(57)【要約】【課題】保持板と音響接触補強材を用いる光音響測定において、照射光の平均密度を上げて、被検体の深部の画像を良好に形成する装置を提供する。【解決手段】音響接触補強材を介して被検体を保持する保持板と、光源からの光を照射された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音響波検出器と、電気信号を用いて被検体の内部の特性情報を生成する計算処理装置を有し、保持板に親水処理が施されているか、または、音響接触補強材に界面活性剤が含まれている音響波取得装置を用いる。【選択図】図２
2013078463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響接触補強材を介して被検体を保持する保持板と、
光源からの光を照射された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音響波検出器と、
前記電気信号を用いて前記被検体の内部の特性情報を生成する計算処理装置と、
を有する音響波取得装置であって、
前記保持板には、親水処理が施されている
ことを特徴とする音響波取得装置。
【請求項２】
前記親水処理は、前記保持板に対する石鹸コーティングである
ことを特徴とする請求項１に記載の音響波取得装置。
【請求項３】
音響接触補強材を介して被検体を保持する保持板と、
光源からの光を照射された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音響波検出器と、
前記電気信号を用いて前記被検体の内部の特性情報を生成する計算処理装置と、
を有する音響波取得装置であって、
前記音響接触補強材には、界面活性剤が含まれている
ことを特徴とする音響波取得装置。
【請求項４】
前記界面活性剤は、石鹸水である
ことを特徴とする請求項３に記載の音響波取得装置。
【請求項５】
前記光源の光を拡散させて前記被検体に照射する照射光学系をさらに有する
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の音響波取得装置。
【請求項６】
前記保持板と前記音響接触補強材の接触角をθ、前記照射光学系による光の拡散角をφ、前記音響接触補強材と空気の屈折率をｎとしたときに、次式
（ｔａｎφ）／（（ｎ−１）・ｓｉｎθ）≧１
の条件を満たすことを特徴とする請求項５に記載の音響波取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響波取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザーなどの光源から被検体に照射した光を被検体内に伝搬させ、被検体内の光学特性に関する空間分布情報を得る光イメージング装置の研究が、被検体を生体として医療分野を中心に積極的に進められている。このような光イメージング技術の一つとして、特許文献１で開示されている、Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（以下ＰＡＴ：光音響トモグラフィー）がある。
【０００３】
ＰＡＴにおいては、ナノ秒パルスレーザなどの光源から生体（被検体）に照射されたパルス光が、被検体内を伝搬・拡散して生体組織で吸収されるときに発生する音響波（超音波）を、探触子で検出する。そして、検出した音響波を解析処理することで、被検体内部の光学特性に関連した情報を可視化する。具体的には、被検体から得られた音響波の初期音圧分布に基づいて、被検体内部の光学特性として、光エネルギー吸収密度分布や、それをもとに算出される光吸収係数分布が算出される。
【０００４】
人間の乳房等をＰＡＴにより測定する場合、特許文献１や非特許文献１のように、２枚の保持板を使って乳房を挟み込んで固定することがある。この時、保持板を透過させて光を乳房に照射し、乳房内で発生した光音響波は保持板を介して検出される。保持板の材料として、光の透過性を考慮し、アクリル、ポリカーボネイトを使用することが考えられる。また乳房と保持板の間に空気が入ると生体内からの音響波が検出不可能か困難になるため、乳房と保持板の間の接触面全体に音響接触補強材を薄く塗布する必要がある。音響接触補強材としては、水などの液体や、超音波診断装置で使われるジェルを使用できる。
