(57)【要約】      （修正有）【課題】体動の可能性がある被検体を光音響測定する場合に、体動の影響を低減し、精度の良い特性情報を取得する。【解決手段】光源１０１からの光を被検体に照射して音響波を発生させる光学系と、被検体における測定領域から伝搬する音響波を受信する探触子１１５と、電気信号を用いて被検体の特性情報を取得する信号処理手段１１８と、被検体において測定領域の周囲の固定領域に配置され、探触子が測定領域から伝搬する音響波を受信できる位置に被検体を固定する固定手段１２４を有する被検体情報取得装置を用いる。【選択図】図１
2016067491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光を被検体に照射して音響波を発生させる光学系と、
前記被検体における測定領域から伝搬する前記音響波を受信して電気信号に変換する探触子と、
前記電気信号を用いて前記被検体の特性情報を取得する信号処理手段と、
前記被検体において前記測定領域の周囲の固定領域に配置され、前記探触子が前記測定領域から伝搬する前記音響波を受信できる位置に前記被検体を固定する固定手段と、
を有する被検体情報取得装置。
【請求項２】
前記固定手段は、接着により前記被検体を固定する接着層である
請求項１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項３】
前記接着層は、両面テープまたは糊により前記被検体を固定する
請求項２に記載の被検体情報取得装置。
【請求項４】
前記接着層の厚みに応じて、当該接着層に囲まれた前記測定領域に配置される音響マッチング材をさらに有する
請求項２または３に記載の被検体情報取得装置。
【請求項５】
前記音響マッチング材は液体であり、
前記接着層と、前記測定領域との間に配置された隔壁構造体をさらに有する
請求項４に記載の被検体情報取得装置。
【請求項６】
前記音響マッチング材は固体である、
請求項４に記載の被検体情報取得装置。
【請求項７】
前記固定手段は、前記被検体に接して当該被検体との間で空間を形成する構造物と、前記空間から空気を吸引する空気吸引部を含む
請求項１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項８】
前記構造物は、前記被検体の前記測定領域との間で第一の空間を形成する第一の仕切りと、前記被検体の前記固定領域および前記第一の仕切りとの間で第二の空間を形成する第二の仕切りを含み、
前記空気吸引部は、前記第二の空間から空気を吸引する
請求項７に記載の被検体情報取得装置。
【請求項９】
前記構造物は、前記被検体の前記測定領域との間で第一の空間を形成するとともに、前記被検体の前記固定領域において複数の空間に分割された第二の空間を形成し、
前記空気吸引部は、前記第二の空間から空気を吸引する
請求項７に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１０】
前記空気吸引部は、前記第二の空間に負圧状態を生成する負圧生成部と、前記負圧生成部により生成された気圧を検知し、当該気圧に応じて前記負圧生成部を制御する気圧制御部とを有する
請求項８または９に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１１】
前記気圧制御部は、前記負圧生成部により生成された気圧が所定の値以下に下がった場合は、当該気圧を外部雰囲気と同じにする制御を行う
請求項１０に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１２】
前記第一の空間に液体の音響マッチング材を供給する供給部をさらに有する
請求項８ないし１１のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１３】
前記第一の空間から前記音響マッチング材を回収する回収部をさらに有する
請求項１２に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１４】
前記固定手段は、吸盤である
請求項１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１５】
前記探触子と前記被検体の音響インピーダンスを整合させる部材をさらに有し、
前記固定手段は、前記固定領域と前記音響インピーダンスを整合させる部材の位置関係を固定する
請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１６】
前記音響インピーダンスを整合させる部材は、液体が充填された水槽である
請求項１５に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１７】
前記固定手段には、測定のときに剥離可能な保護フィルムが設けられている
請求項１５または１６に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１８】
前記固定手段は、前記被検体および前記音響インピーダンスを整合させる部材のいずれかに接着する基材フィルムに支持されている
請求項１７に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１９】
前記探触子は、プローブの筺体に支持されており、
前記固定手段は、前記固定領域と前記プローブの筺体の位置関係を固定する
請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項２０】
前記プローブの筺体は、ユーザーが手で把持できる把持部を有する
請求項１９に記載の被検体情報取得装置。
【請求項２１】
前記固定手段には、測定のときに剥離可能な保護フィルムが設けられている
請求項１９または２０に記載の被検体情報取得装置。
【請求項２２】
前記固定手段は、前記被検体および前記プローブの筺体のいずれかに接着する基材フィルムに支持されている
請求項１９ないし２１のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項２３】
前記探触子が受信する前記音響波をフォーカスする音響レンズをさらに有し、
前記光学系は、前記音響レンズの焦点領域を包含するように前記光を照射する
請求項１ないし２２のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項２４】
前記探触子が受信する前記音響波をフォーカスする音響レンズをさらに有し、
前記光学系は、対物レンズを用いて前記光をフォーカスし、当該光の焦点領域が前記音響レンズの焦点領域に包含されるように前記光を照射する
請求項１ないし２２のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項２５】
前記音響レンズの焦点領域を走査する走査手段をさらに有する
請求項２３または２４に記載の被検体情報取得装置。
【請求項２６】
前記信号処理手段は、前記電気信号を用いて画像再構成を行うことにより、前記被検体内部の特性情報を取得する
請求項１ないし２５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項２７】
