(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源が出射した光を伝送して被検体に出射する光伝送部と、
前記光伝送部を走査する走査部と、
前記光源からの光を分岐する光分岐部と、
前記光伝送部の入射側に配置され、かつ、前記光分岐部で分岐された光の光量を測定する第一の光測定部と、
第二の光測定部と、
前記第一の光測定部が測定する光量と前記第二の光測定部が測定する光量との関係を示す換算情報を取得する取得部と、
前記光伝送部が出射した光によって前記被検体から発生する音響波を受信して電気信号に変換する探触子と、
前記電気信号に基づいて前記被検体内の特性情報を取得する処理部と、
を有し、 
前記走査部は、前記光伝送部から出射される光が前記被検体に照射されるように前記光伝送部を走査する第一の走査モードと、前記第二の光測定部が前記光伝送部から出射される光を測定できるように前記光伝送部を走査する第二の走査モードとを実行可能とし、
前記取得部は、前記第二の走査モードが実行されたときに前記第一の光測定部及び前記第二の光測定部により測定された光量に基づいて、前記換算情報を取得し、
前記処理部は、前記第一の走査モードのときに前記探触子により変換された前記電気信号および前記第一の光測定部により測定された光量、ならびに、前記換算情報に基づいて、前記特性情報を取得する
ことを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項２】
レーザーである光源と、
前記光源が出射した光を伝送して被検体に出射する光伝送部と、
前記光伝送部を走査する走査部と、
前記光伝送部の入射側に配置され、前記光源のリアミラーを透過する光量を測定する第一の光測定部と、
第二の光測定部と、
前記第一の光測定部が測定する光量と前記第二の光測定部が測定する光量との関係を示す換算情報を取得する取得部と、
前記光伝送部が出射した光によって前記被検体から発生する音響波を受信して電気信号に変換する探触子と、
前記電気信号に基づいて前記被検体内の特性情報を取得する処理部と、
を有し、
前記走査部は、前記光伝送部から出射される光が前記被検体に照射されるように前記光伝送部を走査する第一の走査モードと、前記第二の光測定部が前記光伝送部から出射される光を測定できるように前記光伝送部を走査する第二の走査モードとを実行可能とし、
前記取得部は、前記第二の走査モードが実行されたときに前記第一の光測定部及び前記第二の光測定部により測定された光量に基づいて、前記換算情報を取得し、
前記処理部は、前記第一の走査モードのときに前記探触子により変換された前記電気信号および前記第一の光測定部により測定された光量、ならびに、前記換算情報に基づいて、前記特性情報を取得する
ことを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項３】
前記換算情報としての換算係数を格納する格納部をさらに有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の被検体情報取得装置。
【請求項４】
前記換算係数が所定の範囲に含まれるかどうかを判断する判断部をさらに有する
ことを特徴とする請求項３に記載の被検体情報取得装置。
【請求項５】
前記格納部に格納された前記換算係数と前記取得部により新たに取得された換算係数とを比較し、変動が所定の範囲に含まれる場合に前記換算係数を更新する判断部をさらに有する
ことを特徴とする請求項３に記載の被検体情報取得装置。
【請求項６】
前記判断部は、前記換算係数が前記所定の範囲に含まれないと判断した場合、その旨を提示手段に提示させる
ことを特徴とする請求項４に記載の被検体情報取得装置。
【請求項７】
前記判断部は、前記変動が前記所定の範囲に含まれないと判断した場合、その旨を提示手段に提示させる
ことを特徴とする請求項５に記載の被検体情報取得装置。
【請求項８】
前記第二の光測定部と前記取得部とを接続する接続部をさらに有し、
前記取得部は、前記接続部を介して前記第二の光測定部により測定された光量を取得する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項９】
前記処理部は、
前記第一の走査モードのときに前記第一の光測定部により測定された光量、及び、前記換算情報に基づいて、前記第一の走査モードのときに前記光伝送部から出射された光の光量情報を取得し、
前記第一の走査モードのときに前記探触子により変換された前記電気信号、及び、前記第一の走査モードのときに前記光伝送部から出射された光の光量情報に基づいて、前記特性情報を取得する
