(57)【要約】【課題】患部の治療効果を高めることができる治療装置を提供する。【解決手段】光源と、光源からの光を被検体に照射する照射部と、照射部が光を照射することにより被検体から伝搬する音響波を受信して電気信号を出力する受信部と、受信部から出力される電気信号に基づいて被検体の特性情報を取得する処理部と、被検体の温度を変更できるように構成された温度調整部と、特性情報に基づいて温度調整部を制御する温度制御部と、を有する治療装置を用いる。【選択図】図１
2016123520.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する照射部と、
前記照射部が前記光を照射することにより前記被検体から伝搬する音響波を受信して電気信号を出力する受信部と、
前記受信部から出力される電気信号に基づいて前記被検体の特性情報を取得する処理部と、
前記被検体の温度を変更できるように構成された温度調整部と、
前記特性情報に基づいて前記温度調整部を制御する温度制御部と、
を有する治療装置。
【請求項２】
前記被検体の温度を検出する温度検出部を更に有し、
前記処理部は、
前記温度検出部により検出された前記被検体の温度に基づいて、前記被検体のグリューナイゼン係数を取得し、
前記グリューナイゼン係数および前記電気信号に基づいて、前記特性情報を取得する
請求項１に記載の治療装置。
【請求項３】
光源と、
前記光源からの光を被検体に照射する照射部と、
前記照射部から照射され、前記被検体を伝搬した光を受信して電気信号を出力する光検出部と、
前記光検出部から出力される電気信号に基づいて前記被検体の特性情報を取得する処理部と、
前記被検体の温度を変更できるように構成された温度調整部と、
前記特性情報に基づいて前記温度調整部を制御する温度制御部と、
を有する治療装置。
【請求項４】
前記処理部は、前記特性情報として、前記被検体内部のヘモグロビン量を取得する
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の治療装置。
【請求項５】
前記処理部は、前記被検体の特性情報として、前記被検体内部の血液量についての情報を取得する
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の治療装置。
【請求項６】
前記温度調整部は溶媒を収容し、前記溶媒の温度を変更させることにより前記被検体の温度を変更できるように構成され、
前記温度制御部は、前記特性情報に基づいて前記溶媒の温度を制御する
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の治療装置。
【請求項７】
前記温度制御部は、前記溶媒の温度を所定の範囲内とするように前記温度調整部を制御する
請求項６に記載の治療装置。
【請求項８】
前記温度制御部は、前記溶媒の温度が摂氏０度以下または摂氏４２度以上とならないように前記温度調整部を制御する
請求項６または７に記載の治療装置。
【請求項９】
前記特性情報の目標値を設定する設定部を更に有し、
前記温度制御部は、前記処理部により取得される前記特性情報が前記目標値に近づくように前記温度調整部を制御する
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の治療装置。
【請求項１０】
操作者が前記特性情報に関する情報を入力できるように構成された入力部を更に有し、
前記設定部は、前記入力部により入力された前記特性情報に関する情報に基づいて前記目標値を設定する
請求項９に記載の治療装置。
【請求項１１】
前記特性情報の目標値を設定する設定部を更に有し、
前記温度調整部は溶媒を収容し、前記溶媒の温度を変更させることにより前記被検体の温度を変更できるように構成され、
前記温度制御部は、前記処理部により取得された前記特性情報が前記目標値に達したときに、前記溶媒の昇温、保温、または降温を切り替えるように前記温度調整部を制御する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の治療装置。
【請求項１２】
前記被検体の特性情報を表示する表示部をさらに有する
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の治療装置。
【請求項１３】
前記温度調整部は、前記特性情報に基づいて、前記被検体に対して圧力を加えることができるように構成されている
