(57)【要約】      （修正有）【課題】生体を模擬したファントムの製造方法を提供する。【解決手段】被検体に光を照射することで被検体から伝搬した音響波に基づいて被検体の特性情報を取得する被検体情報取得装置の校正に用いるファントムの製造方法であって、第１の軟部組織を模擬した第１の層３２を準備する第１ステップと、第１の層３２を第１の層３２の表面の法線方向を重力方向に対して傾けるように型内に設置するとともに表面と型との間隙を形成する第２ステップと、間隙に熱硬化性樹脂を注ぐ第３ステップと、注がれた熱硬化樹脂を硬化させることにより第２の軟部組織を模擬した第２の層３４を形成する第４ステップと、を有するファントムの製造方法を用いる。【選択図】図１
2016214668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に光を照射することで前記被検体から伝搬した音響波に基づ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の校正に用いるファントムの製造方法であって、
第１の軟部組織を模擬した第１の層を準備する第１ステップと、
前記第１の層の表面の法線方向を重力方向に対して傾けるように前記第１の層を型内に設置するとともに前記表面と前記型との間隙を形成する第２ステップと、
前記間隙に熱硬化性樹脂を注ぐ第３ステップと、
注がれた前記熱硬化性樹脂を硬化させることにより第２の軟部組織を模擬した第２の層を形成する第４ステップと、
を有するファントムの製造方法。
【請求項２】
被検体に光を照射することで前記被検体から伝搬した音響波に基づ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の校正に用いるファントムの製造方法であって、
第１及び第２の軟部組織をそれぞれ模擬した第１及び第２の層を準備する第１ステップと、
前記ファントムを形成する型枠の一部に前記第１の層を固定する第２ステップと、
前記型枠の一部に前記第２の層を固定する第３ステップと、
前記第２の層の表面を重力方向から所定の角度だけ傾けた状態で前記第１の層の表面と前記第２の層の表面との間隙を形成する第４ステップと、
前記間隙に熱硬化性樹脂を注ぐ第５ステップと、
注がれた前記熱硬化性樹脂を硬化させることにより第３の軟部組織を模擬した第３の層を形成する第６ステップと、
前記第３の層を形成した後に前記型枠を取り外す第７ステップと、
を有するファントムの製造方法。
【請求項３】
前記第１の層の硬さはアスカーＣ硬度で２０以上である請求項１に記載のファントムの製造方法。
【請求項４】
前記被検体情報取得装置は光音響診断装置である請求項１乃至３のいずれか１項に記載のファントムの製造方法。
【請求項５】
Ｘ線診断装置の校正に用いるファントムの製造方法であって、
第１の軟部組織を模擬した第１の層を準備する第１ステップと、
前記第１の層を前記第１の層の表面の法線方向を重力方向に対して傾けるように型内に設置するとともに前記表面と前記型との間隙を形成する第２ステップと、
前記間隙に熱硬化性樹脂を注ぐ第３ステップと、
注がれた前記熱硬化性樹脂を硬化させることにより第２の軟部組織を模擬した第２の層を形成する第４ステップと、
を有するファントムの製造方法。
【請求項６】
光干渉断層撮影装置の校正に用いるファントムの製造方法であって、
第１の軟部組織を模擬した第１の層を準備する第１ステップと、
前記第１の層を前記第１の層の表面の法線方向を重力方向に対して傾けるように型内に設置するとともに前記表面と前記型との間隙を形成する第２ステップと、
前記間隙に熱硬化性樹脂を注ぐ第３ステップと、
注がれた前記熱硬化性樹脂を硬化させることにより第２の軟部組織を模擬した第２の層を形成する第４ステップと、
を有するファントムの製造方法。
【請求項７】
前記熱硬化性樹脂はウレタンゲルから構成される請求項１乃至６のいずれか１項に記載のファントムの製造方法。
【請求項８】
前記第３ステップは前記間隙に光吸収体を設けてから前記熱硬化性樹脂を注ぐ請求項１に記載のファントムの製造方法。
【請求項９】
前記光吸収体はカーボンブラックから構成される請求項８に記載のファントムの製造方法。
【請求項１０】
前記第３ステップは前記光吸収体を設けるにあたり前記光吸収体をテグスで固定する請求項８または９に記載のファントムの製造方法。
【請求項１１】
