信号を前記プリアンプを通さずに出力するためのバイパス部とを有するプローブと、
前記プリアンプにより増幅された検出信号又は前記バイパス部により出力された検出信号を受信する受信回路と、
前記音響波検出器にて前記光音響波が検出される場合は、前記プリアンプを作動状態とし、かつ前記検出信号が前記プリアンプによって増幅された後に前記受信回路に入力される第１の経路を前記音響波検出器と前記受信回路との間の信号経路として選択し、前記音響波検出器にて前記反射音響波が検出される場合は、前記プリアンプによる増幅動作を停止させ、かつ前記検出信号が前記バイパス部を通じて前記受信回路に入力される第２の経路を前記信号経路として選択する制御手段を備える光音響計測装置。
【請求項２】
前記バイパス部は、前記プリアンプの入力ノードと前記プリアンプの出力ノードとを短絡するか否かを選択する選択スイッチを有し、
前記制御手段は、更に前記選択スイッチを制御し、前記光音響波が検出される場合は前記選択スイッチにより前記入力ノードと前記出力ノードとを短絡しないことで前記第１の経路を選択し、前記反射音響波が検出される場合は前記選択スイッチにより前記入力ノードと前記出力ノードとを短絡することで前記第２の経路を選択する請求項１に記載の光音響計測装置。
【請求項３】
前記被検体に対する音響波の送信を行う音響波送信器と、
前記音響波送信器に、該音響波検出器から音響波を送信させるための送信信号を出力する送信回路とを更に有し、
前記音響波検出器は前記音響波送信器を兼ねる請求項１又は２に記載の光音響計測装置。
【請求項４】
前記プローブは、前記音響波検出器の接続先を、前記プリアンプと前記送信回路との間で切り替える送受信切替スイッチを更に有し、
前記制御手段は更に前記送受信切替スイッチを制御し、前記光音響波が検出される場合は前記音響波検出器の接続先を前記プリアンプとし、前記反射音響波が検出される場合は前記音響波検出器の接続先を前記バイパス部とし、前記音響波の送信が行われる場合は前記音響波検出器の接続先を前記送信回路とする請求項３に記載の光音響計測装置。
【請求項５】
前記プローブは、前記受信回路に接続される配線の接続先を前記バイパス部と前記プリアンプとの間で切り替える第１の経路切替スイッチと、前記音響波検出器に接続される配線の接続先を前記プリアンプと前記バイパス部との間で切り替える第２の経路切替スイッチとを更に有し、
前記制御手段は、更に前記第１の経路切替スイッチ及び前記第２の経路切替スイッチを制御し、前記光音響波が検出される場合は、前記第１の経路切替スイッチにより前記受信回路に接続される配線と前記プリアンプとを接続させ、かつ前記第２の経路切替スイッチにより前記音響波検出器に接続される配線と前記プリアンプとを接続させることで前記第１の経路を選択し、前記反射音響波が検出される場合は、前記第１の経路切替スイッチにより前記受信回路に接続される配線と前記バイパス部とを接続させ、かつ前記第２の経路切替スイッチにより前記音響波検出器に接続される配線と前記バイパス部とを接続させることで前記第２の経路を選択する請求項１に記載の光音響計測装置。
【請求項６】
前記被検体に対する音響波の送信を行う音響波送信器と、
前記音響波送信器に、該音響波送信器から音響波を送信させるための送信信号を出力する送信回路とを更に備え、
前記音響波検出器は前記音響波送信器を兼ね、
前記送信回路及び前記受信回路は共通の配線を通じて前記第１の経路切替スイッチに接続され、前記第１の経路切替スイッチは、前記共通の配線の接続先を前記バイパス部と前記プリアンプとの間で切り替えるものであり、
前記制御手段は、更に、前記音響波の送信が行われる場合は、前記第１の経路切替スイッチにより前記共通の配線と前記バイパス部とを接続させ、かつ前記第２の経路切替スイッチにより前記音響波検出器に接続される配線と前記バイパス部とを接続させる請求項５に記載の光音響計測装置。
【請求項７】
前記プローブは、前記受信回路に接続される配線の接続先を前記バイパス部と前記プリアンプとの間で切り替える第１の経路切替スイッチを更に有し、
前記バイパス部は、前記音響波検出器と前記プリアンプの入力ノードとの間に設けられた信号分岐ノードと前記第１の経路切替スイッチとの間に配置されており、
前記制御手段は、更に前記第１の経路切替スイッチを制御し、前記光音響波が検出される場合は前記第１の経路切替スイッチにより前記受信回路に接続される配線と前記プリアンプを接続させることで前記第１の経路を選択し、前記反射音響波が検出される場合は前記第１の経路切替スイッチにより前記受信回路に接続される配線と前記バイパス部とを接続させることで前記第２の経路を選択する請求項１に記載の光音響計測装置。
【請求項８】
前記被検体に対する音響波の送信を行う音響波送信器と、
前記音響波送信器に、該音響波送信器から音響波を送信させるための送信信号を出力する送信回路とを更に備え、
前記音響波検出器は前記音響波送信器を兼ね、
前記送信回路及び前記受信回路は共通の配線を通じて前記第１の経路切替スイッチに接続され、前記第１の経路切替スイッチは、前記共通の配線の接続先を前記バイパス部と前記プリアンプとの間で切り替えるものであり、
前記制御手段は、更に、前記音響波の送信が行われる場合は前記第１の経路切替スイッチにより前記共通の配線と前記バイパス部とを接続させる請求項７に記載の光音響計測装置。
【請求項９】
前記プローブは前記測定光を前記被検体に向けて出射する光出射部を更に有する請求項１から８何れか１項に記載の光音響計測装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記プリアンプへの電源供給を制御することにより、前記プリアンプの動作を制御する請求項１から９何れか１項に記載の光音響計測装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記プリアンプへ電源供給を行うことにより前記プリアンプを作動状態とし、前記プリアンプへの電源供給を停止することにより前記プリアンプにおける増幅動作を停止させる請求項１０に記載の光音響計測装置。
【請求項１２】
前記プリアンプは前記検出信号を増幅して出力するアンプ本体部を含み、
前記制御手段は、少なくとも前記アンプ本体部に対する電源供給を停止することにより前記プリアンプにおける増幅動作を停止させる請求項１１に記載の光音響計測装置。
【請求項１３】
前記プリアンプは、前記検出信号を増幅して出力するアンプ本体部と、該アンプ本体部において前記検出信号の増幅を実施する第１の動作モードと、少なくとも前記アンプ本体部における前記検出信号の増幅を停止する第２の動作モードとの間で動作モードを切り替えるモード切替部とを含み、
前記制御手段は、前記光音響波が検出される場合は前記モード切替部に前記第１の動作モードを選択させ、前記反射音響波が検出される場合は前記モード切替部に前記第２の動作モードを選択させる請求項１から９何れか１項に記載の光音響計測装置。
【請求項１４】
被検体に向けて出射された測定光を吸収することで発生した光音響波、及び被検体に向けて送信された音響波に対する反射音響波を検出して検出信号を出力する音響波検出器と、前記音響波検出器が出力する検出信号を増幅するプリアンプとを有するプローブを用いた光音響計測方法であって、
前記光音響波を検出する場合は、前記プリアンプを作動状態とし、かつ前記音響波検出器と検出信号を受信する受信回路との間の信号経路として、前記検出信号が前記プリアンプによって増幅された後に前記受信回路に入力される第１の経路を選択し、
