被検体情報取得装置およびその制御方法
【課題】光路に対する被検体の位置が正しいか否かの判定を精度良く行うことが可能な被検体情報取得装置を提供する。
【解決手段】被検体に光を照射して光音響波を発生させる光照射手段と、光音響波を受信して光音響信号を出力し、かつ、被検体に超音波ビームを送受信して超音波エコー信号を出力する振動子と、光照射手段からの光路に被検体があるか否かを判定する判定手段と、光音響信号を用いて被検体内部の画像データを生成する画像処理手段を有する被検体情報取得装置を用いる。
【解決手段】被検体に光を照射して光音響波を発生させる光照射手段と、光音響波を受信して光音響信号を出力し、かつ、被検体に超音波ビームを送受信して超音波エコー信号を出力する振動子と、光照射手段からの光路に被検体があるか否かを判定する判定手段と、光音響信号を用いて被検体内部の画像データを生成する画像処理手段を有する被検体情報取得装置を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体情報取得装置およびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、パルス光を被検体に照射し、被検体内部から発生する光音響波を探触子で受信して被検体内部の形態や機能を画像化する光音響装置が医療分野で多く研究されている。また、被検体内部からの光音響波と超音波エコーの両方を取得し、リアルタイムで画像を表示することができる光音響装置が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
このような光音響装置において、被検体内部から光音響波を発生させ探触子で正しく取得するには、被検体と光路および探触子の位置関係が正しいことが必要である。すなわち、被検体が光路の中にあり、かつ探触子に密着していることが必要である。被検体が光路から外れていると光音響波が発生せず、被検体と探触子が密着していないと光音響波が探触子と被検体との間で反射してしまい探触子まで届かないためである。
【０００４】
そこで、位置関係の一つとして被検体と探触子との接触状態を検出するセンサを備えた光音響装置が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００９−５４０９０４号公報
【特許文献２】特開２００８−１９１１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
被検体が光路から外れている場合、光音響波が発生しないため測定ができない問題がある。さらに、特に光源としてレーザ光を用いている場合、安全上注意を要する。例えばハンドヘルド型の探触子に光照射口と振動子が設置されている場合、その探触子が被検体に接触していないときに光を照射すると、光が意図せぬ方向へ進む可能性がある。またベッド型の光音響装置でも、被検体がいないときに不必要に光を照射することは好ましくない。従って光路上に被検体があるか否かの判定が必要とされていた。
【０００７】
上述したように従来の光音響装置においては、センサで被検体と探触子の接触状態を検出していた。しかしこの方法では接触センサを設けた地点の接触状態しか検出できないため、被検体の位置が正しいか否かの判定の精度に限界があった。また、多数の接触センサを設けた場合には装置の大型化、コスト上昇につながるという別の問題があった。またこの方法では、探触子に光照射口が含まれている場合はともかく、光を探触子と別の位置から照射する場合は光路上に被検体があるか否かの判定ができなかった。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光路に対する被検体の位置が正しいか否かの判定を精度良く行うことが可能な被検体情報取得装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は以下の構成を採用する。すなわち、被検体に光を照射して光音響波を発生させる光照射手段と、前記光音響波を受信して光音響信号を出力するとともに、前記被検体に超音波ビームを送受信して超音波エコー信号を出力する振動子と、前記振動子より出力さ
れた超音波エコー信号に基づいて前記光照射手段からの光路に前記被検体があるか否かを判定する判定手段と、少なくとも前記光音響信号を用いて前記被検体内部の画像データを生成する画像処理手段と、を有することを特徴とする被検体情報取得装置である。
【００１０】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、振動子が、被検体に超音波ビームを送受信して超音波エコー信号を出力するステップと、判定手段が、前記振動子より出力された超音波エコー信号に基づいて光照射手段からの光路に前記被検体があるか否かを判定するステップと、前記光照射手段が、前記被検体に光を照射して光音響波を発生させるステップと、前記振動子が、前記光音響波を受信して光音響信号を出力するステップと、画像処理手段が、少なくとも前記光音響信号を用いて前記被検体内部の画像データを生成するステップと、を有することを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光路に対する被検体の位置が正しいか否かの判定を精度良く行うことが可能な被検体情報取得装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１におけるブロック構成図。
【図２】本発明の実施例１におけるコントローラの内部構成図。
【図３】本発明の実施例１における被検体近傍の位置関係を示す図。
【図４】本発明の実施例１における動作フローチャート。
【図５】本発明の実施例１における位置判定処理のフローチャート。
【図６】本発明の実施例１における被検体近傍の位置関係を示す図。
【図７】本発明の実施例１における受信信号の一例を示す図。
【図８】本発明の実施例２におけるブロック構成図。
【図９】本発明の実施例２における被検体近傍の位置関係を示す図。
【図１０】本発明の実施例２における動作フローチャート。
【図１１】本発明の実施例３における位置判定処理のフローチャート。
【図１２】本発明の実施例４におけるブロック構成図。
【図１３】本発明の実施例４における被検体近傍の位置関係を示す図。
【図１４】本発明の実施例２における測定点と移動方向を示す図。
【図１５】本発明の実施例２の変形例における測定点と移動方向を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態を説明する。本発明は、被検体に光（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（光音響波とも言い、典型的には超音波）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に適用できる。このような装置は光音響装置と呼ばれる。本発明の光音響装置は、被検体に超音波を送信し、被検体内部で反射した反射波を受信して、被検体情報を画像データとして取得する超音波エコー技術を利用できる様に構成される。従って本発明の装置は、光音響装置と超音波エコー装置を兼ねた被検体情報取得装置とも呼べる。
【００１４】
前者の光音響装置として見ると、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や、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、酸素飽和度分布や酸化・還元ヘモグロビン濃度分布などである。
被検体情報取得装置を後者の超音波エコー装置として見ると、取得される被検体情報とは、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した情報である。
【００１５】
なお、音響波とは、典型的には超音波であり、音波、超音波、音響波、光音響波、光超
音波と呼ばれる弾性波を含む。また本発明において光とは、可視光線や赤外線を含む電磁波を示す。被検体情報取得装置が測定対象とする成分により特定の波長の光を選択すると良い。
【００１６】
被検体は本発明の被検体情報取得装置の一部を構成するものではないが、以下に説明する。本発明の被検体情報取得装置は、人や動物の悪性腫瘍や血管疾患、血糖値などの診断や化学治療の経過観察などが可能である。よって、被検体としては生体、具体的には人体や動物の乳房や指、手足などを想定できる。被検体内部の光吸収体としては、被検体内で相対的に吸収係数が高いものを示す。例えば、人体が測定対象であれば、酸化あるいは還元ヘモグロビンやそれらを含む血管、あるいは新生血管を多く含む悪性腫瘍が該当する。
【実施例１】
【００１７】
図１は本発明に係る光音響装置の実施例１を示すブロック構成図である。図１において、１０１は光音響装置の測定対象となる被検体であり、被検者の体の一部である。ここでは乳房を例として説明する。１０２は探触子であり、被検体に超音波を送受信するための振動子１０３および、パルス光を照射するための光照射口１０４を備えている。振動子１０３はＰＺＴ，ＣＭＵＴなどの超音波センサ素子をアレイ状に並べたものである。光照射口１０４は光ファイバの射出口であり、ミラーや拡散板などの光学部品を備えてもよい。また、振動子と空気の間に音響レンズを備えてもよい。
【００１８】
１０５は被検体内部に存在する光吸収の大きな部位（光吸収体）を表したものであり、例えば乳がんに起因する新生血管などがこれにあたる。１０５にパルス光などの光が照射されると、光音響効果により光音響波１０６が生じる。光音響波１０６は探触子１０２内部の振動子１０３により電気信号に変換される。この電気信号を光音響信号と呼ぶ。
【００１９】
１０７はパルス光を発生させるための光源であり、ＹＡＧレーザ、チタンサファイアレーザなどで構成される。パルスレーザ光源は内部のレーザ媒質を励起するための手段としてフラッシュランプをもち、外部から電気的に制御可能な構成になっている。また、パルスレーザ光源はＱスイッチを持ち、外部から電気的に制御可能な構成になっている。外部から一定周期でフラッシュランプを点灯させ、レーザ媒質に励起エネルギーを蓄積した後にＱスイッチをＯＮにするとジャイアントパルスと呼ばれる高いエネルギーをもつパルス光が出力される。
【００２０】
１０８は探触子１０２から出力された光音響信号を受信するとともに、パルスレーザ光源１０７および、探触子１０５の超音波送受信動作を制御するコントローラである。１０９は使用者が光音響装置で測定開始の指示をしたり、装置の設定を入力したりするためのキーボードである。１１０は使用者が被検体内部の画像を見るためのディスプレイである。なお、使用者とのインターフェースとしてキーボードとディスプレイ以外の適切な方法を用いても構わない。
【００２１】
１１１はコントローラ１０８と振動子１０３を電気的に接続するためのケーブルである。１１２はパルス光源１０７からのパルス光を光照射口１０４へ導くための光ファイバである。また、振動子１０３はコントローラ１０８からの信号に基づいて、被検体１０１に超音波を照射するとともに、被検体１０１から反射した超音波を受信し、電気信号に変換し出力する。この電気信号を超音波エコー信号と呼ぶ。
【００２２】
光源１０７と光照射口１０４の間は、光ファイバ１１２のほかにも様々な光学部材で接続できる。光学部材としては、例えば、光を反射するミラーや、光を集光したり拡大したり形状を変化させるレンズ、光を分散・屈折・反射するプリズム、光を伝搬させる光ファイバ、拡散板等が挙げられる。このような光学部材は、光源から発せられた光が被検体に
所望の形状で照射されれば、どのようなものを用いてもかまわない。
【００２３】
図２にコントローラ１０８の内部の構成を示す。２０１は光音響装置の全体の動作を制御するＣＰＵであり、組み込みマイコンおよびソフトウェアで構成される。また、ＣＰＵ２０１は使用者の指示をキーボード１０９経由で受け付け、装置の動作に反映させる。２０２は振動子に対して高電圧のパルス信号を送信するための送信回路であり、パルサおよび送信メモリを備えている。超音波送信に際しては、ＣＰＵ２０１から送信メモリに振動子の素子ごとの遅延量を設定する。そして送信開始指示を行うと、送信メモリに設定された時間だけタイミングをずらし、パルス信号を振動子１０３の各超音波センサ素子に送信する。これにより、振動子の各超音波センサ素子から発生する超音波の位相を制御し、超音波の方向を電子的に制御することができる。一つの方向に進む超音波を超音波ビームと呼ぶ。
【００２４】
２０３は振動子からの超音波エコー信号および光音響信号を受信する受信回路であり。プリアンプ、Ａ／Ｄコンバータ、受信メモリ、ＦＰＧＡから構成される。超音波エコー信号および光音響信号はプリアンプで増幅される。この際に信号の入力時刻に応じてプリアンプのゲインを変化させ、被検体内部の奥深くから発生する微弱な信号も取得することができる。増幅された信号はＡ／Ｄコンバータにてデジタル値に変換され、ＦＰＧＡへ入力される。ＦＰＧＡでは受信メモリへのデータの読み書きおよびノイズ除去処理や整相加算などの信号処理を行う。整相加算の際に超音波センサ素子ごとに位相をずらして加算することにより、任意の方向の超音波を生成する。受信回路で信号処理を施された超音波エコー信号および光音響信号はコントローラ１０８内部のメモリ２０６へ保存される。メモリ２０６に保存されているデータをそれぞれ超音波エコー信号データおよび光音響信号データと呼ぶ。
