(57)【要約】【課題】被検体内の検出対象物から十分な音響波を得ることが可能な光音響画像化装置を提供する。【解決手段】この光音響画像化装置１００は、ＬＥＤ光源部１３および１４と、ＬＥＤ光源部１３および１４から照射された光を吸収した被検体内の検出対象物から発生する音響波を検出するための検出部１６と、ＬＥＤ光源部１３および１４から照射された光を吸収するとともに、吸収した光の光量に応じた強度の音響波を発生する校正用基準体１５ａと、内部に校正用基準体１５ａが配置され、被検体に相当する光学特性を有する校正用基準被検体１５ｂとを含む校正用部材１５と、を備える。そして、この光音響画像化装置１００は、校正用基準体１５ａから発生し、検出部１６により検出された音響波に基づいて、校正が行われるように構成されている。【選択図】図２
2016036673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部と、
前記光源部から照射された光を吸収した被検体内の検出対象物から発生する音響波を検出するための検出部と、
前記光源部から照射された光を吸収するとともに、吸収した光の光量に応じた強度の音響波を発生する校正用基準体と、内部に前記校正用基準体が配置され、前記被検体に相当する光学特性を有する校正用基準被検体とを含む校正用部材と、を備え、
前記校正用基準体から発生し、前記検出部により検出された音響波に基づいて、校正が行われるように構成されている、光音響画像化装置。
【請求項２】
前記光源部は、複数の波長の光を照射可能に構成されており、
前記校正用基準体は、前記複数の波長の光のうち一の波長の光を吸収した場合と、前記一の波長の光を吸収した場合と略同一の光量の他の波長の光を吸収した場合とにおいて、略同一の強度の音響波を発生するように構成されている、請求項１に記載の光音響画像化装置。
【請求項３】
前記校正用基準体は、金属からなる基部と、前記基部の表面に形成され、前記基部よりも光吸収率が大きく、かつ、熱膨張係数の大きい材料からなる被覆層とを有する、請求項１または２に記載の光音響画像化装置。
【請求項４】
前記光源部は、ＬＥＤ光源部を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
【請求項５】
前記ＬＥＤ光源部は、定格電流値以下の第１の電流値においてピークとなる第１の波長のピークと、前記定格電流値よりも大きい第２の電流値においてピークとなる前記第１の波長とは異なる第２の波長のピークとを有するとともに、前記第２の波長のピークの半値幅が前記第１の波長のピークの半値幅よりも小さい光スペクトラム特性のＬＥＤ素子を有し、
前記第２の電流値において前記ＬＥＤ光源部の前記ＬＥＤ素子から照射される光により前記校正用基準体から発生し、前記検出部により検出された音響波に基づいて、校正が行われるように構成されている、請求項４に記載の光音響画像化装置。
【請求項６】
制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記校正用基準体から発生し、前記検出部により検出された音響波に基づいて、前記校正用基準体が前記校正用基準被検体の内部の所定の範囲内に位置するか否かを判断するように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
【請求項７】
光源部と、前記光源部から照射された光を吸収した被検体内の検出対象物から発生する音響波を検出するための検出部と、を備える光音響画像化装置用の校正用部材であって、
前記光源部から照射された光を吸収するとともに、吸収した光の光量に応じた強度の音響波を発生する校正用基準体と、
内部に前記校正用基準体が配置され、前記被検体に相当する光学特性を有する校正用基準被検体と、を備える、光音響画像化装置用の校正用部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光音響画像化装置およびこの光音響画像化装置用の校正用部材に関し、特に、光源部を備える光音響画像化装置およびこの光音響画像化装置用の校正用部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源部を備える光音響画像化装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、光吸収体を内部に含む人体などの被検体に光を照射するための光源（光源部）と、吸収した光エネルギーに基づいて被検体内の光吸収体から発生する音響波を検出する検出器とを備える光音響イメージング装置（光音響画像化装置）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１３６８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の光音響イメージング装置では、光源を交換した場合や調整後から長期間経過した場合などには、光源から照射される光の光量が変化することが考えられる。この場合には、光源から照射された光のうち被検体内の光吸収体（検出対象物）に至る光の光量が変化して、被検体内の光吸収体（検出対象物）を正確に特定することが可能な強度の音響波を得ることができない場合があるという問題点が発生すると考えられる。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、被検体内の検出対象物を正確に特定することが可能な強度の音響波を得ることが可能な光音響画像化装置およびこの光音響画像化装置用の校正用部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の第１の局面による光音響画像化装置は、光源部と、光源部から照射された光を吸収した被検体内の検出対象物から発生する音響波を検出するための検出部と、光源部から照射された光を吸収するとともに、吸収した光の光量に応じた強度の音響波を発生する校正用基準体と、内部に校正用基準体が配置され、被検体に相当する光学特性を有する校正用基準被検体とを含む校正用部材と、を備え、校正用基準体から発生し、検出部により検出された音響波に基づいて、校正が行われるように構成されている。
