(57)【要約】      （修正有）【課題】生体組織の光音響応答に近似した応答を示す光音響波診断装置用ターゲットを提供する。【解決手段】ポリアミド樹脂１，２と、少なくとも一種類の色素と、を有することを特徴とする、光音響波診断装置用ターゲット。【選択図】図１
2017148223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリアミド樹脂と、少なくとも一種類の色素と、を有することを特徴とする、光音響波診断装置用ターゲット。
【請求項２】
前記色素が、カーボンブラック又はフタロシアニン化合物であることを特徴とする、請求項１に記載の光音響波診断装置用ターゲット。
【請求項３】
前記色素がカーボンブラックであり、
前記カーボンブラックが、前記ポリアミド樹脂に対して０．０００００１質量％以上１質量％以下含まれることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光音響波診断装置用ターゲット。
【請求項４】
前記カーボンブラックの平均一次粒子径が１５０ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項３に記載の光音響波診断装置用ターゲット。
【請求項５】
前記色素がフタロシアニン化合物であり、
前記フタロシアニン化合物が、前記ポリアミド樹脂に対して０．０００００１質量％以上５質量％以下含まれることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光音響波診断装置用ターゲット。
【請求項６】
前記フタロシアニン化合物が、フタロシアニンバナジウム錯体又は銅フタロシアニンであることを特徴とする、請求項５に記載の光音響波診断装置用ターゲット。
【請求項７】
前記フタロシアニン化合物が、フタロシアニンバナジウム錯体であることを特徴とする、請求項５又は６に記載の光音響波診断装置用ターゲット。
【請求項８】
前記ポリアミド樹脂が、ナイロン６／６６、ナイロン６又はナイロン６６であることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光音響波診断装置用ターゲット。
【請求項９】
媒体と、前記媒体に浸漬される請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光音響波診断装置用ターゲットと、を有することを特徴とする、光音響波診断装置用精度管理ファントム。
【請求項１０】
母材と、前記母材中に備えられる請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光音響波診断装置用ターゲットと、を有することを特徴とする、光音響波診断装置用精度管理ファントム。
【請求項１１】
前記母材が、熱硬化ウレタン樹脂からなることを特徴とする、請求項１０に記載の光音響波診断装置用精度管理ファントム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光音響波診断装置の精度管理に用いられる、ファントムに含まれる光音響波診断装置用精度管理ターゲットに関する。
【背景技術】
【０００２】
光音響波診断装置は、被検部となる生体に対して光を照射した際に、観測対象の熱膨張に起因する音響波（典型的には超音波）の検出信号に基づいて画像を表示する装置である。この診断装置により被検部内の光を吸収する観測対象、例えば、血液中に含まれるグルコースやヘモグロビン等の検査が行われる。
ところで生体組織では、癌等の腫瘍が成長する場合、新生血管の形成や酸素消費量の増大といった現象が生体組織内で発生することが知られている。このような新生血管の形成や酸素消費量の増大を評価する方法として、オキシヘモグロビン（ＨｂＯ2）とデオキシヘモグロビン（Ｈｂ）との光吸収係数をそれぞれ利用する方法がある。
例えば、光音響波診断装置は、少なくとも二つの波長におけるＨｂＯ2とＨｂとの吸収係数比から酸素飽和度を算出することにより、酸素消費量が増大している領域、即ち、腫瘍が存在していると考えられる領域を判別することができる。例えば、腫瘍領域における酸素飽和度は７０％程度となることが知られおり、腫瘍の悪性度と酸素飽和度との間には相関があることが示唆されている。
上述した光音響波診断装置の性能や精度を管理するものとして、ファントムが用いられている。例えば、光音響波診断装置にファントムを設置して観測した際に、照射した光に応答して発生する音響波信号から診断装置自体の性能が維持されているか否かを判断する。またファントムは、光を吸収して音響波信号を発生する部材であるターゲットと呼ばれる部材を有している。
光音響波診断装置に用いられるファントムとしては、その構成材料が、光伝播特性及び音響伝播特性が生体組織に近似している材料であることが求められる。例えば、特許文献１及び２では、ポリアルキレングリコールとポリイソシアネートとからなる熱硬化ウレタン樹脂中にフタロシアニン化合物や可塑剤が含まれている、吸収係数及び酸素飽和度を血液に模擬させた血液モデルが開示されている。特許文献１及び２にて開示されている血液モデルをファントムのターゲットに利用することで、生体の吸収係数及び酸素飽和度を良好に模擬したファントムを提供することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２０９６９１号公報
【特許文献２】特開２０１５−２９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光音響波診断装置に用いられるファントムが有するターゲットに光を照射した際に、光音響効果が発生する場合では、ターゲットが瞬間的に熱膨張することで周囲に圧力変化が生じ、ターゲットから音響信号が発生する。この圧力変化は、下記式（１）を用いて算出することができる。
【０００５】
【数１】
2017148223.tif 000003
（式（１）において、ΔＰは、圧力変化を表す。Ｆ（ｚ）は、フルエンス（粒子束密度）を表す。Γは、グリューナイゼン係数を表す。μaは、吸収係数を表す。）
尚、式（１）中のパラメータであるＦ（ｚ）は、光の照射の出力によって定まる一定の値であり、Γは、材料固有の定数である。
ここで、ターゲットのグリューナイゼン係数が同じであれば、ターゲットの吸収係数に比例した音響信号が発生する。生体の中でも、血液のように水に近い（水を多量に含む）組織の場合、グリューナイゼン係数は、体温（３７℃）の水に近い値（約０．３）を示す。また生体の中でも、脂肪のような炭化水素化合物を主成分とする組織の場合、グリューナイゼン係数は０．８程度を示す。
ここで、特許文献１及び２に記載の血液モデルは、いずれもウレタン樹脂からなり、そのグリューナイゼン係数は約１．０である。このグリューナイゼン係数は脂肪に対しては近い値であるが、血液のグリューナイゼン係数に対しては近くない値である。このため、特許文献１及び２に記載の血液モデルがいかに生体を模擬した吸収係数を有していても、血液より強い音響信号が発生することとなってしまう。特に、光音響波診断装置は、血液から発せられる光音響信号を観察する装置であるため、より血液に近似したグリューナイゼン係数での模擬が望まれる。
本発明は、上述した課題を解決するためになされるものであり、その目的は、生体組織の光音響応答に近似した応答を示す光音響波診断装置用ターゲットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の光音響波診断装置用ターゲットは、ポリアミド樹脂と、少なくとも一種類の色素と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の光音響波診断装置用ターゲットは、ポリアミド樹脂に対して少なくとも一種類の色素を有しているため、そのグリューナイゼン係数は、生体組織のグリューナイゼン係数により近似している。
従って、本発明によれば、生体組織の光音響応答に近似した応答を示す光音響波診断装置用ターゲットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明におけるファントムの実施形態の例を示す模式図である。
【図２】ターゲットを有するファントムを示す模式図である。
【図３】音響信号変動率の計測の際に使用した光音響装置の例を示す模式図である。
【図４】試験片の吸収係数と色素の濃度との相関を示すグラフである。
【図５】試験片の吸収係数と色素の濃度との相関を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について説明する。尚、以下に説明する実施形態は、あくまでも本発明の実施形態の一つであり、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。