前記型の表面のうち前記間隙を形成する部分と前記第１の層の表面とは略平行である請求項１に記載のファントムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファントムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光音響装置として、Ｘ線診断装置、超音波診断装置、光診断装置、そして、近年では、光音響波診断装置などが用いられている。これらの装置では、それぞれＸ線、超音波、光などの電磁波を利用し、その散乱、屈折、反射、吸収、回折、干渉現象をモニタリングして、患者の診断を行っている。このような医療目的の診断装置の精度管理は、正確な診断を行うために必須であり、そのために、ファントムが診断装置の精度管理や校正に用いる標準試料として用いられている。また、生体を忠実に再現したファントムを用いることで、臨床研究の代替検討を実施したり、医師の訓練を行ったりすることも可能となる。このような光音響装置用ファントムにおいては、より生体を忠実に再現するために、ファントムが生体の構造を模し、各構造体が人体に近似した特性を有している必要がある。たとえば、生体を忠実に模擬する目的で、光音響波診断装置用ファントムにおいて、特許文献１では、ポリビニルアルコールの薄層とアクリル樹脂を積層することで、生体の皮膚近傍を模したファントムが開示されている。このファントムを実現する際、ポリビニルアルコール水溶液をアクリル樹脂の上に塗布し、水を揮発することで、層を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０７７０７７号
【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、従来の技術では、材料が限定されており、さまざまな厚み、特性を有する生体を模した層を積層して形成することができず、幅広い光音響装置用ファントムに適用できる製造方法が実現できていないという課題が存在する。また、接着材などを用いて、複数の層を積層するという手段も考えられるが、接着剤の層間への残留や接着時の気泡の巻き込みといった問題が残る。これらの接着剤や気泡がファントム内に存在すると、診断用画像を得る際にノイズとして検出されてしまうため、光音響装置の校正や管理に用いるファントムとしては不適当である。
【０００５】
本発明の目的は、上記に鑑み、生体を模擬したファントムの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するため、本発明は、
被検体に光を照射することで前記被検体から伝搬した音響波に基づ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の校正に用いるファントムの製造方法であって、
第１の層を準備する第１ステップと、
前記第１の層を前記第１の層の表面の法線方向を重力方向に対して傾けるように型内に設置するとともに前記表面と前記型との間隙を形成する第２ステップと、
前記間隙に熱硬化性樹脂を注ぐ第３ステップと、
注がれた前記熱硬化樹脂を硬化させることにより第２の層を形成する第４ステップと、
を有するファントムの製造方法を提供する。
また、本発明は以下の構成を採用する。すなわち、
被検体に光を照射することで前記被検体から伝搬した音響波に基づ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の校正に用いるファントムの製造方法であって、
第１及び第２の軟部組織をそれぞれ模擬した第１及び第２の層を準備する第１ステップと、
前記ファントムを形成する型枠の一部に前記第１の層を固定する第２ステップと、
前記型枠の一部に前記第２の層を固定する第３ステップと、
前記第２の層の表面を重力方向から所定の角度だけ傾けた状態で前記第１の層の表面と前記第２の層の表面との間隙を形成する第４ステップと、
前記間隙に熱硬化性樹脂を注ぐ第５ステップと、
注がれた前記熱硬化性樹脂を硬化させることにより第３の軟部組織を模擬した第３の層を形成する第６ステップと、
前記第３の層を形成した後に前記型枠を取り外す第７ステップと、
を有するファントムの製造方法である。
また、本発明は以下の構成を採用する。すなわち、
Ｘ線診断装置の校正に用いるファントムの製造方法であって、
第１の軟部組織を模擬した第１の層を準備する第１ステップと、
前記第１の層を前記第１の層の表面の法線方向を重力方向に対して傾けるように型内に設置するとともに前記表面と前記型との間隙を形成する第２ステップと、
前記間隙に熱硬化性樹脂を注ぐ第３ステップと、
注がれた前記熱硬化性樹脂を硬化させることにより第２の軟部組織を模擬した第２の層を形成する第４ステップと、
を有するファントムの製造方法である。
また、本発明は以下の構成を採用する。すなわち、
光干渉断層撮影装置の校正に用いるファントムの製造方法であって、
第１の軟部組織を模擬した第１の層を準備する第１ステップと、
前記第１の層を前記第１の層の表面の法線方向を重力方向に対して傾けるように型内に設置するとともに前記表面と前記型との間隙を形成する第２ステップと、
前記間隙に熱硬化性樹脂を注ぐ第３ステップと、
注がれた前記熱硬化性樹脂を硬化させることにより第２の軟部組織を模擬した第２の層を形成する第４ステップと、
を有するファントムの製造方法である。
【発明の効果】
【０００７】
上記のように本発明によれば、生体を模擬したファントムの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のファントムの製造方法の実施例１を示す図
【図２】法線ベクトルが鉛直下向きと平行に設置されている状態を示す図