【０００８】
この発明の第１の局面による光音響画像化装置では、上記のように、光源部から照射された光を吸収するとともに、吸収した光の光量に応じた強度の音響波を発生する校正用基準体を設ける。これにより、校正用基準体から発生する音響波に基づいて光源部から照射された光の光量を知ることができる。そして、内部に校正用基準体が配置され、被検体に相当する光学特性を有する校正用基準被検体を設ける。これにより、被検体に相当する光学特性を有する校正用基準被検体の内部に校正用基準体が配置された状態で光源部から校正用基準体に光を照射することができるので、実際の測定（被検体内の検出対象物を検出する測定）を再現した状態で、校正用基準体から発生する音響波を検出することができる。そして、校正用基準体から発生し、検出部により検出された音響波に基づいて、校正が行われるように光音響画像化装置を構成する。これにより、実際の測定を再現した状態で校正用基準体から発生する音響波に基づいて、容易に、光源部から照射される光の光量を所望の光量になるように調整して、校正を行うことができる。したがって、実際の測定の際に、校正した状態で光源部から被検体内の検出対象物に光を照射することができるので、被検体内の検出対象物を正確に特定することが可能な強度の音響波を得ることができる。
【０００９】
上記第１の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、光源部は、複数の波長の光を照射可能に構成されており、校正用基準体は、複数の波長の光のうち一の波長の光を吸収した場合と、一の波長の光を吸収した場合と略同一の光量の他の波長の光を吸収した場合とにおいて、略同一の強度の音響波を発生するように構成されている。このように構成すれば、光源部が複数の波長の光を照射可能な場合において、波長依存性の低い（波長に応じて吸光係数が変化しないかまたはあまり変化しない）校正用基準体から発生する音響波の強度に基づいて各々の波長の光の光量を容易に知ることができる。したがって、光源部が複数の波長の光を照射可能な場合にも、複数の波長の光の各々において、容易に、光源部から照射される光の光量を所望の光量になるように調整して、校正を行うことができる。
【００１０】
上記第１の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、校正用基準体は、金属からなる基部と、基部の表面に形成され、基部よりも光吸収率が大きく、かつ、熱膨張係数の大きい材料からなる被覆層とを有する。このように構成すれば、金属からなる基部を設けることにより、校正用基準体の剛性を大きくすることができるので、変形しにくくすることができる。また、基部の表面に、基部よりも光吸収率が大きく、かつ、熱膨張係数の大きい材料からなる被覆層を設けることにより、校正用基準体が金属製の基部のみからなる場合に比べて、校正用基準体において光吸収に基づく熱変形を大きくすることができるので、強度の大きい音響波を発生させることができる。その結果、校正用基準体から発生した音響波に基づいて、より確実に、光源部から照射される光の光量を所望の光量になるように調整して、校正を行うことができる。
【００１１】
上記第１の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、光源部は、ＬＥＤ光源部を含む。このように構成すれば、光源部がレーザ光源部である場合に比べて、光源部の消費電力を低減することができる。また、ＬＥＤ光源部から照射される光は、現状では、レーザ光源部から照射されるレーザ光よりも出力が小さくなりやすいため、本発明のように校正用基準体から発生する音響波に基づいて、光源部から照射される光の光量を所望の光量になるように調整して、校正を行うことが特に有効である。
【００１２】
上記光源部がＬＥＤ光源部を含む構成において、好ましくは、ＬＥＤ光源部は、定格電流値以下の第１の電流値においてピークとなる第１の波長のピークと、定格電流値よりも大きい第２の電流値においてピークとなる第１の波長とは異なる第２の波長のピークとを有するとともに、第２の波長のピークの半値幅が第１の波長のピークの半値幅よりも小さい光スペクトラム特性のＬＥＤ素子を有し、第２の電流値においてＬＥＤ光源部のＬＥＤ素子から照射される光により校正用基準体から発生し、検出部により検出された音響波に基づいて、校正が行われるように構成されている。ここで、校正用基準体における吸光係数に波長依存性がある場合（波長に応じて吸光係数が異なる場合）には、半値幅の大きいピークの光ほど、この波長依存性の影響を受けやすいと考えられる。したがって、上記のように構成すれば、第１の波長のピークの半値幅よりも半値幅が小さい第２の波長のピークを有する光を校正用基準体に照射することにより、校正用基準体における吸光係数の波長依存性の影響の少ない音響波を校正用基準体から発生させることができる。その結果、波長依存性がある校正用基準体を用いた場合であっても、校正用基準体から発生する音響波に基づいて、容易に、光の光量を求めることができる。
【００１３】
上記第１の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、制御部をさらに備え、制御部は、校正用基準体から発生し、検出部により検出された音響波に基づいて、校正用基準体が校正用基準被検体の内部の所定の範囲内に位置するか否かを判断するように構成されている。このように構成すれば、校正用基準体が校正用基準被検体の内部の所定の範囲内に位置しないと制御部により判断された場合に、校正用基準被検体の内部の所定の範囲内（校正を行うのに適した所定の範囲内）に位置するように校正用基準体の配置を調整することができる。その結果、校正用基準体が校正用基準被検体の内部の所定の範囲内に位置する状態で、校正用基準体から音響波を発生させることができるので、光量に応じた適正な強度の音響波を発生させることができる。これにより、校正をより正確に行うことができる。
【００１４】
