專利名稱：分析裝置以及分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分析被檢體的狀態(tài)的分析裝置以及分析方法。
背景技術(shù)：
對生物體組織內(nèi)部的吸光特性進行計測的分光計測裝置，能夠利用不同的物質(zhì)的不同的吸光特性(光的波長與吸收率的關(guān)系)，來計測各種成分的濃度分布，能夠利用于多方面的醫(yī)療診斷等。例如，分光計測裝置對體內(nèi)的氧合血紅蛋白的濃度分布和脫氧血紅蛋白的濃度分布進行計測，從而能夠判斷隨著腫瘤的成長的新血管生成以及血紅蛋白的氧飽和度等，并利用于診斷。并且，分光計測裝置能夠計測血管內(nèi)的斑塊中所包含的脂肪的濃度，被利用于斑塊的性狀(脂肪度)的診斷。以往曾經(jīng)開發(fā)了用于計測生物體組織內(nèi)的局部的吸光特性的裝置(例如，專利文獻(xiàn)I以及專利文獻(xiàn)2)。在專利文獻(xiàn)I所公開的裝置，將特定的波長的光照射到生物體組織，通過求出照射時與非照射時的生物體內(nèi)的聲速變化，從而求出各個部位的光的吸收率。并且,通過以同樣的方式來求出多個波長的光的吸收率，從而能夠求出生物體內(nèi)的各個區(qū)域的吸收的光譜分布(吸光特性)。并且，在專利文獻(xiàn)2公開的裝置，將脈沖光照射到生物體組織內(nèi)，通過對生物體組織進行瞬間地加熱，根據(jù)由基于光能而產(chǎn)生的光聲效應(yīng)所發(fā)生的彈性波，從而能夠計測局部區(qū)域的吸光特性。(現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn))`(專利文獻(xiàn))專利文獻(xiàn)I美國專利申請公開第2010/0043557號說明書專利文獻(xiàn)2美國專利第5840023號說明書然而，在上述這種以特定的波長的光來對被檢體進行加熱，并將因各個部位的吸光特性的不同而產(chǎn)生的溫度上升量的不同，作為聲速的變化或彈性波的能量來計測的分析裝置中所存在的問題是，由于被檢體內(nèi)的光吸收率與評價的物理量(聲速的變化量與彈性波的能量)的關(guān)系發(fā)生變化，因此被檢體的狀態(tài)的計測精確度降低。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明鑒于上述的問題，目的在于提供一種能夠?qū)Ρ粰z體的狀態(tài)進行高精確度地分析的分析裝置等。為了達(dá)成上述的目的，本發(fā)明的一個實施方式所涉及的分析裝置對被檢體的狀態(tài)進行分析，包括:調(diào)溫部，通過對所述被檢體進行冷卻，來降低所述被檢體的溫度；光源，通過使光照射到所述被檢體，對由所述調(diào)溫部冷卻了的所述被檢體的至少一部分進行加熱；第一溫度計測部，計測因所述光源的加熱而發(fā)生的所述被檢體的溫度變化；以及分析部，根據(jù)所述被檢體的溫度變化，來分析所述被檢體的狀態(tài)。
并且，這些所有的或具體的實施方式不僅能夠以系統(tǒng)、方法、集成電路、計算機程序或計算機能夠讀取的CD-ROM等記錄介質(zhì)來實現(xiàn),而且能夠通過將系統(tǒng)、方法、集成電路、計算機程序以及記錄介質(zhì)進行任意組合來實現(xiàn)。通過本發(fā)明，能夠提供一種通過提高光吸收率與計測的物理信息的關(guān)聯(lián)性，從而高精確地對被檢體內(nèi)的光吸收率的分布進行計測，并能夠高精確地對所需的成分的濃度分布進行計測的分析裝置。


圖1A示出了實施方式I所涉及的分析裝置的概略構(gòu)成的第一個例子。圖1B是實施方式I所涉及的分析裝置的功能方框圖。圖1C是示出實施方式I所涉及的分析裝置的工作的流程圖。圖2示出了實施方式I所涉及的分析裝置的概略構(gòu)成的第二個例子。圖3示出了實施方式I所涉及的分析裝置的概略構(gòu)成的第三個例子。圖4示出了實施方式I所涉及的分析裝置的概略構(gòu)成的第四個例子。圖5示出了實施方式I所涉及的分析裝置的概略構(gòu)成的第五個例子。圖6示出了實施方式2所涉及的光照射裝置的概略構(gòu)成的第一個例。圖7示出了實施方式2所涉及的光照射裝置的概略構(gòu)成的第二個例子。圖8示出了實施方式3所涉及的分析裝置的概略構(gòu)成的一個例子。圖9示出了實施方式4所涉及的分析裝置的概略構(gòu)成的一個例子。圖10示出了實施方式5所涉及的分析裝置的概略構(gòu)成的一個例子。圖11是用于說明被檢體的溫度變化中的課題的圖。圖12示出了實施方式5所涉及的分析裝置中的被檢體的溫度變化的一個例子。圖13示出了實施方式5所涉及的分析裝置中的被檢體的溫度變化的另外的一個例子。圖14是以往的分光計測裝置的概略構(gòu)成的圖。圖15是以往的其他的分光計測裝置的概略構(gòu)成的圖。
具體實施例方式(成為本發(fā)明的基礎(chǔ)的見解)本發(fā)明的發(fā)明人員針對在“背景技術(shù)”中所記載的分光計測裝置等，發(fā)現(xiàn)了以下的問題。對生物體組織內(nèi)部的吸光特性進行計測的分光計測裝置，通過利用不同的物質(zhì)的不同的吸光特性(光的波長與吸收率的關(guān)系)，從而能夠計測各種成分的濃度分布，并利用于多方面的醫(yī)療診斷等。例如，分光計測裝置通過對體內(nèi)的氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的濃度分布進行計測，從而能 夠判斷隨著腫瘤的成長的新血管的生成以及血紅蛋白的氧飽和度等，并應(yīng)用于診斷。并且，分光計測裝置能夠計測血管內(nèi)的斑塊中所包含的脂肪的濃度，并應(yīng)用于斑塊的性狀(脂肪度)的診斷。這樣的裝置能夠利用針對生物體組織的波長為透過特性高的600nm至1500nm波長左右的近紅外線光。但是，透過生物體組織的光由于構(gòu)成生物體的數(shù)十μm大小的細(xì)胞在被反復(fù)地較強的散射的同時被傳播，因此成為多重散射光(漫射光)。由于這種漫射光的所有的光傳播路徑都不能確定，因此很難得到生物體組織內(nèi)的局部的吸光特性。以往的技術(shù)中開發(fā)了一種計測生物體組織內(nèi)的局部的吸光特性的裝置(例如，專利文獻(xiàn)I以及專利文獻(xiàn)2)。在專利文獻(xiàn)I所公開的裝置中，通過將特定的波長的光照射到生物體組織，并求出照射時與非照射時的生物體內(nèi)的聲速變化，從而求出各個部位的光的吸收率。并且，能夠以同樣的方式求出多個波長的光的吸收率，并求出生物體內(nèi)的各個區(qū)域的吸光的光譜分布(吸光特性)。圖14是專利文獻(xiàn)I所公開的利用了分光特性的超聲波計測裝置(分光計測裝置)的概略圖。圖14的分光計測裝置具備光源101和超聲波計測裝置102。以下對它們的工作進行說明。(I)[超聲波聲速計測工程(第一次)]:利用超聲波計測裝置102來計測生物體104的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。超聲波計測裝置102具備:超聲波探頭102a、計測裝置主體102b、以及用于對這兩者進行連接的電纜102c。計測裝置主體102b通過電纜102c，來發(fā)送用于使超聲波探頭102a振動的電信號。在超聲波探頭102a生成的超聲波脈沖被照射到生物體104，在生物體104內(nèi)的各個部位反射的超聲波脈沖再次在超聲波探頭102a內(nèi)被轉(zhuǎn)換為電信號，并被發(fā)送給計測裝置主體102b。(超聲波脈沖的反射發(fā)生在密度或聲速不同的部分的交界處。)在計測裝置主體102b存儲來自超聲波探頭102a的電信號。(2)[開始選擇光加熱工程]:利用具備激光光源IOla以及用于將激光光源IOla所生成的激光的光導(dǎo)入到生物體的光導(dǎo)纖維IOlb的光源101，使選擇加熱光105照射向生物體104。 (3)[超聲波聲速計測工程(第二次)]:再次與(I)同樣，利用超聲波計測裝置102來計測生物體104的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。(4)[聲速變化計算工程]:對在⑴以及(3)得到的來自生物體104的反射的超聲波脈沖波形(電信號)進行比較，求出(2)的工程的前后的生物體104內(nèi)各個部位的聲
速變化量。在此，選擇加熱光105可以按照用途來選擇最佳的波長的光。例如，在想要計測血管內(nèi)的斑塊106中所包含的脂肪的濃度的情況下，利用脂肪的吸收率高的波長為1200nm左右的選擇加熱光。脂肪的濃度越高，選擇加熱光的吸收率就越高，聲速的變化量也增大，因此通過對斑塊106被照射選擇加熱光前后的聲速進行比較，從而能夠求出脂肪的濃度分布。并且，在專利文獻(xiàn)2公開的裝置中，將脈沖光照射到生物體組織內(nèi)，并通過對生物體組織進行瞬間地加熱，從而能夠根據(jù)由光能而產(chǎn)生的光聲效應(yīng)所發(fā)生的彈性波，來計測局部的區(qū)域的吸光特性。專利文獻(xiàn)2的裝置如圖15的概略圖所示，具備脈沖光源1501和超聲波計測裝置102。以下對它們的工作進行說明。(I)[光聲波生成工程]:利用具備脈沖激光光源1501a以及將脈沖激光光源1501a所生成的脈沖激光的光導(dǎo)入到生物體的光導(dǎo)纖維1501b的脈沖光源1501，使選擇加熱脈沖光1503照射向生物體104。據(jù)此，在針對選擇加熱脈沖光1503的光吸收率高的部分會發(fā)生瞬間地發(fā)熱，伴隨著溫度的上升的瞬間膨脹而產(chǎn)生超聲波(彈性波)。(2)[光聲波計測工程]:在具備超聲波探頭102a的超聲波計測裝置102接收生物體104內(nèi)的光聲波，通過求出光聲波的發(fā)生位置和發(fā)生能量，從而能夠求出生物體內(nèi)的光吸收率高的部分。與專利文獻(xiàn)I的情況(圖14的情況)相同，例如在作為選擇加熱脈沖光1502而采用了波長為1200nm的脈沖光的情況下，能夠根據(jù)彈性波的能量和發(fā)生位置，來求出脂肪度高的血管內(nèi)的斑塊106的位置和脂肪度。并且，上述的分光計測裝置也能夠展開到生物體以外的應(yīng)用中(氣體成分分析或混入到食品等中的異物的檢查)。并且，如專利文獻(xiàn)I和2所示，除了利用了超聲波的例子之外，也探討了通過熱電偶以及輻射溫度計等，來計測因光加熱而發(fā)生的溫度上升的例子。然而，在像上述這樣的以特定的波長的光對被檢體進行加熱，將因各個部位的吸光特性的不同而發(fā)生的不同的溫度上升量，作為聲速的變化或彈性波的能量來計測的分析裝置中出現(xiàn)的問題是，由于 被檢體內(nèi)的光吸收率與評價的物理量(聲速的變化量或彈性波的能量)的關(guān)系發(fā)生變化，從而導(dǎo)致被檢體的狀態(tài)的計測精確度降低。