JP2016120184A

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Publication number: JP2016120184A
Application number: JP2014263181A
Authority: JP
Inventors: 貴弘吹田; Takahiro Fukita; 古川　幸生; Yukio Furukawa; 幸生古川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2014-12-25
Filing date: 2014-12-25
Publication date: 2016-07-07

Abstract

【課題】プローブの向きによって音響整合剤がプローブからこぼれず、音響マッチングを取りやすい音響整合部材を提供する。
【解決手段】光音響計測プローブ１０１は、被検体に光を照射する光照射部１０２と、第１面に設けられた複数の検出素子１０３を備えるとともに、被検体１１０から発せられた音響波を検出する音響波検出部と、自重により変形せず、かつ、被検体に当接することで被検体の形状に沿って変形する音響整合部材１０４を、第１面に有する。
【選択図】図１An acoustic matching member that does not spill from the probe depending on the orientation of the probe and can easily perform acoustic matching is provided.
A photoacoustic measurement probe (101) includes a light irradiation unit (102) for irradiating a subject with light, and a plurality of detection elements (103) provided on a first surface, and an acoustic wave emitted from the subject (110). The first surface has an acoustic wave detection unit to be detected and an acoustic matching member 104 that is not deformed by its own weight and deforms along the shape of the subject by contacting the subject.
[Selection] Figure 1

Description

Translated fromJapanese

本発明は、光音響計測に用いられるプローブおよびこれを用いた光音響計測装置に関する。 The present invention relates to a probe used for photoacoustic measurement and a photoacoustic measurement apparatus using the probe.

光音響効果を利用した計測方法が注目されている。この計測方法は、被検部位に対してパルス光の照射を行い、被検部位の内部に存在する物質がパルス光を吸収して熱膨張することに起因する音響波をプローブで受信するものである。プローブで受信された音響波に基づいて、パルス光を吸収した物質の濃度を求めたり、画像を生成したりすることができる。 A measuring method using the photoacoustic effect is attracting attention. This measurement method involves irradiating a test site with pulsed light, and receiving with the probe an acoustic wave resulting from thermal expansion of a substance present inside the test site by absorbing the pulsed light. is there. Based on the acoustic wave received by the probe, the concentration of the substance that has absorbed the pulsed light can be obtained or an image can be generated.

光音響計測においては、被検部位より発生する音響波をプローブで効率的に受信するため、被検部位とプローブの検出素子表面との間に音響整合材を設けることが知られている（特許文献１）。 In photoacoustic measurement, it is known that an acoustic matching material is provided between the test site and the detection element surface of the probe in order to efficiently receive the acoustic wave generated from the test site by the probe (patent) Reference 1).

特開２０１４−１８４０２５号公報JP 2014-184025 A

しかしながら、特許文献１に記載の光音響計測装置においては、音響整合材がどのような特性を持つものであるのかが不明である。音響整合材として水や超音波ジェルを用いた場合には、プローブの姿勢によっては音響整合材がプローブからこぼれてしまい、音響マッチングが適切に行えないおそれがある。 However, in the photoacoustic measuring device described in Patent Document 1, it is unclear what characteristics the acoustic matching material has. When water or an ultrasonic gel is used as the acoustic matching material, the acoustic matching material may spill from the probe depending on the posture of the probe, and acoustic matching may not be performed properly.

本発明の目的は、姿勢によらず、被検体との音響整合が適切に行える光音響計測プローブおよび、これを用いた光音響計測装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a photoacoustic measurement probe capable of appropriately performing acoustic matching with a subject regardless of posture, and a photoacoustic measurement apparatus using the same.

本発明の一の側面である光音響計測プローブは、被検体に光を照射する光照射部と、第１面に設けられた複数の検出素子を備え、前記被検体から発せられた音響波を検出する音響波検出部と、自重により変形せず、かつ、前記被検体に当接することで前記被検体の形状に沿って変形する音響整合部材を、前記第１面に有すること、を特徴とする。 A photoacoustic measurement probe according to one aspect of the present invention includes a light irradiation unit configured to irradiate a subject with light and a plurality of detection elements provided on a first surface, and the acoustic wave emitted from the subject is detected. An acoustic wave detection unit for detection, and an acoustic matching member that is not deformed by its own weight and deforms along the shape of the subject by contacting the subject, are provided on the first surface. To do.

本発明によれば、プローブの姿勢によらず、被検体との音響整合が適切に行える。 According to the present invention, acoustic matching with the subject can be appropriately performed regardless of the posture of the probe.

