(57)【要約】【課題】  光音響プローブと光音響装置本体間の無線通信が不安定になった場合には、取得した光音響信号に基づくデータを失う可能性があり、その結果、得られる光音響画像の画質劣化が懸念される。【解決手段】  光を照射する光照射部と、前記光が照射されることで発生する光音響波を受信して受信信号を出力する音響波受信部と、前記受信信号に基づく信号データを送出する送出手段と、を備えた光音響プローブであって、前記受信信号をデジタル信号に変換する信号収集部と、前記信号収集部で変換された前記デジタル信号に基づく信号データを記憶するメモリ部と、を有する光音響プローブ。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を射出する光射出部と、前記光が照射されることで発生する光音響波を受信して受信信号を出力する音響波受信部と、前記受信信号に基づく信号データを送出する送出手段と、を備えた光音響プローブであって、
前記受信信号をデジタル信号に変換する信号処理部と、前記信号処理部で変換された前記デジタル信号に基づく信号データを記憶するメモリ部と、を有することを特徴とする光音響プローブ。
【請求項２】
前記音響波受信部は、複数のトランスデューサを備えて構成される請求項１に記載の光音響プローブ。
【請求項３】
前記メモリ部に記憶される前記信号データを制御するプローブ制御部を有することを特徴とする請求項２に記載の光音響プローブ。
【請求項４】
前記プローブ制御部は、前記複数のトランスデューサ毎に、得られる前記デジタル信号に基づく前記信号データを前記メモリ部に記憶させる制御を行うものである請求項３に記載の光音響プローブ。
【請求項５】
前記送出手段は、前記メモリ部に記憶された前記信号データを送出するものであることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の光音響装置。
【請求項６】
前記送出手段は、前記信号データを前記光音響プローブとは別の装置に送出するものであることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の光音響プローブ。
【請求項７】
前記別の装置は、光音響装置本体であることを特徴とする請求項６に記載の光音響プローブ。
【請求項８】
前記送出手段は、前記信号データを無線通信する無線通信手段であることを特徴とする請求項６または７に記載の光音響プローブ。
【請求項９】
前記送出手段は、シリアルバス規格に準拠したインターフェースを用いることを特徴とする請求項６または７に記載の光音響プローブ。
【請求項１０】
前記シリアルバス規格は、ＵＳＢ規格またはＩＥＥＥ１３９４規格であることを特徴とする請求項９に記載の光音響プローブ。
【請求項１１】
前記メモリ部は、前記光音響プローブから着脱可能なメモリを用いて構成されていることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の光音響プローブ。
【請求項１２】
前記メモリは、不揮発性メモリであることを特徴とする請求項１１に記載の光音響プローブ。
【請求項１３】
さらに電源部を有することを特徴とする請求項１から１２の何れか１項に記載の光音響プローブ。
【請求項１４】
前記プローブ制御部は、前記メモリ部に記憶するデータ量以下のデータ量を有する前記信号処理部で得られた前記デジタル信号に基づく前記信号データを、前記無線通信手段に出力させることを特徴とする請求項８に記載の光音響プローブ。
【請求項１５】
前記無線通信手段は、前記光音響装置本体からの制御データを受信し、前記プローブ制御部は、前記制御データに基づいて前記光音響プローブの動作を制御することを特徴とする請求項８に記載の光音響プローブ。
【請求項１６】
前記プローブ制御部は、前記信号処理部で得られる前記デジタル信号に基づく前記信号データと共に、患者を特定するＩＤ、測定条件、測定時刻、ユーザー名、病院名のうち少なくとも１つの情報を、前記メモリに記憶させることを特徴とする請求項３から１５の何れか１項に記載の光音響プローブ。
【請求項１７】
前記プローブ制御部は、前記送出手段が前記メモリ部に記憶されている前記信号データを送出した後に、前記メモリ部の該当するデータを消去させることを特徴とする請求項５から１６の何れか１項に記載の光音響プローブ。
【請求項１８】
前記電源部の電源容量、または、前記メモリの空き容量を、前記光音響プローブは前記無線通信手段を介して前記光音響装置本体に送出することを特徴とする請求項１３から１７の何れか１項に記載の光音響プローブ。
【請求項１９】
前記電源部の電源容量、または、前記メモリ部の空き容量が所定の値より少ない場合に、前記プローブ制御部は警告手段により警告を出させることを特徴とする請求項１３から１７の何れか１項に記載の光音響プローブ。
【請求項２０】
前記警告手段は、前記光音響プローブに実装された、表示部、音声出力部の何れかであることを特徴とする請求項１９に記載の光音響プローブ。
【請求項２１】
請求項１から２０の何れか１項に記載の光音響プローブと、前記超音波プローブで得られた前記信号データに基づいて画像データを作成する画像信号処理部と、前記画像データに基づき画像を表示する表示部と、を有することを特徴とする光音響装置。
【請求項２２】
被検体に光が照射されることにより発生する光音響波に起因する信号に基づき被検体内部の情報を取得する被検体情報取得方法であって、
前記光音響波を受信して受信信号を出力する工程と、
前記受信信号をデジタル変換する工程と、及び
前記デジタル変換された信号に基づく信号データを記憶させる記憶工程と、
を光音響プローブ内で行った後、
前記記憶させた信号データに基づき画像データを作成することを特徴とする被検体情報取得方法。
【請求項２３】
前記画像データの作成を、前記光音響プローブとは別の装置において行うことを特徴とする被検体情報取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光音響プローブ、及び該プローブを備えた光音響装置に関する。特には、光音響装置本体との無線通信に適用可能なハンドヘルド型光音響プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光を利用したイメージング技術として、光音響効果を利用して被検体の内部を画像化する光音響装置が研究・開発されている。光音響装置は、被検体に照射された光のエネルギーを吸収した光吸収体から光音響効果により発生する超音波（光音響波）を用いて再構成を行い、吸収係数分布画像を形成できる。そして、吸収係数分布画像から、被検体内の構造画像や機能画像を生成する装置である。
【０００３】