前記反射音響波を検出する場合は、前記プリアンプによる増幅動作を停止させ、かつ前記信号経路として、前記検出信号が前記プリアンプを通さずに前記受信回路に入力される第２の経路を選択する光音響計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光音響計測装置及び方法に関し、更に詳しくは、光吸収体が光を吸収することで生じた光音響波を検出する光音響計測装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体内部の状態を非侵襲で検査できる画像検査法の一種として、超音波検査法が知られている。超音波検査では、超音波の送信及び受信が可能な超音波探触子が用いられる。超音波探触子から被検体（生体）に超音波を送信させると、その超音波は生体内部を進んでいき、組織界面で反射する。その反射超音波を超音波探触子によって受信し、反射超音波が超音波探触子に戻ってくるまでの時間に基づいて距離を計算することで、内部の様子を画像化することができる。【０００３】
また、光音響効果を利用して生体の内部を画像化する光音響イメージングが知られている。一般に光音響イメージングでは、例えば測定光としてパルスレーザ光を生体内に照射する。生体内部では、生体組織がパルスレーザ光のエネルギーを吸収し、そのエネルギーによる断熱膨張により超音波（光音響波）が発生する。この光音響波を超音波探触子などによって検出し、検出信号に基づいて光音響画像を構成することにより、光音響波に基づく生体内の可視化が可能である。【０００４】
被検体に向けて測定光を照射し、その光を吸収することにより被検体内で発生した光音響波を計測する光音響計測用プローブが知られている。光音響計測用プローブは、超音波の送受信も可能であることが多い。一般に、光音響波は反射超音波よりも弱く、その検出信号が微弱である。微弱な検出信号を増幅するために、プローブ内にプリアンプを内蔵した光音響計測用プローブが知られている（例えば特許文献１）。【０００５】
ところで、被検体に対して超音波を送信するためにプローブ内の超音波振動子を駆動すると、超音波振動子が発熱する。プリアンプが検出信号の増幅を行うと、それに伴ってプリアンプが発熱するため、プリアンプを内蔵したプローブの場合、超音波振動子に加えて、プリアンプという新たな発熱源が発生する。プリアンプを内蔵したプローブでは、これらの発熱源によるプローブの温度上昇、特にプローブ表面の人体に接触する部分の温度上昇が課題となる。光音響用プローブを人体に接触させて用いるためには、プローブの表面温度を一定の温度以下（例えば４３℃以下）に抑える必要がある。【０００６】
超音波振動子の発熱抑制は超音波画像の画質とのトレードオフであるため、画質を犠牲にせずに温度上昇を抑えるためには、プリアンプによる発熱を抑制することが好ましい。このような課題に対し、特許文献２には、プローブの検出器素子が音響波を受信しない期間はプリアンプを含む検出回路において検出動作を行わないことが記載されている。特許文献２では、検出器素子が音響波を受信する期間のみ検出回路を動作させることで、検出器素子が音響波を受信しない期間におけるプリアンプの発熱を抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−３９８０１号公報
【特許文献２】特開２０１４−１９８２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２では、例えば超音波の送受信と光音響波の検出とを交互に実施した場合、プリアンプを動作させていない期間が全体の半分程度にしかならない。このため、表面温度上昇の抑制が十分ではないという課題がある。【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、プリアンプを有するプローブを用いた場合に、プローブにおける発熱の更なる抑制を可能とする光音響計測装置及び方法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】
上記目的を達成するために、本発明は、被検体内の光吸収体が被検体に向けて出射された測定光を吸収することで発生した光音響波、及び被検体に向けて送信された音響波に対する反射音響波を検出して検出信号を出力する音響波検出器と、音響波検出器が出力する検出信号を増幅するプリアンプと、検出信号をプリアンプを通さずに出力するためのバイパス部とを有するプローブと、プリアンプにより増幅された検出信号又はバイパス部により出力された検出信号を受信する受信回路と、音響波検出器にて光音響波が検出される場合は、プリアンプを作動状態とし、かつ検出信号がプリアンプによって増幅された後に受信回路に入力される第１の経路を音響波検出器と受信回路との間の信号経路として選択し、音響波検出器にて反射音響波が検出される場合は、プリアンプによる増幅動作を停止させ、かつ検出信号がバイパス部を通じて受信回路に入力される第２の経路を信号経路として選択する制御手段を備える光音響計測装置を提供する。【００１１】
本発明において、バイパス部は、プリアンプの入力ノードと出力ノードとを短絡するか否かを選択する選択スイッチを有する構成であってもよい。その場合に、制御手段は、更に選択スイッチを制御し、光音響波が検出される場合は選択スイッチにより入力ノードと出力ノードとを短絡しないことで第１の経路を選択し、反射音響波が検出される場合は選択スイッチにより入力ノードと出力ノードとを短絡することで第２の経路を選択することとしてもよい。【００１２】
本発明の光音響計測装置は、被検体に対する音響波の送信を行う音響波送信器と、音響波送信器に、そこから音響波を送信させるための送信信号を出力する送信回路とを更に有する構成であってもよい。その場合に、音響波検出器は音響波送信器を兼ねてもよい。【００１３】
プローブは、音響波検出器の接続先を、プリアンプと送信回路との間で切り替える送受信切替スイッチを更に有していてもよい。その場合、制御手段は更に送受信切替スイッチを制御し、光音響波が検出される場合は音響波検出器の接続先をプリアンプとし、反射音響波が検出される場合は音響波検出器の接続先をバイパス部とし、音響波の送信が行われる場合は音響波検出器の接続先を送信回路としてもよい。【００１４】
本発明の光音居計測装置は、プローブが、受信回路に接続される配線の接続先をバイパス部とプリアンプとの間で切り替える第１の経路切替スイッチと、音響波検出器に接続される配線の接続先をプリアンプとバイパス部との間で切り替える第２の経路切替スイッチとを更に有する構成であってもよい。その場合、制御手段は、更に第１の経路切替スイッチ及び第２の経路切替スイッチを制御し、光音響波が検出される場合は、第１の経路切替スイッチにより受信回路に接続される配線とプリアンプとを接続させ、かつ第２の経路切替スイッチにより音響波検出器に接続される配線とプリアンプとを接続させることで第１の経路を選択し、反射音響波が検出される場合は、第１の経路切替スイッチにより受信回路に接続される配線とバイパス部とを接続させ、かつ第２の経路切替スイッチにより音響波検出器に接続される配線とバイパス部とを接続させることで第２の経路を選択してもよい。【００１５】
