(57)【要約】【課題】  光が被検体に複数回にわたって照射されることで得られた信号を通信する際の通信データ量を低減できる超音波プローブ、及びそれを備えた光音響装置を提供すること。【解決手段】  被検体に光を照射する光照射部と、前記被検体に光が照射されることによって生じる音響波を受信して電気信号に変換する音響波受信部と、前記電気信号をデジタル化してデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部と、前記光が被検体に複数回にわたって照射されることで得られた複数の前記デジタル信号を積算して積算信号を出力する積算手段と、前記積算信号の通信を行う通信部と、を有する超音波プローブ。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に光を照射する光照射部と、
前記被検体に光が照射されることによって生じる音響波を受信して電気信号に変換する音響波受信部と、
前記電気信号をデジタル化してデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部と、
前記光が被検体に複数回にわたって照射されることで得られた複数の前記デジタル信号を積算して積算信号を出力する積算手段と、
前記積算信号の無線通信を行う通信部と、を有する超音波プローブ。
【請求項２】
前記積算手段は、前記積算信号を除算する、除算処理を行うことが可能に構成されている請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項３】
前記積算手段は、前記電気信号の積算回数を変えることが可能に構成されている請求項１または２に記載の超音波プローブ。
【請求項４】
前記光照射部から照射される光はパルス光であり、
前記超音波プローブは、前記デジタル信号を保存する記憶部を有し、前記メモリ部に保存されたデータ量が所定値以上の場合、前記光照射部から照射される前記パルス光の繰り返し周波数を小さくする制御を行う請求項１乃至３のいずれか一項に記載の超音波プローブ。
【請求項５】
前記音響波受信部は、超音波の送信を行うことが可能に構成されている請求項１乃至４のいずれか一項に記載の超音波プローブ。
【請求項６】
前記光照射部が、複数の半導体発光素子を含み構成される光源をさらに有する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の超音波プローブ。
【請求項７】
被検体に光を照射する光照射部と、
前記被検体に光が照射されることによって生じる音響波を受信して電気信号に変換する音響波受信部と、
前記電気信号をデジタル化してデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部と、
前記光が被検体に複数回にわたって照射されることで得られた複数の前記デジタル信号を積算して積算信号を出力する積算手段と、
前記積算信号の通信を行う通信部と、を有する超音波プローブ。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の超音波プローブと、前記通信部から前記被検体に関する情報を取得する信号処理手段とを有する光音響装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波プローブ、及びそれを備えた光音響装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光音響効果を利用して被検体内部の形態や機能を画像化する光音響装置が研究されている。このような従来の光音響装置では、使用者の指示を受けると、光音響装置の内部のコントローラが光源の駆動回路に信号を送り、光源がパルス光を発生させる。このパルス光が被検体に照射されると、光音響波が発生する。この光音響波は、探触子により受信され電気信号（光音響信号）に変換される。コントローラはこの光音響信号に対して画像再構成等の信号処理を行うことで、得られた画像を使用者に提示する。
【０００３】
特許文献１における光音響画像化装置が示されている。特許文献１において、光音響信号をプローブで波長ごとに複数回取得しケーブルで本体側に伝送する。そして、本体側で複数の光音響信号を加算平均することで光音響信号のシグナル／ノイズ（Ｓ／Ｎ）比の向上を図っている。
【０００４】
一方、近年、無線通信技術が進歩しており、通信速度向上、通信デバイスの小型化が進んでいる。特許文献２に本体とプローブ間のデータ通信を無線で行う超音波プローブの例が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−６１４１号公報
【特許文献２】特表２００２−５３０１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の光音響装置においては、高画質化のためプローブ内の超音波受信素子の数を増えていくにつれ、ケーブル内の線数が多くなり、ケーブル径、ケーブル重量が増大する。これによりプローブの取り回しがしにくくなるという課題を見出した。
【０００７】
特許文献２のような超音波プローブに用いられている無線通信技術により特許文献１で見出した問題に対応しようとしても、光音響装置に特有の課題が生じうる。すなわち、ノイズ低減効果を得るために、複数回にわたって光音響信号を取得しようとすると、通信データ量が著しく増加し、通信帯域を圧迫しフレームレートが低下するという課題がある。
【０００８】
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、複数回にわたって光音響信号を取得して光音響測定を行う際の通信データ量を低減し、フレームレートの低下を抑制できる光音響装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る超音波プローブは、被検体に光を照射する光照射部と、前記被検体に光が照射されることによって生じる音響波を受信して電気信号に変換する音響波受信部と、前記電気信号をデジタル化してデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部と、前記光が被検体に複数回にわたって照射されることで得られた複数の前記デジタル信号を積算して積算信号を出力する積算手段と、前記積算信号の無線通信を行う通信部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る超音波プローブによれば、光が被検体に複数回にわたって照射されることで得られた信号を通信する際の通信データ量を低減できる超音波プローブ、及びそれを備えた光音響装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る超音波プローブを説明するためのブロック構成図。
【図２】本発明の実施形態に係る超音波プローブを説明するための動作フローチャート。