前記探触子または前記被検体の少なくともいずれかを走査する走査手段をさらに有する請求項１ないし２２のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項２８】
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探触子で受信し、当該音響波を用いて前記被検体の特性情報を取得する被検体情報取得装置に用いられる、前記探触子が前記被検体の測定領域から伝搬する前記音響波を受信できる位置に前記被検体を固定するための固定手段であって、前記被検体において前記測定領域の周囲の固定領域に配置される部材を有する固定手段。
【請求項２９】
前記固定手段には、測定のときに剥離可能な保護フィルムが設けられている
請求項２８に記載の固定手段。
【請求項３０】
前記固定手段は、基材フィルムに支持されている
請求項２９に記載の固定手段。
【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】
近年、エックス線、超音波、ＭＲＩ（核磁気共鳴画像法）を用いたイメージング装置が医療分野で使われている。また、レーザーなどの光源から照射した光を生体などの被検体内に伝播させ、その伝播光等を検知することで、生体内の情報を得る光イメージング装置の研究も医療分野で積極的に進められている。近年では、医療分野に限らず、美容に関する分野においても光イメージング装置に注目が集まっている。このような光イメージング技術の一つとして、光音響イメージングが提案されている。
【０００３】
光音響イメージングとは、光源から発生したパルス光を被検体に照射し、被検体内で伝播・拡散した光のエネルギーを吸収した生体組織から発生した音響波（光音響波）を検出し、被検体内部の光学特性値に関連した情報を可視化する技術である。これにより、被検体内の光学特性値分布、特に光エネルギー吸収密度分布を取得できる。
【０００４】
例えば、パルス光としてヘモグロビンによる吸収が多い波長の光を用いることで、生体内の血管像を非侵襲で画像化できる。また、それとは異なる波長を用いることで、皮膚下のコラーゲンやエラスチンなどを画像化できる。あるいは、脂肪や血中グルコースなどを画像化できる。さらに、造影剤を使用することによって血管像の強調やリンパ管の画像化も可能である。
光音響イメージングではさらに、血中内の酸化ヘモグロビンと脱酸化ヘモグロビンの光エネルギーの吸収スペクトルの違いを利用して、複数の波長のパルス光を照射した場合の光音響波の音圧強度の比に基づいて、血液の酸素飽和度分布を測定できる。
【０００５】
光音響イメージングを用いた三次元可視化技術として代表的なのが、光吸収体から発生した光音響波を二次元面上に配置された探触子で受信し、画像再構成することで、光学特性値に関連した三次元データを作成する技術である。この三次元可視化技術は光音響トモグラフィー（ＰＡＴ：Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）と呼ばれる。
【０００６】
さらに近年、光音響イメージングを用いて高い空間分解能で特性情報を可視化する装置として、光音響顕微鏡が注目されている。光音響顕微鏡は光学レンズまたは音響レンズを用いて光や音をフォーカスすることにより、高分解能の画像を取得できる。
【０００７】
非特許文献１では、音響レンズを用いる超音波フォーカス型の光音響顕微鏡を提示している。非特許文献１によれば、皮膚に近い領域に存在する血管画像を高解像度にイメージングできる。この場合の被検体として例えば、マウスなどの小動物の皮膚下の血管画像が挙げられる。
非特許文献２では、光音響顕微鏡を用いて、マウスの耳の血管における酸素飽和度分布を算出している。
【０００８】
しかしながら、一般に、ＰＡＴ装置や光音響顕微鏡などの光音響装置では、可視化する深度と空間分解能とがトレードオフになることが知られている。すなわち光音響像においては、生体の深い位置にある組織ほど空間分解能が低下するという性質がある。この原因としては、生体内で光が拡散しやすいことや、生体内から発生する高周波数の光音響波の減衰が大きいことなどが挙げられる。この性質のため、高い空間分解能を有する光音響顕
微鏡の主な用途は、生体の比較的浅い部分に存在する皮膚内の光吸収体を可視化することになる。光吸収体として血中ヘモグロビンを対象とする場合であれば、皮膚の真皮層に存在する血管を可視化することになる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】In vivo dark-field reflection-mode photoacoustic microscopy, Vol.30, No.6, OPTICS LETTERS
【非特許文献２】Functional photoacoustic microscopy for high-resolution and noninvasive in vivo imaging, Nature Biotechnology 24, 848-851 (Jul. 2006)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
非特許文献１は小動物などを生きた状態で測定できる半面、測定中に測定対象が動いた場合、高分解能の画像化が難しいという課題がある。非特許文献１のように高解像度な可視化手段を用いる場合、わずかな体動であっても極めて大きな画像の乱れとして表示されてしまう。つまり人間を含む動物の体は、呼吸や心拍、わずかな体の震えなどにより数ミリメートルの範囲で動いている。このような体動が画像へ与える影響は、解像度の低いイメージング装置であれば軽微であるが、解像度が高ければ高いほど顕著になる。
【００１１】
高解像イメージング装置での測定中に体動があったとしても、瞬時に画像を取得できる装置であれば、体動が画像に与える影響は軽微なものにとどまる。ところが、光音響顕微鏡は光や音のフォーカス位置を点順次で走査することによって画像を形成する装置であるため、一定の時間がかかる。そのため、体動による画像の精度への影響が起きてしまう。
【００１２】
また非特許文献２のように複数のパルス光を用いて血液の酸素飽和度を求める場合、測定対象の動きによる複数波長間の画像のずれが生じ、正しく酸素飽和度分布が算出できないという課題がある。
【００１３】
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、体動の可能性がある被検体を光音響測定する場合に、体動の影響を低減し、精度の良い特性情報を取得することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を採用する。すなわち、
光源と、
前記光源からの光を被検体に照射して音響波を発生させる光学系と、
前記被検体における測定領域から伝搬する前記音響波を受信して電気信号に変換する探触子と、
前記電気信号を用いて前記被検体の特性情報を取得する信号処理手段と、
前記被検体において前記測定領域の周囲の固定領域に配置され、前記探触子が前記測定領域から伝搬する前記音響波を受信できる位置に前記被検体を固定する固定手段と、