因此，本發(fā)明鑒于上述的問題，目的在于提供一種能夠?qū)Ρ粰z體的狀態(tài)進行高精確度地分析的分析裝置等。為了達(dá)成上述的目的，本發(fā)明的一個實施方式所涉及的分析裝置對被檢體的狀態(tài)進行分析，包括:調(diào)溫部，通過對所述被檢體進行冷卻，來降低所述被檢體的溫度；光源，通過使光照射到所述被檢體，對由所述調(diào)溫部冷卻了的所述被檢體的至少一部分進行加熱；第一溫度計測部，計測因所述光源的加熱而發(fā)生的所述被檢體的溫度變化；以及分析部，根據(jù)所述被檢體的溫度變化，來分析所述被檢體的狀態(tài)。據(jù)此，能夠通過對被檢體進行冷卻，使被檢體的溫度分布幾乎成為均一的狀態(tài)，在這種狀態(tài)下由光源對被檢體的一部分進行局部加熱。并且，根據(jù)對被加熱了的部位的溫度與沒有加熱時的該部位的溫度的溫度差，能夠分析該部位的狀態(tài)。即，能夠通過冷卻使溫度分布均一，從而能夠高精確度地獲得因加熱而產(chǎn)生的溫度上升。并且，通過進行冷卻來使加熱前的被檢體的溫度降低，從而能夠使因加熱而產(chǎn)生的溫度上升幅度增大。而且，能夠通過冷卻來抑制被檢體內(nèi)的血流，并能夠抑制被檢體內(nèi)的熱量的移動。這樣，能夠得到詳細(xì)的反映了該部位的狀態(tài)的信息。因此，能夠高精確度地分析被檢體的狀態(tài)。并且，例如，所述第一溫度計測部具有:超聲波探頭，將超聲波脈沖發(fā)送到所述被檢體，并接收所述超聲波脈沖在所述被檢體的反射波；以及超聲波分析部，根據(jù)所述超聲波探頭所接收的所述反射波的信號，計測所述被檢體的溫度；所述分析裝置進一步具備存放部，該存放部將所述超聲波探頭所接收的所述反射波的信號存放到存儲部；所述超聲波分析部，根據(jù)被存放在所述存儲部的所述反射波的信號，來計測所述被檢體的溫度。據(jù)此，能夠利用超聲波的反射波的特性來計測被檢體的溫度。并且，通過從多次接收的超聲波的反射波中來計測被檢體的溫度，從而能夠高精確度地對被檢體的狀態(tài)進行分析。并且，例如，所述第一溫度計測部具有超聲波探頭，在所述光源對所述被檢體進行加熱時，該超聲波探頭接收從所述被檢體發(fā)生的超聲波脈沖；所述分析部根據(jù)所述被檢體的溫度變化和所述超聲波探頭所接收的所述超聲波脈沖的強度，對所述被檢體的狀態(tài)進行分析。據(jù)此，隨著光照射而對該部位進行的加熱，在被檢體發(fā)生的超聲波由超聲波探頭接收。該超聲波的強度依照該部位的狀態(tài)而發(fā)生變化。因此，除了利用被檢體的溫度變化之外，還利用隨著加熱而從被檢體發(fā)生的超聲波中得到的信息，從而能夠以更高的精確度來對被檢體的狀態(tài)進行分析。并且，例如，所述第一溫度計測部為輻射溫度計。據(jù)此，通過以不接觸被檢體的方式來獲得被檢體的溫度，從而能夠獲得被檢體的狀態(tài)。并且，例如，所述調(diào)溫部具有:熱吸收部，被配置在與所述被檢體接觸的位置，用于從所述被檢體吸收熱量；熱交換部，被配置成與所述熱吸收部接觸，包括珀爾帖元件；驅(qū)動電源，將用于驅(qū)動所述熱交換部的驅(qū)動電力供給到所述熱交換部；以及散熱部，被配置成與所述熱交換部接觸，該散熱部具有散熱片，用于對由所述熱交換部從所述被檢體吸收的熱量進行散熱。據(jù)此，能夠高效率地對被檢體進行冷卻。通過高效率地對被檢體進行冷卻，從而能夠以更高的精確度來對被檢體的狀態(tài)進行分析。并且，例如，所述調(diào)溫部具有熱吸收部，該熱吸收部被配置在所述被檢體與所述光源近的面上，由透過所述光的材料構(gòu)成，并從所述被檢體吸收熱量；所述光源使光透過所述熱吸收部而照射到所述被檢體。據(jù)此，通過從由光照射而被加熱的 部位吸收熱量，從而能夠使從該部位向周邊移動的熱量減少。因此，能夠抑制該部位以外的部位的溫度上升，從而能夠以更高的精確度對被檢體的狀態(tài)進行分析。并且，例如，所述分析裝置將生物體視為所述被檢體；所述分析裝置具備第二溫度計測部，該第二溫度計測部對所述熱吸收部的溫度進行計測；所述調(diào)溫部，進一步，根據(jù)所述第二溫度計測部所計測的所述熱吸收部的溫度，調(diào)節(jié)所述驅(qū)動電力，以使所述熱吸收部的溫度被控制在_4°C以上且30°C以下的溫度范圍內(nèi)。據(jù)此，能夠作為被檢體對生物體的狀態(tài)進行分析。通過在該溫度范圍進行計測，從而能夠減少給生物體帶來的不好的影響，并且能夠獲得正確的狀態(tài)。并且，例如，所述光源使含有多個波長成分的光照射到所述被檢體，所述多個波長成分的光的波長互不相同。據(jù)此，能夠以與光的波長相對應(yīng)的多個觀點來獲得生物體的狀態(tài)。并且，例如，所述光源使連續(xù)波激光(CW continuous wave laser)與短脈沖光以互不相同的定時照射到所述被檢體，所述短脈沖光具有0.2毫微秒以上且330毫微秒以下的脈沖寬度。據(jù)此，能夠根據(jù)從因光照射而發(fā)生的溫度上升，以及因光照射而在被檢體發(fā)生的超聲波這雙方得到的信息，來獲得被檢體的狀態(tài)。因此，能夠以更高的精確度對被檢體的狀態(tài)進行分析。并且，例如，所述分析裝置進一步具備多模光導(dǎo)纖維，該多模光導(dǎo)纖維用于引導(dǎo)由所述光源生成的光；所述多模光導(dǎo)纖維具有卷繞部分，該卷繞部分是所述多模光導(dǎo)纖維的一部分卷繞一圈以上而形成的。據(jù)此，能夠使從光源發(fā)出的光均一化后照射到被檢體。這樣，被光照射的位置的溫度能夠均一地上升。因此，能夠以更高的精確度對被檢體的狀態(tài)進行分析。并且，例如，所述分析裝置還具備聲速熱變化部件，該聲速熱變化部件被配置在所述超聲波探頭與所述被檢體之間，聲阻抗為(1.0至1.4)父1061^/11128、或者(1.6至
2.25) X 106kg/m2s。據(jù)此，通過計測超聲波脈沖經(jīng)過聲速熱變化部件的時間，從而能夠獲得被檢體的溫度。并且，例如，所述第一溫度計測部具有:光導(dǎo)纖維，含有纖維光柵；以及反射特性計測部，通過將所述纖維光柵的反射波的峰值波長與規(guī)定波長的反射率的至少一方作為反射特性來進行計測，從而來計測所述被檢體的溫度。據(jù)此，通過監(jiān)視反射具有纖維光柵的光導(dǎo)纖維的光的波長，從而能夠獲得被檢體的溫度。并且，例如，所述分析裝置進一步具備水槽，該水槽儲存含有防腐劑的、用于冷卻所述被檢體的水；所述調(diào)溫部，進一步，對所述水槽內(nèi)的水的溫度進行調(diào)節(jié)。 據(jù)此，能夠通過被儲存在水槽的水來使被檢體均一地冷卻。并且，例如，所述超聲波探頭具備含有水晶、鈮酸鋰或鉭酸鋰的壓電體。據(jù)此，通過利用使用了作為透明的壓電體材料的水晶、鈮酸鋰、鉭酸鋰等塊狀的透明壓電材料的超聲波探頭，從而還能夠?qū)嵛詹颗渲玫揭蚬庹丈涠患訜岬牟课?。這樣，能夠使從該部位向周邊移動 的熱量減少。從而，能夠抑制該部位以外的部位的溫度上升，以更高的精確度來對被檢體的狀態(tài)進行分析。并且，例如，所述分析裝置將生物體視為所述被檢體，所述光源使具有IlOOnm以上且1300nm以下的波長的光照射到所述被檢體；所述分析部計測所述生物體內(nèi)的規(guī)定的部位的脂肪濃度，以作為所述被檢體的狀態(tài)。據(jù)此，通過使生物體的脂肪容易吸收的的波長的光照射到生物體，從而能夠獲得生物體的脂肪濃度，以作為被檢體的狀態(tài)。并且，例如，所述調(diào)溫部還通過對所述被檢體進行加熱，來使所述被檢體的溫度上升。據(jù)此，通過對被檢體進行均一地加熱，從而能夠使被檢體的溫度分布均一。并且，例如，所述調(diào)溫部具有微波發(fā)信源，該微波發(fā)信源通過將微波照射到所述被檢體,來對所述被檢體進行加熱。據(jù)此，通過由微波來對被檢體進行均一加熱，從而能夠使被檢體的溫度分布均一。并且，例如，所述超聲波探頭，在所述光源將所述光照射到所述被檢體之后，將超聲波脈沖發(fā)送到所述被檢體，并接收作為所述反射波的第一反射波，在所述光源正在將所述光照射到所述被檢體時，將超聲波脈沖發(fā)送到所述被檢體，并接收作為所述反射波的第二反射波，所述超聲波分析部，分別根據(jù)所述第一反射波的信號以及所述第二反射波的信號，將所述被檢體的溫度作為所述第一溫度以及所述第二溫度來進行計測。據(jù)此，針對由光照射而被加熱的部位，根據(jù)加熱過程中和加熱結(jié)束后的被檢體的溫度，能夠獲得被檢體的狀態(tài)。在加熱結(jié)束后，通過熱量從該部位移向周邊，從而使溫度急劇下降，溫度的變化量增大。據(jù)此，由于加熱過程中與加熱結(jié)束后的溫度差較大，因此能夠更加詳細(xì)地獲得被檢體的狀態(tài)。并且，例如，所述超聲波探頭，在所述光源將所述光照射到所述被檢體之后，接收作為來自所述被檢體的反射波的第一反射波以及第二反射波，所述超聲波分析部，分別根據(jù)所述第一反射波的信號以及所述第二反射波的信號，將所述被檢體的溫度作為所述第一溫度以及所述第二溫度來計測。據(jù)此，針對由光照射而被加熱的部位，根據(jù)加熱結(jié)束后至少被計測了兩次的被檢體的溫度，能夠獲得被檢體的狀態(tài)。在加熱結(jié)束后，由于熱量從該部位移向周邊，溫度急劇下降，因此溫度的變化量較大。據(jù)此，由于加熱過程中與加熱結(jié)束后的溫度差較大，因此能夠更詳細(xì)地獲得被檢體的狀態(tài)。并且，例如，所述超聲波探頭在接收了所述第一反射波之后的20秒以內(nèi)，接收所
