光聲測量用探頭及具備該光聲測量用探頭的光聲測量裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種在光聲測量中，能夠抑制產(chǎn)生如會妨礙信號觀察的偽影的光聲測量用探頭及具備該光聲測量用探頭的光聲測量裝置。光聲測量用探頭中，具備朝向受檢體射出測定光的光射出部及檢測通過測定光的射出而在受檢體內(nèi)產(chǎn)生的光聲波的聲波檢測部，構成為光射出部的射出端面比探頭的抵接平面更靠聲波檢測部側，上述射出端面中的光軸相對于聲波檢測部的檢測面的法線方向向聲波檢測部所處一側的相反側傾斜。
【專利說明】
光聲測量用探頭及具備該光聲測量用探頭的光聲測量裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)在受檢體內(nèi)產(chǎn)生的光聲信號進行測量的光聲測量中使用的探頭及具備該探頭的光聲測量裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，利用光聲效果的非侵入式測量法受到關注。該測量法對受檢體照射具有規(guī)定波長(例如，可見光、近紅外光或中間紅外光的波長頻帶)的脈沖光，檢測受檢體內(nèi)的吸收物質(zhì)吸收該脈沖光能量的結果產(chǎn)生的彈性波即超聲波(光聲波)，定量地測定該吸收物質(zhì)的濃度。受檢體內(nèi)的吸收物質(zhì)例如為血液中包含的葡萄糖或血紅蛋白等。并且，檢測這種光聲波并根據(jù)該檢測信號生成光聲圖像的技術被稱作光聲成像(PAI: Photo acousticImaging)或者光聲層析成像(PAT:Photo Acoustic Tomography)。
[0003]在以往的這種光聲成像中，提出有使用導光板等導光部件來向振子陣列的兩側附近導光的探頭(例如，專利文獻I或2)。
[0004]現(xiàn)有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本專利公開2012 —166009號公報
[0007]專利文獻2:日本專利公開2012 —179350號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的技術課題
[0009]但是，本申請發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)使用如上述的排列設置有導光部件與振子陣列的探頭時，在入射有測定光的受檢體的表面部分的光聲波在受檢體表面?zhèn)鞑ザc其他信號一同被振子陣列檢測，從而成為偽影(虛像)的產(chǎn)生原因。這種偽影的存在有時會成為觀察來自測量對象的光聲信號時的障礙。
[0010]本發(fā)明是鑒于上述課題而完成的，其目的在于提供一種在光聲測量中，能夠抑制產(chǎn)生如妨礙信號觀察的偽影的光聲測量用探頭及具備該光聲測量探頭的光聲測量裝置。[0011 ]用于解決技術課題的手段
[0012]為了解決上述課題，本發(fā)明的光聲測量用探頭，其具備:
[0013]光射出部，朝向受檢體射出測定光;及
[0014]聲波檢測部，檢測通過測定光的射出而在受檢體內(nèi)產(chǎn)生的光聲波，
[0015]光射出部的射出端面比探頭的抵接平面更靠聲波檢測部側，
[0016]上述射出端面中的光軸相對于聲波檢測部的檢測面的法線方向向聲波檢測部所處一側的相反側傾斜。
[0017]本發(fā)明中，“抵接平面”表示通過探頭的前端(S卩，與受檢體接觸的探頭表面與聲波檢測部的中心軸的交點)并與聲波檢測部的檢測面平行的平面。
[0018]并且，本發(fā)明的光聲測量用探頭中，優(yōu)選上述射出端面中的光軸通過測定光的反射和/或折射而傾斜。
[0019]并且，本發(fā)明的光聲測量用探頭中，優(yōu)選聲波檢測部為由多個聲波檢測元件構成的振子陣列，光射出部包含沿著振子陣列的陣列方向擴大測定光的傳播范圍的第I導光部件。
[0020]光射出部包含第I導光部件時，優(yōu)選第I導光部件中的光軸與上述法線方向平行。
[0021]并且，可采用上述射出端面中的光軸通過從第I導光部件射出時的測定光的折射而傾斜的結構。
[0022]或者，本發(fā)明的光聲測量用探頭中，光射出部可具有通過從第I導光部件射出的測定光的反射或折射來使上述射出端面中的光軸傾斜的光學部件。
[0023]并且，上述光軸通過第I導光部件或上述光學部件而傾斜時，優(yōu)選光射出部包含具有光射出部的上述射出端面的第2導光部件，該第2導光部件具有使測定光擴散的擴散部。
