(57)【要約】  近赤外光パルスを発生する光源１０と、該パルス光を集光して被測定体１５に照射する手段、該パルス光の焦点位置を走査するレーザ走査部１１、及び該パルス光の多光子吸収により被測定体１５から発生する音響波を検出する音響トランスデューサ１８を設け、該音響波の強度情報と発生位置情報とに基づいて被測定体１５内部の物質分布を示す３次元データを取得し、任意の面における断層画像を表示部２３に表示する。これにより、近赤外パルス光の非線形光学効果を利用し、被測定体１５内部の焦点位置から局在的に音響波を発生させることができ、被測定体１５の深部領域を高解像度で観察することが可能となる。また、励起光として近赤外領域のものを用いることにより生体内における励起光の減衰を防止し、浸透深度を高めることができる。
2007088709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光音響効果を利用して被測定体内部の物質分布を可視化する光音響断層撮影装置において、
a)被測定体に対してパルスレーザを照射することで多光子吸収を誘起するパルスレーザ照射手段と、
b)前記多光子吸収により被測定体から発生した音響波を検出する音響波検出手段と、
c)前記音響波検出手段による検出結果を基に被測定体内部の物質分布情報を画像化する信号処理手段と、
を有することを特徴とする光音響断層撮影装置。
【請求項２】
上記パルスレーザが、ナノ秒パルスレーザ、ピコ秒パルスレーザ、又はフェムト秒パルスレーザのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の光音響断層撮影装置。
【請求項３】
更に、上記パルスレーザの焦点位置を２次元的又は３次元的に走査するレーザ走査手段を有し、上記信号処理手段が、各焦点位置から発生した音響波の強度情報を基に、被測定体内部の２次元的又は３次元的な物質分布情報を取得して画像化するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光音響断層撮影装置。
【請求項４】
前記パルスレーザ照射手段が、近赤外パルスレーザを照射するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光音響断層撮影装置。
【請求項５】
上記近赤外パルスレーザが２光子吸収により血液成分を特異的に励起可能な波長を有するものであることを特徴とする請求項４に記載の光音響断層撮影装置。
【請求項６】
上記パルスレーザ照射手段が、２光子吸収により酸化ヘモグロビンを特異的に励起可能な波長及び２光子吸収により還元ヘモグロビンを特異的に励起可能な波長を有する近赤外パルスレーザを照射可能なものであり、上記信号処理手段が、前記各波長における音響波を上記音響波検出手段によって検出した結果に基づいて被測定体内部の血中酸素濃度を測定し、その分布情報を画像化することを特徴とする請求項５に記載の光音響断層撮影装置。
【請求項７】
光音響効果を利用して被測定体内部の物質分布を可視化する光音響断層撮影方法において、
a)  パルスレーザを被測定体に照射することにより、該レーザの焦点位置のみにおいて多光子吸収による音響波を発生させるステップと、
b)該音響波を検出するステップと、
c)該音響波の検出結果を基に被測定体内部の物質分布情報を画像化するステップと、
を有することを特徴とする光音響断層撮影方法。
【請求項８】
上記パルスレーザが、ナノ秒パルスレーザ、ピコ秒パルスレーザ、又はフェムト秒パルスレーザのいずれかであることを特徴とする請求項７に記載の光音響断層撮影方法。
【請求項９】
上記パルスレーザの焦点位置を２次元的又は３次元的に走査しながら被測定体への照射を行い、各焦点位置において発生した音響波を検出し、その検出結果を基に被測定体内部の２次元的又は３次元的な物質分布情報を取得して画像化することを特徴とする請求項７又は８に記載の光音響断層撮影方法。
【請求項１０】
上記パルスレーザとして近赤外パルスレーザを用いることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の光音響断層撮影方法。
【請求項１１】
上記近赤外パルスレーザが２光子吸収により血液成分を特異的に励起可能な波長を有するものであることを特徴とする請求項１０に記載の光音響断層撮影方法。
【請求項１２】