光音響装置においても超音波診断装置と同様にハンドヘルド型プローブの形状を成し、容易に観察部位にアクセスできる装置が研究・開発されている。特許文献１には、光照射部と、検体内で発生した光音響波を検出する検出部とを備えた光音響画像化装置用プローブであって、光照射部が検出部に対して着脱可能なプローブが開示されている。また、特許文献１では光音響プローブ内には、光源情報を記憶する記憶部が設けられており、この記憶部で記憶した光源情報を装置本体内の制御部に有線、または無線で送信することが記載されている。そして、装置本体には、制御部の他、超音波振動素子の検出信号を増幅させる受信回路や受信回路で増幅された検出信号をデジタル変換するＡ／Ｄコンバータ、データ処理部、画像合成部等が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−４９２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発明者は、特許文献１に記載の技術について検討したところ、特許文献１の光音響プローブ内の記憶部に記憶されるのは、ＬＥＤの波長、シリアルナンバー等の光源情報に留まっていることを確認した。また、音響波プローブで取得された光音響データを装置本体に無線で送信することができれば、プローブと装置本体を接続するケーブルに制約されずに利便性が増すものの、データ量が大きいことから通信状態が良好でない場合には、取得した信号データの消失等の不都合が危惧されることに思い至った。即ち、光音響プローブと光音響装置本体間の無線通信が不安定になった場合には、取得した光音響信号に基づくデータを失う可能性があり、その結果、得られる光音響画像の画質劣化が懸念される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明により提供される光音響プローブは、光を射出する光射出部と、前記光が照射されることで発生する光音響波を受信して受信信号を出力する音響波受信部と、前記受信信号に基づく信号データを送出する送出手段と、を備えた光音響プローブであって、
前記受信信号をデジタル信号に変換する信号処理部と、前記信号処理部で変換された前記デジタル信号に基づく信号データを記憶するメモリ部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明により提供される光音響装置は、本発明の光音響プローブと、前記超音波プローブで得られた前記信号データに基づいて画像データを作成する画像信号処理部と、前記画像データに基づき画像を表示する表示部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の光音響プローブにおいては、光音響波に基づく受信信号をデジタル信号に変換する信号処理部と、信号処理部で変換されたデジタル信号に基づく信号データを記憶するメモリ部と、を有する。これにより光音響プローブと光音響装置本体間の通信が不安定になった場合であっても、光音響信号に基づく信号データを測定後にメモリから読み出し再構成画像を確認することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る光音響装置の一例を示すブロック図
【図２】第１の実施形態に係るハンドヘルド型プローブの一例を示す模式図
【図３】第１の実施形態に係るコンピュータと周辺構成の一例を示すブロック図
【図４】第１の実施形態におけるプローブ１８０の動作を説明するためのタイミング図
【図５】第１の実施形態における光音響装置本体１０の動作を説明するためのタイミング図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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る。よって、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。本発明の光音響プローブは、光を射出する光射出部と、前記光が照射されることで発生する光音響波を受信して受信信号を出力する音響波受信部と、前記受信信号に基づく信号データを送出する送出手段と、を備えた光音響プローブである。そして、前記受信信号をデジタル信号に変換する信号処理部と、前記信号処理部で変換された前記デジタル信号に基づく信号データを記憶するメモリ部と、を有することを特徴とする光音響プローブである。
【００１１】
本発明の光音響装置は、本発明の光音響プローブと、前記超音波プローブで得られた前記信号データに基づいて画像データを作成する信号処理部と、前記画像データに基づき画像を表示する表示部と、を有する。
【００１２】
本発明は、被検体情報取得方法を包含する。本発明の被検体情報取得方法は、被検体に光が照射されることにより発生する光音響波に起因する信号に基づき被検体内部の情報を取得する被検体情報取得方法であって、前記光音響波を受信して受信信号を出力する工程と、前記受信信号をデジタル変換する工程と、及び前記デジタル変換された信号に基づく信号データを記憶させる記憶工程と、を光音響プローブ内で行った後、前記記憶させた信号データに基づき画像データを作成することを特徴とする。
【００１３】
本願明細書において、光音響信号に基づく信号データとは、光照射により発生した光音響波に由来するデータであり、複数のトランスデューサが出力した光音響信号をデジタル信号に変換した光音響信号データを含む。また、本発明に係る光音響信号に基づく信号データとは、注目するトランスデューサからの光音響信号のみを処理することにより得られたデータであり、複数のトランスデューサの光音響信号を演算して得た信号データは含まない。本願明細書において、電気信号は、特に説明の場合にはアナログ信号もデジタル信号も含む概念である。
【００１４】
本発明は、被検体から伝搬する音響波を検出し、検出した光音響信号に基づくデータを記憶し、さらに、光音響信号に基づくデータから被検体内部の特性情報を生成し、取得する技術に関する。本発明は、光音響プローブ及び該プローブを備えた光音響装置、被検体情報取方法他を包含するものである。そして、本発明は、光音響信号の取得方法や光音響信号に基づくデータの記憶方法、光音響信号に基づくデータの信号処理方法としても捉えられる。本発明は、また、被検体内部の特性情報を示す画像を生成し表示する表示方法として捉えられる。更に、本発明はこれらの方法をＣＰＵやメモリ等のハードウェア資源を備える情報処理装置に実行させるプログラムや、そのプログラムを格納した、コンピュータにより読み取り可能な非一時的な記憶媒体としても捉えることも可能である。
【００１５】
本発明の光音響装置は、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、被検体の特性情報を画像データとして取得する光音響効果を利用した光音響イメージング装置を包含する。ここで、特性情報とは、受信された光音響波に由来する信号を用いて生成される、被検体内の複数位置のそれぞれに対応する特性値の情報である。本願明細書において、光音響画像データとは、光照射により発生した光音響波、すなわち光音響信号に基づくデータに由来する、あらゆる画像データを含む概念である。例えば、光音響画像データは、光音響波の発生音圧（初期音圧）、吸収エネルギー密度、及び吸収係数、被検体を構成する物質の濃度（酸素飽和度など）などの少なくとも１つの被検体情報の空間分布を表す画像データと捉えることができる。なお、互いに異なる複数の波長の光照射により発生する光音響波に基づいて、被検体を構成する物質の濃度などの、分光情報を示す光音響画像データが得られる。分光情報を示す光音響画像データは、酸素飽和度、酸素飽和度に吸収係数等の強度を重み付けした値、トータルヘモグロビン濃度、オキシヘモグロビン濃度、またはデオキシヘモグロビン濃度であってもよい。また、分光情報を示す光音響画像データは、グルコース濃度、コラーゲン濃度、メラニン濃度、または脂肪や水の体積分率であってもよい。
【００１６】
被検体内の各位置の特性情報に基づいて、二次元または三次元の特性情報分布が得られる。分布データは画像データとして生成され得る。特性情報は、数値データとしてではなく、被検体内の各位置の分布情報として求めてもよい。すなわち、初期音圧分布、エネルギー吸収密度分布、吸収係数分布や酸素飽和度分布などの分布情報である。