【００１０】
［光音響波診断装置用ターゲット］
本発明の光音響波診断装置用精度管理ターゲット（以下、単に、ターゲットと称することがある。）は、ポリアミド樹脂と、少なくとも一種類の色素を有している。
【００１１】
１．吸収係数とグリューナイゼン係数
光音響波診断装置の精度管理を行う場合、ターゲットが有する好適な吸収係数は、対象となる波長にもよるが、例えば、波長が８００ｎｍである場合は、０．００１／ｍｍ以上５／ｍｍ以下の範囲であることが好ましい。
【００１２】
ここで光音響波診断装置の検出性能は、生体の吸収係数に適応しているため、装置の定量性を管理する目的のターゲットにおいては、ターゲットの吸収係数の範囲は、生体に近い範囲を含むことが好ましい。生体に近い吸収係数の範囲として、例えば、波長が８００ｎｍである場合は、０．００１／ｍｍ以上０．５／ｍｍ以下の範囲にするのが好ましい。
【００１３】
また、ターゲットの設置位置の調整等を目的としたターゲットにおいては、他のターゲットから発信される音響信号を阻害しない深い位置（探触子から遠い位置）に配置した場合でも、明瞭な信号が得られることが要求される。このため係る場合においては、ターゲットの吸収係数は、例えば、波長が８００ｎｍである場合は、０．５／ｍｍ以上５／ｍｍ以下が好ましい。
【００１４】
ただし、式（１）より、ターゲットから発せられる音響信号の強度には、ターゲットの吸収係数だけでなく、グリューナイゼン係数も影響を及ぼす。ここでターゲットのグリューナイゼン係数が、生体の範囲と大きく外れていると、想定以上の音響信号が発せられ、音響信号を定量的に評価することが困難となる。
【００１５】
ところで、グリューナイゼン係数（Γ）は、理論的に下記式（２）から算出することができる。
【００１６】
【数２】
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【００１７】
（式（２）において、βは、体膨張係数を表す。ｃは、音速を表す。Ｃｐは、比熱を表す。）
【００１８】
Γの理論値を算出する際に用いられる上記式（２）に示される各パラメータは、いずれもターゲット又はターゲットと同一組成の組成物について測定を行うことにより得られるものである。具体的には、体膨張係数は、熱機械分析（ＴＭＡ）から間接的に求めることができる。尚、熱機械分析（ＴＭＡ）より線膨張係数αが得られるが、体膨張係数βと線膨張係数αとの間には、β＝３αの関係が成り立つので、これを基に熱機械分析（ＴＭＡ）より体膨張係数が得られる。このため、本発明においては、グリューナイゼン係数（Γ）の理論値を求める際に、体膨張係数を用いてもよいし、線膨張係数を用いてもよい。また、音速は、水中における水と材料との音の伝播速度の速度差（一定距離における伝搬時間の差）から求めることができる。一方、比熱は、示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）から求めることができる。
【００１９】
公知の文献によれば、血液のグリューナイゼン係数は約０．３であり、脂肪のグリューナイゼン係数は約０．８である（Ｂ．Ｔ．Ｃｏｘ  ｅｔ  ａｌ．，Ｐｈｏｔｏｎｓ  Ｐｌｕｓ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ：Ｉｍａｇｉｎｇ  ａｎｄ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  ２００９，Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．７１７７，７１７７１３（２００９）参照）。それに対して、特許文献１及び２に開示されるウレタン樹脂をターゲットの構成材料として使用した場合、Γは約１．０と脂肪には近似しているものの、特に血液に対しては４倍程度の大きい値となり、光音響信号の強度も高いと考えられる。
【００２０】
これに対して、本発明のターゲットに含まれるポリアミド樹脂は、音速が２４５０ｍ／ｓであり、線膨脹係数が９０ｐｐｍ／Ｋであり、比熱が１．４５Ｊ／ｇ／Ｋである。これらパラメータをそれぞれ式（２）に代入すると、ポリアミド樹脂のグリューナイゼン係数の理論値は１．１である。従って、Γの理論値のみを考慮すると、ポリアミド樹脂は生体を模擬するターゲットとしては適しているとは考え難い。
【００２１】
ところで、ポリアミド樹脂は、近赤外領域での吸収が微小である。そこで本発明者らは、色素を添加し吸収係数を調整したポリアミド樹脂について、さらに検討を進めた。光音響装置を用いて同一条件（試料形状、レーザー強度、ターゲット設置位置等）で測定した場合、ポリアミド樹脂は、吸収係数においてウレタン樹脂とほぼ同じであるにも関わらず、自身が発する音響信号がウレタン樹脂と比べて低いことを、本発明者は見出した。
【００２２】
所定の材料が有するグリューナイゼン係数の理論値（以下、理論Γ）は定数ではあるが、さまざまな要因から当該材料の実際のグリューナイゼン係数が上記理論値と異なる値になることがある。以下の説明では、この実際のグリューナイゼン係数を実効グリューナイゼン係数又は実効Γと呼ぶこととする。この実効Γは、実際に光音響装置でターゲットを測定したときに得られた信号と、水で得られた信号とを比較したときの相対値として算出できる。
【００２３】
具体的には、測定試料と水とについて、同一条件のもと光音響装置で計測する。通常、測定試料は水等の媒体に浸漬して測定する。発生した音圧を基に測定試料の、実効グリューナイゼン係数（実効ΓS）は、下記式（３）により算出することができる。
【００２４】
【数３】
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【００２５】
（式（３）において、ΔＰSは、測定試料の初期音圧を表す。ΔＰWは、水の初期音圧を表す。μSは、測定試料の吸収係数を表す。μWは、水の吸収係数を表す。）
尚、実効ΓSは、逆モンテカルロシミュレーションによっても求めることができる。また、光散乱がないサンプルの場合、分光光度計で測定した吸光度と光路長とを基にランベルト・ベールの法則から求めることもできる。尚、水のグリューナイゼン係数（理論ΓW）については、公知の文献（Ａｌｅｘａｎｄｅｒ  Ａ．Ｏｒａｅｖｓｋｙ  ｅｔ  ａｌ．，ＡＰＰＬＩＥＤ  ＯＰＴＩＣＳ  ３６（１）４０２−４１５（１９９７））にも記載されているように経験式が得られている。
【００２６】
また、水は、近赤外領域での吸収係数が極めて小さいため、水に色素（カーボンブラック等）を分散し吸収係数を調整するのか望ましい。水について初期音圧を求める際に行われる音響信号の測定の際には、色素を含有する水をチューブ形状の密閉容器に入れたものを測定サンプルとして用いる。この場合、測定試料（樹脂等）も同様の密閉容器に入れて測定することで、測定試料の実効Γを測定することができる。また、密閉容器に入れるものが困難な測定試料（以下、試料Ｂという。）については、試料Ｂを所定の媒体中に直接浸漬した状態で音響信号を測定する。その際、密閉容器内で測定できる試料（以下、試料Ａという。）を密閉容器内で測定して、試料Ａにおける実効グリューナイゼン係数（実効ΓA）を求める。さらに、この試料Ａをチューブから出し、上記媒体に直接浸漬して測定する。以上の条件にて音響信号を測定した結果から、下記式（４）を用いて、試料Ｂの実効グリューナイゼン係数（ΓB）を求める。
【００２７】
【数４】
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【００２８】
（式（４）において、μAは、試料Ａの吸収係数を表す。ΔＰAは、試料Ａを媒体に直接浸漬して測定した場合の初期音圧を表す。μBは、試料Ｂの吸収係数を表す。ΔＰBは、試料Ｂを媒体に直接浸漬して測定した場合の初期音圧を表す。）
【００２９】
以上説明した方法でポリアミド樹脂の実効Γを算出すると、約０．５であったため、従来ターゲットの構成材料として用いられていたウレタン樹脂と比べてより生体に近似した値を示し、ターゲットとして好適に適用することができることが明らかとなった。
【００３０】
尚、上述したように、実効Γは、さまざまな要因から理論Γと外れた値をとることがあるが、色素を含有するポリアミド樹脂の実効Γは、顕著に理論Γから外れ、より生体に近い数値を示している。
【００３１】
このように、ポリアミド樹脂の実効Γが理論Γよりも低い値を示す要因としては、例えば、下記（ａ）乃至（ｃ）に示される要因が考えられる。
（ａ）ポリアミド樹脂内部における出力信号の減衰の原因となるポリアミド樹脂の大きな音響減衰係数
（ｂ）出力信号の内部閉じ込めの原因となるポリアミド樹脂の高い音響インピーダンス