【図３】本発明の実施形態に係る超音波プローブを説明するための動作フローチャート。
【図４】本発明の実施形態に係る超音波プローブを説明するためのタスクメモリの内容を示す図。
【図５】本発明の実施形態に係る超音波プローブを説明するための動作タイミングを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に図面を参照しつつ、本発明の実施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、形状及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。
【００１３】
本実施形態に係る光音響装置は、被検体に光（電磁波）を照射することにより被検体内部で発生した音響波を受信して、被検体内部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。このとき取得される特性情報は、光照射によって生じた音響波の発生源分布、被検体内部の初期音圧分布、あるいは初期音圧分布から導かれる光エネルギー吸収密度分布や吸収係数分布、組織を構成する物質の濃度分布等を示す。また、特性情報は典型的には画像データであるが、数値の情報等、被検体内部の状態がわかるものであればよい。物質の濃度分布とは、例えば、酸素飽和度分布や酸化・還元ヘモグロビン濃度分布などである。かかる特性情報は被検体情報とも呼ばれることから、本発明の光音響装置を、被検体情報取得装置と呼ぶこともできる。
【００１４】
本発明でいう音響波とは、典型的には超音波であり、音波、超音波、音響波と呼ばれる弾性波を含む。光音響効果により発生した音響波のことを、光音響波または光超音波と呼ぶこともある。被検体情報取得装置の探触子は、被検体内部で発生した音響波を受信する。
【００１５】
＜実施形態１＞
本実施形態は、光音響装置のプローブ部（超音波プローブ）において光音響信号を複数回にわたって取得し、それらを積算して本体部（信号処理手段）に通信させるものである。
【００１６】
（光音響装置）
図１は本実施形態に係る光音響装置を示すブロック構成図である。本実施形態に係る光音響装置は、超音波プローブ１０１と信号処理手段１０２とを有する。本実施形態において、超音波プローブ１０１は主に被検体に由来する光音響信号を取得して、無線によるデータ通信を行い、信号処理手段１０２は主に、超音波プローブから送られてきたデータを受信して被検体の情報を取得する、という構成である。以下、各々について詳細に説明する。
【００１７】
（超音波プローブ）
図１において、符号１０１は被検体１０３に光を照射するとともに、被検体１０３で発生した音響波を受信し、光音響信号と呼ばれる電気信号に変換する超音波プローブである。また、本実施形態における超音波プローブは被検体１０３に対し超音波を送信するとともに、被検体１０３内部の組織から反射して戻ってきた超音波を受信し、超音波信号と呼ばれる電気信号に変換する機能も有している。超音波プローブ１０１は、光音響装置１１０のプローブ部１０１と呼ぶこともできる。なお、被検体に照射される光は典型的にはパルス光である。  超音波プローブ１０１と信号処理手段１０２との間は無線によるデータ通信が可能であり、プローブ部で生成した制御信号、光音響信号、超音波信号といった信号をデジタル化したうえで本体部１０２に伝送することができる。本実施形態ではデジタル化された光音響信号を光音響信号データと呼ぶ。同様にデジタル化された超音波信号を超音波信号データと呼ぶ。
【００１８】
（信号処理手段）
図１において符号１０２は信号処理手段であり、光音響装置１１０の本体部と呼ぶこともできる。信号処理手段１０２は超音波プローブ１０１から無線によるデータ通信で送られてくる光音響信号データ、超音波信号データを受信し、ノイズ除去などの信号処理を行う。また、得られたデータの画像再構成の処理を行うことによって、画像化を行い、得られた画像を使用者に提示する。また本実施形態において信号処理手段は使用者の指示を入力するためのユーザインタフェース（Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、ＵＩ）１２０を有している。
【００１９】
（被検体）
符号１０３は光音響装置によって情報を取得する対象となる被検体であり、被検者の体の一部である。ここでは乳房を例として説明する。
【００２０】
（音響波受信部）
符号１０４は被検体からの光音響波および超音波を受信し、それぞれ光音響信号、超音波信号と呼ばれる電気信号に変換する音響波受信部である。また、本実施形態における音響波受信部は、超音波の送信を行うことが可能に構成されていることが好ましい。
【００２１】
本実施形態では、１００チャネル以上の音響波受信部が、超音波プローブと被検体とが接する面内において、一次元アレイ状、又は二次元アレイ状に配置されている。音響波受信部１０４は音響素子を含み構成されている。音響素子の例としては、ピエゾ素子あるいは静電容量型トランスデューサを複数含み構成された例である。音響波受信部１０４に電気信号を印加すると超音波プローブ１０１の外部に超音波を送信する。
【００２２】
また、超音波プローブ１０１の外部からの光音響波や超音波を受信すると電気信号を出力する。音響波受信部１０４は超音波の送信や受信時、光音響波の受信時とで、同じ素子を用いてもよいし、それぞれ異なる素子を用いてもよい。
【００２３】
（切り替え回路）
符号１０５は超音波の送信と受信とを切り替えるための切り替え回路であり、アナログスイッチ、マルチプレクサ、保護ダイオードなどで構成される。切り替え回路１０５は同期制御部１１２と接続され、超音波の送信時、超音波受信時、光音響波の受信時それぞれで対応する音響波受信部と周辺回路の接続を切り替える。すなわち、被検体１０３に超音波を送信する時は送信制御部１０８と音響波受信部１０４が接続され、音響波受信部１０４と送信制御部１０８とが接続される。一方、被検体１０３から反射された超音波を受信する際には増幅部１０６と音響波受信部１０４が接続されるようにする。また、被検体からの光音響波を受信する際にも増幅部１０６と音響波受信部１０４が接続されるようにする。
【００２４】
超音波送受信時と光音響波受信時で異なる素子を用いる場合には、超音波受信時には増幅部１０６と超音波受信用の音響波受信部１０４が接続され、光音響波受信時には増幅部１０６と光音響波受信用の音響波受信部１０４が接続されるようにする。また、音響波受信部のチャネル数に対し送信制御部のチャネル数を少なくしておき、複数の素子で回路を共用してもよい。
【００２５】
（プリアンプ回路）