【０００５】
レーザーを人体に照射する場合、ＪＩＳ規格（Ｃ６８０２およびＩＥＣ６０８２５−１）によって、皮膚上での最大許容露光量（ＭＰＥ：Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｅｒｍｉｓｓｉｂｌｅ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）が定められている。したがって、人体の表面に照射されるレーザー光の強度が常にＭＰＥを超えない様に装置を設計する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５７１３３５６号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Srirang Manohar, et al., Characterization of a clinical prototype for photoacoustic mammographu and some phantom sturies, Proc. Of SPIE, p27
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
保持板越しに被検体に光を照射してＰＡＴによる測定を行う場合、光が透過する保持板に音響接触補強材（水、ジェル）の滴が付着することが想定される。保持板の材料として、光の透過性を考慮してアクリルやポリカーボネイトを使用する場合、音響接触補強材が、接触角が大きい角度で保持板に付着するため、音響接触補強材が集光度の高いレンズとなる。以下、乳房と保持板の間の音響接触を取るための水、液体、ジェルなどのことを音響接触補強材と総称する。
【０００９】
一般的には、固体上の水滴の形状は図６のように円の一部として簡易的に説明される。図６では、直線４０１を固体表面として、点Ｏを中心として円を描き、その円を固体表面４０１によって二分している。そして、固体表面より上側の孤ＩＪＫと、直線ＫＨＩとに囲まれた部分が液体４０２である。図６は、この液体の水滴を横から見た断面図である。円の中心Ｏから線分ＫＩの中心Ｈを通った延長線と、点Ｋおよび点Ｉでの円の接線の交点が点Ｌである。この図において、水滴の直径をｂ、水滴の高さをａとすると、接触角θは、三角形の内角の定理と相似より、式（１）で概算される。また水滴の高さとは、その円の中心での高さである。
θ＝２・ｔａｎ−１（２ａ／ｂ）  ・・・（１）
なお、水滴の直径とは、水滴と個体とが接触する領域は円形になるので、その円の直径を意味する。
【００１０】
さらに図６にこの水滴を通ってきた光４０３を示す。光４０３は直線ＯＬの延長線上の点Ｆで集光する。ＨＦの距離ｆは、水滴の曲率半径をｒ、水と空気の屈折率をｎとすると、式（２）で算出される。
ｆ≒ｒ／（ｎ−１）  ・・・（２）
さらに図６に従って式（２）を変換すると、焦点距離ｆは、式（３）で表される。
ｆ≒ｂ／（２・（ｎ−１）・ｓｉｎθ）・・・（３）
【００１１】
式（１）〜式（３）より、音響接触補強材の滴が集光度の高いレンズとなった場合、この音響接触補強材を透過した光は、焦点の位置で集光するため、保持板から離れた位置の被検体表面の光照射密度は局所的に高くなる事が分かる。
そのため、レンズ効果によって光照射密度分布が局所的に高くなった位置であってもＪＩＳ規格のＭＰＥを超えないように、被検体表面へ照射する照射光の平均密度をＭＰＥよりも低く設定する必要があった。その結果、被検体内部への光の深達長が浅くなり、発生する音響波の強度が小さくなるために、被検体の深部の画像が良好に形成できなくなると言う問題があった。
【００１２】
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、保持板と音響接触補強材を用いる光音響測定において、照射光の平均密度を上げて、被検体の深部の画像を良好に形成する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は以下の構成を採用する。すなわち、