【００１７】
本願明細書でいう音響波とは、典型的には超音波であり、音波、音響波と呼ばれる弾性波を含む。トランスデューサ等により音響波から変換された電気信号を音響信号とも呼ぶ。ただし、本願明細書における超音波または音響波という記載は、それらの弾性波の波長を限定するものではない。光音響効果により発生した音響波は、光音響波または光超音波と呼ばれる。光音響波に由来する電気信号を光音響信号とも呼ぶ。分布データは、光音響画像データや再構成画像データとも呼ばれる。
【００１８】
以下の実施形態では、被検体情報取得装置として、被検体にパルス光を照射し、被検体からの光音響波を受信し、被検体内の血管画像（構造画像）を生成する光音響装置について説明する。以下の実施形態では、光音響装置本体とハンドヘルド型光音響プローブが主に電波による無線通信で情報を授受する光音響装置について説明するが、本発明は、無線通信に代わり。例えば、光通信や、電気配線や光ファイバ等による情報の授受を行う光音響装置にも適用できる。
【００１９】
＜第１の実施形態＞
（装置構成）
以下、図１のブロック図を参照して、本実施形態に係る光音響装置１について説明する。ここで説明する実施形態は、本発明を実施する形態の一例を示すものであり、ここで説明する全ての部位を備えることが本発明における光音響プローブ、または光音響装置を構成する際に必須という訳ではない。光音響装置１は、光音響装置本体１０と、光音響プローブ１８０とを含んで構成されている。光音響装置本体１０は、コンピュータ１５０、表示部１６０、入力部１７０、無線インターフェース１７７を有している。コンピュータ１５０には、演算部１５１、記憶部１５２、制御部１５３が含まれ、超音波プローブで得られた信号データに基づいて画像データを作成する機能等を備える。光音響プローブ１８０は、本発明の第一の特徴点であるメモリ部４００、第二の特徴点であるＡ／Ｄ変換機能を備える信号処理部１４０の他、光源部２００、ドライバ２０１、受信部１２０、プローブ制御部３０１、無線インターフェース３０２、電源部５００を含んで構成されている。本発明の光音響プローブでは、被検体１００が光照射を受けて被検体内（表面を含む）で発生する光音響波を受信して受信信号を出力する受信部１２０を経たアナログ信号を、デジタル信号に変換する信号処理部１４０を備えることで、プローブ内で信号のデジタル化を行いプローブ内での信号を扱い易くしている。また、信号処理部１４０で変換されたデジタル信号に基づく信号データを記憶するメモリ部４００を備えることで、例えば、無線により信号データを光音響装置本体１０に送る際に通信状態が良好でなく、信号データの消失が危惧される場合であっても、メモリ部４００からデータを読み出すことが可能等の効果を生じ得る。ここで、図２をも参照して、まず本実施形態の光音響プローブについて説明する。
【００２０】
（プローブ１８０）
図２は、本実施形態に係る光音響プローブ１８０の模式図である。プローブ１８０は、光源部２００、ドライバ２０１、受信部１２０、信号処理部１４０、プローブ制御部３０１、無線インターフェース３０２、メモリ部４００ａ、４００ｂ、電源部５００及び、ハウジング１８１を含んで構成されている。図２においては、理解しやすくするために、敢えてドライバ２０１、信号処理部１４０、プローブ制御部３０１、無線インターフェース３０２については、省略している。ハウジング１８１は、光源部２００、ドライバ２０１、受信部１２０、信号処理部１４０、プローブ制御部３０１、無線インターフェース３０２、メモリ部４００を囲う筺体である。ユーザーは、ハウジング１８１を把持することにより、プローブ１８０をハンドヘルド型プローブとして利用できる。なお、図中のＸＹＺ軸は、プローブを静置した場合の座標軸を示すものであり、プローブ使用時の向きを限定するものではない。
【００２１】
図２（ａ）に示すプローブ１８０において、１８２は開閉可能なふたである。メモリ部４００として、ＳＤメモリカード４００ａを用いる例を示している。ＳＤメモリカード４００ａは、ふた１８２を開け、ユーザーによる着脱を可能としている。ふた１８２の開閉部分は防水構造とすることが好適であり、内部のＳＤメモリカード４００ａや不図示のカードスロットに水が付着しない構造とすることができる。
【００２２】
図２（ｂ）に示すプローブ１８０においては、メモリ部４００として、ＵＳＢメモリ４００ｂを用いて構成した例を示している。１８３はＵＳＢコネクタである。ＵＳＢメモリ４００ｂは、ユーザーによる着脱が可能である。不図示であるが、ＵＳＢメモリ４００ｂにも防水構造の機構を設けると好適である。例えば、防水構造は不図示のふたの実装や、ＵＳＢメモリ４００ｂ本体上部にシール材を実装した構造とすることができる。
【００２３】
（光源部２００）
光源部２００（図１も参照）は、被検体１００に照射するための光を発生させるもので、光源部２００としては、例えばパルス光を発生させ、かつ、酸素飽和度などの物質濃度を取得する場合には、複数の波長を出力できる光源が好適である。また、光源部２００は、プローブ１８０のハウジング内に実装することが好的であり、その場合には、図２に示したように半導体レーザや発光ダイオード等の半導体発光素子を用いるのが好ましい。複数の波長を出力する場合には、異なる波長の光を発生する複数の種類の半導体レーザや発光ダイオードを用い、切り換え発光することにより実現できる。必要に応じて光源部２００を構成する光源自体は、プローブ１８０の外部（例えば、本体１０側）に設け、光ファイバ等を用いてプローブ内に導光する構成とすることも可能である。本願発明において光を射出する光射出部は、プローブ１８０の被検体１００に接するか近接する領域に設けられた光の射出端部の意味である。その意味では図１や図２に示した光源２００自体がプローブ１８０の端部に配された場合には、光源の端部自体が光射出部となるが、プローブ内の奥まったところ、または、プローブ外部から光を導光してしてプローブより射出する場合には、プローブにおける光の射出端部が光射出部を構成する。
【００２４】
光源部２００が発する光のパルス幅は、例えば１０ｎｓ以上、１μｓ以下である。また、光の波長としては、４００ｎｍ以上、１６００ｎｍ以下が好適であるが、画像化したい光吸収体の光吸収特性に応じて波長を決定して良い。血管を高解像度でイメージングする場合は、血管での吸収が大きい波長（４００ｎｍ以上、８００ｎｍ以下）を用いてもよい。生体の深部をイメージングする場合には、生体の背景組織（水や脂肪など）において吸収が少ない波長（７００ｎｍ以上、１１００ｎｍ以下）の光を用いてもよい。本実施形態では、光源部２００の光源として半導体発光素子を用いるため、光音響画像を得るには光量が十分でないことが懸念される。すなわち、一回の照射で得られる光音響信号が所望のＳ／Ｎ比に達しない。そのため、第一の周期（発光周期）で発光し、光音響信号を加算平均し、Ｓ／Ｎ比を向上し、加算平均した光音響信号を基に、第二の周期（撮像フレームレートの周期）で光音響画像データを算出することが好適である。ここでは、第一の周期（発光周期）、第二の周期（撮像フレームレートの周期）という言葉を用いて、実施形態を説明するが、本願明細書で用いる「周期」は、「完全に繰り返す時間が一定」である必要はない。すなわち、本願明細書では、一定でない時間間隔で繰り返す場合であっても、「周期」という言葉を用いる。特に、第一の周期においては、休止期間がある場合などを含む。休止期間を含まない時間における繰り返し時間を、本願明細書では周期と呼ぶ。