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１０】
光源から出射されて光伝送部により被検体に伝送された光を、前記光伝送部の入射側で
分岐して測定する第一の光測定ステップと、
前記光伝送部から出射される光を測定する第二の光測定ステップと、
前記光伝送部を走査する走査ステップと、
前記第一の光測定ステップで測定される光量と前記第二の光測定ステップで測定される光量との関係を示す換算情報を取得する取得ステップと、
前記光伝送部が出射した光によって前記被検体から発生する音響波を受信して電気信号に変換する変換ステップと、
前記電気信号に基いて前記被検体内の特性情報を取得する処理ステップと、
を有し、
前記走査ステップは、前記光伝送部から出射される光が前記被検体に照射されるように前記光伝送部を走査する第一の走査サブステップと、前記第二の光測定ステップにおいて前記光伝送部から出射される光を測定できるように前記光伝送部を走査する第二の走査サブステップとを含み、
前記取得ステップでは、前記第二の走査サブステップが実行されたときに前記第一の光測定ステップ及び前記第二の光測定ステップにおいて測定された光量に基づいて、前記換算情報が取得され、
前記処理ステップでは、前記第一の走査サブステップが実行されたときに探触子により変換された前記電気信号および前記第一の光測定ステップにおいて測定された光量、ならびに、前記換算情報に基づいて、前記特性情報が取得される
ことを特徴とする被検体情報取得方法。
【請求項１１】
光源から出射されて光伝送部により被検体に伝送された光を、前記光伝送部の入射側で分岐して測定する第一の光測定ステップと、
前記光伝送部から出射される光を測定する第二の光測定ステップと、
前記光伝送部を走査する走査ステップと、
前記第一の光測定ステップで測定される光量と前記第二の光測定ステップで測定される光量との関係を示す換算情報を取得する取得ステップと、
前記光伝送部が出射した光によって前記被検体から発生する音響波を受信して電気信号に変換する変換ステップと、
前記電気信号に基いて前記被検体内の特性情報を取得する処理ステップと、
を情報処理装置に実行させるプログラムであって、
前記走査ステップは、前記光伝送部から出射される光が前記被検体に照射されるように前記光伝送部を走査する第一の走査サブステップと、前記第二の光測定ステップにおいて前記光伝送部から出射される光を測定できるように前記光伝送部を走査する第二の走査サブステップとを含み、
前記取得ステップでは、前記第二の走査サブステップが実行されたときに前記第一の光測定ステップ及び前記第二の光測定ステップにおいて測定された光量に基づいて、前記換算情報が取得され、
前記処理ステップでは、前記第一の走査サブステップが実行されたときに探触子により変換された前記電気信号および前記第一の光測定ステップにおいて測定された光量、ならびに、前記換算情報に基づいて、前記特性情報が取得される
ことを特徴とするプログラム。
【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、被検体情報取得方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生体などの被検体内部の光学特性値（例えば吸収係数）を求める方法の１つとして、光音響トモグラフィー（ＰＡＴ：Ｐｈｏｔｏ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）がある。光源から発生したパルス光が生体に照射されると、光は生体内を拡散しながら伝搬する。生体内の光吸収体は、伝搬してきた光を吸収して光音響波を発生する。この光音響波を探触子で受信し、受信した信号を解析することにより、生体内の光吸収体に起因した初期音圧分布を取得できる。さらに以下の式（１）を用いることにより、初期音圧分布から吸収係数分布が得られる。ここで、Ｐ０は初期音圧、Гはグリューナイゼン係数、μａは吸収係数、Φは光量である。
μａ（ｒ）＝Ｐ０（ｒ）／｛Г・Φ（ｒ）｝      …（１）
【０００３】
式（１）から分かるように、吸収係数分布を精度良く得るためには、光量を正確に把握する必要がある。しかし、被検体を測定している間に被検体への照射光量を直接測ることは困難である。そこで通常、光源の出力と、光源から被検体までの光学部品の透過率とから、被検体への照射光量を間接的に測定する。
【０００４】