述第二反射波。據(jù)此，通過在沒有個人差異的能夠停止呼吸的20秒以內(nèi)的時間中對被檢體的溫度進行兩次計測，從而能夠抑制因呼吸而造成的測定誤差的發(fā)生。并且，例如，所述超聲波探頭將波形互不相同的兩個超聲波脈沖發(fā)送到所述被檢體，接收所述第一反射 波以及所述第二反射波，以作為該兩個超聲波脈沖的反射波。據(jù)此，能夠?qū)﹄x被檢體的表面淺的部位與深的部位均進行溫度的計測。這樣，能夠更詳細(xì)地獲得被檢體的狀態(tài)。另外，這些所有的或具體的實施方式不僅能夠由系統(tǒng)、方法、集成電路、計算機程序或計算機能夠讀取的CD-ROM等記錄介質(zhì)來實現(xiàn)，而且能夠?qū)⑾到y(tǒng)、方法、集成電路、計算機程序或記錄介質(zhì)進行任意組合來實現(xiàn)。在此，進一步對問題的原因進行詳細(xì)的討論。在以往的以特定的波長的光來對被檢體加熱，并將因各個部位的吸光特性的不同而發(fā)生的不同的溫度上升量，作為聲速的變化或彈性波的能量來計測的分光計測裝置中出現(xiàn)的問題是，由于被檢體內(nèi)的光吸收率與評價的物理量(聲速的變化量或彈性波的能量)的關(guān)系會因被檢體的狀態(tài)而發(fā)生變化，因此導(dǎo)致計測精確度降低。例如，雖然各個部位的吸光特性(光吸收率)與發(fā)熱量成正比，但光吸收率與溫度上升量就未必如此。由于被檢體的結(jié)構(gòu)或材料構(gòu)成的不同，而熱容量或熱傳導(dǎo)率就會不同，因此從發(fā)熱多的部分向發(fā)熱少的部分的熱的移動量也就不同。也就是說，即使是發(fā)熱量特別多的(光吸收率高的)部分，若熱向周圍的的移動大，則與周圍的溫度差也會減小。并且，由于被檢體的材料組成也會導(dǎo)致聲速的溫度變化率不同，因此像專利文獻(xiàn)I那樣根據(jù)聲速的變化量來求出光吸收率的分光計測裝置，其計測精確度就會降低。而且，由于被檢體的材料組成也對導(dǎo)致體積膨脹率、熱容量或聲速不同，因此也不能一意地決定彈性波的能量與溫度上升量的關(guān)聯(lián)性。因此，在本發(fā)明通過以下的方法來實現(xiàn)高精確度的分析裝置。(I)通過分析裝置具有能夠求出引起計測精確度的降低的上述的關(guān)聯(lián)性之中的至少一個關(guān)聯(lián)性的功能，從而能夠期待分析結(jié)果的高精確度化。(2)通過分析裝置能夠抑制引起計測精確度的降低的上述的關(guān)聯(lián)性之中的至少一個關(guān)聯(lián)性的不均一(例如，采樣間的不均一、或位置的不均一等)，從而能夠期待分析結(jié)果的高精確度化。以下參照附圖對本發(fā)明的一個實施方式所涉及的分析裝置進行說明。并且，以下將要說明的實施方式均為本發(fā)明的一個具體的例子。在以下的實施方式中所示的數(shù)值、形狀、構(gòu)成要素、構(gòu)成要素的設(shè)置位置以及連接形態(tài)、步驟、步驟的順序等均是本發(fā)明的一個例子，本發(fā)明并非受這些所限。并且，對于以下的實施例中的構(gòu)成要素之中的、示出最上位概念的獨立權(quán)利要求所沒有記載的構(gòu)成要素，能夠作為任意的構(gòu)成要素來說明。并且，對于相同的構(gòu)成要素采用相同的符號，并會有省略詳細(xì)說明的情況。(實施方式I)本實施方式所示出的分析裝置的例子是，將人體或動物等生物體作為被檢體，通過對因血流而產(chǎn)生的熱的移動進行抑制，來提高光吸收率與溫度上升量的關(guān)聯(lián)性，以更高的精確度來求出被檢體內(nèi)的光吸收率的分布。圖1A示出了本實施方式所涉及的分析裝置I的概略構(gòu)成的第一個例子。圖1B是實施方式I所涉及的分析裝置的功能方框圖。如圖1A所示，分析裝置I具備光源101、超聲波計測裝置102、以及被檢體接觸部103。如圖1B所示，分析裝置I具備作為功能塊的光源la、第一溫度計測部lb、調(diào)溫部lc、分析部Id、以及存放部le。
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光源Ia通過將光照射到被檢體，從而對由調(diào)溫部Ic而被冷卻了的被檢體的至少一部分進行加熱。光源Ia相當(dāng)于圖1A的光源101。第一溫度計測部Ib對因光源Ia的加熱而發(fā)生的被檢體的溫度變化進行計測。第一溫度計測部Ib相當(dāng)于圖1A的超聲波計測裝置102。調(diào)溫部Ic對被檢體進行冷卻，從而使被檢體的溫度降低。調(diào)溫部Ic相當(dāng)于圖1A的被檢體接觸部103。分析部Id根據(jù)被檢體的溫度變化來分析被檢體的狀態(tài)。存放部Ie將超聲波計測裝置102所接收的信號存放到存儲部(未圖示)。圖1C是示出本實施方式所涉及的分析裝置I的工作的流程圖。(I)[開始生物體冷卻工程(SlOl)]:分析裝置I通過將使生物體成為低溫的狀態(tài)的被檢體接觸部103與生物體104接觸，從而使生物體104的溫度降低。(2)[超聲波聲速計測工程(第一次)(S102)](3)[選擇光加熱工程(開始)(S103)](4)[超聲波聲速計測工程(第二次)(S104)](5)[聲速變化計算工程(S105)]對生物體冷卻工程進行詳細(xì)說明。本實施方式所涉及的分析裝置I首先對作為被檢體的生物體進行冷卻，來抑制因血流產(chǎn)生的熱的移動。分析裝置I在生物體被充分冷卻之后，對由選擇加熱光照射時與非照射時的被檢體內(nèi)的聲速進行計測。接著，分析裝置I對被計測的聲速進行比較，根據(jù)因光照射而產(chǎn)生的聲速變化，來求出各個部位的光吸收率，從而能夠計測成分濃度的分布。
并且，在此與以往的例子同樣，將要說明的分析裝置I為，將波長范圍在IlOOnm以上、1300nm以下的、其中最好為1200nm左右的波長的選擇加熱光105照射到生物體104，并計測血管內(nèi)的斑塊(血管內(nèi)斑塊)106的脂肪度(脂肪濃度)。脂肪組織對1200nm左右的波長的光吸收率較高。由于生物體104內(nèi)的脂肪濃度高的部分能夠吸收大量的1200nm左右的波長的光，因此能夠示出比脂肪濃度低的部分的溫度上升多。包括超聲波在內(nèi)的聲波均是按照媒質(zhì)的溫度變化而傳播速度發(fā)生變化的。因此，分析裝置I如以上所述，通過對由選擇加熱光照射時與非照射時的超聲波探頭102a所接收的超聲波脈沖信號進行比較，從而能夠根據(jù)生物體104內(nèi)部的聲速變化來求出光吸收率的高度，并求出脂肪濃度。在圖14所示的以往的分光計測裝置14中，尤其是在選擇加熱光105的光吸收率高的血管內(nèi)斑塊106所產(chǎn)生的熱，會通過血流傳播到周圍。因此，斑塊106的溫度上升量(聲速變化量)會因血流的多與少而發(fā)生變化，從而很難求出正確的光吸收率。對此，在本實施方式所涉及的分析裝置I中，通過對生物體進行冷卻，從而能夠抑制血流量，這樣就能夠抑制因血流而產(chǎn)生的熱的傳播，因此能夠抑制光吸收率與溫度上升量的關(guān)聯(lián)性(比例系數(shù))的不均一。也就是說，提供了一種比起以往的構(gòu)成而言能夠以更高的精確度來對光吸收率的分布進行計測，并且能夠以更高的精確度來計測成分的濃度的分析裝置。以下對本實施方式的分析裝置I的構(gòu)成進行詳細(xì)的說明。首先，作為將從激光光源IOla射出的激光導(dǎo)入到生物體的單元，雖然采用了光導(dǎo)纖維，不過也可以替代光導(dǎo)纖維而采用透鏡或鏡子等光學(xué)系統(tǒng)。其中尤其是在采用光導(dǎo)纖維的情況下，能夠使導(dǎo)光單元更加小型輕量，因此是優(yōu)選的方式。并且，作為光源101除了激光光源以外，也可以采用LED或帶有波長濾波器等能夠生成特定的波長的光的光源，在將光導(dǎo)纖維用作導(dǎo)光單元的情況下，光源最好是采用激光光源。通過將激光光源用作光源，從而能夠?qū)崿F(xiàn)功耗更低的分析裝置。并且，光導(dǎo)纖維最好是采用多模光導(dǎo)纖維。并且，光導(dǎo)纖維最好是具有至少一周以上的卷繞部分101c。這樣，能夠?qū)崿F(xiàn)使光的照射更加均一，并且以更高的精確度來對生物體內(nèi)的成分分布進行計測的分析裝置。并且，被檢體接觸部103的材料最好為，由鐵、鋁或銅等金屬構(gòu)成的材料，以及金剛石或石墨等熱傳導(dǎo)率高的材料。這樣，能夠以更高的速度來降低生物體104的溫度。因此，分析裝置能夠提高計測速度。并且，為了擴大被檢體接觸部103與生物體104的接觸面積，被檢體接觸部103最好是具備與生物體相應(yīng)的凹凸形狀。這樣，能夠進一步提高計測的速度。并且，調(diào)溫部除了被檢體接觸部103之外，還可以具備:從被檢體接觸部103吸收熱的珀爾帖元件或壓縮器等熱交換部107、用于驅(qū)動熱交換部107的驅(qū)動電源108、對由熱交換部107從被檢體接觸部103吸收的熱進行散熱的散熱部109。另外，在調(diào)溫部不具備熱交換部107，而采用了熱容量大的被檢體接觸部103的構(gòu)成的情況下，能夠在不具備熱交換部、驅(qū)動電源、散熱部等部件的狀態(tài)下得到更大的冷卻効果。因此，優(yōu)選這種能夠?qū)崿F(xiàn)更廉價的分析裝置的構(gòu)成。另外，在通過由驅(qū)動 電源108驅(qū)動的熱交換部107，使被檢體接觸部103的熱移動到散熱片，或者組合了風(fēng)扇與散熱片的散熱部109，從而能夠期待著實現(xiàn)更輕量且精確度更高的分析裝置。并且，最好是將熱敏電阻等溫度計測部110 (也稱為第一溫度計測部)設(shè)置在被檢體接觸部，利用與由溫度計測部110計測的被檢體接觸部的溫度有關(guān)的信息，來控制驅(qū)動電源108。這樣能夠使生物體104的溫度成為更適于計測的溫度，并且能夠抑制每次計測的生物體104的溫度的不均一，因此能夠期待著實現(xiàn)再現(xiàn)性更高的計測。并且，也可以是圖2所示的分析裝置2，利用光透過率高的被檢體接觸部201，使選擇加熱光105通過被檢體接觸部201而照射到生物體104。在圖1A的分析裝置I中，由于被檢體接觸部103沒有被要求采用光透過性高的材料，因此能夠選擇銅或鋁等廉價且熱傳導(dǎo)率高的材料，因此能夠期待著實現(xiàn)廉價的裝置。另外，在圖2的分析裝置2中，由于光的強度較高，因此溫度容易上升，這樣能夠從作為血流容易増加的部分的選擇加熱光105照射面來奪取生物體的熱，從而能夠進一步使生物體內(nèi)的溫度均一地降低。因此，在從光照射面付近到生物體深部，能夠使被檢體全體的血流量均一地降低。即，能夠在更廣的范圍內(nèi)高精確地計測成分濃度。在圖2的分析裝置2中，被檢體接觸部201最好是采用熱阻高、且選擇加熱光105的透過率高的石英或金剛石等材料。尤其是金剛石的熱傳導(dǎo)率較高，是本實施方式優(yōu)選的被檢體接觸部件料。并且，圖2的分析裝置2也與分析裝置I同樣，由于具備溫度計測部110，從而實現(xiàn)了再現(xiàn)性高的計測。并且，在從選擇加熱光照射面來進行冷卻的情況下，最好是采用透明的溫度計測部，并且最好采用輻射溫度計。據(jù)此，不論生物體與被檢體接觸部的接觸(接觸熱阻)關(guān)系如何，都能夠計測生物體的表 面溫度。而且還有應(yīng)答迅速的優(yōu)點。通過這種構(gòu)成，能夠使選擇加熱光105更均一地照射到生物體，從而能夠以更高的精確度來對成分濃度的分布進行計測。并且，如圖3所示的分析裝置3，通過在超聲波探頭102a與生物體104之間插入被檢體接觸部301，從而能夠比圖2的分析裝置2更均一地對生物體104內(nèi)部進行冷卻。因此，由于能夠?qū)φw區(qū)域進行均一地冷卻，從而能夠?qū)崿F(xiàn)以高的精確度來進行計測的分析
>j-U ρ α裝直。并且，圖3的分析裝置3與圖1A的分析裝置I同樣，由于具備熱敏電阻等溫度計測部，因此能夠?qū)崿F(xiàn)再現(xiàn)性高的計測。但是，在圖3的分析裝置3中，最好是將能夠通過溫度變化而聲速發(fā)生變化的聲速熱變化部件302，設(shè)置在從超聲波探頭102a輻射出的超聲波脈沖所經(jīng)過的位置。這樣，在超聲波計測裝置102只要對超聲波脈沖通過聲速熱變化部件302的時間進行計測，就能夠求出被檢體接觸部301的溫度。作為聲速熱變化部件302最好是采用能夠隨著溫度變化而聲速變化大的材料。作為聲速熱變化部件302的材料例如能夠使用，橡膠或樹脂等材料。這種材料能夠?qū)崿F(xiàn)廉價且輕量的超聲波探頭。并且，作為聲速熱變化部件302的材料，最好是采用玻璃轉(zhuǎn)化點接近于常溫的材料，這樣能夠隨著溫度變化而聲速變化加大，從而能夠以更高的精確度來進行計測。