【００２５】
本実施形態で用いる光源部２００の波長の一例として、７９７ｎｍの波長が挙げられる。すなわち、被検体の深部まで届く波長であり、オキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンの吸収係数が略等しいため血管構造の検出に適している。また、第２の波長として、７５６ｎｍの光源を用いれば、オキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンの吸収係数差を用い、酸素飽和度を求めることができる。図２に示した例では、光源部２００として複数（８個）の半導体発光素子をハウジング１８１の先端に光の射出端が形成されるように並べているが、発光素子の個数や配置等はこれに限定されるものではない。例えば、得ようとする光音響画像の形態等（例えば、広範囲にわたり被検体を照射する）に応じて、適宜選択される。
【００２６】
（ドライバ２０１）
ドライバ２０１（図１参照）はプローブ側制御部３０１の制御により、例えば第一の周期（発光周期）で光源部２００を駆動し、被検体１００に向けて、パルス光を照射する。これにより、被検体１００からは、光音響波が第一の周期（発光周期）で発生する。即ち、ドライバ２０１は光源部２００を、プローブ制御部３０１の指示に従い、第一の周期（発光周期）で駆動し、発光させる。光源部２００として複数の発光ダイオードあるいは半導体レーザを用いる場合には、被検体から光音響信号を得るために、大きな光出力が必要となる。よってドライバ２０１には大電流を流す必要があり、そのためドライバ２０１と光源２００の配線は極力インダクタンス成分を持たないように配線することが望ましい。
【００２７】
（受信部１２０）
受信部１２０（図１も参照）は、第一の周期（発光周期）で被検体１００から発生した光音響波を受信して、アナログ信号としての電気信号（光音響信号）を出力する。つまり、受信部（音響波受信部）１２０は、第一の周期（発光周期）で規定される間隔で光音響波の受信を行う。そのため、受信部１２０は、第一の周期（発光周期）の発光に伴い発生する光音響波を受信して電気信号を出力するトランスデューサと、トランスデューサを支持する支持体とを含んで構成される。トランスデューサを構成する部材として例えば、圧電材料、静電容量型トランスデューサ（ＣＭＵＴ：Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｍｉｃｒｏ−ｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ）、ファブリペロー干渉計を用いたトランスデューサなどを使用できる。圧電材料として例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電セラミック材料や、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の高分子圧電膜材料がある。
【００２８】
第一の周期（発光周期）毎にトランスデューサにより得られる電気信号は時間分解信号である。そのため、電気信号の振幅は、各時刻にトランスデューサで受信される音圧に基づく値（例えば、音圧に比例した値）を表している。
【００２９】
なお、トランスデューサとしては、光音響波を構成する周波数成分（典型的には１００ＫＨｚから１０ＭＨｚ）を検出できるものが好ましい。また、支持体に複数のトランスデューサを並べて配置して、１Ｄアレイ、１．５Ｄアレイ、１．７５Ｄアレイ、または２Ｄアレイと呼ばれるような平面や曲面を形成することも好ましい。
【００３０】
なお、音響波を様々な角度から検出して画像精度を向上させるためには、被検体１００を全周囲から囲むようなトランスデューサ配置が好ましい。また、全周囲を囲めないほど被検体１００が大きい場合は、半球状の支持体上にトランスデューサを配置してもよい。
【００３１】
受信部１２０と被検体１００との間の空間には、光音響波を伝搬させる媒質を配置すると良い。これにより、被検体１００とトランスデューサの界面における音響インピーダンスが整合する。媒質として例えば、水、油、超音波ジェルなどがある。
【００３２】
本実施形態に係る装置が、光音響画像に加えて、音響波の送受信により超音波画像も生成する場合には、トランスデューサは、音響波を送信する送信手段として機能してもよい。受信手段としてのトランスデューサと送信手段としてのトランスデューサとは、単一（共通）のトランスデューサでもよいし、別々の構成であってもよい。
【００３３】
（信号処理部１４０）
信号収集部１４０（図１参照）は、受信部１２０から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する機能を担う。例えば、第一の周期（発光周期）毎の発光に伴い発生する、受信部１２０から出力されたアナログ信号である電気信号を増幅するアンプと、アンプから出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを含んで構成される。またアンプは増幅度を可変できる構成であってもよく、信号収集部１４０は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）チップなどで構成されてもよい。図１では信号収集部１４０として示しているが機能的には信号処理部と捉えるべきである。
【００３４】
ここで信号処理部１４０の動作を説明する。受信部１２０のアレイ状に配置された複数のトランスデューサが出力したアナログ信号は、各々に対応する複数のアンプにより増幅され、各々に対応する複数のＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換レートは入力される信号の帯域の少なくとも２倍以上で行う。前述した様に、光音響波を構成する周波数成分が１００ＫＨｚから１０ＭＨｚであれば、Ａ／Ｄ変換レートは２０ＭＨｚ以上、望ましくは４０ＭＨｚの周波数で変換を行う。なお、信号処理部１４０は、発光制御信号を用いることにより、光照射のタイミングと信号収集処理のタイミングを同期化する。すなわち、第一の周期（発光周期）毎に発光時刻を基準にして、上述したＡ／Ｄ変換レートでＡ／Ｄ変換を開始し、アナログ信号をデジタル信号に変換する。その結果、第一の周期（発光周期）毎に発光時刻からＡ／Ｄ変換レート分の１の時間間隔（Ａ／Ｄ変換間隔）毎のデジタルデータ列が複数のトランスデューサ毎に取得できる。尚、信号処理部１４０は、Ｄａｔａ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ（ＤＡＳ）とも呼ばれる。
【００３５】
（プローブ制御部３０１）
プローブ制御部３０１（図１参照）は、光源部２００の発光タイミング、Ａ／Ｄ変換レートやタイミング等を制御し、光源部２００の発光毎に光音響データを取得する。そして、無線インターフェース３０２、無線インターフェース１７７を介してコンピュータ１５０に光音響データを送信する。同時に、プローブ制御部３０１は、光源部２００の発光毎に取得した光音響データをメモリ部４００に書き込む。すなわち、プローブ制御部３０１はメモリコントローラの機能も有する。プローブ制御部３０１は、受信部１２０についての説明した複数のトランスデューサ毎に、得られる前記デジタル信号に基づく前記信号データを前記メモリ部に記憶させる制御を行うものである。
【００３６】
（無線インターフェース１７７、３０２）