を有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、
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探触子で受信し、当該音響波を用いて前記被検体の特性情報を取得する被検体情報取得装置に用いられる、前記探触子が前記被検体の測定領域から伝搬する前記音響波を受信できる位置に前記被検体を固定するための固定手段であって、前記被検体において前記測定領域の周囲の固定領域に配置される部材を有する固定手段である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、体動の可能性がある被検体を光音響測定する場合に、体動の影響を低減し、精度の良い特性情報を取得できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１の光音響顕微鏡装置の構成を示す図
【図２】接着層の被検体への適用例を示す図
【図３】光音響顕微鏡装置による測定フローチャート
【図４】光音響顕微鏡装置による測定タイミングチャート
【図５】実施形態２の光音響トモグラフィー装置の構成を示す図
【図６】実施形態３の光音響トモグラフィー装置の構成を示す図
【図７】実施形態４の接着層の構成を示す図
【図８】実施形態５の接着層の構成を示す図
【図９】接着層の保護フィルムの構成を示す図
【図１０】実施形態６の光音響顕微鏡装置の構成を示す図
【図１１】実施形態６の固定手段を示す図
【図１２】実施形態６の固定手段を示す別の図
【図１３】実施形態６の光音響顕微鏡装置による測定フローチャート
【図１４】空気吸引部の構成を示す図
【図１５】実施形態７の光音響顕微鏡装置の構成を示す図
【図１６】実施形態９のハンドヘルド型の探触子を用いた構成を示す図
【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。
【００１８】
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。
【００１９】
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で発生して伝播した音響波を受信（検出）する、光音響イメージング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、光音響イメージング装置と呼べる。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
特に、光により高精度な被検体表面付近の画像を作成する点に注目して、本発明の光音響装置を光音響顕微鏡と呼べる。本発明における被検体としては、生体の皮膚や、表面付近の血管が想定できる。ただし被検体はこれに限られない。
【００２２】
［実施形態１］
実施形態１では、超音波フォーカス型の光音響顕微鏡について詳細に述べる。ただし本発明の手法は、光フォーカス型の光音響顕微鏡にも適用可能である。
【００２３】
［全体構成の説明］
初めに、実施形態１の光音響顕微鏡の全体構成について、図１を用いて説明する。
パルス光源１０１は測定制御部１０２の制御によりパルス光を発光する。パルス光は光ファイバー１０３を通り、生体に励起光を照射するための光学系に導光される。光ファイバー１０３から出たパルス光１０４は、レンズ１０５でコリメートされ、ビームスプリッター１０６で一部のパルス光が反射される。ビームスプリッター１０６を透過したパルス光はコニカルレンズ１０７によって円環上に広げられる。
【００２４】
一方、ビームスプリッター１０６で反射された一部のパルス光はレンズ１０８で集光されて、フォトディテクター１０９で検知される。検知された信号は、データ収集ボード（ＤＡＱボード）１１０でデジタル信号（パルス光信号）に変換されて内部メモリに蓄積される。フォトディテクター１０９で検知されたパルス光信号は、光音響信号の光量変動に起因する誤差の補正に使用されたり、光音響波の測定タイミングを決めるトリガー信号として使用されたりする。
【００２５】
コニカルレンズ１０７で円環上に広げられたパルス光１０４は、ミラー１１１で反射されることで、再び集光される。光音響波の測定時は、集光された光焦点が被検体１１３の内部に来るように位置合わせをする。被検体１１３内部で拡散したパルス光は、被検体内部の血液などの光吸収体１１２によって光の吸収係数に応じて吸収される。すると、光音響効果により光音響波１１４が発生する。
【００２６】
光音響波１１４はミラー１１１の中央付近に設置された探触子１１５で検出され、その音圧強度変化は電気信号に変換される。探触子１１５には音響レンズが備えられており、その音響レンズの焦点位置から発生した音波を感度良く検出できる。また、この音響レンズの焦点はパルス光の焦点領域に包含される位置に来るように設計されている。なお、探触子１１５と被検体１１３の間には、音響マッチング材として、水槽１１６に貯められた水が存在する。また、水槽１１６底部と被検体１１３の間にジェル状のマッチング材を塗布してもよい。
【００２７】
探触子１１５によって光音響波１１４から変換された電気信号は、信号増幅器１１７（ＡＭＰ）に送られ、信号強度の増幅処理を受ける。増幅後の信号は、データ収集ボード（ＤＡＱボード）１１０でデジタル信号に変換され内部メモリに蓄積される。信号処理部１１８は、データ収集ボード１１０に蓄積されたデータに対して信号処理を行う。画像処理部１１９はその信号に画像処理を行い、画像データを生成する。表示部１２０は画像データを表示する。
測定制御部１０２ではパルス光源１０１の発光制御のほか、自動ステージ１２２、１２３の制御、データ収集ボード１１０のデータサンプリングに関する制御を行う。
【００２８】
図１の枠線１２１で囲われた部材は一つの筺体（不図示）の中に作りこまれている。筺
体は二次元面上に走査可能な自動ステージ１２２および１２３に接続されており、測定制御部１０２による制御によって、ＸＹ方向の所望の位置に移動可能である。これにより、枠線１２１で示した筺体部分が、水槽１１６の中で図中のＸＹ方向に二次元走査される。
【００２９】
被検体１１３が静止した物体の場合には、水槽１１６と被検体１１３との相対位置関係は不変である。そのため、筐体の二次元走査により被検体１１３にフォーカスされたパルス光１０４の焦点と探触子１１５の音波焦点の位置を移動し、各測定位置において光音響波を検出することで、二次元面の光音響信号データを取得できる。
一方、被検体１１３が生体などの動く物体の場合には、体動の影響が生じる。これにより、測定制御部１０２で指示した部分とは異なる被検体の場所を測定してしまう。それを避けるために、実施形態１では、接着層１２４を設けて測定領域を動かないようにする。この接着層の設け方については後述する。
【００３０】
