(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に光源からの光を照射する光照射部と、
前記光を照射された被検体から発生する音響波を検出する検出部と、
前記音響波を用いて前記被検体内の特性情報を取得する情報処理部と、
前記検出部と前記被検体の相対位置を変化させる走査部と、
を有する被検体情報取得装置であって、
前記被検体情報取得装置が使用する電気を供給する電源部と、
前記被検体情報取得装置に流れる電流値が前記電源部の電流容量を超えないように、前記光照射部および前記走査部の起動タイミングを制御する制御部と、
をさらに有し、
前記制御部は、前記光照射部および前記走査部のうち、準備時間の長いものから順に起動するように制御する
ことを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項２】
被検体に光源からの光を照射する光照射部と、
前記光を照射された被検体から発生する音響波を検出する検出部と、
前記音響波を用いて前記被検体内の特性情報を取得する情報処理部と、
前記検出部と前記被検体の相対位置を変化させる走査部と、
を有する被検体情報取得装置であって、
前記被検体情報取得装置が使用する電気を供給する電源部と、
前記被検体と前記検出部との間の空間を満たす溶液を循環させる循環部と、
前記被検体情報取得装置に流れる電流値が前記電源部の電流容量を超えないように、前記光照射部、前記走査部および前記循環部の起動タイミングを制御する制御部と、
をさらに有し、
前記制御部は、前記光照射部、前記走査部および前記循環部を、準備時間の長いものから順に起動するように制御する
ことを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記光源の温度、前記溶液の温度、前記溶液の水位、および前記検出部の位置をセンサにより取得し、当該センサの出力に応じて前記準備時間を推定する
ことを特徴とする請求項２に記載の被検体情報取得装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記光照射部および前記走査部のうち、起動しようとするものではないものの動作電流を低減する
ことを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記光照射部、前記走査部および前記循環部のうち、起動しようとするものではないものの動作電流を低減する
ことを特徴とする請求項２または３に記載の被検体情報取得装置。
【請求項６】
前記被検体の特性情報を表示するディスプレイをさらに有し、
前記制御部は、前記ディスプレイの起動タイミングをさらに制御する
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体情報取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療画像診断に超音波診断装置が用いられている。超音波診断装置は、複数の音響検出素子で構成された探触子（プローブ）を用いて超音波を送信し、被検体内部の組織境界から反射してきたエコーを受信する。その結果、被検体内部の形態情報を取得し、腫瘍等の疾患部位の発見に利用できる。近年、疾患部位の発見効率を向上させるために、被検体の生理的情報、つまり機能情報のイメージングが注目されている。機能情報のイメージング手段として、パルス光と超音波を用いた光音響トモグラフィー（ＰＡＴ：Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）が提案されている。
【０００３】
光音響トモグラフィーは、被検体内の光吸収体が光を吸収すると膨張・収縮して光音響波を発生させる光音響効果を利用して、光音響波の発生源である内部組織を画像化する技術である。光音響トモグラフィー装置は、被検体にパルス光を照射し、被検体から発生する光音響波の時間による変化を、音響検出素子を用いて複数の個所で検出する。そして、受信信号に数学的な解析処理である再構成処理を施して、被検体内部の光学特性値に関連した情報を三次元画像として可視化する。
【０００４】