但是，在生物體與超聲波探頭之間具備聲速熱變化部件的情況下，最好是采用與生物體和超聲波探頭具有不同的聲阻抗的材料。尤其是最好采用1.4X106kg/m2s以下，或者1.6X 106kg/m2s以上的材料。據(jù)此，在聲速熱變化部件與生物體的分界面，以及與超聲波探頭的分界面，能夠發(fā)生大的超聲波脈沖的反射，從而能夠高精確地對溫度進行計測。并且，最好是將反射抑制到一定程度以下。因此，聲速熱變化部件的聲阻抗最好為(1.0至1.4) X 106kg/m2s，或者(1.6至2.25) X 106kg/m2s,從而能夠?qū)崿F(xiàn)更高的敏感度的超
聲波探頭。例如，能夠?qū)⒕垡蚁?、硅石以及丙烯的混合物等用作聲速熱變化材料。這比采用熱敏電阻或輻射溫度計的情況更能夠?qū)崿F(xiàn)廉價的溫度計測方法，從而能夠提供廉價的分光計測裝置。并且，更優(yōu)選的是，如圖4所示那樣，在照射選擇加熱光105的區(qū)域內(nèi)具備具有纖維光柵401的光導(dǎo)纖維。纖維光柵401能夠被設(shè)計成按照光柵周期而任意波長的光的反射率增高。并且，由于纖維光柵401的溫度發(fā)生變化，因此光柵部分的折射率也發(fā)生變化，從而反射的光的波長發(fā)生變化。也就是說，能夠?qū)⒈O(jiān)視反射的光的波長用于溫度計測方法。并且，通過將纖維光柵401用于溫度計測方法，從而能夠?qū)囟扔嫓y部設(shè)置在光或超聲波通過的部分，因此能夠以更高的精確度來進行溫度的調(diào)整。即，能夠減輕因每次計測時的溫度不均一而造成的計測不均一。即使在圖2至4的構(gòu) 成中，也最好是通過由驅(qū)動電源108驅(qū)動的熱交換部107，將被檢體接觸部的熱移動到散熱片或組合了風(fēng)扇與散熱片的散熱部109，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更輕量的分析裝置。并且，尤其最好是具備由珀爾帖元件構(gòu)成的熱交換部以及僅有散熱片的散熱部。在這種情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)振動較少的且能夠高精確地進行計測的分析裝置。并且，最好是將熱敏電阻等溫度計測部設(shè)置在被檢體接觸部，利用與由溫度計測部計測的被檢體接觸部的溫度相關(guān)的信息，來控制驅(qū)動電源108。在這種情況下，能夠使生物體104的溫度成為更適于計測的溫度，并且，能夠抑制每次計測的生物體104的溫度的不均一，從而能夠?qū)崿F(xiàn)再現(xiàn)性更高的計測。并且，本實施方式的分析裝置最好是具備對激光光源IOla的驅(qū)動電流以及選擇加熱光105的出力進行監(jiān)視的單元，并且最好是在開始了向生物體的光加熱之后，增加給熱交換部107的驅(qū)動電流，使冷卻効果増大。據(jù)此，能夠使更大輸出功率的選擇加熱光105照射到生物體104，從而能夠?qū)崿F(xiàn)具有更高精確度的分析裝置。并且，最好是將由超聲波計測裝置在計測生物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)時的被檢體接觸部的溫度控制在_4°C以上。這樣，能夠防止被檢體的皮膚的凍傷。并且，更好的是將被檢體接觸部的溫度控制在15°C以上。在這種情況下，由于能夠?qū)⑺璧难豕┙o到細(xì)胞，因此即使是長時間的計測，也不會感到因體溫下降而帶來的疲勞。并且，最好是將被檢體接觸部的溫度控制在25°C以下。在這種情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)不受每個人的體溫的差的影響的生物體冷卻。
并且，如圖2所示，在透過被檢體接觸部201來照射選擇加熱光105的情況下，最好是將被檢體接觸部的溫度控制在室溫以上。這樣，能夠防止在被檢體接觸部發(fā)生凝露，并能夠抑制因凝露而造成的照向生物體104的選擇加熱光105的照射不均一性。即，能夠?qū)崿F(xiàn)再現(xiàn)性高的光照射，并且能夠抑制每次計測的精確度的不均一。并且，如圖2所示，在透過被檢體接觸部201來照射選擇加熱光105的情況下，最好是將被檢體接觸部的溫度設(shè)定在30°C以下。由于這樣能夠抑制因皮膚表面的出汗而造成的照向生物體104的選擇加熱光105的照射不均一性，因此能夠?qū)崿F(xiàn)再現(xiàn)性高的光照射，并能夠抑制每次計測的精確度的不均一。 并且，由于能夠防止因人種、性別、濕度等而造成的發(fā)汗溫度的個人差異的影響，因此最好是在計測了成為被檢體的生物體的發(fā)汗溫度之后，將被檢體接觸部201的溫度調(diào)節(jié)成不超過上述計測的溫度。并且，通過利用使用了透明的壓電材料的超聲波探頭，從而能夠使光以及超聲波從同一個位置照射到生物體。通過利用使用了作為透明的壓電體材料的水晶、鈮酸鋰、鉭酸鋰等塊狀的透明壓電材料的超聲波探頭，從而能夠使超聲波探頭以及在生物體的接觸面的光照射雙方同時以廉價的方法來實現(xiàn)。據(jù)此所具有的優(yōu)點是，生物體的超聲波探頭付近的光強度能夠更加均一且強大，從而能夠以更高的精確度且更高的靈敏度進行計測。并且，通過利用使用了 ZnO(氧化鋅)或AlN(氮化鋁)等單晶薄膜技術(shù)的透明壓電材料，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更加小型的分析裝置。并且,更好的是采用利用具有優(yōu)良的透光特性的ITO (Indium tin oxide,氧化銦)等透明電極，并將電壓施加到壓電材料的超聲波探頭，從而能夠以更高的敏感度和更高的精確度來計測成分濃度。并且，更好的是利用氧化鋅系或鎂構(gòu)成的透明電極，這樣，能夠以廉價且高敏感度及高精確度來計測成分濃度。并且，也可以是如圖5所示的分析裝置，S卩，將水槽501內(nèi)放入水502，將來自選擇加熱光105以及超聲波探頭102a的超聲波照射到被放置在水槽501中的生物體104，再次由超聲波探頭102a來計測在生物體104內(nèi)反射的超聲波。在圖5的構(gòu)成中，通過調(diào)節(jié)水502的溫度，從而能夠冷卻生物體104。并且，為了能夠調(diào)節(jié)水502的溫度，最好是像圖1A所示那樣具備調(diào)溫部。這樣能夠更自由地調(diào)節(jié)溫度，從而能夠抑制計測的不均一。并且，更好的是將水502的溫度設(shè)定在15°C以上，這是因為需要維持能夠?qū)⒈匾难豕┙o到生物體內(nèi)的血流量，這樣即使是進行長時間的計測，也不會因體溫降低而感到疲勞。并且，水502的溫度最好在25°C以下，這樣能夠在不受體溫的個人差異的影響的狀態(tài)下，對生物體進行冷卻。并且，在此雖然是將水放入到了水槽501內(nèi)，不過也可以不必是水。但是，希望是粘性比較低的液體。在粘性比較低的液體中，能夠通過對流而產(chǎn)生的熱的移動來進行效果良好的生物體的冷卻，因此能夠進行高精確度的成分濃度的計測。除了水以外，例如也可以是乙醇。由于乙醇的殺菌效果較高，因此無需防腐劑，而且，通過汽化熱放出到大氣中的熱比較多，從而分析裝置能夠以更少的能量來將被檢體調(diào)節(jié)成低溫。并且，在利用水的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)廉價的分析裝置。并且，水的折射率、聲阻抗均與生物體為同等程度，因此最好是采用水，這樣能夠使光和超聲波均高效率地進行照射。并且，也能夠在不將超聲波探頭102a直接按壓生物體的狀態(tài)下進行計測，這樣，因超聲波探頭的按壓而導(dǎo)致的生物體的形狀的變形也就不會發(fā)生。即使在與過去的計測結(jié)果的比較中，也能夠進行高精確度的比較，因此最好是利用水。并且，在利用水的情況下，最好是混入有防腐劑的水，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)再現(xiàn)性高的成分濃度的計測。并且，更好的是利用混入有表面活性劑的水，這樣能夠抑制在生物體表面產(chǎn)生氣泡，從而能夠進行更高的精確度的成分濃度的計測。并且，在以本實施方式的分析裝置對生物體內(nèi)的成分濃度進行計測的情況下，最好是采用以下的條件來進行計測。例如，通過攝取尼古丁，能夠進一步使血流量降低。因此，最好是在攝取了尼古丁之后的狀態(tài)下進行分光計測，這樣能夠進一步進行高精確度地計測。并且，更優(yōu)選的是，在因吸煙或被動吸煙而攝取尼古丁的情況下，在攝取了尼古丁之后的一個半小時以內(nèi)由分析裝置進行分光計測。由于能夠在因尼古丁造成血流量降低的狀態(tài)下進行計測，因此能夠進行高精確度地成分濃度計測。并且，通過利用戒煙帖來攝取尼古丁，這樣能夠使局部的血流降低。因此，能夠以攝取少量的尼古丁來進行高精確度地成分濃度計測，從而更適用于未成年的年輕人等。并且，也可以采用消炎鎮(zhèn)痛劑或 電刺激等方法來使血流量降低。雖然采用吸煙或被動吸煙來降低血流量是一種比較廉價的實現(xiàn)方法，但是需要對血流的降低量進行調(diào)整。因此最好是利用鎮(zhèn)痛劑或電刺激等方法，這樣能夠進行更高的精確度的成分濃度計測，從而能夠進行更高精確度地計測。另外，由于咖啡因具有使血流増加的作用，因此最好是在在攝取咖啡因后的15分鐘以內(nèi)，或者，攝取咖啡因后的30分鐘以后來進行成分濃度計測，這樣能夠進一步進行高精確度地成分濃度計測。并且，最好是在對進行成分濃度計測的部位或其周邊部位進行加壓后的狀態(tài)下，進行成分濃度計測。由于能夠通過加圧來抑制血流，因此能夠進行更高精確度地成分濃度計測。綜上所述，在本實施方式中示出了根據(jù)聲速的溫度變化量來求光的吸收率的分析裝置，在圖15所示的以往的例子的根據(jù)彈性波的能量來求光的吸收率的分析裝置中也是同樣，通過以對作為被檢體的生物體進行冷卻后的狀態(tài)來進行成分濃度的計測，從而能夠抑制因血流而造成的熱的移動，因此能夠進行更高精確度地成分濃度計測。并且，通過將圖1A、圖2、圖3以及圖4所示的分析裝置的激光光源IOla替換為脈沖激光光源301a，能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)彈性波的能量來求光的吸收率的分析裝置，能夠以同樣的構(gòu)成來實現(xiàn)同樣的效果。并且,雖然沒有進行圖示,在具備能夠驅(qū)動脈沖光和CW(continuous wave laser:連續(xù)波激光)光這兩者的光源的分析裝置中，或者在具備脈沖光源以及CW光源這兩個光源的分析裝置中，能夠?qū)σ蚬饧訜岫a(chǎn)生的溫度上升量進行聲速變化和彈性波能量這雙方的計測，因此能夠進行更高精確度的成分濃度計測。并且，最好是采用能夠?qū)γ}沖光的光強度進行調(diào)節(jié)的脈沖光源。在這種情況下，由于能夠求出非線性吸光特性，因此能夠進行更高精確度地成分濃度計測。并且，在本實施方式中雖然示出了對脂肪的濃度進行計測的分析裝置的例子，不過并非受限于此，也能夠適用于應(yīng)用了光加熱現(xiàn)象的所有的成分濃度計測。例如也能夠?qū)崿F(xiàn)利用波長為650nm至800nm的光，來對血紅蛋白的氧飽和度(氧合血紅蛋白的濃度與脫氧血紅蛋白的濃度的比)進行計測的分析裝置。并且，能夠適用于癌與良性腫瘤的判斷以及燙傷的深度診斷中。并且，在對脂肪的濃度進行計測的情況、以及對血紅蛋白的濃度或氧飽和度進行計測的情況等任一種情況中，最好是利用能夠生成多個波長的光的光源，來求出多個波長的光的吸收率，這樣能夠進行更高精確度地成分濃度計測。并且，在根據(jù)彈性波能量來計測用于癌的性狀診斷的血紅蛋白氧飽和度的用途中，脈沖光的脈沖寬度(輸出的所有中值寬度)最好在0.33 μ s以下，這樣能夠得到在癌的性狀診斷中所需要的分辨率。并且，在根據(jù)彈性波能量來計測血管內(nèi)斑塊的脂肪度的用途中，脈沖光的脈沖寬度最好為不足0.07 μ S，這樣能夠得到血管內(nèi)斑塊的性狀診斷中所需要的分辨率。