無線インターフェース１７７（図１参照）及び、無線インターフェース３０２（図１参照）は、双方向の通信を行う無線インターフェースである。Ｗｉ−Ｆｉ等の無線ＬＡＮ規格に準拠したデータ通信を行う無線インターフェースであると好適である。少なくとも、第１の周期（発光周期）で取得した光音響データは、第１の周期（発光周期）内で光音響装置本体へ送れる通信速度を有すると良い。また、無線インターフェース１７７、無線インターフェース３０２を介して、光音響装置本体からの設定データ等もプローブ１８０へ送ることも可能である。無線インターフェース、即ち、無線通信手段は、光音響装置本体からの制御データを受信し、プローブ制御部は、この制御データに基づいて光音響プローブの動作を制御することも可能である。
【００３７】
（メモリ部４００）
メモリ部４００（図１参照）は着脱可能な不揮発性メモリ、例えば、フラッシュメモリを用いて構成するのが好適である。フラッシュメモリ等の不揮発性メモリを用いた場合は、測定後にプローブ１８０から取り外し光音響装置本体あるいは他のコンピュータで光音響データを読み込むことができる。また、プローブ１８０からメモリを取り外し他のコンピュータで光音響データを読み込む動作中に、異なるメモリ（フラッシュメモリ）をプローブ１８０に実装することによって、測定と読み出しを同時に行うこともできる。また、フラッシュメモリとして、汎用性の高いＵＳＢメモリやＳＤメモリカード等を用いると、光音響装置本体あるいは他のコンピュータで光音響データを読み込む際、特別な読み込み装置を新たに必要としない利点もある。
【００３８】
また、本実施形態ではメモリ部４００は着脱可能な不揮発性メモリで構成した例について説明するが、メモリ部４００はＲＡＭ等の揮発性メモリで構成することもできる。ＲＡＭ等の揮発性メモリとする場合には、記憶した光音響データが消失しないように、電源を常にメモリ４００に印加する構成とする。そして、測定後に、不図示のＵＳＢ規格やＩＥＥＥ１３９４規格等のインターフェースや、無線インターフェース１７７、無線インターフェース３０２を介して、光音響装置本体あるいは他のコンピュータに光音響データを送出できる様にする。
【００３９】
不揮発性メモリの着脱による光音響データの送出や、ＵＳＢ規格やＩＥＥＥ１３９４規格等のシリアルバス規格に準拠したインターフェースを介した光音響データの送出等の、メモリ４００に記憶された光音響データを送出する手段を、本願明細書ではデータ送出手段と呼ぶ。また、メモリに記憶されたデータの読み込みがなされた場合には、メモリ部４００に記憶されている読みこんだデータをプローブ制御部３０１は消去すると、メモリ部４００の記憶領域を確保することが可能となる。
【００４０】
（電源部５００）
電源部５００（図１参照）は、ハウジング１８１内部に実装され、プローブ１８０内の光源部２００、ドライバ２０１、受信部１２０、信号処理部１４０、プローブ制御部３０１、無線インターフェース３０２、メモリ４００に電力を供給する。特に光源の発光に大きな電力が必要なため、電源部５００は、エネルギー密度の高いニッケル水素電池、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池等の二次電池が好適である。また、充電可能な電池を使用することによって、電池交換等の手間を省くことができる。電源として、二次電池の例を示したが、例えば光音響装置本体１０と不図示の電源ケーブルで接続され電力を供給する形態であっても良い。この場合、電源ケーブルが光音響装置本体１０とプローブ１８０間を接続され、操作上の自由度が下がるが、電池の放電により電力供給ができなくなると言う問題が生じることを防止することができる。
【００４１】
次いで、光音響装置本体１０の構成部位について説明する。
【００４２】
（コンピュータ１５０）
コンピュータ１５０（図１参照）は、演算部１５１、記憶部１５２、制御部１５３を含んで構成され、第一の周期（発光周期）毎に無線インターフェース１７７から出力された光音響データを、第二の周期（以下では、撮像フレームレートの周期とも称する）に従って合成し、光音響信号に基づくデータとして記憶部１５２に記憶する。ここで、合成とは、単純な加算に限らず、重みづけ加算、加算平均、移動平均などを含む。以下では主に加算平均を例にとって説明するが、加算平均以外の合成方法を適用することもできる。コンピュータ１５０は、記憶部１５２に記憶された光音響信号に基づく信号データに対して画像再構成などの処理を行うことにより、第二の周期（撮像フレームレートの周期）で規定される期間内に光音響画像データを生成する。コンピュータ１５０は、画像信号処理部と捉えることもできる。
【００４３】
そして、表示部１６０は、第二の周期（撮像フレームレートの周期）の光音響画像データに基づき画像を表示する。第二の周期（撮像フレームレートの周期）の光音響画像データを表示部１６０が表示できないフレームレートの場合は、不図示のフレームレート変換器により、第二の周期（撮像フレームレートの周期）で生成された光音響画像データを、表示部１６０での表示に適したフレームレートに変換するとよい。
【００４４】
コンピュータ１５０は、必要に応じて、得られた光音響画像データに対して表示のための画像処理やＧＵＩのためのグラフィックを合成する処理を行っても良い。
【００４５】
演算部１５１としての演算機能を担うユニットは、ＣＰＵやＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）チップ等の演算回路で構成できる。これらのユニットは、単一のプロセッサや演算回路から構成されても良いし、複数のプロセッサや演算回路から構成されても良い。
【００４６】
コンピュータ１５０は、第一の周期（発光周期）毎に無線インターフェース１７７から出力されるデジタルデータ列のうち、発光時刻を基準とした同時刻のデータをそれぞれ加算し平均化する。そして、加算平均されたデジタル信号を、第二の周期（撮像フレームレートの周期）ごとに、加算平均後の光音響データとして、記憶部１５２に記憶する。
【００４７】
そして、演算部１５１は、第二の周期（撮像フレームレートの周期）毎に、記憶部１５２に記憶された加算平均された光音響データに基づいて、画像再構成による光音響画像データ（構造画像や機能画像）の生成や、その他各種の演算処理を実行する。演算部１５１は、入力部１７０から、測定条件や被検体音速や保持部の構成などの各種パラメータ入力を受け付けて、演算に用いてもよい。
【００４８】
演算部１５１が電気信号を３次元のボリュームデータに変換するときの再構成アルゴリズムとしては、タイムドメインでの逆投影法、フーリエドメインでの逆投影法、モデルベース法（繰り返し演算法）など、任意の手法を採用できる。タイムドメインでの逆投影法として、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  ｂａｃｋ−ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ（ＵＢＰ）、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｂａｃｋ−ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ（ＦＢＰ）、または整相加算（Ｄｅｌａｙ−ａｎｄ−Ｓｕｍ）などが挙げられる。
【００４９】