[0024]或者，本發(fā)明的光聲測量用探頭中，可采用光射出部包含具有光射出部的上述射出端面的第2導光部件，第2導光部件的上述端面通過從該第2導光部件射出時的測定光的折射來使上述射出端面中的光軸傾斜的結構。此時，第2導光部件優(yōu)選具有使測定光擴散的擴散部。
[0025]本發(fā)明的光聲測量裝置具備:
[0026]探頭，具有朝向受檢體射出測定光的光射出部及檢測通過測定光的射出而在受檢體內(nèi)產(chǎn)生的光聲波的聲波檢測部;及
[0027]信號處理部，根據(jù)通過聲波檢測部檢測出的光聲波對光聲信號進行處理，
[0028]光射出部的射出端面比探頭的抵接平面更靠聲波檢測部側，
[0029]上述射出端面中的光軸相對于聲波檢測部的檢測面的法線方向，向聲波檢測部所處一側的相反側傾斜。
[0030]并且，本發(fā)明的光聲測量裝置中，優(yōu)選上述射出端面中的光軸通過測定光的反射和/或折射而傾斜。
[0031]并且，本發(fā)明的光聲測量裝置中，優(yōu)選聲波檢測部為由多個聲波檢測元件構成的振子陣列，光射出部包含沿著振子陣列的陣列方向擴大測定光的傳播范圍的第I導光部件。
[0032]光射出部包含第I導光部件時，優(yōu)選第I導光部件中的光軸與上述法線方向平行。
[0033]并且，上述射出端面中的光軸可采用通過從第I導光部件射出時的測定光的折射而傾斜的結構。
[0034]或者，本發(fā)明的光聲測量裝置中，光射出部可具有通過從第I導光部件射出的測定光的反射或折射而使上述射出端面中的光軸傾斜的光學部件。
[0035]并且，上述光軸通過第I導光部件或上述光學部件而傾斜時，優(yōu)選光射出部包含具有光射出部的上述射出端面的第2導光部件，該第2導光部件具有使測定光擴散的擴散部。
[0036]或者，本發(fā)明的光聲測量裝置中，可采用光射出部包含具有光射出部的上述射出端面的第2導光部件，第2導光部件的上述端面通過從該第2導光部件射出時的測定光的折射而使上述射出端面中的光軸傾斜的結構。此時，優(yōu)選第2導光部件具有使測定光擴散的擴散部。
[0037]發(fā)明效果
[0038]本發(fā)明的光聲測量用探頭及具備該光聲測量用探頭的光聲測量裝置中，光射出部的射出端面比探頭的抵接平面更靠聲波檢測部側，上述射出端面中的光軸相對于聲波檢測部的檢測面的法線方向，向聲波檢測部所處一側的相反側傾斜，因此能夠抑制射出于聲波檢測部附近的受檢體的區(qū)域的測定光光量。由此，能夠抑制在聲波檢測部附近的受檢體的表面部分產(chǎn)生光聲波。其結果，光聲測量中，能夠抑制產(chǎn)生如妨礙信號觀察的偽影。
【附圖說明】
[0039]圖1是表示第I實施方式的光聲測量裝置的結構的示意圖。
[0040]圖2(a)及(b)是表示第I實施方式的探頭結構的示意圖。
[0041]圖3(a)及(b)是表示光射出部的射出端面中的光軸及探頭的抵接平面的關系的示意圖。
[0042]圖4是表不檢測出從血管產(chǎn)生的光聲波及在入射有測定光的受檢體表面產(chǎn)生的光聲波狀態(tài)的示意圖。
[0043]圖5(a)?(d)是表示產(chǎn)生在受檢體表面產(chǎn)生的光聲波引起的偽影區(qū)域的光聲圖像的圖。并且，圖5(e)及圖5(f)是分別表示生成圖5(a)及(d)的光聲圖像時的光射出部與振子陣列的位置關系的示意圖。
[0044]圖6是表示光射出部的其他結構例的示意圖。
[0045]圖7(a)?(C)是表示光射出部的其他結構例的示意圖。
[0046]圖8(a)及(b)是表示光射出部的其他結構例的示意圖。
[0047]圖9(a)及(b)是表示光射出部的其他結構例的示意圖。
[0048]圖10是表示使光軸傾斜的其他方法的示意圖。
[0049]圖11是表示第2實施方式的光聲測量裝置的結構的示意圖。
【具體實施方式】
[0050]以下，利用附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明，但本發(fā)明并不限于此。另外，為了便于觀察，適當?shù)厥箞D面中的各構成要素的比例尺等與實際構成要素不同。
[0051]“第I實施方式”
[0052]首先，對第I實施方式的光聲測量用探頭及具備該光聲測量用探頭的光聲測量裝置進行說明。圖1是表示本實施方式的光聲測量裝置的結構的示意圖，圖2是表示探頭的結構的示意圖，圖2(a)是從正面觀察時的探頭的剖視圖，圖2(b)是從側面觀察時的探頭的剖視圖。
[0053]本實施方式的光聲測量裝置10例如具有根據(jù)光聲信號生成光聲圖像的光聲圖像生成功能。具體而言，如圖1所示，本實施方式的光聲測量裝置10具備探頭(probeHl、超聲波單元12、激光單元13、顯示部14及輸入部15。