并且，脈沖光的脈沖寬度最好在0.2ns以上。在這種情況下，能夠發(fā)生生物體的透過率更高的超聲波，從而能夠計測更深的部位的成分濃度。并且，本實施方式也能夠適用于不以生物體為對象的分析裝置。例如，能夠適用于被混入到食品中的異物的計測等。并且，在本實施方式中雖然示出了以超聲波來計測由光進行的加熱的分析裝置，不過，本發(fā)明的分析裝置并非必須利用超聲波。例如，在以熱電偶來對光加熱的溫度變化進行溫度計測、以及利用輻射溫度計來對光加熱的溫度變化進行計測的分析裝置，也能夠以同樣的構(gòu)成來實現(xiàn)同樣的效果。并且，由于通過利用熱電偶能夠進行更廉價的成分濃度計測，因此最好是采用熱電偶。并且，由于通過利用輻射溫度計能夠以非接觸的方式來進行成分濃度的計測，因此最好是采用輻射溫度計。并且，在本實施方式所示的利用了因溫度上升而發(fā)生聲速變化的分析裝置中，利用能夠良好的進入到生物體內(nèi)的廉價的方法的超聲波，來計測由光進行的加熱。因此優(yōu)點是，即使在生物體內(nèi)部，也能夠?qū)崿F(xiàn)具有良好的位置分辨率的廉價的成分濃度(分布)計測。并且，在將因溫度上升而發(fā)生的膨脹用作彈性波能量來進行計測的分析裝置中，能夠更明顯地檢測出光吸收率的差(膨脹率的差)，因此能夠進行廉價且高對比度的成分濃度(分布)計測。并且，在本實施方式中的圖3以及圖4中，示出了在超聲波探頭與被檢體(生物體)之間具備被檢體接觸部的構(gòu)成，不過也可以是將超聲波探頭與生物體的接觸面本身作為被檢體接觸部，來吸收生物體的熱。(實施方式2)
本發(fā)明如實施方式I所示，雖然在利用了光加熱現(xiàn)象的分析裝置中有效，不過在利用了光加熱的其他的裝置中也能夠發(fā)揮效果。在此，以對癌組織進行加熱來使癌組織壞死的癌治療為目的的光照射裝置(熱療)為例進行說明。首先，對熱療進行說明。例如周知的那樣，癌組織與正常組織相比對熱比較弱，因此通過加熱到46°C，經(jīng)過若干分鐘后就能夠使癌組織壞死。但是，在46°C的情況下，正常組織的一部分也會壞死。因此，更優(yōu)選的是僅對癌組織進行選擇性的加熱。例如，假設(shè)若能夠?qū)⒄＝M織抑制到42°C，而僅對癌組織加熱到46°C，從而能夠在不損壞正常組織的情況下僅使癌組織壞死。以下對僅使癌組織的溫度有選擇性地升高的光照射裝置2進行說明。圖6示出了本實施方式所涉及的光照射裝置6的概略構(gòu)成的第一個例子。圖6的光照射裝置6與實施方式I的分析裝置I同樣，具備光源101和被檢體接觸部103。與實施方式I同樣，在被檢體接觸部103吸收生物體603的熱，在使生物體603的溫度降低的狀態(tài)下，使由光源101生成的選擇加熱光602照射到生物體603。在此，在本實施方式中，生物體603是乳房或前列腺等具有癌組織601的部位。光源101生成對癌組織的光吸收率高于對正常組織的光吸收率的光。例如，利用生成波長為600nm到800nm的選擇加熱光602的激光光源或LED。據(jù)此，選擇加熱 光602能夠有選擇性地對生物體603內(nèi)的癌組織601進行加熱。通常，從癌組織601流向其周邊部的血流所產(chǎn)生的大量的熱被傳遞，因而造成周邊部的溫度也上升。但是，在本實施方式所涉及的光照射裝置6中，通過使生物體的溫度降低，從而具有能夠抑制血流量的効果，從而能夠更好地有選擇性的僅使癌組織601的溫度上升。據(jù)此，在使癌組織601壞死的同時，能夠減少正常組織的壞死的數(shù)量。圖7示出了本實施方式所涉及的光照射裝置的概略構(gòu)成的第二個例子(光照射裝置7)。圖7的光照射裝置7與圖6的光照射裝置6同樣，是以癌治療為目的的光照射裝置。圖7的光照射裝置7具備光源101和被檢體接觸部201。光照射裝置7以被檢體接觸部201來吸收生物體603的熱，在使生物體603的溫度降低的狀態(tài)下，使由光源101生成的選擇加熱光602照射到生物體603。在此，與圖6的光照射裝置6不同，在圖7的光照射裝置7中，選擇加熱光602透過被檢體接觸部201而照射到生物體603。因此，在光照射裝置7中，被檢體接觸部201最好由能夠使選擇加熱光602透過的部件構(gòu)成。例如,作為被檢體接觸部201，通過采用像丙烯系的樹脂或石英基巖這種光透過率高的材料，從而能夠使選擇加熱光602高效率地照射到生物體603，因此能夠?qū)崿F(xiàn)更低的功耗。并且，作為被檢體接觸部201，通過采用像金剛石這種透明且熱傳導(dǎo)率高的材料，從而能夠進一步提高對生物體603的冷卻效果，因此能夠進一步減少正常組織的壞死。并且，與圖6同樣，被檢體接觸部201最好是具備熱交換部107、驅(qū)動電源108、以及散熱部109。據(jù)此，能夠進一步減少正常組織的壞死。
在圖6的光照射裝置6中所優(yōu)選的構(gòu)成是，由于對于被檢體接觸部103沒有要求透光性的強度，因此能夠選擇鋁或銅等廉價且熱傳導(dǎo)率高的材料，從而實現(xiàn)了廉價的光照
射裝置。另外，圖7的光照射裝置7由于能夠從生物體內(nèi)的光強度高且溫度容易上升的光照射面，來奪取生物體的熱，因此能夠使生物體內(nèi)的溫度更加均一。因此，能夠降低從光照射面付近到被檢體深部的所有區(qū)域的血流量。尤其是在使光照射面付近的癌組織壞死的情況下為優(yōu)選的構(gòu)成。并且，由于光照射的面與在被檢體接觸部201被冷卻的面為同一個方向，因此也能夠適用于被檢體較厚的(大的)生物體部分，因此，光照射裝置7較為理想。并且，除此之外，通過具有與為了控制生物體內(nèi)的血流量的實施方式I的分析裝置I相同的構(gòu)成，因此在本實施方式的光照射裝置7中，更能夠有選擇地使癌組織壞死，因此，光照射裝置7較為理想。(實施方式3)在本實施方式中，在以特定的波長的光對被檢體進行加熱，將因各個部位的吸光特性的不同而造成的溫度上升量的不同作為聲速的變化來計測的分析裝置中，目的在于抑制因各個部位的材料組成或 構(gòu)成比的不同，而溫度變化與聲速變化之間的比例系數(shù)就會不同所造成的計測精確度的降低。例如，聲速、溫度變化、聲速變化之間的比例系數(shù)(聲速溫度變化系數(shù))因物質(zhì)而不同。在水中傳播的聲速為，在24°C時為1483m/s，在37°C時為1530m/s。據(jù)此，聲速溫度變化系數(shù)為3.6m/s/°C。對此，例如，在脂肪組織內(nèi)傳播的聲速為，在24°C時為1476m/s，在37°C時為1412m/s。據(jù)此，聲速溫度變化系數(shù)為_4.9m/s/°C。并且，對于生物體內(nèi)的各種臟器，按照水分或脂肪等濃度，而各自的聲速或聲速溫度變化系數(shù)不同。因此，例如在以計測生物體內(nèi)的脂肪濃度分布為目的，將與實施方式I同樣的1200nm左右的波長的光照射到生物體，以超聲波探頭來計測各個部位的聲速的變化的分析裝置中，即使溫度變化與脂肪濃度分布成比例，聲速變化也不會與溫度變化成比例。即，按照脂肪以外的成分的構(gòu)成比例，聲速溫度變化系數(shù)會因部位而受到的影響不同。因此，在本實施方式中所示的分析裝置的例子是，通過求出被檢體內(nèi)的聲速溫度變化系數(shù)，從而能夠求出更高精確度的光吸收率，因此能夠以更高精確度來計測所希望的成分濃度分布。圖8示出了本實施方式所涉及的分析裝置8的概略構(gòu)成的例子。圖8所示的分析裝置8具備:光源101、超聲波計測裝置102、被檢體接觸部801、熱交換部107、以及驅(qū)動電源108。不過，在本實施方式所涉及的分析裝置8中采用與實施方式I不同的計測方法。本實施方式所涉及的分析裝置8預(yù)先使超聲波探頭102a和被檢體接觸部801接觸到生物體104，在這種狀態(tài)下按照以下的順序進行計測。(I)[超聲波聲速計測工程(第一次)](2)[均一加熱/開始冷卻]:利用驅(qū)動電源108，由熱交換部107開始對生物體104進行加熱(或冷卻)。
(3)[超聲波聲速計測工程(第二次)](4)[開始進行選擇光加熱](5)[超聲波聲速計測工程(第三次)](6)[計算聲速變化(第一次)]:對從⑴與⑶得到的從生物體104反射的超聲波脈沖波形(電信號)進行比較，來求⑵的工程的前后的生物體104內(nèi)的各個部位的聲
速變化量。(7)[計算聲速變化(第二次)]:對從⑶與(5)得到的從生物體104反射的超聲波脈沖波形(電信號)進行比較，來求(2)的工程的前後的生物體104內(nèi)各個部位的聲速