なお、上記の構成では、パルス光１０４の焦点領域は探触子１１５が備える音響レンズの超音波焦点を包含する構成になっている（超音波フォーカス型）。しかし本発明は、超音波の焦点領域よりもパルス光の焦点領域の方が小さい光フォーカス型の光音響顕微鏡にも適用できる。すなわち、対物レンズなどを用いてパルス光１０４をフォーカスした焦点領域が、探触子１１５の音響レンズの超音波焦点の領域に包含されていても良い。光の焦点の大きさが光音響顕微鏡の解像度を決定するため、光フォーカス型の光音響顕微鏡を用いることで、より高解像度の光音響画像を取得できる。実施形態１の装置は光音響顕微鏡であるので、光や音の焦点位置を点順次で走査することによって測定対象の画像を形成できる。
【００３１】
［接着層による被検体固定］
体動を低減するための接着層による被検体の固定について、より詳しく説明する。接着層を用いた固定により、水槽１１６と被検体１１３との相対位置関係の変化は抑制される。しかしながら、被検体１１３全体を強く拘束して体動を完全に抑制すると、生体に対する負担が増大する。そこで、ある程度の体動は確保しながら水槽１１６と被検体１１３との相対位置関係を不変とする接着方法が好ましい。
【００３２】
接着層は予期せぬノイズの原因となるため、測定領域とは異なる位置に設置しておくことが好ましい。なお、接着層としては、円環状、角状などの閉曲線、あるいは複数の曲線または直線の線状からなる配置など、様々な形状を採用できる。実施形態１では被検体の動きを低減する固定手段を「接着層」と呼んでいるが、この文言は固定手段の形状を限定するものではない。すなわち、被検体と水槽（または探触子）との間に配置され、相対位置の変化を抑制できる部材であれば、層状の部材には限定されない。
接着層の厚みが厚い場合、水槽１１６と被検体１１３との間に空気層が生じて音波の伝搬を妨害する場合がある。その場合、超音波用のマッチングジェルもしくは水などの音響マッチング材を用いることが好ましい。
【００３３】
図２（ａ）は、人の顔の皮膚を測定する際に貼り付ける接着層の位置の一例を図示している。顔全体は固定せず、頬の測定領域の周囲２０１ａを接着領域とする。接着領域は測定領域の外側であり、測定領域の周囲において、その測定領域を囲む。接着領域の大きさは必要最小限にすることが好ましい。接着領域の存在により、体動が生じたとしても、頬の皮膚もしくは顔全体の弾力性によって、測定領域を固定したままの状態を維持できる。接着層を用いる実施形態においては、この接着領域が、本発明の固定領域に相当する。
【００３４】
図２（ｂ）は人の指の皮膚を測定する際に貼り付ける接着層の位置の一例を図示している。手全体は固定せず、指の測定対象領域の周囲２０１ｂを接着領域とする。接着領域は測定領域の外側で必要最小限にすることが好ましい。これにより体動が生じたとしても、
指の皮膚の弾力性もしくは指の関節の曲げ伸ばしによって、測定領域を固定したままの状態を維持できる。
【００３５】
接着層の材料は、被検体と装置とを接着させる機能があればどのようなものでも良い。例えば、両面テープや糊状のものを好適に利用でき、人の皮膚の場合には生体に対して安全な医療用両面テープがより好ましい。
【００３６】
［データ取得プロセス］
次に、図１で説明した超音波フォーカス型の光音響顕微鏡を用いて、被検体１１３内部から発生した光音響信号の二次元面データを取得し、画像表示する方法について具体的に説明する。
【００３７】
（フローチャート）
初めに、測定手順について図３の測定のフローチャートを用いて説明する。測定の前に、超音波フォーカス型の光音響顕微鏡で光音響画像を測定する被検体１１３を設置しておく。被検体の設置後、測定フローを開始する。
被検体設置の際には上述の通り、水槽１１６と被検体１１３を、接着層１２４を用いて接着させる。このとき、あらかじめ被検体の測定部位に接着層を貼り付けておいて、そののちに装置と接着させてもよい。あるいは装置に接着層を具備させておき、被検体を接着させもよい。（ステップＳ３０１，Ｓ３０２）
【００３８】
次に測定領域を設定する。接着層は予期せぬノイズの原因となるため、接着層を測定領域から除外するように、走査を制御する。そのために、マウスやタッチパネルでの範囲指定、あるいは数値入力が可能な、不図示の入力手段を設けることが好ましい。あるいは、接着層の位置をカメラなどで検知し、その内側を走査領域として自動設定する機能を持たせてもよい。あるいは、接着層に由来する電気信号を後続処理で使わないような指定をしても良い。（ステップＳ３０３）
【００３９】
次いで光音響測定を行う。（ステップＳ３０４）
まずパルス光１０４を被検体１１３に照射し、次に被検体内部に存在するヘモグロビンなどの光吸収体から発生した光音響波１１４を探触子１１５で検出し電気信号に変換する。変換された光音響信号は信号増幅器１１７で増幅され、その後、データ収集ボード（ＤＡＱボード）１１０でデジタル信号に変換され内部メモリに蓄積される。データ収集ボード１１０に蓄積されたデータは、測定制御部１０２の制御にしたがって、信号処理部１１８に送られる。自動ステージで測定位置を移動しながらすべての測定箇所で測定を実施し、光音響測定を終了する。なお、被検体の側が走査されるステージを設けることも可能である。
【００４０】
ステップＳ３０５では、信号処理部１１８において、取得した各箇所の光音響信号の信号処理を行う。施す信号処理として、パルス光源１０１のパルス幅を考慮したデコンボリューションや、包絡線検波などを場合に応じて行う。また、あらかじめ信号に付加されるノイズに特徴的な周波数が分かっており、光超音波信号の主たる周波数と分離できる場合は、ノイズに起因する特定の周波数成分を除去することも可能である。また、被検体の表面や水槽１１６の底部などで多重反射した光音響波に由来する成分を除去する。また、被検体の表面で発生した光音響波が顕著に存在する場合は、ここで削除することも可能である。
【００４１】
ステップＳ３０６では、画像処理部１１９において、信号処理後の電気信号を用いて、自動ステージ走査面および被検体の深さ方向の信号強度分布をもとにボクセルデータを作成し、適宜画像処理を行う。このとき、既知のアーティファクトがあればボクセルデータ
から除去する。また、例えば被検体内の光吸収体の酸素飽和度を算出する場合などに、複数のパルス光の波長で取得した光音響信号強度のボクセルデータから酸素飽和度値を格納したボクセルデータを作成しておくことも可能である。あるいは、被検体内の血中ヘモグロビンを主な光吸収体としてパルス光の波長を設定し、測定を行った場合に、例えば取得したボクセルデータから血管の画像を二値化し抽出するなどの処理も可能である。
【００４２】
ステップＳ３０７では、表示部１２０において、Ｓ３０６で光音響信号強度分布から作成されたボクセルデータをユーザーの希望する表示方法で表示する。例えば、３次元の各軸に垂直な断面で表示する方法や、各軸の方向についてのボクセルデータの最大値、最小値または平均値の二次元分布として表示する方法を用いる。また、このときにユーザーがボクセルデータ内でＲＯＩ（注目領域）を設定して、その領域内の吸収体の形状に関する統計的な情報や酸素飽和度情報を表示するようにユーザーインターフェースのプログラムが構成されていても良い。
【００４３】
（タイミングチャート）
次に図４のタイミングチャートを用いて、光音響信号の測定における、各動作のタイミングを説明する。なお、ここでは説明を簡単に行うために信号形状やタイミングを簡略的に示している。
【００４４】