（ｃ）ウレタン樹脂とポリアミド樹脂との伝熱性の違い
【００３２】
尚、（ｃ）が要因となるのは、上記伝熱性の違いがパルスレーザー照射した時の熱膨張による密度変化の速度の違いの原因となるからである。尚、明確な要因は定かではないが、これらの要因が複合的に作用することで、ポリアミド樹脂が好適なグリューナイゼン係数を発現したと想定される。
【００３３】
２．ポリアミド樹脂
以上説明したように、ポリアミド樹脂の実効グリューナイゼン係数は約０．５であり、これは生体（特に、血液）に近似した値であるため、光音響波診断装置用のターゲットとして好適に用いることができる。
【００３４】
本発明のターゲットの構成材料となるポリアミド樹脂として、好ましくは、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６／６６共重合体、ナイロン６Ｔ、ナイロン６Ｉ、ナイロン１０Ｔ、ナイロン９Ｔ、ナイロン４６、及びこれらの共重合体や混合物を挙げることができる。ただし、本発明においてターゲットの構成材料となるポリアミド樹脂は、これらに限定されるものではない。
【００３５】
ポリアミド樹脂は、半結晶性の高分子であり光を散乱する。一般に、光音響波診断装置で使用される、生体の窓と呼ばれる波長６００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の近赤外領域において、ポリアミド樹脂の等価散乱係数は０．１乃至０．５であり、この範囲は血液等の生体の等価散乱係数に近い数値範囲である。このため、ターゲットの構成材料として好適である。またポリアミド樹脂は、近赤外光領域、特に、６００ｎｍ乃至１１００ｎｍの波長範囲に対して吸収が微小である。このため、ターゲットに含める色素の量を適宜制御することで、生体に近似した吸収係数やヘモグロビンに起因する血液の酸素飽和度の変化を容易に模擬することができる。またポリアミド樹脂は熱可塑性樹脂であるため、加工性に優れる。このため、光音響波診断装置で識別することが必要なサブミクロンの直径のワイヤ状に加工することができる。
【００３６】
尚、本発明の効果を損なわない範囲で、酸化防止剤、可塑剤等の公知の添加剤を加えてもよい。ただし、添加剤によってポリアミド樹脂の近赤外領域での吸収係数が変動しないようにするために、添加剤の添加量は、好ましくは、ポリアミド樹脂に対して５質量％以下とし、より好ましくは１質量％以下とする。本発明において、添加剤とは、近赤外領域での吸収係数を制御するための色素以外の添加成分を指す。
【００３７】
３．色素
ターゲットに含まれる色素は、一般に、光音響波診断装置で使用される、生体の窓と呼ばれる波長６００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の近赤外領域における吸収を有する物質のことである。本発明のファントムを構成するターゲットは、上記色素を有することで、波長６００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の近赤外領域の光を吸収することができる。
【００３８】
ここで、ターゲットの酸素飽和度を求める方法の一例を説明する。まず６００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の任意の２波長（λ1、λ2、λ1＜λ2）におけるターゲットの吸収係数を計測する。そしてその比率から下記一般式（５）に基づいて、酸素飽和度を算出することができる。
【００３９】
【数５】
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【００４０】
（式（５）において、ＨｂＯ2[λ1]は、波長λ1におけるオキシヘモグロビンの吸収係数であり、ＨｂＯ2[λ2]は、波長λ2におけるオキシヘモグロビンの吸収係数であり、Ｈｂ[λ1]は、波長λ1におけるデオキシヘモグロビンの吸収係数であり、Ｈｂ[λ2]は、波長λ2におけるデオキシヘモグロビンの吸収係数であり、μ［λ1］は、波長λ1におけるターゲットの吸収係数であり、μ［λ2］は、波長λ2におけるターゲットの吸収係数である。）
【００４１】
式（５）において、デオキシヘモグロビンとオキシヘモグロビンの吸収係数は、公知の文献資料（Ｓ．Ｊ．Ｍａｔｃｈｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ２２７，ｐ５４−６８（１９９５）等）の値を利用することができる。よって、ある所定の酸素飽和度を再現するためには、当該所定の二波長（λ1、λ2）におけるターゲットの吸収係数の比率が所定の比率になっている必要がある。また、吸収係数の代わりに、所定波長において発する音響信号の音圧を基に酸素飽和度を求めてもよい。
【００４２】
このような吸収特性を持つ色素としては、以下の色素を好適に用いることができる。ここで、これら色素のうち一種類を単独で使用する、又は二種類以上を組み合わせて使用することで、ターゲットの吸収係数や酸素飽和度を適宜制御することができる。ただし、複数種類の色素を添加した場合、各色素のターゲット外への溶出や劣化速度の違いから、使用する波長における吸収係数比が経時で変化してしまい、各波長でのターゲットの吸収係数の比によって定まる酸素飽和度が変動を起こしてしまう。よって、ターゲットに添加する色素は一種類にするのが好ましい。
【００４３】
ターゲットに含ませることができる青色色素としては、フタロシアニン系、アントラキノン系が挙げられる。また、これら以外にも、金属置換もしくは無置換のフタロシアニン化合物も使用することができる。ターゲットに含ませることができる赤色色素としては、モノアゾ系、ジスアゾ系、アゾレーキ系、ベンズイミダゾロン系、ペリレン系、ジケトピロロピロール系、縮合アゾ系、アントラキノン系、キナクリドン系等が挙げられる。ターゲットに含ませることができる緑色色素としては、青色色素同様にフタロシアニン系、アントラキノン系、ペリレン系が挙げられる。ターゲットに含ませることができる黄色着色剤としてはモノアゾ系、ジスアゾ系、縮合アゾ系、ベンズイミダゾロン系、イソインドリノン系、アントラキノン系等が挙げられる。ターゲットに含ませることができる黒色色素としては、アセチレンブラック、カーボンナノチューブ、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌａｃｋ  ７やカーボンブラック等が挙げられる。また、紫、オレンジ、茶色の色素もターゲットに含ませることができる。これら色素の中でも、特に、カーボンブラック及び金属置換したフタロシアニン化合物が好ましい。
【００４４】
カーボンブラックは、経時での安定性に優れ、吸収係数の精度管理に好適に用いることができる。色素としてカーボンブラックを含ませると、ターゲットの酸素飽和度は一定となるが、生体で想定される７０％の酸素飽和度（静脈相当）と同様の酸素飽和度を示すため、酸素飽和度の管理にも好適に用いることができる。このように、ターゲットに含ませる色素としてカーボンブラックを使用すると、吸収係数及び静脈相当の酸素飽和度が長期間にわたり安定に模擬することができる。尚、カーボンブラックの平均一次粒子径が増大すると、光の散乱が増加すると、カーボンブラックの配合量によってはターゲットの等価散乱係数が変化することがある。ここで、光音響波診断装置で利用される波長は６００ｎｍ程度であるため、カーボンブラックの平均一次粒子径は、当該波長の１／４以下である１５０ｎｍ以下とするのが好ましい。またカーボンブラックの平均一次粒子径が３０ｎｍ以下であると、カーボンブラックの配合時の等価散乱係数の変化が０．１未満となるため、より好ましい。
【００４５】
またカーボンブラックは熱的に安定であり、経時での劣化が極めて少なく、かつ吸収係数及び酸素飽和度について、経時での変化はほぼ確認されない。よって、吸収係数及び酸素飽和度を評価するターゲットに含ませる色素として好適に利用できる。
【００４６】
一方、金属置換したフタロシアニン化合物は、例えば、特開２０１３−１０８０６０号公報にあるように、置換する金属や化学構造を変えることで、近赤外領域でのスペクトル形状を変化させることができる。よって、二波長（λ1、λ2）でのターゲットの吸収係数比を所望の値にすることができ、幅広い酸素飽和度を再現することができるため、金属置換したフタロシアニン化合物が、ターゲットに含ませる色素として好ましい。中でも、銅置換したフタロシアニン化合物である銅フタロシアニン、バナジウム置換したフタロシアニン化合物であるフタロシアニンバナジウム錯体は、入手しやすく、かつ、近赤外領域でのスペクトル形状も酸素飽和度０％から１００％（デオキシヘモグロビンのみの状態からオキシヘモグロビンのみの状態）まで自在に再現できるため、より好ましい。このように、ターゲットに含ませる色素としてフタロシアニン化合物を使用すると、動脈相当の酸素飽和度を長期間にわたり安定に模擬することができる。