光音響計測装置の構成例を示す図The figure which shows the structural example of a photoacoustic measuring device光音響計測プローブの構成例を示す図The figure which shows the structural example of a photoacoustic measuring probe光音響計測プローブの構成例を示す図The figure which shows the structural example of a photoacoustic measuring probe

［実施形態１］
本実施形態は、光音響波を検知するための探触子を使用者が手に持って操作できる、ハンドヘルドタイプの光音響計測装置を例にとって説明する。[Embodiment 1]
In the present embodiment, a handheld type photoacoustic measurement apparatus that allows a user to operate a probe for detecting a photoacoustic wave in his / her hand will be described as an example.

（システム構成）
図１に、本実施形態に係る被検体情報取得装置である光音響計測装置の構成を示す。この光音響計測装置は、光音響計測プローブ１０１、発光制御部１０６、探触子制御部１０７、装置制御部１０８、および表示部１０９を含んで構成されている。(System configuration)
FIG. 1 shows a configuration of a photoacoustic measurement apparatus that is an object information acquisition apparatus according to the present embodiment. This photoacoustic measurement device includes aphotoacoustic measurement probe 101, a lightemission control unit 106, aprobe control unit 107, adevice control unit 108, and adisplay unit 109.

（光音響計測プローブ）
本実施形態に係る光音響計測プローブ１０１は、光照射部１０２、複数の検出素子１０３、および音響整合部材１０４を含んで成る。図１には、光音響計測プローブ１０１のある断面における図を示している。(Photoacoustic measurement probe)
Thephotoacoustic measurement probe 101 according to the present embodiment includes alight irradiation unit 102, a plurality ofdetection elements 103, and anacoustic matching member 104. In FIG. 1, the figure in a certain cross section of thephotoacoustic measuring probe 101 is shown.

本実施形態において、光音響計測プローブ１０１は、幅、長さ、高さの少なくとも１つが１５ｃｍ以下である。これにより、使用者が手に持って操作することを容易にする。 In the present embodiment, thephotoacoustic measurement probe 101 has at least one of a width, a length, and a height of 15 cm or less. This makes it easy for the user to hold and operate.

光照射部１０２は、被検体に照射するパルス光を発する。光照射部１０２は、大出力が得られるレーザー光源であることが望ましく、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、様々なものが光照射部１０２として使用できる。さらに、光照射部１０２はレーザー光源に限られず、レーザー光源の代わりに、発光ダイオードやフラッシュランプ等を用いてもよい。パルス光の照射のタイミング、パルス幅、強度等は発光制御部１０６によって制御される。また、光照射部１０２に光学レンズを用いることにより、被検体１１０と音響整合部材１０４との接触面の全領域にパルス光が照射されるように構成した。さらにまた、光照射部１０２は１個である必要はなく、複数の光源を用いて複数の方向から被検体を照射するようにしてもよい。 Thelight irradiation unit 102 emits pulsed light that irradiates the subject. Thelight irradiation unit 102 is desirably a laser light source capable of obtaining a large output, and various types such as a solid laser, a gas laser, a dye laser, and a semiconductor laser can be used as thelight irradiation unit 102. Furthermore, thelight irradiation unit 102 is not limited to the laser light source, and a light emitting diode, a flash lamp, or the like may be used instead of the laser light source. The emission timing, pulse width, intensity, and the like of the pulsed light are controlled by thelight emission controller 106. In addition, by using an optical lens for thelight irradiation unit 102, the entire region of the contact surface between thesubject 110 and the acoustic matchingmember 104 is irradiated with pulsed light. Furthermore, the number of thelight irradiation units 102 is not necessarily one, and the subject may be irradiated from a plurality of directions using a plurality of light sources.

光照射部１０２は、光音響計測プローブ１０１に発光源自体を備えていなくてもよく、例えば光音響計測プローブ１０１の外に設けられた発光源から発せられた光を、光ファイバを通じて光照射部１０２に導いてもよい。また、光照射部１０２の出射面は、検出素子１０３が配置された受信面に沿って設けられてもよい。 Thelight irradiation unit 102 may not include the light source itself in thephotoacoustic measurement probe 101. For example, thelight irradiation unit 102 emits light emitted from a light source provided outside thephotoacoustic measurement probe 101 through the optical fiber. You may lead to 102. Further, the emission surface of thelight irradiation unit 102 may be provided along the reception surface on which thedetection element 103 is disposed.