【００２５】
２０４は光源１０７のフラッシュランプやＱ−スイッチの制御信号を発生させる光照射制御回路である。ＣＰＵ２０１からパルス光の照射指示を行うと、一定の周波数でフラッシュランプおよびＱ−スイッチの制御パルスを発生させ、光源１０７にてパルス光を発生させる。ＣＰＵ２０１からパルス光の停止指示を受け付けると、フラッシュランプおよびＱ−スイッチの制御パルスを停止しパルス光を停止させる。
【００２６】
２０５は画像処理回路であり、超音波エコー信号データからＢモード画像を生成する。また、光音響信号データから画像再構成処理を行い、被検体１０１のパルス光に対する吸収係数分布を示す画像を生成する。これらの画像をそれぞれ、超音波エコー画像、光音響画像と呼ぶ。これらの画像を重畳し、ディスプレイ１１０へ表示させる。なお、画像処理回路２０５で行う処理は使用者に表示するための画像の前段階の画像データを生成することにとどめても良い。
２０６は受信回路２０３から出力された信号データおよび画像処理回路２０５から出力されたデータを一時的に保存するメモリである。２０７はそれぞれの回路を接続し、ＣＰＵ２０１からの指示や、各回路からのデータをやり取りするためのバスである。
【００２７】
図３は探触子１０２近傍の位置関係を示す図である。３０１、３０２、３０３、３０４は振動子から送受信される超音波ビームである。コントローラ１０８は超音波ビーム送受信のたびに送信回路２０２および受信回路２０３内部の送信メモリおよび受信メモリの値を変え、超音波ビームを電子スキャンさせる。例えば３０１、３０２、３０３の順番に逐次的に超音波の送受信を行う。これを被検体１０１の全体にわたって繰り返すことにより、広い範囲の超音波エコー信号を取得する。３０５は光照射口１０４から照射されるパルス光の光路である。この光路の向きは光照射口１０４の位置と取り付け角度によって定まる。超音波ビーム３０４と光路３０５が交わる点が３０６である。
【００２８】
図４にコントローラ１０８で実行される光音響装置の動作フローを示す。
ステップＳ４０１においてＣＰＵ２０１は送信回路２０２へ送信指示を行い、超音波ビームを３０１の方向に送信する。
続いてステップＳ４０２において、３０１の方向の超音波エコー信号を探触子１０２および受信回路２０３で受信し、増幅、デジタル化、整相加算などの処理を行いメモリ２０６へ保存する。
【００２９】
ステップＳ４０３において、その前にパルス光を発光させてから所定の時間が経過している場合にはステップＳ４０４に進む。まだ所定の時間が経過していない場合にはステップＳ４０１に戻り、次の方向に超音波ビームを送信する。この例では３０１の次には３０２の方向に超音波ビームを送信する。ステップＳ４０３における所定時間は光源１０７がパルス光を発光させる周期であり、本実施例では１００ミリ秒とする。ステップＳ４０３で、前回パルス光を発生させてから１００ミリ秒経過している場合には、光源１０７では次のパルス光を照射する準備ができているのでステップＳ４０４へ進む。
【００３０】
ステップＳ４０４においてＣＰＵ２０１はメモリ２０６に保存された超音波エコー信号データを解析し、被検体１０１が光音響信号を取得するうえで正しい位置にあるか否かを判定する。すなわち、被検体１０１が光路３０５の中にあり、探触子１０２に接触しているか否かを判定する。この判定処理の詳細は後述する。このときＣＰＵ２０１は、判定手段として動作する。
次にステップＳ４０５において、被検体１０１が正しい位置にあると判定された場合にはステップＳ４０６に進む。一方、被検体１０１が正しい位置にないと判定された場合には、ステップＳ４０８に進む。
【００３１】
ステップＳ４０６では、ＣＰＵ２０１は光照射制御回路２０４に光照射指示を行い、光源１０７にパルス光を発生させる。パルス光は光照射口１０４から被検体１０１に向けて照射される。
続いてステップＳ４０７において受信回路２０３は光音響信号を受信し、増幅、デジタル化、ノイズ除去などの処理を行い、メモリ２０６へ保存する。
【００３２】
一方ステップＳ４０５において光音響信号を正しく取得可能な位置に被検体１０１がセットされていないと判定した場合には、ステップＳ４０８にて使用者の警告を表示しステップＳ４０９に進む。警告の表示方法はディスプレイ１１０に警告メッセージを表示してもよいし、ディスプレイとは別にＬＥＤなどの表示手段をもち点灯させてもよい。
【００３３】
ステップＳ４０９では、画像処理回路２０５はそれぞれ、ステップＳ４０２およびステップＳ４０７においてメモリ２０６に保存された超音波エコー信号および光音響信号をもとに画像再構成処理、スキャン変換処理などの画像処理を行う。そして超音波エコー画像および光音響画像を生成する。そして、ディスプレイ１１０に超音波エコー画像および光音響画像を表示する。この際に使用者の設定により、どちらか一方の画像のみを生成し、ディスプレイ１１０に表示してもよい。ただし、ステップＳ４０５で光音響信号を正しく取得可能な位置に被検体１０１がセットされていないと判定し、光音響信号データがメモリ２０６に保存されていない場合には、超音波エコー画像のみを表示する。
続いてステップＳ４１０において使用者からの信号取得終了指示があるか否かを判定する。信号取得終了の指示がある場合には処理を終了する。信号取得終了の指示がない場合にはステップＳ４０１に戻り、超音波エコー信号および光音響信号の取得を繰り返す。
【００３４】
続いて、ステップＳ４０４における被検体の位置の判定処理について詳細を説明する。図５は判定処理の詳細を示したフローチャートである。図６は被検体１０１と探触子１０２の位置関係の例を示す図である。
【００３５】
図６（ａ）は被検体１０１が探触子１０２の全面に接触しており、光が被検体に入射している場合の一例である。図６（ｂ）は被検体１０１が探触子の正面にない場合の一例である。図６（ｃ）は被検体１０１が探触子１０２の正面にあるが、位置がずれており光が正しく照射されていない場合の一例である。図６（ｄ）は被検体１０１が探触子１０２の正面にあり、一部が接触していないが光は正しく被検体に入射している場合である。
【００３６】
図６において６０３および６０４は被検体１０１の位置が正しいか否かを判定する点であり、目標点と呼ぶ。本実施例では、目標点は光路３０５上において光照射口から一定距離にある点である。光路上の目標点の座標はあらかじめ定められ、メモリ２０６に保存されているものとする。判定処理では目標点６０３および６０４と探触子１０２の間に空気の層があるか否かを、超音波信号データを利用して調べる。６０１および、６０２は探触子１０２から目標点６０３および６０４へ向かう超音波ビームであり、判定用超音波ビームと呼ぶ。目標点は、探触子から送受信される超音波ビームと光照射口からの光路が交差する位置となる。６０５は判定用超音波ビームの基点とする。
【００３７】
図７は判定用超音波ビーム６０１および６０２に対応する超音波エコー信号を表す図であり、受信回路２０３から出力され、メモリ２０６に保存されるデータをグラフ化した物である。図７（ａ）の上図は、図６（ａ）の位置関係における超音波ビーム６０１に対する超音波エコー信号である。図７（ａ）の下図は、図６（ａ）の位置関係における超音波ビーム６０２に対する超音波エコー信号である。同様に、図７（ｂ）、図７（ｃ）、図７（ｄ）はそれぞれ図６（ｂ），図６（ｃ），図６（ｄ）に対応する。また上図は超音波ビーム６０１に、下図は超音波ビーム６０２に対応する。
【００３８】
まず、図６（ａ）の場合を例にとり、図５のフローチャートについて説明する。
ステップＳ５０１においてＣＰＵ２０１はメモリ２０６より、目標点６０３から振動子までの距離ｄ６０１を読み出す。図中では目標点６０３から６０５までの距離に当たる。この距離は探触子１０２内の光照射口１０４と振動子１０３の配置と、判定用超音波ビーム６０１の方向により予め計算され、メモリ２０６に保存されているものとする。
【００３９】
続いてステップＳ５０２において距離ｄ６０１の２倍を被検体内部の音速で割り、目標点６０３からの超音波エコー信号が受信される時刻を求める。そして、目標点６０３および６０４と探触子１０２の間に空気の層があるか否かを判定するための時刻の範囲を求める。この時刻の範囲を判定時刻範囲と呼ぶ。なお、目標点６０３からの超音波エコー信号が受信される時刻をｔ６０３、目標点６０４からの超音波エコー信号が受信される時刻をｔ６０４とする（図７を参照）。本実施例では、目標点６０３の判定時刻範囲は０からｔ６０３、目標点６０４の判定時刻範囲は０からｔ６０４とする。なお、超音波ビームを送信開始した時刻を０とする。
続いて、ステップＳ５０３においてＣＰＵ２０１はメモリ２０６より判定用超音波ビーム６０１に対応する超音波エコー信号データを読み出す。
【００４０】
続いてステップＳ５０４において、判定時刻範囲内のデータを予め設定された閾値と比較する。そして、ステップＳ５０５において判定時刻内に閾値ｖ１を越えるデータがＭ個以上あり、その後のデータが閾値ｖ２以下の場合にはステップＳ５０６に進む。そして、光路上の目標点が被検体の外部にあるか、あるいは被検体と探触子が接触していないと判定し、判定結果を示す情報を目標点と対応づけてＣＰＵ２０１内部のメモリに保存し、ステップＳ５０８に進む。Ｍは予め設定された自然数である。また閾値ｖ１は被検体内部からの超音波エコー信号よりも大きな値であり、閾値ｖ２は受信回路２０３のノイズレベルよりわずかに大きな値に設定される。これは、超音波ビーム６０１上に被検体表面がある場合には、被検体表面でほとんどの超音波が反射され大きな超音波エコー信号データが受
信されるため、閾値ｖ１を越えるデータが多くなるためである。また、被検体表面より先へは超音波が伝わらないことから、それ以降の超音波エコー信号データは小さな値になるため、閾値ｖ２以下のデータが多くなるためである。
【００４１】
一方、ステップＳ５０５において判定時刻内に閾値ｖ１を越えるデータがＭ個より少ないか、あるいは閾値ｖ１を越えるデータがＭ個以上だがその後のデータが閾値ｖ２より大きい場合にはステップＳ５０７に進む。そして目標点が被検体内部にあり、被検体と探触子が接触していると判定し、判定結果を示す情報を目標点と対応づけてＣＰＵ２０１内部のメモリに保存し、ステップＳ５０８に進む。
【００４２】
ステップＳ５０８において、他に判定用超音波ビームがあるか否かを判定する。図６（ａ）の例では判定用超音波ビームとして超音波ビーム６０２が残っているのでステップＳ５０１へ戻り、引き続き目標点６０４についても目標点６０３と同様に被検体との位置関係を判定する。一方、ステップＳ５０８において全ての超音波ビームの判定が終了している場合にはステップＳ５０９に進む。
ステップＳ５０９において、目標点のうちＮ個以上が被検体内部にあり、かつ被検体と探触子が接触していると判定されている場合にはステップＳ５１０に進み、被検体は正しい位置にセットされていると判定し、処理を終了する。一方、目標点のうち、被検体内部にあり、かつ被検体と探触子が接触していると判定されたものがＮ個より少ない場合にはステップＳ５１１に進み、被検体が正しい位置にセットされていないと判定し、処理を終了する。Ｎは予め設定された自然数である。本実施例ではＮは１とする。
【００４３】
図６（ａ）の位置関係の場合には、超音波ビーム６０１および６０２と目標点６０３、６０４の間には空気がなく、探触子１０２と被検体１０１が密着している。そのため、送信超音波ビームの大部分は被検体内部へ伝播し、徐々に減衰していく。一部、被検体内部からの超音波エコー信号が見られる場合があるが、全体として図７（ａ）に示すように受信される超音波エコー信号の電圧は閾値ｖ２よりは大きくｖ１よりは低いものになる。その結果、ステップＳ５０７において、目標点が被検体の内部にあり、被検体と探触子が十分接触していると判定される。最終的にはステップＳ５１０において、被検体は正しい位置にセットされており、光音響信号取得可能と判定される。
【００４４】
図６（ｂ）の位置関係の場合には、被検体１０１がないため、超音波ビーム６０１および６０２のほとんどが探触子１０２表面と空気との境界６０６で反射される。境界６０６に相当する時刻をｔ６０６とする。そのため、図７（ｂ）に示すように、超音波エコー信号は受信開始直後の時刻ｔ６０６付近に大きな電圧の信号が現れる。そして、その後の信号レベルは閾値ｖ２を越えないほどに低くなる。その結果ステップＳ５０６において、被検体と探触子の接触が不十分と判定される。最終的にはステップＳ５１１において、被検体は正しい位置にセットされておらず、光音響信号取得不可能と判定される。
【００４５】
図６（ｃ）の位置関係の場合には、超音波ビーム６０１および６０２のほとんどは目標点６０３および６０４に到達する前に、被検体１０１と空気との境界６０７および６０８で反射される。境界の点６０７からの超音波エコー信号が受信される時刻をｔ６０７、境界の点６０８からの超音波エコー信号が受信される時刻をｔ６０８とすると、ｔ６０７およびｔ６０８の時刻において、空気との境界から反射された大きな電圧の信号が受信される。図６（ｃ）の位置関係の場合には、境界の点６０７、６０８はそれぞれ目標点６０３、６０４よりも探触子に近いためｔ６０７およびｔ６０８はそれぞれｔ６０３，ｔ６０４よりも小さくなり、判定時刻範囲内である。その結果、図７（ｃ）に示すように、判定時刻範囲内に大きな電圧の信号が現れ、その後の電圧は低くなる。その結果ステップＳ５０６において目標点が被検体の外部にあると判定される。最終的にはステップＳ５１１において、被検体は正しい位置にセットされておらず、光音響信号取得不可能と判定される。