ところが、光学部品が劣化する場合には、この手法での測定精度が下がるため、光学部品の劣化による伝送効率の低下を把握しておく必要がある。そこで特許文献１が開示する技術では、光ファイバに入射する光量の一部と光ファイバから出射する光量の一部を常時測定し、これらの比が所定の値を下回った場合に光ファイバが劣化したと判定する。劣化判定が出た場合、光ファイバの交換を促すことで、伝送効率を一定の範囲に抑えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１０３１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら特許文献１には、光ファイバ等の光学部品の劣化を検出した結果を、光音響装置の再構成に反映するという記載は無い。また、特許文献１の装置を光音響装置に適用する場合、光ファイバから出射する光量を実測していないため、被検体内の特性情報を精度良く取得できないという課題がある。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光音響装置における光伝送部の伝送効率の変化を検知し、被検体内部の特性情報を精度良く取得するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は以下の構成を採用する。すなわち、
光源と、
前記光源が出射した光を伝送して被検体に出射する光伝送部と、
前記光伝送部を走査する走査部と、
前記光源からの光を分岐する光分岐部と、
前記光伝送部の入射側に配置され、かつ、前記光分岐部で分岐された光の光量を測定する第一の光測定部と、
第二の光測定部と、
前記第一の光測定部が測定する光量と前記第二の光測定部が測定する光量との関係を示す換算情報を取得する取得部と、
前記光伝送部が出射した光によって前記被検体から発生する音響波を受信して電気信号に変換する探触子と、
前記電気信号に基づいて前記被検体内の特性情報を取得する処理部と、
を有し、 
前記走査部は、前記光伝送部から出射される光が前記被検体に照射されるように前記光伝送部を走査する第一の走査モードと、前記第二の光測定部が前記光伝送部から出射される光を測定できるように前記光伝送部を走査する第二の走査モードとを実行可能とし、
前記取得部は、前記第二の走査モードが実行されたときに前記第一の光測定部及び前記第二の光測定部により測定された光量に基づいて、前記換算情報を取得し、
前記処理部は、前記第一の走査モードのときに前記探触子により変換された前記電気信号および前記第一の光測定部により測定された光量、ならびに、前記換算情報に基づいて、前記特性情報を取得する
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
レーザーである光源と、
前記光源が出射した光を伝送して被検体に出射する光伝送部と、
前記光伝送部を走査する走査部と、
前記光伝送部の入射側に配置され、前記光源のリアミラーを透過する光量を測定する第一の光測定部と、
第二の光測定部と、
前記第一の光測定部が測定する光量と前記第二の光測定部が測定する光量との関係を示す換算情報を取得する取得部と、
前記光伝送部が出射した光によって前記被検体から発生する音響波を受信して電気信号に変換する探触子と、
前記電気信号に基づいて前記被検体内の特性情報を取得する処理部と、
を有し、
前記走査部は、前記光伝送部から出射される光が前記被検体に照射されるように前記光伝送部を走査する第一の走査モードと、前記第二の光測定部が前記光伝送部から出射される光を測定できるように前記光伝送部を走査する第二の走査モードとを実行可能とし、
前記取得部は、前記第二の走査モードが実行されたときに前記第一の光測定部及び前記第二の光測定部により測定された光量に基づいて、前記換算情報を取得し、
前記処理部は、前記第一の走査モードのときに前記探触子により変換された前記電気信号および前記第一の光測定部により測定された光量、ならびに、前記換算情報に基づいて、前記特性情報を取得する
ことを特徴とする被検体情報取得装置である。
【０００９】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち
光源から出射されて光伝送部により被検体に伝送された光を、前記光伝送部の入射側で分岐して測定する第一の光測定ステップと、
前記光伝送部から出射される光を測定する第二の光測定ステップと、
前記光伝送部を走査する走査ステップと、
前記第一の光測定ステップで測定される光量と前記第二の光測定ステップで測定される光量との関係を示す換算情報を取得する取得ステップと、
前記光伝送部が出射した光によって前記被検体から発生する音響波を受信して電気信号に変換する変換ステップと、
前記電気信号に基いて前記被検体内の特性情報を取得する処理ステップと、
を有し、
前記走査ステップは、前記光伝送部から出射される光が前記被検体に照射されるように前記光伝送部を走査する第一の走査サブステップと、前記第二の光測定ステップにおいて前記光伝送部から出射される光を測定できるように前記光伝送部を走査する第二の走査サブステップとを含み、