光源部２００が２波長の光を切り替えて射出できる構成である場合、演算部１５１は、画像再構成処理によって、第１の波長の光に由来する光音響信号から第１の初期音圧分布を、第２の波長の光に由来する光音響信号から第２の初期音圧分布を生成してもよい。さらに、第１の初期音圧分布を第１の波長の光の光量分布で補正することによって第１の吸収係数分布を、第２の初期音圧分布を第２の波長の光の光量分布で補正することによって第２の吸収係数分布を取得する。さらに、第１および第２の吸収係数分布から、酸素飽和度分布を取得することができる。なお、最終的に酸素飽和度分布が得られれば良いので、演算の内容や順序はこれに限られない。
【００５０】
記憶部１５２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの揮発性のメモリや、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスクやフラッシュメモリなどの非一時記憶媒体により構成される。なお、プログラムが格納される記憶媒体は、非一時記憶媒体である。また、記憶部１５２は、複数の記憶媒体から構成される。
【００５１】
記憶部１５２は、第二の周期（撮像フレームレートの周期）で加算平均された光音響データや、演算部１５１により生成される光音響画像データや、光音響画像データに基づいた再構成画像データなど、各種のデータを保存できる。
【００５２】
制御部１５３は、ＣＰＵなどの演算素子で構成される。制御部１５３は、光音響装置の各構成の動作を制御する。制御部１５３は、入力部１７０からの測定開始などの各種操作による指示信号を受けて、光音響装置の各構成を制御してもよい。また、制御部１５３は、記憶部１５２に格納されたプログラムコードを読み出し、光音響装置の各構成の動作を制御する。ユーザーからの指示や光音響装置本体からの設定値（第一の周期（発光周期）、繰り返し回数、光源の光量、Ａ／Ｄ変換レート等）を、制御部１５３は、無線インターフェース１７７、無線インターフェース３０２を介して、プローブ制御部３０１に送る。
【００５３】
コンピュータ１５０は、専用に設計されたワークステーションであってもよい。コンピュータ１５０はまた、汎用的なＰＣやワークステーションを、記憶部１５２に格納されたプログラムの指示に従って動作させたものであっても良い。また、コンピュータ１５０の各構成は異なるハードウェアによって構成されてもよい。また、コンピュータ１５０の少なくとも一部の構成は同一のハードウェアで構成されてもよい。
【００５４】
図３は、本実施形態に係るコンピュータ１５０の具体的な構成例を示す。本実施形態に係るコンピュータ１５０は、ＣＰＵ１５４、ＧＰＵ１５５、ＲＡＭ１５６、ＲＯＭ１５７、外部記憶装置１５８を含んで構成される。また、コンピュータ１５０には、表示部１６０としての液晶ディスプレイ１６１、入力部１７０としてのマウス１７１、キーボード１７２が接続されている。
【００５５】
また、コンピュータ１５０および受信部１２０は、共通の筺体に収められた構成で提供されてもよい。また、筺体に収められたコンピュータで一部の信号処理を行い、残りの信号処理を筺体の外部に設けられたコンピュータで行ってもよい。この場合、筺体の内部および外部に設けられたコンピュータを総称して、本実施形態に係るコンピュータとすることができる。すなわち、コンピュータを構成するハードウェアが一つの筺体に収められていなくてもよい。コンピュータ１５０として、クラウドコンピューティングサービスなどで提供される、遠隔地に設置された情報処理装置を用いても構わない。
【００５６】
（表示部１６０）
表示部１６０（図１参照）は、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などのディスプレイで構成できる。コンピュータ１５０により得られた被検体情報等に基づく画像や特定位置の数値等を表示する装置である。表示部１６０は、前述した第二の周期のフレームレート（撮像フレームレート）の再構成画像データ、あるいは、不図示のフレームレート変換器でフレームレートが変換された再構成画像データを表示する。表示部１６０のフレームレートは例えば、５０Ｈｚや６０Ｈｚや７２Ｈｚや１２０Ｈｚが一般的である。第二の周期のフレームレート（撮像フレームレート）を表示部１６０のフレームレートに合わすことによって、不図示のフレームレート変換器を必要としない構成が実現できる。表示部１６０は、画像や装置を操作するためのＧＵＩを表示してもよい。表示部１６０またはコンピュータ１５０において画像処理（輝度値の調整等）を行ってもよい。
【００５７】
ユーザー（医師や技師等）は、表示部１６０に表示された光音響画像を確認する。表示部１６０に表示される画像は、ユーザーやコンピュータ１５０からの保存指示に基づいて、コンピュータ１５０内のメモリや、光音響装置と通信ネットワークで接続されたデータ管理システムなどに保存されても良い。また、表示部１６０は、コンピュータ１５０で生成された画像の他にＧＵＩなどを表示してもよい。また、プローブ１８０の電源部５００の充電状態や、メモリ４００の使用状態を表示しても良い。
【００５８】
（入力部１７０）
入力部１７０（図１参照）は、ユーザーが情報を入力できるように構成されており、ユーザーからの指示などを受け付ける機能を備える。ユーザーは、入力部１７０を用いて測定開始や終了の指示や、作成画像の保存指示などの操作を行うことができる。入力部１７０としては、ユーザーが操作可能な、マウスやキーボードや専用のつまみ等で構成される操作コンソールを採用できる。また、表示部１６０をタッチパネルで構成し、表示部１６０を入力部１７０として利用してもよい。入力部１７０は、ユーザーからの指示や数値などの入力を受け付け、コンピュータ１５０に伝達する。また、前述したように、プローブ１８０のメモリ４００の内容を読み込むために、ＵＳＢ規格やＩＥＥＥ１３９４規格等のインターフェースやＳＤメモリカードリーダ等のインターフェースも有する。
【００５９】
なお、光音響装置の各構成はそれぞれ別の装置として構成されてもよいし、一体となった１つの装置として構成されてもよい。また、光音響装置の少なくとも一部の構成が一体となった１つの装置として構成されてもよい。光音響装置１は、被検体１００を保持して形状を安定させる保持部材を備えていても良い。保持部材としては光透過性と音響波透過性がともに高いものが好ましい。例えば、ポリメチルペンテンやポリエチレンテレフタレート、アクリルなどを利用できる。
【００６０】
（被検体１００）
被検体１００は、本願の光音響装置を構成するものではないが、以下に説明する。本実施形態に係る光音響装置は、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目的として使用できる。よって、被検体１００としては、生体、具体的には人体や動物の乳房や各臓器、血管網、頭部、頸部、腹部、手指および足指を含む四肢などの診断の対象部位が想定される。例えば、人体が測定対象であれば、オキシヘモグロビンあるいはデオキシヘモグロビンやそれらを含む多く含む血管あるいは腫瘍の近傍に形成される新生血管などを光吸収体の対象としてもよい。また、頸動脈壁のプラークなどを光吸収体の対象としてもよい。また、メチレンブルー（ＭＢ）、インドシニアングリーン（ＩＣＧ）などの色素、金微粒子、またはそれらを集積あるいは化学的に修飾した外部から導入した物質を光吸収体としてもよい。また、穿刺針や穿刺針に付された光吸収体を観察対象としてもよい。被検体は、ファントムや試験対象物などの無生物であっても良い。
【００６１】
（動作の説明）