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の治療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アイシングや温熱療法やクライオキネティックスにおいて、患部を冷やしたり温めたり圧迫したりすることにより、怪我の予防や治療が行われている。例えば、特許文献１には、温度センサーで測定された患者の体温に基づき、患者の体温が予め設定した体温の時間推移に従うように昇温、保温及び降温するように温熱治療を行う装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１８７３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、患部の温度からは、治療効果に寄与する患部の血液量がどの程度であるかはわからない。そのため、特許文献１のように、測定された患部の温度によって、付与する温度を制御する方法では十分な治療効果が得られない可能性がある。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑み、患部の治療効果を高めることができる治療装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、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する照射部と、前記照射部が前記光を照射することにより前記被検体から伝搬する音響波を受信して電気信号を出力する受信部と、前記受信部から出力される電気信号に基づいて前記被検体の特性情報を取得する処理部と、前記被検体の温度を変更できるように構成された温度調整部と、前記特性情報に基づいて前記温度調整部を制御する温度制御部と、を有する治療装置である。
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、光源と、前記光源からの光を被検体に照射する照射部と、前記照射部から照射され、前記被検体を伝搬した光を受信して電気信号を出力する光検出部と、前記光検出部から出力される電気信号に基づいて前記被検体の特性情報を取得する処理部と、前記被検体の温度を変更できるように構成された温度調整部と、前記特性情報に基づいて前記温度調整部を制御する温度制御部と、を有する治療装置である。
【発明の効果】
【０００７】
上記のように、本発明によれば、患部の治療効果を高めることができる治療装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の治療装置の実施例１を示すブロック図
【図２】本発明の治療装置の実施例２を示すブロック図
【図３】本発明の治療装置の実施例３を示すブロック図
【図４】実施例３の治療装置における表示部の画面を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳しく説明する。なお、同一の構成要素には原則として同一の参照番号を付して、説明を省略する。ただし、以下に記載されている詳細な計算式、計算手順などは、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。
本発明の装置には、被検体に近赤外線等の光（電磁波）を照射することにより被検体内で発生した音響波を受信して、被検体の特性情報を画像データとして取得する光音響効果を利用した装置を含む。光音響効果を利用した装置の場合、取得される被検体の特性情報とは、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。物質の濃度分布とは、例えば、酸素飽和度分布、トータルヘモグロビン濃度分布、酸化・還元ヘモグロビン濃度分布などである。また、これらの特性情報から観察部位の炎症度合いを推定し、その情報を特性情報としてもよい。
また、複数位置の被検体の特性情報を、２次元または３次元の特性分布として取得してもよい。特性分布は被検体の特性情報を示す画像データとして生成され得る。
本発明でいう音響波とは、典型的には超音波であり、音波、超音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。音響検出器（例えば探触子）は、被検体内で発生した音響波を受信する。
【００１０】
＜実施例１＞