上記パルスレーザとして２光子吸収により酸化ヘモグロビンを特異的に励起可能な波長及び２光子吸収により還元ヘモグロビンを特異的に励起可能な波長を有する近赤外パルスレーザをそれぞれ被測定体に照射し、前記各波長において発生する音響波の検出結果を基に被検体内部の血中酸素濃度分布情報を取得して画像化することを特徴とする請求項１１に記載の光音響断層撮影方法。
【請求項１３】
上記近赤外パルスレーザの照射により多光子吸収が誘起される物質を造影剤として利用することを特徴とする請求項７〜１２のいずれかに記載の光音響断層撮影方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光音響効果を利用して被測定体の内部情報を可視化するための光音響断層撮影装置及び光音響断層撮影方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被測定体内部の情報、例えば、生体内部の組織や臓器を観察する方法として、Ｘ線コンピュータ断層撮影（Ｘ線ＣＴ：X-ray Computed Tomography ）法や磁気共鳴画像法（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）、超音波断層撮影法などの手法が知られており、広く医療現場等で用いられている。しかし、これらの手法では被測定体の深部構造を数十ｃｍの深さに渡って観察できるものの、空間分解能１ｍｍ以下の観察は非常に困難であり、診断目的によっては必ずしも十分な情報が得られない場合があった。【０００３】
一方、空間分解能の高い生体測定方法として、近年、光コヒーレンス断層撮影（ＯＣＴ：Optical Coherence Tomography）法が注目されている。これは、光の干渉性を利用した測定手法であり、試料からの反射光と参照ミラーからの反射光とを干渉させ、その干渉情報から得られる試料内部の反射位置情報に基づいて断層画像を生成するものである。この手法によれば、数μm程度の高い空間分解能で生体試料の内部情報を可視化することができる。但し、上記のように、ＯＣＴ法では生体に光を照射し、生体内で反射した光を検出するため、光を生体表面から観察対象部位まで一往復させる必要があるが、生体は光にとって高散乱物質であるため、生体内を長距離伝播させることは困難である。そのため、ＯＣＴ法では、血管内膜のように厚さの薄いものや、目などの比較的透明なものしか観察できないという問題があった。【０００４】
そこで、近年、生体断層像の撮影技術として光音響断層撮影（PAT：PhotoAcoustic Tomography）法と呼ばれる手法が開発され、その有用性が明らかになりつつある（例えば、特許文献１を参照）。これは、測定対象に対してパルス光を照射することによって試料内の原子又は分子を励起し、該原子又は分子の非放射遷移によって生じる音響波を検出することで測定対象内の物質分布情報を取得して画像化するものである。このように、光音響断層撮影法は、被測定体に光を照射することにより、生体内減衰の少ない音響波を発生させ、該音響波の検出により被測定体内部の情報を取得するものであるため、上記ＯＣＴ法に比べてより深い領域からの信号検出が可能である。【０００５】
【特許文献１】特表平11-514549号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記従来の光音響断層撮影装置においては、励起光としてナノ秒（１０-9秒）オーダーのパルス幅を有する可視域短パルス光の線形（１光子）吸収による光音響波を用いているため、図２（ａ）に示すように、レーザ光を試料（被測定体）に照射した際に光の通る全ての部分で吸収が起きてしまい、焦点位置以外の領域からも音響波が発生する。そのため、試料の深部領域を観察する際に空間分解能が低下するという問題があった。【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、被測定体の深部構造を高分解能で撮影することのできる光音響断層撮影装置及び光音響断層撮影方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために成された本発明の光音響断層撮影装置は、光音響効果を利用して被測定体内部の物質分布を可視化する光音響断層撮影装置において、
a)被測定体に対してパルスレーザを照射することで多光子吸収を誘起するパルスレーザ照射手段と、