図中、符号４０１はパルス光源１０１の発光タイミングである。パルス光源の発光タイミングは測定制御部１０２で制御されている。ただし、これに限らず、例えば自動ステージのエンコーダーからの等移動距離間隔または等時間間隔で出力されるトリガー信号に基づいて発光タイミングが制御されていてもよい。
符号４０２はフォトディテクター１０９で検出されたパルス光から生成された、光音響信号の測定開始参照用のトリガー信号である。このトリガー信号はパルス光源の発光タイミングを制御する信号を参照して生成されても良い。
【００４５】
符号４０３の信号は、信号４０１のタイミングで発光するパルス光によって励起され、探触子に到達した光音響波を示している。これは被検体内部の光音響波に発生源からトランスデューサーに到達する時間分の遅延をもって発生する。
符号５０４はトランスデューサーに到達した光音響波を測定し、メモリに蓄積するサンプリングタイミングである。必要に応じて、測定トリガー信号に対して遅延した時刻から測定を開始し、光音響波の画像化に必要な時間サンプリングを行う。データ収集ボード（ＤＡＱボード）１１０のメモリが十分あるならば、遅延せずに測定を開始しても良い。また、測定サンプリング周波数は、発生する光音響波の主周波数に対し少なくとも二倍以上で可能な限り十分大きな周波数に設定しておくことが好ましい。
【００４６】
［好ましい構成の追記］
装置の好ましい構成について追記する。
被検体１１３へ照射するパルス光１０４は、被検体１１３を構成する成分のうち特定の成分に吸収される特性の波長の光を用いる。パルス光１０４のパルス幅は数ピコから数百ナノ秒オーダーのものであり、被検体が生体の場合には数ナノから数十ナノ秒のパルス光を採用することが好ましい。パルス光１０４を発生するパルス光源１０１としては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などを用いても良い。なお、被検体が生体の場合、レーザー光に関する安全上の規格を考慮した設計がなされる。
【００４７】
パルス光源１０１のレーザーとしては、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。発振する波長の変換可能な色素やＯＰＯ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ）を用いれば、光
学特性値分布の波長による違いを測定可能になる。パルス光源１０１の波長に関しては、４００ｎｍから１６００ｎｍの波長領域、さらにはテラヘルツ波、マイクロ波、ラジオ波領域の使用も可能である。
なお、パルス光１０４として複数の波長の光を用いた場合は、それぞれの波長に関して、生体内の光学係数を算出し、それらの値と生体組織を構成する物質（グルコース、コラーゲン、酸化・還元ヘモグロビンなど）固有の波長依存性とを比較する。これによって、生体を構成する物質の濃度分布を画像化できる。
【００４８】
本発明の探触子は、受信した音響波を電気信号に変換して出力する受信素子を有する。後述する光音響トモグラフィー装置の場合、複数の受信素子をリニア状または２次元状に配列した素子アレイを用いることで、測定時間の短縮やＳＮ比の向上といった効果が得られる。受信素子としては圧電素子が好適であるが、これに限定されない。
表示部１２０としては、液晶表示装置、ＣＲＴ等が好適だが、これに限定されない。
【００４９】
水槽１１６の上部の開放部は、水が水槽の外に跳ねることを防止するため、防水性の高いビニールなどの素材を用いたカバーで覆うことが好ましい。また、水槽１１６には、メンテナンス性能を向上するために必要な時に水を供給し、排出するダクトや弁が接続されていてもよい。その場合、水の供給・排出操作を自動で行うためのコントローラを備えることが好ましい。また水槽１１６内に供給する音響マッチング材としての液体は水でなくても良い。パルス光１０４の透過性が高く、光音響波１１４の音響インピーダンスマッチングが取れるものであれば良い。
【００５０】
以上述べたように、接着層等の固定手段を用いて被検体と水槽（または光音響波が伝搬する方向にある部材）との位置関係を固定することで、光音響顕微鏡撮影における被検体の体動の影響を低減し、高精細な画像を取得できる。
【００５１】
［実施形態２］
実施形態２では、光音響トモグラフィー装置について説明を行う。この装置は、被検体から発生した光音響波の音圧を二次元面上の複数箇所で取得し、画像再構成計算を行うことで被検体内部の光学特性値に関連した三次元情報を生成する。光音響トモグラフィー装置は、光音響効果により発生した光音響波を受信する点では実施形態１の光音響顕微鏡と共通する。ただし実施形態１と異なり、光あるいは音波をフォーカスさせて測定の際に光音響波を検知できる領域を限定することはない。
【００５２】
［全体構成の説明］
実施形態２の装置構成を、図５を用いて説明する。実施形態１と共通する構成要素については、同じ番号を付して説明を簡略化する。
【００５３】
水槽１１６と被検体１１３は、接着層１２４によって接着される。パルス光源１０１は光音響波を励起するためのパルス光１０４を発光する。パルス光１０４はビームスプリッターを通過後、ミラー５０１、凹レンズ５０２などを通して被検体に照射される。
ここで、実施形態２では、パルス光は凹レンズ５０２によって広げられて被検体に照射される。パルス光１０４の照射によって被検体内部の光吸収体１１２から光音響波１１４が励起される。探触子５０３は、この光音響波の音圧を検出する。
【００５４】
実施形態２においては、一点鎖線の枠線５０４で囲われた探触子５０３のみを自動ステージ（不図示）によって二次元面上で走査する。一方、光音響波を励起するためのパルス光を導く光学系は固定されている。この自動ステージ走査によって、二次元面上の複数箇所で光音響波１１４を取得可能になる。実施形態２の探触子５０３は、音響レンズを具備していない。
なお図６では探触子の外側から光を照射する構成を図示しているが、探触子の中央すなわち受信素子どうしの間から光を照射する構成を採用することもできる。
【００５５】
光学系および音響波受信系が上記のような構成を取るため、実施形態２では、ある程度広い指向性をもって光音響波が検知される。実施形態２の画像処理部５０５では、上記の二次元面上で取得された光音響信号から被検体内部の光音響波の初期圧分布を画像再構成によって算出する。
【００５６】
［データ取得プロセス］
次にデータ取得プロセスについて説明する。実施形態１との相違点は、画像処理部５０５において画像再構成計算を実施し、被検体内部の初期圧分布のボクセルデータを作成することである。画像再構成においては、整相加算、フィルタードバックプロジェクション、ユニバーサルバックプロジェクション、フーリエ変換法など、既知の方法を採用できる。これらの方法でターゲット領域となるピクセルまたはボクセルの初期音圧値を求め、光量分布に基づいて吸収係数を求めることで、被検体の機能情報を反映した特性情報分布を取得し、ユーザーに提示できる。さらに、複数の波長での吸収係数分布に基づいて、酸素飽和度分布を算出できる。
【００５７】
［接着層による被検体固定］