前記取得ステップでは、前記第二の走査サブステップが実行されたときに前記第一の光測定ステップ及び前記第二の光測定ステップにおいて測定された光量に基づいて、前記換算情報が取得され、
前記処理ステップでは、前記第一の走査サブステップが実行されたときに探触子により変換された前記電気信号および前記第一の光測定ステップにおいて測定された光量、ならびに、前記換算情報に基づいて、前記特性情報が取得される
ことを特徴とする被検体情報取得方法である。
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
光源から出射されて光伝送部により被検体に伝送された光を、前記光伝送部の入射側で分岐して測定する第一の光測定ステップと、
前記光伝送部から出射される光を測定する第二の光測定ステップと、
前記光伝送部を走査する走査ステップと、
前記第一の光測定ステップで測定される光量と前記第二の光測定ステップで測定される光量との関係を示す換算情報を取得する取得ステップと、
前記光伝送部が出射した光によって前記被検体から発生する音響波を受信して電気信号に変換する変換ステップと、
前記電気信号に基いて前記被検体内の特性情報を取得する処理ステップと、
を情報処理装置に実行させるプログラムであって、
前記走査ステップは、前記光伝送部から出射される光が前記被検体に照射されるように前記光伝送部を走査する第一の走査サブステップと、前記第二の光測定ステップにおいて前記光伝送部から出射される光を測定できるように前記光伝送部を走査する第二の走査サブステップとを含み、
前記取得ステップでは、前記第二の走査サブステップが実行されたときに前記第一の光測定ステップ及び前記第二の光測定ステップにおいて測定された光量に基づいて、前記換算情報が取得され、
前記処理ステップでは、前記第一の走査サブステップが実行されたときに探触子により変換された前記電気信号および前記第一の光測定ステップにおいて測定された光量、ならびに、前記換算情報に基づいて、前記特性情報が取得される
ことを特徴とするプログラムである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光音響装置における光伝送部の伝送効率の変化を検知し、被検体内部の特性情報を精度良く取得するための技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１の光音響装置の構成図
【図２】実施例２の光音響装置の構成図
【図３】実施例３の光音響装置の構成図
【図４】実施例４の光音響装置の構成図
【図５】実施例５の光音響装置の構成図
【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。
【００１３】
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。本発明はまた、音響波測定装置やその制御方法としても捉えられる。
【００１４】
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、光音響撮像装置や、光音響画像形成装置と呼べる。また、単に光音響装置と呼んでも良い。
【００１５】
光音響装置における特性情報は、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。
【００１６】
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び、光音響波に由来する音響信号を特に光音響信号と呼ぶ。
本発明における被検体としては、生体の乳房が想定できる。ただし被検体はこれに限られず、生体の他の部位や、非生体材料の測定も可能である。
【００１７】
＜光音響装置＞
まず、本発明の各実施形態の光音響装置の基本的構成を説明する。光音響装置は、基本的なハード構成として、光源、光伝送部、第一の光測定部、第二の光測定部、算出部および格納部、被検体内で発生した光音響波を受信する探触子、探触子で受信した信号を用いて被検体内の情報を再構成する再構成部を有する。第一の光測定部は、光伝送部の入射端より光源側で光量の一部を測定する。第二の光測定部は、被検体に照射される光量を測定する。
【００１８】
光源から発せられたパルス光は、その一部が第一の光測定部に導かれ、残りは光伝送部の入射端に導かれる。この測定値が入射側の光量となる。光伝送部から出射した光は、被検体を測定するときは被検体に導かれる。一方、被検体への照射光量の測定時は、出射光が第二の光測定部に導かれる。この測定値が出射側の光量となる。光伝送部から出射した光が被検体に導かれるか、第二の光測定部に導かれるかは、自動または手動で切り替えられる。