被検体１１０における熱の拡散時間および音響波の伝達時間に比べて十分短い時間だけ被検体に光Ｌを照射することで、光音響波ＡＷを効果的に発生させることができる。被検体が生体である場合には、光照射部１０２から発生させるパルス光のパルス幅は１０〜５０ナノ秒程度が好適である。また、パルス光の波長は、被検体内部の可視化したい領域までパルス光が伝搬する波長であることが望ましい。たとえば、血液中のオキシヘモグロビンおよびデオキシヘモグロビンが可視化対象である場合には、６００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の波長のパルス光を選択することが好ましい。この波長域の光を発する具体的なものとしては、波長が７２０−８８０ｎｍの範囲で可変な固体レーザーである、チタンサファイアレーザーがある。また、必要に応じて５８０ｎｍの波長の色素レーザーを用いてもよい。 By irradiating the subject with the light L for a time sufficiently shorter than the heat diffusion time and the acoustic wave transmission time in thesubject 110, the photoacoustic wave AW can be effectively generated. When the subject is a living body, the pulse width of the pulsed light generated from thelight irradiation unit 102 is preferably about 10 to 50 nanoseconds. Further, it is desirable that the wavelength of the pulsed light is a wavelength at which the pulsed light propagates to a region to be visualized inside the subject. For example, when oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin in blood are objects to be visualized, it is preferable to select pulsed light having a wavelength of 600 nm to 1100 nm. A specific example of emitting light in this wavelength range is a titanium sapphire laser, which is a solid-state laser whose wavelength is variable in the range of 720 to 880 nm. Further, a dye laser having a wavelength of 580 nm may be used as necessary.

被検体の中を伝搬した光Ｌが、被検部位１１１に存在する、赤血球のような吸収体で吸収されると、吸収体から光音響波ＡＷが発生する。発生した光音響波ＡＷは、光音響計測プローブ１０１の受信面である第１面Ｆに設けられた複数の検出素子１０３によって受信される。そして、受信された光音響波ＡＷは、アナログの電気信号に変換される。その後、アナログの電気信号は探触子制御部１０７に伝送され、探触子制御部１０７が持つ増幅器によって増幅されたのち、Ａ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換される。得られたデジタル信号は、装置制御部１０８に伝送される。なお、光音響波の受信タイミングは、光照射部１０２の発光と同期するように、装置制御部１０８によって制御される。 When the light L that has propagated through the subject is absorbed by an absorber, such as red blood cells, present at thetest site 111, a photoacoustic wave AW is generated from the absorber. The generated photoacoustic wave AW is received by a plurality ofdetection elements 103 provided on the first surface F, which is the reception surface of thephotoacoustic measurement probe 101. The received photoacoustic wave AW is converted into an analog electrical signal. Thereafter, the analog electric signal is transmitted to theprobe control unit 107, amplified by an amplifier included in theprobe control unit 107, and then converted into a digital signal by an A / D converter. The obtained digital signal is transmitted to thedevice control unit 108. The reception timing of the photoacoustic wave is controlled by theapparatus control unit 108 so as to be synchronized with the light emission of thelight irradiation unit 102.

検出素子１０３は、感度が高く、周波数帯域が広いものが望ましい。この要求に合致する素子の例としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）のような圧電セラミックスや、ＣＭＵＴ（ＣａｐａｃｉｔｉｖｅＭｉｒｏｍａｃｈｉｎｅｄＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＴｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ；容量性マイクロマシン超音波探触子）等のトランスデューサが挙げられる。 Thedetection element 103 preferably has high sensitivity and a wide frequency band. Examples of elements that meet this requirement include piezoelectric ceramics such as lead zirconate titanate (PZT) and transducers such as CMUT (Capacitive Miramachined Ultrasonic Transducers).