図１は、本発明の実施の形態に係る治療装置の実施例１を示すブロック図である。実施例１の治療装置１００（以下「装置１００」と略称する）は、単波長のパルス光１１を被検体１に照射する照射部３を有する。さらに、装置１００は、被検体１内の吸収体９が照射部３からの光のエネルギーを吸収して発生する光音響波１０を検出してアナログ電気信号に変換するとともに、出力する音響波検出部４（受信部に対応する）を有する。さらに、装置１００は、音響波検出部４から出力されるアナログ電気信号を入力し、そのアナログ電気信号を増幅するとともに、アナログ／デジタル変換してなるデジタル信号を生成して出力する信号処理装置１４を有する。さらに、装置１００は、信号処理装置１４から出力されるデジタル信号を用いて被検体１の特性情報を算出する計算処理部５（処理部に対応する）を有する。なお、本発明に係る装置で得られる特性情報は、被検体内の血液量を反映した情報を含む。さらに装置１００は、被検体１の温度を変えるために被検体１の周りに被検体１と接触するように設けられた溶媒１２入りのウォーターバック２を有する。さらに、装置１００は、溶媒１２の温度を変えることで間接的に被検体１の温度を変える温調部６を有する。さらに、装置１００は、操作者がヘモグロビン量などの被検体１の特性情報に関する目標値を入力可能な入力部７を有する。設定部としての計算処理部５は、入力部７により入力された情報に基づいて、被検体１の特性情報の目標値を設定する。さらに、装置１００は、計算処理部５により得られた被検体１の特性情報と、計算処理部５により設定された特性情報の目標値とに基づいて温調部６を制御する制御部８を有する。また、装置１００は、得られた被検体の特性情報や設定された特性情報の目標値等を表示する表示部を有する。
【００１１】
≪各構成要素の詳細について≫
上記した装置１００の各構成要素について、それぞれの詳細な材料、構造、および機能を説明する。
【００１２】
（照射部）
照射部３は、図示しない照射光学系を有しており、光源１５からのパルス光を照射光学系により光を広げてから被検体１に照射するようにする。光源は、５ナノ秒乃至５０ナノ秒のパルス光を発生可能なものである。光源は、大きな出力が得られるレーザーが好ましい。しかしこれに限られず、光源では、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。光源に用いるレーザーは、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種々のレーザーが適用できる。光源に用いるレーザーは、理想的には、出力が強く連続的に波長を変えられるものであって、例えばＮｄ：ＹＡＧ励起のＴｉ：ｓａレーザーや、アレキサンドライトレーザーがよい。光源では、異なる波長の単波長レーザーを複数保有するようにしても良い。
【００１３】
照射部３は、照射光学系を用いて光源１５から射出されたパルス光を被検体に照射する。照射光学系は、典型的には光を反射するミラーや光を拡大するレンズや光を拡散させる拡散板などの光学部品である。光源１５からのパルス光は、このような光学部品により所望の照射光分布形状に加工されながら被検体に導かれる。しかしこれに限られず、光源１５からのパルス光は、光ファイバなどの導波路などを用いて伝搬させるようにしても良い。光学部品は、光源１５から発せられたパルス光が被検体１に所望の形状で照射することができるものであれば、どのようなものを用いてもかまわない。なお、パルス光は、レンズで集光させるよりも、ある程度の面積に広げる方が被検体１への安全性ならびに診断領域を広げられるという観点で好ましい。なお、照射部３では、パルス光１１を、被検体１に向けて異なる方向から照射するようにしても良い。この場合には、照射部では、図示しない光照射部走査機構を設けるとともに、光照射部走査機構が被検体１に向けて異なる方向から照射するようにしても良い。
【００１４】
（音響波検出部）
音響波検出部４は、被検体１の表面または内部で発生する光音響波を検出するとともに、その光音響波をアナログ信号である電気信号に変換する。音響波検出部４は、探触子あるいはトランスデューサとも呼ばれる。音響波検出部４は、圧電現象を用いたトランスデューサ、光の共振を用いたトランスデューサ、容量の変化を用いたトランスデューサなど音響波信号を検出できるものであれば、どのようなものを用いてもよい。なお、音響波検出部４は、音響波検出素子が１次元、または２次元に複数並べて配列されてなるようにするとともに、音響波検出部走査機構によって機械的に走査可能に構成されていることが好ましい。こうすることで、複数の位置で音響波を検出することができ、被検体の特性情報の取得精度が向上する。また、音響波検出部４は、音響レンズでフォーカスされた単一素子であっても良く、こうすることで音響波発生源の位置が特定できるようにしても良い。