音響接触補強材を介して被検体を保持する保持板と、
光源からの光を照射された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音響波検出器と、
前記電気信号を用いて前記被検体の内部の特性情報を生成する計算処理装置と、
を有する音響波取得装置であって、
前記保持板には、親水処理が施されている
ことを特徴とする音響波取得装置である。
【００１４】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
音響接触補強材を介して被検体を保持する保持板と、
光源からの光を照射された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音響波検出器と、
前記電気信号を用いて前記被検体の内部の特性情報を生成する計算処理装置と、
を有する音響波取得装置であって、
前記音響接触補強材には、界面活性剤が含まれている
ことを特徴とする音響波取得装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、保持板と音響接触補強材を用いる光音響測定において、照射光の平均密度を上げて、被検体の深部の画像を良好に形成する装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】光音響イメージング装置の基本的な構成を示す図。
【図２】実施例１に係る光音響イメージング装置の構成を示す図。
【図３】実施例２に係る光音響イメージング装置の構成を示す図。
【図４】実施例１に係る測定の手順を示すフローチャート。
【図５】実施例２に係る測定の手順を示すフローチャート。
【図６】保持板上の水滴による集光を示す図
【図７】保持板状の水滴による、拡散光の集光を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施形態について説明する。ただし、発明の範囲はこれらに限定されるものではない。本発明の音響波取得装置は、被検体に光（電磁波）を照射したときに、光音響効果により被検体内の光吸収体で発生した音響波を、音響波検出器（探触子）の素子により受信してアナログ電気信号に変換する。そして、電気信号処理回路によって電気信号を増幅、ＡＤ変換してデジタル化する。続いて計算処理装置によって画像再構成を行い、被検体内の各位置の特性情報を生成する。なお音響波とは、音波、超音波などと呼ばれる弾性波を含むものであり、光音響効果により発生した音響波は特に、光音響波や光超音波と呼ばれる。
【００１８】
特性情報は、初期音圧や、それに基づく光吸収係数値、酸素飽和度値、光エネルギー吸収密度等の光学特性値、さらに組織を構成する物質の濃度等も含む。物質の濃度とは、例えば、酸素飽和度や酸化・還元ヘモグロビン濃度、グルコース濃度などである。また、初期音圧分布、光吸収係数分布や酸素飽和度分布など、被検体内部の特性分布を表す画像や、画像を生成するための画像データも得られる。従って、本発明の音響波取得装置は、画像を生成するための光音響イメージング装置であると言える。
【００１９】
本発明の光音響イメージング装置においては、光源としては近赤外光を発光するパルスレーザを、被検体としては人体の乳房などを想定している。近赤外光に対してはヘモグロビンによる吸収が高いので、光音響測定では血管の空間分布に関する情報を画像化することができる。このように被検体の内部の生体情報を可視化することで、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が可能になる。
【００２０】
図１は本発明に係る光音響イメージング装置の基本的な構成を示す図である。
光源１０７は、生体を構成する成分のうち特定の成分（光吸収体１１４：例えばヘモグロビン）に吸収される特定の波長の光を出射する。具体的に、光の波長は５００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下が好ましい。光源としては５ナノ秒乃至５０ナノ秒のパルス光を発生可能な光源を少なくとも一つは備えている。光源としては大きな出力が得られるレーザーが好ましいが、レーザーのかわりに発光ダイオードなどを用いることも可能である。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することができる。また、波長可変であってもよい。