この発明の第２の局面による光音響画像化装置用の校正用部材は、光源部と、光源部から照射された光を吸収した被検体内の検出対象物から発生する音響波を検出するための検出部と、を備える光音響画像化装置用の校正用部材であって、光源部から照射された光を吸収するとともに、吸収した光の光量に応じた強度の音響波を発生する校正用基準体と、内部に校正用基準体が配置され、被検体に相当する光学特性を有する校正用基準被検体と、を備える。
【００１５】
この発明の第２の局面による光音響画像化装置用の校正用部材では、上記のように、光源部から照射された光を吸収するとともに、吸収した光の光量に応じた強度の音響波を発生する校正用基準体と、内部に校正用基準体が配置され、被検体に相当する光学特性を有する校正用基準被検体とを設ける。したがって、第２の局面の光音響画像化装置用の校正用部材を用いることにより、光音響画像化装置において、被検体内の検出対象物を正確に特定することが可能な強度の音響波を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、上記のように、被検体内の検出対象物を正確に特定することが可能な強度の音響波を得ることが可能な光音響画像化装置およびこの光音響画像化装置用の校正用部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１〜第５実施形態による光音響画像化装置の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態による光音響画像化装置の校正用基準体から発生する音響波に基づく校正を説明するための図である。
【図３】本発明の第２実施形態による光音響画像化装置の校正用基準体から発生する音響波に基づく校正を説明するための図である。
【図４】本発明の第２実施形態による光音響画像化装置の校正用基準体の吸収スペクトラム特性を説明するための模式図である。
【図５】本発明の第３実施形態による光音響画像化装置の校正用基準体を説明するための模式的な断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態による光音響画像化装置のＬＥＤ光源部のＬＥＤ素子の光スペクトラム特性を説明するための模式図である。
【図７】本発明の第５実施形態による光音響画像化装置の校正用基準体が校正を行うのに適した所定の範囲内に位置する場合を示す図である。
【図８】本発明の第５実施形態による光音響画像化装置の校正用基準体の位置判断結果通知処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
まず、図１および図２を参照して、本発明の第１実施形態による光音響画像化装置１００の構成について説明する。
【００２０】
本発明の第１実施形態による光音響画像化装置１００は、図１に示すように、２つのＬＥＤ（発光ダイオード）駆動回路１１および１２と、２つのＬＥＤ光源部１３および１４と、校正用部材１５と、検出部１６と、信号処理部１７と、表示部１８とを備えている。なお、２つのＬＥＤ光源部１３および１４は、共に、本発明の「光源部」の一例である。
【００２１】
光音響画像化装置１００は、ＬＥＤ光源部１３および１４から人体などの被検体（図示せず）に光を照射するとともに、照射された光を吸収した被検体内の検出対象物（図示せず）から発生する音響波を検出部１６により検出するように構成されている。また、光音響画像化装置１００は、検出部１６により検出された音響波に基づいて、検出対象物を特定するとともに、画像化することが可能なように構成されている。
【００２２】
また、この光音響画像化装置１００は、図２に示すように、校正用部材１５が含む後述する校正用基準体１５ａから発生し、検出部１６により検出された音響波に基づいて、ＬＥＤ光源部１３および１４から照射される光の光量に関する校正が行われるように構成されている。すなわち、この光音響画像化装置１００は、被検体内の検出対象物から発生する音響波に基づいて被検体の測定を行う被検体測定機能と、校正用基準体１５ａから発生する音響波に基づいて光の光量に関する校正が行われる校正機能とを備えている。
【００２３】
図１に示すように、ＬＥＤ駆動回路１１および１２は、信号処理部１７の制御に基づいて、それぞれ、対応するＬＥＤ光源部１３および１４に流れる電流を制御するように構成されている。具体的には、ＬＥＤ駆動回路１１および１２は、信号処理部１７の制御に基づいて、対応するＬＥＤ光源部１３および１４に流れる電流のオンオフの制御、および、電流の大きさ（電流値）の制御を行うように構成されている。
【００２４】
ＬＥＤ光源部１３および１４は、それぞれ、ＬＥＤ素子１３ａおよび１４ａを有している。ＬＥＤ素子１３ａおよび１４ａは、略同一の波長の光（たとえば、約７００ｎｍ〜約１０００ｎｍ程度の光）が発生するように構成されている。そして、ＬＥＤ光源部１３および１４では、ＬＥＤ駆動回路１１および１２による電流の制御に基づいて、ＬＥＤ素子１３ａおよび１４ａから流れた電流に対応する光が発生する。また、図２に示すように、ＬＥＤ光源部１３および１４は、検出部１６に対して一方側および他方側に配置されるとともに、検出部１６を挟んで互いに対向するように配置されている。すなわち、ＬＥＤ光源部１３および１４は、互いに異なる位置から光を照射可能に構成されている。
【００２５】
ここで、第１実施形態では、校正用部材１５は、校正用基準体１５ａと、校正用基準被検体１５ｂとを含んでいる。
【００２６】
また、第１実施形態では、校正用基準体１５ａは、光源部１３および１４から照射された光を吸収するとともに、吸収した光の光量に応じた強度の音響波を発生するように構成されている。詳細には、校正用基準体１５ａは、吸収した光の光量と発生する音響波の強度との対応関係が予め分かっている部材であり、光を吸収して熱膨張することにより音響波を発生する金属や樹脂などの単一材料または複合材料からなる。なお、安定的に光の光量に関する校正を行う観点から、校正用基準体１５ａとしては、環境変化や経時変化によらず、発生する音響波の強度が吸収した光の光量に応じて略一定となる材料からなるのが好ましい。また、校正用基準体１５ａは、基準被検体１５ｂの内部に配置されている。
【００２７】