特許文献１の装置は、被検体からの光音響波を受信する複数の音響検出素子の受信面が、それぞれ異なる角度となるように設けられた音響アレイ検出器を備えている。そして、被検体と音響アレイ検出器の配置により定まる高分解能領域の相対位置を移動させるため、音響アレイ検出器をＸＹＺ軸方向に移動させる走査部を備えている。また特許文献１の装置では、被検体と音響アレイ検出器を音響的に結合させるために、水やひまし油などの溶液からなる整合層が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１７９３４８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の装置のように音響アレイ検出器をＸＹＺ軸方向に移動させる場合、サーボモータ等を用いる走査部が必要となる。また、整合層の溶液を循環させたり、溶液の液温を管理したりするために、ポンプモータ等を用いた循環部が設けられることも考えられる。なお、液温管理用の温調部を別途設ける場合もある。
【０００７】
走査部や循環部などの使用開始時に電源を投入する際に、サーボモータやポンプモータのインダクタンス成分により、定常状態よりはるかに大きな電流が瞬間的に流れて、突入電流と呼ばれる短時間の過渡電流が発生することがある。また、パルス光を発生させる光照射部に高出力のパルスレーザ装置を用いる場合、電源容量が大型化してしまい、電源のキャパシタンス成分も増大する。その結果、電源投入時の突入電流が大きくなる。
【０００８】
トランスやブレーカなどの電源部品の許容電流値を計算するときに、上述した走査部や循環部、光照射部などの突入電流を全て加算すると、許容電流値が非常に大きくなる。その大きい許容電流値を満足させるためには電源部品を大型化する必要があり、スペース不足やコスト上昇につながる。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、光音響波を用いて被検体内の特性情報を取得する装置において、電源投入時の突入電流を調整して電源の電流容量を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
被検体に光源からの光を照射する光照射部と、
前記光を照射された被検体から発生する音響波を検出する検出部と、
前記音響波を用いて前記被検体内の特性情報を取得する情報処理部と、
前記検出部と前記被検体の相対位置を変化させる走査部と、
を有する被検体情報取得装置であって、
前記被検体情報取得装置が使用する電気を供給する電源部と、
前記被検体情報取得装置に流れる電流値が前記電源部の電流容量を超えないように、前記光照射部および前記走査部の起動タイミングを制御する制御部と、
をさらに有し、
前記制御部は、前記光照射部および前記走査部のうち、準備時間の長いものから順に起動するように制御する
ことを特徴とする被検体情報取得装置である。
本発明は、また、以下の構成を採用する。すなわち、
被検体に光源からの光を照射する光照射部と、
前記光を照射された被検体から発生する音響波を検出する検出部と、
前記音響波を用いて前記被検体内の特性情報を取得する情報処理部と、
前記検出部と前記被検体の相対位置を変化させる走査部と、
を有する被検体情報取得装置であって、
前記被検体情報取得装置が使用する電気を供給する電源部と、
前記被検体と前記検出部との間の空間を満たす溶液を循環させる循環部と、
前記被検体情報取得装置に流れる電流値が前記電源部の電流容量を超えないように、前記光照射部、前記走査部および前記循環部の起動タイミングを制御する制御部と、
をさらに有し、
前記制御部は、前記光照射部、前記走査部および前記循環部を、準備時間の長いものから順に起動するように制御する
ことを特徴とする被検体情報取得装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光音響波を用いて被検体内の特性情報を取得する装置において、電源投入時の突入電流を調整して電源の電流容量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の全体構成を示す図。
【図２】本発明の電源の接続構成を示す図。
【図３】電源投入時の動作フローを示す図。
【図４】電源投入時の状態遷移を示す図。
【図５】従来の電源投入時の電流値を示すタイミング図。
【図６】実施例１の電源投入時の電流値を示すタイミング図。