【図３】本発明の実施の形態に係るファントムの製造方法の実施例２を示す斜視図
【図４】本発明の実施の形態に係るファントムの製造方法の実施例３を示す斜視図
【図５】実施例３におけるファントムの製造方法を示す他の斜視図
【図６】実施例３におけるファントムの製造方法を示す他の斜視図
【図７】実施例３におけるファントムの製造方法を示す他の斜視図
【図８】実施例４の乳腺模擬層４の調整方法の一部を示す図
【図９】本発明のファントムの製造方法の実施例５を示す斜視図
【図１０】本発明のファントムの製造方法の実施例６を示す断面図
【図１１】本発明のファントムの製造方法の実施例６を示す他の断面図
【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、発明が適用されるもの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。
説明中の被検体情報取得装置には、被検体（ファントムを含む）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。説明中の被検体情報取得装置には、例えば、光音響波診断装置等が含まれる。
光音響効果を利用した装置の場合、取得される被検体情報とは、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、複数位置の被検体情報である特性情報を、２次元または３次元の特性分布として取得するものでもよい。特性分布は被検体内の特性情報を示す画像データとして生成され得る。
説明中の音響波とは、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、被検体内で発生または反射した音響波を受信する。
軟部組織とは、血管、皮膚、乳腺、脂肪、筋肉、臓器といった、容易に変形ができる生体組織を指す。また、骨、歯のような変形が難しい組織は、一般に硬組織と呼ばれ、本明細書においてもこれらの組織を指す。
【００１０】
＜実施例１＞
図１は、本発明の実施の形態に係るファントムの製造方法の実施例１を示す図である。本実施例のファントムの製造方法は、ファントムを構成する軟部組織模擬層３２が準備される工程を有する。さらに、層３２の表面３６の法線ベクトル（法線方向に対応する）が鉛直方向から傾けられた状態で層３２が型枠内に設置される工程と、層３４を形成するための熱硬化性樹脂が型に注がれる工程と、注がれた熱硬化性樹脂が硬化される工程とを有する。なお、表面３６の法線ベクトルは、必ずしもこの表面３６のどの部分においても同一の方向である必要はない。なお、本明細書において、ファントムを構成する各層および構造物であって、後述の吸収体（ターゲット）以外はすべて軟部組織を模擬したものである。しかしこれに限られず、それぞれの各パラメータを変更することにより硬組織を模擬することも可能である。
【００１１】
本実施例のファントムの製造方法により製造されたファントムは、層３２、３４の２層構造を有している。しかしこれに限られず、３層以上の層構造を有するようにファントムが形成されても良い。この場合、例えば、層３２，３４が形成された後、この層３４に接触するようにして、同様な方法で新たに層が形成されるようにしても良い。
【００１２】
図１は、層３２の表面３６に対する法線ベクトルが鉛直下向き（重力方向）に対して傾いた状態で型内に設置されている状態を示すものである。面４０は、型またはファントムを構成する別の層の裏面と接しているものである。開口部３８は、層３４を形成するための樹脂が流し込まれるためのものである。層３２の表面３６は、形成後の層３４の裏面と接触するものである。表面３６の法線ベクトルは、鉛直下向き（重力方向）に対して傾いている。表面３６は、生体の形状を模擬するために、凹凸形状を有するようにしても良い。しかし、この場合でも、表面３６の法線ベクトルのうち少なくとも一部は、鉛直下向きに対して傾いていることが好ましい。層３４形成用の樹脂の中に含まれる気泡が開口部３８から抜けやすくなるからである。これにより、気泡の少ない層３４を形成可能である。なお、層３４が形成されるための空間の面４０は、型または他の層の表面である。この面４０の法線ベクトルが重力方向に対して平行ではない角度だけ傾けるようにしても良い。
そして、面４０を図のようにＺ方向において面３６よりもプラス側に配置しても良い。この状態において、開口部３８から熱硬化性樹脂を注ぎいれて、図の点線部をその樹脂で満たすようにしても良い。そうすれば、その樹脂が流動性を保っている場合に、気泡が面４０まで浮力により到達し、面４０の重力に対する傾斜に基づいてその気泡が面４０を伝っていき、開口部３８から空気中に出ていくようにできる。なお、面４０と表面３６とは略平行としても良い。
【００１３】