【００４６】
図６（ｄ）の位置関係の場合には、判定用超音波ビーム６０１のほとんどは目標点６０３に到達する前に被検体１０１と空気との境界６０９で反射される。一方、判定用超音波ビーム６０２は目標点６０４に到達したあとに被検体１０１と空気との境界６１０で反射される。境界の点６０９からの超音波エコー信号が受信される時刻をｔ６０９、境界の点６１０からの超音波エコー信号が受信される時刻をｔ６１０とすると、ｔ６０９およびｔ６１０の時刻において、空気との境界から反射された大きな電圧の信号が受信される。図６（ｄ）の位置関係の場合には、境界の点６０９は目標点６０３よりも探触子に近いため、ｔ６０９はｔ６０３よりも小さくなり、判定時刻範囲内である。一方、境界の点６１０は目標点６０４よりも探触子から遠いため、ｔ６１０はｔ６０４よりも小さくなり、判定時刻範囲外である。
【００４７】
その結果、図７（ｄ）に示すように、図６（ｄ）の判定用超音波ビーム６０１に対応する超音波エコー信号は、判定時刻範囲内に大きな電圧の信号が現れ、その後の信号レベルは低くなる。また、超音波ビーム６０２に対応する超音波エコー信号は、判定時刻範囲内には大きな電圧の信号ピークが現れず、判定時刻範囲外に強いピークが現れる。その結果、目標点６０３は被検体の外部にあるか、あるいは判定用超音波ビーム６０１上での探触子と被検体の間の接触が不十分と判定される。一方、目標点６０４は被検体の内部にあり、判定用超音波ビーム６０２上での探触子と被検体は十分接触していると判定される。最終的にはステップＳ５１０において、被検体は正しい位置にセットされており、光音響信号取得可能と判定される。
【００４８】
このように判定用超音波ビーム上の目標点を用いて被検体と探触子の位置関係を判定することにより、例えば乳房の辺縁部や腕などの細い部分などのように被検体を探触子全面に接触させることが難しい場合にも、光音響信号取得可能か否かを判定できる。
【００４９】
なお、本実施例では判定用超音波ビームの本数は２本としたが、本発明の光音響装置では、判定用超音波ビームの本数は２本に限らない。より多くの超音波ビームをもとに位置関係を判定すれば精度を高めることができる。また、少ない本数の超音波ビームで判定すれば、判定に要する時間を短縮することができる。
【００５０】
また、本実施例では先に受信回路２０３で超音波エコー信号データをメモリ２０６へ書き込み、ＣＰＵ２０１はメモリに保存された超音波エコー信号データを読み出してから被検体の位置の判定処理を行っている。しかし、本発明の判定処理のタイミングはこれに限るものではない。例えばメモリ読み書きの時間を削減するために受信回路２０３がメモリ２０６に書き込む際に被検体の位置の判定処理を行うようにしてもよい。
【００５１】
また、本実施例では光音響信号を正しく取得できる位置に被検体がセットされていないと判定された場合に光源のＱスイッチを停止することによりパルス光の照射を停止したが、本発明のパルス光の照射方法はこれに限定されるものではない。例えば、光源外部にシャッターを設け、シャッターを閉じることにより被検体へのパルス光の照射を停止する構成にしても良い。
【００５２】
また、本実施例では、光照射口は振動子の横に一つ設置されている例を用いて説明したが、本発明における光音響装置の光照射口の位置および個数はこれに限定されるものではない。例えば、振動子の両側に光照射口がある場合にも適切な判定用超音波ビームを選択することにより被検体の位置の判定を行うことが可能である。
【００５３】
なお、本実施例では、目標点と探触子の位置関係によって定まる判定時刻範囲内で超音波エコー信号データを閾値比較することにより、探触子と被検体との接触状態が正しいか
どうかを判定していたが、接触状態の判定の方法はこの方法に限定されない。例えば、探触子１０２と被検体１０１の境界付近に相当する深さに応じて閾値比較方法を変更してもよい。例えば、探触子１０２と被検体１０１の境界付近に閾値ｖ１を超える超音波エコー信号データが見られた場合には、被検体１０１と探触子１０２が接触しておらず、図７（ｂ）のような状態であると判定してもよい。また、例えば、探触子１０２と被検体１０１の境界付近に閾値ｖ１を超える超音波信号データが見られない場合には、被検体１０１と探触子１０２が接触しており、図７（ａ）のような状態であると判定してもよい。
【００５４】
また、別の判定方法として、例えば、探触子１０２と被検体１０１の境界よりも深い位置に閾値ｖ２を超える超音波エコー信号データが見られた場合には、被検体１０１と探触子１０２が接触しており、図７（ａ）のような状態であると判定してもよい。また、探触子１０２と被検体１０１の境界よりも深い位置に閾値ｖ２を超える超音波信号データが見られない場合には、被検体１０１と探触子１０２が接触しておらず、図７（ｂ）のような状態であると判定してもよい。
【００５５】
また、被検体１０１と探触子１０２が接触していない場合には、探触子と空気との境界近傍で超音波が多重反射し、周期的な信号がみられる場合がある。図７（ｂ）のｔ６０６付近を拡大したものを図７（ｅ）に示す。このような多重反射を検出するために、超音波エコー信号の周波数成分を利用してもよい。例えば、探触子１０２と被検体１０１の境界付近までの超音波エコー信号をフーリエ変換し、探触子の構造に起因する特定の周波数成分近傍のピークが現れた場合には、探触子１０２内部の多重反射が生じている。したがって、探触子１０２と被検体１０１が接触していないと判定してもよい。この特定の周波数とは、探触子１０２内部の振動子から音響レンズまでの平均音速を２０００ｍ／ｓ、厚さを０．２５ｍｍとしたとき、超音波伝搬距離であり、０．５ｍｍに相当する周波数成分（２０００ｍ／ｓ／０．５ｍｍ＝４ＭＨｚ）である。
【００５６】
以上説明してきたように、本実施例の光音響装置では超音波ビームを用いて被検体と探触子および光路の位置関係を判定し、正しく光音響信号を取得できる状態にあるか否かを事前に判定することができる。その結果、取得した光音響信号の精度を高めることができ診断精度の向上につながる。また、正しく光音響信号が取得できない状況ではパルス光を照射しないことにより、装置の長寿命化、安全性向上が可能になる。このような効果は、ハンドヘルド型の探触子に光照射口と振動子が設置されている場合でも、ベッド型の光音響装置の場合でも同様に得られる。
【実施例２】
【００５７】
続いて本発明の実施例２を説明する。本発明の実施例２が実施例１と異なる点は、被検体と探触子の間に２枚の圧迫板８１３および８１５があることである。２枚の圧迫板は、被検体を挟んで保持するために用いられる。
【００５８】
図８は本発明に係る光音響装置の実施例２を示すブロック構成図である。図８において被検体８０１、探触子８０２、振動子８０３、光照射口８０４、光吸収部位８０５、光音響波８０６、光源８０７、キーボード８０９、ディスプレイ８１０、ケーブル８１１、光ファイバ８１２については実施例１と同様であるので説明を省略する。８１３および８１５は圧迫板であり、被検体を挟んで固定するためのものである。光および超音波に対して透過性のよい材料を用いる。８１４は探触子８０２を２次元走査するための機構（走査手段）であり、例えばモータ、２次元ステージ、エンコーダなどから構成される。
【００５９】
本発明の実施例２における光音響装置では使用者は予め圧迫板の間に被検体８０１を固定し、キーボード８０９を介して測定開始指示を行う。コントローラ８０８は測定開始指示を受け、モータ８１４により探触子８０２を圧迫板８１３に接触させたまま被検体８０
１の表面を走査するように移動させる。移動しながら図４のフローに従い超音波エコー信号と光音響信号の取得を行う。
【００６０】
被検体８０１上の光音響信号を取得する位置と探触子８０２の移動方向について図１４を用いて説明する。以後、光音響信号を取得する位置のことを測定点と呼ぶ。図１４は被検体８０１を探触子８０２側からみた図である。１４０１、１４０２、１４０３、１４０４の各点、および図中のそれ以外の点は測定点である。測定点は被検体８０１全域にわたって存在している。矢印１４０５は探触子８０２の移動方向である。本実施例の光音響装置では最初に測定点１４０１の光音響信号を取得した後に探触子８０２を水平方向に移動させ、測定点１４０２に移動する。これを繰り返し、測定点１４０３の光音響信号の取得を終えた後に探触子８０２を垂直方向に移動させ、測定点１４０４に移動する。これを繰り返し、被検体８０１の全域の光音響信号を取得する。
【００６１】
図９に本発明の実施例２における被検体８０１と探触子８０２周辺の拡大図を示す。９０１および９０２は判定用超音波ビームである。９０３は判定用超音波ビーム９０１上の目標点であり、本実施例では判定用超音波ビーム９０１と光路９０７の交点である。９０４は判定用超音波ビーム９０２上の目標点であり、本実施例では超音波ビーム９０２と光路９０７の交点である。９０５は超音波ビーム９０１と圧迫板８１３の被検体側の面が交差する点である。９０６は超音波ビーム９０２と圧迫板８１３の被検体側の面が交差する点である。９０５および９０６を判定開始点と呼ぶ。
【００６２】
図１０に本発明の動作フローを示す。
ステップＳ１００１において、ＣＰＵ２０１はモータ８１４に指示を出し、被検体８０１の光音響信号を取得する位置まで移動させる。
続いてステップＳ１００２からステップＳ１００４において、ステップＳ４０１からステップＳ４０３と同様に超音波エコー信号データを取得する。ステップＳ１００４において前回パルス光を発生させてから一定時間が経過している場合には、光源８０７では次のパルス光を照射する準備ができているのでステップＳ１００５へ進む。一方ステップＳ１００４において前回パルス光を発生させてから一定時間が経過していない場合には、ステップＳ１００１に戻り、次の測定点まで探触子８０２を移動させる。
【００６３】
ステップＳ１００５においてＣＰＵ２０１はメモリ２０６に保存された超音波エコー信号データを解析し、被検体８０１が正しい位置にセットされているか否かを判定する。この処理の実施例１と異なる点は圧迫板８１３の厚みについて判定時刻範囲を補正する点である。
続いてステップＳ１００６からステップＳ１０１０において、実施例１のステップＳ４０５からステップＳ４０９と同様にして光音響信号データの取得を行う。
最後にステップＳ１０１１において被検体８０１の全測定点の超音波エコー信号データと光音響信号データの取得が完了しているか否かを判定する。取得が完了している場合には使用者に測定終了を通知し、処理を終了する。完了していない場合にはステップＳ１００１に戻り、次の測定点まで探触子８０２を移動させる。
【００６４】
本実施例のステップＳ１００５における判定処理のフローは図５で説明した実施例１の動作フローと同じである。
ただし、ステップＳ５０２で計算する判定時刻範囲の計算方法が異なる。実施例１においては、ステップＳ５０２において、超音波エコー信号の受信開始時刻から、目標点からの超音波エコーが探触子まで戻ってくるまでの期間を判定時刻範囲としていた。しかし、本実施例では、送信された超音波が判定開始点９０５または９０６を通過した時刻から、目標点９０３または９０４からの超音波エコーが探触子８０２まで戻ってくるまでを判定時刻範囲とする。すなわち、圧迫板８１３から発生する超音波エコー信号を無視する。こ
れにより、圧迫板８１３と探触子８０２の間で起きる、超音波ビーム９０１および９０２の反射エコーの影響を回避し、被検体８０１が光路をさえぎっているか否かを確度よく判定することができる。
【００６５】
＜変形例＞
なお、本実施例では被検体の位置判定処理の結果によらず、図１４のように予め決められた全ての測定点を網羅するように探触子を走査させる例を用いて説明したが、被検体の位置判定処理の結果に応じて走査範囲を限定しても良い。例えば、探触子が被検体の正面に存在せず光音響信号の取得に適さない測定点への探触子移動を省略することにより、測定点を減らし、測定時間を短縮することができる。
【００６６】
この変形例について図１５を参照しつつ説明する。通常は、水平方向に探触子８０２を移動させ測定を行う。そして位置判定処理の結果の変化から被検体の左右の境界点（例えば１５０２、１５０３のような測定点）を検出した場合には、被検体の境界外部の測定点への移動を省略し、探触子を垂直方向へ移動させる。このように走査範囲を変更することにより、被検体のない領域で測定を行うことがなくなる。
また、端部の測定点１５０４まで移動しても光音響信号の取得に適した点が見つからない場合には、それ以上探触子を垂直方向へ移動させずに測定を終了させることにより、図１５の矢印１５０１のように探触子を走査させ測定時間の短縮をはかることができる。
【実施例３】
【００６７】
続いて本発明の実施例３を説明する。実施例３が実施例１乃至実施例２と異なる点は、被検体の位置を判定する際に、それまでに受信した超音波エコー信号を読み出して解析するのではなく、新たに目標点付近に超音波を送受信して取得された超音波エコー信号に基づいて判定を行う点である。すなわち、光音響波を受信するための光の照射に先立って、判定用の超音波ビームの送受信が行われる。
【００６８】
本発明の実施例３のブロック構成図および動作フローは実施例１乃至実施例２と同じであるため説明を省略する。図１１に本実施例の被検体位置判定処理のフローを示す。
ステップＳ１１０１およびステップＳ１１０２においてＣＰＵ２０１は上記実施例と同様に目標点までの距離と判定時刻の範囲を計算する。
【００６９】