[0054]< 探頭 >
[0055]探頭11朝向受檢體照射超聲波，或檢測在受檢體M內(nèi)傳播的聲波U。即，探頭11能夠進行對受檢體M的超聲波照射(發(fā)送)及從受檢體M反射回來的反射超聲波(反射聲波)的檢測(接收)。而且，探頭11還能夠檢測由于受檢體M內(nèi)的吸收體吸收激光束而在受檢體M內(nèi)產(chǎn)生的光聲波。另外，本說明書中，“聲波”是包含超聲波及光聲波的含義。其中，“超聲波”表示通過探頭發(fā)送的彈性波及其反射波，“光聲波”表示由于基于測定光的照射的光聲效果而在受檢體M內(nèi)產(chǎn)生的彈性波。并且，作為吸收體，例如可舉出血管、金屬部件等。
[0056]例如如圖1及圖2所示，本實施方式的探頭11具備振子陣列20、捆綁有多個光纖線41a的光纖束41、以隔著振子陣列20的方式配置的2個光射出部42及包含這些的框體11a。
[0057]振子陣列20例如由排列成一維或二維的多個超聲波振子(或者聲波檢測元件)構成。本實施方式中，振子陣列20或超聲波振子分別相當于本發(fā)明的聲波檢測部。超聲波振子為由例如壓電陶瓷或偏氟乙烯(PVDF)的高分子薄膜構成的壓電元件。超聲波振子具有在接收到聲波U時將該接收信號轉換為電信號的功能，在超聲波振子中產(chǎn)生的電信號輸出至后述的接收電路21。探頭11從扇區(qū)掃描對應、線性掃描對應、凸面掃描對應等中根據(jù)拍攝部位選擇。
[0058]光纖束41將來自激光單元13的激光束引導至光射出部42。光纖束41并無特別限定，可以使用石英光纖等公知的光纖束。光纖束41在射出側按每個光纖線41a分支而連接于光射出部42。例如，探頭11內(nèi)有光源，能夠?qū)y定光直接入射于光射出部等時，無需光纖束41ο
[0059]光射出部42為將通過光纖束41導光的激光束照射于受檢體M的部分。如圖1及圖2(b)所示，本實施方式中，以2個光射出部42隔著振子陣列20對置的方式配置于振子陣列20的標高方向(與振子陣列的陣列方向垂直且與檢測面平行的方向)的兩側。并且，圖2(b)中，光射出部42從包含振子陣列20的檢測面的抵接平面向上側(從抵接平面觀察時的振子陣列側)遠離配置。由此，能夠確保從光射出部射出的測定光的傳播距離。另外，射出端面的一部分(例如射出端面的角)可以與抵接平面相接。
[0060]而且，光射出部42的射出端形成有與光射出部42內(nèi)部的光軸傾斜交叉的射出端面42e，測定光在從該射出端面42e射出時折射。在此，“與光軸傾斜交叉的射出端面”表示光軸不與射出端面42e正交且射出端面42e與光軸以測定光沿所希望的方向折射的角度交叉。由此，在上述射出端面中的光軸相對于振子陣列20(聲波檢測部)的檢測面的法線方向，向振子陣列20所處一側的相反側傾斜的狀態(tài)下，從光射出部42射出測定光L。換言之，如圖3所示，上述射出端面42e中的光軸La處于如下方向:以振子陣列20的檢測面的法線方向A為基準，以該射出端面42e與光射出部42內(nèi)部的光軸的交點PO為中心，向振子陣列20所處一側(以下，還稱為探頭內(nèi)側)的相反側(以下，還稱為探頭外側)僅旋轉規(guī)定角度Θ。即，射出端面中的光軸“傾斜”是指，從探頭11的側面觀察時，光軸朝向從法線方向A以點PO為中心僅旋轉規(guī)定角度θ(0°<θ<90°)的方向。圖3中，省略了配置于振子陣列20的右側的光射出部42的圖示，但對于右側的光射出部42，角度Θ的方向相反，g卩，對于右側的光射出部42，光軸向圖3的右方向傾斜。
[0061]另外，本發(fā)明中，“光軸”從測定光的能量傳播觀點出發(fā)，考慮可成為光路代表的線來規(guī)定。例如如圖3所示，能夠?qū)⑼ㄟ^光射出部42的中心的線規(guī)定為光射出部42內(nèi)的光軸。并且，例如如圖3所示，能夠?qū)⑦B結以高斯分布等使抵接平面SI上的測定光的能量分布EP近似時的分布的中心點P2與點PO的直線規(guī)定為上述射出端面42e中的光軸La。如圖3(a)，檢測面上未安裝任何部件時，以振子陣列20的中心點Pl作為探頭的前端，將通過該點Pl且與檢測面平行的平面SI定義為抵接平面。另一方面，例如如圖3(b)，在檢測面安裝有聲透鏡等聲部件19時，以聲部件19的前端部分P3作為探頭的前端，將與該部分P3相接且與檢測面平行的平面S2定義為抵接平面。并且，如本實施方式，聲波檢測部由多個聲波檢測元件構成時，針對至少I個聲波檢測元件，以側面觀察對剖面進行觀察時，射出端面42e中的光軸La相對于該元件的檢測面的法線方向，向外側傾斜即可。另外，如凸狀探頭那樣振子陣列為圓弧狀時，觀察與各元件的檢測面垂直的剖面時，射出端面42e中的光軸La相對于該元件的檢測面的法線方向，向外側傾斜即可。