校正用基準被検体１５ｂは、水や寒天、ゼラチンなどからなり、内部に光拡散材（脂肪乳剤など）を分散させることにより、図示しない人体などの被検体に相当する光学特性を有するように構成されている。すなわち、校正用部材１５では、被検体を再現した校正用基準被検体１５ｂの内部に、校正用基準体１５ａが配置されている。
【００２８】
検出部１６は、超音波振動素子１６ａを有し、超音波振動素子１６ａが音響波により振動されることにより、音響波（超音波）を検出するように構成されている。また、検出部１６は、検出された音響波に対応する信号を信号処理部１７に出力するように構成されている。
【００２９】
信号処理部１７は、ＣＰＵと、ＲＯＭおよびＲＡＭなどの記憶部とを含み、検出部１６により検出された音響波に対応する信号を処理するように構成されている。たとえば、被検体を測定する場合（被検体測定機能を使用する場合）には、信号処理部１７は、被検体内の検出対象物から発生し、検出部１６により検出された音響波に対応する信号に基づいて、検出対象物を特定して画像化するように構成されている。また、信号処理部１７は、画像化された検出対象物の画像を、表示部１８に表示させるように構成されている。
【００３０】
また、光の光量に関する校正が行われる場合（校正機能を使用する場合）には、信号処理部１７は、校正用基準体１５ａから発生し、検出部１６により検出された音響波に対応する信号に基づいて、光源部１３または１４から校正用基準体１５ａに照射された光の光量が所望の光量であるか否かを判断するように構成されている。また、信号処理部１７は、光源部１３または１４から校正用基準体１５ａに照射された光の光量が所望の光量ではない場合には、ＬＥＤ駆動回路１１および１２を介して、光源部１３または１４から照射される光の光量を所望の光量になるように調整するように構成されている。
【００３１】
また、信号処理部１７は、校正用基準体１５ａが吸収した光の光量と校正用基準体１５ａから発生する音響波の強度との対応関係の情報（たとえば、対応関係のテーブルなど）と、被検体内の検出対象物から所望の音響波を発生させるための所望の光量の情報とを予め有している。
【００３２】
表示部１８は、信号処理部１７による制御に基づいて、被検体内の検出対象物の画像や各種の画面（操作画面、通知画面など）を表示可能に構成されている。
【００３３】
次に、図２を参照して、校正用基準体１５ａから発生する音響波に基づく光の光量に関する校正について説明する。
【００３４】
まず、図２に示すように、ＬＥＤ駆動回路１１の電流の制御に基づいて、検出部１６の一方側に配置されるＬＥＤ光源部１３のＬＥＤ素子１３ａから光が照射される。そして、ＬＥＤ光源部１３から照射された光は、校正用基準被検体１５ｂの内部を進み、校正用基準体１５ａに到達する。ＬＥＤ光源部１３から照射された光のうち校正用基準体１５ａに到達した光は、校正用基準体１５ａにより吸収される。これにより、到達した光の光量に応じた強度の音響波が校正用基準体１５ａから発生する。
【００３５】
そして、校正用基準体１５ａから発生した音響波は、校正用基準被検体１５ｂの内部を進み、検出部１６の超音波振動素子１６ａに到達する。これにより、超音波振動素子１６ａが振動されて、検出部１６により音響波が検出される。
【００３６】
そして、検出部１６により検出された音響波に対応する信号に基づいて、光源部１３から校正用基準体１５ａに照射された光の光量が所望の光量であるか否かが信号処理部１７により判断される。そして、光源部１３から校正用基準体１５ａに照射された光の光量が所望の光量ではない場合には、ＬＥＤ駆動回路１１を介して、光源部１３から照射される光の光量が所望の光量になるように信号処理部１７により調整される。その結果、検出部１６の一方側に配置された光源部１３から照射される光の光量に関する校正が行われる。
【００３７】
そして、光源部１３から照射される光の光量に関する校正が行われた後、検出部１６の他方側に配置されるＬＥＤ光源部１４においても同様に校正が行われる。すなわち、ＬＥＤ光源部１４のＬＥＤ素子１４ａから光が照射され、この光に対応して校正用基準体１５ａにより音響波が発生する。そして、発生した音響波が検出部１６により検出されるとともに、検出部１６により検出された音響波に対応する信号に基づいて、光源部１４から校正用基準体１５ａに照射された光の光量が所望の光量であるか否かが信号処理部１７により判断される。そして、光源部１４から校正用基準体１５ａに照射された光の光量が所望の光量ではない場合には、ＬＥＤ駆動回路１２を介して、光源部１４から照射される光の光量が所望の光量になるように信号処理部１７により調整される。
【００３８】
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００３９】
第１実施形態では、上記のように、ＬＥＤ光源部１３および１４から照射された光を吸収するとともに、吸収した光の光量に応じた強度の音響波を発生する校正用基準体１５ａを設ける。これにより、校正用基準体１５ａから発生する音響波に基づいてＬＥＤ光源部１３および１４から照射された光の光量を知ることができる。そして、内部に校正用基準体１５ａが配置され、被検体に相当する光学特性を有する校正用基準被検体１５ｂを設ける。これにより、被検体に相当する光学特性を有する校正用基準被検体１５ｂの内部に校正用基準体１５ａが配置された状態でＬＥＤ光源部１３および１４から校正用基準体１５ａに光を照射することができるので、実際の測定（被検体内の検出対象物を検出する測定）を再現した状態で、校正用基準体１５ａから発生する音響波を検出することができる。そして、校正用基準体１５ａから発生し、検出部１６により検出された音響波に基づいて、校正が行われるように光音響画像化装置１００を構成する。これにより、実際の測定を再現した状態で校正用基準体１５ａから発生する音響波に基づいて、容易に、ＬＥＤ光源部１３および１４から照射される光の光量を所望の光量になるように調整して、校正を行うことができる。したがって、実際の測定の際に、校正した状態でＬＥＤ光源部１３および１４から被検体内の検出対象物に光を照射することができるので、被検体内の検出対象物を正確に特定することが可能な強度の音響波を得ることができる。
【００４０】