続いてステップＳ１１０３においてＣＰＵ２０１は送信回路２０２に指示を送り、目標点９０３へ向けて判定用超音波ビーム９０１を送信する。この際に判定用の超音波ビームは目標点９０３まで届くだけの強さで十分なので、送信回路の電圧を低くすることで判定用超音波ビームの送受信にかかる時間を短縮することができる。
続いてステップＳ１１０４において受信回路２０３において判定用超音波ビーム９０１の超音波エコー信号を受信し、デジタル化する。
【００７０】
続いてステップＳ１１０５において受信された判定用超音波ビーム９０１から得られた超音波エコー信号データのうち、ステップＳ１１０２で計算された判定時刻範囲内のデータを、実施例１乃至実施例２と同様に予め設定された閾値と比較する。この際に判定用超音波ビーム９０１のエコー信号データを受信回路２０３で閾値比較し、判定処理の高速化を図ってもよい。
続いてステップＳ１１０６からステップＳ１１１２にかけて、上記実施例のステップＳ５０５からステップＳ５１１までの処理と同様の処理を行い、被検体８０１が正しい位置にセットされている否かを判定する。
【００７１】
本実施例では、パルス光照射直前に取得した超音波ビームを用いて判定を行う。これにより、ステップＳ４０１からＳ４０３で行っていた超音波の送受信からステップＳ４０４
での光音響信号の取得までに時間がかかり、探触子と被検体の相対位置が変化してしまった場合にも、被検体と探触子の位置関係を精度よく判定することができる。
【実施例４】
【００７２】
続いて本発明の実施例４を説明する。本発明の実施例４が実施例２と異なる点は、前記光照射口が探触子から離れた場所にある点である。
【００７３】
図１２は本発明に係る光音響装置の実施例２を示すブロック構成図である。図１２において被検体１２０１、振動子１２０３、光吸収部位１２０５、光音響波１２０６、光源１２０７、コントローラ１２０８については実施例２と同様であるので説明を省略する。また図１２において、キーボード１２０９、ディスプレイ１２１０、ケーブル１２１１、光ファイバ１２１２、圧迫板１２１３、モータ１２１４についても実施例２と同様であるので説明を省略する。
【００７４】
１２０２は超音波を送受信可能な探触子である。１２０４は光照射口であるが、実施例２と異なり、被検体を挟んで探触子１２０２と対向する側に設置されている。１２１５は圧迫板であり、被検体１２０１を挟んで圧迫板１２１３と反対側に位置するものである。圧迫板１２１３と圧迫板１２１５で被検体１２０１を挟んで固定する。１２１６は光照射口１２０４を２次元走査するための機構であり、モータ、Ｘ−Ｙステージ、エンコーダなどから構成される。
【００７５】
１２１７は圧迫板１２１３と圧迫板１２１５の間の距離を測定するセンサであり、ポテンショメータで構成される。本実施例における光音響装置では使用者は予め圧迫板の間に被検体１２０１を固定し、キーボード１２０９を介して測定開始指示を行う。コントローラ１２０８は測定開始指示を受け、モータ１２１４により探触子１２０２を圧迫板１２１３に接触させたまま２次元に移動させる。光照射口側のモータ１２１６は、光照射口１２０４を探触子１２０２と同期して移動させる。これにより、光照射口１２０４は常に探触子１２０２の正面に位置している。探触子１２０２および光照射口１２０４は移動しながら図１０のフローに従い超音波エコー信号と光音響信号の取得を行う。
【００７６】
図１３に本発明の実施例４における被検体１２０１と探触子１２０２周辺の拡大図を示す。１３０１は判定用の超音波ビームである。１３０２は判定用超音波ビーム１３０１上の目標点である。本実施例では目標点１３０２は圧迫板１２１５と光路１３０３の交点とする。また、判定開始点１３０４は圧迫板１２１３と光路１３０３の交点とする。１３０３は光照射口１２０４から被検体１２０１に照射される光路である。１３０５は被検体１２０１の圧迫板１２１５側の表面と超音波ビーム１３０１の交点である。
【００７７】
図１３（ａ）は圧迫板１２１３と圧迫板１２１５の間に被検体１２０１が固定され、正しく圧迫されている場合の例である。図１３（ｂ）は圧迫板１２１３と圧迫板１２１５の間に被検体があるが、被検体と圧迫板１２１５の間に隙間があり正しく固定されていない場合の例である。また、圧迫板に乳房ではなく手をかけた場合など、被検体ではないものを圧迫板に乗せた場合にも図１３（ｂ）のような位置関係になる場合がある。また、被検体と圧迫板の間に部分的に隙間ができる場合もある。
【００７８】
本実施例での判定処理のフローは図５のフローチャートと同様であるが、本実施例では圧迫板１２１３と圧迫板１２１５の間の距離は被検体１２０１の個体差により変動する。そのため、目標点１３０２の位置も測定ごとに異なったものとなる。この変化を距離計１２１７で測定し、目標点までの距離を計算する際に反映させる。即ち、図５のステップＳ５０１において、予めメモリ２０６に保存されている値を目標点までの距離として用いるのではなく、距離計１２１７で計測された圧迫板１２１３および１２１５の距離を用いる
。これ以降は実施例２と同様の処理を行う。なお、本実施例では、判定開始点１３０４からの超音波エコーが目標点１３０２に到達してから、目標点１３０２からの超音波エコーが探触子１２０２まで戻ってくるまでを判定時刻範囲とする。
【００７９】
図１３（ａ）の位置関係の場合には、判定用超音波ビーム１３０１と目標点１３０２の間には空気がなく、探触子１２０２と圧迫板１２１３および被検体１２０１が密着している。そのため、送信超音波ビームの大部分は被検体内部へ伝播し、目標点１３０２に到達することができる。判定開始点１３０４と目標点１３０２の間からの超音波エコー信号の電圧は閾値ｖ２よりは大きくｖ１よりは低いものになる。その結果、ステップＳ５０７において、目標点が被検体の内部にあり、被検体と探触子が十分接触していると判定される。最終的にはステップＳ５１０において、被検体は正しい位置にセットされており、光音響信号取得可能と判定される。
【００８０】
一方、図１３（ｂ）の位置関係の場合には、被検体１２０１と圧迫板１２１５の間に空気があるため、判定用超音波ビーム１３０１のほとんどが被検体１２０１表面と空気との境界の点１３０５で反射される。そのため、超音波エコー信号は判定時刻範囲内に大きな電圧の信号が現れ、その後の信号レベルは低くなる。その結果ステップＳ５０６において、目標点１３０２は被検体の外部にあると判定される。最終的にはステップＳ５１１において、被検体は正しい位置にセットされておらず、光音響信号取得不可能と判定される。
【００８１】
なお、本実施例では探触子１２０２に対向する向きから光を照射する場合について説明したが、本発明の光音響装置では、光照射の方向はこれに限定されるものではない。他の方向から光を照射する場合にも光路と判定用超音波ビームの交点に目標点を設定することにより、被検体の位置を判定することが可能である。上述した方法により、光照射口１２０４が探触子１２０２と離れている場合にも被検体が正しい位置にセットされており、光音響信号を取得可能な状態であるかどうかを判定することができる。さらに、目標点の位置が被検体によって変わる場合にも精度よく被検体の位置を判定することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１０２：探触子、１０３：振動子、１０４：光照射口、１０７：光源、２０１：ＣＰＵ、２０２：送信回路、２０３：受信回路、２０４：光照射制御回路、２０５：画像処理回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体情報取得装置およびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、パルス光を被検体に照射し、被検体内部から発生する光音響波を探触子で受信して被検体内部の形態や機能を画像化する光音響装置が医療分野で多く研究されている。また、被検体内部からの光音響波と超音波エコーの両方を取得し、リアルタイムで画像を表示することができる光音響装置が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
このような光音響装置において、被検体内部から光音響波を発生させ探触子で正しく取得するには、被検体と光路および探触子の位置関係が正しいことが必要である。すなわち、被検体が光路の中にあり、かつ探触子に密着していることが必要である。被検体が光路から外れていると光音響波が発生せず、被検体と探触子が密着していないと光音響波が探触子と被検体との間で反射してしまい探触子まで届かないためである。
【０００４】
そこで、位置関係の一つとして被検体と探触子との接触状態を検出するセンサを備えた光音響装置が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００９−５４０９０４号公報
【特許文献２】特開２００８−１９１１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
被検体が光路から外れている場合、光音響波が発生しないため測定ができない問題がある。さらに、特に光源としてレーザ光を用いている場合、安全上注意を要する。例えばハンドヘルド型の探触子に光照射口と振動子が設置されている場合、その探触子が被検体に接触していないときに光を照射すると、光が意図せぬ方向へ進む可能性がある。またベッド型の光音響装置でも、被検体がいないときに不必要に光を照射することは好ましくない。従って光路上に被検体があるか否かの判定が必要とされていた。
【０００７】
上述したように従来の光音響装置においては、センサで被検体と探触子の接触状態を検出していた。しかしこの方法では接触センサを設けた地点の接触状態しか検出できないため、被検体の位置が正しいか否かの判定の精度に限界があった。また、多数の接触センサを設けた場合には装置の大型化、コスト上昇につながるという別の問題があった。またこの方法では、探触子に光照射口が含まれている場合はともかく、光を探触子と別の位置から照射する場合は光路上に被検体があるか否かの判定ができなかった。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光路に対する被検体の位置が正しいか否かの判定を精度良く行うことが可能な被検体情報取得装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は以下の構成を採用する。すなわち、被検体に光を照射して光音響波を発生させる光照射手段と、前記光音響波を受信して光音響信号を出力するとともに、前記被検体に超音波ビームを送受信して超音波エコー信号を出力する振動子と、前記振動子より出力さ
れた超音波エコー信号に基づいて前記光照射手段からの光路に前記被検体があるか否かを判定する判定手段と、少なくとも前記光音響信号を用いて前記被検体内部の画像データを生成する画像処理手段と、を有することを特徴とする被検体情報取得装置である。
【００１０】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、振動子が、被検体に超音波ビームを送受信して超音波エコー信号を出力するステップと、判定手段が、前記振動子より出力された超音波エコー信号に基づいて光照射手段からの光路に前記被検体があるか否かを判定するステップと、前記光照射手段が、前記被検体に光を照射して光音響波を発生させるステップと、前記振動子が、前記光音響波を受信して光音響信号を出力するステップと、画像処理手段が、少なくとも前記光音響信号を用いて前記被検体内部の画像データを生成するステップと、を有することを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光路に対する被検体の位置が正しいか否かの判定を精度良く行うことが可能な被検体情報取得装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１におけるブロック構成図。
【図２】本発明の実施例１におけるコントローラの内部構成図。
【図３】本発明の実施例１における被検体近傍の位置関係を示す図。
【図４】本発明の実施例１における動作フローチャート。
【図５】本発明の実施例１における位置判定処理のフローチャート。
【図６】本発明の実施例１における被検体近傍の位置関係を示す図。
【図７】本発明の実施例１における受信信号の一例を示す図。
【図８】本発明の実施例２におけるブロック構成図。
【図９】本発明の実施例２における被検体近傍の位置関係を示す図。
【図１０】本発明の実施例２における動作フローチャート。
【図１１】本発明の実施例３における位置判定処理のフローチャート。
【図１２】本発明の実施例４におけるブロック構成図。
【図１３】本発明の実施例４における被検体近傍の位置関係を示す図。
【図１４】本発明の実施例２における測定点と移動方向を示す図。
【図１５】本発明の実施例２の変形例における測定点と移動方向を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態を説明する。本発明は、被検体に光（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（光音響波とも言い、典型的には超音波）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に適用できる。このような装置は光音響装置と呼ばれる。本発明の光音響装置は、被検体に超音波を送信し、被検体内部で反射した反射波を受信して、被検体情報を画像データとして取得する超音波エコー技術を利用できる様に構成される。従って本発明の装置は、光音響装置と超音波エコー装置を兼ねた被検体情報取得装置とも呼べる。