變化量。(8)[計算溫度上升量]:根據(jù)(6)的結(jié)果來求生物體104內(nèi)的各位置的聲速溫度變化系數(shù)，并根據(jù)(7)的結(jié)果和聲速溫度變化系數(shù)來求生物體104內(nèi)的各位置的溫度上升量。在本實施方式所涉及的分析裝置8中，如以上所示，至少執(zhí)行三次超聲波聲速計測。首先，如⑴至(3)、(6)所示，對采用了被檢體接觸部801、驅(qū)動電源108、熱交換部107來對生物體104加熱時以及非加熱時(或，冷卻時以及非冷卻時)的從生物體104內(nèi)反射的超聲波脈沖信號進行比較。利用了上述的加熱(冷卻)方法的生物體104的溫度變化，由于與生物體104內(nèi)的各個部位`的組成或組成的濃度無關(guān)，因此，能夠?qū)ι矬w104內(nèi)的各個部位的溫度進行均一地加熱(冷卻)。也就是說，對均一非加熱(均一非冷卻)時且非選擇加熱時的超聲波聲速計測(第一次)、與均一加熱(均一冷卻)時且非選擇加熱時的超聲波聲速計測(第二次)的生物體104內(nèi)的各個部位的聲速進行比較，從而求出聲速溫度變化系數(shù)。接著，如(3)至(5)、(7)所示，對均一加熱(均一冷卻)時且選擇加熱光照射時的超聲波聲速計測(第二次)、與均一加熱(均一冷卻)時且選擇加熱光非照射時的超聲波聲速計測(第三次)的從生物體104內(nèi)反射的超聲波脈沖信號進行比較。通過照射特定波長的光，來產(chǎn)生與所需的材料濃度相應(yīng)的發(fā)熱(溫度上升)分布，從而能夠根據(jù)各個部位的溫度變化來求出聲速變化。這樣，由于本實施方式所涉及的分析裝置8具備求出聲速溫度變化系數(shù)的單元(工序)，從而能夠根據(jù)選擇加熱光照射時或非照射時的聲速變化，來算出更接近于實際狀況的溫度上升量分布，從而能夠進行更高精確度的成分濃度的檢測。在此，最好是具備像熱敏電阻或熱電偶等溫度計測部110這種計測生物體104的溫度的單元。在這種情況下，由于能夠以更高的精確度來求出聲速變化系數(shù)，因此能夠進行更高精確度的成分濃度計測。并且，由于對于實施方式I所示的、使溫度計測單元以及加熱冷卻單元接觸生物體的位置以及各自的構(gòu)成材料進行了改進，因此在本實施方式中也能夠?qū)崿F(xiàn)同樣的效果。并且，即使在本實施方式中也是將波長為IlOOnm以上且1300nm以下的光，其中最好是將1200nm左右的波長的選擇加熱光105照射到生物體104，這樣能夠計測血管內(nèi)斑塊106的脂肪度。并且，雖然均一加熱以及均一冷卻均能夠達(dá)到本實施方式的效果，不過最好是采用均一冷卻的方法，通過進行均一冷卻也能夠達(dá)到對血流進行抑制的實施方式I所示的效果。以下對本實施方式所涉及的分析裝置8的構(gòu)成進行詳細(xì)說明。與實施方式I相同，作為將從激光光源IOla射出的激光導(dǎo)入到生物體的單元，雖然采用了光導(dǎo)纖維，不過也可以替代光導(dǎo)纖維而采用透鏡或鏡子等光學(xué)系統(tǒng)。其中尤其是在采用光導(dǎo)纖維的情況下，能夠使導(dǎo)光單元更加小型輕量，因此是優(yōu)選的方式。并且，作為光源101除了激光光源之外，還能夠采用LED或具有波長濾波器的燈等能夠生成特定的波長的光的光源。在作為導(dǎo)光單元采用了光導(dǎo)纖維的情況下，作為光源最好是采用激光光源。這樣能夠?qū)崿F(xiàn)更低功耗的分析裝置。并且，光導(dǎo)纖維最好是采用多模光導(dǎo)纖維，并且，光導(dǎo)纖維最好是具有至少被卷繞一周以上的卷繞部分101c。這樣，能夠?qū)崿F(xiàn)更均一的光照射，因此能夠?qū)崿F(xiàn)以更高的精確度進行生物體內(nèi)的成分濃度計測的分析裝置。并且，被檢體接觸部801的材料最好為，由鐵、鋁或銅等等金屬構(gòu)成的材料，以及金剛石或石墨等熱傳導(dǎo)率高的材料。這樣，能夠以更高的速度來降低生物體104的溫度。因此，分析裝置具有能夠提高計測速度的優(yōu)點。并且，為了擴大被檢體接觸部801與生物體104的接觸面積，因此被檢體接觸部801最好是具有與生物體相對應(yīng)的凹凸形狀，這樣能夠進行更高速的計測。并且，也可以是如在實施方式I利用圖2所進行的說明那樣，利用光透過率高的被檢體接觸部，使選擇加熱光105透過被檢體接觸部來照射到生物體104。據(jù)此，由于光的強度較高，因此溫度容易上升，這樣能夠從作為血流容易増加的部分的選擇加熱光105照射面來奪取生物體的熱，從而能夠進一步使生物體內(nèi)的溫度均一地降低。因此，在從光照射面付近到生物體深部，能夠使被檢體全體的血流量均一地降低。即，能夠在更廣的范圍內(nèi)高精確地計測成分濃度。但是，在圖8的分析裝置8中，由于沒有要求被檢體接觸部801需要具有高的透光性，因此能夠選擇像銅或鋁這種廉價且熱傳導(dǎo)率高的材料，以及能夠?qū)崿F(xiàn)廉價的裝置之處是具有優(yōu)點的構(gòu)成。作為光透過率高的被檢體接觸部，最好是采用熱阻高、且選擇加熱光105的透過率高的石英或金剛石等材料。尤其是金剛石的熱傳導(dǎo)率較高，是本實施方式優(yōu)選的被檢體接觸部件料。并且，與圖8的構(gòu)成同樣，通過具備溫度計測部，從而能夠進一步實現(xiàn)再現(xiàn)性高的計測。并且，在從選擇加熱光照射面進行冷卻的情況下，最好是透明的溫度計測部，并且最好是利用輻射溫度計。據(jù)此，能夠在不受生物體與被檢體接觸部的接觸(接觸熱阻)的影響下，來計測生物體的表面溫度，因此具有應(yīng)答速度快的優(yōu)點。由于能夠更加均一地使選擇加熱光105照射到生物體，從而能夠進行更高精確度的成分濃度的分布計測。并且，如在實施方式I利用圖3所示那樣，最好是采用在超聲波探頭102a與生物體104之間插入被檢體接觸部的構(gòu)成，這樣能夠進一步對生物體104內(nèi)進行均一地加熱或冷卻，從而能夠?qū)崿F(xiàn)以更高的精確度來進行計測的分析裝置。并且，與圖8的構(gòu)成同樣，最好是具備熱敏電阻等溫度計測部，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)再現(xiàn)性高的計測。并且，如在實施方式I利用圖3所示那樣，最好是將通過溫度變化而聲速發(fā)生變化的聲速熱變化部件，設(shè)置在從超聲波探頭102a輻射出的超聲波脈沖能夠經(jīng)過的位置。這樣，在超聲波計測裝置102只要對超聲波脈沖經(jīng)過聲速熱變化部件302的時間進行計測，就能夠求出被檢體接觸部的溫度。作為聲速熱變化部件的例子，與實施方式I同樣，最好是采用在溫度發(fā)生變化時聲速變化大的材料。作為聲速熱變化部件的材料，例如最好是采用橡膠或樹脂等材料，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)廉價且輕量的超聲波探頭。并且，作為聲速熱變化部件的材料，最好是采用玻璃轉(zhuǎn)化點接近于常溫的材料，這樣能夠隨著溫度變化而聲速變化加大，從而能夠以更高的精確度來進行計測。但是，在生物體與超聲波探頭之間具備聲速熱變化部件的情況下，最好是采用與生物體和超聲波探頭具有不同的聲阻抗的材料。尤其是最好采用1.4X106kg/m2s以下，或者1.6X 106kg/m2s以上的材料。據(jù)此，在聲速熱變化部件與生物體的分界面，以及與超聲波探頭的分界面，能夠發(fā)生大的超聲波脈沖的反射，從而能夠高精確地對溫度進行計測。并且，最好是將反射抑制到一定程度以下。因此，聲速熱變化部件的聲阻抗最好為(1.0至1.4) X 106kg/m2s，或者(1.6至2.25) X 106kg/m2s,從而能夠?qū)崿F(xiàn)更高的敏感度的超
聲波探頭。例如，能夠?qū)⒕垡蚁⒐枋约氨┑幕旌衔锏扔米髀曀贌嶙兓牧稀?br>
這比采用熱敏電阻或輻射溫度計的情況更能夠?qū)崿F(xiàn)廉價的溫度計測方法，從而能夠提供廉價的分析裝置。并且，更優(yōu)選的是，如在實施方式I利用圖4所示的那樣，在照射選擇加熱光的區(qū)域內(nèi)具備具有纖維光柵的光導(dǎo)纖維。通過對反射的光的波長進行監(jiān)視，從而能夠作為溫度計測方法來應(yīng)用。并且，通過將纖維光柵用于溫度計測方法，從而能夠?qū)囟扔嫓y部設(shè)置在光或超聲波通過的部位，因此能夠以更高的精確度來進行溫度的調(diào)整。即，能夠減輕因每次計測時的溫度不均一而造成的計測不均一。并且，最好是將由超聲波計測裝置在計測生物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)時的被檢體接觸部的溫度控制在_4°C以上。這樣，能夠防止被檢體的皮膚的凍傷。并且，更好的是將被檢體接觸部的溫度控制在15°C以上。在這種情況下，由于能夠?qū)⑺璧难豕┙o到細(xì)胞，因此即使是長時間的計測，也不會感到因體溫下降而帶來的疲勞。并且，最好是將被檢體接觸部的溫度控制在25°C以下。在這種情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)不受每個人的體溫的差的影響的生物體冷卻。并且，在透過被檢體接觸部來照射選擇加熱光的情況下，最好是將被檢體接觸部的溫度控制在室溫以上。這樣，能夠防止在被檢體接觸部發(fā)生凝露，并能夠抑制因凝露而造成的照向生物體104的選擇加熱光105的照射不均一性。即，能夠?qū)崿F(xiàn)再現(xiàn)性高的光照射，并且能夠抑制每次計測的精確度的不均一。并且，在這種情況下，最好是將被檢體接觸部的溫度設(shè)定在30°C以下。由于這樣能夠抑制因皮膚表面的發(fā)汗而造成的照向生物體104的選擇加熱光105的照射不均一性，因此能夠?qū)崿F(xiàn)再現(xiàn)性高的光照射，并能夠抑制每次計測的精確度的不均一。并且，由于能夠防止因人種、性別、濕度等而造成的發(fā)汗溫度的個人差異的影響，因此最好是在計測了成為被檢體的生物體的發(fā)汗溫度之后，將被檢體接觸部201的溫度調(diào)節(jié)成不超過上述計測的溫度。并且，通過利用使用了透明的壓電材料的超聲波探頭，從而能夠使光以及超聲波從同一個位置照射到生物體。通過利用使用了作為透明的壓電體材料的水晶、鈮酸鋰、鉭酸鋰等塊狀的透明壓電材料的超聲波探頭，從而能夠使超聲波探頭以及在生物體的接觸面的光照射雙方同時以廉價的方法來實現(xiàn)。因此，所具有的優(yōu)點是，生物體的超聲波探頭付近的光強度能夠更加均一且強大，從而能夠以更高的精確度且更高的靈敏度進行計測。并且，通過利用使用了 ZnO或AlN等單晶薄膜技術(shù)的透明壓電材料，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更加小型的分析裝置。并且，更好的是采用利用具有優(yōu)良的透光特性的ITO等透明電極，并將電壓施加到壓電材料的超聲波探頭，從而能夠以更高的敏感度和更高的精確度來計測成分濃度。并且，更好的是利用氧化鋅系或鎂構(gòu)成的透明電極，這樣，能夠以廉價且高敏感度及高精確度來計測成分濃度。并且，最好是像在實施方式I利用圖5所示的那樣，向被設(shè)置在水槽內(nèi)的控制了溫度的水中的生物體照射選擇加熱光，并利用超聲波探頭進行超聲波脈沖的收發(fā)，這樣能夠進一步將生物體全體的溫度保持為均一，從而能夠以更高的精確度來計測聲速溫度變化系數(shù)，并能夠進行更高精確度的成分濃度計測。并且，更好的是將水的溫度設(shè)定在15°C以上，這是因為需要維持能夠?qū)⒈匾难豕┙o到生物體內(nèi)的血流量，這樣即使是進行長時間的計測，也不會因體溫降低而感到疲勞。