[0062]作為光射出部42，例如可使用導光板。導光板為如下板，即，例如在由樹脂或石英構成的板的表面實施特殊加工，使從一個端面入射的光從另一端面均勻地發(fā)光。作為樹脂，例如可使用丙烯酸、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚烯烴、紫外線固化性樹脂或熱固化性樹脂。為了對振子陣列20兩側的受檢體表面均勻地進行照明，優(yōu)選導光板例如具有尖粗的錐形形狀，并且振子陣列20的陣列方向的寬度與導光板的最大寬度為相同程度的長度。由此，能夠遍及振子陣列20的陣列方向而擴大測定光的傳播范圍。并且，優(yōu)選導光板的光軸方向的最大長度為1?40mm。
[0063]<激光單元>
[0064]激光單元13例如具有基于發(fā)出激光束的Q開關的固體激光型光源，輸出激光束作為照射于受檢體M的測定光L。激光單元13例如構成為接收來自超聲波單元12的控制部34的觸發(fā)信號來輸出激光束。優(yōu)選激光單元13輸出具有I?10nsec的脈沖寬度的脈沖光作為激光束。例如，本實施方式中，激光單元13的光源為使用Q開關的翠綠寶石激光。
[0065]激光束的波長根據(jù)成為測定對象的受檢體內(nèi)的吸收體的光吸收特性而適當確定。例如，當測定對象為活體內(nèi)的血紅蛋白時(即，拍攝血管時)，通常優(yōu)選其波長為屬于近紅外波長域的波長。近紅外波長域表示約700?850nm的波長域。然而，激光束的波長當然不限于此。并且，激光束可以是單波長，也可包含多個波長(例如，750nm及SOOnm)。而且，激光束包含多個波長時，這些波長的光可同時照射于受檢體M，也可交替切換的同時進行照射。激光單元13除了翠綠寶石激光之外，還能夠設為同樣可輸出近紅外波長域的激光束的YAG-SHG-OPO激光或T1-Sapphire激光。
[0066]<超聲波單元>
[0067]超聲波單元12具有接收電路21、AD轉換部22、接收存儲器23、光聲圖像生成部24、顯示控制部30及控制部34。超聲波單元12相當于本發(fā)明中的信號處理部。
[0068]控制部34控制光聲測量裝置10的各部，本實施方式中具備觸發(fā)控制電路(省略圖示)。觸發(fā)控制電路例如在光聲測量裝置啟動時向激光單元13發(fā)送光觸發(fā)信號。由此，激光單元13中，閃光燈打開，開始激光棒的激發(fā)。并且，激光棒的激發(fā)狀態(tài)得到維持，激光單元13成為能夠輸出脈沖激光束的狀態(tài)。
[0069]并且，控制部34之后從觸發(fā)控制電路向激光單元13發(fā)送Qsw觸發(fā)信號。即，控制部34根據(jù)該Qsw觸發(fā)信號控制來自激光單元13的脈沖激光束的輸出時刻。并且，本實施方式中，控制部34在發(fā)送Qsw觸發(fā)信號的同時向AD轉換部22發(fā)送采樣觸發(fā)信號。采樣觸發(fā)信號成為AD轉換部22中的光聲信號的采樣開始時刻的信號。如此，通過使用采樣觸發(fā)信號，能夠與激光束的輸出同步采樣光聲信號。
[0070]接收電路21接收通過探頭11檢測到的光聲信號。通過接收電路21接收的光聲信號發(fā)送至AD轉換部22。
[0071]AD轉換部22對由接收電路21接收到的光聲信號進行采樣并轉換為數(shù)字信號。AD轉換部22例如根據(jù)從外部輸入的規(guī)定頻率的AD時鐘信號，以規(guī)定的采樣周期對所接收的光聲?目號進行米樣。
[0072]接收存儲器23存儲通過AD轉換部22采樣的光聲信號。并且，接收存儲器23向光聲圖像生成部24輸出通過探頭11檢測到的光聲信號的數(shù)據(jù)。
[0073]光聲圖像生成部24例如以與超聲波振子的位置相應的延遲時間相互疊加存儲于接收存儲器23的上述光聲數(shù)據(jù)來重構I線量的數(shù)據(jù)，根據(jù)各線的光聲數(shù)據(jù)生成斷層圖像(光聲圖像)數(shù)據(jù)。另外，該光聲圖像生成部24可代替延遲疊加算法，通過CBP法(Circular BackPro ject1n)進行重構。光聲圖像生成部24向顯示控制部30輸出如上述那樣生成的光聲圖像數(shù)據(jù)。
[0074]顯示控制部30根據(jù)通過顯示處理部25實施規(guī)定顯示處理的光聲圖像數(shù)據(jù)，將光聲圖像顯示于顯示裝置等的顯示部14。顯示控制部30通過探頭11具有二維排列的振子陣列或探頭掃描獲取到多個光聲圖像時，例如能夠根據(jù)這些光聲圖像制作體數(shù)據(jù)，作為三維圖像將合成圖像顯示于顯示部14。