また、光音響計測プローブ１０１の光音響波受信面である第１面Ｆは、平面であってもよいし、被検体１１０の外形に沿うような曲面、特に凹面であってもよい。さらには、超音波探触子１０２の光音響波受信面を半球状に形成してもよい。半球状の受信面は、被検体が生体の乳房である場合に好適である。また、光音響波受信面を円筒状あるいは半円筒状に形成し、この面上に複数の素子を配列してもよい。円筒状あるいは半円筒状の受信面は、被検体が生体の腕部や脚部である場合に好適である。複数の検出素子１０３は、同心円状や螺旋状に配列してもよく、このように検出素子１０３が配置される場合には、その中心に光照射部１０２を配置すると、パルス光が照射された被検体の部位を囲むように検出素子１０３が位置する。そのため、被検体から発生した光音響波を効率よく受信することができる。複数の検出素子１０３は、互いに隣接して配置されることが望ましい。 Further, the first surface F that is the photoacoustic wave receiving surface of thephotoacoustic measurement probe 101 may be a flat surface, or a curved surface that conforms to the outer shape of thesubject 110, particularly a concave surface. Furthermore, the photoacoustic wave receiving surface of theultrasonic probe 102 may be formed in a hemispherical shape. The hemispherical receiving surface is suitable when the subject is a living body breast. The photoacoustic wave receiving surface may be formed in a cylindrical shape or a semicylindrical shape, and a plurality of elements may be arranged on this surface. A cylindrical or semi-cylindrical receiving surface is suitable when the subject is a biological arm or leg. The plurality ofdetection elements 103 may be arranged concentrically or spirally. When thedetection elements 103 are arranged in this way, if thelight irradiation unit 102 is arranged at the center, pulse light is irradiated. Thedetection element 103 is positioned so as to surround the region of the subject. Therefore, the photoacoustic wave generated from the subject can be received efficiently. The plurality ofdetection elements 103 are preferably arranged adjacent to each other.

（音響整合部材）
音響整合部材１０４は、被検体１１０との音響マッチングを実現するために、光音響計測プローブ１０１の受信面である第１面Ｆに設けられる。本実施形態における音響整合部材１０４は、光音響計測プローブ１０１の姿勢によらず、自重によって変形しないような材料からなる。このような特性を持つ材量としては、ポリオールがある。自重により変形しないことに加えて、生体部位の音響伝播特性に関する相関性の観点から、ポリエーテルポリオールを用いることが好ましい。本実施形態では、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのモル比率が５０：５０、および数平均分子量が６０００の共重合体を用いたが、他のポリオールを用いてもよい。また、本実施形態では、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨｅｘａｍｅｔｙｌｅｎｅＤｉＩｓｏｃｙａｎａｔｅ；ＨＤＩ）用いてポリオールを樹脂硬化した場合について説明するが、他のイソシアネート化合物および硬化剤を用いてもよい。(Acoustic matching member)
The acoustic matchingmember 104 is provided on the first surface F that is the receiving surface of thephotoacoustic measurement probe 101 in order to achieve acoustic matching with thesubject 110. The acoustic matchingmember 104 in this embodiment is made of a material that does not deform due to its own weight, regardless of the posture of thephotoacoustic measurement probe 101. A material having such characteristics is a polyol. In addition to not being deformed by its own weight, it is preferable to use a polyether polyol from the viewpoint of the correlation with respect to the acoustic propagation characteristics of the living body part. In this embodiment, a copolymer having an ethylene oxide / propylene oxide molar ratio of 50:50 and a number average molecular weight of 6000 is used, but other polyols may be used. Moreover, although this embodiment demonstrates the case where a polyol is resin-cured using Hexamethylene diisocyanate (HDI), you may use another isocyanate compound and hardening | curing agent.

光音響計測に用いる音響整合部材１０４は、被検体に対して効率的に光を照射するために、光吸収係数が被検体より小さいことが望ましい。具体的には、乳房の様な生体軟組織の光吸収係数は近赤外領域において０．００４±０．００２／ｍｍ程度であるため、音響整合部材１０４の光吸収係数は近赤外領域において０．００２／ｍｍ未満であることが望ましい。本実施形態では、顔料等を分散しない透明な光音響整合部材について説明するが、近赤外領域における光吸収係数が０．００２／ｍｍ未満である他の材料を用いてもよい。光吸収係数は、より好ましくは０．００１／ｍｍ未満で、小さいほど良い。しかし、０．００２／ｍｍ程度の光吸収係数であれば、音響整合部材１０４の厚さが５ｃｍあっても、光音響波の測定に堪えうるだけのパルス光を被検体１１０に照射することができる。 Theacoustic matching member 104 used for photoacoustic measurement desirably has a light absorption coefficient smaller than that of the subject in order to efficiently irradiate the subject with light. Specifically, since the light absorption coefficient of soft tissue such as a breast is about 0.004 ± 0.002 / mm in the near infrared region, the light absorption coefficient of theacoustic matching member 104 is 0 in the near infrared region. Desirably, it is less than 0.002 / mm. In the present embodiment, a transparent photoacoustic matching member that does not disperse pigments or the like will be described, but other materials having a light absorption coefficient in the near infrared region of less than 0.002 / mm may be used. The light absorption coefficient is more preferably less than 0.001 / mm, and the smaller the better. However, if the light absorption coefficient is about 0.002 / mm, even if theacoustic matching member 104 has a thickness of 5 cm, the subject 110 can be irradiated with pulsed light that can withstand photoacoustic wave measurement. it can.