b)前記多光子吸収により被測定体から発生した音響波を検出する音響波検出手段と、
c)前記音響波検出手段による検出結果を基に被測定体内部の物質分布情報を画像化する信号処理手段と、
を有することを特徴としている。【０００９】
ここで、パルスレーザとは、多光子励起を行うことができるものであればどのようなものでもよい。一般的に、被測定体の吸収波長の倍の波長を発振するレーザを使用し、ピークパワーの高いパルス光を被測定体に集光入射することにより多光子吸収を誘起することができる。このようなパルスレーザとしては、ピコ秒パルスレーザ、あるいはフェムト秒パルスレーザを好適に用いることができる。また、ナノ秒パルスレーザであっても高いピークパワーを有するものを用いることで多光子吸収を誘起することが可能である。【００１０】
また、本発明の光音響断層撮影装置には、更に、上記パルスレーザの焦点位置を２次元的又は３次元的に走査するレーザ走査手段を設け、上記信号処理手段によって、各焦点位置から発生した音響波の強度情報を基に、被測定体内部の２次元的又は３次元的な物質分布情報を取得して画像化するものとすることが望ましい。【００１１】
なお、上記レーザ走査手段は、レーザ光の焦点位置を固定して被測定体を移動するものであっても、被測定体を固定してレーザ光の焦点位置を移動するものであってもよく、あるいは、両者を組み合わせたものであってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成を有する本発明の光音響断層撮影装置は、パルスレーザを励起光として、被測定体に集光照射することで多光子励起を誘起するものであり、これにより、図５（詳細は後述する）に示すように、被測定体に与えたエネルギーに対し非線形に増加する音響波を得ることができ、結果として、図２（ｂ）に示すように、焦点領域のみで局在的励起を引き起こして音響波を発生させることができる。従って、本発明の光音響断層撮影装置によれば、不要な領域からの音響波の発生を防止することができ、高分解能を維持したまま試料のより深い領域の観察を行うことが可能となる。【００１３】
なお、上記パルスレーザ照射手段としては、波長 ７００ｎｍ〜２５００ｎｍである近赤外光パルスを照射可能なものを用いることが望ましい。図３に示すように、近赤外領域の光はメラニンや水による吸収が少なく生体内における減衰が起こりにくいため、励起光の浸透深度を大きくすることができ、深部領域の高解像度観察を可能とする上記本発明の利点を一層発揮させることができる。ここで、例えば、８００ｎｍの波長を有する近赤外パルスレーザを生体に集光照射した場合、非線形光学効果による２光子励起により、焦点領域のみにおいて４００ｎｍ付近に吸収を持つ物質（例えば、酸化ヘモグロビン又は還元ヘモグロビン）が励起される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る光音響断層撮影装置の一実施例を示す模式図。
【図２】パルス光の集光照射による音響波の発生領域を説明する図であり、（ａ）は可視パルスレーザによる１光子励起光音響波を示し、（ｂ）は近赤外パルスレーザによる多光子励起光音響波を示す。
【図３】酸化ヘモグロビン、還元ヘモグロビン、メラニンの吸光モル係数の波長特性、及び水の吸光係数の波長特性を示すグラフ。（出典：オレゴンメディカルセンターのウェブサイト<URL:http://omlc.ogi.edu/spectra/>）。
【図４】本発明に係る光音響断層撮影装置の別の構成例を示すブロック図。
【図５】本発明に係る試験例１における光音響波強度の入射パルスエネルギー依存性を示す図。
【図６】本発明に係る試験例２における2光子吸収と1光子吸収の深さ方向依存性を示す図。
【図７】本発明に係る試験例３における2光子吸収励起(a)と1光子吸収励起(b)光音響信号波形の深さ方向依存性を示す図。
【符号の説明】
【００１５】
１０…近赤外パルス光源
１１…レーザ走査部
１２…顕微鏡
１３…反射鏡
１４…対物レンズ
１５…被測定体
１６…ステージ
１７…ステージ駆動部
１８…音響トランスデューサ
１９…信号増幅部
２０…パーソナルコンピュータ
２１…制御部
２２…信号処理部
２３…表示部
３０…プローブ
３１…光照射部