【００１５】
（信号処理装置）
信号処理装置１４は、音響波検出部４から入力したアナログ電気信号を増幅するとともに、デジタル信号に変換する。信号処理装置１４は、典型的には増幅器、Ａ／Ｄ変換器、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）チップなどで構成される。信号処理装置１４は、音響波検出部４から入力されるアナログ電気信号が複数ある場合は、同時に複数の信号を並列処理できるようにしても良い。それにより、装置１００では、被検体１の特性情報を取得するまでの時間を短縮できる。また被検体１と音響波検出部４との相対位置が同一の状態で光音響波が検出されたときは、その検出結果であるアナログ電気信号またはデジタル信号は積算されて、一つの信号にするようにしても良い。積算の方法は、信号同士を足し合わせるだけでも良いし、信号同士を足し合わして足し合わせた数で割る方法でも良いし、信号にそれぞれ重みを付けて足しわせても良い。
【００１６】
（計算処理部）
計算処理部５は、光量分布の算出や画像再構成などを行うことにより被検体の特性情報を取得する。計算処理部５は、典型的にはワークステーションなどを有し、画像再構成処理などがあらかじめプログラミングされたソフトウェアにより画像再構成処理などを行う。計算処理部５では、上記特性情報の算出のための各処理を各別に行う複数のハードウェアを設けるようにしても良い。なお、被検体内で発生する音響波の強度は、被検体の温度
に依存したグリューナイゼン係数に比例した強度になる。そのため、計算処理部５は、後述する温度センサー１６によって検出される被検体１の温度に基づいてグリューナイゼン係数を換算し、このようにして得られたグリューナイゼン係数を用いて被検体１の特性情報を取得することが好ましい。
【００１７】
（被検体）
被検体１は、装置１００の構成ではないが説明の便宜上ここで説明する。被検体１は、特に人間で、肉離れや関節炎などを起こしやすい部位である足首、膝、ふくらはぎ、太もも、肩、ひじ、手首、腕、背中、首などである。しかしこれに限られず、被検体１は、動物であってもよい。
【００１８】
（吸収体）
吸収体９は、装置１００の構成ではないが説明の便宜上ここで説明する。吸収体９は、特に血管や炎症で起きた腫れた部位の血溜まりや、あざなどの内出血の箇所である。吸収体９は、パルス光１１が吸収されるものであれば何でもよい。
【００１９】
（ウォーターバック）
ウォーターバック２は、被検体１と接触可能に構成されている。ウォーターバック２は、被検体１と接触することで、ウォーターバック２と被検体１と間での熱伝導により被検体１を冷やしたり、温めたりするための溶媒１２が封入されたビニールバックである。しかしこれに限られず、ウォーターバック２は、溶媒１２を封入し、被検体１に温度を伝搬できれば何でもよい。また、ウォーターバック２は、溶媒を介して、被検体１に圧力を加えることができるようにしても良い。また、ウォーターバック２は、安全性のため、ある圧力以上の圧力がかからないような安全弁といった安全機構を設けるようにしても良い。ウォーターバック２では、このような安全機構により所定の圧力範囲である例えば０ｍｍＨｇから２００ｍｍＨｇ間の圧力範囲でしか圧力をかけられないようにしても良い。また、音響波検出部４では、ウォーターバック２を介して光音響波を音響波検出部４で受信するようにしても良い。この場合は、ウォーターバック２は、被検体１との音響マッチングがよいもので構成されるのが望ましい。ウォーターバック２では、被検体１の温度やウォーターバック２内の溶媒１２の温度を測定できる温度センサー１６（温度検出部に対応する）を設けるようにしても良い。ウォーターバック２は、被検体１の血圧を測定可能な血圧計を設けるようにしても良い。これにより、血圧計の測定結果を後述の計算処理部５に入力して、その入力結果に応じて溶媒１２の温度を調整することができる。
【００２０】
（溶媒）
溶媒１２は、保冷剤などで使う高吸収性ポリマーに水を含ませてなるものでも良いし、水だけからなるものでも良い。しかしこれに限られず、溶媒１２は、被検体１に均一に熱を伝えられる媒質であればどのようなものでもよい。溶媒１２は、ポンプなどで圧力がかけられる液体・気体が望ましい。また、音響波検出部４は、ウォーターバック２と溶媒１２とを介して光音響波を受信するようにしても良い。この場合は、溶媒１２は、音響減衰が低く、ウォーターバック２との音響マッチングがよい液体からなることが望ましい。
