光聲計(jì)測(cè)裝置及光聲計(jì)測(cè)裝置用探頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光聲計(jì)測(cè)裝置、即進(jìn)行向生物體組織等被檢體照射光并基于伴隨著光 照射而產(chǎn)生的光聲波使被檢體圖像化等處理的裝置。
[0002] 而且，本發(fā)明涉及在這種光聲計(jì)測(cè)裝置中使用的探頭。
【背景技術(shù)】
[0003] 以往，例如如專利文獻(xiàn)1、非專利文獻(xiàn)1所示，已知利用光聲效應(yīng)來(lái)使生物體的內(nèi) 部圖像化的光聲圖像化裝置。在該光聲圖像化裝置中，例如將脈沖激光等脈沖光向生物體 內(nèi)照射。在接受了該脈沖光的照射的生物體內(nèi)部，吸收了脈沖光的能量的生物體組織因熱 而發(fā)生體積膨脹，產(chǎn)生光聲波（聲音信號(hào)）。因此，能夠利用超聲波探頭等來(lái)檢測(cè)該光聲波， 并基于其檢測(cè)信號(hào)來(lái)使生物體內(nèi)部可視化。
[0004] 另一方面，如專利文獻(xiàn)2、專利文獻(xiàn)3所示，使用超聲波探頭的超聲波圖像化裝置 從以往就已知。這種超聲波探頭在前端具備超聲波換能器，在大多情況下，由背襯材料、壓 電體及夾持該壓電體的電極、聲音匹配層以及聲透鏡等構(gòu)成。在超聲波圖像化裝置中，從超 聲波換能器向人體等被檢體照射超聲波，來(lái)自被檢體的反射超聲波由超聲波換能器接收。 并且，通過(guò)對(duì)該反射超聲波的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行電處理，得到超聲波圖像。
[0005] 需要說(shuō)明的是，在本說(shuō)明書中，將從探頭發(fā)出的彈性波稱為超聲波，將通過(guò)光聲效 應(yīng)而發(fā)出的彈性波稱為光聲波。
[0006] 如上所述的超聲波探頭也能夠與超聲波同樣地檢測(cè)光聲波，因此也廣泛適用于光 聲計(jì)測(cè)裝置。即，在這種裝置中，在超聲波探頭附加朝向被檢體照射光的光照射部，接收來(lái) 自該光照射部的光而從被檢體發(fā)出的光聲波由超聲波探頭的超聲波換能器檢測(cè)。
[0007] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2005-21380號(hào)公報(bào)
[0008] 專利文獻(xiàn)2 :國(guó)際公開W02009/069379號(hào)
[0009] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2011-10827號(hào)公報(bào)
[0010] 非專利文獻(xiàn)
[0011] 非專利文獻(xiàn) I :A High-Speed Photoacoustic Tomography System based on a Commercial Ultrasound and a Custom Transducer Array, Xueding Wang, Jonathan Cannataj Derek DeBusscherej Changhong Huj J. Brian Fowlkes, and Paul Carson,Proc. SPIE Vol. 7564, 756424 (Feb. 23, 2010)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 發(fā)明要解決的課題
[0013] 然而，在光聲圖像化裝置中通過(guò)光聲效應(yīng)來(lái)使被檢體的一部分圖像化時(shí)，以通過(guò) 一次就能夠使較大的區(qū)域圖像化的方式在更大的范圍內(nèi)對(duì)被檢體進(jìn)行光照射為優(yōu)選。這樣 的要求并不局限于光聲圖像化裝置，在利用光聲效應(yīng)來(lái)進(jìn)行除了圖像化以外的各種計(jì)測(cè)的 光聲計(jì)測(cè)裝置中也同樣被確認(rèn)。
[0014] 本發(fā)明鑒于上述的情況而作出，其目的在于提供能夠在較大的范圍內(nèi)對(duì)計(jì)測(cè)對(duì)象 進(jìn)行光照射的光聲計(jì)測(cè)裝置用探頭及光聲計(jì)測(cè)裝置。