また、第１実施形態では、上記のように、光源部として、ＬＥＤ光源部１３および１４を設ける。これにより、光源部がレーザ光源部である場合に比べて、光源部の消費電力を低減することができる。また、ＬＥＤ光源部１３および１４から照射される光は、現状では、レーザ光源部から照射されるレーザ光よりも出力が小さくなりやすいため、本発明のように校正用基準体１５ａから発生する音響波に基づいて、ＬＥＤ光源部１３および１４から照射される光の光量を所望の光量になるように調整して、校正を行うことが特に有効である。
【００４１】
（第２実施形態）
次に、図１、図３および図４を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、上記第１実施形態の構成とは異なり、光音響画像化装置２００が複数の波長の光を発生するＬＥＤ光源部（ＬＥＤ光源部１１３および１１４）を有する例について説明する。なお、上記第１実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００４２】
本発明の第２実施形態による光音響画像化装置２００は、図１に示すように、２つのＬＥＤ光源部１１３および１１４と、校正用部材１１５とを備えている。なお、２つのＬＥＤ光源部１１３および１１４は、共に、本発明の「光源部」の一例である。
【００４３】
第２実施形態では、図１および図３に示すように、ＬＥＤ光源部１１３および１１４は、互いに異なる波長の光を発生するように構成されている。具体的には、ＬＥＤ光源部１１３は、約７５０ｎｍにピークを有する光を発生するＬＥＤ素子１１３ａを有している。ＬＥＤ光源部１１４は、約８５０ｎｍにピークを有する光を発生するＬＥＤ素子１１４ａを有している。光音響画像化装置２００は、ＬＥＤ光源部１１３とＬＥＤ光源部１１４とにより、複数の波長の光を照射可能に構成されている。
【００４４】
ところで、光音響画像化装置では、一般的に、複数の波長の光源部を用いて、検出対象物の波長に応じた光吸収率の特性（光吸収スペクトラム特性）から、検出対象物を判定（特定）することが行われる。たとえば、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとの吸収スペクトル強度の大小関係が波長８００ｎｍ付近で逆転することが知られている。そこで、上記のように約７５０ｎｍおよび約８５０ｎｍにピークを有する光をそれぞれ照射するＬＥＤ光源部１１３および１１４を用いることによって、得られた音響波により、酸化ヘモグロビンを多く含む物質（検出対象物）と、還元ヘモグロビンを多く含む物質（検出対象物）とを判定（特定）することが可能である。また、光源部から発生する光の波長を適切に選択することにより、酸化ヘモグロビンや還元ヘモグロビン以外の物質の特定も可能である。たとえば、約９４０ｎｍにピークを有する光を発生するＬＥＤ光源部を用いることにより、人体などの被検体内の脂質を特定することも可能である。
【００４５】
また、図３に示すように、ＬＥＤ光源部１１３および１１４は、検出部１６に対して一方側および他方側に配置されるとともに、検出部１６を挟んで互いに対向するように配置されている。すなわち、ＬＥＤ光源部１１３および１１４は、互いに異なる位置から、異なる波長の光を照射可能に構成されている。
【００４６】
また、第２実施形態では、校正用部材１１５は、校正用基準体１１５ａを含んでいる。校正用基準体１１５ａは、約７５０ｎｍおよび約８５０ｎｍの波長の光のうち約７５０ｎｍの波長の光を吸収した場合と、約７５０ｎｍの波長の光を吸収した場合と略同一の光量の約８５０ｎｍ波長の光を吸収した場合とにおいて、略同一の強度の音響波を発生するように構成されている。具体的には、校正用基準体１１５ａは、表面が黒色になるように形成されることにより、約７５０ｎｍの波長の光を吸収した場合と、約７５０ｎｍの波長の光を吸収した場合と略同一の光量の約８５０ｎｍ波長の光を吸収した場合とにおいて、略同一の強度の音響波を発生するように構成されている。
【００４７】
図４には、校正用基準体１１５ａの模式的な光吸収スペクトラム特性を示している。図４に示すように、校正用基準体１１５ａは、表面が黒色になるように形成されることにより、少なくとも波長約６００ｎｍ〜約１１００ｎｍの波長範囲において、略一定の吸光係数（約２．９ｃｍ−１ｍＭ−１）を有している。その結果、校正用基準体１１５ａは、波長約６００ｎｍ〜約１１００ｎｍの波長範囲において吸光係数に波長依存性がない（略一定の吸光係数を有する）ので、吸収する光の光量が略同一であれば、吸収する光の波長に依存することなく略同一の強度の音響波を発生する。したがって、ＬＥＤ光源部１１３および１１４から照射される約７５０ｎｍおよび約８５０ｎｍの光においても、図４に示すように、略一定の吸光係数を有するので、吸収する光の光量が略同一であれば、吸収する光の波長に依存することなく略同一の強度の音響波を発生する。また、校正用基準体１１５ａの表面を黒色に形成する方法としては、たとえば、塗装による表面処理や、黒色の顔料を混合する方法を用いることができる。
【００４８】
そして、この第２実施形態による光音響画像化装置２００においても、ＬＥＤ光源部１１３および１１４の各々から照射され、検出部１６により検出された各々の音響波に基づいて、ＬＥＤ光源部１１３および１１４の各々から照射される光の光量に関する校正が行われる。
【００４９】
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５０】
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００５１】
第２実施形態では、上記のように、複数の波長（たとえば、約７５０ｎｍおよび約８５０ｎｍの２つ）の光のうち一の波長（約７５０ｎｍ）の光を吸収した場合と、一の波長の光を吸収した場合と略同一の光量の他の波長（約８５０ｎｍ）の光を吸収した場合とにおいて、略同一の強度の音響波を発生するように校正用基準体１１５ａを構成する。これにより、上記第２実施形態のＬＥＤ光源部１１３および１１４のように、光音響画像化装置２００が複数の波長の光を照射可能な場合において、波長依存性のない校正用基準体１１５ａから発生する音響波の強度に基づいて各々の波長の光の光量を容易に知ることができる。したがって、上記第２実施形態のＬＥＤ光源部１１３および１１４のように、光音響画像化装置２００が複数の波長の光を照射可能な場合にも、複数の波長の光の各々において、容易に、ＬＥＤ光源部１１３および１１４から照射される光の光量を所望の光量になるように調整して、校正を行うことができる。