符号１０６は音響波受信部１０４から出力された光音響信号および超音波信号を増幅するためのプリアンプ回路を含み構成される。プリアンプ回路１０６はプログラマブルゲインアンプを含み、外部からの設定によりゲインを動的に変えることができる。プリアンプ回路１０６は同期制御部１１２と接続されており、同期制御部１１２からの指示に基づき、光音響信号の増幅時と超音波信号の増幅時とで、互いに異なる増幅率（ゲイン）の増幅処理を行うことができる。例えば、一般的には光音響信号のほうが超音波信号よりも微弱なため、光音響信号を受信しているときにはゲインを相対的に大きくする一方、超音波信号を受信しているときにはゲインを相対的に小さくする。また、超音波送信からの経過時間が長くなるにつれて、ゲインを増加させ、被検体１０３の深部からの微弱な信号をより高いゲインで増幅するＴＧＣ（Ｔｉｍｅ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）処理を行うこともできる。
【００２６】
（アナログデジタル変換部）
符号１０７は増幅された信号をデジタル化してデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部（Ａ／Ｄ変換部）である。本実施形態において、Ａ／Ｄ変換部１０７は、折り返しノイズの発生を防ぐためのアンチエイリアシングフィルタ、およびＡ／Ｄ変換回路、Ａ／Ｄ変換された光音響信号データ、及び超音波信号データを一次保存するメモリを含む構成される。Ａ／Ｄ変換部１０７は同期制御部１１２と接続され、光源１１１への光照射の制御信号に同期して光音響信号のサンプリングを行う。また、送信制御部１０８からの超音波送信の制御信号に同期して超音波信号のサンプリングを行う。
【００２７】
（送信制御部）
符号１０８は音響波受信部を駆動するためのパルス信号を生成する送信制御部である。実施形態において送信制御部１０８は、高電圧パルサー回路、各音響波受信部の駆動パルスを生成するビームフォーマ回路を含む構成される。送信制御部１０８は同期制御部１１２からの設定および超音波送信の制御信号に基づき、各音響波受信部への信号の位相を制御し、超音波ビームの走査、送信開口制御を行う。
【００２８】
（データ処理回路（積算手段））
符号１０９はＡ／Ｄ変換部１０７によってデジタル化された光音響信号データおよび超音波信号データに対し、積算して積算信号を出力する。また、積算したのちに積算回数で除算する除算処理（加算平均処理）を行ってもよい。光が被検体に複数回にわたって照射されることで得られた複数のデジタル信号を積算して積算信号を出力し、積算信号を通信部によって通信することで、通信データ量を小さくすることができる。その結果、フレームレートの低下を抑制することができる。
【００２９】
積算手段１０９は例えば、ＦＰＧＡ，マイクロコントローラなどを含み構成される。すなわち、複数回の光音響信号を受信し、積算してランダムノイズを低下させる。被検体１０３の同じ場所をＮ回撮影し、Ｎ個の光音響信号の加算平均を行うと、ノイズがランダムノイズの場合には、大きさを１／√Ｎにする効果がある。光音響信号は加算平均しても大きさが変わらないので、信号対ノイズ比を√Ｎ倍することができる。さらにデータ処理回路１０９は同期制御部１１２と接続され、光音響信号データおよび超音波信号データを本体に通信するのに適した形に変換する。具体的には、データの圧縮処理やノイズ除去処理などである。その際に、超音波信号データと光音響信号データでは異なる処理を適用可能である。例えば光音響信号受信時と超音波信号受信時にはそれぞれの信号の周波数に応じて異なる通過帯域のフィルタ処理を適用してもよい。また、データ処理回路は、超音波信号データを所定のフォーマットに変換し、付加情報を追加する。付加情報としては、プローブのＩＤや光音響信号データと超音波信号データを区別するための情報を含む。また、光音響信号データおよび超音波信号用データの種類を区別するための情報も含む。例えば、光音響信号取得時に複数の波長の光に対する光音響信号データを取得する場合には、付加情報として波長を識別するための情報を含む。また、超音波信号データ取得時にＢモード用データとドプラ用のデータ取得する場合には、付加情報としてＢモード、ドプラを識別するための情報を含む。なお、積算手段は電気信号の積算回数を変えることが可能に構成されていても良い。
【００３０】
（通信部）
符号１１０はプローブ部１０１で取得された超音波信号データ、光音響信号データを本体部１０２に無線で送信するとともに、本体部１０２からの制御コマンドを送受信するためのプローブの通信部（通信インタフェース）である。本実施形態における通信部は、基本的には無線通信インタフェースであるが、有線でのデータの送信や受信ができるインタフェースを別に有していてもよい。
【００３１】
通信プロトコルにはＷｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、２Ｇ、３Ｇ、４Ｇなどの無線通信プロトコルを用いることができる。通信インタフェース１１０は、入力バッファ、通信モジュール、アンテナから構成される。通信モジュールはベースバンド部とＲＦ部から構成され、無線通信プロトコルに基づいてデータにヘッダ情報追加、エラー訂正、パケット化を行う。また、無線通信プロトコルに沿ったスペクトラム拡散、変調、復調処理などを行う。また、通信モジュールは通信エラー時には再送制御なども行う。
【００３２】
入力バッファはデータ処理回路１０９からの光音響信号データおよび超音波信号データを一次的にためておくバッファメモリである。バッファメモリはＦＩＦＯであり、データ処理回路１０９から出力されたデータが順次ＦＩＦＯに入力され、先に入力されたデータから順に無線通信モジュールに読み出される。また、バッファメモリはデュアルポートメモリで構成され、データ処理回路１０９からのデータ書き込みと、無線通信モジュールからのデータ読み出しは並行して行うことができる。また、バッファメモリの内部の状態は同期制御部１１２から常時監視することができるようになっている。
【００３３】
本体１０２からプローブ部１０１へ送信される制御コマンドの内容としては、撮影開始、中断、一時停止、状態通知などである。また、光音響信号取得機能および超音波信号取得時のパラメータも制御コマンドに含まれる。パラメータとしては、各信号の取得の有無、取得頻度、光源の波長の種類、超音波の動作モード、送信ビームフォーミングの種類、それぞれの信号のデータ圧縮率などが含まれる。
【００３４】
なお、本実施形態において通信部は有線通信をすることが可能に構成されていることが好ましい。無線通信する電気信号のフレームレートは、前記有線通信する電気信号のフレームレートよりも小さい。
【００３５】
また、無線通信される電気信号は、一定期間に取得された複数の電気信号が加算された信号や、加算して信号の数で除算して得られる加算平均された電気信号であっても良い。このように、加算したり、加算平均した電気信号を用いることで、無線通信のデータ量を小さくすることができる。
【００３６】
無線通信のタイミングは、光源から光が複数回照射される場合、その照射の間に無線通信を行うことができる。
【００３７】
（光源）