【００２１】
光照射部は、光源１０７で出射した光を被検体１０１に照射するもので、光導波路１０６と照射光学系１０５からなる。
光導波路１０６は、光源１０７から出射された光を照射光学系１０５に導くもので、ミラーや、平行平板等の光学部材を組み合わせた空間伝搬でもよいし、光ファイバを使った
伝搬でもよい。光源１０７から出射された光を、照射光学系１０５に導ければよい。
照射光学系１０５は、例えば、光を反射するミラーや、参照光と照射光を分岐するためのハーフミラーや、光を集光したり拡大したり形状を変化させるレンズ、さらには、光を広げるための拡散板などの部材である。光導波路で導かれた光を、保持板１０３を介して被検体１０１に所望の形状で照射することができれば、どのようなものでもよい。なお、照射光１０４はレンズで拡散させることにより、ある程度の面積に広げる方が好ましい。さらには、拡散板等を使い、光を広げながら照射することが好ましい。また、照射光１０４が被検体１０１に照射できる領域は被検体１０１上を移動可能であることが好ましい。言い換えると、光源１０７から発せられる光が被検体１０１上を移動可能となるように構成されていることが好ましい。照射領域が移動可能であることにより、より広範囲に光を照射することができる。光を被検体１０１に照射する領域を移動させる方法としては、可動式ミラー等を用いる方法や、光源自体を機械的に移動させる方法などがある。光の照射領域を移動させる機構は、保持板１０３と一体になっていてもよい。
【００２２】
被検体１０１は、生体、具体的には人体や動物の乳房や指、手足等の診断の対象部位が想定される。照射光１０４は被検体１０１の内部を伝搬し、光吸収体１１４で吸収され、光音響原理により、光音響波１１５が発生し放出される。光吸収体１１４は、被検体１０１の中で相対的に吸収係数が高いものであり、例えば、酸化・還元ヘモグロビンを多く含む血管、あるいは新生血管を含む悪性腫瘍が挙げられる。
【００２３】
音響波変換部は、音響波検出器１０８と電気信号処理回路１０９からなる。
音響波検出器１０８は、被検体内を伝搬した光のエネルギーの一部を吸収した光吸収体１１４から発生した光音響波１１５を、保持板１０２を通して受信し、電気信号に変換する探触子である。音響波検出器としては、圧電現象を用いたトランスデューサー、光の共振を用いたトランスデューサー、容量の変化を用いたトランスデューサーなど音響波信号を検知できるものであれば、どれを用いてもよい。トランスデューサーとしては、アレイ状に素子が配列されたものを用いることも、単一素子のものを用いることも可能である。
電気信号処理回路１０９は、音響波検出器１０８で変換された電気信号を数値データに変換する。すなわち、音響波検出器が光音響波を受信して生成されたアナログの電気信号に対して、増幅処理やＡＤ変換を行って、デジタルの電気信号にして出力する。
【００２４】
画像再構成部は、計算処理装置１１０と表示装置１１１からなる。計算処理装置と表示装置のいずれも、光音響イメージング装置の測定装置の部分と一台に構成されても良いし、外部に接続して連携して動作するようにしても良い。
計算処理装置１１０には典型的にはワークステーションなどが用いられる。計算処理装置では、音響波変換部で変換された数値データから初期音圧分布を算出し、予め計測された光照射密度分布から光量分布を算出し、被検体内の光学係数分布を算出する処理等が、予めプログラミングされたソフトウェアにより行われる。
表示装置１１１には典型的には液晶ディスプレイ等が使われ、被検体内の初期音圧分布、光量分布や、光学係数分布が表示される。
【００２５】
被検体保持部は、２枚の保持板で被検体を挟んで固定する。被検体保持部は、保持板１０２と保持板１０３とからなる。
照射光１０４は保持板１０３を通して被検体１０１に照射される。被検体１０１からの光音響波１１５は保持板１０２を通して音響波検出器により検出する。