図２は、層３２の表面３６に対する法線ベクトルが鉛直下向きと平行に設置されている状態を示す図である。図２において、固まっていない状態の層３４に含まれる気泡は、面４０が空気と接している場合、時間の経過に伴い浮力（あるいは比重の差）に基づいて上昇していき、面４０から空気中に放出されていく。固まっていない状態の層３４に含まれる気泡は、面４０に型または別の層が設けられる場合、面４０まで上昇してからそこに留まる。この気泡は、その後、層３４を形成するための樹脂が固まることで、層３４の中の空隙を形成する。これにより、ファントムを光音響装置（光音響診断装置を含む）で光音響測定する場合、この空隙によるノイズが顕著に表れ、その画像データの劣化を招くこととなる。上記比重の差は、気泡に含まれる空気の比重とその周りの樹脂の比重との差である。
【００１４】
表面３６は、層３２が柔軟性の高い材料から形成され、かつ、層３４を形成する液状の熱硬化性樹脂が注がれて、それが加熱されて硬化されて層３４が形成される場合、望まない凹凸形状を形成することがある。層３２が上記樹脂からの加重とその硬化時の加熱により軟化するからである。この凹凸形状は、光音響装置でファントムを測定した際に、画像データのノイズ成分を発生させる要因となり好ましくない。
【００１５】
よって、図２において、法線ベクトルを図２の状態から範囲（−１８０°＜θ＜＋１８０°）を満たす角度θだけ傾けるようにする（例えば図１に状態）。これにより、上記流動性のある熱硬化性樹脂内の気泡が面４０を伝って開口部３８へと向かいやすく、この樹脂の内部から開口部３８に到達し、空気中に抜けていきやすくなる。これにより、層３４の内部にこの気泡による空隙が形成されにくくなる。さらに、上記樹脂が層３２にかける重力も、表面３６を傾斜させることで分散される。これにより層３２の変形も抑制でき、上記凹凸の形成を抑制できる。
【００１６】
層３２は、アスカーＣ硬度で２０以上であるものとすることが好ましい。上記熱硬化性樹脂による表面３６の変形を抑制できるからである。層３２は、それがアスカーＣ硬度で２０未満のものである場合、上記樹脂を注いだ際のこの樹脂の荷重により、たわみや凹凸が発生したものとなる。このことは、光音響装置で測定を行う場合に、その光音響波にノイズが含まれる原因となるものであり、好ましくない。
【００１７】
（層３４を形成する熱硬化性樹脂を型に注ぐ工程について）
図１において、型枠あるいは他の層と層３２との間隙（点線部）に開口部３８から液状の熱硬化性樹脂が注ぎ込まれる。この場合、できるかぎり気泡などが巻き込まれないようにすることが好ましい。この場合、液状の熱硬化性樹脂が型内へと注がれる場合、シリンジ・ポンプ、真空注型法など公知の方法が用いられる。
【００１８】
なお、層３２の表面３６の法線ベクトルが鉛直方向から傾けられた状態で層３２が型枠内に設置される工程と、層３４を形成するための熱硬化性樹脂が型に注がれる工程との順番は、どちらが先でも良い。すなわち、液状の熱硬化性樹脂が型に注がれた後、層３２が型の中で液状の熱硬化性樹脂に接するように挿入されることで設置されても良い。
【００１９】
（熱硬化性樹脂が硬化させる工程）
上記熱硬化性樹脂が注がれた後、表面３６の法線ベクトルが角度θだけ傾いた状態で型が加熱炉に設置され、樹脂が硬化される。その後、型が取り外され、層３２，３４からなる２層構造のファントムが取得される。
【００２０】
＜実施例２＞
図３は、本発明の実施の形態に係るファントムの製造方法の実施例２を示す斜視図であり、実施例１と共通の構成については同一の番号を付して説明を省略する。型枠４２は、ファントム形成用の型であり、型枠部材１８，１５，２０、および後述の部材２２から構成される。なお、型枠部材２０と対になる後述の型枠部材２２は、説明の便宜上、図３では示していない。したがって、実際には部材２０およびそれと対の部材２２が存在する。実際には、図３の手前側および背面側に一つずつ設けられているものである。本製造方法については、まず、層３２が準備され、それが型枠部材１５に接触して固定される。そして、表面３６の法線ベクトルが鉛直下向きから角度θだけ傾くように型枠４２ごと傾けられる。
【００２１】
次に、部材１５と層３２との間隙４１に液状の熱硬化性樹脂が開口部３８から注ぎ込まれる。そして、表面３６の法線ベクトルの鉛直下向きからの角度が維持された状態で、型枠４２が加熱炉に設置されることで、熱硬化性樹脂が硬化される。そして、型枠４２が取り外され、ファントムが得られる。なお、層３２あるいは層３４は、癌の新生血管等を模した光吸収体が設けられても良い。
【００２２】
＜実施例３＞
図４は、本発明の実施の形態に係る五層からなるファントムの製造方法の実施例３を示す斜視図であり、実施例１または実施例２と共通の構成については同一の番号を付して説明を省略する。図４における第一の工程で、皮膚を模擬した層である皮膚模擬層８が型枠部材１５上に設けられた構造物８００が形成され、第２の工程に移行する。この場合、構造物８００は、あらかじめ準備した層８があらかじめ準備した型枠部材１５の上部に接着部材により張り付けられて形成されても良い。または、型枠部材１５が底面部材とされ、その周囲が液漏れ防止枠で囲まれ、その防止枠が側面部材とされて形成される層８形成用の型枠が構成される。そして、この型枠内に層８形成用の熱硬化樹脂が所定の厚みで流し込まれ、この樹脂が固まった後、この型枠のうち側面部材のみ取り外される。これにより、構造物８００が形成されても良い。また、これによれば、接着部材を使用せずに層８が型枠部材１５に密着した構造物８００が形成される。また、これによれば、気泡を含まない層８を構築できる。この樹脂が型枠に流し込まれる際に巻き込まれた気泡が、この樹脂の硬化反応中に徐々に抜けていくからである。