符号１１１はパルス光を発光させるための光源であり、本実施形態において光源は例えば、半導体レーザデバイスおよび駆動回路を含み構成される。光源１１１は外部トリガ信号を持ち、同期制御部１１２から発光タイミングを制御可能な構成になっている。また、光源１１１は光量設定信号を持ち、同期制御部１１２から光量を設定可能になっている。光源内部の駆動回路は、設定された光量が大きい場合には半導体レーザデバイスへの電流値を大きくする。また、設定された光量が小さい場合には、半導体レーザデバイスへの電流値を小さくする。また、発振波長の異なる複数の半導体レーザデバイスをもち、同期制御部１１２からの設定に応じて波長の異なる光を発光させてもよい。
【００３８】
なお、光源による光の照射のタイミングを決めるスイッチ部がプローブ部に設けられていても良い。
【００３９】
また、無線通信される電気信号のデータ量が所定値以上になったときに、前記光源から照射される光の繰り返し周波数を小さくするように構成されていてもよい。
【００４０】
光源はアレイ状に設けられた複数の半導体発光素子を含み構成されていてもよいし、チタンサファイヤレーザ、Ｙａｇレーザ、アレキサンドライトレーザといった固体レーザを含む構成されていても良い。半導体の発光素子の例としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザ（ＬＤ）等が挙げられる。
【００４１】
（同期制御部）
符号１１２はプローブ部１０１内の各部と通信し、同期制御を行う同期制御部であり、マイコンおよびソフトウェアで構成される。本実施形態では、無線通信とレーザの発光タイミングをずらす制御を行う。同期制御部は、光源による光の照射のタイミングと通信部による無線通信のタイミングを制御することができる。例えば、同期制御部は光を照射する時間と無線通信の時間とが互いに重複しないように、光源による光の照射タイミングと、通信部による無線通信のタイミングを制御することができる。なお、本実施形態における同期制御部は、光源による光の照射後に、無線通信が行われるように制御することができる。また、本実施形態における同期制御部は、通信部による無線通信後に、光源による光の照射が行われるように制御することもできる。制御内容の詳細は後述する。
【００４２】
（電源部）
符号１１３はプローブ部１０１内の各部に電源を供給するための電池である。小型のリチウムイオン電池などが用いられる。プローブ部１０１には電池１１３を充電するための端子があり、本体１０２に接続することにより電池を充電可能である。接続は充電用のケーブルをつなぐ方法によってもよいし、本体１０２の充電端子部にプローブ部１０１の充電端子を接触させる方法によってもよい。また、電池１１３の残量は同期制御部１１２内のマイコンにより監視され、残量が少なくなってきた場合には警告を表示する。プローブ部１０１上にＬＥＤあるいは小型の液晶表示部を備え、電池残量および警告を表示してもよい。また、電池残量が少なくなってきた段階で、無線インタフェース１１０を介して本体１０２に状態を通知し、本体１０２上のユーザインタフェース１２０上に警告を表示してもよい。
【００４３】
（本体の通信部）
符号１１４はプローブ部１０１で取得された超音波信号データ、光音響信号データを本体部１０２に無線で受信するとともに、プローブ部１０１へ制御コマンドを送受信するための通信インタフェースである。本体側通信インタフェース１１４はプローブ側通信インタフェース１１０と同様な無線通信機能を備える。受信された超音波信号データおよび光音響信号データは信号処理回路１１５に伝送される。
【００４４】
符号１１５は超音波信号データおよび光音響データに対し信号処理を施すデジタル回路である。デジタル回路１１５として、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｒ）などが実装される。データ処理回路１０９によって付加された情報に基づいて超音波信号データと光音響信号データの種類を区別し、それぞれによって異なる信号処理を適用する。例えば、超音波信号のＢモードデータに対しては、整相加算、対数増幅、包絡線検波処理、ハーモニックイメージング処理などを行う。また、超音波信号のドプラデータに対しては周波数解析、ＨＰＦ処理などを行い、観測位置での血流の速度を示すデータを生成する。光音響信号データに対しては音響波受信部の応答補正処理、ノイズ除去処理、バンドパスフィルタ処理などを行う。これらの処理の際に、付加情報に含まれたプローブＩＤ情報に応じて信号処理のパラメータを変更してもよい。例えば、音響波受信部の応答補正処理の際に、プロ―ブＩＤ情報から音響波受信部の種類を識別し、異なるインパルス応答波形を選択してもよい。また、バンドパスフィルタ処理の際に、プロ―ブＩＤ情報から音響波受信部の受信周波数帯域を識別し、それに応じたフィルタを選択してもよい。また、付加情報から光音響信号データを取得した際の光源１１１の波長を識別し、異なる波長の光音響信号データが混じらないようにする。
【００４５】
（記憶部）
符号１１６は信号処理回路１１５によって信号処理された超音波信号データおよび光音響信号データを保存する記憶部（メモリ）である。各データは信号処理回路１１５により。種類に応じて異なる領域に保存される。
【００４６】
符号１１７はメモリ１１６に保存されたデータを読み出し、データの種類に応じた画像化を行う回路であり、画像処理専用のプロセッサ（ＧＰＵ）によって構成される。超音波信号データに対しては各走査線のＢモードデータを合成し、Ｂモード画像を生成する。また、光音響信号データに対しては、画像再構成処理を行い、初期音圧分布、吸収係数分布画像を生成する。画像再構成処理のアルゴリズムとしてはＵＢＰ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｂａｃｋ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）やモデルベース再構成処理などが知られている。また、複数の波長の光音響データを用い酸素飽和度分布を算出する。
【００４７】
符号１１８は画像処理回路１１７で画像化されたデータを保存するメモリである。メモリとしてはＨＤＤ、ＳＳＤなどが用いられる。
【００４８】
なお、メモリ部に保存されたデータ量が所定値以上の場合、光照射部から照射されるパルス光の繰り返し周波数を小さくする制御を行う構成であっても良い。
【００４９】
符号１１９は本体側の各部と接続され、全体を制御するプロセッサであり、ＣＰＵおよびその上で動くソフトウェアによって構成される。制御部１１９は使用者からのユーザインタフェース１２０を介して入力される撮影指示および撮影パラメータを受け、通信インタフェース１１４を介してプローブ部１０１にコマンドを出力する。プローブ部１０１は通信インタフェース１１０を介して受信されたコマンドの内容をもとに超音波信号データの取得、光音響信号データの取得を行い、取得したデータは、通信インタフェース１１０を介して本体部１０２に送信する。本体部１０２では通信インタフェース１１４を介して超音波信号データ、光音響信号データを受信し、信号処理回路１１５および画像化回路１１７により診断画像を生成する。診断画像は制御部１１９を介してユーザインタフェース１２０に出力され、使用者に提示される。