【００４７】
尚、フタロシアニン化合物は、耐熱性においてカーボンブラックには劣るため、吸収係数の経時変動が起こりやすいと考えられる。しかし、ポリアミド樹脂と、フタロシアニン色素とを有する本発明のターゲットにおいては、経時での吸収係数自体の低下はわずかに確認されるものの、複数の波長における吸収係数の比はほとんど変化がなく、酸素飽和度については劣化しない。よって、フタロシアニン化合物は、さまざまな値の酸素飽和度を評価するターゲットとして好適に用いることができることがわかった。
【００４８】
本発明において、ターゲットに含ませる色素がフタロシアニン化合物である場合、色素（フタロシアニン化合物）は、ターゲットに含まれるポリアミド樹脂に対して０．０００００１質量％以上５質量％以下含まれるのが好ましい。一方、ターゲットに含ませる色素がカーボンブラックである場合、色素（カーボンブラック）は、ターゲットに含まれるポリアミド樹脂に対して０．０００００１質量％以上１質量％以下含まれるのが好ましい。ここで、フタロシアニン化合物が上記ポリアミド樹脂に対して０．００００１質量％以上５質量％以下含まれる場合、装置の設置位置の管理から生体の吸収係数の模擬まで行えるため、より好ましい。また、カーボンブラックが上記ポリアミド樹脂に対して０．００００５質量％以上０．５質量％以下含まれる場合も同様に、装置の設置位置の管理から生体の吸収係数の模擬まで行うことができる。
【００４９】
以上説明したように、ターゲットに含まれる色素の含有量を適宜制御することで、ターゲット自体の所定の波長における吸収係数を、生体を模擬した光音響応答を再現させるのに必要な範囲である０．００１／ｍｍ以上０．５／ｍｍ以下に制御することができる。ここで当該所定の波長における吸収係数が生体よりも低い場合は、当該所定の波長の光の一部がターゲットによって吸収されていることが装置にて検出することができないためノイズの要因となる。また当該所定の波長における吸収係数が上述した範囲から大きく外れると、装置の探触子の検出限界を超えてしまい、検出される信号の定量性が損なわれてしまう。
【００５０】
また、フタロシアニン化合物又はカーボンブラックを、上述した範囲でターゲットに含ませると、ターゲット自体の所定の波長における吸収係数を、ファントムの設置位置の管理等に必要となる強い信号を発する範囲に制御することができる。例えば、波長８００ｎｍにおける上記吸光係数を０．５／ｍｍ以上５／ｍｍ以下に制御することができる。
【００５１】
ファントムの設置位置の管理に用いるターゲットの場合、精度管理用のターゲットの信号判別の障害となるため、吸収係数や酸素飽和度を管理するターゲットよりも、深い位置（探触子から遠い位置）に配置しなくてはならない。よってファントムの設置位置の管理に用いるターゲットにおいては、深い位置からも信号が明瞭に検出できる大きな吸収係数、例えば、波長８００ｎｍにおける上記吸光係数が０．５／ｍｍ以上５／ｍｍ以下であることが好ましい。上記吸光係数が０．５／ｍｍ以上５／ｍｍ以下であることで、光を照射したときにターゲットの設置位置の管理に用いる深い位置（探触子から遠い位置）に配置した場合にも、明瞭な信号が得られる。
【００５２】
ここで色素としてフタロシアニン化合物を用いる場合、ポリアミド樹脂に対する色素の含有量を０．０５質量％以上５質量％以下とするのが好ましい。これにより、ファントムの設置位置の管理に用いるターゲットとして適切な吸収係数範囲を得ることができる。同様に、色素としてカーボンブラックを用いる場合、ポリアミド樹脂に対する色素の含有量を０．０１質量％以上０．５質量％以下とするのが好ましい。ファントムの設置位置の管理に用いるターゲットとして適切な吸収係数範囲を得ることができるからである。
【００５３】
特に、生体の血液の吸収係数の範囲に近い０．０５／ｍｍ以上０．５／ｍｍ以下の範囲を模擬するために、ターゲットに含ませる色素としては、近赤外領域での吸収が大きいフタロシアニンバナジウム錯体やカーボンブラックが好ましい。この範囲の吸収係数を模擬するためには、色素としてフタロシアニンバナジウム錯体を使用する場合は、高分子化合物に対して０．００１質量％以上０．０５質量％以下の範囲で色素を含ませるのがより好ましい。色素としてカーボンブラックを使用する場合は、高分子化合物に対して０．００００５質量％以上０．０１質量％以下の範囲で色素を含ませるのがより好ましい。
【００５４】
尚、ターゲットに含まれるカーボンブラックの含有量は、公知のゴム−カーボンブラックの定量−熱分解法及び化学分解法（ＪＩＳＫ６２２７（１９９８））等を用いて定量することができる。またターゲットに含まれるフタロシアニン化合物の含有量は、ソックスレー抽出装置を用いて含有されるフタロシアニン化合物を抽出し、その後、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析、核磁気共鳴スペクトル、熱重量分析等を用いることで含有量を定量することができる。
【００５５】
４．ターゲットの形状
本発明において、ターゲットの形状としては、精度管理に適した形状であれば特に限定されるものではない。例えば、ワイヤ状（円柱状）、球状、リング状等といった形状のターゲットを好適に用いることができる。
【００５６】
５．ターゲットの製造方法
本発明において、ターゲットは、熱溶融混練法、染色法、共通の有機溶剤に溶解させたのち混合する方法等の公知の方法を用いることで、ポリアミド樹脂中に色素を含ませてなるターゲットを作製することができる。これらの方法のうち、ポリアミド樹脂中に安定に、かつ低コストで色素を導入できる点から、熱溶融混練法を用いて、ポリアミド樹脂と色素とを有する顆粒状の固形物を最初に作製する方法が好ましい。また、この固形物から所望の形状のターゲットを作製する場合、熱プレス法、射出成形法、押出成形法、溶融紡糸法等の公知の方法を用いることができる。
【００５７】
尚、ターゲットに含まれる色素の濃度の均一性を上げるため、冷凍粉砕法等を用いて色素及びポリアミド樹脂を微粉化したのち、熱溶融混練することがより好ましい。
【００５８】
［精度管理ファントム］
本発明のターゲットは、例えば、光音響波診断装置に用いられる精度管理ファントム（以下、ファントムということがある。）の構成部材として用いられる。本発明のファントムは、母材と、この母材中に含まれるターゲットを有する。ここで、本発明のファントムに含まれるターゲットは、本発明のターゲットである。本発明のターゲットを具備した光音響波診断装置用精度管理ファントムは、光音響波診断装置に設置して計測することで、ターゲットから発信された音響信号に基づき、様々な評価を行うことができる。具体的には、音圧分布の評価、酸素飽和度の評価、視野角の評価、解像度の評価、分解能の評価等の評価を行うことができる。例えば、音圧分布の評価の場合、診断装置を用いて吸収係数及びターゲットの位置を計測することで、得られた計測値を元に装置の校正を行うことが可能である。
【００５９】
１．精度管理ファントムの構成
以下、図面を参照しながら、本発明のファントムの実施形態について説明する。図１は、本発明におけるファントムの実施形態の例を示す模式図である。尚、図１（ａ）は、第一の実施形態であり、図１（ｂ）は、第二の実施形態であり、図１（ｃ）は、第三の実施形態であり、図１（ｄ）は、第四の実施形態である。尚、図１において、同一の部材については、同一の符号が付されている。
【００６０】
図１（ａ）は、ファントム１０が、二本のターゲット、即ち、第一のターゲット１及び第二のターゲット２が水等の媒体（不図示）に直接浸漬されている態様であることを示す図である。尚、図１（ａ）のファントム１０において、ファントム１０を構成するターゲット（１、２）の形状はワイヤ状である。ただしターゲット（１、２）の形状は、管理目的に合わせ球状やリング状にすることができる。また図１（ａ）のファントム１０において、二本のターゲット（１、２）は、それぞれを枠１２に固定されている。
【００６１】
ターゲット（１、２）を固定する枠１２は、光音響波診断装置で使用する波長領域において、透明であることが好ましい。具体的には、光音響波診断装置で使用する波長領域において生体の平均的な吸収係数である０．０１／ｍｍ以下の吸収係数であることが好ましい。またターゲット（１、２）からそれぞれ発信される音響波が枠１２に反射することでアーチファクトが発生することがあるため、枠１２の音響インピーダンスは、ターゲット（１、２）を浸漬する媒体から±１．０ＭＲａｙｓ以内であることが好ましく、±０．２ＭＲａｙｓ以内であることがより好ましい。
【００６２】