[0075]輸入部15為用于用戶輸入光聲測量的條件等的部分。
[0076]以下，對本實施方式的探頭11及光聲測量裝置10的效果進行說明。本申請發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，使用排列設置有光射出部與聲波檢測部的探頭時，在入射有測定光的受檢體的表面部分產(chǎn)生的光聲波在受檢體表面?zhèn)鞑ザc其他信號一同被聲波檢測部檢測，成為偽影(虛像)的產(chǎn)生原因。例如，圖4是表示檢測到從血管V產(chǎn)生的光聲波與在入射有測定光的受檢體表面產(chǎn)生的光聲波的狀態(tài)的示意圖。將測定光L照射于受檢體M時，理想情況下欲僅檢測來自血管V的光聲波Ul，但實際上還會檢測到在入射有測定光L的受檢體表面部分35產(chǎn)生的光聲波U2。該光聲波U2成為偽影(虛像)的原因。產(chǎn)生光聲波U2至被檢測出為止的時間，依賴于測定光L在抵接平面上的照明區(qū)域與聲波檢測部之間的間隔。即，該間隔越大，光聲波U2在受檢體中傳播的距離越長，因此產(chǎn)生光聲波U2至被檢測出為止的時間變長。
[0077]并且，產(chǎn)生光聲波U2至被檢測出為止的時間，對光聲圖像中出現(xiàn)偽影區(qū)域的范圍產(chǎn)生影響。圖5是依賴于光射出部42(導光板)與振子陣列20之間的間隔Wl來表示觀察區(qū)域Rl(能夠識別來自血管等測量對象的信號并成為主要觀察對象的區(qū)域)及偽影區(qū)域R2的大小變化的圖。具體而言，圖5(a)?(d)是表示產(chǎn)生有在受檢體表面產(chǎn)生的光聲波U2引起的偽影區(qū)域R2的光聲圖像P的圖。并且，圖5(e)及(f)分別是表示生成圖5(a)及(d)的光聲圖像P時的光射出部42與振子陣列20的位置關系的不意圖。從圖5可知，光射出部42與振子陣列20之間的間隔W1(S卩，測定光L在抵接平面上的照明區(qū)域與聲波檢測部之間的間隔)越大，觀察區(qū)域Rl及偽影區(qū)域R2的邊界B越下降。這是因為，光聲圖像P的上下方向相當于時間軸，光射出部42與振子陣列20之間的間隔Wl越大，光聲波U2的信號進入的時間越變慢。
[0078]因此，本發(fā)明中，通過使射出端面42e中的光軸La向探頭的外側傾斜，抑制射出于聲波檢測部附近的受檢體的區(qū)域W2(參考圖3)的測定光的光量。由此，在區(qū)域W2中產(chǎn)生的光聲波減少，能夠加大相對于圖5(a)?(d)所示的光聲圖像中的偽影區(qū)域R2的觀察區(qū)域Rl的比例。測定光L在抵接平面上的照明區(qū)域與聲波檢測部之間的間隔，根據(jù)欲確保的觀察區(qū)域Rl的深度適當設定。但是，若過分擴大該間隔，則雖然能夠抑制偽影產(chǎn)生至較深的區(qū)域，但光量無法充分到達聲波檢測部正下方的區(qū)域，導致原本欲檢測的光聲波的信號強度也下降。因此，上述間隔優(yōu)選為約3?20mm，尤其優(yōu)選為10?15mm。并且，光射出部42的射出端面42e中的光軸的傾斜度，優(yōu)選在上述間隔滿足上述范圍的范圍來設定。
[0079]如以上，本實施方式的光聲測量用探頭及具備該光聲測量用探頭的光聲測量裝置中，光射出部的射出端面比探頭的抵接平面更靠聲波檢測部側，上述射出端面中的光軸相對于聲波檢測部的檢測面的法線方向，向聲波檢測部所處一側的相反側傾斜，因此能夠抑制射出于聲波檢測部附近的受檢體的區(qū)域的測定光的光量。其結果，光聲測量中，能夠抑制產(chǎn)生如妨礙信號觀察的偽影。
[0080]<設計變更>
[0081 ]上述第I實施方式中，對光射出部42由I個導光部件構成的情況進行了說明，但本發(fā)明并不限于此。例如，圖6至圖9是表示光射出部42的其他結構例的示意圖。