被検体１０１に光を照射する側の保持板１０３は、照射する光に対して透過性の高い板である。例えば、アクリル、ポリカーボネイト、ポリメチルペンテン等の有機樹脂や、石英等の無機ガラスなど、該照射光に対して、透明な部材が望ましい。保持板１０３には、破線で示したように水滴防止処理１１３が施されている。
また、被検体１０１からの光音響波１１５を検出する側の保持板１０２は、光音響波１
１５に対して透過性の高い板である。例えば、アクリル、ポリカーボネイト、ポリメチルペンテン等が考えられる。被検体と音響インピーダンスが近いポリメチルペンテンが、特に好ましい。そのため、光照射部と音響波検出器を同じ側の保持板に配置する場合は、ポリメチルペンテンを用いることが好ましい。
【００２６】
音響接触補強材１１６は、被検体１０１と、音響波検出器１０８が配置される側の保持板１０２との間に、接触面全体に薄く塗布される。音響接触補強材１１６は、被検体１０１と保持板１０２との間の音響的な接触を補強するためのものである。音響接触補強材１１５としては、水や、超音波診断装置等で使われるジェル等が望ましい。
【００２７】
この音響接触補強材１１６は、音響的な接触を補強するために被検体１０１と音響検出器１０８との間に薄く塗布されるが、被検体を保持する際に、照射光１０４が透過する側の保持板１０３につく可能性がある。その際、音響接触補強材が接触角の高い水滴状に付くとレンズ効果により、照射光１０４が被検体上１０１上で集光する。そこで従来は、照射光が集光された場合であっても安全が確保できるように、照射光１０４の照射密度をＪＩＳ規格のＭＰＥよりも十分低くしていた。
【００２８】
音響接触補強材の滴による集光の、具体例を示す。
乳房を保持板で圧迫保持した場合、乳房の表面は、保持板の厚みに応じて、保持板１０３の光照射部側の表面から０〜４０ｍｍ程度の距離に位置する。圧迫板はアクリルで、音響接触補強材は水とすると、水滴の接触角は７０°となる。ここで、水と空気の屈折率は１．３３とする。例えば、直径５ｍｍの水滴が付いた場合、式（３）より、水滴を通った拡散角±５°をもった照射光は、水滴から約８．１ｍｍの位置で集光する。このとき、水滴を通った照射光は、拡散角±５°の照射光なので、後述する式（５）より、直径約１．４ｍｍの大きさに集光する。すなわち、直径５ｍｍの光が直径約１．４ｍｍに集光することになる。従って、乳房表面が水滴から８．１ｍｍに位置した場合、実際に乳房に照射される光の照射密度は、照射時に比べて約１２倍になる。そのため、被検体表面へ照射する照射光の密度をＭＰＥよりも１２分の１程度にする必要があった。
【００２９】
一般的には、固体上の水滴の形状は図５のように円の一部として簡易的に説明でき、その接触角θと焦点距離ｆは式（１）〜式（３）で表せる。これらの式より、接触角θを小さくすれば、焦点距離ｆが伸びて、保持板から所定の距離内での集光の程度が軽減される事が分かる。
接触角θは、アクリルと水で約６０〜８０°、ポリカーボネイトと水で６５〜８０°、ポリメチルペンテンと水で６０〜７５°、石英と水で約２５°となる。これらの接触角θを小さくするためには、保持板１０３に親水処理を施すことが考えられる。親水処理として親水膜を用いる場合、その材質としては、ポリオキシエチレン、ポリビニールアルコール、ポリアクリル酸等が考えられる。あるいは親水処理として、保持板１０３に石鹸を塗っておいてもよい。また、親水加工として、シリカコートをフラクタル構造に加工する方法も考えられる。親水処理は保持板１０３の被検体側のみでもいいが、音響接触補強材が付着する可能性がある場合、保持板１０３の非被検体側（光照射部側）に親水処理を施してもよい。
【００３０】
また、音響接触補強材として界面活性剤入りのものを使うことにより、音響接触補強材と、親水処理された保持板１０３との接触角をさらに小さくすることもできる。界面活性剤としては、石鹸や、サポニン、リン脂質、ペプチド等が考えられる。
保持板表面の親水処理や、界面活性剤入りの音響接触補強材を使用して接触角θが小さくなることにより、焦点距離ｆが長くなり、被検体１０１表面での照射密度分布の不均一性が軽減される。これは保持板の音響接触補強材に対する濡れ性を高めることに当たる。