【００２３】
第二の工程で、後述の乳腺を模擬した層である乳腺模擬層４が形成される。この場合、熱硬化性樹脂が型内で硬化されて形成される。この場合、後段の第三の工程でファントムが形成されるための型枠内に設置できる形状に形成されるようにする。この場合、その形状に層４を形成可能な乳腺模擬層形成用の型枠に熱硬化性樹脂が流し込まれて、それが硬化されることで層４が形成され、後述の第三の工程に移行する。この場合、流し込まれた熱硬化性樹脂の他の層と接することになる面および内部に気泡が残留していないことが好ましい。なお、吸収体（癌等を模したターゲット）が層４内に設けられる場合は、層４の形成工程で吸収体６がテグス等により乳腺模擬層形成用の型枠内の所望の位置に固定されるようにする。そして、その状態で熱硬化性樹脂が流し込まれることで、流し込まれた熱硬化性樹脂の内部に吸収体が含まれるようにする。そして、その状態で硬化されるようにする。また、層４は、アスカーＣ硬度で２０以上であるものが好ましい。後述の第三の工程で、液状の熱硬化性樹脂が注がれる場合に、層４が変形することを抑制できるからである。
【００２４】
図５は、実施例３におけるファントムの製造方法を示す他の斜視図であり、実施例１または実施例２と共通の構成については同一の番号を付して説明を省略する。また実施例１または実施例２と類似する構成については、五百番台の番号を付すとともにその十の位および一の位に共通番号を付して、必要のない限り説明を省略する。上記第三の工程で、２つの構造物８００の層８が形成されている側同士を互いに対向させるように構造物８００が型枠部材１８上に設けられる。この場合、型枠部材１５の長手側側面が型枠部材１８の長手方向に沿うとともに型枠部材１８の表面に接触するように設けられる。そして、型枠部材２０が、その短手側側面が型枠部材１８の短手方向に沿うとともに型枠部材１８の表面に接触するように設けられる。さらに、２つの構造物８００の短手側側面が、型枠部材２０の表面のうちその長手側側面と近い側の一方と他方に接触するようにそれぞれ設けられる。部材１８，２０，１５は、後段の工程において、最終的には取り外されるものである。そして、構造物８００および部材１８，２０から構成される構造物の空間であって、２つの構造物８００の間に設けられた間隙に層４が設けられる。この場合、層４の表面および裏面がそれぞれ層８の一方と他方に対向するように設けられるとともに、層４の長手側側面の一方が部材１８の表面と接触するように設けられる。この場合、この層４の長手側側面が部材１８の長手方向に沿うように固定して設けられる。この場合、それぞれの部材同士が接着部材により接着されても良いし、他の種々の方法で固定されても良い。層４の位置を固定するための位置固定機構をあらかじめ部材１８に設けるようにしても良い。層４が固定される場合、その表面５３６の法線ベクトルが上記の角度θだけ傾けられて固定される。この場合、型枠４２に対して層４が図５のように固定されているので、表面５３６が角度θだけ傾くように型枠４２ごと傾けるようにする。しかしこれに限られず、型枠４２が傾けられずに、層４のみが角度θだけ回転して固定されるようにしても良い。この場合、表面５３６の法線ベクトルが鉛直下向きの方向と直交するように層４が固定されることが好ましい。後段の工程で層４と層８との間隙に熱硬化性樹脂が注ぎ込まれる場合に、その樹脂内の気泡が最も空気中に抜けやすいからである。層４は、実際の生体である乳房等の形状を模しても良い。以上の工程が終了され、第四の工程に移行する。
【００２５】
図６は、実施例３におけるファントムの製造方法を示す他の斜視図であり、実施例１または実施例２と共通の構成については同一の番号を付して説明を省略する。また実施例１または実施例２と類似する構成については、五百番台の番号を付すとともにその十の位および一の位に共通番号を付して、必要のない限り説明を省略する。上記第四の工程で、型枠部材２２が部材２０と対向するとともに、その表面が構造物８００の側面、層４の側面、および部材１８の表面に接触するように設けられる。これにより、樹脂を流し込むための２つの空間２４が層４と層８との間隙に基づいて形成される。そして、この空間２４に後述の脂肪を模擬した層である脂肪模擬層２を形成するための熱硬化性樹脂が流し込まれて、それが硬化され、第五の工程に移行する。
【００２６】
なお、層８の空間２４を形成する表面と、層４の空間２４を形成する表面とは平行である。これにより、空間２４が熱硬化性樹脂で満たされ、それが流動性を保持している場合には、以下のようなことが起こる。すなわち、その樹脂内の気泡が層８の空間２４を形成する表面あるいは層４の空間２４を形成する表面を伝って空気中に出ていく。この場合、層８の空間２４を形成する表面および層４の空間２４を形成する表面のうち、より鉛直上向きの位置にある表面の法線ベクトルが重力方向に対して上記の角度θだけ傾けるようにしても良い。