[0082]圖6的光射出部42由第I導光部件43及第2導光部件44構成，通過光纖導光的測定光以依次透射第I導光部件43及第2導光部件44的方式被導光。第I導光部件43以第I導光部件43內(nèi)部的光軸La與檢測面的法線方向A平行的狀態(tài)設置，第2導光部件44以其射出端面44e遠離抵接平面SI的狀態(tài)設置。在此，“平行”是不僅包含完全的平行，還包含在±10°的范圍內(nèi)傾斜配置的含義。在第I導光部件43的射出端形成有與第I導光部件43內(nèi)部的光軸La傾斜交叉的射出端面43e，測定光在從該射出端面43e射出時折射。由此，構成為射出端面43e中的光軸La向探頭11的外側傾斜。第2導光部件44接收從第I導光部件43射出的測定光，在維持該測定光入射時的光軸方向的同時，使測定光朝向受檢體而從射出端面44e射出。即，本構成例中，第2導光部件44的射出端面44e相當于本發(fā)明的光射出部42的射出端面，該射出端面44e中的光軸La的規(guī)定傾斜度通過第I導光部件43的射出端面43e中的折射來實現(xiàn)。第I導光部件的最大長度優(yōu)選為10?40mm，第2導光部件的最大長度優(yōu)選為2?5mm。通過加長第I導光部件43，例如能夠在使測定光擴散之前，更促進測定光的陣列方向的擴散。并且，在第2導光部件44的入射端設置有使測定光擴散的擴散部44a，由此基于測定光的照明的均勻性進一步提高。擴散部44a例如可通過在表面設置配設有多個微小透鏡的拡散板，或形成內(nèi)包有多個散射性微粒的層來形成。另外，設置擴散部44a的位置并無特別限定，可形成于第2導光部件的中間部分或射出端，從確保已擴散的測定光的傳播距離來提高照明的均勻性的觀點考慮，優(yōu)選為入射端。
[0083]并且，圖7(a)的光射出部42由第I導光部件43及棱鏡部件45構成，通過光纖導光的測定光以依次透射第I導光部件43及棱鏡部件45的方式被導光。棱鏡部件45以其射出端面45e遠離抵接平面SI的狀態(tài)配置，關于第I導光部件43的配置和長度，與圖6的情況相同。另一方面，如圖7所示，在第I導光部件43的射出端并未形成與第I導光部件43內(nèi)部的光軸La傾斜交叉的射出端面43e，測定光在從該射出端面43e射出時不折射。構成為從第I導光部件43射出的測定光在通過棱鏡部件45時折射，棱鏡部件45的射出端面45e中的光軸La向探頭11的外側傾斜。即，本結構例中，棱鏡部件45的射出端面45e相當于本發(fā)明的光射出部42的射出端面，該射出端面45e中的光軸La的規(guī)定傾斜度，通過該棱鏡部件45中的折射來實現(xiàn)。圖7(b)的光射出部42除了圖7(a)的結構之外，在棱鏡部件之后還追加有第2導光部件44。關于第2導光部件44，與圖6的情況相同。并且，圖7(c)的光射出部42中設置有反射部件46(例如，反射膜或反射鏡)來代替圖7(a)的結構中的棱鏡部件45。通過光纖導光的測定光在透射第I導光部件43之后，被反射部件46反射。構成為從第I導光部件43射出的測定光在反射部件46反射，反射部件46的反射面46s中的光軸La向探頭11的外側傾斜。即，本結構例中，反射部件46的射出端面46s相當于本發(fā)明的光射出部42的射出端面，該射出端面46s中的光軸La的規(guī)定傾斜度通過該反射部件46中的反射來實現(xiàn)。另外，也可在圖7(c)的結構中設置第2導光部件44。
[0084]并且，圖8(a)的光射出部42也由第I導光部件43及第2導光部件44構成，通過光纖導光的測定光以依次透射配置于相同直線上的第I導光部件43及第2導光部件44的方式被導光。圖8的光射出部42的結構與圖6的結構的不同點在于，第2導光部件44的射出端面44e相對于光軸傾斜加工，而非第I導光部件43。因此，構成為測定光在從第2導光部件射出時在射出端面44e折射，射出端面44e中的光軸La向探頭11的外側傾斜。即，本結構例中，第2導光部件44的射出端面44e相當于本發(fā)明中的光射出部42的射出端面，該射出端面44e中的光軸La的規(guī)定傾斜度通過該射出端面44e中的折射來實現(xiàn)。圖8(b)的光射出部42在圖8(a)的結構中，追加有第2導光部件44中的擴散部44a。對于擴散部44a，與圖6的情況相同。
[0085]圖6至圖8的結構例中，具有如下優(yōu)點:以第I導光部件43內(nèi)部的光軸La與檢測面的法線方向A平行的狀態(tài)設置第I導光部件43，因此有利于探頭的小型化;及使用第I導光部件43，因此照明的均勻性較好等。尤其，如圖6或圖8所示，在第I導光部件43及第2導光部件44的至少一個上形成有相對于光軸的傾斜面(例如射出端面43e或44e)時，無需用于使光軸傾斜的光學部件(例如圖7(b)的棱鏡部件)，因此還有部件的配置調(diào)整變得容易的優(yōu)點。并且，相對于光軸的傾斜面可形成于第I導光部件43及第2導光部件44雙方的射出端。此時，通過各射出端面中的測定光的階段性折射，實現(xiàn)光射出部的射出端面中的光軸的目標傾斜度。