【００５０】
符号１２０は使用者から光音響装置への指示入力を受け付けるとともに、使用者に対して診断画像を出力するためのユーザインタフェースである。具体的にはキーボード、マウス、ディスプレイなどによって構成される。
【００５１】
（信号処理手段の動作フロー）
続いて本体部１０２内で行われる動作のフローを説明する。図２は本体部１０２内の各部の動作を示したフローチャートである。
【００５２】
（ステップＳ２０１）
ステップＳ２０１において制御部１１９は、通信インタフェース１１４に指示を送り、通信コマンドを送信する。使用者によって登録されたプローブＩＤを持つプローブを探索し、応答があれば通信が確立されたものとする。複数のプローブから応答があった場合には、ユーザインタフェース１２０に通信可能なプローブの一覧を表示し、使用者に選択させる。
【００５３】
（ステップＳ２０２）
続いてステップＳ２０２にて、プローブ部１０１と通信が確立しているかを判定する。確立していない場合には、周囲に使用可能なプローブが存在しないか、電池１１３が切れていると判断し、ステップＳ２１５に進む。プローブ部１０１との通信が確立している場合にはステップＳ２０３に進む。
【００５４】
（ステップＳ２０３）
ステップＳ２０３では、プローブ部１０１へプローブの情報を要求する。具体的には光源１１１の波長の種類、発光可能な最大周波数、音響波受信部１０４の素子数、帯域幅、中心周波数、Ａ／Ｄ変換器のビット数、電池１１３の残量、通信インタフェース１１０の通信速度などの情報を取得する。取得された情報は制御部１１９内のメモリに保存される。
【００５５】
（ステップＳ２０４）
ステップＳ２０４では、使用者がユーザインタフェース１２０を介して撮影パラメータおよび撮影指示入力を行うのを待つ。入力が完了したらステップＳ２０５に進む。
【００５６】
（ステップＳ２０５）
ステップＳ２０５では撮影パラメータを制御部１１９内のメモリに保存する。撮影パラメータとしては、取得する診断画像の種類、撮影対象の深度、超音波の撮影範囲、超音波の繰り返し周波数、ドプラによる血流計測の有無、パルス光の照射周期、照射回数、波長などがある。
【００５７】
（ステップＳ２０６）
ステップＳ２０６では制御部１１９は通信インタフェース１１４に指示を送り、撮影コマンドをプローブ１０１へ送信する。撮影コマンドには超音波信号取得および光音響信号取得に必要なパラメータを含む。超音波信号取得に必要なパラメータとは具体的には超音波ビームの本数、繰り返し周波数、ビーム走査方法、フォーカス点、ＴＧＣ（Ｔｉｍｅ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）のゲインテーブルの種類などである。また光音響信号取得に必要なパラメータとは、光源の繰り返し周波数、光照射回数、光照射強度、波長の種類、受信時のゲイン、受信信号の積算回数などである。また、超音波信号取得と光音響信号取得の時間的なパラメータも含まれる。例えば、超音波信号取得と光音響信号取得を交互に行うか、あるいは超音波信号取得を連続してＮ回行った後に、光音響信号を連続してＭ回行うかなどの情報である。制御部１１９は使用者が指示した撮影パラメータから、これらの超音波信号取得および光音響信号取得に必要な情報を割り出して撮影コマンドを生成しプローブ１０１へ送信する。
【００５８】
（ステップＳ２０７）
続いてステップＳ２０７では撮影コマンドが正しく送信されたか否かを判定する。ステップＳ２０６での撮影コマンド送信に対し、通信インタフェース１１４がプローブ１０１から確認応答が受信できた場合には正しく送信できたと判断し、ステップＳ２０８へ進む。確認応答が受信できない場合には、数回撮影コマンドの再送を行う。数回の再送を行っても確認応答が受信できない場合にはステップＳ２１６へ進む。
【００５９】
（ステップＳ２０８）
ステップＳ２０８では、通信インタフェース１１４はプローブ部から送られてくる超音波信号データおよび光音響信号データを受信する。受信されたデータは通信インタフェース１１４内のＦＩＦＯメモリに保存され、信号処理回路１１５から順次読み出されるものとする。
【００６０】
（ステップＳ２０９）
続いてステップＳ２０９では、受信されたデータのヘッダ情報をもとにデータの種類の分別、並び変えを行う。無線通信時にパケット分割されたデータの一部の再送が行われると、データの前後関係が変わる場合がある。これに対し、ヘッダ情報に記録されたシーケンス番号をもとにデータを並び変え、元の順番に直す。この処理はＴＣＰ／ＩＰプロトコルに沿って、通信インタフェース内で行われる。並び変えられた超音波信号データおよび光音響信号データは、付加情報に応じてデータの種類が識別され、メモリ１１６内部に保存される。
【００６１】
（ステップＳ２１０）
続いてステップＳ２１０において、信号処理部１１５は、データの欠落がないかを確認する。超音波信号の場合には１本の超音波送信ビームに対応する超音波信号データが全てそろっているかを確認する。光音響信号の場合には、１回のパルス光照射に対応する光音響信号データが全てそろっているかを確認する。データがそろっている場合にはステップＳ２１１に進む。一定時間待ってもデータがそろわない場合にはステップＳ２１７に進む。
【００６２】
（ステップＳ２１１）
続いてステップＳ２１１において、信号処理部は超音波信号データおよび光音響信号データに対し、データの種類に応じた信号処理を行い、結果をメモリ１１６に保存する。
【００６３】
（ステップＳ２１２）
続いてステップＳ２１２において、画像生成部１１７は、メモリ１１６からデータを読み出し、データの種類に応じた画像生成処理を行い、結果をメモリ１１８に保存する。
【００６４】
（ステップＳ２１３）
続いてステップＳ２１３において、制御部１１９はメモリ１１８内に保存された画像データを順次読み出し、ユーザインタフェース１２０のディスプレイに表示させる。
【００６５】
（ステップＳ２１４）
続いてステップＳ２１４において、制御部１１９は、使用者からの指示に基づき撮影を継続するか否かを判定する。撮影を継続する場合にはステップＳ２０６に進む。使用者がユーザインタフェース１２０を介して撮影終了指示を出した場合には撮影を継続しないと判断し、処理を終了する。使用者がユーザインタフェースを介して撮影パラメータを変更した場合には、撮影を継続すると判断しステップＳ２０５に進む。そしてステップＳ２０５にて変更された撮影パラメータを取得し、処理を継続する。使用者が特に指示を行っていない場合には、撮影を継続すると判断し、ステップＳ２０５に進む。そして、ステップＳ２０５ではこれまでと同じ撮影パラメータを用いて処理を継続する。
【００６６】
ステップＳ２１５では、制御部１１９は、プローブとの通信が確立できないとのエラーメッセージをユーザインタフェース１２０のディスプレイに表示させ、処理を終了する。
【００６７】