【００５２】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００５３】
（第３実施形態）
次に、図１および図５を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、校正用基準体が基部と基部の表面に形成される被覆層とにより構成される例について説明する。なお、上記第１実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５４】
本発明の第３実施形態による光音響画像化装置３００は、図１に示すように、校正用部材２１５を備えている。校正用部材２１５は、校正用基準体２１５ａを含んでいる。
【００５５】
第３実施形態では、図５に示すように、校正用基準体２１５ａは、基部２１５ｃと、基部２１５ｃの略全体を被覆する被覆層２１５ｄとにより構成されている。基部２１５ｃは、ＳＵＳ３０４などの金属からなり、先端部２１５ｅに向けて徐々に先細る針状に形成されている。被覆層２１５ｄは、基部２１５ｃの表面に形成され、基部２１５ｃよりも光吸収率が大きく、かつ、熱膨張係数の大きい材料からなる。基部２１５ｃよりも光吸収率が大きく、かつ、熱膨張係数の大きい材料としては、たとえば、カーボンブラックやチタンブラックなどの光吸収率の大きい黒色の顔料と、アクリル樹脂やフッ素樹脂などの熱膨張係数の大きい樹脂材料とを混合した材料を用いることができる。
【００５６】
また、校正用基準体２１５ａは、被覆層２１５ｄが基部２１５ｃを被覆した状態で、全体として基部２１５ｄの先端部２１５ｅに向けて徐々に先細る針状に形成されている。また、校正用基準体２１５ａは、たとえば寒天からなる校正用基準被検体１５ｂに挿入されることにより、校正用基準体１５ｂの内部に配置されるように構成されている。この場合、全体として基部２１５ｄの先端部２１５ｅに向けて徐々に先細る針状に校正用基準体２１５ａを形成することにより、容易に、校正用基準体２１５ａを校正用基準被検体１５ｂの内部に挿入して、配置することが可能である。
【００５７】
なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５８】
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００５９】
第３実施形態では、上記のように、金属からなる基部２１５ｃと、基部２１５ｃの表面に形成され、基部２１５ｃよりも光吸収率が大きく、かつ、熱膨張係数の大きい材料からなる被覆層２１５ｄとにより校正用基準体２１５ａを構成する。これにより、金属からなる基部２１５ｃを設けることにより、校正用基準体２１５ａの剛性を大きくすることができるので、変形しにくくすることができる。また、基部２１５ｃの表面に、基部２１５ｃよりも光吸収率が大きく、かつ、熱膨張係数の大きい材料からなる被覆層２１５ｄを設けることにより、校正用基準体２１５ａが金属製の基部２１５ｃのみからなる場合に比べて、校正用基準体２１５ａにおいて光吸収に基づく熱変形（熱膨張）を大きくすることができるので、強度の大きい音響波を発生させることができる。その結果、校正用基準体２１５ａから発生した音響波に基づいて、より確実に、ＬＥＤ光源部１３および１４から照射される光の光量を所望の光量になるように調整して、校正を行うことができる。
【００６０】
なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６１】
（第４実施形態）
次に、図１および図６を参照して、第４実施形態について説明する。この第４実施形態では、電流値に応じて光スペクトラム特性の変化するＬＥＤ素子を有するＬＥＤ光源部を用いる例について説明する。なお、上記第１実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００６２】
本発明の第４実施形態による光音響画像化装置４００は、図１に示すように、ＬＥＤ光源部３１３および３１４と、信号処理部３１７とを備えている。
【００６３】
第４実施形態では、ＬＥＤ光源部３１３および３１４は、それぞれ、ＬＥＤ素子３１３ａおよび３１４ａを有している。そして、ＬＥＤ素子３１３ａおよび３１４ａは、共に、定格電流値以下の第１の電流値において最も大きいピークとなる第１の波長のピークと、定格電流値よりも大きい第２の電流値において最も大きいピークとなる第２の波長のピークとを有するとともに、第２の波長のピークの半値幅が第１の波長のピークの半値幅よりも小さい光スペクトラム特性を有している。
【００６４】
ここで、図６を参照して、上記した光スペクトラム特性について説明する。ここでは、定格電流値以下の第１の電流値において、約８５０ｎｍに最も大きいピーク（第１の波長のピーク）を有する場合を例として説明する。
【００６５】
図６に示すように、ＬＥＤ素子３１３ａおよび３１４ａでは、定格電流値以下の第１の電流値（約３Ａ）の電流が流れた場合には、約８５０ｎｍに最も大きいピーク（第１の波長のピーク）を有する光スペクトラム特性の波形（二点鎖線により示す）が得られる。そして、定格電流値よりも大きい第２の電流値（約１５Ａ）の電流が流れた場合には、第１の波長よりも大きい約８６５ｎｍに最も大きいピーク（第２の波長のピーク）を有する光スペクトラム特性の波形（実線により示す）が得られる。そして、第１の電流値における波形と第２の電流値における波形とを比較すると、第２の波長（約８６５ｎｍ）のピークの半値幅Ｄ２が第１の波長（約約８５０ｎｍ）のピークの半値幅Ｄ１よりも小さくなっている。
【００６６】