【００１４】
前者の光音響装置として見ると、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や、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、酸素飽和度分布や酸化・還元ヘモグロビン濃度分布などである。
被検体情報取得装置を後者の超音波エコー装置として見ると、取得される被検体情報とは、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した情報である。
【００１５】
なお、音響波とは、典型的には超音波であり、音波、超音波、音響波、光音響波、光超
音波と呼ばれる弾性波を含む。また本発明において光とは、可視光線や赤外線を含む電磁波を示す。被検体情報取得装置が測定対象とする成分により特定の波長の光を選択すると良い。
【００１６】
被検体は本発明の被検体情報取得装置の一部を構成するものではないが、以下に説明する。本発明の被検体情報取得装置は、人や動物の悪性腫瘍や血管疾患、血糖値などの診断や化学治療の経過観察などが可能である。よって、被検体としては生体、具体的には人体や動物の乳房や指、手足などを想定できる。被検体内部の光吸収体としては、被検体内で相対的に吸収係数が高いものを示す。例えば、人体が測定対象であれば、酸化あるいは還元ヘモグロビンやそれらを含む血管、あるいは新生血管を多く含む悪性腫瘍が該当する。
【実施例１】
【００１７】
図１は本発明に係る光音響装置の実施例１を示すブロック構成図である。図１において、１０１は光音響装置の測定対象となる被検体であり、被検者の体の一部である。ここでは乳房を例として説明する。１０２は探触子であり、被検体に超音波を送受信するための振動子１０３および、パルス光を照射するための光照射口１０４を備えている。振動子１０３はＰＺＴ，ＣＭＵＴなどの超音波センサ素子をアレイ状に並べたものである。光照射口１０４は光ファイバの射出口であり、ミラーや拡散板などの光学部品を備えてもよい。また、振動子と空気の間に音響レンズを備えてもよい。
【００１８】
１０５は被検体内部に存在する光吸収の大きな部位（光吸収体）を表したものであり、例えば乳がんに起因する新生血管などがこれにあたる。１０５にパルス光などの光が照射されると、光音響効果により光音響波１０６が生じる。光音響波１０６は探触子１０２内部の振動子１０３により電気信号に変換される。この電気信号を光音響信号と呼ぶ。
【００１９】
１０７はパルス光を発生させるための光源であり、ＹＡＧレーザ、チタンサファイアレーザなどで構成される。パルスレーザ光源は内部のレーザ媒質を励起するための手段としてフラッシュランプをもち、外部から電気的に制御可能な構成になっている。また、パルスレーザ光源はＱスイッチを持ち、外部から電気的に制御可能な構成になっている。外部から一定周期でフラッシュランプを点灯させ、レーザ媒質に励起エネルギーを蓄積した後にＱスイッチをＯＮにするとジャイアントパルスと呼ばれる高いエネルギーをもつパルス光が出力される。
【００２０】
１０８は探触子１０２から出力された光音響信号を受信するとともに、パルスレーザ光源１０７および、探触子１０５の超音波送受信動作を制御するコントローラである。１０９は使用者が光音響装置で測定開始の指示をしたり、装置の設定を入力したりするためのキーボードである。１１０は使用者が被検体内部の画像を見るためのディスプレイである。なお、使用者とのインターフェースとしてキーボードとディスプレイ以外の適切な方法を用いても構わない。
【００２１】
１１１はコントローラ１０８と振動子１０３を電気的に接続するためのケーブルである。１１２はパルス光源１０７からのパルス光を光照射口１０４へ導くための光ファイバである。また、振動子１０３はコントローラ１０８からの信号に基づいて、被検体１０１に超音波を照射するとともに、被検体１０１から反射した超音波を受信し、電気信号に変換し出力する。この電気信号を超音波エコー信号と呼ぶ。
【００２２】
光源１０７と光照射口１０４の間は、光ファイバ１１２のほかにも様々な光学部材で接続できる。光学部材としては、例えば、光を反射するミラーや、光を集光したり拡大したり形状を変化させるレンズ、光を分散・屈折・反射するプリズム、光を伝搬させる光ファイバ、拡散板等が挙げられる。このような光学部材は、光源から発せられた光が被検体に
所望の形状で照射されれば、どのようなものを用いてもかまわない。
【００２３】
図２にコントローラ１０８の内部の構成を示す。２０１は光音響装置の全体の動作を制御するＣＰＵであり、組み込みマイコンおよびソフトウェアで構成される。また、ＣＰＵ２０１は使用者の指示をキーボード１０９経由で受け付け、装置の動作に反映させる。２０２は振動子に対して高電圧のパルス信号を送信するための送信回路であり、パルサおよび送信メモリを備えている。超音波送信に際しては、ＣＰＵ２０１から送信メモリに振動子の素子ごとの遅延量を設定する。そして送信開始指示を行うと、送信メモリに設定された時間だけタイミングをずらし、パルス信号を振動子１０３の各超音波センサ素子に送信する。これにより、振動子の各超音波センサ素子から発生する超音波の位相を制御し、超音波の方向を電子的に制御することができる。一つの方向に進む超音波を超音波ビームと呼ぶ。
【００２４】
２０３は振動子からの超音波エコー信号および光音響信号を受信する受信回路であり。プリアンプ、Ａ／Ｄコンバータ、受信メモリ、ＦＰＧＡから構成される。超音波エコー信号および光音響信号はプリアンプで増幅される。この際に信号の入力時刻に応じてプリアンプのゲインを変化させ、被検体内部の奥深くから発生する微弱な信号も取得することができる。増幅された信号はＡ／Ｄコンバータにてデジタル値に変換され、ＦＰＧＡへ入力される。ＦＰＧＡでは受信メモリへのデータの読み書きおよびノイズ除去処理や整相加算などの信号処理を行う。整相加算の際に超音波センサ素子ごとに位相をずらして加算することにより、任意の方向の超音波を生成する。受信回路で信号処理を施された超音波エコー信号および光音響信号はコントローラ１０８内部のメモリ２０６へ保存される。メモリ２０６に保存されているデータをそれぞれ超音波エコー信号データおよび光音響信号データと呼ぶ。
【００２５】
２０４は光源１０７のフラッシュランプやＱ−スイッチの制御信号を発生させる光照射制御回路である。ＣＰＵ２０１からパルス光の照射指示を行うと、一定の周波数でフラッシュランプおよびＱ−スイッチの制御パルスを発生させ、光源１０７にてパルス光を発生させる。ＣＰＵ２０１からパルス光の停止指示を受け付けると、フラッシュランプおよびＱ−スイッチの制御パルスを停止しパルス光を停止させる。
【００２６】
２０５は画像処理回路であり、超音波エコー信号データからＢモード画像を生成する。また、光音響信号データから画像再構成処理を行い、被検体１０１のパルス光に対する吸収係数分布を示す画像を生成する。これらの画像をそれぞれ、超音波エコー画像、光音響画像と呼ぶ。これらの画像を重畳し、ディスプレイ１１０へ表示させる。なお、画像処理回路２０５で行う処理は使用者に表示するための画像の前段階の画像データを生成することにとどめても良い。
２０６は受信回路２０３から出力された信号データおよび画像処理回路２０５から出力されたデータを一時的に保存するメモリである。２０７はそれぞれの回路を接続し、ＣＰＵ２０１からの指示や、各回路からのデータをやり取りするためのバスである。
【００２７】
図３は探触子１０２近傍の位置関係を示す図である。３０１、３０２、３０３、３０４は振動子から送受信される超音波ビームである。コントローラ１０８は超音波ビーム送受信のたびに送信回路２０２および受信回路２０３内部の送信メモリおよび受信メモリの値を変え、超音波ビームを電子スキャンさせる。例えば３０１、３０２、３０３の順番に逐次的に超音波の送受信を行う。これを被検体１０１の全体にわたって繰り返すことにより、広い範囲の超音波エコー信号を取得する。３０５は光照射口１０４から照射されるパルス光の光路である。この光路の向きは光照射口１０４の位置と取り付け角度によって定まる。超音波ビーム３０４と光路３０５が交わる点が３０６である。
【００２８】
図４にコントローラ１０８で実行される光音響装置の動作フローを示す。
ステップＳ４０１においてＣＰＵ２０１は送信回路２０２へ送信指示を行い、超音波ビームを３０１の方向に送信する。
続いてステップＳ４０２において、３０１の方向の超音波エコー信号を探触子１０２および受信回路２０３で受信し、増幅、デジタル化、整相加算などの処理を行いメモリ２０６へ保存する。
【００２９】
ステップＳ４０３において、その前にパルス光を発光させてから所定の時間が経過している場合にはステップＳ４０４に進む。まだ所定の時間が経過していない場合にはステップＳ４０１に戻り、次の方向に超音波ビームを送信する。この例では３０１の次には３０２の方向に超音波ビームを送信する。ステップＳ４０３における所定時間は光源１０７がパルス光を発光させる周期であり、本実施例では１００ミリ秒とする。ステップＳ４０３で、前回パルス光を発生させてから１００ミリ秒経過している場合には、光源１０７では次のパルス光を照射する準備ができているのでステップＳ４０４へ進む。
【００３０】
ステップＳ４０４においてＣＰＵ２０１はメモリ２０６に保存された超音波エコー信号データを解析し、被検体１０１が光音響信号を取得するうえで正しい位置にあるか否かを判定する。すなわち、被検体１０１が光路３０５の中にあり、探触子１０２に接触しているか否かを判定する。この判定処理の詳細は後述する。このときＣＰＵ２０１は、判定手段として動作する。
次にステップＳ４０５において、被検体１０１が正しい位置にあると判定された場合にはステップＳ４０６に進む。一方、被検体１０１が正しい位置にないと判定された場合には、ステップＳ４０８に進む。
【００３１】
ステップＳ４０６では、ＣＰＵ２０１は光照射制御回路２０４に光照射指示を行い、光源１０７にパルス光を発生させる。パルス光は光照射口１０４から被検体１０１に向けて照射される。
続いてステップＳ４０７において受信回路２０３は光音響信号を受信し、増幅、デジタル化、ノイズ除去などの処理を行い、メモリ２０６へ保存する。
【００３２】
一方ステップＳ４０５において光音響信号を正しく取得可能な位置に被検体１０１がセットされていないと判定した場合には、ステップＳ４０８にて使用者の警告を表示しステップＳ４０９に進む。警告の表示方法はディスプレイ１１０に警告メッセージを表示してもよいし、ディスプレイとは別にＬＥＤなどの表示手段をもち点灯させてもよい。
【００３３】
ステップＳ４０９では、画像処理回路２０５はそれぞれ、ステップＳ４０２およびステップＳ４０７においてメモリ２０６に保存された超音波エコー信号および光音響信号をもとに画像再構成処理、スキャン変換処理などの画像処理を行う。そして超音波エコー画像および光音響画像を生成する。そして、ディスプレイ１１０に超音波エコー画像および光音響画像を表示する。この際に使用者の設定により、どちらか一方の画像のみを生成し、ディスプレイ１１０に表示してもよい。ただし、ステップＳ４０５で光音響信号を正しく取得可能な位置に被検体１０１がセットされていないと判定し、光音響信号データがメモリ２０６に保存されていない場合には、超音波エコー画像のみを表示する。
続いてステップＳ４１０において使用者からの信号取得終了指示があるか否かを判定する。信号取得終了の指示がある場合には処理を終了する。信号取得終了の指示がない場合にはステップＳ４０１に戻り、超音波エコー信号および光音響信号の取得を繰り返す。
【００３４】
続いて、ステップＳ４０４における被検体の位置の判定処理について詳細を説明する。図５は判定処理の詳細を示したフローチャートである。図６は被検体１０１と探触子１０２の位置関係の例を示す図である。
【００３５】
図６（ａ）は被検体１０１が探触子１０２の全面に接触しており、光が被検体に入射している場合の一例である。図６（ｂ）は被検体１０１が探触子の正面にない場合の一例である。図６（ｃ）は被検体１０１が探触子１０２の正面にあるが、位置がずれており光が正しく照射されていない場合の一例である。図６（ｄ）は被検体１０１が探触子１０２の正面にあり、一部が接触していないが光は正しく被検体に入射している場合である。
【００３６】
図６において６０３および６０４は被検体１０１の位置が正しいか否かを判定する点であり、目標点と呼ぶ。本実施例では、目標点は光路３０５上において光照射口から一定距離にある点である。光路上の目標点の座標はあらかじめ定められ、メモリ２０６に保存されているものとする。判定処理では目標点６０３および６０４と探触子１０２の間に空気の層があるか否かを、超音波信号データを利用して調べる。６０１および、６０２は探触子１０２から目標点６０３および６０４へ向かう超音波ビームであり、判定用超音波ビームと呼ぶ。目標点は、探触子から送受信される超音波ビームと光照射口からの光路が交差する位置となる。６０５は判定用超音波ビームの基点とする。
【００３７】