【図７】実施例２の通常時の準備時間を示す比較図。
【図８】実施例２の再起動時の準備時間を示す比較図。
【図９】実施例３の電源投入時の電流値を示すタイミング図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
本発明は、被検体から伝播する音響波を検出し、被検体内部の特性情報を生成し、取得する技術に関する。よって本発明は、被検体情報取得装置またはその制御方法、あるいは被検体情報取得方法や信号処理方法として捉えられる。本発明はまた、これらの方法をＣＰＵ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記憶媒体としても捉えられる。
【００１５】
本発明の被検体情報取得装置は、被検体に光（電磁波）を照射し、光音響効果に従って被検体内または被検体表面の特定位置で発生して伝播した音響波を受信（検出）する、光音響トモグラフィー技術を利用した装置を含む。このような被検体情報取得装置は、光音響測定に基づき被検体内部の特性情報を画像データ等の形式で得ることから、光音響イメージング装置とも呼べる。
【００１６】
光音響装置における特性情報とは、光照射によって生じた音響波の発生源分布、被検体内の初期音圧分布、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を示す。具体的には、酸化・還元ヘモグロビン濃度分布や、それらから求められる酸素飽和度分布などの血液成分分布、あるいは脂肪、コラーゲン、水分の分布などである。また、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、吸収係数分布や酸素飽和度分布などの分布情報を被検体情報としてもよい。
【００１７】
本発明でいう音響波とは、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。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。探触子等により音響波から変換された電気信号を、音響信号または受信信号と呼ぶ。ただし、本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意図ではない。光音響波に由来する電気信号（受信信号）を光音響信号とも呼ぶ。
【００１８】
［実施例１］
（装置構成）
図１は、被検体情報取得装置全体の構成を示した図である。符号１は装置全体の主制御を司るシステム制御部（制御部）、符号２は走査機構の制御を司る走査制御部（制御部）、符号３は音響アレイ検出器１０を所定の位置に移動させる走査部、符号４は被検体と音響アレイ検出器１０との間の空間を満たす溶液を循環させる循環部である。符号５はパルス光の照射を制御する光源制御部（制御部）、符号６は被検体にパルス光を照射する光照射部、符号７はパルス光である。符号８は光音響波、符号９は光音響波を検出する音響検出素子、符号１０は複数の音響検出素子が取り付けられた音響アレイ検出器である。符号１１は音響検出素子で検出した受信信号を取り込む受信部、符号１２は光音響波の受信信号を用いて画像データを算出する画像処理部である。符号１３は画像のスキャンコンバートや重畳表示を制御する表示制御部（制御部）、符号１４は画像データを表示するディスプレイである。
【００１９】
まず、光源制御部５が光照射部６を用いてパルス光７を被検体に照射する。続いて複数の音響検出素子９で構成された音響アレイ検出器１０が、被検体内に伝播・拡散したパルス光のエネルギーを生体組織が吸収したことで発生する光音響波８を検出して電気信号を出力する。受信部１１は、電気信号に信号処理を施す。そして画像処理部１２が電気信号を画像データに再構成して特性情報を取得する。これにより、生体組織の物質分布を表す機能イメージ画像データが得られる。表示制御部１３は、画像データに基づく画像をディスプレイ１４に表示させる。
【００２０】
なお、走査部３は、音響アレイ検出器１０と被検体の相対的な位置関係を変化させれば良く、検出器と被検体のいずれを移動させても良い。また、本発明は、技師が探触子を手で把持して被検体に押し当てて測定するような、ハンドヘルド型の装置にも適用可能である。
【００２１】
（電源接続構成）