次に、本実施形態に係る音響整合部材の作製方法を説明する。エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのモル比率が１：１のポリエーテルポリオール共重合体（数平均分子量６０００）を入れたビーカーに、硬化剤となるヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）をポリオール共重合体に対して３．４ｗｔ％添加して攪拌した後に真空脱泡を行い、金型に流し込み熱硬化を行った。得られた音響整合部材１０４は、音響整合部材１０４と光音響計測プローブ１０１の受信面Ｆとの間に気泡が入らないように重ね合わせ、減圧処理を施すことにより圧着してもよい。また、音響整合部材１０４は、たとえば接着剤を用いて光音響計測プローブ１０１の受信面に取り付けられる。 Next, a method for producing the acoustic matching member according to this embodiment will be described. In a beaker containing a polyether polyol copolymer (number average molecular weight 6000) having a molar ratio of ethylene oxide to propylene oxide of 1: 1, hexamethylene diisocyanate (HDI) as a curing agent is added to the polyol copolymer 3 After adding 4 wt% and stirring, vacuum defoaming was performed, and the mixture was poured into a mold and thermosetting was performed. The obtainedacoustic matching member 104 may be pressure-bonded by overlapping and applying a decompression process so that bubbles do not enter between theacoustic matching member 104 and the receiving surface F of thephotoacoustic measurement probe 101. Theacoustic matching member 104 is attached to the receiving surface of thephotoacoustic measurement probe 101 using, for example, an adhesive.

音響整合部材１０４は、人体の軟組織の音響インピーダンスを模擬するように調整した。音響整合部材１０４の物性値は、３７℃において音速１３９８ｍ／ｓ、密度１．０３、音響インピーダンス１．４４ｒａｙｌであった。従って、人体軟組織とほぼ等しい音響インピーダンスが得られた。また音響整合部材１０４の圧縮弾性率は０．２３Ｎ／ｍｍ^２、アスカー硬度は５（ＳｈｏｒｅＣ）あったため、自重では変形しないものの、軽圧迫により変形が可能な部材となった。圧縮弾性率は、０．５０Ｎ／ｍｍ^２以下であることが好ましい。これにより、光音響計測プローブ１０１を被検体１１０に押し当てると、被検体と当接する音響整合部材１０４の第２面が被検体１１０の形状に沿って変形し、被検体１１０と密着する。これにより、被検体１１０から発せられた光音響波を検出素子１０３で適切に受信することができる。人体組織を被検体とする場合、音響整合部材１０４の音響インピーダンスは、１．２ｒａｙｌ〜１．８ｒａｙｌの範囲にあることが好ましく、特に、１．４ｒａｙｌ〜１．６ｒａｙｌの範囲にあると、良好な音響インピーダンス整合が実現できる。また、音響整合部材１０４の圧縮弾性率は、０．２５Ｎ／ｍｍ^２以下であると、音響整合部材１０４を被検体１１０に当接させた場合に、被検体１１０の形状に沿って変形しやすいために好ましい。ただし、圧縮弾性率が０．０８Ｎ／ｍｍ^２を下回ると、音響整合部材１０４が自重による変形を生じてしまう。そのため、圧縮弾性率は０．０８Ｎ／ｍｍ^２以上かつ０．５０Ｎ／ｍｍ^２以下であることが好ましく、より好ましくは０．０８Ｎ／ｍｍ^２以上かつ０．２５Ｎ／ｍｍ^２以下である。Theacoustic matching member 104 was adjusted so as to simulate the acoustic impedance of human soft tissue. The physical property values of theacoustic matching member 104 were a sound velocity of 1398 m / s, a density of 1.03, and an acoustic impedance of 1.44 rayl at 37 ° C. Accordingly, an acoustic impedance almost equal to that of the human soft tissue was obtained. Theacoustic matching member 104 had a compression elastic modulus of 0.23 N / mm² and an Asker hardness of 5 (Shore C). Therefore, theacoustic matching member 104 was not deformed by its own weight, but could be deformed by light compression. The compression modulus is preferably 0.50 N / mm² or less. As a result, when thephotoacoustic measurement probe 101 is pressed against the subject 110, the second surface of theacoustic matching member 104 in contact with the subject is deformed along the shape of the subject 110 and is in close contact with the subject 110. Thereby, the photoacoustic wave emitted from the subject 110 can be appropriately received by thedetection element 103. When a human tissue is a subject, the acoustic impedance of theacoustic matching member 104 is preferably in the range of 1.2 rayl to 1.8 rayl, and particularly preferably in the range of 1.4 rayl to 1.6 rayl. Acoustic impedance matching can be realized. Further, when theacoustic matching member 104 has a compression elastic modulus of 0.25 N / mm² or less, theacoustic matching member 104 easily deforms along the shape of the subject 110 when theacoustic matching member 104 is brought into contact with the subject 110. Therefore, it is preferable. However, if the compression modulus is less than 0.08 N / mm² , theacoustic matching member 104 is deformed by its own weight. Therefore, the compression modulus is preferably 0.08 N / mm² or more and 0.50 N / mm² or less, more preferably 0.08 N / mm² or more and 0.25 N / mm² or less.