[0086]而且，圖6至圖8的結構例中，對第I導光部件43內(nèi)部的光軸La與法線方向A平行的情況進行了說明，但本發(fā)明并不限于此。例如、圖9(a)的光射出部42，由內(nèi)部的光軸La向探頭的內(nèi)側傾斜的狀態(tài)的第I導光部件43、反射部件46及第2導光部件44構成。構成為通過測定光在反射部件46中反射，反射面中的光軸La向探頭11的外側傾斜。本結構例中，具有如下優(yōu)點:能夠使用低成本的部件;及傾斜配置第I導光部件43，由此能夠使用較長的第I導光部件，因此照明的均勻性較好等。并且，圖9(b)的光射出部42由第I導光部件43及第2導光部件44構成，構成為傾斜加工第I導光部件43來形成面，通過該面反射在內(nèi)部傳播的測定光。本結構例中，具有如下優(yōu)點:與圖9(a)的光射出部42相比，組件件數(shù)減少，部件的配置調(diào)整較容易；及傾斜配置第I導光部件43，因此與圖6至圖8的光射出部42相比，能夠使用較長的第I導光部件，因此照明的均勻性較好等。
[0087]并且，本發(fā)明并不限于通過光射出部42實現(xiàn)規(guī)定傾斜度的光軸的情況。例如，如圖10所示，可在調(diào)整光纖41a的配置來入射于光射出部42之前，將測定光的光軸調(diào)整為規(guī)定傾斜度。
[0088]“第2實施方式”
[0089]接著，對第2實施方式的光聲測量用探頭及具備該光聲測量用探頭的光聲測量裝置進行說明。圖11是表示本實施方式的光聲測量裝置的結構的示意圖。本實施方式與第I實施方式的不同點在于，除了光聲圖像之外，還生成超聲波圖像。因此，對與第I實施方式相同的構成要素，除非有需要，則省略詳細說明。
[0090]如圖11所示，本實施方式的光聲測量裝置10具備探頭11、超聲波單元12、激光單元
13、顯示部14及輸入部15。
[0091]<超聲波單元>
[0092]本實施方式的超聲波單元12除了圖1所示的光聲測量裝置的結構之外，還具備超聲波圖像生成部29及發(fā)送控制電路33。
[0093]本實施方式中，探頭11除了檢測光聲信號之外，還進行對受檢體的超聲波輸出(發(fā)送)及相對于所發(fā)送的超聲波的來自受檢體的反射超聲波(反射聲波)的檢測(接收)。作為進行超聲波的收發(fā)的超聲波振子，可使用本發(fā)明中的振子陣列20，也可使用為了收發(fā)超聲波而獨立設置于探頭11中的新的超聲波振子。并且，可分離進行超聲波的收發(fā)。例如，從不同于探頭11的位置進行超聲波發(fā)送，并通過探頭11接收相對于該發(fā)送的超聲波的反射超聲波。
[0094]控制部34在生成超聲波圖像時向發(fā)送控制電路33發(fā)送命令超聲波發(fā)送的內(nèi)容的超聲波發(fā)送觸發(fā)信號。發(fā)送控制電路33若接收到該觸發(fā)信號，則使探頭11發(fā)送超聲波。探頭11在發(fā)送超聲波之后，檢測來自受檢體的反射超聲波。
[0095]探頭11檢測出的反射超聲波經(jīng)由接收電路21輸入至AD轉換部22?？刂撇?4結合超聲波發(fā)送的時刻，向AD轉換部22發(fā)送采樣觸發(fā)信號，開始反射超聲波的采樣。AD轉換部22將反射超聲波的采樣信號存儲于接收存儲器23。關于光聲信號的采樣與反射超聲波的采樣，可先進行任一個。
[0096]超聲波圖像生成部29根據(jù)通過探頭11的振子陣列20檢測出的反射超聲波(其采樣信號)，實施重構處理、檢波處理及對數(shù)轉換處理等信號處理來生成超聲波圖像的數(shù)據(jù)。對于圖像數(shù)據(jù)的生成，能夠與光聲圖像生成部24中的圖像數(shù)據(jù)的生成相同地使用延遲疊加算法等。
[0097]顯示控制部30例如分別將光聲圖像與超聲波圖像顯示于顯示部14，或?qū)⑺鼈兊暮铣蓤D像顯示于顯示部14。顯示控制部30例如通過重疊光聲圖像與超聲波圖像來進行圖像合成。
[0098]本實施方式中，光聲測量裝置除了光聲圖像之外，還生成超聲波圖像。因此，除了第2實施方式的效果之外，通過參考超聲波圖像，還能夠觀察在光聲圖像中無法圖像化的部分。
[0099]符號說明
[0100]10光聲測量裝置
[0101]11 探頭
[0102]12超聲波單元
[0103]13激光單元
[0104]14顯示部
[0105]15輸入部
[0106]19聲部件
[0107]20振子陣列
[0108]21接收電路
[0109]22轉換部
[0110]23接收存儲器
[0111]24光聲圖像生成部
[0112]29超聲波圖像生成部
[0113]30顯示控制部
[0114]33發(fā)送控制電路
[0115]34控制部
[0116]41光纖束
[0117]42光射出部
[0118]43第I導光部件
[0119]44第2導光部件
[0120]45棱鏡部件
[0121]46反射部件