上記において、本発明の光音響計測装置は、被検体に対する音響波の送信を行う音響波送信器と、音響波送信器に、そこから音響波を送信させるための送信信号を出力する送信回路とを更に有する構成としてもよい。音響波検出器は音響波送信器を兼ねていてもよく、送信回路及び受信回路はそれらに共通の配線を通じて第１の経路切替スイッチに接続され、第１の経路切替スイッチは、受信回路と送信回路とに共通の配線の接続先をバイパス部とプリアンプとの間で切り替えるものであってもよい。その場合、制御手段は、更に、音響波の送信が行われる場合は第１の経路切替スイッチにより受信回路と送信回路とに共通な配線とバイパス部とを接続させ、かつ第２の経路切替スイッチにより音響波検出器に接続される配線とバイパス部とを接続させてもよい。【００１６】
あるいは、本発明の光音響計測装置は、プローブが、受信回路に接続される配線の接続先をバイパス部とプリアンプとの間で切り替える第１の経路切替スイッチを更に有し、バイパス部は、音響波検出器とプリアンプの入力ノードとの間に設けられた信号分岐ノードと第１の経路切替スイッチとの間に配置される構成であってもよい。その場合、制御手段は、更に第１の経路切替スイッチを制御し、光音響波が検出される場合は第１の経路切替スイッチにより受信回路に接続される配線とプリアンプを接続させることで第１の経路を選択し、反射音響波が検出される場合は第１の経路切替スイッチにより受信回路に接続される配線とバイパス部とを接続させることで第２の経路を選択してもよい。【００１７】
上記において、本発明の光音響計測装置は、被検体に対する音響波の送信を行う音響波送信器と、音響波送信器に、そこから音響波を送信させるための送信信号を出力する送信回路とを更に備える構成としてもよい。音響波検出器は音響波送信器を兼ねていてもよく、送信回路及び受信回路はそれらに共通の配線を通じて第１の経路切替スイッチに接続され、第１の経路切替スイッチは、共通の配線の接続先をバイパス部とプリアンプとの間で切り替えるものであってもよい。その場合、制御手段は、更に、音響波の送信が行われる場合は第１の経路切替スイッチにより共通の配線とバイパス部とを接続させることとしてもよい。【００１８】
本発明において、プローブは測定光を被検体に向けて出射する光出射部を更に有することが好ましい。【００１９】
制御手段は、プリアンプへの電源供給を制御することにより、プリアンプの動作を制御してもよい。その場合に、制御手段は、プリアンプへ電源供給を行うことによりプリアンプを作動状態とし、プリアンプへの電源供給を停止することによりプリアンプにおける増幅動作を停止させてもよい。【００２０】
プリアンプは検出信号を増幅して出力するアンプ本体部を含む構成であってよい。その場合、制御手段は、少なくともアンプ本体部に対する電源供給を停止することによりプリアンプにおける増幅動作を停止させてもよい。【００２１】
あるいは、プリアンプは、検出信号を増幅して出力するアンプ本体部と、そのアンプ本体部において検出信号の増幅を実施する第１の動作モードと、少なくともアンプ本体部における検出信号の増幅を停止する第２の動作モードとの間で動作モードを切り替えるモード切替部とを含む構成であってもよい。その場合、制御手段は、光音響波が検出される場合はモード切替部に第１の動作モードを選択させ、反射音響波が検出される場合はモード切替部に第２の動作モードを選択させてもよい。【００２２】
本発明は、また、被検体に向けて出射された測定光を吸収することで発生した光音響波、及び被検体に向けて送信された音響波に対する反射音響波を検出して検出信号を出力する音響波検出器と、音響波検出器が出力する検出信号を増幅するプリアンプとを有するプローブを用いた光音響計測方法であって、光音響波を検出する場合は、プリアンプを作動状態とし、かつ音響波検出器と検出信号を受信する受信回路との間の信号経路として、検出信号がプリアンプによって増幅された後に受信回路に入力される第１の経路を選択し、反射音響波を検出する場合は、プリアンプによる増幅動作を停止させ、かつ信号経路として、検出信号がプリアンプを通さずに受信回路に入力される第２の経路を選択する光音響計測方法を提供する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の光音響計測装置及び方法は、プリアンプを有するプローブにおける発熱の更なる抑制を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光音響計測装置を示すブロック図。
【図２】プローブの構成を示すブロック図。
【図３】プリアンプの構成例を示すブロック図。
【図４】超音波を送信する場合の送信信号の信号経路を示すブロック図。
【図５】反射超音波を検出する場合の検出信号の信号経路を示すブロック図。
【図６】測定光の照射を行う場合の測定光の経路を示すブロック図。
【図７】光音響波を検出する場合の検出信号の信号経路を示すブロック図。
【図８】光音響計測装置の動作手順を示すフローチャート。
【図９】一連の計測とプリアンプの動作状況とを示す図。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る光音響計測装置のプローブの構成を示すブロック図。
【図１１】超音波を送信する場合の送信信号の信号経路を示すブロック図。
【図１２】反射超音波を検出する場合の検出信号の信号経路を示すブロック図。
【図１３】測定光の照射を行う場合の測定光の経路を示すブロック図。
【図１４】光音響波を検出する場合の検出信号の信号経路を示すブロック図。
【図１５】第２実施形態の変形例のプローブを示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る光音響計測装置を示す。光音響計測装置１０は、プローブ（超音波探触子）１１、超音波ユニット１２、及び光源１３を備える。なお、本発明の実施形態では、音響波として超音波を用いるが、超音波に限定されるものでは無く、被検対象、及び／又は測定条件等に応じて適切な周波数を選択してさえいれば、可聴周波数の音響波を用いても良い。
【００２６】
光源１３は、生体組織などの被検体に照射される測定光を出射する。測定光の波長は、観察対象の生体組織などに応じて適宜設定される。光源１３は、例えば固体レーザ光源である。光源のタイプは特に限定されず、光源１３が、レーザダイオード光源（半導体レーザ光源）であってもよいし、或いはレーザダイオード光源を種光源とする光増幅型レーザ光源であってもよい。レーザ光源以外の光源を用いてもよい。光源１３から出射した測定光は、例えば光ファイバなどの導光手段を用いてプローブ１１まで導光され、プローブ１１から被検体に向けて照射される。測定光の照射位置は特に限定されず、プローブ１１以外の場所から測定光の照射を行ってもよい。
【００２７】
プローブ１１は、被検体内の光吸収体が被検体に向けて出射された測定光を吸収することで発生した光音響波を検出する。プローブ１１は、光音響波の検出に加えて、被検体に対する音響波（超音波）の送信、及び送信した超音波に対する反射音響波（反射超音波）の受信を行う。音波の送受信は分離した位置で行ってもよい。例えばプローブ１１とは異なる位置から超音波の送信を行い、その送信された超音波に対する反射超音波をプローブ１１で受信してもよい。プローブ１１のタイプは特に限定されず、リニアプローブであってもよいし、コンベクスプローブ、又はセクタープローブであってもよい。
【００２８】
超音波ユニット１２は、受信回路２１、受信メモリ２２、データ分離手段２３、光音響画像生成手段２４、超音波画像生成手段２５、画像出力手段２６、制御手段２８、及び送信回路２９を有する。超音波ユニット１２は、信号処理装置を構成する。超音波ユニット１２は、例えばプロセッサ、メモリ、及びバスなどを有するコンピュータ装置として構成される。超音波ユニット１２には、光音響画像生成に関するプログラムが組み込まれており、そのプログラムが動作することで、超音波ユニット１２内の各部の少なくとも一部の機能が実現する。