図４は、本発明の第１の実施形態における光音響プローブ１８０の動作を説明するためのタイミング図である。図４において横軸は時間軸である。図４を用いて、本発明の第１の実施形態における動作を説明する。制御部１５３は、ユーザーからの指示や光音響装置本体１０からの設定値を、無線インターフェース１７７、無線インターフェース３０２を介して、プローブ制御部３０１に送る。そして、プローブ制御部３０１は前記設定値を基に以下の制御を行う。プローブ制御部３０１はマイコンにより構成し、ファームウエアで制御すると比較的簡単に実現できる。また、マイコンの代わりに、ＦＰＧＡあるいは専用のハードウェアにより、プローブ制御部３０１を構成しても良い。
【００６２】
図４において、Ｔ１の周期は第一の周期（発光周期：ｔｗ１）を示す。Ｔ１は発光制御信号であり、Ｔ１の立ち上がりエッジでプローブ１８０の光源部２００は発光し、発光に伴う光音響信号をＡ／Ｄクロック（Ａ／Ｄ変換レート：ｔｗａ）毎に以下に示すように取得する。図４ＴａはＡ／Ｄクロックである。Ａ／Ｄ変換器は、Ａ／Ｄクロックの立ち上がりエッジで、アナログ信号である光音響信号Ｔｓをデジタル信号に変換する。そして、図４Ｔｄに示すように、発光制御信号（光源の発光）を基準に、Ａ／Ｄ変換器はデジタル信号に変換された光音響データ（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、・・・）を出力する。また、次の周期の発光制御信号により光源は発光し、発光制御信号（光源の発光）を基準に、Ａ／Ｄ変換器はデジタル信号に変換された光音響データ（Ｄ１’、Ｄ２’、Ｄ３’、・・・）を出力する。
【００６３】
そして、プローブ制御部３０１は、得られた光音響データをメモリ部４００に記憶するとともに、無線インターフェース１７７、無線インターフェース３０２を介して、コンピュータ１５０へ出力する。
【００６４】
なお、第一の周期（発光周期）：ｔｗ１の長さは、皮膚に対する最大露光許容量（ＭＰＥ：Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｅｒｍｉｓｓｉｂｌｅ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）を考慮して、設定することがよい。なぜなら、第一の周期ｔｗ１の長さが短くなるほど、ＭＰＥ値が小さくなるからである。たとえば、測定波長が７５０ｎｍ、パルス光のパルス幅が１μｓｅｃであり、第一の周期ｔｗ１が０．１ｍｓｅｃである場合には、皮膚に対するＭＰＥ値は、約１４Ｊ／ｍ２である。一方、光出射部１１３から照射されるパルス光のピークパワーが２ｋＷで、光出射部１１３からの照射面積が１５０ｍｍ２である場合は、光源部２００から人体などの被検体１００に照射される光エネルギーは、約１３．３Ｊ／ｍ２になる。この場合は、光出射部１１３から照射される光エネルギーがＭＰＥ値以下になる。このように、第一の周期ｔｗ１が０．１ｍｓｅｃ以上であれば、ＭＰＥ値以下であることが保証できる。このように、第一の周期ｔｗ１とパルス光のピークパワーと照射面積からＭＰＥ値を超えない範囲で設定する。半導体発光素子を光源とした場合、被検体内部で発生する光音響波は非常に微弱である。そのため、光音響装置は光音響信号のＳ／Ｎを向上させるために、発光制御信号から同時刻のデジタル信号を加算平均する。光音響信号のＳ／Ｎを向上させるためには、後述するように、加算平均回数を多くする必要があるが、説明をわかりやすくするため、図４では加算平均回数を２回としている。すなわち、２回の発光に伴う光音響信号を加算平均しＳ／Ｎ比を向上させるタイミング図を用いて説明する。具体的には図４Ｔｄにおいて、同じ番号を付けた光音響データ同士（Ｄ１とＤ１’、Ｄ２とＤ２’、Ｄ３とＤ３’、・・・）を加算平均する。そして加算平均することによって、光音響データのＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００６５】
第１の実施形態では、この加算平均を光音響装置本体１０で行う構成である。
【００６６】
前述した図４Ｔｄに示した光音響データは無線インターフェース３０２、無線インターフェース１７７を介して、光音響装置本体１０のコンピュータ１５０に送られる。そして、コンピュータ１５０は前述の加算平均処理を行う。さらに、コンピュータ１５０は、以下の処理を行い、再構成画像データを生成する。
【００６７】
次に、図５を用いて、光音響装置本体１０の動作を説明する。図５は、本発明の第１の実施形態における光音響装置本体１０の動作を説明するためのタイミング図である。図５において横軸は時間軸である。
【００６８】
図５Ｔ１からＴ３に示すように、第一の周期：ｔｗ１で光源部２００は被検体への光の照射を８回行い、各光の照射に伴って被検体から発生する光音響信号をする（（１）〜（８））。発光回数は図５のタイミングチャートをわかりやすく図示するために８回としたが、この回数に限定するものではない。コンピュータ１５０は、得られた光音響データを加算平均し、加算平均された光音響データＡ１を撮像フレームレートの周期：ｔｗ２毎に得る。なお、加算平均に代えて単純平均や移動平均や重み付け平均等を行ってもよい。具体的な数値の例を挙げると、第一の周期ｔｗ１の時間が０．１ｍｓｅｃ、撮像フレームレートが６０Ｈｚの場合は、撮像フレームレートの周期：ｔｗ２が１６．７ｍｓｅｃとなり、撮像フレームレートの周期内で加算平均回数を１６７回にするとよい。
【００６９】
第二の周期（撮像フレームレートの周期）ｔｗ２で規定される時間間隔の間に、加算平均された光音響データＡ１を基に、再構成のための処理を行うことで、再構成画像データＲ１が得られる。そして、再構成画像データは、撮像フレームレートｔｗ２の周期で演算部によって順次算出され、表示部１６０は再構成画像データを順次表示する。
そして、ユーザーは、表示装置部１６０を観察し診断等を行うことが可能となる。
【００７０】
しかし、無線インターフェースを介して、光音響データを伝達した場合、例えば、外来ノイズや、他の無線機器との混信により、画像が乱れることがある。本発明の第１の実施形態によれば、プローブ１８０内のメモリ部４００に光音響装置本体に送った光音響データを記憶する構成である。そのため、例えば、通信が不安定となっても、測定後に、メモリ部４００に記憶されている光音響データを光音響装置本体や他のコンピュータで読み込み、加算平均や再構成処理を行うことにより、画像乱れの無い再構成画像を得ることができる。
【００７１】
なお、測定後にメモリ部４００に記憶されている光音響データを、光音響装置本体や他のコンピュータで読み込む場合、前述したデータ送出手段を用いると良い。また、プローブ制御部を用いて、メモリ部４００に記憶するデータ量以下のデータ量を有する（信号処理部で得られた）デジタル信号に基づく信号データを、無線通信手段に出力させるようにしても良い。
【００７２】
また、データ送出手段として、ＵＳＢ規格や、ＩＥＥＥ１３９４規格等のシリアルバス規格に準拠したインターフェースを用いる場合等は、電源部５００の二次電池の充電も同時に行うと良い。データ送出手段として、無線インターフェース１７７、無線インターフェース３０２を用いる場合等は、プローブホルダを設けると良い。プローブホルダは、無線インターフェースの通信状態の良い場所に設置する。そして、プローブホルダにプローブ１８０の電源部５００の二次電池の充電を行うための電極やコネクタを設け、プローブホルダにプローブ１８０をセットすることによって、充電を開始すると同時に、光音響データを光音響装置本体や他のコンピュータで自動的に読み込んでもよい。本実施形態によれば、プローブ１８０から光音響装置本体１０への通信が不安定であった場合であっても、測定後にメモリ部４００に記憶されている光音響データを、光音響装置本体や他のコンピュータで読み込み、加算平均や再構成処理を行うことにより、画像乱れの無い再構成画像を得ることができる。その結果、ユーザーはたとえ無線インターフェースの通信状態が悪くとも、画像乱れの無い再構成画像を測定後に確認することができる。