上記した構成により、音響整合部材１０４は自重により変形しないが、軽圧迫により変形が可能なため、光音響計測プローブ１０１の姿勢によらず、被検体１１０との音響整合が適切に行える。 With the above-described configuration, theacoustic matching member 104 is not deformed by its own weight, but can be deformed by light compression. Therefore, the acoustic matching with the subject 110 can be appropriately performed regardless of the posture of thephotoacoustic measurement probe 101.

（装置制御部）
装置制御部１０８は、光照射部１０２および検出素子１０３の制御および、検出素子１０３により検出した光音響波に基づく画像の再構成、すなわち、画像データの生成を行う。つまり、装置制御部１０８は、画像データを生成する生成部としての機能を担う。また、装置制御部１０８は、生成された画像データに基づく画像を表示装置１０９に表示させる表示制御部としての機能も備える。また、装置制御部１０８はユーザインターフェースを備えており、操作者からの指示を基に、測定パラメータの変更、測定の開始および終了、画像の処理方法の選択、被検体情報や画像の保存、データの解析などを選択できる。装置制御部１０８は、ユーザインターフェースとしてディスプレイを備えてもよく、操作者は、ディスプレイに表示された操作メニューから、上記の選択を行ってもよい。(Device control unit)
Theapparatus control unit 108 controls thelight irradiation unit 102 and thedetection element 103 and reconstructs an image based on the photoacoustic wave detected by thedetection element 103, that is, generates image data. That is, thedevice control unit 108 functions as a generation unit that generates image data. Thedevice control unit 108 also has a function as a display control unit that causes thedisplay device 109 to display an image based on the generated image data. Thedevice control unit 108 also has a user interface, and based on instructions from the operator, changes in measurement parameters, start and end of measurement, selection of an image processing method, storage of object information and images, data Can be selected. Thedevice control unit 108 may include a display as a user interface, and the operator may make the above selection from an operation menu displayed on the display.

また、装置制御部１０８によって生成された画像データに基づいて、表示装置１０９に画像が表示される。なお、画像の再構成を行う部分は、高速処理を行うために、装置制御部１０８とは独立したＣＰＵと主記憶装置および補助記憶装置を有するコンピュータであってもよいし、専用に設計されたハードウェアであってもよい。 Further, an image is displayed on thedisplay device 109 based on the image data generated by thedevice control unit 108. The image reconstructing portion may be a computer having a CPU, a main storage device, and an auxiliary storage device independent of thedevice control unit 108 in order to perform high-speed processing, or designed exclusively. It may be hardware.

なお、装置制御部１０８は、表示部への表示に関する制御を行う表示制御ユニット、光源に関する制御を行う光源制御ユニット、音響波検知部に関する制御を行う検知部制御ユニットを含み構成しておくこともできる。 Theapparatus control unit 108 may include a display control unit that performs control related to display on the display unit, a light source control unit that performs control related to the light source, and a detection unit control unit that performs control related to the acoustic wave detection unit. it can.

［実施形態２］
本発明の別の実施形態について説明する。ここでは、実施形態１との相違点を中心に説明を行い、実施形態１と共通する部分については説明を省略する。[Embodiment 2]
Another embodiment of the present invention will be described. Here, the description will focus on the differences from the first embodiment, and the description of the parts common to the first embodiment will be omitted.