３２…走査部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について実施例に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例に係る光音響断層撮影装置の概略構成を示す図である。本実施例の光音響断層撮影装置は、近赤外パルス光源１０と、レーザ走査部１１、レーザ光を被測定体１５に照射するための照射光学系、音響トランスデューサ１８、信号増幅部１９、信号処理部２２、及び上記各部を制御するための制御部２１で構成される。なお、上記信号処理部２２及び制御部２１は所定のソフトウェアを搭載したパーソナルコンピュータ２０（図中では「ＰＣ」と略す）によって具現化され、該パーソナルコンピュータ２０にはモニタを備えた表示部２３が接続されている。【００１７】
近赤外パルス光源１０としては、例えば、チタンサファイアレーザ、Nd:YAGレーザ等の近赤外の光パルスを生成可能なものを使用する。上記照射光学系は、パルス光を集光して被測定体１５に照射するための対物レンズ１４と、近赤外パルス光源１０から出射されたパルス光を対物レンズ１４に入射させるための反射鏡１３とを備えた顕微鏡１２によって具現化される。顕微鏡１２には、更に、被測定体１５を載置するためのステージ１６及びステージ１６を駆動するためのステージ駆動部１７が設けられており、ステージ駆動部１７によってステージ１６を上下に移動させることにより、レーザ光の焦点位置を光軸方向（すなわち図中のＺ軸方向）に走査することができる。【００１８】
レーザ走査部１１は、上記顕微鏡１２に付設されるものであり、レーザ走査部１１の内部に設けられた可動式ミラー（図示略）を駆動することにより被測定体１５に照射されるパルス光をその光軸方向と直交する面内（すなわち、図中のＸ軸及びＹ軸方向）において走査するためのものである。なお、このようなレーザ走査部１１を設ける代わりに、上記ステージ１６をＸＹ軸方向に移動可能な構成とすることで、被測定体１５に対するパルス光の焦点位置をＸＹ平面内で走査できるようにしてもよい。【００１９】
音響トランスデューサ１８は、パルス光の吸収によって被測定体１５内部から放出される音響波を集音して電気信号に変換する圧電素子から成り、該音響トランスデューサ１８からの電気信号は信号増幅部１９で増幅され、信号処理部２２においてデジタル信号に変換される。【００２０】
上記信号処理部２２は、信号増幅部１９から送出される音響波の強度情報と、該音響波の発生位置情報、すなわちレーザ走査部１１から送出されるパルス光のＸ軸及びＹ軸方向の焦点位置情報とステージ駆動部１７から送出されるパルス光のＺ軸方向の焦点位置情報とを受信、デジタル化し、これらの情報に基づいて所定の演算を行うことにより被測定体１５内部の物質分布を示す３次元画像データを生成するものである。更に、該信号処理部２２では、生成された３次元画像データを基に被測定体１５の任意の断面を表した２次元画像（断層像）が生成され、表示部２３のモニタ上に表示される。【００２１】
上記構成の光音響断層撮影装置を用いて生体の断層画像を撮影する際には、まず、近赤外パルス光源１０から所定の間隔でパルス光を出射させて被測定体１５に照射する。このとき、近赤外パルス光源１０から出射されたパルス光はレーザ走査部１１を経て上記顕微鏡１２に設けられた反射鏡１３で反射され、対物レンズ１４で集光されてステージ１６上に載置された被測定体１５に照射される。これにより、被測定体１５の内部では、近赤外パルスによる多光子吸収により焦点領域のみにおいて音響波が発生する。焦点位置で発生した音響波は生体内を伝播し音響トランスデューサ１８によって検出され、該検出信号が信号増幅部１９を経て信号処理部２２に送出される。【００２２】
ここで、レーザ走査部１１を用いてパルス光の焦点位置をＸ軸及びＹ軸方向に走査しながら上記のようなパルス光の照射及び音響波の検出を行うことで、被測定体１５内の所定の深さ位置におけるＸＹ平面の２次元画像を撮影することができ、更に、ステージ駆動部１７を用いてパルス光の焦点位置をＺ軸方向（すなわち被測定体１５の深さ方向）に変化させながらこのような２次元画像を複数枚撮影することで、被測定体１５内部の３次元データを取得することができる。【００２３】
以上のような、本実施例の光音響断層撮影装置及びそれを用いた光音響断層撮影方法によれば、近赤外光パルスによる多光子吸収により焦点領域から局在的に音響波を発生させることができるため、目的外の領域からの光音響信号の発生を防止し、空間分解能を低下させることなく深部領域の観察を行うことが可能となる。【００２４】