【００２９】
受信回路２１は、プローブ１１が出力する検出信号を受信し、受信した検出信号を受信メモリ２２に格納する。受信回路２１は、典型的には、低ノイズアンプ、可変ゲインアンプ、ローパスフィルタ、及びＡＤ変換器（Analog to Digital convertor）を含む。プローブ１１の検出信号は、低ノイズアンプで増幅された後に、可変ゲインアンプで深度に応じたゲイン調整がなされ、ローパスフィルタで高周波成分がカットされた後にＡＤ変換器でデジタル信号に格納され、受信メモリ２２に格納される。受信回路２１は、例えば１つのＩＣ（Integrated Circuit）で構成される。
【００３０】
プローブ１１は、光音響波の検出信号と反射超音波の検出信号とを出力し、受信メモリ２２には、ＡＤ変換された光音響波及び反射超音波の検出信号（サンプリングデータ）が格納される。データ分離手段２３は、受信メモリ２２から光音響波の検出信号のサンプリングデータを読み出し、光音響画像生成手段２４に送信する。また、受信メモリ２２から反射超音波のサンプリングデータを読み出し、超音波画像生成手段（反射音響波画像生成手段）２６に送信する。
【００３１】
光音響画像生成手段２４は、プローブ１１で検出された光音響波の検出信号に基づいて光音響画像を生成する。光音響画像の生成は、例えば、位相整合加算などの画像再構成、検波、及び対数変換などを含む。超音波画像生成手段２５は、プローブ１１で検出された反射超音波の検出信号に基づいて超音波画像（反射音響波画像）を生成する。超音波画像の生成も、位相整合加算などの画像再構成、検波、及び対数変換などを含む。画像出力手段２６は、光音響画像と超音波画像とをディスプレイ装置などの画像表示手段１４に出力する。
【００３２】
制御手段２８は、超音波ユニット１２内の各部を制御する。制御手段２８は、例えば光音響画像を取得する場合は、光源１３に光トリガ信号を送信し、光源１３から測定光を出射させる。また、測定光の出射に合わせて、受信回路２１にサンプリングトリガ信号を送信し、光音響波のサンプリング開始タイミングなどを制御する。
【００３３】
制御手段２８は、超音波画像を取得する場合は、送信回路２９に超音波送信を指示する旨の超音波送信トリガ信号を送信する。送信回路２９は、超音波送信トリガ信号を受けると、プローブ１１に、プローブ１１から超音波を送信させるための送信信号を出力するし、プローブ１１から超音波を送信させる。プローブ１１は、例えば音響ラインを一ラインずつずらしながら走査して反射超音波の検出を行う。制御手段２８は、超音波送信のタイミングに合わせて受信回路２１にサンプリングトリガ信号を送信し、反射超音波のサンプリングを開始させる。
【００３４】
図２は、プローブ１１の構成を示す。プローブ１１は、音響波検出器１０１、光出射部１０２、プリアンプ１０３、バイパス部１０４、及び送受信切替スイッチ１０６を有する。光出射部１０２は、光源１３から出力された測定光を、被検体に向けて出射する。光源１３と光出射部１０２とは、例えばバンドルファイバなどにより接続されている。光出射部１０２は、例えば測定光を導光する導光板、及び／又は測定光を拡散させる拡散板などを含む。光ファイバの光出射端を光出射部１０２としてもよい。
【００３５】
音響波検出器１０１は、例えば一次元的に配列された複数の検出器素子（超音波振動子）を有している。音響波検出器１０１は、光音響波と反射超音波を検出して検出信号を出力する。音響波検出器１０１は、被検体に対する音響波の送信を行う音響波送信器を兼ねている。送受信切替スイッチ１０６は、音響波検出器１０１の接続先を、プリアンプ１０３（その入力ノード）と、超音波ユニット１２（図１を参照）内に配置された送信回路２９（その出力ノード）との間で切り替える。
【００３６】
プリアンプ１０３は、送受信切替スイッチ１０６を介して音響波検出器１０１から出力された検出信号を受信し、その検出信号を増幅する。プリアンプ１０３は、検出信号の増幅を行う作動状態と、増幅動作を停止させた状態との間で、動作状態を切り替えることができる。プリアンプ１０３は、検出信号を増幅して出力するアンプ本体部と、その他の周辺回路とを含んでいてもよい。その場合、増幅を停止させた状態では、周辺回路の動作を継続したまま、アンプ本体部の動作のみを停止させてもよい。プリアンプ１０３において増幅動作が停止された状態にある場合のプリアンプ１０３の消費電力は、プリアンプ１０３が作動状態にある場合のプリアンプ１０３の消費電力よりも低い。
【００３７】
バイパス部１０４は、音響波検出器１０１から出力された検出信号をプリアンプ１０３を通さずに出力するための部分である。バイパス部１０４は、プリアンプ１０３の入力ノードとプリアンプ１０３の出力ノードとを短絡するか否かを選択する選択スイッチ１０５を有する。選択スイッチ１０５がオープンの場合、プリアンプ１０３の入力ノードと出力ノードとは短絡されない。一方、選択スイッチ１０５がクローズすると、プリアンプ１０３の入力ノードと出力ノードとが短絡される。
【００３８】
ここで、短絡とは、電気回路の二点が相対的に低いインピーダンスで電気的に接続される状態を指す。プリアンプの入力ノードと出力ノードとを短絡するとは、それらノード間が低インピーダンスで接続されることを意味し、単に配線で両ノード間が接続されるもののみならず、インピーダンスが低い何らかの素子を介して接続されることも含まれる。プリアンプ１０３とバイパス部１０４とは、１つのＩＣパッケージとして構成されていてもよい。そのようなＩＣとしては、例えばＪＲＣ社製のＮＪＧ１１３９ＵＡ２がある。
【００３９】
超音波ユニット１２（図１を参照）の受信回路２１は、プリアンプ１０３により増幅された検出信号、又はバイパス部１０４により出力された検出信号を受信する。超音波ユニット１２の制御手段２８は、プローブ１１内に配置されたプリアンプ１０３、選択スイッチ１０５、及び送受信切替スイッチ１０６の制御も行う。制御手段２８は、光音響波及び反射超音波が検出される場合は、送受信切替スイッチ１０６により、音響波検出器１０１の接続先をプリアンプ１０３の入力ノードとする。制御手段２８は、超音波の送信が行われる場合は、送受信切替スイッチ１０６により、音響波検出器１０１の接続先を送信回路２９の出力ノードとする。
【００４０】
制御手段２８は、光音響波が検出される場合は、プリアンプ１０３を作動状態とする。また、制御手段２８は、音響波検出器１０１と受信回路２１との間の信号経路として、検出信号がプリアンプ１０３によって増幅された後に受信回路２１に入力される経路（第１の経路）が選択される。制御手段２８は、具体的には、選択スイッチ１０５をオープンにし、プリアンプ１０３の入力ノードと出力ノードとを短絡させないことで、第１の経路を選択する。光音響波が検出される場合、微弱な光音響波の検出信号をプリアンプ１０３により増幅することで、受信回路２１においてサンプリングされその後の信号処理において用いられる光音響波の検出信号のＳＮ比（Signal to Noise Ratio）を向上することができる。
【００４１】
制御手段２８は、反射超音波が検出される場合は、プリアンプ１０３による増幅動作を停止させ、かつ音響波検出器１０１と受信回路２１との間の信号経路として、検出信号がプリアンプ１０３を通らずにバイパス部１０４（選択スイッチ１０５）を通じて受信回路に入力される経路（第２の経路）を選択する。制御手段２８は、具体的には、選択スイッチ１０５をクローズし、プリアンプ１０３の入力ノードと出力ノードとを短絡させることで、第２の経路を選択する。一般に、反射超音波は光音響波に比べて強度が高く、プリアンプ１０３により増幅したとしても、ＳＮ比向上に対するメリットが小さいことが少なくない。反射超音波が検出される場合は、プリアンプ１０３を通らない第２の経路を選択し、プリアンプ１０３における増幅を停止させることで、発熱が抑えられる。