図２は、本発明の電源の接続構成を示した図である。電源部２１は、入力電源ラインの１次側に繋がるブレーカ２２と、２次側に繋がるブレーカ２３と、１次と２次の電源ライン間で変圧機能と絶縁機能を備えている電源トランス２４で構成されている。電源トランス２４の変圧機能としては、設置する国や地域の電源事情により１次側の電源電圧が異なっていても、装置側に繋がる２次側の電圧を一定にする機能が必要である。例えば、１次側は日本では単相１００Ｖ／２００Ｖ電源であるのに対して、欧州では単相２２０Ｖ〜２４０Ｖ電源であるが、２次側は例えば２００Ｖに固定する。一方、電源トランス２４の絶縁機能としては、医療機器の電気安全規格に適合する程度の機能が必要である。安全規格
では例えば、操作者保護手段（ＭＯＯＰ；Ｍｅａｎｓ  Ｏｆ  Ｏｐｅｒａｔｏｒ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）や患者保護手段（ＭＯＰＰ；Ｍｅａｎｓ  Ｏｆ  Ｐａｔｉｅｎｔ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ））に関して漏洩電流の規定値が定められる。
【００２２】
電源スイッチ２５は装置全体のメインスイッチである。電源スイッチ２５は、電磁リレー２６、２７、３１のＯＮ／ＯＦＦ制御を直接行うことで、システム制御部１、走査制御部２、光源制御部５の各々に電源供給を開始して、これら各ユニットを起動させる。走査制御部２は、電磁リレー２８、２９、３０のＯＮ／ＯＦＦ制御ができる。光源制御部５は、電磁リレー３２、３３のＯＮ／ＯＦＦ制御ができる。電源スイッチ２５は手動のスイッチであるが、他の制御機器から出力されるＯＮ／ＯＦＦ信号を使用しても構わない。また、各スイッチやリレーの制御方法はこれに限られず、各ユニットに電源供給タイミングや起動タイミングを制御できれば良い。
【００２３】
走査制御部２は、走査部３と循環部４の起動を制御する。電磁リレー２８は、走査部３を構成する音響アレイ検出器１０を指定の位置へ走査するために使用するサーボモータ２８２と、モータ制御部２８１の電源をＯＮ／ＯＦＦする。電磁リレー２９は、循環部４を構成するポンプモータ２９２とモータ制御部２９１の電源をＯＮ／ＯＦＦする。電磁リレー３０は、ヒーター３０２と温調制御部３０１の電源をＯＮ／ＯＦＦする。
【００２４】
循環部４に用いられるヒーター３０２は、整合層の溶液温度が被検体の温度と同程度になるように液温を制御する。被検体が生体であれば、液温を体温近傍（例えば入浴時の温度）に調整する。また、溶液中の音速は温度より変化するので、液温をできるだけ均一化することが好ましい。また、循環部４で用いられるヒーター３０２の制御を、溶液とは別に被検者と接触する部分に適応しても良い。
【００２５】
光照射部６は、光源制御部５によって起動制御される。光源制御部５は、パルス光を発生させる光源３２２に電源を供給する光源電源部３２１と、光源３２２の周囲温度を調整する熱交換器３３２に電源を供給する熱交換制御部３３１の起動制御を行う。ここで、光源制御部５にレーザスイッチ３４が別途設けられている場合には、電源スイッチ２５がＯＮの後にレーザスイッチ３４がＯＮになるまで光照射部６の起動は待機される。一方、レーザスイッチ３４が設定されてない装置構成であれば、そのような制約は必要無い。
【００２６】
電磁リレー３２は、光照射部６を構成する光源３２２と光源電源部３２１の電源をＯＮ／ＯＦＦする。電磁リレー３３は、熱交換器３３２と温調制御部３３１の電源をＯＮ／ＯＦＦする。光照射部６で用いられる熱交換器３３２は、光量の均一化や動作の安定性向上を目的として、発光効率が最適になるように光源３２２の周囲温度をコントロールすることに利用される。ここで、循環部４ではヒーター３０２を用いた加熱制御が主に行われていた。一方、固体レーザの動作物質として使用する結晶およびガラス材料は、種類によって安定動作の為に必要な温度が変わってくるので、周囲温度との比較の上で、加熱と冷却の双方の制御を行う必要がある。
【００２７】
（処理フロー）
図３は、装置電源投入時の動作フローを示した図である。まず初めに、ステップＳ１００１で、電源スイッチ２５がＯＮ操作される。すると、ステップＳ１００２ａ〜ｃで、システム制御部１と走査制御部２と光源制御部５が各々起動する。
【００２８】