ステップＳ２１６では、制御部１１９は、撮影コマンドが通信できないとのエラーメッセージをユーザインタフェース１２０のディスプレイに表示させ、処理を終了する。
【００６８】
ステップＳ２１７では、制御部１１９は、受信データが欠落しているとの警告メッセージをユーザインタフェース１２０に表示させ、ステップＳ２１４に進み、処理を継続する。なお、使用者の設定により、警告メッセージをオフにし、一部の画像が欠落した状態で処理を継続することもできる。その場合には、欠落したデータを補完しステップＳ２１１に進む。
【００６９】
（超音波プローブの動作フロー）
続いてプローブ部１０１で行われる動作フローを説明する。図３はプローブ部１０１の各部の動作を示したフローチャートである。
【００７０】
（ステップＳ３０１）
電源投入後にＳ３０１においてプローブ部１０１は本体部からの通信確立コマンド待ち状態に入る。通信インタフェース１１０を介して本体部１０２からの通信確立コマンドを受信したら、ステップＳ３０２に進む。待ち状態の間は通信インタフェース１１０以外のモジュールをスリープ状態にし、電池１１３の消耗するための処理を行ってもよい。通信インタフェース１１０は通信確立コマンドを受信した段階で同期制御部１１２をスリープ状態から通常状態にする。
【００７１】
（ステップＳ３０２）
ステップＳ３０２にて同期制御部１１２は通信インタフェースを介して応答信号を本体部１０２に送信し、プローブ部１０１と本体部１０２のペアリングを行う。また、プローブＩＤや対応している通信規格、その他プローブ部固有の情報を本体部１０２に送信する。
【００７２】
プローブ部固有の情報とは、具体的には光源に関する情報、音響波受信部に関する情報、プローブに関する他の情報が挙げられる。光源に関する情報の例としては、光源１１１の波長の種類、発光可能な最大周波数、光源の寿命、光源の光量が挙げられる。音響波受信部に関する情報の例としては、音響波受信部１０４の素子数、帯域幅、中心周波数、が挙げられる。プローブに関する他の情報の例としては、Ａ／Ｄ変換器のビット数、電池１１３の残量、通信インタフェース１１０の通信速度などの情報が挙げられる。
【００７３】
（ステップＳ３０３）
続いてステップＳ３０３にてプローブ部１０２は本体部１０１からの撮影コマンド待ち状態に入る。通信インタフェース１１０を介して本体部１０２からの撮影コマンドを受信したら、ステップＳ３０４に進む。待ち状態の間は通信インタフェース１１０以外のモジュールをスリープ状態にし、電池１１３の消耗を低減してもよい。その場合は、通信インタフェース１１０は撮影コマンドを受信した段階で同期制御部１１２をスリープ状態から通常状態にする。
【００７４】
（ステップＳ３０４）
続いてステップＳ３０４にて同期制御部１１２は受信された撮影コマンドのパケットを解析し、超音波の送受信および光音響波の受信の順序や回数、時間間隔を割り出し、タスクスケジューリングを行う。一連のタスクは同期制御部１１２内のタスクメモリに保存される。ここでは簡単な例として、超音波送受信を２００ｕｓ間隔で３回行った後、光音響信号受信を１００ｕｓ間隔で３回行う場合のタスクメモリの内容を図４に示す。４０１はタスクのＩＤ番号、４０２はタスクの種類であり、本実施形態では超音波の送受信と光音響波の受信と終了の３種類である。４０３はマイクロ秒単位であらわした、タスクの実行時刻である。４０４は超音波送受信時には超音波送信固有のパラメータを保存し、光音響受信時には光照射固有のパラメータを保存する領域である。ここには送信パラメータの番号を保存しておき、個々のパラメータの詳細は別の領域を参照する。４０５は超音波送受信時には超音波受信固有のパラメータを保存し、光音響受信時には光音響信号受信のパラメータを保存する領域である。ここには受信パラメータの番号を保存しておき、個々のパラメータの詳細は別の領域を参照する。このようにすることでパラメータの種類が増えた場合にも、柔軟に対応できる利点がある。
【００７５】
（ステップＳ３０５）
続いてステップＳ３０５にて、同期制御部１１２は先頭のタスクメモリを読み出し、タスクの種類４０２が超音波送受信であるか否かを判定する。超音波送受信である場合には、ステップＳ３０６に進む。超音波送受信でない場合にはステップＳ３１２に進む。
【００７６】
（ステップＳ３０６）
ステップＳ３０６において、同期制御部１１２はタスクメモリの送信パラメータ領域４０４を読み出し、送信制御部１０８の動作を設定する。また、受信パラメータ領域４０５を読み出し、増幅部１０６、Ａ／Ｄ変換部１０７、データ処理回路１０９の動作を設定する。送信パラメータは被検体１０３へ送信される超音波ビーム形成に係るものであり、駆動する音響波受信部１０４の番号、音響波受信部１０４の駆動電圧、駆動時間幅、各音響波受信部１０４の駆動時間差などの情報が含まれる。一方、受信パラメータは被検体１０３から受信される超音波信号に関するもので、増幅部１０６のゲイン、ＴＧＣのテーブル、Ａ／Ｄ変換器１０７のサンプリング周波数などの情報が含まれる。またデータ処理回路１０９にて整相加算やノイズ除去、データ圧縮を行う場合には、受信時の多段フォーカスの有無、デジタルフィルタの種類、データ圧縮率などの情報が含まれる。
【００７７】
（ステップＳ３０７）
続いてステップＳ３０７において、同期制御部１１２はタスクメモリの時刻領域４０３を読み出し、タスク実行時刻まで待機する。タスク実行時刻になったらステップＳ３０８に進む。本実施例においては、１つ目のタスクは実行時刻が０ｕｓなので、ただちにステップＳ３０８へ進む。
【００７８】
（ステップＳ３０８）
続いてステップＳ３０８にて同期制御部１１２は送受信切り替え部１０５に指示を出し、送信制御部１０８と音響波受信部１０４を接続する。そして、送信制御部１０８へ指示を出し被検体１０３への超音波送信を開始させる。送信制御部は、ステップＳ３０６で設定された送信パラメータに基づいて、音響波受信部１０４を駆動し、超音波パルスを生成する。超音波パルスを生成後にステップＳ３０９に進む。被検体に送信された超音波は被検体内部の組織で一部が反射され、音響波受信部１０４で超音波信号に変換される。
【００７９】
（ステップＳ３０９）
続いてステップＳ３０９にて同期制御部１１２は送受信切り替え部１０５に指示を出し、増幅部１０６と音響波受信部１０４を接続する。そして、増幅部１０６、Ａ／Ｄ変換器１０７、へ指示を出し、被検体１０３からの超音波受信を開始させる。増幅部１０６、Ａ／Ｄ変換器１０７はステップＳ３０６で設定された受信パラメータに基づいて、それぞれ超音波信号を増幅、Ａ／Ｄ変換を行う。これらの処理後にデータはデータ処理部１０９のメモリに保存される。
【００８０】
（ステップＳ３１０）
続いてステップＳ３１０にて、同期処理部１１２はデータ処理部１０９に指示を出し、超音波信号に対して信号処理を行う。具体的には、音響波受信部の特性に依存した信号処理、データの積算、圧縮処理およびデータ識別用の付加情報の追加を行う。変換後のデータは通信インタフェース１１０内のメモリに保存される。