実施形態２においても、固定手段である接着層１２４によって、水槽１１６と被検体１１３との相対位置関係を不変とすることができる。接着層の材質、サイズ、接着方法、は実施形態１と同様の考え方を用いて、体動を確保しながら水槽１１６と被検体１１３との相対位置関係を不変とするものを採用する。
【００５８】
実施形態２によれば、光音響トモグラフィー装置においても光音響顕微鏡と同様に、接着層を用いて被検体と水槽との位置関係を固定することで、被検体の体動の影響を低減し、高精細な画像を取得できる。
【００５９】
［実施形態３］
実施形態３では、実施形態２と同様にＰＡＴ原理を採用する。実施形態３では、１次元もしくは２次元アレイ探触子を用いることによって、探触子を走査することなく固定された位置でＰＡＴ画像を取得する。実施形態３の装置構成を示す図６において、図１や図５と同じ構成要素には同じ符号を付し、説明を簡略化する。図６の探触子６０１は複数の受信素子が配列されたアレイ型プローブである。プローブは筺体を有し、その筺体に素子配列が支持される。そのため、探触子を移動させずに一か所で測定しても、光音響断層像を取得できる。
【００６０】
実施形態３の場合も上記各実施形態と同様に、体動の影響を抑制するために接着層１２４を採用できる。この場合、探触子６０１に直接、接着層１２４を貼付できる。このとき、被検体１１３と探触子６０１との間に空気層があると音波が伝搬されないため、マッチングジェルなどを用いて、音波が伝搬できる構成を採用することが好ましい。
図６のように探触子の一部に接着層を設け、残る部分にマッチングジェルを用いる方法のほか、探触子表面全体を接着層として超音波を伝搬させてもよい。
【００６１】
実施形態３の測定制御部６０２は、被検体に設定された関心領域から伝播する音響波を受信できるように、光照射と連動させてアレイ型プローブを制御し、適切なタイミングでデータを受信する。また、実施形態３の画像処理部６０３は、走査により得られたデータから被検体内部の断層像を取得する機能や、複数の断層像から３次元画像データを合成する機能を有する。
なお図６では探触子の外側から光を照射する構成を図示しているが、探触子の中央すな
わち受信素子どうしの間から光を照射しても良い。
【００６２】
以上述べたように、実施形態３の光音響トモグラフィー装置においては、受信素子がアレイ状に配列された探触子を用いて被検体を測定する場合に、接着層の効果によって探触子と被検体の位置関係の変動を抑制できる。実施形態３では、水槽のような音響マッチング材用の容器を用いないため、装置構成の簡略化によるコスト削減や、顔や手が測定対象となる場合の被検者の負担軽減が可能になる。また、素子数が増えることにより測定時間の短縮、測定精度の向上やＳＮ比の改善が期待できる。
【００６３】
探触子３としてハンドヘルド型のものを用いる場合、実施形態３の構成は特に好適である。すなわち、図２に示したように被検者の顔や手などに設けた測定領域に探触子を押し当てる場合、測定時間の長期化は好ましくないが、実施形態３であれば迅速かつ高精度な特性情報取得が可能となる。
【００６４】
［実施形態４］
上記各実施形態では、装置と被検体の固定手段として接着層１２４を採用し、必要に応じて音響マッチング材としてマッチングジェルなどを利用している。この場合、マッチングジェルなどが広がってしまった場合、マッチングジェルが接着層に接触し、接着性が劣化するおそれがある。そこで実施形態４では、マッチングジェルの広がりを抑制し接着層への影響を最小限とする構成を示す。
【００６５】
図７（ａ）および図７（ｂ）は実施形態４における接着層の図である。図７（ａ）は接着層の平面図である。符号７０１は接着の機能を有する部位、符号７０２はマッチングジェルや水が接着層に流れ込まないようにするために両者を分離する隔壁構造体を示す。図７（ｂ）は接着層を横から見たときの、Ａ−Ａ’線における断面図である。符号７０１、７０２は図７（ａ）と同じである。この図ではマッチングジェルの流入を抑制するために隔壁のほうが接着層よりもが高い（厚い）が、同程度の高さであってもよい。
【００６６】
符号７０３は隔壁構造７０２と接着層７０１がばらばらにならないように支持するための基材となるフィルムである。このフィルムは光と超音波を透過する必要があるために、薄く透明な部材であることが好ましい。超音波透過の観点から、厚みは２００ミクロン以下が好ましい。基材フィルム７０３は被検体もしくは装置と接する構造をとるが、これが滑ってしまう状態になっていると接着層がないことと等価になるため、本発明の効果が得られない。そのため、基材フィルムの全部もしくは一部に接着性を持たせておくことが好ましい。
なお、被検体と装置とのセッティングの仕方によっては基材フィルムがなくても隔壁層と接着層を配置できることがあるため、基材フィルム７０３は必要に応じて用いればよい。
【００６７】
実施形態４の構成によれば、接着層による位置関係固定の効果は享受しつつ、マッチングジェル等が広がることを防止できる。
【００６８】
［実施形態５］
上記各実施形態では、音響マッチング材としてマッチングジェルや水などを想定している。しかし、液体を取り扱うのは煩雑であり、清掃の手間を要するとともに被検者に違和感を与える可能性もある。実施形態５ではマッチングジェルや水など液体の代わりに、ウレタンゲルや寒天状の固体を用いる。
【００６９】
図８（ａ）および図８（ｂ）は、実施形態５における接着層の図である。図８（ａ）は接着層の平面図である。符号８０１は接着の機能を有する部位、符号８０２はウレタンゲ
ルや寒天状の固体からなる音響マッチング材を示す。図８（ｂ）は接着層を横から見たときの、Ａ−Ａ’線における断面図である。符号８０１，８０２は図８（ａ）と同じである。この図ではマッチング材が確実に被検体に密着するように、接着層よりもマッチング材を厚くしているが、同程度の高さであってもよい。また、マッチング材の変形によって、接着層が被検体に接するような範囲で装置を設計する。
【００７０】
この構成によって装置と被検体との音響マッチングを取り、光音響波を確実に伝搬させることが可能となる。音響マッチング材は光吸収が少ない部材であることが好ましい。特に光フォーカス型の光音響顕微鏡の場合には光散乱の影響を強く受けるため、使用する波長において光吸収が少なくかつ散乱の少ない材料が好ましい。
【００７１】
符号８０３は音響マッチング材８０２と接着層８０１がばらばらにならないように支持するための基材となるフィルムである。このフィルムは光と超音波を透過する必要があるために、薄く透明な部材であることが好ましい。超音波透過の観点から、厚みは２００ミクロン以下が好ましい。基材フィルム８０３は被検体もしくは装置と接する構造をとるが、これが滑ってしまう状態になっていると接着層がないことと等価になるため、本発明の効果が得られない。そのため、基材フィルムの全部もしくは一部に接着性を持たせておくことが好ましい。
なお、被検体と装置とのセッティングの仕方によっては基材フィルムがなくても隔壁層と接着層を配置できることがあるため、基材フィルム８０３は必要に応じて用いればよい。
【００７２】