また、励起光として生体吸収の少ない近赤外光を用いることで生体の深部まで励起光を浸透させることが可能となる。特に、このような近赤外光パルスとして、血液成分を２光子吸収によって特異的に励起することが可能な波長を有するものを用いれば、生体内の血液分布を可視化することができる。【００２５】
さらに、近赤外光により励起される多光子吸収物質を被測定体に導入すれば、生体内において造影剤として働き、被測定体イメージのコントラスト向上が可能となる。以下の試験例は、血液の主成分であるヘモグロビンを溶かした水溶液に２光子吸収物質を入れることにより、多光子励起音響波を効率よく検出することが可能であるという結果を示している。【００２６】
（試験例１）  被測定体として血液成分を含む溶液を以下のように調整した。ヘモグロビン（hemoglobin human: SIGMA社製）水溶液に２光子吸収剤ローダミンB（Rhodamine B: SIGMA社製）を混和させた（溶液１）。ここで、ローダミンBは1064nmの波長の光によって２光子吸収を生じる物質である。この溶液１を被測定体として、レーザ照射し、音響波の検出を行った。ここで使用したレーザの波長は1064nmである。検出された音響波の入射パルスエネルギー依存性を図５に示す。ここに示されるように、光音響波の出力はパルスエネルギーに対して非線形であり、音響波は多光子吸収により発生している。このことは、光強度の強い焦点部のみからの光音響波検出が可能であることを意味しており、生体深部を高分解能で可視化することが可能である。【００２７】
（試験例２）  さらに、多光子励起を利用することによる光音響断層撮影の分解能向上を見積もった。近赤外波長域で２光子吸収を起こすHE染色したラット肝臓の切片（厚さ数十μm）に800nmの近赤外パルスレーザ（２光子吸収）と488nmの可視レーザ（１光子吸収）を１０倍の対物レンズで集光し、２光子と１光子の吸収量の光軸方向の位置依存性を測定した（図６）。ここで吸収量は蛍光強度により測定を行った。測定結果は、１光子吸収に比べて２光子吸収は焦点近傍でのみ起こることを示している。１光子吸収と２光子吸収の光軸方向位置依存性の半値幅には数倍の差があり、多光子吸収を利用することで、深さ方向に数倍の分解能向上が期待される。【００２８】
（試験例３）  ２光子吸収剤ローダミンＢ（Rhodamine B: SIGMA社製）クロロホルム溶液（溶液２）を1mm厚のガラスセルに入れ水槽の中に設置し、1064nmと532nmのパルスレーザを集光照射した。溶液２から発生した光音響波は、同じく水槽内に設置した10MHz音響トランスデューサ（10K6.4I：ジャパンプローブ社製）で測定した。ここで、ローダミンＢは1064nm、532nmの波長の光でそれぞれ２光子吸収、１光子吸収を生じる物質である。光軸方向（深さ方向）に対して溶液２の入ったガラスセルを移動させ、光音響信号波形の変化を測定した（図７）。図７を見てわかるように、532nmの光による１光子吸収励起光音響波は被測定体が焦点位置にある時以外でも発生するが、1064nmの光による２光子吸収励起光音響波は被測定体が焦点近傍にある時にしか発生しない。このように従来の１光子励起光音響断層撮影法に比べて、多光子吸収励起光音響波を使うことにより、深さ方向に空間分解能が向上することを示している。【００２９】
従って、本実施例の光音響断層撮影装置及び光音響断層撮影方法は、特に毛細血管や小動静脈のイメージング、組織や臓器の深部構造の測定等に好適に用いることができる。【００３０】
なお、被対象物としては、近赤外パルスレーザにより多光子励起されるものであればどのようなものでも良いが、特に血液成分が望ましい。例えば、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンを被対象物とすることにより、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの２光子吸収のピークの違い（図３参照）を利用して脳内血中酸素濃度分布を測定し、脳の働きをみるような機能イメージングが可能となる。具体的には、酸化ヘモグロビンの１光子吸収ピーク波長の２倍の波長を持つレーザをＸＹＺ方向にスキャンし、発生する光音響波強度の位置依存性を測定すると、酸化ヘモグロビンの多い血液から信号が強く発生するので、酸素濃度の高い血液を含む血管のみが可視化される。