出射光が第二の光測定部に導かれた場合、第一の光測定部での測定値と、第二の光測定部での測定値は算出部に送られる。ここで、第二の光測定部での測定値は被検体に照射される光量と等価だと見なされ、第一の光測定部での測定値から被検体への照射光量への換算係数が算出される。算出された換算係数は格納部に格納される。
【００１９】
一方、出射光が被検体に照射された場合、その光は被検体内部を拡散、伝搬する。伝搬した光のエネルギーの一部が血液などの光吸収体（結果的に音源となる）に吸収されると、その光吸収体の熱膨張により光音響波が発生する。被検体内で発生した光音響波は探触子で受信される。探触子で受信された信号は再構成部に送られる。再構成部は、探触子から送られた信号と、被検体を測定するときの第一の測定部での測定値と、格納部に格納された換算係数とから、被検体内部の情報を再構成し、特性情報を取得する。
【００２０】
（光源）
被検体が生体の場合、光源からは、生体を構成する成分のうち特定の成分に吸収される波長のパルス光が照射される。本発明においては、被検体の深部まで光が伝搬する波長を用いることが望ましい。具体的には、被検体が生体の場合、６００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下である。また効率的に光音響波を発生させるために、パルス幅は１０〜１００ナノ秒程度が好適である。光源としては大出力が得られるレーザーが好ましいが、レーザーの代
わりに発光ダイオードやフラッシュランプ等を用いることもできる。レーザーとしては、固体レーザー、ガスレーザー、色素レーザー、半導体レーザーなど様々なレーザーを使用できる。照射のタイミング、波形、強度等は光源制御部によって制御される。なお、この光源制御部は光源と一体化されていても良い。
【００２１】
（光伝送部）
光伝送部としては、光ファイバによる伝送や、複数のミラーまたはプリズムで構成される多関節アームによる伝送、レンズやミラー、プリズム、拡散板を用いた空間伝送、あるいはこれらを組み合わせたものが考えられる。
【００２２】
（被検体及び光吸収体）
これらは本発明の光音響装置の一部を構成するものではないが、以下に説明する。光音響効果を用いた本発明の光音響装置は、血管の撮影、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主な目的とする。被検体内部の光吸収体としては、使用する光の波長にもよるが、被検体内で相対的に吸収係数が高いものである。具体的には水や脂肪、タンパク質、酸化ヘモグロビン、還元ヘモグロビンなどが挙げられる。
被検体を板状や半球状（球冠状）の保持部材で保持することで、生体の微動を抑えて安定的な測定が可能になる。保持部材としては、少なくとも音響波を透過させる素材が好適であり、保持部材経由で被検体に光を照射する場合は、さらに光透過性が求められる。
【００２３】
（探触子）
探触子は、生体表面および生体内部で発生する光音響波を受信して、電気信号（アナログ信号）に変換する。探触子を構成する素子としては、圧電現象を用いた変換素子、光の共振を用いた変換素子、静電容量の変化を用いた変換素子など、音響波を受信できるものであればどのようなものでもよい。被検体や被検体の保持部の表面で反射した光や、被検体内部を散乱して被検体から出てきた光を再び被検体に戻すために、探触子の表面に金膜などの反射膜を設けていても良い。
【００２４】
探触子を、後述するような走査制御部によって移動させながら測定を行うことで、広い範囲からの光音響波を取得できる。このとき、探触子を光源からの光出射端と同期させて動かすと良い。また、複数の変換素子を２次元あるいは３次元状に配置することで、測定時間の短縮やＳＮ比の改善が期待できる。
上述したように半球状（球冠状）の保持部材によって被検体を保持する場合、探触子の各変換素子を、やはり半球状（球冠状）の支持体に配置すると、各素子の受信感度の高い角度範囲（指向軸）が揃った高感度領域を設けられる点で好ましい。このような支持体は、複数の変換素子の少なくとも一部の受信感度の高い方向と、前記少なくとも一部の変換素子とは異なる素子の受信感度の高い方向とが異なり、かつ特定の領域に向かうように、複数の変換素子を支持すると言える。
【００２５】
（第一の光測定部）
第一の光測定部は、光源から発せられたパルス光の光量の一部を測定する。第一の光測定部は、光伝送部に入射する光量の一部を測定しても良い。光源がレーザーの場合には、リアミラーを透過する光量を測定しても良い。
【００２６】
（第二の光測定部）