【００３１】
次に被検体表面での照射密度が局所的に強まるのを防止する特に効果的な方法について、図７を用いて説明する。レーザー光は通常直進性が高く殆ど拡散しないが、ここでは意図的に、レーザー光を所定の角度φ以下の範囲で拡散させる。音響接触補強材の滴４０２に対して垂直に入射した照射光４０３は、入射位置から距離ｆ離れた点Ｆで集光するが、滴に対して垂直から角度φ傾いて入射した照射光４０４は、距離ｆ離れた点Ｆ’に集光する。レーザー光が最大角度φの範囲で拡散すると、保持板表面からの距離ｆでは、式（４）の範囲に円盤状の像が形成される。
ｙ＝ｆ・ｔａｎφ・・・（４）
焦点距離ｆでの像の大きさｙは、式（３）と式（４）より、式（５）で表される。
ｙ≒（ｂ・ｔａｎφ）／（２・（ｎ−１）・ｓｉｎθ）・・・（５）
【００３２】
照射光１０４の集光によって被検体１０１表面の一部における照射光量が増大することを避けるためには、水滴の集光位置での像の直径が水滴の直径以上になればよい。すなわち、式（５）を元にして、式（６）の条件を満たすようにすれば良い。
２ｙ／ｂ≒（ｔａｎφ）／（（ｎ−１）・ｓｉｎθ）≧１・・・（６）
照射光１０４は照射光学系１０５で散乱体を通すことにより、拡散角φを持たせて被検体１０１に照射する。散乱体としては、有機化合物の拡散シートや、拡散ガラス、酸化チタン入りの樹脂等が考えられる。
【００３３】
＜実施例１＞
本実施例に係る光音響イメージング装置は、被検体内部の光吸収係数に関連した情報をイメージングする。被検体としては、人間の乳房を想定している。被検体保持部は２枚の平行平板（保持板）で、乳房を挟み込む形で保持する。
本実施例では、保持板における被検体との接触部に親水処理を施すことで、保持板と音響接触補強材の滴との接触角を小さくしている。
【００３４】
図２に、本実施例に係る光音響イメージング装置の主要部の構成を示す。
光源２０７は波長７９７ｎｍの光を発振するレーザー光源であり、パルス幅１０ｎｓｅｃ、繰り返し周波数１０ＨｚであるＮｄ：ＹＡＧレーザーを励起光源とするＴｉ：ｓａレーザーである。光導波路２０６は光ファイバからなり、光源２０７からの出射されたレーザー光を照射光学系２０５に伝送する。照射光学系２０５は、光導波路２０６が伝送してきた光を拡大し、±５°に拡散するレンズ拡散板を通して、±５°の拡散を持った照射光２０４として、可動保持板２０３越しに、乳房２０１に照射する。本実施例の被検体は乳房である。
【００３５】
音響波検出器２０８は、２次元アレイ圧電探触子であり、被検体を挟んで照射光２０４に対向し、固定保持板２０２に接している。音響波検出器２０８と固定保持板２０２の間は、音響マッチング剤（不図示）で音響的な整合がとられている。音響波検出器２０８は、乳房２０１中の光吸収体２１４に光が照射された時に発生する光音響波２１５を受信する。本実施例では、光吸収体は乳房の内部の癌における新生血管である。
音響波検出器２０８は、受信した光音響波をアナログの電気信号に変換する。電気信号処理回路２０９は、アナログの電気信号に増幅やＡＤ変換などの処理を施す。本実施例における計算処理装置は、ワークステーション２１０である。ワークステーションは、電気信号処理されたデータを使い、乳房２０１内の光学係数分布を算出する。光学係数分布は、本実施例の表示装置である液晶ディスプレイ２１１に表示される。
【００３６】
被検体保持部は、固定保持板２０２と、可動保持板２０３と、保持幅変更治具２１７からなる。固定保持板２０２はポリメチルペンテンで、可動保持板２０３はアクリル板である。可動保持板２０３の側から被検体に光が照射され、固定保持版２０２の側に配置された音響波検出器により光音響波が受信される。固定保持板２０２と、可動保持板２０３は
略平行に並び、床面に対してほぼ垂直となっている。利用者が保持幅変更ハンドル２１８を操作することによって、保持幅変更治具２１７を介して可動保持板２０３を移動させることにより、固定保持板２０２との距離を変化させることができる。そして、乳房２０１は固定保持板２０２と可動保持板２０３によって、挟まれるように保持される。
可動保持板２０３には、親水処理２１３が施されている。本実施例での親水処理は石鹸コーティングである。