【００２７】
また、一対の部材１５の互いに対向する表面は、それぞれ層４の表面あるいは裏面と平行である。これにより層４の表面あるいは裏面と部材１５の表面のうち、よりＺ軸プラス側に位置するものの法線ベクトルが重力方向に対して傾いているようにしても良い。これにより、空間２４に上記樹脂が満たされたとき、それが流動性を保っている場合に、その樹脂内の気泡が上記のよりＺ軸プラス側に位置する表面を伝って空気中に気泡が出ていく
ようにしても良い。
【００２８】
図７は、実施例３におけるファントムの製造方法を示す他の斜視図であり、実施例１または実施例２と共通の構成については同一の番号を付して説明を省略する。また実施例１または実施例２と類似する構成については、五百番台の番号を付すとともにその十の位および一の位に共通番号を付して、必要のない限り説明を省略する。上記第五の工程で、型４２が取り外され、層２，４，８が積層されて構成されるファントム４００が取り出される。なお、これら各層に上記ターゲットである吸収体を設けても良い。あるいは、複数の層にまたがるようにこのターゲットを設けても良い。
【００２９】
＜実施例４＞
本実施例では、ファントム４００の皮膚模擬層８および乳腺模擬層４の調整方法を以下に説明する。まず皮膚模擬層８の調整方法は、以下のようなものである。すなわち、ファントム４００における層８およびの調整について以下に詳述する。ポリカーボネートポリオールとして、ヘキサンジオールとペンタンジオールの共重合体（数平均分子量＝２０００、水酸基当量＝１００４ｇ／ｍｏｌ）３００ｇに、ウレタン化触媒（ジラウリン酸ジブチル錫、ＤＢＴＤＬ）０．０１８ｇが添加される。そして、よく撹拌されることで、ポリエーテルポリオール調整液が得られた。さらに、フタル酸ジイソノニルが可塑剤として、硬化剤が含められた全重量の５重量％となるように添加されるとともに、光散乱剤として酸化チタンが０．２５重量％、カーボンブラックが０．００３重量％添加された。その後、調整液にイソシアネート化合物（ヘキサメチレンジイソシアネート三量体、イソシアネート当量＝１９４ｇ／ｍｏｌ）が４３．５添加された。調整した液が均一に混合された後、型（内寸、高さ１６０ｍｍ、幅２２０ｍｍ、厚さ２ｍｍ）に注型され、９０度で２時間加熱され、皮膚模擬層が得られた。得られた皮膚模擬層の架橋インデックス（ＣＩ）は２５２３であった。得られた皮膚模擬層の物性を測定したところ、密度は１．１４ｇ／ｃｍ３、音速は１５８４ｍ／ｓ、音響減衰は４．６ｄＢ／（ｃｍ・ＭＨｚ）であった。また、石英セル内で別途硬化したサンプルの光学物性を測定したところ、吸収係数０．０５／ｍｍ、等価散乱係数２．６／ｍｍであった。すなわち、皮膚模擬層としては好適な層が得られた。
【００３０】
図８は、実施例４の乳腺模擬層４の調整方法の一部を示す図である。乳腺模擬層４の調整方法は、以下のようなものである。すなわち、ポリエーテルポリオールとして、ポリテトラメチレングリコール（数平均分子量＝２０００、水酸基当量＝９８８ｇ／ｍｏｌ）１２５４ｇに、ウレタン化触媒（ジラウリン酸ジブチル錫、ＤＢＴＤＬ）０．０１５ｇが添加される。そして、よく撹拌され、ポリエーテルポリオール調整液が得られた。さらに、硬化剤が含められた全重量に対して、可塑剤（フタル酸ジイソノニル）１７．３ｗｔ％、カーボンブラック粉末０．０００７重量％、酸化チタン粉末０．１２重量％が添加された。その後、調整液にイソシアネート化合物（ヘキサメチレンジイソシアネート三量体、イソシアネート当量＝１９４ｇ／ｍｏｌ）が２４６ｇ添加された。調整された液が均一に混合された後、型１５０２（内寸、高さ１６０ｍｍ、幅２２０ｍｍ、厚さ３０ｍｍ）に注型され、９０度で２時間加熱され、乳腺模擬層４が得られた。この場合、乳腺模擬層形成用の型１５０２に上記の調整された液が注がれる際、あらかじめ球体型の吸収体６ａ、６ｂが設置されるようにした。得られた乳腺模擬層４の架橋インデックス（ＣＩ）は１９５１であった。得られた乳腺模擬層４の物性を測定したところ、密度は１．０２ｇ／ｃｍ３、音速は１４９５ｍ／ｓ、音響減衰は０．７ｄＢ／（ｃｍ・ＭＨｚ）であった。また、石英セル内で別途硬化したサンプルの光学物性を測定したところ、吸収係数０．０１／ｍｍ、等価散乱係数０．９／ｍｍであった。すなわち、乳腺模擬層４として好適な層が得られた。
【００３１】
以上のようにして層４，８を形成した後、上記の５層構造ファントム４００を形成する
工程に従って、そのファントム４００が形成される。
【００３２】