[0015] 用于解決課題的方案
[0016] 本發(fā)明的光聲計(jì)測(cè)裝置用探頭具有向被檢體照射光的送光部和檢測(cè)從接受了該 光的照射的被檢體的一部分發(fā)出的光聲波的光聲波檢測(cè)部，
[0017] 送光部具備：
[0018] 傳播來(lái)自光源的光的例如光線等光傳播單元；及
[0019] 透光構(gòu)件，具有內(nèi)周面和外周面，并以使從光傳播單元射出的光向上述內(nèi)周面入 射的方式配置，上述內(nèi)周面形成為彎曲的凹面狀，上述外周面具有比該內(nèi)周面的曲率半徑 大的曲率半徑并形成為彎曲的凸面狀。
[0020] 此外，特別優(yōu)選的是，上述透光構(gòu)件的內(nèi)周面及外周面形成為在公共的一面內(nèi)具 有曲率的形狀。
[0021] 另外，在本發(fā)明的光聲計(jì)測(cè)裝置用探頭中，優(yōu)選的是，上述光聲波檢測(cè)部形成為具 有凸?fàn)畹耐舛嗣妫硗?，透光?gòu)件的外周面形成為沿著光聲波檢測(cè)部的凸?fàn)畹耐舛嗣娑鴱?曲的形狀。
[0022] 另外，在本發(fā)明的光聲計(jì)測(cè)裝置用探頭中，優(yōu)選的是，在透光構(gòu)件的內(nèi)周面與光傳 播單元之間配置有使從該光傳播單元射出的光的強(qiáng)度分布均勻化的導(dǎo)光構(gòu)件。
[0023] 另外，在本發(fā)明的光聲計(jì)測(cè)裝置用探頭中，優(yōu)選的是，上述導(dǎo)光構(gòu)件的至少一部分 與將透光構(gòu)件的內(nèi)周面和外周面相連的該透光構(gòu)件的端面的至少一部分面對(duì)。
[0024] 并且，優(yōu)選的是，上述導(dǎo)光構(gòu)件形成為截面積從光傳播單元一側(cè)向透光構(gòu)件一側(cè) 逐漸增大的錐形狀。
[0025] 另外，在本發(fā)明的光聲計(jì)測(cè)裝置用探頭中，優(yōu)選的是，在導(dǎo)光構(gòu)件與光傳播單元之 間配置有光擴(kuò)散構(gòu)件。
[0026] 優(yōu)選的是，作為這樣的光擴(kuò)散構(gòu)件，適用其一方向上的光擴(kuò)散的程度比與該一方 向正交的方向上的光擴(kuò)散的程度小的構(gòu)件。作為這種的光擴(kuò)散構(gòu)件，具體而言，可列舉光擴(kuò) 散圖案為橢圓狀的構(gòu)件。
[0027] 另外，在本發(fā)明的光聲計(jì)測(cè)裝置用探頭中，優(yōu)選的是，在與透光構(gòu)件的內(nèi)周面相向 的位置配置有具有負(fù)光焦度的透鏡。
[0028] 此外，在設(shè)置上述的導(dǎo)光構(gòu)件的情況下，上述具有負(fù)光焦度的透鏡配置于該導(dǎo)光 構(gòu)件與透光構(gòu)件的內(nèi)周面之間。
[0029] 另一方面，本發(fā)明的光聲計(jì)測(cè)裝置具備以上說(shuō)明的本發(fā)明的光聲計(jì)測(cè)裝置用探 頭。
[0030] 發(fā)明效果
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的光聲計(jì)測(cè)裝置用探頭，設(shè)有透光構(gòu)件，該透光構(gòu)件具有內(nèi)周面和外 周面，并以從光傳播單元射出的光向上述內(nèi)周面入射的方式配置，上述內(nèi)周面形成為彎曲 的凹面狀，上述外周面具有比該內(nèi)周面的曲率半徑大的曲率半徑并形成為彎曲的凸面狀， 由此從光傳播單元入射到該透光構(gòu)件的光通過(guò)透光構(gòu)件的凹透鏡效果，以比從光傳播單元 射出時(shí)的射出角度大的角度范圍從透光構(gòu)件射出。因此根據(jù)該光聲計(jì)測(cè)裝置用探頭，能夠 在較大的范圍內(nèi)對(duì)計(jì)測(cè)對(duì)象進(jìn)行光照射。
[0032] 另外，在本發(fā)明的光聲計(jì)測(cè)裝置用探頭中，尤其是在透光構(gòu)件的內(nèi)周面及外周面 形成為在公共的一面內(nèi)具有曲率的形狀的情況下，能夠僅對(duì)于一方向擴(kuò)大光從透光構(gòu)件射 出的光射出角度，對(duì)于不希望擴(kuò)大的方向能夠?qū)⒐馍涑鼋嵌却_保得較小。