図２は、本実施形態に係る光音響計測プローブ１０１の断面を示したものである。音響整合部材１０４の外周に光反射膜を反射部材として備える点で、実施形態１とは異なる。この構成によれば、音響整合部材１０４を透過した光が反射されて、被検体１１０に入射するので、光の利用効率が向上する。また、音響整合部材１０４を、光散乱性を有する部材を分散させて形成することで、光散乱効果により被検部位１１１への均一な照明が可能になるため、光照射部１０２として光学レンズを設けなくともよい。 FIG. 2 shows a cross section of thephotoacoustic measurement probe 101 according to the present embodiment. This embodiment is different from the first embodiment in that a light reflecting film is provided on the outer periphery of theacoustic matching member 104 as a reflecting member. According to this configuration, since the light transmitted through theacoustic matching member 104 is reflected and enters the subject 110, the light use efficiency is improved. In addition, since theacoustic matching member 104 is formed by dispersing light scattering members, it is possible to uniformly illuminate theregion 111 to be examined due to the light scattering effect. Therefore, an optical lens is used as thelight irradiation unit 102. It is not necessary to provide it.

光音響計測プローブ１０１に用いる音響整合部材１０４は、被検部に対する光の照射量を均一にするために、光散乱性を有する化合物の分散により等価光散乱係数を調整してもよい。そのために、たとえば光散乱性を有する化合物に関してはポリオールへの分散均一性を高めるために粒子に表面修飾等を施すことが考えられる。本実施形態においては、光散乱性を有する化合物として酸化チタンに対して酸化アルミニウムとヘキサメチルジシラザンによる表面処理を施した場合を説明するが、他の表面処理方法を施した酸化チタンを用いることも可能である。 Theacoustic matching member 104 used in thephotoacoustic measurement probe 101 may adjust the equivalent light scattering coefficient by dispersion of a compound having light scattering properties in order to make the amount of light irradiated to the test portion uniform. Therefore, for example, with respect to a compound having a light scattering property, it is conceivable to subject the particles to surface modification or the like in order to improve the dispersion uniformity in the polyol. In this embodiment, a case where surface treatment with aluminum oxide and hexamethyldisilazane is performed on titanium oxide as a compound having light scattering properties will be described. However, titanium oxide subjected to other surface treatment methods should be used. Is also possible.

次に、音響整合部材１０４の作製方法を説明する。エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのモル比率が１：１のポリエーテルポリオール共重合体（数平均分子量６０００）を入れたビーカーに、酸化アルミニウムおよびヘキサメチルジシラザンにより表面処理を施した酸化チタン（平均粒子径０．２１μｍ）をポリオール共重合体に対して０．１ｗｔ％添加し攪拌する。その後、真空脱泡を行い、ＨＤＩをポリオール共重合体に対して２．８ｗｔ％添加して攪拌した後、再度真空脱泡を行い、金型に流し込み熱硬化させた。 Next, a method for producing theacoustic matching member 104 will be described. Titanium oxide (average particle size) obtained by surface treatment with aluminum oxide and hexamethyldisilazane in a beaker containing a polyether polyol copolymer (number average molecular weight 6000) having a molar ratio of ethylene oxide to propylene oxide of 1: 1. 0.21 μm) is added to the polyol copolymer by 0.1 wt% and stirred. Thereafter, vacuum defoaming was performed, and 2.8 wt% of HDI was added to the polyol copolymer and stirred. Then, vacuum defoaming was performed again, and the mixture was poured into a mold and thermally cured.

本実施形態における音響整合部材１０４の物性値は、３７℃において音速１３８３ｍ／ｓ、密度１．０３、音響インピーダンス１．４２ｒａｙｌ、波長７９７ｎｍにおける光吸収係数は０．００１５／ｍｍ、等価光散乱係数は０．９３／ｍｍであった。従って、本実施形態に係る音響整合部材１０４は、人体軟組織とほぼ等しい音響伝播特性および光散乱特性が得られた。光吸収係数も０．００２未満であるため、効率的に光照射を行うことが可能である。また音響整合部材１０４の圧縮弾性率は０．１２Ｎ／ｍｍ^２、アスカー硬度は０（ＳｈｏｒｅＣ）であったため、可撓性もしくは弾性を有する部材となった。このため、本実施形態に係る音響整合部材１０４は、自重では変形しないものの、軽圧迫により変形が可能な部材となった。これにより、光音響計測プローブ１０１を被検体１１０に押し当てると、被検体と当接する音響整合部材１０４の第２面が被検体１１０の形状に沿って変形し、被検体１１０と密着するので、被検体１１０から発せられた光音響波を検出素子１０３で適切に受信することができる。本実施形態において、光反射膜２０１としてはアルミ板上に金膜を貼り付け、金膜が音響整合部材１０４にさせた。The physical property values of theacoustic matching member 104 in this embodiment are as follows: sound speed 1383 m / s at 37 ° C., density 1.03, acoustic impedance 1.42 rayl, light absorption coefficient at wavelength 797 nm is 0.0015 / mm, and equivalent light scattering coefficient is It was 0.93 / mm. Therefore, theacoustic matching member 104 according to the present embodiment has an acoustic propagation characteristic and a light scattering characteristic substantially equal to those of the human soft tissue. Since the light absorption coefficient is also less than 0.002, light irradiation can be performed efficiently. Further, theacoustic matching member 104 had a compressive elastic modulus of 0.12 N / mm² and an Asker hardness of 0 (Shore C), so that the member had flexibility or elasticity. For this reason, although theacoustic matching member 104 according to the present embodiment is not deformed by its own weight, it can be deformed by light compression. Thus, when thephotoacoustic measurement probe 101 is pressed against the subject 110, the second surface of theacoustic matching member 104 that comes into contact with the subject is deformed along the shape of the subject 110 and is in close contact with the subject 110. The photoacoustic wave emitted from the subject 110 can be appropriately received by thedetection element 103. In this embodiment, as thelight reflecting film 201, a gold film is attached on an aluminum plate, and the gold film is used as theacoustic matching member 104.