図７は判定用超音波ビーム６０１および６０２に対応する超音波エコー信号を表す図であり、受信回路２０３から出力され、メモリ２０６に保存されるデータをグラフ化した物である。図７（ａ）の上図は、図６（ａ）の位置関係における超音波ビーム６０１に対する超音波エコー信号である。図７（ａ）の下図は、図６（ａ）の位置関係における超音波ビーム６０２に対する超音波エコー信号である。同様に、図７（ｂ）、図７（ｃ）、図７（ｄ）はそれぞれ図６（ｂ），図６（ｃ），図６（ｄ）に対応する。また上図は超音波ビーム６０１に、下図は超音波ビーム６０２に対応する。
【００３８】
まず、図６（ａ）の場合を例にとり、図５のフローチャートについて説明する。
ステップＳ５０１においてＣＰＵ２０１はメモリ２０６より、目標点６０３から振動子までの距離ｄ６０１を読み出す。図中では目標点６０３から６０５までの距離に当たる。この距離は探触子１０２内の光照射口１０４と振動子１０３の配置と、判定用超音波ビーム６０１の方向により予め計算され、メモリ２０６に保存されているものとする。
【００３９】
続いてステップＳ５０２において距離ｄ６０１の２倍を被検体内部の音速で割り、目標点６０３からの超音波エコー信号が受信される時刻を求める。そして、目標点６０３および６０４と探触子１０２の間に空気の層があるか否かを判定するための時刻の範囲を求める。この時刻の範囲を判定時刻範囲と呼ぶ。なお、目標点６０３からの超音波エコー信号が受信される時刻をｔ６０３、目標点６０４からの超音波エコー信号が受信される時刻をｔ６０４とする（図７を参照）。本実施例では、目標点６０３の判定時刻範囲は０からｔ６０３、目標点６０４の判定時刻範囲は０からｔ６０４とする。なお、超音波ビームを送信開始した時刻を０とする。
続いて、ステップＳ５０３においてＣＰＵ２０１はメモリ２０６より判定用超音波ビーム６０１に対応する超音波エコー信号データを読み出す。
【００４０】
続いてステップＳ５０４において、判定時刻範囲内のデータを予め設定された閾値と比較する。そして、ステップＳ５０５において判定時刻内に閾値ｖ１を越えるデータがＭ個以上あり、その後のデータが閾値ｖ２以下の場合にはステップＳ５０６に進む。そして、光路上の目標点が被検体の外部にあるか、あるいは被検体と探触子が接触していないと判定し、判定結果を示す情報を目標点と対応づけてＣＰＵ２０１内部のメモリに保存し、ステップＳ５０８に進む。Ｍは予め設定された自然数である。また閾値ｖ１は被検体内部からの超音波エコー信号よりも大きな値であり、閾値ｖ２は受信回路２０３のノイズレベルよりわずかに大きな値に設定される。これは、超音波ビーム６０１上に被検体表面がある場合には、被検体表面でほとんどの超音波が反射され大きな超音波エコー信号データが受
信されるため、閾値ｖ１を越えるデータが多くなるためである。また、被検体表面より先へは超音波が伝わらないことから、それ以降の超音波エコー信号データは小さな値になるため、閾値ｖ２以下のデータが多くなるためである。
【００４１】
一方、ステップＳ５０５において判定時刻内に閾値ｖ１を越えるデータがＭ個より少ないか、あるいは閾値ｖ１を越えるデータがＭ個以上だがその後のデータが閾値ｖ２より大きい場合にはステップＳ５０７に進む。そして目標点が被検体内部にあり、被検体と探触子が接触していると判定し、判定結果を示す情報を目標点と対応づけてＣＰＵ２０１内部のメモリに保存し、ステップＳ５０８に進む。
【００４２】
ステップＳ５０８において、他に判定用超音波ビームがあるか否かを判定する。図６（ａ）の例では判定用超音波ビームとして超音波ビーム６０２が残っているのでステップＳ５０１へ戻り、引き続き目標点６０４についても目標点６０３と同様に被検体との位置関係を判定する。一方、ステップＳ５０８において全ての超音波ビームの判定が終了している場合にはステップＳ５０９に進む。
ステップＳ５０９において、目標点のうちＮ個以上が被検体内部にあり、かつ被検体と探触子が接触していると判定されている場合にはステップＳ５１０に進み、被検体は正しい位置にセットされていると判定し、処理を終了する。一方、目標点のうち、被検体内部にあり、かつ被検体と探触子が接触していると判定されたものがＮ個より少ない場合にはステップＳ５１１に進み、被検体が正しい位置にセットされていないと判定し、処理を終了する。Ｎは予め設定された自然数である。本実施例ではＮは１とする。
【００４３】
図６（ａ）の位置関係の場合には、超音波ビーム６０１および６０２と目標点６０３、６０４の間には空気がなく、探触子１０２と被検体１０１が密着している。そのため、送信超音波ビームの大部分は被検体内部へ伝播し、徐々に減衰していく。一部、被検体内部からの超音波エコー信号が見られる場合があるが、全体として図７（ａ）に示すように受信される超音波エコー信号の電圧は閾値ｖ２よりは大きくｖ１よりは低いものになる。その結果、ステップＳ５０７において、目標点が被検体の内部にあり、被検体と探触子が十分接触していると判定される。最終的にはステップＳ５１０において、被検体は正しい位置にセットされており、光音響信号取得可能と判定される。
【００４４】
図６（ｂ）の位置関係の場合には、被検体１０１がないため、超音波ビーム６０１および６０２のほとんどが探触子１０２表面と空気との境界６０６で反射される。境界６０６に相当する時刻をｔ６０６とする。そのため、図７（ｂ）に示すように、超音波エコー信号は受信開始直後の時刻ｔ６０６付近に大きな電圧の信号が現れる。そして、その後の信号レベルは閾値ｖ２を越えないほどに低くなる。その結果ステップＳ５０６において、被検体と探触子の接触が不十分と判定される。最終的にはステップＳ５１１において、被検体は正しい位置にセットされておらず、光音響信号取得不可能と判定される。
【００４５】
図６（ｃ）の位置関係の場合には、超音波ビーム６０１および６０２のほとんどは目標点６０３および６０４に到達する前に、被検体１０１と空気との境界６０７および６０８で反射される。境界の点６０７からの超音波エコー信号が受信される時刻をｔ６０７、境界の点６０８からの超音波エコー信号が受信される時刻をｔ６０８とすると、ｔ６０７およびｔ６０８の時刻において、空気との境界から反射された大きな電圧の信号が受信される。図６（ｃ）の位置関係の場合には、境界の点６０７、６０８はそれぞれ目標点６０３、６０４よりも探触子に近いためｔ６０７およびｔ６０８はそれぞれｔ６０３，ｔ６０４よりも小さくなり、判定時刻範囲内である。その結果、図７（ｃ）に示すように、判定時刻範囲内に大きな電圧の信号が現れ、その後の電圧は低くなる。その結果ステップＳ５０６において目標点が被検体の外部にあると判定される。最終的にはステップＳ５１１において、被検体は正しい位置にセットされておらず、光音響信号取得不可能と判定される。
【００４６】
図６（ｄ）の位置関係の場合には、判定用超音波ビーム６０１のほとんどは目標点６０３に到達する前に被検体１０１と空気との境界６０９で反射される。一方、判定用超音波ビーム６０２は目標点６０４に到達したあとに被検体１０１と空気との境界６１０で反射される。境界の点６０９からの超音波エコー信号が受信される時刻をｔ６０９、境界の点６１０からの超音波エコー信号が受信される時刻をｔ６１０とすると、ｔ６０９およびｔ６１０の時刻において、空気との境界から反射された大きな電圧の信号が受信される。図６（ｄ）の位置関係の場合には、境界の点６０９は目標点６０３よりも探触子に近いため、ｔ６０９はｔ６０３よりも小さくなり、判定時刻範囲内である。一方、境界の点６１０は目標点６０４よりも探触子から遠いため、ｔ６１０はｔ６０４よりも小さくなり、判定時刻範囲外である。
【００４７】
その結果、図７（ｄ）に示すように、図６（ｄ）の判定用超音波ビーム６０１に対応する超音波エコー信号は、判定時刻範囲内に大きな電圧の信号が現れ、その後の信号レベルは低くなる。また、超音波ビーム６０２に対応する超音波エコー信号は、判定時刻範囲内には大きな電圧の信号ピークが現れず、判定時刻範囲外に強いピークが現れる。その結果、目標点６０３は被検体の外部にあるか、あるいは判定用超音波ビーム６０１上での探触子と被検体の間の接触が不十分と判定される。一方、目標点６０４は被検体の内部にあり、判定用超音波ビーム６０２上での探触子と被検体は十分接触していると判定される。最終的にはステップＳ５１０において、被検体は正しい位置にセットされており、光音響信号取得可能と判定される。
【００４８】
このように判定用超音波ビーム上の目標点を用いて被検体と探触子の位置関係を判定することにより、例えば乳房の辺縁部や腕などの細い部分などのように被検体を探触子全面に接触させることが難しい場合にも、光音響信号取得可能か否かを判定できる。
【００４９】
なお、本実施例では判定用超音波ビームの本数は２本としたが、本発明の光音響装置では、判定用超音波ビームの本数は２本に限らない。より多くの超音波ビームをもとに位置関係を判定すれば精度を高めることができる。また、少ない本数の超音波ビームで判定すれば、判定に要する時間を短縮することができる。
【００５０】
また、本実施例では先に受信回路２０３で超音波エコー信号データをメモリ２０６へ書き込み、ＣＰＵ２０１はメモリに保存された超音波エコー信号データを読み出してから被検体の位置の判定処理を行っている。しかし、本発明の判定処理のタイミングはこれに限るものではない。例えばメモリ読み書きの時間を削減するために受信回路２０３がメモリ２０６に書き込む際に被検体の位置の判定処理を行うようにしてもよい。
【００５１】
また、本実施例では光音響信号を正しく取得できる位置に被検体がセットされていないと判定された場合に光源のＱスイッチを停止することによりパルス光の照射を停止したが、本発明のパルス光の照射方法はこれに限定されるものではない。例えば、光源外部にシャッターを設け、シャッターを閉じることにより被検体へのパルス光の照射を停止する構成にしても良い。
【００５２】
また、本実施例では、光照射口は振動子の横に一つ設置されている例を用いて説明したが、本発明における光音響装置の光照射口の位置および個数はこれに限定されるものではない。例えば、振動子の両側に光照射口がある場合にも適切な判定用超音波ビームを選択することにより被検体の位置の判定を行うことが可能である。
【００５３】
なお、本実施例では、目標点と探触子の位置関係によって定まる判定時刻範囲内で超音波エコー信号データを閾値比較することにより、探触子と被検体との接触状態が正しいか
どうかを判定していたが、接触状態の判定の方法はこの方法に限定されない。例えば、探触子１０２と被検体１０１の境界付近に相当する深さに応じて閾値比較方法を変更してもよい。例えば、探触子１０２と被検体１０１の境界付近に閾値ｖ１を超える超音波エコー信号データが見られた場合には、被検体１０１と探触子１０２が接触しておらず、図７（ｂ）のような状態であると判定してもよい。また、例えば、探触子１０２と被検体１０１の境界付近に閾値ｖ１を超える超音波信号データが見られない場合には、被検体１０１と探触子１０２が接触しており、図７（ａ）のような状態であると判定してもよい。
【００５４】
また、別の判定方法として、例えば、探触子１０２と被検体１０１の境界よりも深い位置に閾値ｖ２を超える超音波エコー信号データが見られた場合には、被検体１０１と探触子１０２が接触しており、図７（ａ）のような状態であると判定してもよい。また、探触子１０２と被検体１０１の境界よりも深い位置に閾値ｖ２を超える超音波信号データが見られない場合には、被検体１０１と探触子１０２が接触しておらず、図７（ｂ）のような状態であると判定してもよい。
【００５５】
また、被検体１０１と探触子１０２が接触していない場合には、探触子と空気との境界近傍で超音波が多重反射し、周期的な信号がみられる場合がある。図７（ｂ）のｔ６０６付近を拡大したものを図７（ｅ）に示す。このような多重反射を検出するために、超音波エコー信号の周波数成分を利用してもよい。例えば、探触子１０２と被検体１０１の境界付近までの超音波エコー信号をフーリエ変換し、探触子の構造に起因する特定の周波数成分近傍のピークが現れた場合には、探触子１０２内部の多重反射が生じている。したがって、探触子１０２と被検体１０１が接触していないと判定してもよい。この特定の周波数とは、探触子１０２内部の振動子から音響レンズまでの平均音速を２０００ｍ／ｓ、厚さを０．２５ｍｍとしたとき、超音波伝搬距離であり、０．５ｍｍに相当する周波数成分（２０００ｍ／ｓ／０．５ｍｍ＝４ＭＨｚ）である。
【００５６】
以上説明してきたように、本実施例の光音響装置では超音波ビームを用いて被検体と探触子および光路の位置関係を判定し、正しく光音響信号を取得できる状態にあるか否かを事前に判定することができる。その結果、取得した光音響信号の精度を高めることができ診断精度の向上につながる。また、正しく光音響信号が取得できない状況ではパルス光を照射しないことにより、装置の長寿命化、安全性向上が可能になる。このような効果は、ハンドヘルド型の探触子に光照射口と振動子が設置されている場合でも、ベッド型の光音響装置の場合でも同様に得られる。
【実施例２】
【００５７】
続いて本発明の実施例２を説明する。本発明の実施例２が実施例１と異なる点は、被検体と探触子の間に２枚の圧迫板８１３および８１５があることである。２枚の圧迫板は、被検体を挟んで保持するために用いられる。
【００５８】
図８は本発明に係る光音響装置の実施例２を示すブロック構成図である。図８において被検体８０１、探触子８０２、振動子８０３、光照射口８０４、光吸収部位８０５、光音響波８０６、光源８０７、キーボード８０９、ディスプレイ８１０、ケーブル８１１、光ファイバ８１２については実施例１と同様であるので説明を省略する。８１３および８１５は圧迫板であり、被検体を挟んで固定するためのものである。光および超音波に対して透過性のよい材料を用いる。８１４は探触子８０２を２次元走査するための機構（走査手段）であり、例えばモータ、２次元ステージ、エンコーダなどから構成される。