[0122]L測定光
[0123]M受檢體
[0124]U 聲波
【主權項】
1.一種光聲測量用探頭，其具備: 光射出部，其朝向受檢體射出測定光;及 聲波檢測部，其檢測通過所述測定光的射出而在所述受檢體內(nèi)產(chǎn)生的光聲波， 所述光射出部的射出端面比所述探頭的抵接平面更靠所述聲波檢測部側， 所述射出端面上的光軸相對于所述聲波檢測部的檢測面的法線方向，向所述聲波檢測部所在的一側的相反側傾斜。2.根據(jù)權利要求1所述的光聲測量用探頭，其中， 所述光射出部反射和/或折射所述測定光而使所述射出端面上的光軸傾斜。3.根據(jù)權利要求1或2所述的光聲測量用探頭，其中， 所述聲波檢測部為由多個聲波檢測元件構成的振子陣列， 所述光射出部包含第I導光部件，該第I導光部件沿著所述振子陣列的陣列方向擴大所述測定光的傳播范圍。4.根據(jù)權利要求3所述的光聲測量用探頭，其中， 所述第I導光部件中的光軸與所述法線方向平行。5.根據(jù)權利要求3或4所述的光聲測量用探頭，其中， 所述光射出部的所述射出端面與所述光射出部內(nèi)部的光軸傾斜交叉，折射從所述第I導光部件射出時的所述測定光而使所述射出端面上的光軸相對于所述法線方向傾斜。6.根據(jù)權利要求3或4所述的光聲測量用探頭，其中， 所述光射出部具有光學部件，該光學部件通過從所述第I導光部件射出的測定光的反射或折射，使所述射出端面上的光軸相對于所述法線方向傾斜。7.根據(jù)權利要求5或6中所述的光聲測量用探頭，其中， 所述光射出部包含具有該光射出部的所述射出端面的第2導光部件， 所述第2導光部件具有使所述測定光擴散的擴散部。8.根據(jù)權利要求3至5中任一項所述的光聲測量用探頭，其中， 所述光射出部包含具有該光射出部的所述射出端面的第2導光部件， 所述第2導光部件的所述射出端面與所述第2導光部件內(nèi)部的光軸傾斜交叉，折射從該第2導光部件射出時的所述測定光來使所述射出端面上的光軸傾斜。9.根據(jù)權利要求8所述的光聲測量用探頭，其中， 所述第2導光部件具有使所述測定光擴散的擴散部。10.—種光聲測量裝置，其具備: 探頭，其具有光射出部及聲波檢測部，該光射出部朝向受檢體射出測定光，該聲波檢測部檢測通過所述測定光的射出而在所述受檢體內(nèi)產(chǎn)生的光聲波;及 信號處理部，其根據(jù)通過所述聲波檢測部檢測出的所述光聲波，對光聲信號進行處理， 所述光射出部的射出端面比所述探頭的抵接平面更靠所述聲波檢測部側， 所述射出端面上的光軸相對于所述聲波檢測部的檢測面的法線方向，向所述聲波檢測部所在的一側的相反側傾斜。11.根據(jù)權利要求10所述的光聲測量裝置，其中， 所述光射出部反射和/或折射所述測定光而使所述射出端面上的光軸傾斜。12.根據(jù)權利要求10或11所述的光聲測量裝置，其中， 所述聲波檢測部為由多個聲波檢測元件構成的振子陣列， 所述光射出部包含第I導光部件，該第I導光部件沿著所述振子陣列的陣列方向擴大所述測定光的傳播范圍。13.根據(jù)權利要求12所述的光聲測量裝置，其中， 所述第I導光部件中的光軸與所述法線方向平行。14.根據(jù)權利要求12或13所述的光聲測量裝置，其中， 所述光射出部的所述射出端面與所述光射出部內(nèi)部的光軸傾斜交叉，折射從所述第I導光部件射出時的所述測定光而使所述射出端面上的光軸相對于所述法線方向傾斜。15.根據(jù)權利要求12或13所述的光聲測量裝置，其中， 所述光射出部具有光學部件，該光學部件通過從所述第I導光部件射出的測定光的反射或折射，使所述射出端面上的光軸相對于所述法線方向傾斜。16.根據(jù)權利要求14或15所述的光聲測量裝置，其中， 所述光射出部包含第2導光部件，該第2導光部件具有該光射出部的所述射出端面， 所述第2導光部件具有使所述測定光擴散的擴散部。17.根據(jù)權利要求12至14中任一項所述的光聲測量裝置，其中， 所述光射出部包含第2導光部件，該第2導光部件具有該光射出部的所述射出端面，所述第2導光部件的所述射出端面與所述第2導光部件內(nèi)部的光軸傾斜交叉，折射從該第2導光部件射出時的所述測定光而使所述射出端面上的光軸傾斜。18.根據(jù)權利要求17所述的光聲測量裝置，其中， 所述第2導光部件具有使所述測定光擴散的擴散部。
【文檔編號】A61B8/13GK105939669SQ201480074258
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2014年11月20日
【發(fā)明人】入澤覺, 橋本溫之
【申請人】富士膠片株式會社