本実施例では、さらに脂肪模擬層２の調整方法を以下に説明する。ポリエーテルポリオールとして、エチレングリコールとプロピレングリコールの共重合体２６１ｇとエチレングリコールとプロピレングリコールの共重合体６０９ｇに、ウレタン化触媒（ジラウリン酸ジブチル錫、ＤＢＴＤＬ）０．０１０ｇが添加される。この場合、プロピレングリコールの共重合体は、数平均分子量が３０００であり、水酸基当量が１００２ｇ／ｍｏｌのものである。また、プロピレングリコールの共重合体は、数平均分子量が３０００であり、水酸基当量が１４７６ｇ／ｍｏｌのものである。そして、よく撹拌されることで、ポリエーテルポリオール調整液が得られた。さらに、硬化剤を含めた全重量に対して、可塑剤（フタル酸ジイソノニル）２０ｗｔ％、カーボンブラック粉末０．０００２重量％、酸化チタン粉末０．１２重量％が添加された。その後、調整液にイソシアネート化合物（ヘキサメチレンジイソシアネート三量体、イソシアネート当量＝１９４ｇ／ｍｏｌ）が１３０ｇ添加された。調整された液が均一に混合された後、ファントム作製用最終型（図１０のすべての型枠部材から構成される型）内に注型され、９０度で２時間加熱され、脂肪模擬層２が得られた。得られた脂肪模擬層２の架橋インデックス（ＣＩ）は２３４５であった。得られた脂肪模擬層２の物性を測定したところ、密度は１．０６ｇ／ｃｍ３、音速は１４６７ｍ／ｓ、音響減衰は０．５ｄＢ／（ｃｍ・ＭＨｚ）であった。また、石英せる内で別途硬化したサンプルの光学物性を測定したところ、吸収係数０．００５／ｍｍ、等価散乱係数１．１／ｍｍであった。すなわち、脂肪模擬層２として好適な層が得られ、五層構造のファントム４００が得られた。
≪光音響測定≫
ファントム４００が光音響装置に設置され、所定のレーザー光がファントム４００に照射されるようにした。探触子によって受信されたファントム４００から発生する音響波に基づくデジタルデータに基づき画像再構成された。これにより、吸収体６ａ、６ｂが確認されたが、音響波の音圧は各層の音響物性の影響を受けていることが明らかとなった。
【００３３】
＜実施例５＞
図９は、本発明の実施の形態に係る三層からなるファントム９００の製造方法の実施例５を示す斜視図であり、実施例１乃至実施例４のいずれかと共通の構成については同一の番号を付して説明を省略する。本実施例では、光診断装置用三層積層型ファントム９００の製造に関する皮膚模擬層の調整について以下に説明する。実施例１同様に、皮膚模擬層が作製され、それが図５の層８のように型４２内に設置される。この場合、この皮膚模擬層の表面の法線ベクトルが鉛直下向きから傾くように設置される。この場合、上記同様に型４２ごと傾ける。さらに、図５の層４は設置されずに、その代わりに型４２内に血管の吸収係数を模擬したターゲットが設置されるようにする。ファントム９００は、層２を層８で挟み込むように積層されて形成されるファントムだからである。その後、層２を形成するための液状の熱硬化樹脂が一対の層８の間の間隙に注がれる。そして、注がれた状態の型４２が上記の角度を保持した状態で加熱炉の中に設置されることでこの樹脂が硬化される。そして、脱型し、図９に示す光診断装置用三層積層型ファントム９００が得られた。
【００３４】
＜実施例６＞
図１０は、本発明の実施の形態に係るＸ線診断装置用三層積層型ファントム１０００の製造方法の実施例６を示す断面図である。また、実施例１乃至実施例５のいずれかと類似する構成については、千番台の番号を付すとともに、その十の位、および一の位に共通番号を付して、必要のない限り説明を省略する。本製造方法は、まず、熱可塑性ウレタン樹脂（ウレタンゲルに対応する）に、酸化チタン粒子が溶融混練で混ぜられる。そして、皮膚に類似したＸ線吸収係数を有するシートが作製される。そして、そのシートが半球に近い乳房の形状に窪んだ型１００３に押し当てられ、その状態で加熱される。これにより、
型１００３の表面に沿うようにウレタン樹脂のシートが変形させられて層１００８が形成される。さらに、乳腺を模擬した構造物１００４および乳管を模擬した構造物１０１０が、それぞれの形状に形成可能な型に熱硬化性樹脂が流し込まれ、硬化されることで別途作成される。構造物１００４，１０１０、層１００８のそれぞれを形成する熱硬化性樹脂が硬化される場合、その樹脂に酸化チタン粒子が５重量％添加される。構造物１００４，１０１０、層１００８のＸ線吸収係数を、それぞれ模擬の対象とする各組織のものと近似させられるからである。さらに、構造物１００４、１０１０を形成するための樹脂の加熱硬化処理の前段で、少量のアルミナ粉体がその樹脂に添加されてから硬化されるようにした。乳癌による石灰化を模擬できるからである。構造物１００４，１０１０のＸ線のＣＴ値は、７５となり、後述の脂肪模擬層１００２よりも高い好適なコントラストを示すものである。また、構造物１００４，１０１０に含まれるアルミナ粉体は、石灰化を模擬するものとして好適であった。健常な場合を模擬した他の実施例に記載の乳腺模擬層およびこの粉体を含まないように形成した場合の乳管を模擬した構造物よりもはるかに高いコントラストを示すものだからである。
【００３５】