【００５９】
本発明の実施例２における光音響装置では使用者は予め圧迫板の間に被検体８０１を固定し、キーボード８０９を介して測定開始指示を行う。コントローラ８０８は測定開始指示を受け、モータ８１４により探触子８０２を圧迫板８１３に接触させたまま被検体８０
１の表面を走査するように移動させる。移動しながら図４のフローに従い超音波エコー信号と光音響信号の取得を行う。
【００６０】
被検体８０１上の光音響信号を取得する位置と探触子８０２の移動方向について図１４を用いて説明する。以後、光音響信号を取得する位置のことを測定点と呼ぶ。図１４は被検体８０１を探触子８０２側からみた図である。１４０１、１４０２、１４０３、１４０４の各点、および図中のそれ以外の点は測定点である。測定点は被検体８０１全域にわたって存在している。矢印１４０５は探触子８０２の移動方向である。本実施例の光音響装置では最初に測定点１４０１の光音響信号を取得した後に探触子８０２を水平方向に移動させ、測定点１４０２に移動する。これを繰り返し、測定点１４０３の光音響信号の取得を終えた後に探触子８０２を垂直方向に移動させ、測定点１４０４に移動する。これを繰り返し、被検体８０１の全域の光音響信号を取得する。
【００６１】
図９に本発明の実施例２における被検体８０１と探触子８０２周辺の拡大図を示す。９０１および９０２は判定用超音波ビームである。９０３は判定用超音波ビーム９０１上の目標点であり、本実施例では判定用超音波ビーム９０１と光路９０７の交点である。９０４は判定用超音波ビーム９０２上の目標点であり、本実施例では超音波ビーム９０２と光路９０７の交点である。９０５は超音波ビーム９０１と圧迫板８１３の被検体側の面が交差する点である。９０６は超音波ビーム９０２と圧迫板８１３の被検体側の面が交差する点である。９０５および９０６を判定開始点と呼ぶ。
【００６２】
図１０に本発明の動作フローを示す。
ステップＳ１００１において、ＣＰＵ２０１はモータ８１４に指示を出し、被検体８０１の光音響信号を取得する位置まで移動させる。
続いてステップＳ１００２からステップＳ１００４において、ステップＳ４０１からステップＳ４０３と同様に超音波エコー信号データを取得する。ステップＳ１００４において前回パルス光を発生させてから一定時間が経過している場合には、光源８０７では次のパルス光を照射する準備ができているのでステップＳ１００５へ進む。一方ステップＳ１００４において前回パルス光を発生させてから一定時間が経過していない場合には、ステップＳ１００１に戻り、次の測定点まで探触子８０２を移動させる。
【００６３】
ステップＳ１００５においてＣＰＵ２０１はメモリ２０６に保存された超音波エコー信号データを解析し、被検体８０１が正しい位置にセットされているか否かを判定する。この処理の実施例１と異なる点は圧迫板８１３の厚みについて判定時刻範囲を補正する点である。
続いてステップＳ１００６からステップＳ１０１０において、実施例１のステップＳ４０５からステップＳ４０９と同様にして光音響信号データの取得を行う。
最後にステップＳ１０１１において被検体８０１の全測定点の超音波エコー信号データと光音響信号データの取得が完了しているか否かを判定する。取得が完了している場合には使用者に測定終了を通知し、処理を終了する。完了していない場合にはステップＳ１００１に戻り、次の測定点まで探触子８０２を移動させる。
【００６４】
本実施例のステップＳ１００５における判定処理のフローは図５で説明した実施例１の動作フローと同じである。
ただし、ステップＳ５０２で計算する判定時刻範囲の計算方法が異なる。実施例１においては、ステップＳ５０２において、超音波エコー信号の受信開始時刻から、目標点からの超音波エコーが探触子まで戻ってくるまでの期間を判定時刻範囲としていた。しかし、本実施例では、送信された超音波が判定開始点９０５または９０６を通過した時刻から、目標点９０３または９０４からの超音波エコーが探触子８０２まで戻ってくるまでを判定時刻範囲とする。すなわち、圧迫板８１３から発生する超音波エコー信号を無視する。こ
れにより、圧迫板８１３と探触子８０２の間で起きる、超音波ビーム９０１および９０２の反射エコーの影響を回避し、被検体８０１が光路をさえぎっているか否かを確度よく判定することができる。
【００６５】
＜変形例＞
なお、本実施例では被検体の位置判定処理の結果によらず、図１４のように予め決められた全ての測定点を網羅するように探触子を走査させる例を用いて説明したが、被検体の位置判定処理の結果に応じて走査範囲を限定しても良い。例えば、探触子が被検体の正面に存在せず光音響信号の取得に適さない測定点への探触子移動を省略することにより、測定点を減らし、測定時間を短縮することができる。
【００６６】
この変形例について図１５を参照しつつ説明する。通常は、水平方向に探触子８０２を移動させ測定を行う。そして位置判定処理の結果の変化から被検体の左右の境界点（例えば１５０２、１５０３のような測定点）を検出した場合には、被検体の境界外部の測定点への移動を省略し、探触子を垂直方向へ移動させる。このように走査範囲を変更することにより、被検体のない領域で測定を行うことがなくなる。
また、端部の測定点１５０４まで移動しても光音響信号の取得に適した点が見つからない場合には、それ以上探触子を垂直方向へ移動させずに測定を終了させることにより、図１５の矢印１５０１のように探触子を走査させ測定時間の短縮をはかることができる。
【実施例３】
【００６７】
続いて本発明の実施例３を説明する。実施例３が実施例１乃至実施例２と異なる点は、被検体の位置を判定する際に、それまでに受信した超音波エコー信号を読み出して解析するのではなく、新たに目標点付近に超音波を送受信して取得された超音波エコー信号に基づいて判定を行う点である。すなわち、光音響波を受信するための光の照射に先立って、判定用の超音波ビームの送受信が行われる。
【００６８】
本発明の実施例３のブロック構成図および動作フローは実施例１乃至実施例２と同じであるため説明を省略する。図１１に本実施例の被検体位置判定処理のフローを示す。
ステップＳ１１０１およびステップＳ１１０２においてＣＰＵ２０１は上記実施例と同様に目標点までの距離と判定時刻の範囲を計算する。
【００６９】
続いてステップＳ１１０３においてＣＰＵ２０１は送信回路２０２に指示を送り、目標点９０３へ向けて判定用超音波ビーム９０１を送信する。この際に判定用の超音波ビームは目標点９０３まで届くだけの強さで十分なので、送信回路の電圧を低くすることで判定用超音波ビームの送受信にかかる時間を短縮することができる。
続いてステップＳ１１０４において受信回路２０３において判定用超音波ビーム９０１の超音波エコー信号を受信し、デジタル化する。
【００７０】
続いてステップＳ１１０５において受信された判定用超音波ビーム９０１から得られた超音波エコー信号データのうち、ステップＳ１１０２で計算された判定時刻範囲内のデータを、実施例１乃至実施例２と同様に予め設定された閾値と比較する。この際に判定用超音波ビーム９０１のエコー信号データを受信回路２０３で閾値比較し、判定処理の高速化を図ってもよい。
続いてステップＳ１１０６からステップＳ１１１２にかけて、上記実施例のステップＳ５０５からステップＳ５１１までの処理と同様の処理を行い、被検体８０１が正しい位置にセットされている否かを判定する。
【００７１】
本実施例では、パルス光照射直前に取得した超音波ビームを用いて判定を行う。これにより、ステップＳ４０１からＳ４０３で行っていた超音波の送受信からステップＳ４０４
での光音響信号の取得までに時間がかかり、探触子と被検体の相対位置が変化してしまった場合にも、被検体と探触子の位置関係を精度よく判定することができる。
【実施例４】
【００７２】
続いて本発明の実施例４を説明する。本発明の実施例４が実施例２と異なる点は、前記光照射口が探触子から離れた場所にある点である。
【００７３】
図１２は本発明に係る光音響装置の実施例２を示すブロック構成図である。図１２において被検体１２０１、振動子１２０３、光吸収部位１２０５、光音響波１２０６、光源１２０７、コントローラ１２０８については実施例２と同様であるので説明を省略する。また図１２において、キーボード１２０９、ディスプレイ１２１０、ケーブル１２１１、光ファイバ１２１２、圧迫板１２１３、モータ１２１４についても実施例２と同様であるので説明を省略する。
【００７４】
１２０２は超音波を送受信可能な探触子である。１２０４は光照射口であるが、実施例２と異なり、被検体を挟んで探触子１２０２と対向する側に設置されている。１２１５は圧迫板であり、被検体１２０１を挟んで圧迫板１２１３と反対側に位置するものである。圧迫板１２１３と圧迫板１２１５で被検体１２０１を挟んで固定する。１２１６は光照射口１２０４を２次元走査するための機構であり、モータ、Ｘ−Ｙステージ、エンコーダなどから構成される。
【００７５】
１２１７は圧迫板１２１３と圧迫板１２１５の間の距離を測定するセンサであり、ポテンショメータで構成される。本実施例における光音響装置では使用者は予め圧迫板の間に被検体１２０１を固定し、キーボード１２０９を介して測定開始指示を行う。コントローラ１２０８は測定開始指示を受け、モータ１２１４により探触子１２０２を圧迫板１２１３に接触させたまま２次元に移動させる。光照射口側のモータ１２１６は、光照射口１２０４を探触子１２０２と同期して移動させる。これにより、光照射口１２０４は常に探触子１２０２の正面に位置している。探触子１２０２および光照射口１２０４は移動しながら図１０のフローに従い超音波エコー信号と光音響信号の取得を行う。
【００７６】
図１３に本発明の実施例４における被検体１２０１と探触子１２０２周辺の拡大図を示す。１３０１は判定用の超音波ビームである。１３０２は判定用超音波ビーム１３０１上の目標点である。本実施例では目標点１３０２は圧迫板１２１５と光路１３０３の交点とする。また、判定開始点１３０４は圧迫板１２１３と光路１３０３の交点とする。１３０３は光照射口１２０４から被検体１２０１に照射される光路である。１３０５は被検体１２０１の圧迫板１２１５側の表面と超音波ビーム１３０１の交点である。
【００７７】
図１３（ａ）は圧迫板１２１３と圧迫板１２１５の間に被検体１２０１が固定され、正しく圧迫されている場合の例である。図１３（ｂ）は圧迫板１２１３と圧迫板１２１５の間に被検体があるが、被検体と圧迫板１２１５の間に隙間があり正しく固定されていない場合の例である。また、圧迫板に乳房ではなく手をかけた場合など、被検体ではないものを圧迫板に乗せた場合にも図１３（ｂ）のような位置関係になる場合がある。また、被検体と圧迫板の間に部分的に隙間ができる場合もある。
【００７８】
本実施例での判定処理のフローは図５のフローチャートと同様であるが、本実施例では圧迫板１２１３と圧迫板１２１５の間の距離は被検体１２０１の個体差により変動する。そのため、目標点１３０２の位置も測定ごとに異なったものとなる。この変化を距離計１２１７で測定し、目標点までの距離を計算する際に反映させる。即ち、図５のステップＳ５０１において、予めメモリ２０６に保存されている値を目標点までの距離として用いるのではなく、距離計１２１７で計測された圧迫板１２１３および１２１５の距離を用いる
。これ以降は実施例２と同様の処理を行う。なお、本実施例では、判定開始点１３０４からの超音波エコーが目標点１３０２に到達してから、目標点１３０２からの超音波エコーが探触子１２０２まで戻ってくるまでを判定時刻範囲とする。
【００７９】
図１３（ａ）の位置関係の場合には、判定用超音波ビーム１３０１と目標点１３０２の間には空気がなく、探触子１２０２と圧迫板１２１３および被検体１２０１が密着している。そのため、送信超音波ビームの大部分は被検体内部へ伝播し、目標点１３０２に到達することができる。判定開始点１３０４と目標点１３０２の間からの超音波エコー信号の電圧は閾値ｖ２よりは大きくｖ１よりは低いものになる。その結果、ステップＳ５０７において、目標点が被検体の内部にあり、被検体と探触子が十分接触していると判定される。最終的にはステップＳ５１０において、被検体は正しい位置にセットされており、光音響信号取得可能と判定される。
【００８０】
一方、図１３（ｂ）の位置関係の場合には、被検体１２０１と圧迫板１２１５の間に空気があるため、判定用超音波ビーム１３０１のほとんどが被検体１２０１表面と空気との境界の点１３０５で反射される。そのため、超音波エコー信号は判定時刻範囲内に大きな電圧の信号が現れ、その後の信号レベルは低くなる。その結果ステップＳ５０６において、目標点１３０２は被検体の外部にあると判定される。最終的にはステップＳ５１１において、被検体は正しい位置にセットされておらず、光音響信号取得不可能と判定される。
【００８１】