【００８１】
（ステップＳ３１１）
続いてステップＳ３１１にて、同期制御部１１２は通信インタフェース１１０に指示を出し、データの通信を開始させ、ステップＳ３０５へ戻る。ステップＳ３０５へ戻る際に、タスクメモリをポップし、先頭のタスクを削除する。ステップＳ３０５では、次のタスクを実行する。通信インタフェース１１０はメモリに保存されたデータをパケット化し、本体部１０２へ送信を開始する。この際に、通信インタフェース１１０は、通信停止信号がＯＮの時には、通信を一時停止し、通信停止信号がＯＦＦになったら通信を再開する。
【００８２】
（ステップＳ３１２）
一方、ステップＳ３１２では同期制御部１１２は先頭のタスクメモリを読み出し、タスクの種類４０２が光音響受信であるか否かを判定する。光音響受信である場合には、ステップＳ３１３に進む。光音響受信でない場合には終了であり、本体部１０２から指示された撮影がすべて完了していると判断しステップＳ３２０に進む。
【００８３】
（ステップＳ３１３）
ステップＳ３１３において、同期制御部１１２はタスクメモリの照射パラメータ領域４０４を読み出し、光源１１１の動作を設定する。また、受信パラメータ領域４０５を読み出し、増幅部１０６、Ａ／Ｄ変換部１０７、データ処理回路１０９の動作を設定する。照射パラメータは被検体１０３へ照射されるパルス光に係るものであり、半導体レーザの駆動電力、波長、パルス幅などの情報が含まれる。一方、受信パラメータは被検体１０３から受信される光音響信号に関するもので、増幅部１０６のゲイン、ＴＧＣのテーブル、Ａ／Ｄ変換器１０７のサンプリング周波数などの情報が含まれる。またデータ処理回路１０９にてデータのノイズ除去処理やデータ圧縮を行う場合には、デジタルフィルタの種類、圧縮率などの情報が含まれる。
【００８４】
（ステップＳ３１４）
続いてステップＳ３１４において、同期制御部１１２はタスクメモリの時刻領域４０３を読み出し、タスク実行時刻まで待機する。タスク実行時刻になったらステップＳ３０８に進む。本実施例においては、光音響受信の１つ目のタスクは実行時刻が１１００ｕｓなので、時刻１１００ｕｓになったらステップＳ３１５へ進む。
【００８５】
（ステップＳ３１５）
続いてステップＳ３１５において、同期制御部１１３は通信インタフェース１１０に指示を送り、通信停止信号をＯＮにする。通信インタフェース１１０はこれを受けて本体部へのデータ通信を中断する。データ通信中断が完了したらステップＳ３１６に進む。
【００８６】
続いてステップＳ３１５にて同期制御部１１２は送受信切り替え部１０５に指示を出し、増幅部１０５と音響波受信部１０４を接続する。そして、光源１１１へ指示を出し被検体１０３への光照射を開始させる。光源１１１は、ステップＳ３０６で設定された照射パラメータに基づいて、半導体レーザデバイスを駆動し、時間幅１０ｎｓから２００ｎｓ程度のパルス光を照射する。パルス光を照射後にステップＳ３１６に進む。被検体に照射されたパルス光は被検体内部の組織で一部が吸収され、光音響波が発生する。光音響波は音響波受信部１０４で光音響信号に変換される。
【００８７】
（ステップＳ３１６）
続いてステップＳ３１６にて、同期制御部１１２は光音響信号が受信され増幅部１０６、Ａ／Ｄ変換部１０７にて増幅、Ａ／Ｄ変換を行う。
【００８８】
（ステップＳ３１７）
続いてステップＳ３１７にて光音響信号データの積算を行う。前回の光照射までの積算データをデータ処理回路１０９内部のメモリから読み出し、新たに取得した光音響信号を加算し、データ処理回路内部のメモリに書き戻す。メモリはデュアルポートメモリとし、読み出しと書き込みを同時に進めることで処理の高速化を図ることができる。また、積算回数に応じて使用するメモリ領域のビット幅を変更しメモリ容量の削減を図ってもよい。
【００８９】
（ステップＳ３１８）
続いてステップＳ３１８にて、同期制御部１１２は積算を終了するか否かを判定する。本実施例ではあらかじめ決められた回数の積算を行った場合および撮影を終了する場合に、積算を終了するものとする。例えば、３回の光照射に対応する３つの光音響信号データを積算し、１つの積算された光音響信号データを生成した時点で積算終了と判定する。積算終了すると判断した場合にはステップＳ３１９に進む、生成されたデータを本体部１０２に送信する。積算終了しないと判断した場合にはステップＳ３０５に戻る。
【００９０】
（ステップＳ３１９）
続いてステップＳ３１９にて、同期処理部１１２はデータ処理部１０９に指示を出し、積算された光音響信号に対して信号処理を行う。具体的には、音響波受信部の特性に依存した信号処理、ノイズ除去処理、圧縮処理およびデータ識別用の付加情報の追加を行う。変換後のデータは通信インタフェース１１０内のメモリに保存される。続いてステップＳ３１１へ進み、光音響信号を本体部１０２へ送信する。
【００９１】
（ステップＳ３２０）
ステップＳ３２０では同期制御部１１２は、全てのデータを本体部１０２に送信し終わるまで、待機する。全てのデータを本体部１０２に送信したか否かは通信インタフェース１１０の状態を監視することで実現される。全てのデータを本体部に送信したらステップＳ３０３に進む。
【００９２】
（タイムチャート）
図５に超音波送受信および光音響受信を３回ずつ行った場合のタイムチャートの例を示す。図５の一番上は光源１１１からパルス光を発光させる信号（パルス光駆動信号）のタイミングを示す図である。横軸は時刻を示す。上から２番目は音響波受信部１０４の超音波および光音響波の受信タイミングを示す図である。上から３番目は、データ処理回路１０９が信号処理しているタイミングを示す図である。上から４番目は通信インタフェース１１０が本体部１０２へ超音波信号データおよび光音響信号データを通信するタイミングを示す図である。上から５番目は同期制御部１１２の通信制御信号のタイミングを示す図である。図５のいずれも横軸は時刻である。また、送信１は図４のタスク番号１番の超音波送信、超音波受信１は、タスク番号１番の超音波受信に相当する。送信２から３、超音波受信２から３、光音響受信４から６、信号処理１から６、通信１から６に対しても、図５中の番号は図４のタスク番号と対応している。図５より、時刻６００から１００ｕｓ間隔でレーザ照射および光音響信号受信を開始している。光音響受信４および光音響受信５で取得した光音響信号データについてはステップＳ３１８で積算終了しないと判定されるため通信は行わず、積算結果をデータ処理回路１０９内部のメモリに保存しておく。一方、光音響受信６で光音響信号データを取得した段階で、データが３つたまるのでステップＳ３１８で積算終了すると判定される。続いて信号処理が終わったデータから順次本体部１０２へ送信される。このように光音響信号を積算することでノイズを低減するとともに通信データ量を削減する効果がある。図５の時刻６００ｕｓから８００ｕｓまでの通信インタフェースの状況に示すように、積算によって空いた時間を超音波信号の通信に使うことができるため、超音波および光音響信号のフレームレート向上に寄与する。