【００３７】
図４のフローチャートに乳房２０１を保持する手法を示す。
ステップＳ４０１において、固定保持板２０２と可動保持板２０３の間を保持幅変更ハンドル２１８で大きく広げる。
ステップＳ４０２において、広げた空間に乳房２０１を挿入する。
ステップＳ４０３において、乳房２０１と固定保持板２０２の間に音響接触補強材２１６として水を塗布する。
ステップＳ４０４において、固定保持板２０２と可動保持板２０３の間を狭めて、乳房２０１を保持する。これにより乳房２０１が保持され、ＰＡＴ測定が可能な状態となる。
【００３８】
上記手順のように、乳房２０１と固定保持板２０２との間に音響接触補強材として水を塗布すると、乳房２０１を保持する際に、この水が固定保持板２０２だけではなく、可動保持板２０３に付く可能性がある。その結果、照射光学系２０５から照射された照射光２０４が乳房２０１の表面に当たるまでの間に水滴が介在し、集光する可能性がある。
【００３９】
乳房２０１を圧迫保持した場合、本実施例の機構においては、固定保持板２０２と可動保持板２０３の距離は４０〜６０ｍｍとなる。また、乳房２０１の被照射面は、可動保持板２０３に対して接している部分と離れている部分とがある。このとき被照射面と可動保持板との距離は、０〜４０ｍｍの範囲内にある。
【００４０】
可動保持板２０３に音響接触補強材の滴が付く場合の集光について検討する。可動保持板２０３に親水処理を施していない場合、可動保持板２０３はアクリルで、音響接触補強材は水なので、接触角は７０°となる。例えば、水滴の直径が５ｍｍ、照射光の拡散角が±５°であるとする。また、水と空気の屈折率は１．３３とする。この時、計算式を用いて上述したように、水滴を通った照射光２０４は水滴から約８．１ｍｍの位置で、直径約１．４ｍｍの大きさに集光する。すなわち、直径５ｍｍの光が約１．４ｍｍになる。従って、親水処理をしなければ、乳房表面が水滴から８．１ｍｍに位置した場合、照射密度は約１２倍になる。
【００４１】
それに対し、本実施例では、可動保持板２０３に親水処理として石鹸コーティングされているので、水滴の接触角は１０°以下に減少する。直径５ｍｍの水滴が付いた場合、水と空気の屈折率は１．３３なので式（３）より、水滴を通った照射光２０４は水滴から約８．１ｍｍに焦点位置を持つ。照射光は拡散角±５°の光なので、水滴を通った照射光２０４は、式（５）より直径約７．６ｍｍになる。つまり、本実施例のように親水処理を行った可動保持板に水滴が付着したとしても、集光がおきない。
このように、接触角が小さくなるように（例えば１０°以下）保持板表面に親水処理を施すことによって、乳房表面での集光が改善される。その結果照射光の強度を下げすぎる必要がなくなり、ＳＮ比の良い画像化ができるようになる。
【００４２】
＜実施例２＞
本実施例に係る光音響イメージング装置は、界面活性剤入りの音響接触補強材を使用することで圧迫板と音響接触補強材の接触角を小さくすることを特徴とする。
【００４３】
図３に、本実施例に係る光音響イメージング装置の主要部の構成を示す。装置構成は実
施例１で説明したものとほぼ同様であるため、本実施例に特徴的な部分を説明する。
本実施例においては、照射光学系３０５は、光導波路３０６が伝送してきた光を拡大し、±５°に拡散する散乱体入りの樹脂（散乱媒体）を通して、±５°の拡散を持った照射光３０４とする。
本実施例においては、可動保持板３０３は石英ガラスである。なお、本実施例では可動保持板の親水処理は必ずしも必要ではないために図示していないが、各種の親水処理３１３を併用することも可能である。
そして本実施例の特徴として、乳房３０１と固定保持板３０２との間に塗布する音響接触補強材３１６に界面活性剤入りの水を使用している。
【００４４】
図５のフローチャートに乳房３０１を保持する手法を示す。
ステップＳ５０１において、固定保持板３０２と可動保持板３０３の間を保持幅変更ハンドル３１８で大きく広げる。
ステップＳ５０２において、広げた空間に乳房３０１を挿入する。
ステップＳ５０３において、乳房３０１と固定保持板３０２の間に界面活性剤入りの水を塗布する。
ステップＳ５０４において、固定保持板３０２と可動保持板３０３の間を狭めて、乳房３０１を保持する。これにより乳房３０１が保持され、ＰＡＴ測定が可能な状態となる。