第二の光測定部は、被検体に照射される光量を測定する。第二の光測定部は光音響装置に常時設置されていても良く、接続部を介して着脱可能であっても良い。なお、光伝送部からの出射光の一部を第二の光測定部で測定し全体を推計する構成も考えられる。
【００２７】
（算出部）
算出部は、第一の光測定部での測定値と、第二の光測定部での測定値を用いて、第一の光測定部での測定値から被検体への照射光量への換算係数を算出する。換算係数は定数でも良いし、ｎ次式（ｎは１以上の整数）でも良い。また、被検体が板等の保持部材と密着していたり水中にあったりするために、被検体への照射光量を実測することが難しい場合には、空気中で第二の光測定部で測定した値にフレネルロスを考慮して換算係数を算出しても良い。
【００２８】
（格納部）
格納部は、算出部で算出された換算係数を格納する。格納された換算係数は再構成部に送られ、被検体情報を再構成する際に用いられる。格納部としては情報を保存可能なメモリや記憶装置が利用できる。算出部や再構成部を情報処理装置で構成する場合、その装置の内部に備えられた、あるいは外部に接続された記憶装置が、格納部として好適に用いられる。
【００２９】
（再構成部）
再構成部は、探触子で受信した信号から、被検体内の光学特性値分布情報に関連したデータを形成する。このようなデータの例として、被検体への光照射で発生した音響波の初期音圧分布がある。光学特性値分布の形成に関しては、例えばタイムドメインでの逆投影を用いることができる。
再構成部は、算出部とともに、プログラムに従って動作する情報処理装置によって構成できる。また、再構成部および算出部として専用の演算回路を用いても良い。再構成部は本発明の処理部に相当する。
【００３０】
［実施例１］
本実施例の構成を、図１を用いて説明する。図１（ａ）は本実施例の構成図、図１（ｂ）は本実施例における換算係数の算出方法を説明するための図である。
図１（ａ）において、符号１は光源、符号２は光、符号３は光分岐部、符号４は第一の光測定部、符号５は光伝送部、符号６は被検体、符号７は光吸収体、符号８は光音響波である。また、符号９は探触子、符号１０は再構成部、符号１１は第二の光測定部、符号１２は算出部、符号１３は格納部である。
【００３１】
光源１にはチタンサファイアレーザーを用いた。チタンサファイアレーザーの波長は７５６ｎｍ、１パルス当たりの出力は１２０ｍＪ、繰り返しパルス周波数は１０Ｈｚ、パルス幅は２０ナノ秒である。光源１から出た光２は、その一部が光分岐部３で分岐され、第一の光測定部４に導かれる。光分岐部３で分岐される光の割合は１．１％である。光分岐部３を透過した光２は光伝送部５内を伝送し、被検体測定時は被検体６に照射される。ここで、光伝送部５には複数の光ファイバを束ねたバンドルファイバを用いた。
【００３２】
被検体６内を拡散した光は、光吸収体７に吸収される。すると、光音響波８が光吸収体７から発生し、探触子９で受信される。ここで、探触子９には、圧電材料であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた。光伝送部５の出射端と探触子９は一体になっている。探触子９で受信した信号は再構成部１０に送られる。
【００３３】
一方、被検体６への照射光量を測定するときは、光伝送部５から出射される光は第二の光測定部１１に導かれる。このときの第一の光測定部４での測定値と第二の光測定部１１での測定値は算出部１２に送られる。算出部１２は、第二の光測定部１１での測定値を被検体６に照射される光量と見なす。そして算出部１２は、第二の光測定部１１の測定値および第一の光測定部４の測定値を用いた計算により、光源から出射されたのち光伝送部５に入射する前の光量と、被検体６に照射される光量との関係を示す式を取得する。この計算は、第一の光測定部４での測定値から被検体６に照射される光量への換算係数を算出す
ることと等価である。
【００３４】
算出された換算係数は格納部１３に格納される。再構成部１０は、探触子９で受信した信号と、被検体６を測定している間の第一の光測定部４での測定値と、格納部１３に格納された換算係数とから、被検体６内の情報を再構成する。
【００３５】
ここで、算出部１２で換算係数を算出する方法を説明する。図１（ｂ）は、横軸を第一の測定部４での測定値、縦軸を第二の測定部１１での測定値とし、各測定部での測定値を１パルスごとにプロットしたものである。測定の際には、光源１への投入電力を変えることにより、その出力を変化させた。図１（ｂ）のように、第一の光測定部４での測定値をｘ、第二の光測定部１での測定値（被検体への照射光量）をｙとし、ｘとｙとの関係を１次関数として最小二乗法を用いて求めた。その結果、「ｙ＝７１．９ｘ＋０．２」という換算係数（両測定値の関係を示す式）が得られた。