【００４２】
制御手段２８は、例えばプリアンプ１０３への電源供給を制御することにより、プリアンプ１０３の動作を制御してもよい。制御手段２８は、プリアンプ１０３への電源供給を行うことによりプリアンプ１０３を作動状態とし、プリアンプ１０３への電源供給を停止することによりプリアンプ１０３における増幅動作を停止させてもよい。
【００４３】
図３は、プリアンプ１０３の構成例を示す。プリアンプ１０３は、例えば検出信号を増幅して出力するアンプ本体部３０１と、それ以外の周辺回路３０２とを有する。アンプ本体部３０１は、例えばトランジスタなどで構成されたオペアンプや抵抗器などを含む。周辺回路３０２は、例えば制御手段２８（図１及び図２を参照）との間で通信を行う通信回路などを含む。通信回路は、例えば特定の信号線の信号レベルがＨｉｇｈであるかＬｏｗであるかを判別することにより、制御手段２８からの指令などを読み取ってもよい。制御手段２８との間の通信には、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）やＩ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）などのシリアル通信を用いてもよい。
【００４４】
アンプ本体部３０１及び周辺回路３０２には、電源回路３５０から電源が供給される。アンプ本体部３０１と周辺回路３０２とで、電源回路３５０から供給される電源の電圧が異なっていてもよい。制御手段２８は、例えば電源スイッチ３０３をオープンにすることで、アンプ本体部３０１に対する電源供給のみを停止してもよい。この場合、アンプ本体部３０１への電源供給が断たれることで、プリアンプ１０３における増幅動作が停止される。周辺回路３０２への電源供給が継続される場合、プリアンプ１０３は、制御手段２８との間の通信を継続できる。
【００４５】
プリアンプ１０３において、消費電力が大きい部分は、検出信号の増幅動作を実施するアンプ本体部３０１の部分である。周辺回路３０２は、アンプ本体部３０１と比べて、消費電力が小さい。したがって、プリアンプ１０３においてアンプ本体部３０１への電源供給を停止することで、効果的にプリアンプ１０３の消費電力を下げることができる。消費電力を下げることができた分だけ、プリアンプ１０３の発熱が抑えられる。アンプ本体部３０１への電源供給のみを停止するのに代えて、プリアンプ１０３全体への電源供給を停止することにより、プリアンプ１０３における増幅動作を停止させることも可能である。
【００４６】
上記では、制御手段２８が電源供給を制御することでプリアンプ１０３における増幅動作を停止することを説明したが、これには限定されない。例えば周辺回路３０２が、アンプ本体部３０１において検出信号の増幅を実施する動作モード（第１の動作モード）と、少なくともアンプ本体部３０１における検出信号の増幅を停止する動作モード（第２の動作モード）との間で動作モードを切り替えるモード切替部を含んでいる場合に、制御手段２８が、光音響波が検出される場合はモード切替部に第１の動作モードを選択させ、反射超音波が検出される場合はモード切替部に第２の動作モードを選択させてもよい。この場合も、増幅動作の停止により消費電力を下げることができ、発熱を抑制できる。
【００４７】
図４は、超音波を送信する場合の送信信号の信号経路を示す。超音波を送信する場合、制御手段２８は、送受信切替スイッチ１０６により、送信回路２９と音響波検出器１０１とを接続させる。送信回路２９が送信した送信信号は、図４中に破線で示すように、送受信切替スイッチ１０６を経て、音響波検出器１０１に入力される。送受信切替スイッチ１０６が、音響波検出器１０１の接続先として送信回路２９を選択しているため、送信回路２９が送信した送信信号は、プリアンプ１０３へは入力されない。超音波を送信する場合、制御手段２８は、例えばプリアンプ１０３の電源供給を停止（ＯＦＦ）することにより、プリアンプ１０３における増幅動作を停止させている。したがって、超音波を送信している期間はプリアンプ１０３による発熱が抑えられている。
【００４８】
図５は、反射超音波を検出する場合の検出信号の信号経路を示す。反射超音波を検出する場合、制御手段２８は、送受信切替スイッチ１０６により、音響波検出器１０１とプリアンプ１０３とを接続させる。また、制御手段２８は、選択スイッチ１０５により、プリアンプ１０３の入力ノードと出力ノードとを短絡させる。音響波検出器１０１が出力する反射超音波の検出信号（受信信号）は、図５中に破線で示すように、送受信切替スイッチ１０６からバイパス部１０４（選択スイッチ１０５）を通る経路（第２の経路）を経て、受信回路２１に入力される。反射超音波を検出する場合、制御手段２８は、例えばプリアンプ１０３の電源供給を停止（ＯＦＦ）することにより、プリアンプ１０３における増幅動作を停止させている。したがって、反射超音波を受信している期間はプリアンプ１０３による発熱が抑えられている。
【００４９】
図６は、測定光の照射を行う場合の測定光の経路を示す。測定光の照射を行う場合、制御手段２８は光源１３に光トリガ信号を出力し、光源１３から測定光を出力させる。光源１３から出力された測定光は、図６中に破線で示すように、バンドルファイバなどを通じて光出射部１０２に入射し、光出射部１０２から被検体に照射される。測定光の照射を行う場合、プローブ１１において電気的な信号の送受信は発生しないため、発熱抑制に観点から、例えばプリアンプ１０３の電源供給を停止（ＯＦＦ）することにより、プリアンプ１０３における増幅動作を停止させることが望ましい。
【００５０】
図７は、光音響波を検出する場合の検出信号の信号経路を示す。光音響波を検出する場合、制御手段２８は、送受信切替スイッチ１０６により、音響波検出器１０１とプリアンプ１０３とを接続させる。また、制御手段２８は、選択スイッチ１０５をオープンにし、プリアンプ１０３の入力ノードと出力ノードとを短絡させない。音響波検出器１０１が出力する光音響波の検出信号（受信信号）は、図７中に破線で示すように、送受信切替スイッチ１０６からプリアンプ１０３を通る経路（第１の経路）を経て、受信回路２１に入力される。光音響波を検出する場合、制御手段２８は、例えばプリアンプ１０３に対する電源供給を実施（ＯＮ）することにより、プリアンプ１０３を作動状態にする。
【００５１】
なお、測定光の照射を行う場合（図６を参照）、制御手段２８は、測定光の照射に引き続く光音響波の検出に備えて、送受信切替スイッチ１０６により、音響波検出器１０１とプリアンプ１０３とを接続しておくことが好ましい。また、選択スイッチ１０５をオープンにし、プリアンプ１０３の入力ノードと出力ノードとが短絡されないようにしておくことが好ましい。また、超音波の送信、反射超音波の検出、測定光の照射、及び光音響波の検出の何れも実施していない待機時は、発熱抑制の観点から、プリアンプ１０３における増幅動作を停止することが好ましい。
【００５２】