音響整合部材１０４と検出素子１０３および光照射部１０２とは、気泡が入らないように重ね合わせ、減圧処理を施すことにより圧着した。或いは、反射膜板と光音響プローブ１０１の第１面から形成されるトレイ形状部に、硬化前の音響整合部材を直接流し込み、４０℃で２４時間加熱することにより、光音響プローブ１０１の第１面に音響整合部材１０４を形成してもよい。 Theacoustic matching member 104, thedetection element 103, and thelight irradiation unit 102 were overlapped so as not to contain bubbles, and pressure-bonded by applying a pressure reduction process. Alternatively, the acoustic matching member before curing is directly poured into a tray-shaped portion formed from the reflective film plate and the first surface of thephotoacoustic probe 101, and heated at 40 ° C. for 24 hours, whereby the first of thephotoacoustic probe 101. Theacoustic matching member 104 may be formed on the surface.

［実施形態３］
本発明の別の実施形態について説明する。ここでは、実施形態１との相違点を中心に説明を行い、実施形態１と共通する部分については説明を省略する。[Embodiment 3]
Another embodiment of the present invention will be described. Here, the description will focus on the differences from the first embodiment, and the description of the parts common to the first embodiment will be omitted.

図３は、本実施形態に係る光音響計測プローブ３０１の構成を示したものである。実施形態１とは、プローブの第１面が半球面状になっている点、および、光照射部１０２が、１個設けられている点で異なる。 FIG. 3 shows a configuration of thephotoacoustic measurement probe 301 according to the present embodiment. The difference from Embodiment 1 is that the first surface of the probe is hemispherical and that onelight irradiation unit 102 is provided.

本実施例における光音響計測プローブ３０１は、半球状カップ３０２の内壁面を第１面Ｆとして、複数の検出素子１０３が第１面に沿って配置される。ここでは、半球状カップ３０２の中心を通る１つの断面を示している。この断面の円弧の中心には光照射部１０２が設けられ、検出素子１０３は、光照射部１０２を中心とした同心円状あるいは螺旋状に配置される。また、音響整合部材１０４は、半球状カップ３０２を満たすように、第１面Ｆに設けられる。音響整合部材１０４を構成する材料や、第１面への接合方法は、先の各実施形態と同様に行えばよい。 In thephotoacoustic measurement probe 301 in this embodiment, the inner wall surface of thehemispherical cup 302 is the first surface F, and a plurality ofdetection elements 103 are arranged along the first surface. Here, one cross section passing through the center of thehemispherical cup 302 is shown. Thelight irradiation unit 102 is provided at the center of the arc of the cross section, and thedetection elements 103 are arranged concentrically or spirally around thelight irradiation unit 102. Theacoustic matching member 104 is provided on the first surface F so as to fill thehemispherical cup 302. What is necessary is just to perform the material which comprises theacoustic matching member 104, and the joining method to a 1st surface similarly to each previous embodiment.

また、半球状カップ３０２の内壁面に、実施形態２と同様に金膜を設けるなどして、照射光の利用効率を向上させてもよい。 Further, the use efficiency of the irradiation light may be improved by providing a gold film on the inner wall surface of thehemispherical cup 302 as in the second embodiment.

１０１、３０１光音響計測プローブ
１０２光照射部
１０３検出素子
１０４音響整合部材
Ｆ第１面
Ｌ光DESCRIPTION OF SYMBOLS 101,301Photoacoustic measuring probe 102Light irradiation part 103Detection element 104 Acoustic matching member F 1st surface L Light