走査部３のデバイスは、走査制御部２の指示によって起動タイミングが制御される。ステップＳ１００３でサーボモータの起動、ステップＳ１００４でポンプモータの起動、ステップＳ１００５でヒーターの起動が実施される。走査部３の起動タイミングについては、走査制御部２が管理している。
【００２９】
光照射部６のデバイスは、光源制御部５の指示によって起動タイミングが制御される。ステップＳ１００６でレーザスイッチがＯＮ操作されたことが確認されると、ステップＳ１００７で光源の起動、ステップＳ１００８で熱交換器の起動が実施される。光照射部６の起動タイミングについては、光源制御部５が管理している。
【００３０】
図４は、電源投入時の状態遷移を示した図である。まず初めに、電源スイッチのＯＮ操作によって電磁リレー２６、２７、３１がＯＮとなり、システム制御部１と走査制御部２と光源制御部５が立ち上がる。図示はしてないが、システム制御部１は走査制御部２と光源制御部５の双方に対する通信手段をもっているので、双方の状態通知を得ることや起動指示を与えることが可能である。すなわち全体の起動順序とタイミングを調整することが可能なメインコントローラとなっている。
【００３１】
走査制御部２は、システム制御部１からの指示に従って走査部３と循環部４の起動タイミングを調整する。光源制御部５は、レーザスイッチ３４の状態を監視して状態通知を行い、システム制御部１からの指示に従って光照射部６の起動タイミングを調整する。
【００３２】
（制御タイミング）
図５は、従来技術における、電源投入時の電流値を示したタイミング図である。これは、突入電流の起動タイミングを調整しないで全てのブロックを同時に立ち上げた場合の電流値を示している。この時、電源部の２次側に流れる突入電流の総和は１８０Ａとなり、１０ｍｓという短時間に大電流が流れる状況となる。その電流値に適合した電源部品を使用して電源部を構成する必要が生じるので、電源部の容量は１８０Ａが必要となる。
【００３３】
ここで、実際に流れる電流が電源トランスの定格容量よりも大きい場合には、突入電流が流れた際に電圧降下が発生して、電源電圧が既定以下になってしまうため、接続されたデバイスの起動が正しく行われなくなる。一方、電源トランスの容量を突入電流の総和に合わせて大きくした場合、電圧降下の問題を抑制できる反面、電源トランスの外形寸法や重量が大きくなってしまう。これは、設置スペースや装置製造コストの点で問題となる。
【００３４】
図６は、本実施例の電源投入時の電流値を示したタイミング図であり、各デバイスに流れる電流値について図示している。まず、電源スイッチで各制御部が起動される。この時の電流値は２０Ａである。続いて第１ステップでは、走査制御部２によって、循環部のポンプモータおよびヒーターと、走査部３のサーボモータ２８２とが、起動タイミングを調整して起動される。いずれも電流値は４０Ａであるので、電源部２１には最大４０Ａまでの突入電流しか流れない。なお、各制御部、循環部、走査部の定常電流値は、起動時のピーク値に比べてごく小さい。仮に各デバイスの定常電流値を起動時ピークの１割と見積もった場合でも、走査部の突入電流の時点での最大電流は４６Ａに過ぎない。
【００３５】
第２ステップでは、レーザスイッチ３４がＯＮ操作された後の光照射部６の起動タイミングを示している。このとき光源３２２と熱交換器３３２の起動タイミングを調整することで、電源部に流れる突入電流の最大値は６０Ａとなる。以上のような第１および第２ステップによれば、電源部の累積電流値の最大値は６０Ａである。このように突入電流の起動タイミングを調整することによって、電源の電流容量を１８０Ａから６０Ａに低減できる。その結果、電源の外形寸法や重量も大幅に低減できる。なお、既に起動しているデバイスを停止せずに光照射部を立ち上げる場合、各デバイスの定常電流を考慮する必要がある。その場合の電流容量は、６０Ａに定常電流を加えた値となる。
【００３６】
図６の起動タイミングの順序は一例である。電流ピークが短時間に集中しないよう各デバイスの起動タイミングを制御できれば、本発明の目的は達成できる。例えば第１ステッ
プと第２ステップの順序を入れ替えても良い。
【００３７】
（効果）
以上のように本実施例では、光音響イメージング装置において、各デバイスの電源投入時の起動タイミングを調整することにより、電源の電流容量を低減することが可能である。その結果、設置場所の分電盤の電流容量の低減や、電源部２１の電源トランス２４の容量の低減、すなわち、大きさ・重さの低減が可能となる。