続いて動作手順を説明する。図８は、光音響計測装置１０の動作手順を示す。制御手段２８は、待機時はプリアンプ１０３における増幅動作を停止（プリアンプＯＦＦ）させている（ステップＳ１）。超音波を送信する場合、制御手段２８は、送受信切替スイッチ１０６により、音響波検出器１０１と送信回路２９とを接続させる（ステップＳ２）。送信回路２９は送信信号を出力し、音響波検出器１０１は送受信切替スイッチ１０６を介して送信信号を受信し、被検体に対して超音波の送信を実施する（ステップＳ３）。
【００５３】
制御手段２８は、超音波の送信が終了すると、送受信切替スイッチ１０６により、音響波検出器１０１とプリアンプ１０３とを接続させる（ステップＳ４）。また、制御手段２８は、選択スイッチ１０５をクローズすることによりプリアンプ１０３の入力ノードと出力ノードとを短絡させ、検出信号がバイパス部１０４を通るように（バイパス部ＯＮ）する（ステップＳ５）。音響波検出器１０１は、ステップＳ３で送信された超音波に対する反射超音波を検出する。受信回路２１は、バイパス部１０４を通る第２の経路（図５を参照）を通じて、音響波検出器１０１により検出された反射超音波の検出信号を受信する（ステップＳ６）。
【００５４】
制御手段２８は、反射超音波の受信が終了すると、選択スイッチ１０５をオープンにし、検出信号がバイパス部１０４を通らずにプリアンプ１０３を通るように（バイパス部ＯＦＦ）する（ステップＳ７）。なお、ステップＳ７は、反射超音波の受信が終了してから、光音響波の検出を開始するまでの間に実施すればよい。
【００５５】
制御手段２８は、光源１３に光トリガ信号を出力し、光源１３から測定光を出力させる（ステップＳ８）。光源１３から出力された測定光は、光出射部１０２から被検体に照射される。制御手段２８は、プリアンプ１０３を作動状態（プリアンプＯＮ）にする（ステップＳ９）。音響波検出器１０１は、被検体内の光吸収体がステップＳ８で出力された測定光を吸収することで発生した光音響波を検出する。受信回路２１は、プリアンプ１０３を通る第１の経路（図７を参照）を通じて、音響波検出器１０１により検出された光音響波の検出信号を受信する（ステップＳ１０）。制御手段２８は、光音響波の受信が終了すると、プリアンプ１０３における増幅動作を停止（プリアンプＯＦＦ）させる（ステップＳ１１）。
【００５６】
超音波ユニット１２（図１を参照）は、受信回路２１により受信した反射超音波の検出信号及び光音響波の検出信号に対して信号処理を実施する（ステップＳ１２）。超音波ユニット１２は、例えばステップＳ１２では、光音響画像生成手段２４により光音響画像を生成する。また、超音波画像生成手段２５により超音波画像を生成する。生成された光音響画像及び超音波画像は、画像表示手段１４に例えば重ねて又は並べて表示される。信号処理は画像生成には限定されず、画像生成とは異なる処理であってもよい。
【００５７】
図９は、一連の計測とプリアンプ１０３の動作状況とを示す。超音波計測は超音波の送信と反射超音波の受信とを含み、光音響計測は測定光の出射と光音響波の検出（受信）とを含む。なお、図９では、超音波計測を実施した後に光音響計測を実施することとしているが、これらの順序は特に問わない。複数回の超音波計測に対して１回の光音響計測を実施することも可能である。
【００５８】
超音波計測において超音波の送信を行う期間をＴ１とし、反射超音波の受信を行う期間をＴ２とする。また、光音響計測において測定光の出射を行う期間をＴ４とし、光音響波の検出を行う期間をＴ５とする。超音波計測と光音響計測との間、及び光音響計測の後ろには待機の期間が設けられる。それら待機の期間をそれぞれＴ３及びＴ６とする。制御手段２８は、期間Ｔ１〜Ｔ４及びＴ６では、プリアンプ１０３における増幅動作を停止（ＯＦＦ）させる。制御手段２８は、期間Ｔ１〜Ｔ６のうち、光音響波の検出を実施している期間Ｔ５のみ、プリアンプ１０３を作動状態（ＯＮ）とする。
【００５９】
比較例として、特許文献２と同様に、音響波検出器１０１にて音響波が検出される期間にのみプリアンプ１０３を動作させることを考える。この場合、期間Ｔ５に加えて、反射超音波が検出されている期間Ｔ２においても、プリアンプ１０３が作動状態に制御されて増幅動作を行う。前述したように、反射超音波は光音響波に比べて強度が高く、その検出信号をプリアンプ１０３により増幅したとしても、ＳＮ比向上に対するメリットが小さいことが少なくない。本実施形態では、光音響波が検出されている期間のみプリアンプ１０３において増幅動作を行うため、比較例に比べてプリアンプ１０３の発熱を抑制する効果が高く、プローブ１１の表面温度の上昇を更に抑制することができる。
【００６０】
本実施形態では、音響波検出器１０１にて光音響波が検出される場合は、プリアンプ１０３を作動状態とし、かつ音響波検出器１０１と受信回路２１との間の信号経路として、プリアンプ１０３を通る第１の経路が選択される。また、音響波検出器１０１にて反射超音波が検出される場合は、プリアンプ１０３による増幅動作を停止させ、かつ音響波検出器１０１と受信回路２１との間の信号経路として、バイパス部１０４を通る第２の経路が選択される。本実施形態では、光音響波が検出されている場合はプリアンプ１０３により光音響波の検出信号が増幅され、反射超音波が検出されている場合は反射超音波の検出信号はプリアンプ１０３により増幅されない。一般に、プリアンプ１０３は、信号を増幅しているときに発熱する。本実施形態では、反射超音波の検出時はその検出信号をプリアンプ１０３により増幅していないため、その分だけプリアンプ１０３における発熱を抑えることができる。
【００６１】
本実施形態において、反射超音波が検出される場合は、選択スイッチ１０５によりプリアンプ１０３の入力ノードと出力ノードとを短絡することにより、受信回路２１へ至る信号経路として、検出信号がバイパス部１０４を通る第２の経路が選択される。バイパス部１０４を設け、音響波検出器１０１において音響波が検出されている場合でも、検出されている音響波が反射超音波である場合は、プリアンプ１０３を通さずにバイパス部１０４を通すことにより、プリアンプ１０３における増幅動作を停止させることができる。このような構成を採用することにより、プリアンプ１０３を有するプローブ１１における発熱の更なる抑制が可能である。
【００６２】
ここで、プローブ１１は光音響計測用のプローブではあるものの、プローブ１１は常に光音響計測を含む計測に用いられるとは限られず、プローブ１１を用いて超音波計測のみを実施する場合もあり得る。本実施形態は、光音響計測用のプローブ１１を用いて、超音波Ｂモードなどの、反射超音波の検出信号の信号強度が十分に大きくプリアンプ１０３によるＳＮ比の改善があまり期待できない撮像にも有効である。許容最大発熱量に対し、プリアンプ１０３において増幅動作を停止することにより抑制できる発熱量（発熱低減分）だけプローブ１１の発熱量に余裕ができることから、超音波送信時の送信電圧を増加させて、超音波送信時の音響波検出器１０１の発熱量を発熱低減分だけ増やすことができる。送信電圧を増加させることで、よりＳＮ比の高い超音波画像を得ることができる。
【００６３】
また、本実施形態は、光音響計測用のプローブ１１を用いて、ドップラーモードなどのパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ：Pulse Repetition Frequency）が高い撮像を行う際にも有効である。プリアンプ１０３において増幅動作を停止することにより抑制できる発熱量（発熱低減分）を、超音波送信時の音響波検出器１０１の発熱上昇に振り分けることで、高いＰＲＦでの撮像が可能となる。光音響計測用のプローブであっても、光音響画像、或いは光音響画像と超音波画像との重畳画像の撮像だけなく、その他の超音波画像の撮像にも用いられることがあるため、本実施形態は非常に有効である。