【００２１】
（温調部）
温調部６は、溶媒１２を温めるヒーターと、溶媒１２を冷やすペルチェ素子とからなる。温調部６は、溶媒１２を温めるヒーターと、溶媒１２を冷やすペルチェ素子とを用いることで、温度センサー１６での測定結果に基づき、制御部８において指定された温度で、溶媒１２の温度を保つものである。また、温調部６では、溶媒１２の温度が所定の温度範囲を超えるとき、例えば、摂氏４２度以上または摂氏０度以下になると、ヒーターおよびペルチェ素子の駆動を中止する安全機構を設けるようにしても良い。すなわち、このようにすることで、摂氏０度から摂氏４２度の範囲内でヒーターおよびペルチェ素子を駆動さ
せることもできる。
本実施例において、ウォーターバック２および温調部６を温度調整部とすることができる。なお、本発明に係る温度調整部は、被検体１の温度を変えることができるものであれば、上記に限らずいかなるものであってもよい。
【００２２】
（制御部）
制御部８は、計算処理部５により取得された被検体の特性情報と、計算取得部により設定された被検体の特性情報の目標値とに基づいて、温調部６が被検体を昇温、保温及び降温するシーケンスを決定する。そして制御部８は、その決定したシーケンスに基づいて温調部６を制御する。
なお、本発明に係る温度制御部は、被検体の特性情報に基づいて、治療のニーズに応じた所望のタイミングで被検体の昇温、保温及び降温を制御することができる。また、本発明に係る温度制御部は、被検体１の温度を変えるように温度調整部を制御することができる限り、温度調整部のいかなるパラメータを制御してもよい。
【００２３】
（入力部）
入力部７は、特性情報の目標値や、溶媒１２の温度、その維持時間などの測定パラメータを操作者が入力できる入力装置である。入力部７は、マウスやキーボードでもよいし、タッチパネルでもよい。なお、これに限られず、入力部７は、上記情報を入力可能なものであればどのようなものでもよい。
【００２４】
（表示部）
表示部１３は、シーケンスの進み具合や、温調部６の設定温度や実際の被検体１や溶媒１２の温度、被検体の特性情報を視認できるように表示するモニターである。表示部１３は、被検体１からウォーターバック２を取り外すタイミングを教えるブザーを鳴らすようにしても良い。なお、装置１００は、被検体から音響調整部を取り外すタイミングを通知するあらゆる手段の通知部を備えていてもよい。
以下、本発明に係る治療装置を用いた温度制御方法の一例を説明する。
例えば、制御部８は、まず溶媒１２の温度を降温用の温度とするように温調部６を制御し、被検体１の温度を下げる。一方、計算処理部５が被検体内のヘモグロビン量を取得する。制御部８は、計算処理部５により取得されたヘモグロビン量が目標値に達したところで、所定の時間、溶媒１２の温度を維持するように温調部６を制御する。これにより、ヘモグロビン量が目標値であるときに、被検体の温度が一定に保たれると考えられる。続いて、制御部８は、ヘモグロビン量が目標値に達してから所定の時間が経過したところで、溶媒１２の温度を昇温用の温度とするように温調部６を制御し、被検体１の温度を上昇させる。以上のように、制御部８は、被検体の特性情報に基づいて、被検体の昇温、保温及び降温を所望のタイミングで制御することができる。
なお、制御部８は、被検体の特性情報に基づいて、被検体の温度調整に加え、被検体に加える圧力を制御することにより、さらに治療効果を高めてもよい。例えば、上記例の場合、制御部８は、ヘモグロビン量が目標値に達し、被検体の温度を一定に保っている間に、被検体に圧力を加えるように、ウォーターバッグ２への溶媒１２の流入量を制御してもよい。
【００２５】
＜実施例２＞
図２は、本発明の実施の形態に係る治療装置の実施例２を示すブロック図であり、図１に対応する部分には同一の番号を付して、必要のない限り説明を省略する。実施例２の治療装置は、拡散光伝搬を用いる治療装置２００（以下「装置２００」と略称する）である。装置２００は、光源１５ａが発生した単波長の光を被検体１に照射する照射部３と、吸収体９が光の一部のエネルギーを吸収して、光検出部４ａに届いた光を受信してその受信した光をアナログ電気信号に変換する光検出部４ａとを有する。さらに装置２００は、ア