【００３８】
（好ましい構成例）
装置の各構成要素の例を挙げる。システム制御部１、走査制御部２、光源制御部５、画像処理部１２、表示制御部１５などは、プログラムに従って動作するプロセッサや、メモリ、入出力インタフェースを備えた情報処理装置（ＰＣ、ワークステーションなど）により実現できる。それぞれの機能を個別の処理回路で実現しても良いし、単一のまたはネットワーク接続され協働して動作する情報処理装置を用いても良い。画像処理部１１による画像再構成処理には、既知の様々な手法（整相加算、バックプロジェクション、フーリエ変換法など）を利用できる。メモリ中には、好ましい起動制御に関する情報を保存できる。例えば、起動の優先順位に関する固定値や、起動順序を動的に設定するために必要な電力消費に関する情報などである。
【００３９】
光源としては大容量出力が可能なレーザ装置が好ましい。ただし発光ダイオードやフラッシュランプも光源として利用できる。また、波長可変光源を用いることで、波長ごとの吸光度の違いを利用した測定（例えば酸素飽和度取得）が可能になる。光を被検体まで導く光学系には、光ファイバ、ミラー、プリズム、レンズ等の光学部材を利用できる。
【００４０】
音響検出素子９は受信した音響波を電気信号に変換して出力する。例えば圧電素子、静電容量式素子、ファブリペロー干渉計を利用できる。音響アレイ検出器１０には、各素子を安定的に支持するために、所定の強度を持つ金属や樹脂などを好適に利用できる。各素子は、リニア状、平面状、スパースアレイ状など、測定上の要求に応じて配置される。また、お椀状の音響アレイ検出器１９の内面に素子を配置して、各素子の受信感度の高い方向（指向軸）が集まる高感度領域を設けることも好ましい。受信部１１は、各素子が出力したアナログ電気信号に、必要に応じて増幅処理、デジタル変換処理、補正処理を施す回路などで構成される。また、可搬性の高いハンドヘルド型探触子に素子を配置する場合もある。
【００４１】
走査部３は、ステージやステッピングモータなどで構成され、被検体と音響アレイ検出器１０の少なくともいずれかを二次元的または三次元的に移動させることで、両者の相対位置関係を変化させる。これにより被検体の広範囲の関心領域を測定できる、様々な方向から音響波を受信することで再構成精度を向上させる、ＳＮ比を高める、といった効果が得られる。走査制御部２は、走査部の位置を取得し、走査部に制御信号を送って所定の軌道上を移動させる。例えば被検体がプレート状の保持部材で圧迫保持されている場合は、プレートに沿って主走査と副走査を行う２次元走査が好適である。またカップ状の保持部材で被検体を保持し、お椀状の検出器を用いる場合、スパイラル状走査などが用いられる。循環部４は、水やひまし油などのマッチング液を格納する容器、それらを循環させる配管、温調機構などで構成される。
【００４２】
ディスプレイ１４には液晶装置や有機ＥＬ装置など、任意のディスプレイを使用できる。なおディスプレイ１４は、本発明の装置の一部であっても良いし、インタフェースを介して画像データを受信して表示させる外部装置であっても良い。画像処理部１２が、または、画像処理部１２および受信部１１が、本発明の情報処理部に相当する。システム制御部１が、本発明の電源制御部に相当する。音響検出素子９が、または、音響検出素子９お
よび音響アレイ検出器１０が、本発明の検出部に相当する。
【００４３】
［実施例２］
実施例１では、各デバイスを起動する優先順位を予め固定値として設定していた。本実施例では、装置状況に応じて起動を優先させる順序を変更する。
【００４４】
まず初めに、準備時間の長い制御部を優先して起動させる場合について説明する。図７は、装置を構成している走査部３、循環部４、光照射部６の各デバイスにおいて、電源投入で動作を開始してから、実際に測定準備ができるまでの一般的な準備時間を示した図である。
【００４５】
走査部３のサーボモータ２８２の準備時間には、装置起動時に、音響アレイ検出器１０の位置をホームポジションに移動させる時間が含まれる。そのため、電源ＯＦＦ時の音響アレイ検出器１０の位置によって準備時間が変わってくる。すなわち、起動時の検出器位置、あるいは前回測定後の検出器停止位置が特定できれば、ホームポジションまでの移動時間Ｌを準備時間として設定できる。検出器位置は、走査制御部２が装置パラメータを参照したり、前回測定後の停止位置を記録したメモリを参照したりすることで取得できる。