【００４５】
なお、Ｓ５０３では、界面活性剤入りの水として、石鹸水を使う。その結果、石英ガラス上の石鹸水は、接触角１５°以下となる。界面活性剤としては、サポニン、リン脂質、ペプチド等でも同様の効果が得られる。
【００４６】
実施例１と同様、乳房３０１を圧迫保持した場合の固定保持板３０２と可動保持板３０３の距離は４０〜６０ｍｍとなり、乳房３０１の被照射面と可動保持板との距離は０〜４０ｍｍの範囲内にある。
【００４７】
可動保持板３０３に音響接触補強材の滴が付く場合の集光について検討する。可動保持板３０３に親水処理を施しておらず、かつ、音響接触補強材に界面活性剤が含まれていない場合、可動保持板３０３は石英で、音響接触補強材は水なので、接触角は２５°となる。例えば、水滴の直径が５ｍｍ、照射光の拡散角が±５°であるとする。また、水と空気の屈折率は１．３３とする。この時、式（３）および式（５）より、水滴を通った照射光３０４は水滴から約１７．９ｍｍの位置で、直径約３．１ｍｍの大きさに集光することが分かる。すなわち、直径５ｍｍの光が約３．１ｍｍになる。従って、界面活性剤を用いなければ、乳房表面が水滴から１７．９ｍｍに位置した場合、照射密度は約２．６倍になる。
【００４８】
それに対し、本実施例では、音響接触補強材として界面活性剤入りの水が使用されているので、石英ガラス製の可動保持板３０３に付いた水滴は、接触角が１０°以下に減少する。直径５ｍｍの水滴が付いた場合、水と空気の屈折率は１．３３なので式（３）より、水滴を通った照射光３０４は水滴から約２９．３ｍｍに焦点位置を持つ。照射光は拡散角±５°の光なので、水滴を通った照射光３０４は、式（５）より約直径５．１ｍｍになる。つまり、本実施例のように界面活性剤が入った音響接触補強材の水滴が可動保持板に付着したとしても集光がおきない。
【００４９】
界面活性剤入りの水は膜状に広がる。例えば、石英ガラス製の可動保持板に界面活性剤入りの水滴が、接触角１０°、かつ直径５ｍｍで付着したとする。この場合式（２）から、焦点距離が４０ｍｍ以上（４３．２ｍｍ）と求められるので、乳房３０１の被照射面でも集光せず、照射密度分布が不均一になりにくい。
【００５０】
さらに、照射光学系３０５で拡散板を通過させることにより、照射光３０４が拡散角±５°になったとする。このとき式（６）において、左辺は１．５２となり、不等式の条件を十分満たす。つまり、直径５ｍｍの水滴を通った光は、焦点位置（水滴から４３．２ｍｍ）でも集光せず、光照射密度分布が不均一にならない。
【００５１】
本実施例では、音響接触補強材として界面活性剤入りの水を使うことによって、接触角が小さくなる（例えば１５°以下）。その結果、乳房表面の照射密度分布の集光が改善されるので、高い密度の光を照射できるようになり、ＳＮ比の良い画像を作成できる。
【００５２】
以上の各実施例では、２枚の保持板を用いて被検体である乳房を挟み込み、圧迫して保持する機構を前提として、照射光学系と音響波検出器が別々の保持板に配置される例について説明した。しかし本発明は、保持板に水滴が付着して集光するおそれのある光音響イメージング装置（音響波取得装置）であれば適用可能である。例えば、照射光学系と音響波検出器が同じ保持板に配置される場合や、２枚の保持板を用いる構成で両面から光を照射する場合であっても本発明を適用できる。すなわち、保持板の表面に親水処理を施すことや、音響接触補強材に界面活性剤を入れることにより、水滴と保持板との接触角を減少させ、過度の集光を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００５３】
２０２，３０２：固定保持板
２０３，３０３：可動保持板
２０７，３０７：光源
２０８，３０８：音響波検出器
２０９，３０９：電気信号処理回路
２１０，３１０：計算処理装置
２１３：親水処理
３１６：音響接触補強材
【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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