図１（ｂ）乃至（ｄ）は、いずれもターゲット（１、２）がその周囲を母材１１と呼ばれる生体の光学物性及び音響物性に近似した材料で覆う形式のファントム１０が示されている。図１（ｂ）乃至（ｄ）において、母材１１の中には、２本のターゲット（１、２）が配置されている。尚、図１（ｂ）乃至（ｄ）にそれぞれ示されるターゲット（１、２）の形状はいずれもワイヤ状であるが、管理目的に合わせて球状やリング状のターゲットを母材１１の中に配置させてもよい。
【００６３】
母材１１を有するファントム１０の形状として、例えば、図１（ｂ）に示される直方体状、図１（ｃ）に示される円柱状、図１（ｄ）の示される円柱と半球とが円柱の底面にて組み合わさった形状等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。またファントムのサイズ及び形状は、光音響波診断装置の構成に合わせて適切なものを選択することができる。平行平板で対象を挟み測定する場合やハンドヘルド型の診断装置の精度管理に用いる場合には、図１（ｂ）のような直方体状又は立方体状のファントムが好ましい。また、検出器が円柱状や半球状に配置されている診断装置の場合には、検出面に沿った形状をした図１（ｃ）や図１（ｄ）のような形状のファントムが好ましい。
【００６４】
ファントム１０を構成する母材１１は、音響物性及び光学物性において、生体に近似していることが好ましい。母材１１の構成材料として、具体的には、ハイドロゲル等の水を多量に含むことで生体に近い音響物性を有する樹脂を好適に用いることができるが、経時的な安定性に優れていることから、熱硬化ウレタン樹脂及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）プラスチゾルがより好ましい。
【００６５】
また図１（ａ）乃至（ｄ）において、ターゲット（１、２）は、高さを同一にして配置されているが、管理したい項目に合わせ、高さ等の配置条件は任意に変えることができる。例えば、深さ方向での検出能を管理するファントムであれば、異なる高さ（例えば、１ｃｍ間隔）でターゲット（１、２）を配置することができる。
【００６６】
またファントム１０には、装置にファントム１０を固定するための固定冶具部位やハンドリングを向上するための把手を備えてもよい。尚、診断装置によっては、計測対象を水等の媒体に浸漬して計測する構成であることがあるため、ターゲット（１、２）の表面、又は母材１１が水に接触する面に防水コートや防水フィルムを設けてもよい。またターゲット（１、２）の表面、又は母材１１の表面に、損傷や汚染から保護することを目的に保護膜を設けてもよい。
【００６７】
２．精度管理ファントムの製造方法
図１（ａ）のファントム１０は、ターゲット（１、２）を、熱溶着、接着、枠１２に設けられた冶具等の手段を用いてそれぞれ枠１２に設置することで作製される。また図１（ｂ）乃至（ｄ）のファントム１０は、ターゲット（１、２）を内包する態様で母材１１を形成することにより作製される。
図１（ｂ）乃至（ｄ）のファントム１０を作製する際には、熱硬化ウレタン樹脂を母材１１とすることができる。この場合、例えば、ポリオールに各種添加剤を添加し、均一に混合する。その後、主にイソシアネートからなる硬化剤を添加し、混合することで液状の混合液を調製する。次いで、流動性を失わないうちに、調製した混合液を所定のファントム形状を有する型に注ぎ、硬化させる。尚、ターゲット配置の位置精度を保つために、上記混合液（液状の熱硬化ウレタン樹脂）を型に注ぐ前にターゲット（１、２）を事前に型内の所定の配置位置に配置しておくことが好ましい。
【００６８】
母材１１を熱硬化ウレタン樹脂から作製する場合、硬化温度としては、２０℃以上１５０℃以下が好ましい。このとき熱硬化ウレタン樹脂中にあるターゲット（１、２）が、硬化時の加熱により変形する可能性があるため、硬化温度として、２０℃以上１００℃以下がより好ましい。
【実施例】
【００６９】
以下、実施例により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００７０】
［ターゲットの作製の際に使用した材料］
以下の実施例において、ターゲットを作製する際に用いられた材料を以下に列挙する。
【００７１】
（１）高分子化合物
ターゲットを作製する際に用いられた高分子化合物を以下に列挙する。
（１ａ）ポリアミド樹脂Ａ：ナイロン６／６６樹脂とナイロン６との混合物（商品名：アミラン（Ｒ）非強化グレードＣＭ６０２１Ｍ、東レ株式会社製）
（１ｂ）ポリアミド樹脂Ｂ：ナイロン６（商品名：アミラン（Ｒ）非強化グレードＣＭ１０１７、東レ株式会社製）
（１ｃ）ポリアミド樹脂Ｃ：ナイロン６６（商品名：アミラン（Ｒ）非強化グレードＣＭ３００１−Ｎ、東レ株式会社製）
（１ｄ）熱硬化ウレタン樹脂：下記組成からなる熱硬化ウレタン樹脂
・デュラノール（ＴＭ）Ｔ５６５２（旭化成ケミカルズ株式会社製、ポリカーボネートオール）：８２質量％
・デュラネート（ＴＭ）ＴＫＡ−１００（旭化成ケミカルズ株式会社製、硬化剤）：１３質量％
・ジイソノニルフタレート（東京化成工業株式会社製、可塑剤）：５質量％
【００７２】
（２）色素
ターゲットを作製する際に用いられた色素を以下に列挙する。
（２ａ）カーボンブラックＡ（水に添加）：Ａｑｕａ−Ｂｌａｃｋ（Ｒ）１６２（東海カーボン株式会社、平均粒径１１０ｎｍ）
（２ｂ）カーボンブラックＢ（熱硬化ウレタン樹脂に添加）：黒色顔料（株式会社エクシールコーポレーション製）
（２ｃ）カーボンブラックＣ（ポリアミド樹脂に添加）：アミラン（Ｒ）非強化グレードＭ０４０−Ｂ２（東レ株式会社製、カーボンブラック含有ポリアミド樹脂）
（２ｄ）カーボンブラックＤ（ポリアミド樹脂に添加）：平均一次粒子径２４ｎｍのカーボンブラック（＃４５、三菱化学株式会社製）
（２ｅ）銅フタロシアニン：ＦＤＲ−００３（山田化学工業株式会社製）
（２ｆ）バナジウムフタロシアニン錯体Ａ：ＦＤ−４０（山田化学工業株式会社製）
（２ｇ）バナジウムフタロシアニン錯体Ｂ：ＦＤ−１６（山田化学工業株式会社製）
【００７３】
（３）ターゲットに含まれる色素の含有量
ターゲットに含まれる色素の含有量は、試験片を作製する際の材料の仕込み比率から算出した。
【００７４】
カーボンブラックを有する試験片については、以下の方法により色素であるカーボンブラックの含有量を算出した。まず５００ｇの試験片を用意し、窒素気流下にした加熱炉で４００℃まで加熱し、樹脂成分を熱分解した後、窒素気流下のまま室温まで冷却した。次に、残留した灰分を計量し、計量した灰分の量からカーボンブラックの含有量を求めた。この方法で求めたカーボンブラックの含有量は、試験片作製時におけるカーボンブラックの仕込み濃度とよく一致した。また試験片を作製する際に、高分子化合物及びカーボンブラックの他に当該高分子化合物を溶解する有機溶剤を使用する場合、この有機溶剤に試験片を溶解させた後、遠心分離を行うことで、カーボンブラックを沈殿物として得た。このとき沈殿物が少ない場合は、上澄みを捨て、さらに試験片を溶かした有機溶剤を加え、遠心分離を行うという手順を繰り返した。その後、有機溶剤で３回乃至５回洗浄を行った際に得られた沈殿物を乾燥し、秤量することで、試験片に含まれるカーボンブラックの含有量を求めた。この方法で求めたカーボンブラックの含有量は、試験片作製時におけるカーボンブラックの仕込み濃度とよく一致した。
【００７５】
フタロシアニン化合物を有する試験片については、以下の方法により色素であるフタロシアニン化合物の含有量を算出した。まず試験片を冷凍粉砕したものをソックスレー抽出器に入れ、アセトンを７時間還流させながら、試験片に含まれるフタロシアニン化合物を抽出した。次に、ロータリーエバポレーターを用いて、抽出した溶液に含まれる溶媒を留去した。尚、この手順によって得られたフタロシアニンの量が不足する場合は、この手順を複数回繰り返した。次に、得られた抽出物を高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法にて分析し、抽出物中に含有される金属の量（バナジウムや銅）を定量した。この抽出物中の金属の量とフタロシアニン化合物に含有される金属の量とを用い、試験片中に含まれるフタロシアニン化合物の量を求めた。この方法で求めたフタロシアニン化合物の含有量は、試験片作成時におけるフタロシアニン化合物の仕込み濃度とよく一致した。
【００７６】
［実施例１］ターゲットの製造
下記に示される材料を配合し、溶融混練することで、マスターバッチを作製した。
ポリアミド樹脂Ａ：１０ｋｇ
フタロシアニンバナジウム錯体Ａ（ＦＤ−１６）：１０ｇ