上記のようにして作製された構造物１００４および構造物１０１０がナイロン糸により乳房の形状に窪んだ型１００３に配置されて固定される。次に、脂肪模擬層１００２となる液状の熱硬化性のウレタン樹脂が型１００３の窪みに静かに注ぎ込まれる。熱硬化性樹脂が注がれた型１００３が、その傾きが維持されたまま加熱炉の中に設置され、熱硬化性樹脂が硬化される。なお、上記において構造物１００４の表面の法線ベクトルおよび構造物１０１０の法線ベクトルが鉛直下向きから傾けて設置されることで、それぞれの形成時に樹脂内の気泡が界面（上記表面）にとどまることなく、良好なファントムが得られる。なお、構造物１００４の内部には癌等を模した光吸収体１００６を設けても良い。
【００３６】
図１１は、本発明の実施の形態に係るＸ線診断装置用三層積層型ファントム１０００の製造方法の実施例６を示す他の断面図であり、図１０の構成と共通の構成については共通の番号を付して必要のない限り説明を省略する。上記の樹脂の硬化の後、型１００３が脱型され、ファントム１０００が得られる。層１００２を形成しているウレタン樹脂のＣＴ値は、−３０であり、構造物１００４、１０１０よりも低いコントラストを示し、好適であった。
【００３７】
構造物１００４、１０１０は、そのアスカーＣ硬度が２０以上という硬質な材料から形成することで、層１００２の硬化処理のための加熱時でも、その形状および位置がずれることがない。これにより、ファントム１０００の外部および内部を所望の構造（各構造物および層の形状を含む）になるように形成可能である。
【００３８】
各実施例のファントムの製造方法は、生体に近似した特性を有する複数の層または構造物からなるものであって、意図しない空隙の形成が抑えられたファントムを提供できる。各実施例の製造方法を用いて製造されたファントムにおいて、診断装置が用いる電磁波の特性に応じた良好な特性を各層および構造物が有し、各層あるいは構造物の境界面に不必要な接着剤が塗布されることがない。さらにその境界面に気泡に基づく空隙が形成されることも低減できる。
【００３９】
各実施例の製造方法によって形成されたファントムは、生体内での電磁波（光を含む）の伝搬現象を再現することができる。これにより、このファントムを用いて光音響装置の精度管理、校正を行うことで、高い精度でそれを行うことができる。さらに、この製造方法で製造されたファントムは、臨床研究において患者の代替として利用でき、医師らの装置習熟のための訓練にも好適に使用することができる。
【００４０】
≪光音響装置の校正方法≫
ファントム４００を用いた光音響装置の校正方法は例えば以下のようなものが考えられる。すなわち、まず、ファントムが装置に設置される。そして、そのファントムに対して光が照射されるとともに、その照射に基づき発生する音響波が装置により受信される。その受信された音響波が電気信号として出力され、その出力に基づいてデジタル電気信号が生成される。そのデジタル電気信号に基づいて画像再構成が行われることで、ファントムの内部構造に応じた画像データが生成される。この画像データ（特性情報に対応する）が表示装置により画像として表示される。そして、ユーザーによりこの画像が、このファントムの吸収体６の位置を正しく反映されたものであるか否かが判断される。正しく反映していないものと判断されれば、装置の調整が行われたうえで、再度上記のステップが行われる。そして、光吸収体（癌等を模したターゲット）の位置が正しく反映されているものと判断された場合は、装置の校正が完了したとして、校正処理を終了するようにする。
【００４１】
また、各実施例で製造されたファントムは、実際の生体（例えば乳房等）の光学物性を模擬すると同時に音響物性も模擬可能なものであり、しかも積層構造を形成するものである。さらに、このファントムは、主に光音響装置の校正や特性の評価に用いられるものである。しかし、本発明の種々の特徴の実施は上記に説明した実施例等に限るものではない。例えば、各実施例のファントムは、Ｘ診断装置またはＯＣＴによる光干渉断層撮影装置の校正または特性評価に用いるようにしても良い。このＯＣＴによる光干渉断層撮影装置とは、低コヒーレント光である測定光を、サンプル（ファントムを含む被検体等）に照射し、そのサンプルからの後方散乱光を、干渉系を用いることで高感度に測定することを可能にした装置である。そして、ＯＣＴによる光干渉断層撮影装置は、被検眼の網膜の断層像を高解像度に撮像することが可能であることから、網膜の眼科診断等において広く利用されている。さらにＯＣＴ装置は手術後の経過や眼疾病の進行を詳細に確認するため、経過観察用途としても広く利用されているものである。また、各層を単一でこの装置の校正等に用いても良い。さらに、それぞれの層を着脱可能に構成しても良い。
【００４２】
＜その他の実施形態＞
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給するようにしても良い。そして、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【００４３】
３２  軟部組織模擬層、３４  軟部組織模擬層
【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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