【００７３】
＜第２の実施形態＞
本第２の実施形態は、さらに、無線インターフェースの通信容量を下げる形態である。さらに、通信容量を下げることによって、無線インターフェースの信頼性を上げることができる。例えば、誤り訂正等の処理を行うためのデータを付加や、再送等の処理を行うことができる。
【００７４】
第２の実施形態では、光音響信号に基づく信号データを、さらに、圧縮して伝送する。例えば、各トランスデューサの出力である光音響信号は時間軸方向で相関が高い。この関係を利用して、例えばＤＰＣＭ（差分パルス符号変調）等を行い圧縮して新たな信号データを生成し無線インターフェース３０２、無線インターフェース１７７を介して伝送してもよい。また、第一の周期（発光周期）毎に送る同時刻のデータ間でＤＰＣＭ（差分パルス符号変調）等を行い圧縮して伝送してもよい。また、非可逆的な圧縮を行っても良い。また、第二の周期（撮像フレームレートの周期）毎に送る同時刻のデータ間でＤＰＣＭ（差分パルス符号変調）等を行い圧縮して伝送してもよい。また、非可逆的な圧縮を行っても良い。さらに簡便な方法として、第二の周期（撮像フレームレートの周期）毎に送るデータを間引き（撮像フレーム間引き）、光音響信号に基づくデータを伝送しても良い。
【００７５】
非可逆的な圧縮を行う場合、無線インターフェースを介して伝送した光音響信号に基づくデータは不正確なデータとなるので再構成画像の劣化が発生する。また、撮像フレーム間引きを行っても、再構成画像の動きが不連続になる再構成画像の劣化が生じる。
【００７６】
この様な画質の劣化が伴う場合であっても、ユーザーが正確な再構成画像を見る必要がある場合は、プローブ１８０内のメモリ部４００に記憶された光音響信号に基づく信号データを送出手段を用いて読み出し、再構成データを作成して観察することが可能である。この様に第３の実施形態によれば、さらに無線インターフェースの通信容量を下げることが可能となるので、無線インターフェースの信頼性を上げることができる。
【００７７】
さらに、第１の実施形態同様に、光音響プローブ１８０から光音響装置本体１０への通信状態が不安定であった場合であっても、測定後にメモリ４００に記憶されている光音響信号に基づくデータから、画像乱れの無い再構成画像を得ることができる。また、非可逆的な圧縮や撮像フレーム間引きを行った場合、測定時に正確な画像をユーザー見ることができないが、測定後にメモリ４００に記憶されている光音響信号に基づくデータから、正確な再構成画像を得ることができる。
【００７８】
その結果、ユーザーは必要に応じて、画像乱れの無い正確な再構成画像を確認することができる。
【００７９】
＜第３の実施形態＞
前述したどのようなデータ送出手段であっても、メモリ部４００に記憶された光音響信号に基づくデータを送出（読み出）した後に、読みだした光音響信号に基づくデータを消去することによって、メモリ容量が不足することを防ぐことができる。一方、光音響信号に基づく信号データを送出したことをユーザーが管理し、消去するのは、手間がかかり、また、誤って他の光音響信号に基づくデータを消去する危険もある。このような対策のため、光音響信号に基づく信号データそれぞれに、送出フラグデータを付加し、読みだした際に送出フラグを立てる様にするとよい。例えば、送出フラグが立っていた場合は、プローブ制御部３０１は、該当する光音響信号に基づく信号データを消去するとよい。
【００８０】
また、メモリ部４００の空き容量が所定の値より少ない場合、光音響装置本体１０の例えば表示部１６０（警告手段を兼ねる）に「メモリ容量不足」等のメッセージの表示や、不図示の音声出力部（警告手段を兼ねる）から警告音等を発生すると良い。この場合、メモリ部４００の空き容量をプローブ制御部３０１が無線インターフェース３０２、無線インターフェース１７７を介して、光音響装置本体１０に送出する。さらに、光音響装置本体１０のコンピュータ１５０は、メモリ部４００の空き容量から、測定可能時間を計算し、光音響装置本体１０の例えば表示部１６０に「測定可能時間」を表示しても良い。また、プローブ１８０自体に不図示ではあるが、表示や発光や音声発生するデバイス（警告手段）を実装し、メッセージの表示や警告音等を発生しても良い。
【００８１】
さらに、プローブ制御部３０１は、測定中にメモリ部４００の空き容量が足りなくなった場合、メモリ部４００に記憶されている光音響信号に基づくデータの内、古いものから順次消去し、空き容量を確保しても良い。
【００８２】
前記電源部５００の電源容量が所定の値以下の場合についても、測定可能な時間が制限される。そこで、メモリ部４００の容量不足時と同様に、電源部５００の電源容量をプローブ制御部３０１が無線インターフェース３０２、無線インターフェース１７７を介して、光音響装置本体１０に送出する。そして、光音響装置本体１０の例えば表示部１６０に「電源容量不足」等のメッセージの表示や、不図示の音声出力部から警告音等を発生すると良い。さらに、光音響装置本体１０のコンピュータ１５０は、電源部５００の電源容量から、測定可能時間を計算し、光音響装置本体１０の例えば表示部１６０に「測定可能時間」を表示しても良い。また、プローブ１８０自体に、表示や発光や音声発生するデバイスを実装し、メッセージの表示や警告音等を発生しても良い。
【００８３】
以上説明した様に、メモリ部４００の空き容量や電源部５００の電源容量を管理することにより、測定中にメモリ部４００の容量や電源部５００の電源容量が足りなくなり、測定ができなくなることを防止することができる。
【００８４】
（その他）
プローブ制御部３０１は、光音響信号に基づく信号データと共に、患者を特定するＩＤ、測定条件、測定時刻、ユーザー名、病院名のうち少なくとも１つ以上の情報をメモリ部４００に記憶する。これらの情報は、光音響装置本体１０のコンピュータ１５０は、無線インターフェース１７７、無線インターフェース３０２を介して、プローブ制御部３０１にこれらの情報を測定前に送出する。
【００８５】
このように、患者を特定するＩＤ、測定条件、測定時刻、ユーザー名、病院名等を光音響信号に基づくデータと共にメモリ部４００に記憶することによって、測定後に光音響信号に基づくデータを、光音響装置本体１０や別のコンピュータに送出する際、光音響信号に基づくデータの測定時の情報を容易に管理できる。また、無線インターフェース１７７、無線インターフェース３０２は電波による無線通信である構成を一例として示したが、無線光通信や光ファイバや有線による通信であっても適応可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１  光音響装置
１２０  受信部
１４０  信号収集部
１８０  光音響プローブ
４００  メモリ部
【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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