次に、ポリアミド樹脂Ａを、ポリアミド樹脂Ａ及びフタロシアニンバナジウム錯体Ａを合わせてなる組成物全体に対する色素の含有量が０．００４質量％となるように、上記マスターバッチに配合した。この後、再び溶融混練することで、組成物全体に対する色素の含有量が０．００４質量％であるペレットを得た。次に、得られたペレットを押出成形することで、直径１ｍｍのワイヤ状のターゲット得た。
【００７７】
［実施例２］ターゲットの製造
実施例１において、ポリアミド樹脂Ａに代えてポリアミド樹脂Ｂを使用し、フタロシアニンバナジウム錯体Ａに代えてフタロシアニンバナジウム錯体Ｂを使用し、フタロシアニンバナジウム錯体Ｂの含有量を組成物全体に対して０．００１質量％とした。これらを除いては、実施例１と同様の方法によりターゲットを得た。
【００７８】
［実施例３］ターゲットの製造
実施例１において、ポリアミド樹脂Ａに代えてポリアミド樹脂Ｃを使用し、フタロシアニンバナジウム錯体Ａに代えて銅フタロシアニンを使用し、銅フタロシアニンの含有量を組成物全体に対して０．４質量％とした。これらを除いては、実施例１と同様の方法によりターゲットを得た。
【００７９】
［実施例４］ターゲットの製造
下記に示される材料を配合し、溶融混練することで、マスターバッチを作製した。
ポリアミド樹脂Ａ：１０ｋｇ
カーボンブラックＡ：１０ｇ
次に、ポリアミド樹脂Ａを、組成物全体に対する色素の含有量が０．００２質量％となるように、上記マスターバッチに配合した後、再び溶融混練することで、組成物全体に対する色素の含有量が０．００２質量％であるペレットを得た。次に、得られたペレットを押出成形することで、直径１ｍｍのワイヤ状のターゲット得た。
【００８０】
［実施例５］ターゲットの製造
実施例４において、マスターバッチを作製する際に、カーボンブラックＡに代えてカーボンブラックＢを３ｇ使用した。またペレットを作製する際に、組成物全体に対する色素の含有量が０．００４質量％となるように、上記マスターバッチにポリアミド樹脂Ａを配合した。これらを除いては、実施例４と同様の方法によりターゲットを得た。尚、本実施例（実施例５）において、マスターバッチを作製する際には、カーボンブラックＢのポリアミド樹脂Ａへの分散性を向上させる目的で溶融混練を２回行った。
【００８１】
［参考例１］
実効グリューナイゼン係数を算出するための基準試料として、８００ｎｍに吸収を有する水を調製した。具体的には、カーボンブラックＡの水分散液を純水に対して０．００２６質量％添加することで、カーボンブラック含有水を調製した。得られた調製水を光路長１０ｍｍの石英セルに入れ、分光光度計で吸光度を測定した。その吸光度を用いて、ランベルト・ベールの法則から当該調製水の波長８００ｎｍにおける吸収係数を求めたところ、０．３／ｍｍであった。
【００８２】
［比較例１］
ポリカーボネートオールと可塑剤とからなる混合液中に、カーボンブラックＢ（黒色顔料）を、最終的に得られる硬化物全体に対して０．００２２質量％含有されるように添加した。次に、カーボンブラックＢが充分に分散するよう撹拌機を用いてよく混合した後、硬化剤を硬化物全体に対して１３質量％となるように添加して調製液を得た。次に、この調製液を、φ１ｍｍのチューブに充填し、チューブ内で硬化させることでターゲットを得た。
また別途、石英セル内で硬化させた試験片について、分光光度計で吸光度を測定した。その吸光度を用いて、ランベルト・ベールの法則から波長８００ｎｍにおける吸収係数を求めたところ、０．１／ｍｍであった。
【００８３】
［比較例２］
比較例１において、カーボンブラックＢに代えてフタロシアニンバナジウム錯体Ａを使用し、フタロシアニンバナジウム錯体Ａの添加量を最終的に得られる硬化物中に０．００２質量％含有されるように調製した。これらを除いては、比較例１と同様の方法により、ターゲットを得た。
また別途、石英セル内で硬化させた試験片について、分光光度計で吸光度を測定した。その吸光度を用いて、ランベルト・ベールの法則から波長８００ｎｍにおける吸収係数を求めたところ、０．１／ｍｍであった。
【００８４】
［比較例３］
比較例１において、カーボンブラックＢに代えてフタロシアニンバナジウム錯体Ｂを使用し、フタロシアニンバナジウム錯体Ｂの添加量を最終的に得られる硬化物中に０．００６質量％含有されるように調製した。これらを除いては、比較例１と同様の方法により、ターゲットを得た。
また別途、石英セル内で硬化させた試験片について、分光光度計で吸光度を測定した。その吸光度を用いて、ランベルト・ベールの法則から波長８００ｎｍにおける吸収係数を求めたところ、０．３／ｍｍであった。
【００８５】
ここで、実施例及び比較例にて作製したターゲットを評価する際に用いた測定方法を説明する。
【００８６】
１．理論グリューナイゼン係数
作製したターゲットと同一組成の試料について、式（２）を用いて、理論グリューナイゼン係数（理論Γ）を求めた。結果を表１に示す。尚、理論Γを求める際に必要なファクターである線膨張係数、音速及び比熱は、以下に説明する方法により求めた。
【００８７】
（１）線膨張係数
「プラスチックの熱機械分析による線膨張率試験方法」（ＪＩＳ−Ｋ７１９７（２０１２））に則り線膨張係数を求めた。具体的には、まず実施例及び比較例のいずれかにて作製したターゲットと組成が同一である組成物（混練物）から長さ１ｃｍの５ｍｍ角の柱状の試験片を作製した。次に、この試験片を熱機械分析装置（ＴＭＡ、株式会社リガク製、Ｔｈｅｒｍｏ  Ｐｌｕｓ  ＥＶＯ  ＴＭＡ８３１０）に取り付け、窒素気流下（毎分１００ｍＬ／ｍｉｎ）にて、昇温速度５℃／分の条件で、−４０℃から８０℃の昇温及び降温を２回繰り返した。ここで、２回目の昇温の際に、０℃乃至４０℃における平均線膨張係数を求めた。
【００８８】
（２）音速の算出方法
音速の評価をするための実験系を構成するに当たり、以下に示される超音波トランスデューサー及びハイドロフォンを用意した。尚、下記超音波トランスデューサーは、音響伝播特性評価の際に探触子として用いられるものである。
超音波トランスデューサー（送信部）：Ｏｌｙｍｐｕｓ  ＮＤＴ  Ｉｎｃ．製、Ｖ３０３（中心周波数１ＭＨｚ）
ハイドロフォン（受信部）：東レエンジニアリング株式会社製、ニードル型ハイドロフォン
次に、治具により、超音波トランスデューサーとハイドロフォンとを、音軸の中心が一致するように水槽内にそれぞれ固定した。尚、これらを固定する際に、超音波トランスデューサーとハイドロフォンとの距離を４０ｍｍとした。
次に、実施例又は比較例にて作製したターゲットと組成が同一である組成物（混練物）から縦４０ｍｍ、横４０ｍｍ、厚さ２ｍｍの試験片を作製し、上記実験系の超音波トランスデューサーとハイドロフォンとの間に、上記試験片を固定した。尚、固定の際に、上記試験片に対する超音波信号の入射角が０°となるようにした。次に、超音波トランスデューサーから８サイクルのサイン波（送信電圧１００Ｖ）をファンクションジェネレーター（ＮＦ回路設計株式会社製、ＷＦ１９４６）を用いて送信し、試験片設置時におけるハイドロフォンの受信電圧値をオシロスコープ（レクロイ・ジャパン株式会社製、ＷａｖｅＲｕｎｎｅｒ  ６４Ｘｉ）を用いて求めた。ここで、試験片を測定系に設置した場合と設置しない場合とにおける受信波到達時間の差を、オシロスコープで得られた波形の交差相関をとることで求め、この受信波到達時間の差から音速を求めた。
【００８９】
（３）比熱測定
「プラスチックの比熱容量測定方法」（ＪＩＳ  Ｋ７１２３（２０１２））に則り、示差走査熱量計（ＤＳＣ、日立ハイテクサイエンス株式会社製、ＤＳＣ−７０２０）を用いて比熱を測定した。試料容器はアルミ製を用い、窒素気流下で昇温速度５℃／分で加温して、空の容器、測定試料の入った容器、及び標準物質（サファイア）の入った容器についてそれぞれ−２０℃乃至６０℃の範囲で測定した。ここで、測定結果から得られる２５℃における熱流束の差から、測定試料の比熱を算出した。
【００９０】
２．吸収係数、等価散乱係数、酸素飽和度
実施例及び比較例にて作製されたターゲットと同一組成の試料について行った、吸収係数、等価散乱係数及び酸素飽和度の評価方法について記載する。まず評価試験で用いられる試験片等を作製した。尚、熱可塑性樹脂を含む系（実施例１乃至５）については、５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚み２ｍｍ（光路長）の試験片を射出成形により作製した。
尚、熱硬化性樹脂を含む系（例えば、比較例１）では、５０ｍｍ×５０ｍｍ、光路長５ｍｍの石英セル内に硬化剤を添加した顔料分散液状ポリオールを注入し、９０℃にて１時間加熱することによって樹脂を硬化させることで試験片を作製した。また、水については、同様の石英セルに入れたものを試験サンプルとした。