ナログ電気信号を用いて被検体の特性情報を算出する計算処理部５と、被検体１の温度を変えるために被検体１に接触するとともに被検体１の周りに設けられた溶媒１２入りのウォーターバック２とを有する。さらに装置２００は、溶媒１２の温度を変えることで、被検体１の温度を変える温調部６と、操作者が被検体の特性情報の目標値を入力できる入力部７とを有する。さらに装置２００は、計算処理部５により取得された被検体１の特性情報と設定された目標値に基づいて温調部６を制御する制御部８と、被検体の特性情報や特性情報の目標値等を表示する表示部とを有する。本実施例の照射部３、光検出部４ａ、および計算処理部５以外の構成については実施例１と同様であるため、ここでは説明を省略するとともに実施例１の構成と異にする部分である上記構成についてのみ説明する。
【００２６】
（照射部）
照射部３ａは、光源１５ａおよび照射光学系から成る。光源１５ａは、発光ダイオードやレーザーなどを用いても良い。光源１５ａは、なるべく大きな出力が得られるものが好ましい。光源１５ａに用いるレーザーは、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種々のレーザーが適用できる。ここで、拡散光伝搬計測では、短パルス測定と、強度変調光測定と、連続光測定がある。短パルス測定に用いる場合の光源は、数十ピコ秒〜１００ピコ秒のパルス光を出力できるものが望ましい。強度変調光測定に用いる場合の光源１５ａは、十ＭＨｚ〜数百ＭＨｚで強度変調できるものが望ましい。連続光測定に用いる場合の光源は、連続的に安定した光を出力できるものが望ましい。光源１５ａは、パルス光を出力できるものや、単波長レーザーダイオードを測定に用いたい波長分だけ複数有して成るものであって、強度変調光、連続光を出力可能なものが望ましい。照射光学系は、実施例１と同様のものを用いても良い。なお、照射部３ａでは、光源１５ａからの光を、被検体１に向けて異なる方向から照射するようにしても良い。この場合には、照射部３ａでは、図示しない光照射部走査機構を設けるとともに、光照射部走査機構が被検体１に向けて異なる方向から照射するようにしても良い。
【００２７】
（光検出部）
光検出部４ａは、被検体１の表面および内部を伝搬してきた光を検出するものである。光検出部４ａは、光を検出し、アナログ信号である電気信号に変換する。光検出部４ａは、フォトマルチプライヤーやアバランシェフォトダイオード、フォトンカウンティングなどを用いても良い。光検出部４ａは、光をある程度集めて受信するために、被検体１から表面および内部を伝搬してきた光をレンズで集光させてから検出するようにしても良い。
【００２８】
（信号処理装置）
信号処理装置１４ａは、光検出部４ａから入力したアナログ電気信号を増幅するとともに、デジタル信号に変換する。信号処理装置１４ａは、典型的には増幅器、Ａ／Ｄ変換器、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）チップなどで構成される。信号処理装置１４ａは、光検出部４ａから入力されるアナログ電気信号が複数ある場合は、同時に複数の信号を並列処理できるようにしても良い。それにより、装置２００では、被検体１の特性情報を取得するまでの時間を短縮できる。
【００２９】
（計算処理部）
計算処理部５ａは、被検体１の特性情報を取得する。計算処理部５ａでは、典型的にはワークステーションなどを有し、画像再構成処理などがあらかじめプログラミングされたソフトウェアにより画像再構成処理などを行う。光の検出信号を利用した装置の場合、取得される被検体の特性情報とは、被検体内部の吸収係数分布、散乱係数分布、組織を構成する物質の濃度分布を示す。物質の濃度分布とは、例えば、酸素飽和度分布、トータルヘモグロビン濃度分布、酸化・還元ヘモグロビン濃度分布などである。また、これらの特性情報から観察部位の炎症度合いを推定し、その情報を特性情報としてもよい。
なお、計算処理部５ａでは、上記特性情報の算出のための各処理を各別に行う複数のハ
ードウェアを設けるようにしても良い。
本実施例において検出される光の強度は、実施例１で発生する音響波の強度のように被検体１の温度に依存しないため、被検体１の温度に基づいて特性情報を取得しなくてもよい。すなわち、本実施例に係る装置は、得られる特性情報の精度を向上させるために、被検体１の温度を検出するための温度センサーを備えていなくてもよい。
（溶媒）
溶媒１２は、保冷剤などで使う高吸収性ポリマーに水を含ませてなるものでも良いし、水だけからなるものでも良い。また、比熱の大きい気体でもよい。しかしこれに限られず、溶媒１２は、被検体１に均一に熱を伝えられる液体・気体等であればどのようなものでもよい。溶媒１２は、ポンプなどで圧力がかけられる液体・気体が望ましい。
【００３０】
＜実施例３＞