実施形態５で用いる音響マッチング材８０２や接着層８０１は、保管状態によっては空気中の埃や油が付着することにより接着性が悪くなり、所定の機能を果たせなくなる恐れがある。また、これらは人の肌に直接触れるので、衛生的でなくてはならない。このため、音響マッチング材８０２や接着層８０１を保護するフィルムを採用することが好ましい。また、基材フィルム、マッチング材ならびに接着層を含めた全体をビニールやラミネートなどのフィルム容器に封入しておくことがさらに好ましい。
【００７３】
フィルムの例を図９に示す。接着層８０１、音響マッチング材８０２にはそれぞれ、保護フィルム８０４，８０６が設けられている。また、保護フィルムを容易に剥離可能なように、つまみ８０５，８０７を設けることが好ましい。同様に、基材フィルム８０３についても接着性を有する部分に保護フィルムを設けることが好ましい。このような基材フィルムを設けた接着層は、好ましくは、測定ごとに使い捨てとして新しいものと交換する。これにより、良好な衛生状態を維持できるとともに、固定手段のみを流通させる場合の取り扱いを容易にできる。
またこのように保護フィルムの形態だけでなく、外部環境によらず保管できる形態であればいずれの形態を採用することも可能であり、本発明の構成部材専用の容器を用いればよい。
【００７４】
実施形態５の構成によれば、接着層による位置関係固定の効果は享受しつつ、液体の音響マッチング材を用いることによる不都合を回避できる。
【００７５】
［実施形態６］
実施形態６では、再び超音波フォーカス型の光音響顕微鏡を例にとって、固定手段の別の形態について説明する。図１０は、実施形態６の装置構成を示すブロック図である。図１と同じ構成要素については同じ符号を付し、説明を簡略化する。
【００７６】
図１０に示す通り、水槽１１６の下部には、被検体１１３上の光音響測定を行う領域を包含するように、円筒状の仕切り（第一の仕切り）が設けられている。その仕切りの内部
を、第一の空間１３１と呼ぶ。また、第一の空間１３１を包含するように円筒状の第二の仕切りが設けられており、その仕切りと第一の空間１３１の間の空間を、第二の空間１３２と呼ぶ。図１１は、この構造を下側（被検体側）から見た様子を示す。なお、ここでは仕切り形状の構造物を例として挙げたが、被検体との間である程度の気密性の有る空間を形成できる構造物であれば、これに限られない。
これらの空間の上部は水槽１１６の底面で密閉されている。また空間の下部は開放された構造となっている。光音響測定時は、図１０に示すように、第一の空間１３１と第二の空間１３２の下部の開放部は、被検体１１３の表面に密着することにより塞がれている。
【００７７】
実施形態６の光音響顕微鏡装置は、ジェル供給部１３３，ジェル回収部１３４，空気吸引部１３５を有する。ジェル供給部１３３は、被検体１１３内部で励起された光音響波１１４の音響インピーダンスマッチングを図るためのマッチングジェルを、ダクトを通して第一の空間１３１に供給する。ジェル回収部１３４は、ダクトを通じて第一の空間１３１と接続されている。そして、スムーズにジェルが封入されるように第一の区間から空気を抜いたり、第一の空間から使用後のジェルを回収したりする。
【００７８】
空気吸引部１３５は、ダクトを通じて第二の空間と接続されている。空気吸引部１２１は、空気を吸引することで第二の空間内を負圧にし、第二の空間の下部の開放部と被検体１１３の表面が接する吸引領域を、気圧差を利用して吸引する。これにより、被検体１１３表面の光音響測定を行う領域の周囲が固定される。空気吸引部を用いる実施形態においては、この吸引領域が、本発明の固定領域に相当する。
【００７９】
第一および第二の空間はそれぞれ、図１２に示すように構成してもよい。図１２も、それぞれの空間を被検体１１３側から見た図である。この場合、ジェルを封入する第一の空間１３１と、空気を吸引するための第二の空間１３２は、同一の仕切りを共有せずに空間的に分離している。さらに、第二の空間は、複数の空間に分割され、それぞれが空気吸引部１３５に接続されている。
実施形態６においては、負圧により被検体を水槽に固定する第二の空間を固定手段と考えても良いし、第二の空間と空気吸引部を合わせて固定手段と考えてもよい。
【００８０】
なお、ここではマッチングジェルを封入する第一の空間１３１が、下部のみが開放された仕切り構造を持っている場合について説明した。しかし、水槽１１６の底面と被検体１１３が近距離の場合、必ずしも仕切り構造でなくてもマッチングジェルを安定して保持できる。この場合、第一の空間は開放された空間であってもよい。この場合、マッチングジェルは、測定領域を包含する領域において、水槽１１６と被検体１１３の間に存在するように測定時に塗布すればよい。この場合でも、被検体１１３は第二の空間の気圧差を利用して固定できる。なお、この場合、ジェル回収部は必ずしも必要ない。
【００８１】
図１０の一点鎖線の枠線１２６で囲われた部材は、二次元面上に走査可能な自動ステージ（不図示）に設置されている。また、上記の二次元面と垂直な方向の位置を調整する機構（不図示）によって、探触子１１５の超音波焦点の被検体１１３内部の深さを調整することができる。なお、測定制御部１０２ではパルス光源１０１の発光制御を行うほか、前述の自動ステージ（不図示）の制御、データ収集ボード１１０のデータサンプリングに関する制御を行う。
【００８２】
［処理フロー］
図１３を参照しつつ、実施形態６の処理フローを説明する。
ステップＳ１３０１では、被検体１１３を設置し、空気吸引によって測定中の測定領域の動きを抑制するための固定を行う。具体的な固定手順は以下のように行う。まず、図１の空間１１７の下部の開放部が被検体の測定領域を包含するように位置決めし、開放部を
被検体表面によって塞ぐ。このとき、第二の空間１３２の下部の開放部も測定領域周囲の被検体表面によって塞がれた状態にする。その後、空気吸引部１３５によって、密閉された第二の空間の空気を吸引し、被検体１１３の表面を固定する。固定後、ジェル供給部１３３から密閉された第一の空間１３１にマッチングジェルを供給し、その内部を充填する。その際、ジェル回収部から適宜、第一の空間内に存在していた空気を抜くことで、スムーズな充填が可能になる。または、このときジェル回収部から積極的に空気を吸引し、その圧力差によってジェルを供給してもよい。
【００８３】
なお上記の処理において、第一の空間１１７に仕切り構造がなく、開放されている場合、位置決めの前にマッチングジェルを塗布しておいてもよい。この場合、マッチングジェルは、測定領域を包含する領域において、水槽１１６と被検体１１３の間に存在するように塗布しておく。
【００８４】
ステップＳ１３０２では、測定制御部１０２から各種測定装置を動作させるための、測定パラメータの設定をする。具体的には光音響測定の測定ピッチ、測定領域の範囲、１箇所あたりの光音響信号の保存サンプリング周波数、保存時間、自動ステージの走査速度、加速度、パルス光源１０１の発光周波数、光量、波長などである。
【００８５】
ステップＳ１３０３では、光音響測定を行うために、探触子１１５の音響焦点の被検体１１３内部における深さの調整を行う。この調整は、前述したステージ走査を行う二次元面に対して垂直な方向の調整が可能な高さ調整機構によって行う。この深さは、もっとも鮮明な画像を取得した被検体内部の表面からの深さに応じて調整する。ただし、光音響波の被検体内部組織による散乱や減衰、パルス光１０４の被検体内部における拡散に起因して、被検体の深い位置ほど鮮明な画像化が困難になるという特性がある。したがって、深さ調整はこの特性を考慮して事前の検討を通して実験的に設定する。