【００３６】
この換算係数は格納部１３に格納される。格納された換算係数を被検体情報の再構成に用いる際には、再構成部は、被検体を測定している間に第一の光測定部４で測定した光量に換算係数を乗じて、被検体６への照射光量を算出する。さらに再構成部１０は、算出された照射光量と、探触子９で受信した信号とから被検体６内の吸収係数分布を再構成する。
【００３７】
以上のように本実施例では、光伝送部に入射する光量の一部を第一の光測定部で測定し、その測定値と、光音響装置に内蔵された第二の光測定部での測定値とから、算出部が換算係数を算出する。この換算係数を用いることで、光伝送部の劣化や交換による伝送効率の変動を被検体の測定に反映できる。これにより、被検体への照射光量を精度良く測定して再構成に反映し、被検体内部の特性情報を精度良く取得できる。
【００３８】
なお本実施例では、第一の光測定部と第二の光測定部とでの測定結果を１パルスごとにプロットして換算係数を算出したが、複数のパルスの平均値をプロットして換算係数を算出しても良い。また本実施例では、第一の光測定部での測定値が光量を直接示すものであったが、光量に相当する電流値または電圧値であっても良い。
【００３９】
［実施例２］
本実施例の構成を、図２を用いて説明する。図２において、符号１４は判断部である。判断部１４は、格納部１３に既に格納されている換算係数を、算出部１２が新たに算出した換算係数で更新するかどうかを、両者を比較して判断する。本実施例では、算出部１２が新たに算出した換算係数が、格納部１３に既に格納されている換算係数と比較して±３％以上変動した場合に、判断部１４は換算係数を更新することを判断し、格納部１３に保存された換算係数を更新する。再構成部１０が被検体６内の情報を再構成する際には、再構成部１０は、被検体６を測定している間に第一の光測定部４で測定した光量に換算係数を乗じて、被検体６への照射光量を算出する。さらに再構成部１０は、算出された照射光量と、探触子９で受信した信号とから、被検体６内の吸収係数分布を再構成する。
【００４０】
以上のように本実施例では、第一の光測定部での測定値と第二の光測定部での測定値とから算出される換算係数が、基準値に対して所定の値以上に変動したときに換算係数を更新する。これにより、光伝送部の劣化や交換による伝送効率の変動が被検体情報の測定誤差に与える影響を、一定の範囲内に抑制できる。
【００４１】
判断部の判断基準は、装置の製造者、管理者、ユーザなどが、装置の安定性などを考慮して自由に決定して良い。判断基準の閾値のみならず、判断するタイミングも自由である。例えば、装置製造時や出荷時、装置を設置した後の定期的な検査や校正時、測定の都度
など、様々なタイミングが考えられる。
【００４２】
［変形例］
また、求めた換算係数の値に何らかの異常が見られる場合は、対応することが好ましい。換算係数の異常値とは、例えば、設計値から通常考えられる誤差の範囲から外れた値や、装置構成から想定できる範囲内から外れた値である。また、メモリ内に以前に測定された換算係数が保存されているとき、その既存の換算係数に対する新たに測定した換算係数の変動量が所定の閾値以上だった場合も、異常値が発生した場合に含まれる。換算係数の異常値が発生した場合、光伝送部などの構成物の劣化や故障が疑われる。そこで、その旨をユーザに提示する提示手段を設けることも好ましい。提示手段として例えば、装置と一体化したコンソール、装置外部の液晶ディスプレイ等の表示装置、アラーム等の音声出力手段が使用できる。
【００４３】
［実施例３］
本実施例の構成を、図３を用いて説明する。図３（ａ）は被検体６を測定するときの図、図３（ｂ）は光伝送部５から出射する光量を測定するときの図である。図３（ａ）、（ｂ）において、符号１５は接続部であり、図３（ｂ）において符号１１ａは第二の光測定部である。
【００４４】
第二の光測定部１１ａは、接続部１５を介して算出部１２と接続される。被検体に光を照射するときには、図３（ａ）のように、第二の光測定部１１ａは算出部１２から取り外しておける。一方、光伝送部５から出射する光量を測定するときには、図３（ｂ）のように、第二の光測定部１１ａは接続部１５を介して算出部１２に接続される。このときの第一の光測定部４での測定値と第二の光測定部１１ａでの測定値は算出部１２に送られる。
【００４５】
ここで算出部１２は、第二の光測定部１１ａでの測定値を被検体６に照射される光量と見なす。そして、第二の光測定部１１ａの測定値および第一の光測定部４の測定値を用いた計算により、光源から出射されたのち光伝送部５に入る前の光量と、被検体６に照射される光量との関係を示す式を取得する。この計算は、両測定値の換算係数を算出することに相当する。