并且，水的溫度最好 在25V以下，這樣能夠在不受體溫的個人差異的影響的狀態(tài)下，對生物體進行冷卻。并且，在此雖然利用了水，不過也可以不必是水。但是，希望是粘性比較低的液體。在粘性比較低的液體中，能夠通過對流而產(chǎn)生的熱的移動來進行效果良好的生物體的冷卻，因此能夠進行高精確度的成分濃度的計測。除了水以外，例如也可以是乙醇。由于乙醇的殺菌效果較高，因此無需防腐劑。并且，在利用水的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)廉價的分析裝置。并且，水的折射率、聲阻抗均與生物體為同等程度，因此最好是采用水，這樣能夠使光和超聲波均高效率地進行照射。并且，也能夠在不將超聲波探頭102a直接按壓生物體的狀態(tài)下進行計測，這樣，因超聲波探頭的按壓而導(dǎo)致的生物體的形狀的變形也就不會發(fā)生。即使在與過去的計測結(jié)果的比較中，也能夠進行高精確度的比較，因此最好是利用水。并且，在利用水的情況下，最好是混入有防腐劑的水，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)再現(xiàn)性高的成分濃度的計測。并且，更好的是利用混入有表面活性劑的水，這樣能夠抑制在生物體表面產(chǎn)生氣泡，從而能夠進行更高的精確度的成分濃度的計測。并且，在本實施方式中雖然示出了對脂肪的濃度進行計測的分析裝置的例子，不過并非受限于此，也能夠適用于應(yīng)用了光加熱現(xiàn)象的所有的成分濃度計測。例如也能夠?qū)崿F(xiàn)利用波長為650nm至800nm的光，來對血紅蛋白的氧飽和度(氧合血紅蛋白的濃度與脫氧血紅蛋白的濃度的比)進行計測的分析裝置。并且，能夠適用于癌與良性腫瘤的判斷以及燙傷的深度診斷中。并且，在對脂肪的濃度進行計測的情況、以及對血紅蛋白的濃度或氧飽和度進行計測的情況等任一種情況中，最好是利用能夠生成多個波長的光的光源，來求出多個波長的光的吸收率，這樣能夠進行更高精確度地成分濃度計測。并且，本實施方式也能夠適用于不以生物體為對象的分析裝置。例如，能夠適用于被混入到食品中的異物的計測、以及包含在氣體中的成分濃度檢測等應(yīng)用中。并且，在本實施方式中雖然示出了以超聲波來計測由光進行的加熱的分析裝置，不過，本發(fā)明的分析裝置并非必須利用超聲波。例如，在以利用輻射溫度計來對光加熱的溫度變化進行計測的分析裝置中，也能夠抑制因材料組成的不同而輻射譜不同的、由輻射溫度計計測的計測誤差。因此，最好是利用輻射溫度計，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸式的成分濃度計測。并且，在本實施方式所示的利用了因溫度上升而發(fā)生聲速變化的分析裝置中，利用能夠良好的進入到生物體內(nèi)的廉價的方法的超聲波，來計測由光進行的加熱。因此優(yōu)點是，即使在生物體內(nèi)部，也能夠?qū)崿F(xiàn)具有良好的位置分辨率的廉價的成分濃度計測。并且，在本實施方式中，示出了在超聲波探頭與被檢體(生物體)之間具備被檢體接觸部的構(gòu)成，不過也可以是具有將超聲波探頭與生物體的接觸面本身作為被檢體接觸部，來對生物體進行加熱(冷卻)的功能的多種構(gòu)成。并且，在本實施方式中，通過具備能夠抑制實施方式I所示的血流的單元的構(gòu)成，從而能夠進行更高精確度的成分濃度計測。(實施方式4)
在本實施方式中示出的例子是，與實施方式3同樣，在以特定的波長的光對被檢體進行加熱，將因各個部位的光吸收率的不同而帶來的溫度上升量的不同作為聲速的變化來計測的分析裝置中，因各個部位的材料組成或構(gòu)成比，而溫度變化與聲速變化之間的比例系數(shù)不同而造成的計測精確度的降低得到了抑制。并且,與實施方式3同樣,對進行了均一加熱與沒有進行均一加熱的超聲波聲速計測結(jié)果進行比較，來求聲速溫度變化系數(shù)，這樣能夠根據(jù)選擇加熱光照射時與非照射時的聲速變化，來計測更接近于實際狀況的溫度上升量分布(成分濃度分布)(在本實施方式中不能進行均一冷卻。)。但是，在本實施方式中與實施方式3的均一加熱方法不同。如圖9所示，在本實施方式的分析裝置中，通過將在微波發(fā)信源901發(fā)生的微波照射到生物體104，從而能夠進行均一加熱。微波與作為選擇加熱光而被使用的近紅外光(波長600nm至1500nm)相比，因生物體104內(nèi)的各個部位的材料組成的吸收率的差異小，能夠作為均一加熱方法。例如，在將生物體作為被檢體的情況下，最好是將水的吸收率高的2.45GHz周邊的微波照射到生物體，具體而言，最好是將2至3GHz的微波照射到生物體，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)均一加熱。并且，最好是將3至7GHz或I至2GHz的微波照射到生物體，這樣，與照射2至3GHz的微波的情況相比，能夠?qū)ι矬w的更深部進行均一加熱。
本實施方式的分析裝置能夠以與實施方式3同樣的操作來進行高精確度的成分濃度計測。并且，像本實施方式中的利用了微波的均一加熱方法，即使在根據(jù)圖15所示的彈性波的能量來進行成分濃度計測的分光計測裝置中，也能夠?qū)崿F(xiàn)高精確度。在圖9的分析裝置中，通過對光源與微波源進行共同的脈沖驅(qū)動，來對由選擇加熱脈沖光照射產(chǎn)生的彈性波與由脈沖微波照射產(chǎn)生的彈性波的能量的發(fā)生位置進行比較，能夠應(yīng)用于抑制因各個部位的材料組成或構(gòu)成比而造成的、因發(fā)熱而產(chǎn)生的溫度上升率與膨張率的不同所發(fā)生的彈性波與光吸收率的比例系數(shù)的不均一(計測精確度的低下)。并且，在本實施方式中，由于具備實施方式I所示的具有能夠抑制血流的單元的構(gòu)成，因此能夠進行更高精確度的成分濃度計測。并且，尤其是作為具有實施方式I的對被檢體進行冷卻的單元的分析裝置，從而能夠以更高功率的微波來照射生物體，因此能夠進行更高精確度的成分濃度計測。(實施方式5)在圖14所示的分光計測裝置中，如圖11所示那樣，在超聲波聲速計測(第一次)1101之后，由選擇加熱光照射開始進行選擇光加熱1102。之后，生物體104內(nèi)的斑塊106的溫度1105充分上升，通過進行均衡的發(fā)熱與散熱，從而以溫度在時間上的變化小的定時來進行超聲波聲速計測(第二次)1103。但是，發(fā)熱與散熱成為均衡 狀態(tài)的時間較長，在從超聲波聲速計測(第一次)1101到超聲波聲速計測(第二次)1103之間會發(fā)生生物體104與超聲波探頭102a的位置偏移等，從而導(dǎo)致了計測精確度的降低。在本實施方式中，以特定的波長的光對被檢體進行加熱，將各個部位的光吸收率的不同而產(chǎn)生的溫度上升量的不同作為聲速的變化來進行計測，在這種分析裝置中能夠縮短計測時間。圖10示出了本實施方式的分析裝置10的概略構(gòu)成。如圖10所示，本實施方式所涉及的分析裝置10具備光源101、超聲波計測裝置102、以及信號傳輸線1001。并且，即使是圖10的分析裝置10，也與以往的例子同樣，照射IlOOnm以上且1300nm以下的波長，更好的是將1200nm左右的波長的選擇加熱光1202照射到生物體104，來計測血管內(nèi)斑塊106的脂肪度(脂肪濃度)。通過以超聲波計測裝置102對由光源101進行的選擇加熱光1002的照射時與非照射時的生物體104內(nèi)的各個部位的聲速進行計測以及比較，從而能夠求出生物體104內(nèi)的聲速變化(溫度變化)。據(jù)此，能夠求出生物體104內(nèi)的所需要的成分濃度分布。尤其是在本實施方式的分析裝置10中，以信號傳輸線1001來連接光源101與超聲波計測裝置102，這樣能夠?qū)x擇加熱光1002照射到生物體104的定時、與通過對生物體104的超聲波脈沖的收發(fā)而產(chǎn)生的生物體104內(nèi)的聲速進行計測的定時，進行更正確地調(diào)節(jié)。作為本實施方式所涉及的分析裝置10，例如圖12所示，最好是能夠縮短從超聲波聲速計測(第一次)1201 (或選擇光加熱1102的開始)到超聲波聲速計測(第二次)1202為止的時間。據(jù)此，能夠抑制因生物體與超聲波探頭的位置偏移而造成的計測精確度的降低，從而能夠進行更高精確度的成分濃度計測。并且，更好的是如圖13所示，在選擇光加熱1102即將結(jié)束之前執(zhí)行超聲波聲速計測(第一次)1301，在選擇光加熱1102剛剛結(jié)束之后執(zhí)行超聲波聲速計測(第二次)1302。在選擇光加熱1102剛剛開始之后，斑塊106以外的部分(周邊部)的溫度1304也同樣上升，這與選擇光加熱1102剛剛結(jié)束之后的斑塊106的溫度1305的降低相比，由于周邊部的溫度1304的降低較少，因此通過以圖13所示的定時來進行超聲波聲速計測，從而能夠進行更高對比度的成分濃度計測。并且，如圖12或圖13所示，以斑塊106的溫度1205(或1305)的時間變化大的定時來進行超聲波聲速計測的情況下，作為超聲波探頭102a最好是采用凸面形電子掃描型、扇形電子掃描型、線性電子掃描型、或振子被排列成二維的超聲波探頭。在這種情況下，通過進行高速地超聲波聲速計測，從而能夠進行更高精確度的成分濃度計測。并且，在凸面形電子掃描型或扇形電子掃描型的情況下，最好是對超聲波束方向進行非連續(xù)地改變，來輻射超聲波脈沖，這樣能夠通過進行更高速的超聲波聲速計測，來實現(xiàn)更高精確度的成分濃度計測。并且，如圖12或圖13所示，在選擇光加熱1102的剛剛開始之后以及剛剛結(jié)束之后進行超聲波聲速計測的情況下，由于斑塊106的大小以及斑塊106周邊的血流量的不同，因此溫度1205(或1305)的變化的時間常數(shù)也就不同。因此，最好是在超聲波聲速計測(第二次)1202或1302開始后的10秒以內(nèi)進行超聲波聲速計測(第三次)1203、1303。據(jù)此，能夠求出各個斑塊的時間常數(shù)，從而能夠進行更高精確度的成分濃度計測。并且，最好是超 聲波聲速計測(第二次)與超聲波聲速計測(第三次)的超聲波束掃描方向相反，這樣更能夠進行高精確度的成分濃度計測。并且，最好是在超聲波聲速計測(第二次)與超聲波聲速計測(第三次)振蕩不同波形的超聲波脈沖，這樣能夠從淺的部分到深的部分進行更高的分辨率的成分濃度計測。并且，在將人體作為被檢體的分析裝置中最好是，在20秒以內(nèi)執(zhí)行多次超聲波聲速計測，其中至少對兩次的超聲波聲速計測的結(jié)果進行比較，來求出聲速變化分布。20秒是不受個人差的影響的憋住呼吸的時間，能夠抑制因呼吸造成的測定誤差。并且，在本實施方式中雖然舉例示出了對斑塊的脂肪度進行計測的分析裝置，以進行其他的成分濃度計測或成分濃度分布計測為目的的分析裝置也能夠以同樣的構(gòu)成來實現(xiàn)同樣的效果。并且，也可以對實施方式1、3、4、5所記載的構(gòu)成進行組合，這樣能夠成為效果高的構(gòu)成。以上示出的本發(fā)明的分析裝置以及光照射裝置僅為本說明書的一個構(gòu)成例子，在不超出本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)的各種變形均可。