【００８６】
ステップＳ１３０４では、設定された測定パラメータや測定領域の範囲を参照して、その測定領域内の各測定位置において光音響測定を行う。その際の処理タイミングは、図４に示したチャートと同様に行われる。これ以降の信号処理および表示処理は、図３によって説明した実施形態１と同様に行われる。
【００８７】
以上、実施形態６で説明したような、空気の吸引力を用いた固定手段によれば、簡単な構成で測定対象の動きを抑制し、被検体内部の特性情報を高分解能に画像化できる。
【００８８】
［好ましい構成の追記］
図１４を参照しつつ、空気吸引部１３５の好ましい構成について説明する。負圧生成部１４０２は、ダクト１４０１を通して第二の空間１３２と接続されている。負圧生成部内部では真空ポンプなどを用いて負圧状態を生成できる。負圧生成部１４０２の内部の気圧は気圧制御部１４０３によってモニターされ、所望の値を実現するように制御されている。
さらに気圧制御部は、ダクト１４０１に備えられた緊急時に開放される空気弁１４０４の開閉制御を行う。具体的には、負圧生成部１４０２の圧力が所定の値以下に下がった場合に、気圧制御部１４０３は、外部雰囲気と内部とを遮断している空気弁１４０４を開放し、ダクト１４０１内の気圧を外部雰囲気と同じにする動作を行う。この動作によって、緊急時にもダクト内の気圧が下がり過ぎず、被検体の安全性が担保される。
【００８９】
なお、気圧制御部で設定する気圧は被検体表面に応じて変更することが好ましい。被検体が粘膜部である場合は、気圧を、−数ｋＰａ〜−２５ｋＰａの範囲内を目安に設定し、通常の皮膚であれば、−２０ｋＰａ〜−５０ｋＰａの範囲内を目安として設定する。ただし、被検体の状態を鑑みながらこの範囲以外の負圧に設定することも可能である。
また、第二の空間の気圧を検出することは、被検体の特性や空間を形成する材質の物性などから決定される適切な範囲に気圧が維持し、効率的に被検体を固定する観点からも有効である。
【００９０】
［実施形態７］
図１５を参照しつつ、実施形態７における光音響顕微鏡装置の構成を述べる。実施形態７では、被検体１１３の固定手段として、吸盤１５０１を使用する。吸盤１５０１を被検体１１３に押し付けることで内部の空気が抜け、被検体１１３と吸盤１５０１が吸着する。よって実施形態７では、実施形態６にあるような空気吸引部は必要ない。なお、吸盤１５０１による被検体の固定は光音響測定を行う領域の外の被検体表面で行う。この部分を吸盤当接領域と呼び、吸盤を用いる実施形態においては、この吸盤当接領域が、本発明の固定領域に相当する。
【００９１】
図１５では、光音響波の音響インピーダンスマッチングをとるために、被検体１１３の表面と水槽１１６の間の開放された空間に、マッチングジェル１５０２を保持している。しかし、マッチングを取る方法はこれに限られない。例えばマッチングジェル１５０２の代わりに、実施形態６のように、第一の空間１３１を囲う仕切り部材、ジェル供給部１３３、ジェル回収部１３４を設けてもよい。
【００９２】
以上、実施形態７のように吸盤を用いた構成によっても、空気の吸引力を用いて被検体を水槽に固定できるので、簡単な構成で測定対象の動きを抑制し、被検体内部の特性情報を高分解能に画像化できる。
【００９３】
［実施形態８］
実施形態６では、空気吸引部により閉じた空間内部の空気を吸引し、その負圧によって被検体を密着させる光音響顕微鏡を説明した。実施形態７では、吸盤を用いて被検体を密着させる光音響顕微鏡を説明した。そして実施形態８では、これらの固定手段を光音響トモグラフィー装置に適用する。
【００９４】
実施形態８の光音響トモグラフィー装置は、図５を用いて説明した実施形態２の装置や、図６を用いて説明した実施形態３の装置と同様の構成を持つが、固定手段として接着層の代わりに吸引機構や吸盤を有する点が異なる。このような構成によっても、光音響トモグラフィー測定の際に、被検体の体動の影響をできるだけ抑制し、良好な画像を取得可能である。なお、光照射からデータ取得、画像再構成までの一連の流れや、光音響トモグラフィーに必要な装置構成については、上記実施形態２や３と同様のことが言える。
【００９５】
［実施形態９］
実施形態９では、図１６を参照しつつ、ハンドヘルド型プローブを使用する光音響トモグラフィー装置に、上記のような気圧によって被検体の体動を低減する固定手段を適用した例について説明する。図１６においても、上記各実施形態と共通する構成要素には同じ番号を付し、説明を簡略化する。
【００９６】
実施形態９の装置は、受信素子が１次元または２次元状に配列されたアレイ型探触子１６０２が筺体１６０３によって支持された、ハンドヘルド型の装置である。筺体１６０４には、医師や技術者などのユーザーが握るための把持部１６０４がある。このような装置は可搬性が高いという利点がある。また、アレイ型探触子を用いることで測定時間の短縮、測定領域の拡大やＳＮ比の向上などが可能になる。その一方で、ハンドヘルド型の場合、ユーザーが手で筺体を把持するため、体動の影響に加えて手ブレの影響を受けやすい。そのため、装置の探触子と、被検体との位置関係の変化を抑える固定手段の必要性が高い。
【００９７】
図１６の例では筺体１６０３内部にパルス光を伝送する光路１６０１を設けており、探触子の中央付近にある照射端から、第一の空間に充填されたマッチングジェル１６０４を経由して、被検体１１３に光が照射される。なお、光の照射方法は図１６に示したものに限られない。例えば探触子の側面から光を照射してもよく、離れた位置からの照射でも構わない。
【００９８】
このようなハンドヘルド型プローブを有する装置であっても、空気吸引部１３５により第二の空間の気圧を制御して被検体と探触子を固定することにより、体動の影響を抑制して良好な画像を取得できる。また、さらにジェル供給部１３３やジェル回収部１３４を設けることにより、音響インピーダンスの整合を維持できる。ただし、ハンドヘルド型プローブに組み合わせる固定手段はこれに限られず、吸盤による固定であっても良いし、接着層による固定でも良い。
【００９９】
本明細書中で記載された被検体情報取得装置によれば、被検体として生体物質を用いても、生体への負担を低減し、安定した画像を取得できる。よって本発明によれば、生体内の光学特性値分布及び、それらの情報から得られる生体組織を構成する物質の濃度分布を良好に画像化できる。そのため本発明は、医療用画像診断機器、健康機器、美容機器、生体認証機器に適用可能である。また本発明によれば、腫瘍や血管疾患などの診断や化学治療の経過観察が可能である。また被検体として非生体物質を対象とした非破壊検査などに応用することも当業者にとって容易に実現できる。以上より、本発明は広く検査装置として利用できる。
【符号の説明】
【０１００】
１０１：パルス光源、１１５：探触子、１１８：信号処理部、１２４：接着層
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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