【００４６】
循環部４のポンプモータ２９２は、整合層の溶液を所望の量に満たすまでの時間が待ち時間として必要である。この時間は、電源ＯＦＦ時の被検体と音響アレイ検出器１０との間の溶液の残量に応じて変わる。すなわち、電源ＯＦＦ時の残量が特定できれば、電源ＯＦＦ時の溶液の残量から所望の溶液の量を満たすのに必要な時間Ｍを準備時間として設定できる。溶液量は、水位センサ等により取得できる。
【００４７】
循環部４のヒーター３０２は、溶液の温度を指定した値（設定値）まで上昇させるまでの待ち時間が必要である。この準備時間は、装置起動時の温度や、電源ＯＦＦ時の温度と電源ＯＦＦ以降の経過時間などに応じて変化する。起動時に温度をモニターできていれば、設定値まで溶液の温度を上昇させる時間を推定できるので、その時間を準備時間Ｎとして設定する。
【００４８】
光照射部６は、光源の周囲温度を設定値に合わせるために熱交換器３３２を動作させる待ち時間が必要である。この準備時間は、電源ＯＦＦ時の熱交換器３３２の温度によって変わる。起動時に熱交換器の温度をモニターできていれば、設定値まで上昇させる時間を推定できるので、その時間を準備時間Ｏとして設定する。
【００４９】
ここで、図４の起動時の状態遷移図で示したように、システム制御部１に対して走査制御部２と光源制御部５からの状態通知が行われる。状態通知の中には、準備時間Ｌ〜Ｏの情報が含まれていて、サーボモータ２８２からは時間Ｌ、ポンプモータ２９２からは時間Ｍ、ヒーター３０２からは時間Ｎ、熱交換器３３２からは時間Ｏが、システム制御部１に対して通知される。
【００５０】
システム制御部１は、これらの準備時間Ｌ〜Ｏを比較して、準備時間が長いものから優先して起動を開始する。その結果、測定が開始できるまでの待ち時間が短縮される。図７で示した通常時の待機時間の比較では、準備時間がＯ＞Ｎ＞Ｍ＞Ｌとなっているので、熱交換器３３２、ヒーター３０２、ポンプモータ２９２、サーボモータ２８２の順序で起動を開始させればよい。
【００５１】
（変形例）
実際には、初期状態によって各々の待ち時間は変動するので、状況に応じて優先順位を変更することが好ましい。図８は、装置電源を再起動した場合の待機時間を示した図であ
る。この場合、電源ＯＦＦ期間が短いため、ヒーター３０２や熱交換器３３２で行う温度制御の準備時間ＮとＯはごく短い。一方、サーボモータ２８２やポンプモータ２９２については、停止した時の検出器位置や水面の高さによっては、比較的長い準備時間が必要となる。図８の場合、準備時間がＬ＞Ｍ＞Ｎ＞Ｏとなっているので、サーボモータ２８２、ポンプモータ２９２、ヒーター３０２、熱交換器３３２の順序で起動を開始させる。
【００５２】
以上のように本実施例では、光音響イメージング装置において、各デバイスの状態に応じて準備時間が変化することを考慮し、柔軟に起動の優先順位を変化させる。すなわち、長時間の準備が必要なデバイスほど早く起動させ、他のデバイスの起動を遅延させる。その結果、デバイス立ち上げ時の突入電流ピークがずれるので、電源の電流容量を低減できる。その結果、設置場所の分電盤の電流容量の低減や、電源部２１の電源トランス２４の容量の低減、すなわち、大きさ・重さの低減が可能となる。
【００５３】
また本実施例では、実施例１に比べ、準備時間を短くすることが可能となる。また、電源投入時の各デバイスの状態によって、動的に各デバイスの起動開始時刻を制御することによって、更に準備時間を短くできる効果も有する。本実施例では、優先順位の決定は準備時間の長さに依ったが、その他前記実施例１に記載の方法に基づいて決定しても良い。このようにすれば、走査型の光音響装置において高出力を実現するためにレーザを用いる場合でも複数回の測定の間の時間を短縮し、測定を効率化できる。
【００５４】
また、各デバイスに対応したセンサ（温度センサ、水位計、位置センサなど）から得た情報に基づいて、温度上昇と安定化、水位の上昇、位置移動、などに要する時間を推定し、その値を用いて起動順序を決定してもよい。また、前回の測定終了時に水位や位置情報をメモリに保存してもよい。さらに温度に関しては、前回の測定終了からの時間に基づいて温度低下の程度を推定してもよい。