【００６４】
引き続き、本発明の第２実施形態を説明する。図１０は、本発明の第２実施形態に係る光音響計測装置のプローブの構成を示す。本実施形態の光音響計測装置の全体的な構成は、図１に示す第１実施形態に係る光音響計測装置１０の構成と同様でよい。本実施形態で用いられるプローブ１１ａは、音響波検出器１０１、光出射部１０２、プリアンプ１０３、バイパス部１０４、第１の経路切替スイッチ１１１、及び第２の経路切替スイッチ１１２を有する。音響波検出器１０１、光出射部１０２、及びプリアンプ１０３は、図２に示す第１実施形態で用いられたプローブ１１におけるそれら要素と同様でよい。
【００６５】
第１実施形態では、図２に示すように、受信回路２１及び送信回路２９はそれぞれ個別の配線によりプローブ１１と接続されていたのに対し、本実施形態では、受信回路２１及び送信回路２９は共通の配線を通じてプローブ１１ａと接続される。本実施形態では、受信回路２１と送信回路２９とが共通の配線を通じて送信信号の送信及び検出信号の受信を行うため、個別の配線を用いる場合に比べて、プローブ１１ｂと超音波ユニット１２（図１を参照）とを接続する配線の数を減らすことができる。本実施形態においては、例えば受信回路２１の入力側に、送信回路２９が出力する送信信号が回り込むのを防ぐ保護回路などを設けるとよい。
【００６６】
第１の経路切替スイッチ１１１は、受信回路２１と送信回路２９に共通の配線の接続先をバイパス部１０４とプリアンプ１０３との間で切り替える。第２の経路切替スイッチ１１２は、音響波検出器１０１に接続される配線の接続先を、プリアンプ１０３とバイパス部１０４との間で切り替える。バイパス部１０４は、第１の経路切替スイッチ１１１と第２の経路切替スイッチ１１２との間を接続する。バイパス部１０４は、例えば第１の経路切替スイッチ１１１と第２の経路切替スイッチ１１２との間を接続する配線である。
【００６７】
制御手段２８は、プリアンプ１０３、第１の経路切替スイッチ１１１、及び第２の経路切替スイッチ１１２を制御する。プリアンプ１０３の制御は第１実施形態におけるものと同様でよい。すなわち、制御手段２８は、超音波を送信する場合、反射超音波を検出する場合、及び測定光を照射する場合はプリアンプ１０３における増幅動作を停止させ、光音響波を検出する場合はプリアンプ１０３を作動状態にする。
【００６８】
制御手段２８は、光音響波を検出する場合は、第１の経路切替スイッチ１１１により受信回路２１と送信回路２９とに共通の配線とプリアンプ１０３とを接続させる。また、制御手段２８は、光音響波を検出する場合は、第２の経路切替スイッチ１１２により音響波検出器１０１に接続される配線とプリアンプ１０３とを接続させる。このようにすることで、音響波検出器１０１と受信回路２１との間の信号経路として、プリアンプ１０３を通過する第１の経路が選択される。
【００６９】
制御手段２８は、超音波を送信する場合及び反射超音波を検出する場合は、第１の経路切替スイッチ１１１により受信回路２１と送信回路２９とに共通の配線とバイパス部１０４とを接続させる。また、制御手段２８は、超音波を送信する場合及び反射超音波を検出する場合は、第２の経路切替スイッチ１１２により音響波検出器１０１に接続される配線とバイパス部１０４とを接続させる。このようにすることで、超音波を送信する場合に、送信回路２９から送信された送信信号は、バイパス部１０４を通って音響波検出器１０１に入力される。また、反射超音波を検出する場合に、音響波検出器１０１と受信回路２１との間の信号経路として、バイパス部１０４を通過する第２の経路が選択される。
【００７０】
図１１は、超音波を送信する場合の送信信号の信号経路を示す。超音波を送信する場合、制御手段２８は、第１の経路切替スイッチ１１１により受信回路２１と送信回路２９とに共通の配線とバイパス部１０４とを接続させ、第２の経路切替スイッチ１１２により音響波検出器１０１に接続される配線とバイパス部１０４とを接続させる。送信回路２９が送信した送信信号は、図１１中に破線で示すように、第１の経路切替スイッチ１１１、バイパス部１０４、及び第２の経路切替スイッチ１１２を経て、音響波検出器１０１に入力される。第１の経路切替スイッチ１１１が受信回路２１と送信回路２９とに共通の配線の接続先をバイパス部１０４とし、第２の経路切替スイッチ１１２が音響波検出器１０１に接続される配線の接続先をバイパス部１０４としているため、送信回路２９が送信した送信信号は、プリアンプ１０３へは入力されない。超音波を送信する場合、制御手段２８は、例えばプリアンプ１０３の電源供給を停止（ＯＦＦ）することにより、プリアンプ１０３における増幅動作を停止させている。したがって、超音波を送信している期間はプリアンプ１０３による発熱が抑えられている。
【００７１】
図１２は、反射超音波を検出する場合の検出信号の信号経路を示す。反射超音波を検出する場合、制御手段２８は、図１１の場合と同様に、第１の経路切替スイッチ１１１により受信回路２１と送信回路２９とに共通の配線とバイパス部１０４とを接続させ、第２の経路切替スイッチ１１２により音響波検出器１０１に接続される配線とバイパス部１０４とを接続させる。音響波検出器１０１が出力する反射超音波の検出信号（受信信号）は、図１２中に破線で示すように、第２の経路切替スイッチ１１２、バイパス部１０４、及び第１の経路切替スイッチ１１１を通る経路（第２の経路）を経て、受信回路２１に入力される。反射超音波を検出する場合、制御手段２８は、例えばプリアンプ１０３の電源供給を停止（ＯＦＦ）することにより、プリアンプ１０３における増幅動作を停止させている。したがって、反射超音波を受信している期間はプリアンプ１０３による発熱が抑えられている。
【００７２】
図１３は、測定光の照射を行う場合の測定光の経路を示す。測定光の照射を行う場合、制御手段２８は光源１３に光トリガ信号を出力し、光源１３から測定光を出力させる。光源１３から出力された測定光は、図１３中に破線で示すように、バンドルファイバなどを通じて光出射部１０２に入射し、光出射部１０２から被検体に照射される。測定光の照射を行う場合、プローブ１１において電気的な信号の送受信は発生しないため、発熱抑制に観点から、例えばプリアンプ１０３の電源供給を停止（ＯＦＦ）することにより、プリアンプ１０３における増幅動作を停止させることが望ましい。
【００７３】
図１４は、光音響波を検出する場合の検出信号の信号経路を示す。光音響波を検出する場合、制御手段２８は、第１の経路切替スイッチ１１１により受信回路２１と送信回路２９とに共通の配線とプリアンプ１０３とを接続させ、第２の経路切替スイッチ１１２により音響波検出器１０１に接続される配線とプリアンプ１０３とを接続させる。音響波検出器１０１が出力する光音響波の検出信号（受信信号）は、図１４中に破線で示すように、第２の経路切替スイッチ１１２、プリアンプ１０３、及び第１の経路切替スイッチ１１１を通る経路（第１の経路）を経て、受信回路２１に入力される。光音響波を検出する場合、制御手段２８は、例えばプリアンプ１０３に対する電源供給を実施（ＯＮ）することにより、プリアンプ１０３を作動状態にする。
【００７４】
なお、測定光の照射を行う場合（図１３を参照）、制御手段２８は、測定光の照射に引き続く光音響波の検出に備えて、第１の経路切替スイッチ１１１により受信回路２１と送信回路２９とに共通の配線とプリアンプ１０３とを接続させ、第２の経路切替スイッチ１１２により音響波検出器１０１に接続される配線とプリアンプ１０３とを接続させておくことが好ましい。また、超音波の送信、反射超音波の検出、測定光の照射、及び光音響波の検出の何れも実施していない待機時は、発熱抑制の観点から、プリアンプ１０３における増幅動作を停止することが好ましい。