図３は、本発明の実施の形態に係る治療装置の実施例３を示すブロック図であり、図１または図２に対応する部分には同一の番号を付して、必要のない限り説明を省略する。本実施例において、被検体は、人間の被検体１０１である。本実施例の治療装置３００（以下「装置３００」と略称する）は、被検体１０１内のハムストリングの肉離れを起こした患部を冷やす・温める・圧力をかけることにより治療を行うものである。装置３００は、光音響画像に基づいて判断可能な患部周辺の血管内の血液量の増減量から被検体の昇温、保温及び降温を行うタイミングや期間を決定する。以下に本実施例の各構成について説明する。
【００３１】
ウォーターバック１０２は、被検体１０１である人間の太股に巻かれている。ウォーターバック１０２は、自身の内部に溶媒１０９である水を収容している。ウォーターバック１０２では、溶媒１０９の温度を測定できる溶媒温度計１１１と、被検体１０１の温度を測定できる被検体温度計１１０が設けられており、制御部であるワークステーション１１６に電気的に結合されている。また、ウォーターバック１０２は、ポンプ付き温調機１１３と結合されているドレイン１１４が設けられている。ポンプ付き温調機１１３内で温度調整された溶媒１０９は、ドレイン１１４を介してウォーターバック１０２内に流入することにより、被検体１０１に温度を伝えることができる。ポンプ付き温調機１１３は、ワークステーション１１６に信号の送受信可能に結合されており、ワークステーションにより設定温度が制御されている。
【００３２】
光源１０５は、パルス光を発射するものであり、ＹＡＧレーザー励起のＴｉ：ｓａレーザーである。光源１０５から射出された波長７９７ｎｍのパルス光は、導光波路１０４である光バンドルファイバーをとおって、照射光学系１０３に入る。
【００３３】
照射光学系１０３は、その入った光を広げてパルス光１０７として被検体１０１に照射する。照射光学系１０３は、拡大レンズとパルス光１０７の一部の光量を測定する光量測定部からなる。被検体１０１に入ったパルス光１０７は、被検体１０１内を散乱しながら伝搬し、患部周辺の吸収体１０６である血液に吸収されることにより光音響波１０８を発生させる。
【００３４】
２Ｄアレイ探触子１１２は、その発生した光音響波１０８を受信してアナログ電気信号に変換するとともに、そのアナログ電気信号を信号処理装置１１５に送出する。２Ｄアレイ探触子１１２は、３ＭＨｚ帯域中心のｃＭＵＴで幅が１ｍｍの素子を２次元に２０ｘ３０個配列してなるものである。
【００３５】
信号処理装置１１５は、その送出されたアナログ電気信号をアナログ／デジタル変換してデジタル信号を生成する。
【００３６】
ワークステーション１１６では、信号処理装置１１５で生成されたデジタル信号を入力し、その入力したデジタル信号と実装されたプログラムとに基づいてＵＢＰ法（ユニバーサルバックプロジェクション法）により画像再構成を行う。ワークステーション１１６は、その画像再構成に基づいて初期音圧を算出する。ワークステーション１１６はまた、有限要素法で拡散方程式を解くことにより被検体１０１内部の光量分布を算出する。ワークステーション１１６は、これらの初期音圧分布Ｐ０と、光量分布φと、被検体１のグリューナイゼン定数Γと、式（１）とに基づいて、吸収係数分布μａを算出する。
Ｐ０＝Γμａφ・・・式（１）
なお、被検体内で発生する音響波の強度は、被検体の温度に依存したグリューナイゼン係数に比例した強度になる。そのため、計算処理部５は、被検体温度計１１０によって検出される被検体１の温度に基づいてグリューナイゼン係数を換算し、このようにして得られたグリューナイゼン係数を用いて被検体１の特性情報を取得することが好ましい。
【００３７】
さらに、ワークステーション１１６は、その算出結果である吸収係数分布μａに基づいて血液量分布やヘモグロビン量分布を算出するものである。光源１０５では、出力できる光の波長を少なくとも２波長とするようにしても良い。そして、ワークステーション１１６は、各波長に基づいて各別に光音響測定することにより、吸収係数スペクトルを取得して酸素飽和度や、ある物質の濃度分布を算出するようにしても良い。ワークステーション１１６は、被検体の特性情報の目標値を操作者が入力するためのキーボード１１７と信号の送受信可能に結合されている。ワークステーション１１６は、表示部１１８であるモニターと信号の送受信可能に結合されている。表示部１１８であるモニターは、シーケンス、シーケンスにより実行される処理の進捗状況、被検体１０１内部における患部周辺の吸収係数分布、血液量分布、ヘモグロビン量分布、溶媒１０９の温度、被検体１０１の温度などを表示する。
【００３８】