并且，上述的各個實施方式中的各個構(gòu)成要素可以由專用的軟件構(gòu)成，也可以由執(zhí)行適于各個構(gòu)成要素的軟件程序來實現(xiàn)。各個構(gòu)成要素可以通過CPU或處理器等的程序執(zhí)行部，讀出并執(zhí)行被記錄在硬盤或半導(dǎo)體存儲器等記錄介質(zhì)的軟件程序來實現(xiàn)。在此，實現(xiàn)上述的各個實施方式的分析裝置等的軟件是如下的程序。S卩，該程序能夠使計算機執(zhí)行用于分析被檢體的狀態(tài)的分析方法中所包含的步驟，這些步驟包括:調(diào)溫步驟，通過對所述被檢體進行冷卻，來使所述被檢體的溫度降低；加熱步驟，通過使光照射到所述被檢體，來對在所述調(diào)溫步驟被冷卻的所述被檢體的至少一部分進行加熱；第一溫度計測步驟，通過在所述加熱步驟進行的加熱，來計測所述被檢體的溫度變化；以及分析步驟，根據(jù)所述被檢體的溫度變化來分析所述被檢體的狀態(tài)。以上根據(jù)實施方式對本發(fā)明的一個或多個實施例所涉及的分析裝置進行了說明，不過本發(fā)明并非受這些實施方式所限。在不超出本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，在本實施例的基礎(chǔ)上的本領(lǐng)域技術(shù)人員所能夠想到的各種變形，或者對不同的實施例中的構(gòu)成要素進行的組合而構(gòu)成的實施方式均可以包括在本發(fā)明的一個或多個實施方式的范圍內(nèi)。本發(fā)明所涉及的分析裝置能夠應(yīng)用于肝臟的脂肪濃度計測、血管內(nèi)斑塊的性狀診斷、腫瘤的性狀診斷或氣體的成分分布計測等。是提高這些計測的精確度的有效方法。符號說明I，2，3，4，5，8，9，10 分析裝置la, 101 光源lb,110第一溫度 計測部Ic調(diào)溫部Id分析部Ie存放部6,7光照射裝置IOla激光光源101b, 1501b 光導(dǎo)纖維IOlc光導(dǎo)纖維的卷繞部分102,1502超聲波計測裝置102a超聲波探頭102b計測裝置主體102c 電纜103，201，301，801 被檢體接觸部104,603 生物體105，602，1002 選擇加熱光106 斑塊107 熱交換部108 驅(qū)動電源109 散熱部302 聲速熱變化部件401 纖維光柵501 水槽502 水601 癌組織901 微波發(fā)信源1001信號傳輸線1101超聲波聲速計測(第一次)
1102選擇光加熱1103超聲波聲速計測(第二次)1104，1204，1304 周邊部的溫度1105，1205，1305 斑塊的溫度1201超聲波聲速計測(第一次)1202超聲波聲速計測(第二次)1203超聲波聲速計測(第三次)1301超聲波聲速計測(第一次)1302超聲波聲速計測(第二次)1303超聲波聲速計測(第三次)1501脈沖光源1501a脈沖激光光源1502選擇加熱脈沖光
權(quán)利要求
1.一種分析裝置，對被檢體的狀態(tài)進行分析，包括: 調(diào)溫部，通過對所述被檢體進行冷卻，來降低所述被檢體的溫度； 光源，通過使光照射到所述被檢體，對由所述調(diào)溫部冷卻了的所述被檢體的至少一部分進行加熱； 第一溫度計測部，計測因所述光源的加熱而發(fā)生的所述被檢體的溫度變化；以及 分析部，根據(jù)所述被檢體的溫度變化，來分析所述被檢體的狀態(tài)。
2.按權(quán)利要求1所述的分析裝置， 所述第一溫度計測部具有: 超聲波探頭，將超聲波脈沖發(fā)送到所述被檢體，并接收來自所述被檢體的所述超聲波脈沖的反射波；以及 超聲波分析部，根據(jù)所述超聲波探頭所接收的所述反射波的信號，計測所述被檢體的溫度; 所述分析裝置進一步具備存放部，該存放部將所述超聲波探頭所接收的所述反射波的信號存放到存儲部； 所述超聲波分析部，根據(jù)被存放在所述存儲部的所述反射波的信號，來計測所述被檢體的溫度。
3.按權(quán)利要求1所述的分析裝置， 所述第一溫度計測部具有超 聲波探頭， 在所述光源對所述被檢體進行加熱時，該超聲波探頭接收所述被檢體發(fā)出的超聲波脈沖； 所述分析部根據(jù)所述被檢體的溫度變化和所述超聲波探頭所接收的所述超聲波脈沖的強度，對所述被檢體的狀態(tài)進行分析。
4.按權(quán)利要求1所述的分析裝置， 所述第一溫度計測部為輻射溫度計。
5.按權(quán)利要求1至4的任一項所述的分析裝置， 所述調(diào)溫部具有: 熱吸收部，被配置在與所述被檢體接觸的位置，用于從所述被檢體吸收熱量； 熱交換部，被配置成與所述熱吸收部接觸，包括珀爾帖元件； 驅(qū)動電源，將用于驅(qū)動所述熱交換部的驅(qū)動電力供給到所述熱交換部；以及散熱部，被配置成與所述熱交換部接觸，該散熱部具有對由所述熱交換部從所述被檢體吸收的熱量進行散熱的散熱片。
6.按權(quán)利要求1至4的任一項所述的分析裝置， 所述調(diào)溫部具有熱吸收部，該熱吸收部被配置在所述被檢體與所述光源近的面上，由使所述光透過的材料構(gòu)成，并從所述被檢體吸收熱量； 所述光源使光透過所述熱吸收部而照射到所述被檢體。
7.按權(quán)利要求5所述的分析裝置， 所述分析裝置將生物體作為所述被檢體； 所述分析裝置具備第二溫度計測部，該第二溫度計測部對所述熱吸收部的溫度進行計測；所述調(diào)溫部，進一步，根據(jù)所述第二溫度計測部所計測的所述熱吸收部的溫度，調(diào)節(jié)所述驅(qū)動電力，以使所述熱吸收部的溫度被控制在_4°C以上且30°C以下的溫度范圍內(nèi)。
8.按權(quán)利要求1至7的任一項所述的分析裝置， 所述光源使含有多個波長成分的光照射到所述被檢體，所述多個波長成分的光的波長互不相同。
9.按權(quán)利要求3所述的分析裝置， 所述光源使連續(xù)波激光與短脈沖光以互不相同的定時照射到所述被檢體，所述短脈沖光具有0.2納秒以上且330納秒以下的脈沖寬度。
10.按權(quán)利要求1至9的任一項所述的分析裝置， 所述分析裝置進一步具備多模光導(dǎo)纖維，該多模光導(dǎo)纖維用于引導(dǎo)由所述光源生成的光; 所述多模光導(dǎo)纖維具有卷繞部分，該卷繞部分是所述多模光導(dǎo)纖維一部分卷繞一圈以上而形成的。
11.按權(quán)利要求2或3所述的分析裝置， 所述分析裝置還具備聲速熱變化部件，該聲速熱變化部件被配置在所述超聲波探頭與所述被檢體之間，聲阻抗為(1.0至1.4) X 106kg/m2s、或者(1.6至2.25) X 106kg/m2s。
12.按權(quán)利要求1至11的 任一項所述的分析裝置， 所述第一溫度計測部具有: 光導(dǎo)纖維，含有纖維光柵；以及 反射特性計測部，通過將所述纖維光柵的反射波的峰值波長與規(guī)定波長的反射率的至少一方作為反射特性來進行計測，從而來計測所述被檢體的溫度。
13.按權(quán)利要求1所述的分析裝置， 所述分析裝置進一步具備水槽，該水槽儲存含有防腐劑的、用于冷卻所述被檢體的水； 所述調(diào)溫部，進一步，對所述水槽內(nèi)的水的溫度進行調(diào)節(jié)。
14.按權(quán)利要求2或3所述的分析裝置， 所述超聲波探頭具備含有水晶、鈮酸鋰或鉭酸鋰的壓電體。
15.按權(quán)利要求1至14的任一項所述的分析裝置， 所述分析裝置將生物體作為所述被檢體， 所述光源使具有IlOOnm以上且1300nm以下的波長的光照射到所述被檢體； 所述分析部計測所述生物體內(nèi)的規(guī)定的部位的脂肪濃度，以作為所述被檢體的狀態(tài)。
16.按權(quán)利要求1至15的任一項所述的分析裝置， 所述調(diào)溫部還通過對所述被檢體進行加熱，來使所述被檢體的溫度上升。
17.按權(quán)利要求16所述的分析裝置， 所述調(diào)溫部具有微波發(fā)信源，該微波發(fā)信源通過將微波照射到所述被檢體，來對所述被檢體進行加熱。
18.按權(quán)利要求2所述的分析裝置， 所述超聲波探頭， 在所述光源將所述光照射到所述被檢體之后，將超聲波脈沖發(fā)送到所述被檢體，并接收作為所述反射波的第一反射波， 在所述光源正在將所述光照射到所述被檢體時，將超聲波脈沖發(fā)送到所述被檢體，并接收作為所述反射波的第二反射波， 所述超聲波分析部， 分別根據(jù)所述第一反射波的信號以及所述第二反射波的信號，將所述被檢體的溫度作為所述第一溫度以及所述第二溫度來進行計測。
19.按權(quán)利要求2所述的分析裝置， 所述超聲波探頭，在所述光源將所述光照射到所述被檢體之后，接收作為來自所述被檢體的反射波的第一反射波以及第二反射波， 所述超聲波分析部，分別根據(jù)所述第一反射波的信號以及所述第二反射波的信號，將所述被檢體的溫度作為所述第一溫度以及所述第二溫度來計測。
20.按權(quán)利要求18或19所述的分析裝置， 所述超聲波探頭在接收了所述第一反射波之后的20秒以內(nèi)，接收所述第二反射波。
21.按權(quán)利要求18或19所述的分析裝置， 所述超聲波探頭將波形互不相同的兩個超聲波脈沖發(fā)送到所述被檢體，接收所述第一反射波以及所述第二反射波，以作為該兩個超聲波脈沖的反射波。
22.一種分析方法，對被檢體的狀態(tài)進行分析，該分析方法包括: 調(diào)溫步驟，通過對所述被 檢體進行冷卻，來降低所述被檢體的溫度； 加熱步驟，通過使光照射到所述被檢體，對在所述調(diào)溫步驟被冷卻的所述被檢體的至少一部分進行加熱； 第一溫度計測步驟，對在所述加熱步驟被加熱發(fā)生的所述被檢體的溫度變化進行計測；以及 分析步驟，根據(jù)所述被檢體的溫度變化，來分析所述被檢體的狀態(tài)。
全文摘要
一種對被檢體的狀態(tài)進行分析的分析裝置(1)，包括調(diào)溫部(1c)，通過對被檢體進行冷卻，來降低被檢體的溫度；光源(1a)，通過使光照射到被檢體，對由調(diào)溫部(1c)冷卻了的被檢體的至少一部分進行加熱；第一溫度計測部(1b)，計測因光源(1a)的加熱而發(fā)生的被檢體的溫度變化；以及分析部(1d)，根據(jù)被檢體的溫度變化，來分析被檢體的狀態(tài)。例如，第一溫度計測部(1b)具有超聲波探頭(102a)，將超聲波脈沖發(fā)送給被檢體，并接收所述超聲波脈沖在所述被檢體的反射波，根據(jù)超聲波探頭(102a)所接收的反射波的信號，計測被檢體的溫度。
文檔編號G01J5/00GK103096810SQ201280002830
公開日2013年5月8日 申請日期2012年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月14日
發(fā)明者楠龜弘一, 伊藤達(dá)男, 堀中博道 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社