【００７５】
本実施形態では、送受信切替スイッチ１０６（図２を参照）に代えて、第１の経路切替スイッチ１１１及び第２の経路切替スイッチ１１２が用いられる。光音響波を検出する場合は、第１の経路切替スイッチ１１１により受信回路２１と送信回路２９とに共通の配線とプリアンプ１０３とを接続させ、第２の経路切替スイッチ１１２により音響波検出器１０１に接続される配線とプリアンプ１０３とを接続させることにより、光音響波の検出信号を、プリアンプ１０３を通る経路で受信できる。また、超音波を送信する場合及び反射超音波を検出する場合は、第１の経路切替スイッチ１１１により受信回路２１と送信回路２９とに共通の配線とバイパス部１０４とを接続させ、かつ第２の経路切替スイッチ１１２により音響波検出器１０１に接続される配線とバイパス部１０４とを接続させることにより、超音波の送信信号及び反射超音波の検出信号を、バイパス部１０４を通る経路で送受信することができる。本実施形態の構成においても、第１実施形態と同等に、プリアンプ１０３を有するプローブ１１における発熱の更なる抑制が可能である。その他の効果も、第１実施形態と同様である。
【００７６】
なお、第２実施形態においては、プリアンプ１０３の入力側と出力側の双方に経路切替スイッチが配置されることとしたが、経路切替スイッチは少なくともプリアンプ１０３の出力側に配置されていればよく、プリアンプ１０３の入力側の経路切替スイッチ（第２の経路切替スイッチ１１２）は省略してもよい。図１５は、第２実施形態の変形例のプローブを示す。変形例のプローブは、第２の経路切替スイッチ１１２（図１０を参照）が、音響波検出器１０１の検出信号を分岐する信号分岐ノードＮに置き換わった構成である。
【００７７】
変形例のプローブ１１ｂにおいて、信号分岐ノードＮは、音響波検出器１０１とプリアンプ１０３の入力ノードとの間に設けられている。バイパス部１０４は、その信号分岐ノードＮと第１の経路切替スイッチ（以下、単に経路切替スイッチとも呼ぶ）１１１との間に配置されている。経路切替スイッチ１１１が受信回路２１と送信回路２９とに共通の配線とバイパス部１０４とを接続すると、その共通の配線はバイパス部１０４を介して音響波検出器１０１と接続される。経路切替スイッチ１１１が受信回路２１と送信回路２９とに共通の配線とプリアンプ１０３とを接続すると、その共通の配線はプリアンプ１０３を介して音響波検出器１０１と接続される。
【００７８】
制御手段２８が、光音響波を検出する場合に、経路切替スイッチ１１１により受信回路２１と送信回路２９とに共通の配線とプリアンプ１０３とを接続させる点は、第２実施形態と同様である。その場合、音響波検出器１０１が出力する光音響波の検出信号（受信信号）は、信号分岐ノードＮ、プリアンプ１０３、及び経路切替スイッチ１１１を通る経路（第１の経路）を経て、受信回路２１に入力される。音響波検出器１０１が出力する光音響波の検出信号はバイパス部１０４にも伝わるが、経路切替スイッチ１１１が受信回路２１と送信回路２９とに共通の配線とプリアンプ１０３とを接続しているため、バイパス部１０４を経由した信号が受信回路２１で受信されることはない。
【００７９】
制御手段２８が、超音波を送信する場合及び反射超音波を検出する場合に、経路切替スイッチ１１１により受信回路２１と送信回路２９とに共通の配線とバイパス部１０４とを接続させる点も、第２実施形態と同様である。反射超音波を検出する場合、音響波検出器１０１が出力する反射超音波の検出信号（受信信号）は、信号分岐ノードＮ、バイパス部１０４、及び経路切替スイッチ１１１を通る経路（第２の経路）を経て、受信回路２１に入力される。音響波検出器１０１が出力する反射超音波の検出信号はプリアンプ１０３にも伝わるが、経路切替スイッチ１１１が受信回路２１と送信回路２９とに共通の配線とバイパス部１０４とを接続しているため、プリアンプ１０３を経由した信号が受信回路２１で受信されることはない。
【００８０】
超音波を送信する場合、送信回路２９が送信する送信信号は、経路切替スイッチ１１１、バイパス部１０４、及び信号分岐ノードＮを経て、音響波検出器１０１に入力される。超音波を送信する場合、図１５に示す変形例では、プリアンプ１０３の入力ノードは常に音響波検出器１０１と接続されるため、超音波の送信時に、送信信号がプリアンプ１０３に入力される。プリアンプ１０３に送信信号が入力されることによる問題を防止するために、プリアンプ１０３の入力ノードの前段に、プリアンプ１０３を送信信号から保護する保護回路を設けるとよい。
【００８１】
なお、図９及び１５ではバイパス部１０４が１つのみ描かれているが、バイパス部１０４は複数あってもよい。例えば、送信信号が通過するバイパス部と、反射超音波の検出信号が通過するバイパス部とを設け、超音波を送信する場合と反射超音波を検出する場合とで、それらバイパス部を切り替えて使用してもよい。また、バイパス部１０４は、単なる配線には限らず、バイパス部を通過する信号に対してインピーダンスが低い何らかの素子を含んでいてもよい。特に、送信信号が通過するバイパス部と、反射超音波の検出信号が通過するバイパス部とを設ける場合には、送信信号が通過するバイパス部が、例えばダイオードなどの素子を含んでいてもよい。
【００８２】
第１実施形態においては、送受信切替スイッチ１０６は、超音波の送信が行われる場合は音響波検出器１０１の接続先を送信回路２９の出力ノードとする一方、光音響波及び反射超音波が検出される場合は音響波検出器１０１の接続先をプリアンプ１０３の入力ノードとした。送受信切替スイッチ１０６は、選択スイッチ１０５との組み合わせにより、光音響波が検出される場合は音響波検出器１０１の接続先をプリアンプ１０３とし、反射超音波が検出される場合は音響波検出器１０１の接続先をバイパス部１０４（クローズした選択スイッチ１０５）としたが、これには限定されない。プリアンプ１０３の入力ノードと出力ノードとを短絡させる選択スイッチを用いるのに代えて、送受信切替スイッチ１０６単独で、光音響波が検出される場合は音響波検出器１０１の接続先をプリアンプ１０３とし、反射超音波が検出される場合は音響波検出器１０１の接続先をバイパス部１０４と、超音波の送信が行われる場合は音響波検出器１０１の接続先を送信回路２９としてもよい。
【００８３】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の光音響計測装置及び方法は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８４】
１０：光音響計測装置
１１：プローブ
１２：超音波ユニット
１３：光源
１４：画像表示手段
２１：受信回路
２２：受信メモリ
２３：データ分離手段
２４：光音響画像生成手段
２５：超音波画像生成手段
２６：画像出力手段
２８：制御手段
２９：送信回路
１０１：音響波検出器
１０２：光出射部
１０３：プリアンプ
１０４：バイパス部
１０５：選択スイッチ
１０６：送受信切替スイッチ
１１１、１１２：経路切替スイッチ
３０１：アンプ本体部
３０２：周辺回路
３０３：電源スイッチ
３５０：電源回路
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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