【００５５】
［実施例３］
実施例１では、電源投入時の突入電流に対応したタイミング制御となっていた。しかし、動作中の消費電流が大きく変動するデバイスについては、突入電流のタイミング制御と合わせて動作電流の制御をする必要がある。
【００５６】
図９は、実施例３の電源投入時に加えて、電源スイッチ２５をＯＮ操作した後に各デバイスに流れる電流値についても示したタイミング図である。第１ステップは、電源スイッチ２５がＯＮ操作した後の走査制御部２の起動タイミングを示す。第２ステップは、レーザスイッチ３４がＯＮ操作した後の光照射部６の起動タイミングを示す。
【００５７】
循環部４のポンプモータ２９２については、起動初期の溶液供給速度を速くすることによって、測定を開始するまでの待ち時間を短縮できる。そのため、供給量を大きくするために、デバイスの起動後も定常的に１０Ａの消費電流が流れる。
【００５８】
走査部３のサーボモータ２８２については、起動初期に音響アレイ検出器１０の位置をホームポジションまで移動させることが必要である。したがって、待ち時間を短縮するために速い移動走査を行おうとすると、デバイスの起動後も定常的に１０Ａの電流が流れる。
【００５９】
光照射部６のデバイスはレーザスイッチ３４で起動され、ここでは光源の突入電流は６０Ａである。上述のように循環部４や走査部３の定常的な動作電流が２０Ａであるため、電源部２１は、６０Ａ＋２０Ａ＝８０Ａの電流を受け入れるだけの容量が必要となる。
【００６０】
そこで本実施例では、光源３２２を起動するタイミングでは、ポンプモータ２９２とサ
ーボモータ２８２の動作を停止させて、光源３２２の突入電流だけが流れるようにする。これにより、最大電流を６０Ａに制限できる。なお、熱交換器３３２を起動する際の突入電流は２０Ａで、動作電流は１０Ａなので、熱交換器３３２を動かしている期間でのポンプモータ２９２とサーボモータ２８２の併用動作は可能である。
【００６１】
一方、動作電流は電源部２１に定常的に流れる電流の合計値であり、電源部２１のブレーカは動作電流についての過電流保護のために用いられている。電源投入時の突入電流やモータの始動電流のような短時間に流れる電流超過によって、ブレーカは不要にトリップ動作しないように考慮された動作特性を持っているので、ブレーカの電流容量は実際の動作電流の合計値から算出されている。
【００６２】
動作電流に関しては、ポンプモータ２９２が１０Ａ、サーボモータ２８２が１０Ａ、光源３２２が１０Ａ、熱交換器３３２が１０Ａ、が各々の最大電流値である。よって、これらがフルに動作した場合、定常電流の最大値は４０Ａとなる。しかし、動作電流の合計値の最大値である４０Ａに対して、デバイスの動作を制御して２０Ａ以下とすることで、２次側ブレーカ２３として、電流容量は２０Ａ定格のものを選定することが可能となる。
【００６３】
以上のように本実施例では、光音響イメージング装置において、優先して動作させるデバイスに対して、他のデバイスの動作電流を低減させることにより、電源の電流容量を低減できる。その結果、設置場所の分電盤の電流容量の低減や、電源部２１の電源トランス２４の容量の低減、すなわち、大きさ・重さの低減が可能となる。また本実施例においては、各デバイスの動作電流の大きさも考慮して各デバイスの起動開始時刻を制御するので、上記のトランス容量低減効果が大きくなる。
【００６４】
本実施例における各デバイスを起動する優先順位については、あらかじめ固定値として設定した順序で起動する実施例１に記載の方法で決定してもよく、装置状況に応じて起動を優先させる順序を変更する実施例２に記載の方法で決定してもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１：システム制御部（制御部），２：走査制御部（制御部），３：走査部，４：循環部，５：光源制御部（制御部），６：光照射部，９：音響検出素子，１０：音響アレイ検出器，１１：受信部，１２：画像処理部，２１：電源部，２４：電源トランス
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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