なお、本実施例では探触子１２０２に対向する向きから光を照射する場合について説明したが、本発明の光音響装置では、光照射の方向はこれに限定されるものではない。他の方向から光を照射する場合にも光路と判定用超音波ビームの交点に目標点を設定することにより、被検体の位置を判定することが可能である。上述した方法により、光照射口１２０４が探触子１２０２と離れている場合にも被検体が正しい位置にセットされており、光音響信号を取得可能な状態であるかどうかを判定することができる。さらに、目標点の位置が被検体によって変わる場合にも精度よく被検体の位置を判定することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１０２：探触子、１０３：振動子、１０４：光照射口、１０７：光源、２０１：ＣＰＵ、２０２：送信回路、２０３：受信回路、２０４：光照射制御回路、２０５：画像処理回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に光を照射して光音響波を発生させる光照射手段と、
前記光音響波を受信して光音響信号を出力するとともに、前記被検体に超音波ビームを送受信して超音波エコー信号を出力する振動子と、
前記振動子より出力された超音波エコー信号に基づいて前記光照射手段からの光路に前記被検体があるか否かを判定する判定手段と、
少なくとも前記光音響信号を用いて前記被検体内部の画像データを生成する画像処理手段と、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記超音波エコー信号の電圧が所定の閾値ｖ１を越えることがある場合に、前記光照射手段からの光路に前記被検体がないと判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記光照射手段からの光路上の目標点に向けて前記振動子により前記超音波ビームが送信された時刻から、前記振動子と前記目標点の間の距離に基づき求められた時間が経過した時刻までを判定時刻範囲として、当該判定時刻範囲に取得された超音波エコー信号を対象として判定を行う
ことを特徴とする請求項２に記載の被検体情報取得装置。
【請求項４】
前記判定時刻範囲は、前記振動子により前記超音波ビームが送信された時刻から、前記振動子と前記目標点の間の距離の２倍を前記被検体内部の音速で割って求められた時間が経過した時刻までの範囲である
ことを特徴とする請求項３に記載の被検体情報取得装置。
【請求項５】
前記判定手段は、前記判定時刻範囲内に、前記所定の閾値ｖ１を越える前記超音波エコー信号の電圧があった場合に、前記光照射手段からの光路に前記被検体がないと判定することを特徴とする請求項３または４に記載の被検体情報取得装置。
【請求項６】
閾値ｖ１は、超音波ビームが被検体内部で反射したときに取得される超音波エコー信号の電圧よりも大きな値である
ことを特徴とする請求項５に記載の被検体情報取得装置。
【請求項７】
前記判定手段は、閾値ｖ１を越えた後の前記超音波エコー信号の電圧が、閾値ｖ１よりも低い閾値ｖ２以下である場合のみ、前記光照射手段からの光路に被検体がないと判定する
ことを特徴とする請求項５または６に記載の被検体情報取得装置。
【請求項８】
閾値ｖ２は、前記振動子が取得した信号を処理する回路のノイズレベルに基づき決められる値である
ことを特徴とする請求項７に記載の被検体情報取得装置。
【請求項９】
前記判定手段は、前記超音波エコー信号から、前記振動子の表面の多重反射があるかどうかを判定し、多重反射がある場合には前記被検体がないと判定する
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１０】
前記判定手段は、前記振動子の表面に対応する超音波エコー信号に所定の周波数成分のピークが見られた場合に多重反射があると判定する
ことを特徴とする請求項９に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１１】
前記被検体を保持する圧迫板をさらに有し、
前記振動子は、前記圧迫板を介して前記被検体に超音波ビームを送受信するものであり、
前記判定手段は、前記判定時刻範囲から、前記振動子から送信された超音波ビームが前記圧迫板を通過する範囲を除いて判定を行う
ことを特徴とする請求項３ないし８のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１２】
前記被検体を保持する圧迫板と、
前記圧迫板に設置された前記振動子および前記光照射手段を同期して移動させる走査手段と、
をさらに有し、
前記判定手段は、前記走査手段により前記振動子が移動したそれぞれの位置で判定を行い、
前記光照射手段からの光路に被検体がないと判定された場合、前記走査手段は、前記振動子および前記光照射手段を移動させる範囲を変更する
ことを特徴とする請求項３ないし１０のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１３】
前記被検体を挟んで保持する２枚の圧迫板と、
前記２枚の圧迫板の距離を測定する距離計と、
をさらに有し、
前記振動子および前記光照射手段は前記被検体を介して反対側の圧迫板に設置されており、
前記判定手段は、前記２枚の圧迫板の距離に応じて前記目標点の位置を変更する
ことを特徴とする請求項３ないし８のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１４】
前記画像処理手段は前記超音波エコー信号をも用いて前記被検体内部の画像データを生成するものであり、
前記判定手段は、画像データを生成するために取得された超音波エコー信号を用いて判定を行う
ことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１５】
前記振動子は、光照射手段による光の照射に先立って、前記判定手段が用いるための判定用超音波ビームの送受信を行い、
前記判定手段は、前記判定用超音波ビームの送受信により取得された超音波エコー信号を用いて判定を行う
ことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１６】
前記光照射手段からの光路に被検体がないと前記判定手段により判定された場合、前記光照射手段は光の照射を行わない
ことを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１７】
振動子が、被検体に超音波ビームを送受信して超音波エコー信号を出力するステップと、
判定手段が、前記振動子より出力された超音波エコー信号に基づいて光照射手段からの光路に前記被検体があるか否かを判定するステップと、
前記光照射手段が、前記被検体に光を照射して光音響波を発生させるステップと、
前記振動子が、前記光音響波を受信して光音響信号を出力するステップと、
画像処理手段が、少なくとも前記光音響信号を用いて前記被検体内部の画像データを生成するステップと、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法。
【請求項１】
被検体に光を照射して光音響波を発生させる光照射手段と、
前記光音響波を受信して光音響信号を出力するとともに、前記被検体に超音波ビームを送受信して超音波エコー信号を出力する振動子と、
前記振動子より出力された超音波エコー信号に基づいて前記光照射手段からの光路に前記被検体があるか否かを判定する判定手段と、
少なくとも前記光音響信号を用いて前記被検体内部の画像データを生成する画像処理手段と、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記超音波エコー信号の電圧が所定の閾値ｖ１を越えることがある場合に、前記光照射手段からの光路に前記被検体がないと判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記光照射手段からの光路上の目標点に向けて前記振動子により前記超音波ビームが送信された時刻から、前記振動子と前記目標点の間の距離に基づき求められた時間が経過した時刻までを判定時刻範囲として、当該判定時刻範囲に取得された超音波エコー信号を対象として判定を行う
ことを特徴とする請求項２に記載の被検体情報取得装置。
【請求項４】
前記判定時刻範囲は、前記振動子により前記超音波ビームが送信された時刻から、前記振動子と前記目標点の間の距離の２倍を前記被検体内部の音速で割って求められた時間が経過した時刻までの範囲である
ことを特徴とする請求項３に記載の被検体情報取得装置。
【請求項５】
前記判定手段は、前記判定時刻範囲内に、前記所定の閾値ｖ１を越える前記超音波エコー信号の電圧があった場合に、前記光照射手段からの光路に前記被検体がないと判定することを特徴とする請求項３または４に記載の被検体情報取得装置。
【請求項６】
閾値ｖ１は、超音波ビームが被検体内部で反射したときに取得される超音波エコー信号の電圧よりも大きな値である
ことを特徴とする請求項５に記載の被検体情報取得装置。
【請求項７】
前記判定手段は、閾値ｖ１を越えた後の前記超音波エコー信号の電圧が、閾値ｖ１よりも低い閾値ｖ２以下である場合のみ、前記光照射手段からの光路に被検体がないと判定する
ことを特徴とする請求項５または６に記載の被検体情報取得装置。
【請求項８】
閾値ｖ２は、前記振動子が取得した信号を処理する回路のノイズレベルに基づき決められる値である
ことを特徴とする請求項７に記載の被検体情報取得装置。
【請求項９】
前記判定手段は、前記超音波エコー信号から、前記振動子の表面の多重反射があるかどうかを判定し、多重反射がある場合には前記被検体がないと判定する
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１０】
前記判定手段は、前記振動子の表面に対応する超音波エコー信号に所定の周波数成分のピークが見られた場合に多重反射があると判定する
ことを特徴とする請求項９に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１１】
前記被検体を保持する圧迫板をさらに有し、
前記振動子は、前記圧迫板を介して前記被検体に超音波ビームを送受信するものであり、
前記判定手段は、前記判定時刻範囲から、前記振動子から送信された超音波ビームが前記圧迫板を通過する範囲を除いて判定を行う
ことを特徴とする請求項３ないし８のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１２】
前記被検体を保持する圧迫板と、
前記圧迫板に設置された前記振動子および前記光照射手段を同期して移動させる走査手段と、
をさらに有し、
前記判定手段は、前記走査手段により前記振動子が移動したそれぞれの位置で判定を行い、
前記光照射手段からの光路に被検体がないと判定された場合、前記走査手段は、前記振動子および前記光照射手段を移動させる範囲を変更する
ことを特徴とする請求項３ないし１０のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１３】
前記被検体を挟んで保持する２枚の圧迫板と、
前記２枚の圧迫板の距離を測定する距離計と、
をさらに有し、
前記振動子および前記光照射手段は前記被検体を介して反対側の圧迫板に設置されており、
前記判定手段は、前記２枚の圧迫板の距離に応じて前記目標点の位置を変更する
ことを特徴とする請求項３ないし８のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１４】
前記画像処理手段は前記超音波エコー信号をも用いて前記被検体内部の画像データを生成するものであり、
前記判定手段は、画像データを生成するために取得された超音波エコー信号を用いて判定を行う
ことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１５】
前記振動子は、光照射手段による光の照射に先立って、前記判定手段が用いるための判定用超音波ビームの送受信を行い、
前記判定手段は、前記判定用超音波ビームの送受信により取得された超音波エコー信号を用いて判定を行う
ことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１６】
前記光照射手段からの光路に被検体がないと前記判定手段により判定された場合、前記光照射手段は光の照射を行わない
ことを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１７】
振動子が、被検体に超音波ビームを送受信して超音波エコー信号を出力するステップと、
判定手段が、前記振動子より出力された超音波エコー信号に基づいて光照射手段からの光路に前記被検体があるか否かを判定するステップと、
前記光照射手段が、前記被検体に光を照射して光音響波を発生させるステップと、
前記振動子が、前記光音響波を受信して光音響信号を出力するステップと、
画像処理手段が、少なくとも前記光音響信号を用いて前記被検体内部の画像データを生成するステップと、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−２３１９７９（Ｐ２０１２−２３１９７９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０２８４２（Ｐ２０１１−１０２８４２）
【出願日】平成２３年５月２日（２０１１．５．２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２日（２０１１．５．２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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