この試験片又は試験サンプルについて、分光光度計（日本分光株式会社製、Ｖ−６７０）を用いて拡散透過率及び拡散反射率、並びに吸光度を求めた。具体的には、８００ｎｍにおける試験片の波長吸収係数を求めた。各試料の屈折率については、屈折率計（アントンパール株式会社製、Ａｂｂｅｍａｔ−ＭＷ）を用いて測定した。尚、光を散乱するポリアミド樹脂を含む系については、測定した拡散透過率及び拡散反射率から、逆モンテカルロシミュレーションにより、測定値と計算値との差が最小となるように変数設定の最適化を行い、各波長における吸収係数及び等価散乱係数を算出した。光の散乱が極めて小さい水等の試験片（試験サンプル）については、測定した吸光度から、ランベルト・ベールの法則を用いて吸収係数を算出した。求めた吸収係数を基に、式（５）より酸素飽和度を算出した。尚、酸素飽和度の算出の際には、７６０ｎｍ及び８００ｎｍの吸収係数から算出した。結果を表２に示す。
【００９１】
３．実効グリューナイゼン係数
実施例又は比較例にて作製したターゲットを有するファントムを作製し、このファントムを用いて、実効グリューナイゼン係数の評価を行った。
【００９２】
（１）ファントム
図２は、実施例又は比較例にて得られたターゲットを有するファントムを示す模式図である。図２のファントム１０ａは、以下に説明する方法により作製した。まず図２に示されるファントム１０ａを作製する際に用意された型の所定の位置に、実施例又は比較例にて作製したターゲット３を配置した。その後、人肌のゲル透明タイプ（株式会社エクシールコーポレーション製）に酸化チタン（ＳＪＲ−４０５Ｓ、テイカ株式会社製）及びカーボンブラック（黒色顔料、株式会社エクシールコーポレーション製）を分散させて樹脂組成物を調製した。このとき、この樹脂組成物の波長８００ｎｍにおける吸収係数が０．００５／ｍｍであって、等価散乱係数が１．０／ｍｍとなるように酸化チタン及びカーボンブラックの量を調整した。次に、調製した樹脂組成物を上記型に注ぎ、この樹脂組成物を硬化することで、ファントム１０ａを得た。
【００９３】
（２）初期音圧の評価
図３は、初期音圧の計測の際に使用した光音響装置の例を示す模式図である。尚、図３（ａ）は、光音響装置のうちファントムを保持する部分の構成を示した断面図であり、図  （ｂ）は、図３（ａ）に示される半球容器２１の上面図である。尚、図３（ｂ）には、ファントム２５の配置位置も示されている。光音響装置２０を構成する超音波探触子２２は、半球容器２１上に半球面に沿う位置でスパイラル状に５１２個配置されている。保持部材２４は凹みがある中央部２４ａと、縁部２４ｂと、を有し、ファントム２５は、中央部２４ａの上に配置されている。
【００９４】
図３では図示されていないが、実際に測定を行う際には、半球容器２１と保持部材２４との間には水等の整合層が介在している。また図３（ａ）に示されるように、ファントム２５は保持部材２４の上に配置されているが、ファントム２５に空気が入らないように必要に応じて水等の整合層（不図示）を保持部材２４内に導入してもよい。図３の光音響装置２０において、保持部材２４はポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料で形成される部材である。さらに図２の光音響装置２０において、半球容器２１には、光照射部２３からの計測光が通過する空間、具体的には、符号２１ａに示される空間が設けられている。そして光照射部２３は、ファントム２５に向けてｚ軸の負の方向から計測光２３ａを照射させることができる。図３の光音響装置２０において、半球容器２１の位置はＸＹステージ（不図示）により変えることができる。測定の際には、ＸＹステージを走査しながら被検体（ファントム２５）にパルス光（計測光２３ａ）を照射し、発生した音響波を超音波探触子２２で検出する。そのデータを再構成することによって三次元の光超音波画像を得ることができる。
【００９５】
光照射部２３は、被検体であるファントム２５に照射する計測光２３ａとなるパルス光を照射する装置である。光源としては、大出力を得るためにレーザー光源であることが望ましい。ただしこれに限られず、レーザーの代わりに発光ダイオード、フラッシュランプ等を用いることができる。尚、計測光２３ａとしてレーザーを用いる場合、固体レーザー、ガスレーザー、色素レーザー、半導体レーザー等様々なものが使用できる。
【００９６】
光音響波を効果的に発生させるためには、被検体の熱特性に応じて十分短い時間に光を照射させなければならない。被検体が生体である場合、光源である光照射部２３から発生するパルス光のパルス幅は１０ナノ秒以上５０ナノ秒以下が好ましい。またパルス光の波長は、被検体内部まで光が伝播する波長であることが望ましい。具体的には、生体の場合、６００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下である。ここでは、光照射部２３には、固体レーザーであるチタンサファイアレーザーを用い、酸素飽和度を測定するために７６０ｎｍ及び８００ｎｍの波長を使用する。
【００９７】
超音波探触子２２は、光音響波を受信するための部材である。超音波探触子２２としては、マイクロマシン技術（半導体プロセス）による容量性の超音波送受信素子（ｃＭＵＴ：ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｍｉｃｒｏ−ｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ）、圧電セラミック振動子等の公知のものを用いることができる。
【００９８】
図３の光音響装置２０を使用し、三次元の光音響波画像から、ターゲットの初期音圧を定量した。
【００９９】
（３）実効グリューナイゼン係数
まず、以下に説明する方法により、比較例１のターゲットの実効グリューナイゼン係数を算出した。まず比較例１で使用したチューブに、参考例１にて調製した調製水を充填して端を封止した。次に、上記調製水が充填されているチューブ及び比較例１で得たチューブ（チューブに収容されている硬化物）について、光音響装置を用いて初期音圧をそれぞれ測定した。得られた測定結果から式（３）を用いて、比較例１における実効グリューナイゼン係数（実効Γ）の計算を行った。計算の結果、実効Γは０．８であり、理論Γ（０．９）に比較的近い値を示すことがわかった。
【０１００】
次に、実施例１乃至実施例５、並びに比較例２及び比較例３で作製したターゲットのいずれかが含まれるファントムについて、図３の光音響装置２０を用いて初期音圧をそれぞれ求めた。次に、求めた初期音圧値及び比較例１における実効Γを使用して、式（４）から上記実施例及び比較例における実効Γを算出した。結果を表１に示す。
【０１０１】
４．劣化処理後の吸収係数及び酸素飽和度の変動の評価
射出成形により作製した４０ｍｍ×厚さ２ｍｍの試験片を８０℃の恒温槽に入れ、劣化処理を行った。劣化試験前後で試験片の吸収係数及び酸素飽和度を評価し、初期値に対する劣化処理後の変動率が２％未満なら「○」、２％以上１０％未満なら「△」とした。結果を表１に示す。
【０１０２】
【表１】
2017148223.tif 000008
【０１０３】
実施例１乃至５のように、ターゲットに含まれる高分子化合物がポリアミド樹脂である場合、表１より、実効Γがいずれも０．５であり、熱硬化ウレタン樹脂の系と比較して低い値だった。またこの実効Γの値は、熱硬化ウレタン樹脂の系と比べて、血液のグリューナイゼン係数（０．３）に近い値であり、生体を模擬するターゲットの構成材料としてポリアミド樹脂がより好適であることが明らかとなった。
【０１０４】
一方、比較例１において、実効Γは０．８であった。これは理論Γ（０．９）に比較的近い値である。比較例２及び比較例３においても実効Γは比較例１と同等であった。尚、比較例２及び３について初期音圧を測定したところ、初期音圧の大きさは色素の濃度に比例することがわかった。
【０１０５】
実施例１乃至実施例３の系、即ち、ポリアミド樹脂にフタロシアニン化合物が含まれる系については、劣化処理により吸収係数に変化はあったもののその変動率は１０％未満であることが確認された。また劣化処理前後における酸素飽和度の変動率は、いずれも２％未満とごくわずかであった。以上の結果から、フタロシアニン化合物と、ポリアミド樹脂と、を有するターゲットは、酸素飽和度の精度管理に特に好適であることがわかった。
【０１０６】
実施例４及び実施例５のカーボンブラックを含有するポリアミド樹脂については、劣化処理前後における吸収係数及び酸素飽和度の変動率は、いずれも２％未満であり極めて安定であることがわかった。以上の結果から、カーボンブラックと、ポリアミド樹脂と、を有するターゲットは、吸収係数及び酸素飽和度の管理に好適であることがわかった。
【０１０７】
【表２】
2017148223.tif 000009
【０１０８】