同様に、還元ヘモグロビンの１光子吸収の２倍の波長を持つレーザを用いて測定を行うと、酸素濃度の低い血液を多く含む血管のみが可視化できる。このように波長を変化させて測定を行うことにより血管内酸素濃度情報を含めた血管の画像化ができ、例えば、脳内の活性化部位の観察が可能となる。上記近赤外パルス光源としては、酸化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビンを２光子励起可能な近赤外領域（700 nm〜2500 nm）で波長可変なレーザを用いることが望ましい。また、上記近赤外パルスレーザとしては、多光子励起を行うことができるものであればどのようなものでもよいが、一般的には、ナノ秒パルスレーザ、ピコ秒パルスレーザ、あるいはフェムト秒パルスレーザが用いられる。【００３１】
以上、実施例を用いて本発明の光音響断層撮影装置及び光音響断層撮影方法を実施するための最良の形態について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で適宜変更が許容されるものである。【００３２】
本発明の光音響断層撮影装置は、上記のような顕微鏡を利用した構成に限定されるものではなく、例えば、レーザ光の照射手段と音響波の検出手段を被測定体の表面に直接当接させることでレーザ光の照射及び音響波の受信を行うものとしてもよい。このような光音響断層撮影装置の構成の一例を図４に示す。なお、図１と同様の構成については同一符号を付し、適宜説明を省略する。ここでは、被測定体１５に当接させて用いられるプローブ３０の表面（被測定体１５と当接する面）に、近赤外パルス光源１０から導かれたパルス光を集光して被測定体１５に照射するための光照射部３１と、該パルス光の吸収により被測定体１５内で発生した音響波を検出するためのＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン樹脂）等の圧電素子から成る音響トランスデューサ１８とを配設した構成となっている。なお、光照射部３１はパルス光の光軸方向の焦点位置を変更可能なものとし、更に、プローブ内には光照射部３１によるパルス光の焦点位置をその光軸に直交する平面内で走査するための走査部３２を設け、被測定体１５内の２次元的又は３次元的な物質分布情報を取得できるものとすることが望ましい。なお、上記のような光照射部３１と音響トランスデューサ１８とをプローブ３０の表面に多数個配列させ、それらを切り換えて動作させることによりパルス光を走査する構成としてもよい。【００３３】
上記のような光音響断層撮影装置の動作を、上述の脳機能イメージングを行う場合を例にとって説明する。脳内の血中酸素濃度は脳活動と密接な関連があるため、その濃度分布情報を取得して画像化することにより脳の活動部位等を観察することができる。まず、プローブ３０を被測定体１５の頭部に当接させ、２光子励起により酸化ヘモグロビンを特異的に励起可能な波長のパルス光を光照射部３１から照射すると共に、該２光子励起によって焦点位置から発生する音響波を音響トランスデューサ１８で検出する。このとき、光照射部３１及び走査部３２によってパルス光の焦点位置を３次元的に走査することにより、脳の各部についてパルス光の照射及び音響波信号の検出が行われる。続いて、同様にして、２光子励起により還元ヘモグロビンを特異的に励起可能な波長におけるパルス光の照射及び音響波の検出を行い、以上により取得された酸化ヘモグロビン又は還元ヘモグロビン由来の音響波の検出信号とプローブ３０から送出されるパルス光の焦点位置情報に基づいて信号処理部２２で所定の演算を行う。これにより脳の各部における血中酸素濃度が算出され、該血中酸素濃度の分布を示す３次元画像データが生成される。更に、信号処理部２２は生成された３次元画像データに基づいて３次元画像又は脳の任意の断面を示した２次元画像を生成し、表示部２３のモニタ上に表示する。【００３４】
なお、本発明の光音響断層撮影装置及び光音響断層撮影方法は、上記のような生体の観察に限定されるものではなく、例えば、半導体素子の製品検査など種々の試料の非破壊検査に応用可能である。なお、この場合には、検出対象となる物質の多光子吸収に応じた適切な波長を使用することが望ましい。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成19年11月30日(2007.11.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光音響効果を利用して被測定体内部の物質分布を可視化する光音響断層撮影装置において、