[0033] 另外，在本發(fā)明的光聲計(jì)測(cè)裝置用探頭中，特別是在配置有上述的導(dǎo)光構(gòu)件、光擴(kuò) 散構(gòu)件、具有負(fù)光焦度的透鏡的情況下，通過(guò)它們的作用，能夠進(jìn)一步擴(kuò)大對(duì)計(jì)測(cè)對(duì)象的光 照射范圍。其理由通過(guò)后述的實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。
[0034] 另外，本發(fā)明的光聲計(jì)測(cè)裝置具備如上所述的本發(fā)明的光聲計(jì)測(cè)裝置用探頭，因 此能夠在較大的范圍內(nèi)對(duì)計(jì)測(cè)對(duì)象進(jìn)行光照射。
【附圖說(shuō)明】
[0035] 圖1是表示適用本發(fā)明的探頭的光聲計(jì)測(cè)裝置的一例的概略結(jié)構(gòu)的框圖。
[0036] 圖2是表示上述光聲計(jì)測(cè)裝置的外形形狀的例子的立體圖。
[0037] 圖3是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的探頭的剖視圖。
[0038] 圖4是以另一截面來(lái)表示圖3的探頭的剖視圖。
[0039] 圖5是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的探頭的剖視圖。
[0040] 圖6是以另一截面來(lái)表示圖5的探頭的剖視圖。
[0041] 圖7是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的探頭的剖視圖。
[0042] 圖8是以另一截面來(lái)表示圖7的探頭的剖視圖。
[0043] 圖9是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的探頭的剖視圖。
[0044] 圖10是表示本發(fā)明的第五實(shí)施方式的探頭的剖視圖。
[0045] 圖11是表示本發(fā)明的第六實(shí)施方式的探頭的剖視圖。
[0046] 圖12是表示本發(fā)明的第七實(shí)施方式的探頭的剖視圖。
[0047] 圖13是以另一截面來(lái)表示圖12的探頭的剖視圖。
[0048] 圖14是說(shuō)明適用于本發(fā)明的探頭的導(dǎo)光構(gòu)件的效果的圖。
[0049] 圖15是說(shuō)明適用于本發(fā)明的探頭的導(dǎo)光構(gòu)件的效果的圖。
[0050] 圖16是說(shuō)明適用于本發(fā)明的探頭的導(dǎo)光構(gòu)件的效果的圖。
[0051] 圖17是說(shuō)明適用于本發(fā)明的探頭的導(dǎo)光構(gòu)件的效果的圖。
[0052] 圖18是表示適用于本發(fā)明的探頭的光擴(kuò)散構(gòu)件的一例的立體圖。
[0053] 圖19是表示本發(fā)明的第八實(shí)施方式的探頭的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0054] 以下，參照附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1是表示適用了本發(fā)明的一實(shí)施 方式的光聲計(jì)測(cè)裝置用探頭11的光聲計(jì)測(cè)裝置的基本結(jié)構(gòu)的框圖。該光聲計(jì)測(cè)裝置作為 一例是光聲圖像化裝置10，除了具備本發(fā)明的超聲波探頭（探頭）11之外，還具備超聲波單 元12、激光源單元13及圖像顯示單元14。
[0055] 需要說(shuō)明的是，以下，將從探頭11發(fā)出的彈性波稱為超聲波，而且將從照射有來(lái) 自探頭11的光的被檢體的一部分通過(guò)光聲效應(yīng)發(fā)出的彈性波稱為光聲波。
[0056] 上述激光源單元13發(fā)出例如中心波長(zhǎng)800nm的激光。從激光源單元13射出的脈 沖激光向被檢體照射。該激光例如使用多個(gè)光纖等導(dǎo)光單元而被導(dǎo)光至探頭11并從探頭 11的一部分朝向被檢體照射為優(yōu)選。該激光如后所述地成