表１より、実施例１で得られたターゲットの酸素飽和度は９６％であり、動脈の酸素飽和度に近似した吸収特性を示した。また実施例２で得られたターゲットの酸素飽和度は８０％であった。さらに実施例３で得られたターゲットの酸素飽和度は３６％であった。一方、実施例４及び実施例５でそれぞれ得られたターゲットの酸素飽和度は、いずれも７１％であり、静脈の酸素飽和度に近似した吸収特性を示すことがわかった。
以上の結果から、ターゲット内に、色素としてフタロシアニン化合物又はカーボンブラックを添加することで、酸素飽和度を適宜制御できることが明らかとなった。
【０１０９】
［色素の光学評価］
以下に説明する方法により、ターゲットに含まれる色素の光学評価を行った。
【０１１０】
（１）フタロシアニン化合物の場合
まずポリアミド樹脂Ａ（１０ｋｇ）と、フタロシアニンバナジウム錯体Ａとを配合し、溶融混練することで、マスターバッチを作製した。次に、ポリアミド樹脂Ａを、上記マスターバッチに配合した。この後、再び溶融混練することでペレットを得た。次に、得られたペレットを成型して板状の試験片を作製した。このようにして得られた試験片を用いて光学評価を行った。光学評価は、逆モンテカルロシミュレーションを用いたが、分光光度計での想定時に吸収の高い試料については、板厚を薄くした状態で測定した。
【０１１１】
尚、フタロシアニンバナジウム錯体Ａを配合する際に、試験片に含まれるフタロシアニンバナジウム錯体Ａの濃度が、ポリアミド樹脂Ａに対して、０．００００５質量％、０．００１質量％、０．００３質量％、０．００４質量％、０．００６質量％、０．００８質量％、０．０２質量％、０．０５質量％又は０．１質量％となるように、フタロシアニンバナジウム錯体Ａの配合量を調整した。
【０１１２】
図４は、試験片の吸収係数と色素（フタロシアニンバナジウム錯体Ａ）の濃度との相関を示すグラフである。図４に示されるように、色素であるフタロシアニン化合物の濃度と試験片の吸収係数とのあいだには高い相関関係があり（相関係数０．９９２）、濃度を調整することで試験片の吸収係数を制御できることが明らかとなった。また実施例２で使用したフタロシアニンバナジウム錯体Ｂ及び実施例３で使用した銅フタロシアニンについても、同様の相関関係が確認された。
【０１１３】
以上の結果から、フタロシアニン化合物をポリアミド樹脂に対して０．０００００１質量％以上５質量％以下添加すると、ターゲットの８００ｎｍでの吸収係数を生体の模擬に必要な０．００１／ｍｍ以上０．５／ｍｍ以下の範囲で制御できることがわかった。また、フタロシアニン化合物をポリアミド樹脂に対して０．０５質量％以上５質量％以下の割合で添加すると、ターゲットの８００ｎｍでの吸収係数をファントムの設置位置の管理等に必要となる０．５／ｍｍ以上５／ｍｍ以下の範囲でも制御できることがわかった。
【０１１４】
ところで、実施例１や実施例２で用いられたフタロシアニンバナジウム錯体は、実施例３で用いられた銅フタロシアニンと比べて、近赤外領域での吸収係数が高い。このため、ポリアミド樹脂に対して少量添加することで、血液の吸収係数範囲に近い０．０５／ｍｍ以上０．５／ｍｍ以下の範囲の吸収係数を再現できることがわかった。即ち、色素としてフタロシアニンバナジウム錯体を用いた場合、ポリアミド化合物に対して０．００１質量％以上０．０５質量％以下含ませれば、生体の血液の吸収係数の範囲に近い範囲を再現できることがわかった。
【０１１５】
（２）カーボンブラックの場合
まずポリアミド樹脂Ａ（１０ｋｇ）と、カーボンブラックＡとを配合し、溶融混練することで、マスターバッチを作製した。次に、ポリアミド樹脂Ａを、上記マスターバッチに配合した。この後、再び溶融混練することでペレットを得た。次に、得られたペレットを成型して板状の試験片を作製した。このようにして得られた試験片を用いて光学評価を行った。尚、光学評価の方法は、フタロシアニン化合物の場合と同様である。
【０１１６】
尚、カーボンブラックＡを配合する際に、試験片に含まれるカーボンブラックＡの濃度が、ポリアミド樹脂Ａに対して、０．０００１質量％、０．０００５質量％、０．００２質量％、０．００４質量％、０．００８質量％、０．０５質量％又は０．１質量％となるように、カーボンブラックＡの配合量を調整した。
【０１１７】
図５は、試験片の吸収係数と色素（カーボンブラックＡ）の濃度との相関を示すグラフである。図５に示されるように、色素であるカーボンブラックの濃度と試験片の吸収係数とのあいだには高い相関関係があり（相関係数０．９９３）、濃度を調整することで試験片の吸収係数を制御できることが明らかとなった。
【０１１８】
以上の結果から、カーボンブラックをポリアミド樹脂に対して０．０００００１質量％以上１質量％以下添加した場合に、ターゲットの８００ｎｍでの吸収係数を生体の模擬に必要な０．００１／ｍｍ以上０．５／ｍｍ以下の範囲で制御できることがわかった。またカーボンブラックをポリアミド樹脂に対して０．０１質量％以上０．５質量％以下添加した場合に、ファントムの設置位置の管理などに必要となる０．５／ｍｍ以上５／ｍｍ以下の範囲でも制御可能であることがわかった。即ち、カーボンブラックの場合、ポリアミド樹脂に対して０．００００５質量％以上０．０１質量％以下で含ませることで、生体の血液の吸収係数の範囲に近い範囲を再現できることがわかった。
【０１１９】
［等価散乱係数の評価］
実施例（実施例１乃至実施例５）と同様の組成で作製した試験片の波長８００ｎｍにおける等価散乱係数を求めた。ここで、ポリアミド樹脂Ａの等価散乱係数は０．２／ｍｍであり、ポリアミド樹脂Ｂでは０．２５／ｍｍであり、ポリアミド樹脂Ｃでは０．３／ｍｍであった。以上の結果から、ポリアミド樹脂として用いたナイロン６／６６、ナイロン６及びナイロン６６は、いずれも生体に近似した等価散乱係数を示し、精度管理ファントム用ターゲットとして好適に用いることができることが明らかとなった。
【０１２０】
［ターゲットの太さと吸収係数、酸素飽和度との関係］
実施例１乃至５のいずれかにて使用した色素を含有するポリアミド樹脂を押出成形することで、直径が、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ及び５ｍｍのいずれかであるワイヤ状のターゲットを作製することができた。また作製したワイヤ状ターゲットについて、光音響波装置を用いて初期音圧を測定したところ、初期音圧は吸収係数に比例した強度を示した。また、波長７６０ｎｍ及び８００ｎｍの光を照射した際に生ずる初期音圧を用いて酸素飽和度を算出したところ、板状試験片で得られた表２に示される酸素飽和度とよく一致していた。
【０１２１】
［実施例６］ファントムの製造
母材の形状が図１（ｄ）に示される形状であるファントムを作製した。まず図１（ｄ）に示されるファントム１０を作製する際に用意された型の所定の位置に、実施例１乃至実施例４にてそれぞれ作製したターゲットを１本ずつ合計４本配置した。その後、人肌のゲル透明タイプ（株式会社エクシールコーポレーション製）に酸化チタン（ＳＪＲ−４０５Ｓ、テイカ株式会社製）及びカーボンブラック（黒色顔料、株式会社エクシールコーポレーション製）を分散させて樹脂組成物を調製した。このとき、この樹脂組成物の波長８００ｎｍにおける吸収係数が０．００５／ｍｍであって、等価散乱係数が１．０／ｍｍとなるように酸化チタン及びカーボンブラックの量を調整した。尚、この樹脂組成物の光学物性については上記の逆モンテカルロシミュレーションから求めた。次に、調製した樹脂組成物を上記型に注ぎ、この樹脂組成物を硬化することで、ファントム１０を得た。尚、このファントム１０を構成する母材１１は、ポリアルキレングリコール及びイソシアネートを反応させて得られる熱硬化ウレタン樹脂からなる部材であり、音速は１４００ｍ／ｓであり、音響減衰係数は０．３５ｄＢ／ＭＨｚ／ｃｍであった。このため、本実施例にて得られたファントムは、生体の脂肪に近似した音響物性を得ることができた。
また図３の光音響装置２０を用いて、本実施例にて得られたファントムを計測したところ、それぞれの吸収係数に応じた初期音圧及び色素の種類に対応した酸素飽和度が確認された。
【０１２２】
以上の結果から、本発明のターゲットは、光音響波診断装置用ターゲットとして好適であることが明らかとなった。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明のターゲットは、光音響波診断装置の精度管理や校正に用いる精度管理ファントムの構成部材として利用することができる。
【符号の説明】
【０１２４】
１（２）：ターゲット、１０：ファントム、１１：母材、１２：枠
【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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