【００４６】
格納部１３に既に格納されている換算係数に対して、算出部１２で新たに算出した換算係数の変動量が所定の値を超えている場合には、換算係数を更新すると判断部１４が判断し、更新された換算係数が格納部１３に格納される。このとき、換算係数が更新される程の変化があったことを提示手段によりユーザに提示してもよい。
【００４７】
再構成部１０が被検体６内の情報を再構成する際には、再構成部１０は、被検体６を測定している間に第一の光測定部４で測定した光量に更新された換算係数を乗じて、被検体６への照射光量を算出する。なお、両測定値の関係を示す式が単純な乗算ではない場合は、その式に従った計算をすれば良い。さらに再構成部１０は、算出された照射光量と、探触子９で受信した信号とから被検体６内の吸収係数分布を再構成する。
【００４８】
以上のように、第二の光測定部を光音響装置から着脱可能にすることにより、被検体への照射光量を測定する手段を光音響装置に内蔵しなくて済む。これにより本実施例には、光音響装置を小型化できるという利点がある。
本実施例を適用する一場面として、メーカー等の整備担当者が装置の定期点検をするときが考えられる。整備担当者は、持参した第二の光測定部を使って光伝送部の劣化判定を行い、劣化していれば交換する。
【００４９】
［実施例４］
本実施例の構成を、図４を用いて説明する。図４において、符号１６は走査制御部である。走査制御部１６はステージ機構を備えており、光伝送部５の出射端と探触子９を一体に走査する。走査制御部１６により、光伝送部５の出射端と探触子９は、被検体６を測定するときは第一の走査モードにより被検体６の前に移動し、被検体への照射光量を測定するときは第二の走査モードにより第二の光測定部１１の前に移動する。
【００５０】
算出部１２は、第二の光測定部１１での測定値を被検体６に照射される光量と見なし、第一の光測定部４での測定値から被検体６に照射される光量への換算係数を算出する。算出された換算係数は格納部１３に格納される。再構成部１０は、探触子９で受信した信号と、被検体６を測定している間の第一の光測定部４での測定値と、格納部１３に格納された換算係数とから、被検体６内の吸収係数分布を再構成する。
【００５１】
以上のように、光伝送部の出射端が走査制御部により走査し、光音響装置に内蔵された第二の光測定部で被検体への照射光量を自動で測定することにより、被検体の測定と被検体への照射光量の測定を自動で行うことができる。これにより本実施例には、操作者の負担を減らすことができるという利点がある。
【００５２】
［実施例５］
本実施例の構成を、図５を用いて説明する。図５において、符号１７は光源１の共振器のリアミラーである。リアミラーを透過した光量は、第一の光測定部４ａで測定される。第一の光測定部４ａでの測定値は算出部１２に送られ、算出部１２は、第一の光測定部４ａでの測定値と第二の光測定部１１での測定値とから換算係数を算出する。算出された換算係数は格納部１３に格納される。再構成部１０は、探触子９で受信した信号と、被検体６を測定している間の第一の光測定部４ａでの測定値と、格納部１３に格納された換算係数とから、被検体６内の吸収係数分布を再構成する。
【００５３】
以上のように、光源がレーザーであり、レーザーの共振器のリアミラーを透過した光量を第一の光測定部で測定することにより、光源とは別に光分岐部を設けなくて済む。これにより本実施例には、光音響装置を小型化できるという利点がある。また実施例１から４とは違い、本実施例には光源と光伝送部との間に光分岐部が無いため、より多くの光を被検体に照射し、探触子で受信する信号強度を大きくできるという利点もある。
【００５４】
［変形例］
上記各実施例では、装置が第二の光測定部を常に備えているか、装置が第二の光測定部を使用時に取り付ける構成について説明した。そして、第二の光測定部による測定結果に基づいて光伝送部から出射された光量が測定されていた。しかし、第二の光測定部を設けずとも、記憶装置に換算係数（関係式）を格納部に格納しておけば、第一の光測定部の測定光量と換算係数および電気信号に基づいて、被検体内部の特性情報を取得できる。この場合、換算係数の更新は、実施例３のように着脱可能な第二の光測定部を用いて行えば良い。
【符号の説明】
【００５５】
１：光源，４：第一の光測定部，５：光伝送部，９：探触子，１０：再構成部，１１：第二の光測定部，１２：算出部，１３：格納部
【図１】
0006443851.tif 000002
【図２】
0006443851.tif 000003
【図３】
0006443851.tif 000004
【図４】
0006443851.tif 000005
【図５】
0006443851.tif 000006