この光音響画像化装置４００では、被検体の測定の際や、校正の際に照射される光は、極短時間のパルス光であるため、上記のように定格電流値よりも大きい電流値の電流を流したとしても、ＬＥＤ素子３１３ａおよび３１４ａの破壊のおそれは小さい。したがって、光音響画像化装置４００では、定格電流値よりも大きい第２の電流値において、ＬＥＤ光源部３１３および３１４により光を発生させることができる。なお、上記の例では、第１の波長および第２の波長として、それぞれ、約８５０ｎｍおよび約８６５ｎｍを例示したが、第１の波長および第２の波長は、約８５０ｎｍおよび約８６５ｎｍ以外の波長でもよい。また、第１の電流値および第２の電流値として、それぞれ、約３Ａおよび約１５Ａを例示したが、これらの電流値についても、約３Ａおよび約１５Ａ以外の電流値でもよい。
【００６７】
また、第４実施形態では、信号処理部３１７は、校正が行われる場合（校正機能を使用する場合）には、定格電流値よりも大きい第２の電流値の電流を、ＬＥＤ駆動回路１１および１２を介して、それぞれ、ＬＥＤ光源部３１３およびＬＥＤ光源部３１４に供給するように構成されている。
【００６８】
そして、この第４実施形態による光音響画像化装置４００においても、第２の電流値においてＬＥＤ光源部３１３および３１４の各々から照射され、検出部１６により検出された各々の音響波に基づいて、ＬＥＤ光源部３１３および３１４の各々の光の光量に関する校正が行われる。
【００６９】
なお、第４実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００７０】
第４実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００７１】
第４実施形態では、上記のように、定格電流値以下の第１の電流値においてピークとなる第１の波長のピークと、定格電流値よりも大きい第２の電流値においてピークとなる第１の波長とは異なる第２の波長のピークとを有するとともに、第２の波長のピークの半値幅が第１の波長のピークの半値幅よりも小さい光スペクトラム特性のＬＥＤ素子３１３ａおよび３１４ａをＬＥＤ光源部３１３および３１４にそれぞれ設ける。そして、第２の電流値においてＬＥＤ光源部３１３のＬＥＤ素子３１３ａおよびＬＥＤ光源部３１４のＬＥＤ素子３１４ａから照射される光により校正用基準体１５ａから発生し、検出部１６により検出された音響波に基づいて、校正が行われるように構成する。ここで、校正用基準体１５ａにおける吸光係数に波長依存性がある場合（波長に応じて吸光係数が異なる場合）には、半値幅の大きいピークの光ほど、この波長依存性の影響を受けやすいと考えられる。したがって、上記のように構成すれば、第１の波長のピークの半値幅よりも半値幅が小さい第２の波長のピークを有する光を校正用基準体１５ａに照射することにより、校正用基準体１５ａにおける吸光係数の波長依存性の影響の少ない音響波を校正用基準体１５ａから発生させることができる。その結果、波長依存性がある校正用基準体１５ａを用いた場合であっても、校正用基準体１５ａから発生する音響波に基づいて、容易に、光の光量を求めることができる。
【００７２】
なお、第４実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００７３】
（第５実施形態）
次に、図１、図７および図８を参照して、第５実施形態について説明する。この第５実施形態では、校正用基準体が校正用基準被検体の内部の所定の範囲内に位置するか否かを判断する例について説明する。なお、上記第１実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００７４】
本発明の第５実施形態による光音響画像化装置５００は、図１に示すように、信号処理部４１７を備えている。なお、信号処理部４１７は、本発明の「制御部」の一例である。
【００７５】
第５実施形態では、信号処理部４１７（図１参照）は、図７に示すように、校正用基準体１５ａから発生し、検出部１６により検出された音響波に基づいて、校正用基準体１５ａの校正用基準体１５ｂ内部における位置情報を取得するように構成されている。また、信号処理部４１７は、取得された校正用基準体１５ａの位置情報に基づいて、校正用基準体１５ａが校正用基準被検体１５ｂの内部の所定の範囲Ａ（ハッチングにより示す）内に位置するか否かを判断するように構成されている。
【００７６】
また、信号処理部４１７は、校正用基準体１５ａが校正用基準被検体１５ｂの内部の所定の範囲Ａ内に位置しないと判断された場合には、校正用基準体１５ａが校正用基準被検体１５ｂの内部の所定の範囲Ａ内に位置しないことを表示部１８（図１参照）に表示させるように構成されている。これにより、ユーザは、校正用基準体１５ａが校正用基準被検体１５ｂの内部の所定の範囲Ａ内に位置しないことを迅速に知ることが可能である。
【００７７】
ここで、所定の範囲Ａ内とは、校正を行うのに適した所定の範囲内のことである。具体的には、光源部１３および１４から照射される光の光量が十分に大きい範囲内のことであり、この範囲内に校正用基準体１５ａが位置する場合に、光量に応じた適正な強度の音響波が発生する範囲内のことである。なお、この所定の範囲Ａは、光源部の位置や光の照射方向などにより変わるため、実験などにより適宜決定される。
【００７８】
次に、図８を参照して、上記した校正用基準体１５ａの位置判断結果通知処理についてフローチャートに基づいて説明する。なお、光音響画像化装置５００の動作制御は、信号処理部４１７によって行われる。
【００７９】
まず、ステップＳ１において、校正用基準体１５ａから発生する音響波が検出されたか否かが判断される。校正用基準体１５ａから発生する音響波が検出されていないと判断された場合には、ステップＳ１の処理を繰り返す。また、校正用基準体１５ａから発生する音響波が検出されたと判断された場合には、ステップＳ２に進む。
【００８０】
そして、ステップＳ２において、検出された音響波に基づいて、校正用基準体１５ａの位置情報が取得される。この際、ＬＥＤ光源部１３または１４から光を照射したタイミングと、音響波が検出されたタイミングとから、校正用基準体１５ａの校正用基準被検体１５ｂ内部の位置情報が取得される。
【００８１】