ａ）被測定体に対してパルスレーザを集光照射することで該レーザの焦点位置のみにおいて多光子吸収を誘起するパルスレーザ照射手段と、
ｂ）前記多光子吸収により被測定体から発生した音響波を検出する音響波検出手段と、
ｃ）前記音響波検出手段による検出結果を基に被測定体内部の物質分布情報を画像化する信号処理手段と、
を有することを特徴とする光音響断層撮影装置。
【請求項２】
上記パルスレーザが、ナノ秒パルスレーザ、ピコ秒パルスレーザ、又はフェムト秒パルスレーザのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の光音響断層撮影装置。
【請求項３】
更に、上記パルスレーザの焦点位置を２次元的又は３次元的に走査するレーザ走査手段を有し、上記信号処理手段が、各焦点位置から発生した音響波の強度情報を基に、被測定体内部の２次元的又は３次元的な物質分布情報を取得して画像化するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光音響断層撮影装置。
【請求項４】
前記パルスレーザ照射手段が、近赤外パルスレーザを照射するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光音響断層撮影装置。
【請求項５】
上記近赤外パルスレーザが２光子吸収により血液成分を特異的に励起可能な波長を有するものであることを特徴とする請求項４に記載の光音響断層撮影装置。
【請求項６】
上記パルスレーザ照射手段が、２光子吸収により酸化ヘモグロビンを特異的に励起可能な波長及び２光子吸収により還元ヘモグロビンを特異的に励起可能な波長を有する近赤外パルスレーザを照射可能なものであり、上記信号処理手段が、前記各波長における音響波を上記音響波検出手段によって検出した結果に基づいて被測定体内部の血中酸素濃度を測定し、その分布情報を画像化することを特徴とする請求項５に記載の光音響断層撮影装置。
【請求項７】
光音響効果を利用して被測定体内部の物質分布を可視化する光音響断層撮影方法において、
ａ）パルスレーザを被測定体に集光照射することにより、該レーザの焦点位置のみにおいて多光子吸収による音響波を発生させるステップと、
ｂ）該音響波を検出するステップと、
ｃ）該音響波の検出結果を基に被測定体内部の物質分布情報を画像化するステップと、
を有することを特徴とする光音響断層撮影方法。
【請求項８】
上記パルスレーザが、ナノ秒パルスレーザ、ピコ秒パルスレーザ、又はフェムト秒パルスレーザのいずれかであることを特徴とする請求項７に記載の光音響断層撮影方法。
【請求項９】
上記パルスレーザの焦点位置を２次元的又は３次元的に走査しながら被測定体への照射を行い、各焦点位置において発生した音響波を検出し、その検出結果を基に被測定体内部の２次元的又は３次元的な物質分布情報を取得して画像化することを特徴とする請求項７又は８に記載の光音響断層撮影方法。
【請求項１０】
上記パルスレーザとして近赤外パルスレーザを用いることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の光音響断層撮影方法。
【請求項１１】
上記近赤外パルスレーザが２光子吸収により血液成分を特異的に励起可能な波長を有するものであることを特徴とする請求項１０に記載の光音響断層撮影方法。
【請求項１２】
上記パルスレーザとして２光子吸収により酸化ヘモグロビンを特異的に励起可能な波長及び２光子吸収により還元ヘモグロビンを特異的に励起可能な波長を有する近赤外パルスレーザをそれぞれ被測定体に照射し、前記各波長において発生する音響波の検出結果を基に被検体内部の血中酸素濃度分布情報を取得して画像化することを特徴とする請求項１１に記載の光音響断層撮影方法。
【請求項１３】
上記近赤外パルスレーザの照射により多光子吸収が誘起される物質を造影剤として利用することを特徴とする請求項７〜１２のいずれかに記載の光音響断層撮影方法。
【国際調査報告】
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