ワークステーションは、被検体の特性情報としてのヘモグロビン量の目標値を設定する。ここでは操作者が入力部を用いて目標値を設定する例を示したが、目標値の設定方法はこれに限定されない。例えば被検体の設置に応じて、ワークステーションが記憶装置に記憶された目標値を取得し、設定してもよい。
【００３９】
図４は、実施例３の治療装置における表示部の画面を示す図である。表示部１１８に表示されているヘモグロビン量分布画像２０１では、血管を流れる血液２０２、肉離れによる内出血などの患部２０３を見て取ることができる。表示部１１８では、画像化領域（関心領域）の一部を指定領域２０４、２０５として区切り、指定領域２０４でのヘモグロビン量２１４、指定領域２０５でのヘモグロビン量２１５を表示できる。また、表示部１１８では、ヘモグロビン量の目標値２１１も表示できる。また、表示部１１８に設けられた表示領域２０７は、指定領域２０４のヘモグロビン量の時間推移２１３、指定領域２０５のヘモグロビン量の時間推移２１２を表示可能である。また、表示領域２０７は、キーボード１１７を用いて入力されたヘモグロビン量の目標値２１１を表示可能である。表示領域２０７の横軸は、開始ボタン２２１を押してからの経過時間であり、一時停止状態でも各推移を順次表示していく。
【００４０】
さらに、表示部１１８の表示画面では、現在の被検体１０１の温度を表示する被検体温度表示部２１６、現在の溶媒１０９の温度を表示する溶媒温度表示部２１７、現在の圧力を表示する圧力表示部２１８が設けられている。表示部１１８の表示画面では、治療を開始する開始ボタン２２１、治療を一時停止する一時停止ボタン２２２、治療を終了する終了ボタン２２３が設けられている。表示部１１８の表示画面では、現在の設定温度を表示する設定温度表示部２１９、現在の設定圧力を表示する設定圧力表示部２２０、一時停止時に設定温度や設定圧力を変えることができる設定値変更ボタン２２４が設けられる。設定値変更ボタン２２４は、指定領域でのヘモグロビン量２１４、２１５、指定領域でのヘ
モグロビン量の推移２０７を見ながら人が温度を設定できるように設けられても良い。
【００４１】
装置３００は、安全機構を設けるようにしても良い。例えば、この安全機構は、装置３００が２波長の光を被検体１０１に照射することにより、酸素飽和度を算出できるものである場合において、以下のようにしても良い。すなわち、安全機構は、指定領域２０４あるいは２０５での光照射後の血液の量が、その光の照射前のものと比較して１０％以上下がったら、圧力をかけるのを中止し、或いは温度を下げることを中止するようにしても良い。
【００４２】
以上の構成を持つ治療装置によれば、特性情報の目標値が設定された上で、被検体の特性情報や現在の温度を操作者または制御装置が参照しながら被検体の温度を調整できる。これにより、被検体の状態に応じて適切な温度制御が行われるので、良好な治療効果が期待できる。
【００４３】
＜実施例４＞
記憶装置に記録されたプログラムを読み込み実行することで前述した実施例の機能を実現するシステムや装置のコンピュータ（またはＣＰＵ、ＭＰＵ等のデバイス）によっても、本発明を実施することができる。また、例えば、記憶装置に記録されたプログラムを読み込み実行することで前述した実施例の機能を実現するシステムや装置のコンピュータによって実行されるステップからなる方法によっても、本発明を実施することができる。この目的のために、上記プログラムは、例えば、ネットワークを通じて、または、上記記憶装置となり得る様々なタイプの記録媒体（つまり、非一時的にデータを保持するコンピュータ読取可能な記録媒体）から、上記コンピュータに提供される。したがって、上記コンピュータ、上記方法、上記プログラム、上記プログラムを非一時的に保持するコンピュータ読取可能な記録媒体は、いずれも本発明の範疇に含まれる。なお、上記コンピュータは、ＣＰＵ、ＭＰＵ等のデバイスを含むものであり、上記プログラムは、プログラムコード、プログラムプロダクトを含むものである。
【００４４】
＜その他の実施例＞
上記各実施例における種々の技術を適宜組み合わせて構成された新たなシステムもまた、本発明の範疇に属するものである。
【符号の説明】
【００４５】
２  ウォーターバック、３  照射部、４  音響波検出部、５  計算処理部、６  温調部、８  制御部、１５  光源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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