そして、ステップＳ３において、校正用基準体の位置が所定の範囲Ａ内か否かが判断される。ステップＳ２において取得された校正用基準体１５ａの位置情報に基づく位置が所定の範囲Ａ内であると判断された場合には、適正な強度の音響波が得られたと考えられるので、校正用基準体１５ａの位置判断結果通知処理が終了される。一方、校正用基準体１５ａの位置情報に基づく位置が所定の範囲Ａ内ではないと判断された場合には、適正な強度の音響波が得られなかったと考えられるので、ステップＳ４に進む。
【００８２】
そして、ステップＳ４において、校正用基準体が所定の範囲Ａ内にないことが表示部１８に表示される。その後、校正用基準体１５ａの位置判断結果通知処理が終了される。
【００８３】
なお、第５実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００８４】
第５実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００８５】
第５実施形態では、上記のように、校正用基準体１５ａから発生し、検出部１６により検出された音響波に基づいて、校正用基準体１５ａが校正用基準被検体１５ｂの内部の所定の範囲Ａ内に位置するか否かを判断するように信号処理部４１７を構成する。これにより、校正用基準体１５ａが校正用基準被検体１５ｂの内部の所定の範囲Ａ内に位置しないと信号処理部４１７により判断された場合に、校正用基準被検体１５ｂの内部の所定の範囲Ａ内（校正を行うのに適した所定の範囲Ａ内）に位置するように校正用基準体１５ａの配置を調整することができる。その結果、校正用基準体１５ａが校正用基準被検体１５ｂの内部の所定の範囲Ａ内に位置する状態で、校正用基準体１５ａから音響波を発生させることができるので、光量に応じた適正な強度の音響波を発生させることができる。これにより、校正をより正確に行うことができる。
【００８６】
なお、第５実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００８７】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【００８８】
たとえば、上記第１〜第５実施形態では、本発明の光源部として、ＬＥＤ光源部１３（１１３、３１３）および１４（１１４、３１４）を用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明は、光源部としてレーザ光源部を用いてもよい。
【００８９】
また、上記第１〜第５実施形態では、光音響画像化装置１００（２００、３００、４００、５００）が２つのＬＥＤ光源部１３（１１３、３１３）および１４（１１４、３１４）を備えた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、光音響画像化装置が１つまたは３つ以上のＬＥＤ光源部を備えていてもよい。
【００９０】
また、上記第２実施形態では、ＬＥＤ光源部１１３と１１４とにより、複数（２つ）の波長の光を照射可能に光音響画像化装置２００を構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、３つ以上の波長の光を照射可能に光音響画像化装置を構成してもよい。
【００９１】
また、上記第２実施形態では、２つのＬＥＤ光源部１１３および１１４が別個に異なる波長の光を照射することにより、複数（２つ）の波長の光を照射可能に光音響画像化装置２００を構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、１つのＬＥＤ光源部が複数の波長のＬＥＤ素子を有することにより、複数の波長の光を照射可能に光音響画像化装置を構成してもよい。
【００９２】
また、上記第３実施形態では、校正用基準体２１５ａを、全体として基部２１５ｄの先端部２１５ｅに向けて徐々に先細る針状に形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、校正用基準体を針状以外の形状に形成してもよい。
【００９３】
また、上記第３実施形態では、基部２１５ｃの略全体を被覆するように被覆層２１５ｄを構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、基部の一部を被覆するように被覆層を構成してもよい。この場合、少なくとも基部における光源部の配置される側の面を被覆層により被覆することが好ましい。
【００９４】
また、上記第５実施形態では、校正用基準体１５ａが校正用基準被検体１５ｂの内部の所定の範囲Ａ内に位置しないと判断された場合には、校正用基準体１５ａが校正用基準被検体１５ｂの内部の所定の範囲Ａ内に位置しないことを表示部１８に表示させた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、校正用基準体が校正用基準被検体の内部の所定の範囲内に位置しないと判断された場合には、校正用基準体が校正用基準被検体の内部の所定の範囲内に位置しないことを表示部に表示させる以外の方法によりユーザに通知してもよい。たとえば、音声や表示灯などの方法によりユーザに通知してもよい。
【００９５】
また、上記第５実施形態では、説明の便宜上、本発明の信号処理部４１７の処理を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、信号処理部４１７の処理動作を、イベントごとに処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。
【符号の説明】
【００９６】
１３、１４、１１３、１１４、３１３、３１４  ＬＥＤ光源部
１３ａ、１４ａ、１１３ａ、１１４ａ、３１３ａ、３１４ａ  ＬＥＤ素子
１５、１１５、２１５  校正用部材
１５ａ、１１５ａ、２１５ａ  校正用基準体
１５ｂ  校正用基準被検体
１００、２００、３００、４００、５００  光音響画像化装置
２１５ｃ  基部
２１５ｄ  被覆層
４１７  信号処理部（制御部）
【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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