【００９３】
被検体１０３内の音速を１５００ｍ／ｓ、被検体１０３の観測深さを１００ｍｍとすると超音波送受信に約１３４ｕｓ、光音響波受信には６７ｕｓの時間がかかる。信号処理については、Ａ／Ｄ変換されたデータから順次処理していくことができ、処理時間は受信時間とほぼ同等であり、大きく変動しない。一方、本体との通信については、その時の光音響装置が置かれた場所の状況、周囲の機器の通信状況によって大きく変動する。例えば、本体部１０１とプローブ部１０２が離れている場合や、周囲に電波を遮る障害物がある場合、周囲の機器都の電波干渉がある場合などでは、通信エラーや再送が発生し通信速度が大きく低下する傾向がある。そのため、通信にかかる時間は動的に変化し、前のデータを通信中に次のタスクを開始しなければならない場合がある。例えば図５において通信２の時間が通信１よりも長くかかり、通信２が終了する前に送信３が開始している。このため、通信インタフェース１１０は十分な容量のバッファメモリを備える。
【００９４】
音響波受信部１０４の素子数を１２８ｃｈ、Ａ／Ｄ変換器１０７のビット数を１２ｂｉｔ，  Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周波数を４０ＭＨｚとする。このとき、超音波送信ビーム１本あたりの超音波信号の生データ量は約８．３Ｍｂｉｔ、光音響波受信１回あたりの光音響信号の生データ量は約４．１ＭＢｉｔとなる。超音波信号については１２８ｃｈの１２ｂｉｔデータをデータ処理回路１０９で整相加算して１つの１９ｂｉｔデータにまとめることにより、超音波送受信１回のデータ量を０．１０１ＭＢｉｔまで圧縮する。通信１での実効速度を５００Ｍｂｐｓとすると通信１は２０２ｕｓ、通信２のときの実効速度が３００Ｍｂｐｓとすると３３６ｕｓとなる。また、通信３以降の実効速度が５００Ｍｂｐｓとすると、通信３は２０２ｕｓである。
【００９５】
一方３回分の光音響信号を積算したのちに積算回数で割り、１つの１２ｂｉｔデータとすると、４．１Ｍｂｉｔとなる。これを１２８ｃｈ分整相加算し、１９ｂｉｔデータにまとめることにより、０．０５ＭＢｉｔまで圧縮する。通信４＋５＋６での実行速度を５００Ｍｂｐｓとすると、通信４＋５＋６は１０１ｕｓである。
【００９６】
以上説明してきたように、本発明の実施形態によれば、プローブで複数回光音響データを取得し、積算したのちに本体部に送信することで、ノイズ低減と通信データ量削減を両立することができる。これにより、超音波信号および光音響信号のフレームレートを向上させることができる。
【００９７】
なお、本実施形態において超音波送受信と光音響受信両方を実施する例を用いて説明した。しかし、超音波送受信機能を持たず、光音響受信機能のみの装置においても、複数回光照射を行い、取得された光音響信号を積算することにより同様の通信量削減効果を得ることができる。これによりさらに光照射の周期を短くすることができ、積算回数を増加させノイズ低減を図ることができる。
【００９８】
また、本実施形態ではプローブ部１０１内部で光音響信号データの積算と除算を行い、加算平均の計算を行う例を示したが、プローブ部１０１内部では積算のみを行い、除算は本体部１０２で行ってもよい。積算と除算の両方を行う場合に比べると通信データ量がわずかに増加する代わりに、除算回路をプローブ部１０１で持たなくて済むのでプローブ部の小型化、低消費電力化につながる。
【００９９】
また、本実施形態では積算回数を３回の例を用いて説明したが、積算回数を２のべき乗回に限定し、除算回路をシフト回路に置き換えることによりプローブ部の回路規模を削減し小型化、低消費電力化を図ってもよい。
【０１００】
また、本実施形態においては超音波送受信を３回実施したのちに光音響受信を３回実施する例を用いて説明したが、超音波送受信および光音響受信の回数、順番はこれに限らず、図４の使用者の指示により自由に変更することが可能である。例えば、超音波信号送受信と光音響受信を交互に行うようにしてもよい。また、より被検体内部の深いところを確認するために一時的に光音響受信回数を増やしてもよい。また、積算回数の変更をプローブにつけたスイッチやダイヤルなどで行えるようにしてもよい。
【０１０１】
また、本実施例において積算回数が３回に固定されている例を用いて説明したが、積算回数は３回に限らない。低ノイズ化のために積算回数を増やすことも可能である。例えば積算回数を１００回とすれば、ランダムノイズは理想的には１／１０になり、フレームレートを減らす代わりに被検体内部の、より深い位置にある光吸収部位の画像を得ることができる。このように積算回数を増やした場合には、プローブ部で積算することによる通信データ量削減の効果がより顕著になる。
【０１０２】
一方、積算回数を増やしすぎると、その間に被検体が動いてしまい場合に光音響画像がぼける恐れがある。積算回数を増やすと同時に光源の周波数も増やし、被検体の動きの影響を低減してもよい。また、プローブ部において動きを検出するセンサを備え、プローブ部と被検体の相対的な位置関係が動いていないときは積算し、動きがあった時は積算しないようにしてもよい。また、動きの検出を超音波信号データの変化によって行ってもよい。
【０１０３】
また、本実施例では通信の状態によらず積算回数は固定されている例を示したが、無線を用いた場合の通信速度は周囲の電磁環境の状況によって刻一刻と変化する。そのため通信速度に応じて積算回数を変化させてもよい。すなわち、通信インタフェース内のＦＩＦＯメモリ内のデータ残量から通信速度を見積り、通信速度が遅いときには積算回数を多くして通信データ量を削減する。一方、通信速度が速いときには積算回数を少なくして、光音響画像のフレームレートを増加させてもよい。
【０１０４】
同様に通信速度に応じて光照射の周波数を変化させてもよい。すなわち、通信インタフェース内のＦＩＦＯメモリ内のデータ残量から通信速度を見積り、通信速度が遅いときには光照射の周波数を少なくして、通信データ量を削減する。一方、通信速度が速いときには光照射の周波数を多くして、積算回数を増やし低ノイズ化を図ってもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
１０１  超音波プローブ（プローブ部）
１０２  信号処理手段（本体部）
１０３  被検体
１０４  音響波受信部
１０５  送受信切り替え回路
１０６  増幅部
１０７  アナログデジタル変換部
１０８  送信制御部
１０９  データ処理回路（積算手段）
１１０  通信インタフェース
１１１  光源
１１２  同期制御部
１１３  電池
１１４  通信インタフェース
１１５  信号処理部
１１６  メモリ
１１７  画像処理回路
１１８  メモリ
１１９  制御部
１２０  ユーザインタフェース
【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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