JP2000088742A - 光計測装置 - Google Patents
光計測装置Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/4795—Scattering, i.e. diffuse reflection spatially resolved investigating of object in scattering medium
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 生体内の代謝計測などを行う光計測装置にお
いて、超音波と光の相互作用を精度良く計測する。 【解決手段】 光散乱媒体１０は例えば生体であり、光
照射部１２によって一定の偏光角をもったレーザー光が
照射される。光散乱媒体１０内においてそのレーザー光
は多重散乱を生ずる。超音波振動子１６によって超音波
ビームＢが形成され、そこを光が通過すると偏光する。
その偏光成分が受光部１４によって検出される。すなわ
ち、超音波による複屈折による偏光を利用して観測部位
Ｔを超音波によりラベリングすることができる。
いて、超音波と光の相互作用を精度良く計測する。 【解決手段】 光散乱媒体１０は例えば生体であり、光
照射部１２によって一定の偏光角をもったレーザー光が
照射される。光散乱媒体１０内においてそのレーザー光
は多重散乱を生ずる。超音波振動子１６によって超音波
ビームＢが形成され、そこを光が通過すると偏光する。
その偏光成分が受光部１４によって検出される。すなわ
ち、超音波による複屈折による偏光を利用して観測部位
Ｔを超音波によりラベリングすることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光計測装置に関し、
特に超音波を併用して光散乱媒体（例えば、生体）を計
測する光計測装置に関する。
特に超音波を併用して光散乱媒体（例えば、生体）を計
測する光計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、光計測装置は様々な分野で利
用されている。生体計測の分野においては、光計測装置
として、光ＣＴ（Computed Tomography）装置、血液分
析装置、などが知られている。それらの装置では、例え
ば、体外から光（近赤外光など）が生体へ照射され、生
体を透過した光が検出される。そして、検出信号に基づ
いて、断層像イメージング、代謝情報の収集（例えばヘ
モグロビンの定量）などが行われる。
用されている。生体計測の分野においては、光計測装置
として、光ＣＴ（Computed Tomography）装置、血液分
析装置、などが知られている。それらの装置では、例え
ば、体外から光（近赤外光など）が生体へ照射され、生
体を透過した光が検出される。そして、検出信号に基づ
いて、断層像イメージング、代謝情報の収集（例えばヘ
モグロビンの定量）などが行われる。
【０００３】ところで、生体組織は光散乱媒体であり、
生体内へ進入した光は多重散乱される。よって、体外か
ら単に光を観測しただけでは、生体内の特定の観測部位
における代謝情報だけを弁別するのは極めて難しい。こ
のため、各種の提案がなされているが、その中でも「超
音波を利用した方法」が有力視されている（関連する技
術として例えば、L.V.Wang and X.Zhao:Applied Optics
36(1997)7277及びM.Kemple,M.Larionov,D.Zaslavsky,a
nd A.Z.Genack:J.Opt.Soc.Am.A 14(1997)1151などがあ
げられる ）。
生体内へ進入した光は多重散乱される。よって、体外か
ら単に光を観測しただけでは、生体内の特定の観測部位
における代謝情報だけを弁別するのは極めて難しい。こ
のため、各種の提案がなされているが、その中でも「超
音波を利用した方法」が有力視されている（関連する技
術として例えば、L.V.Wang and X.Zhao:Applied Optics
36(1997)7277及びM.Kemple,M.Larionov,D.Zaslavsky,a
nd A.Z.Genack:J.Opt.Soc.Am.A 14(1997)1151などがあ
げられる ）。
【０００４】この方法では、光散乱媒体に対して、例え
ば光ビームと直交する方向から超音波が照射される。超
音波は、既存の超音波診断装置で見られるように、生体
内の観測部位に局所集中させることが可能である。超音
波が生体内へ照射された状態では、生体内において弾性
波が光に対して屈折率分布を形成する。すなわち組織の
粗密状態が形成されるものと思われる。その場合に、光
が当該観測部位を進行すると、組織の粗密状態が光に対
して作用し、光が何らかの形で変調される。そこで、受
光信号から変調成分のみを取り出せば、観測部位の代謝
情報を弁別可能である。
ば光ビームと直交する方向から超音波が照射される。超
音波は、既存の超音波診断装置で見られるように、生体
内の観測部位に局所集中させることが可能である。超音
波が生体内へ照射された状態では、生体内において弾性
波が光に対して屈折率分布を形成する。すなわち組織の
粗密状態が形成されるものと思われる。その場合に、光
が当該観測部位を進行すると、組織の粗密状態が光に対
して作用し、光が何らかの形で変調される。そこで、受
光信号から変調成分のみを取り出せば、観測部位の代謝
情報を弁別可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来か
ら、超音波を利用した光計測が提案されているが、超音
波と光の相互作用をより忠実に観測可能な超音波利用型
の光計測装置が要望されている。
ら、超音波を利用した光計測が提案されているが、超音
波と光の相互作用をより忠実に観測可能な超音波利用型
の光計測装置が要望されている。
【０００６】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、光散乱媒体の計測に当たっ
て、超音波と光の相互作用を精度良く計測可能な装置を
提供することにある。
ものであり、その目的は、光散乱媒体の計測に当たっ
て、超音波と光の相互作用を精度良く計測可能な装置を
提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、光散乱媒体に対して第１偏光角を
もった光ビームを照射する光照射手段と、前記光散乱媒
体内の観測部位に対して、超音波ビームを照射する超音
波照射手段と、前記光散乱媒体から出射する散乱光の中
で、前記超音波の作用を受けて偏光した光成分を受光
し、受光信号を出力する受光手段と、を含むことを特徴
とする。
るために、本発明は、光散乱媒体に対して第１偏光角を
もった光ビームを照射する光照射手段と、前記光散乱媒
体内の観測部位に対して、超音波ビームを照射する超音
波照射手段と、前記光散乱媒体から出射する散乱光の中
で、前記超音波の作用を受けて偏光した光成分を受光
し、受光信号を出力する受光手段と、を含むことを特徴
とする。
【０００８】上記構成によれば、生体などの光散乱媒体
に対して、光ビームが照射され、同時に超音波ビームも
照射される。光散乱媒体内に入った光は多重散乱を受け
るが、一方、超音波は観測部位に対して局所的に照射さ
れる。その観測部位を一部の散乱光が通過すると、その
通過の際に偏光される。つまり、超音波によって観測部
位の組織に構造変化が生じ、それによって光が複屈折す
ると推認される。よって、その偏光成分を検出すれば、
観測部位についての組織情報（代謝情報など）を他の影
響を排除して取得できる。すなわち、光と超音波の相互
作用を忠実かつ高精度に検出できる。本発明者らの実験
によれば、観測部位の情報を従来方式よりも良好な精度
で取得できることが確認されている。このように、本発
明は、光計測に当たって光散乱媒体内における局所的な
ラベリングを実現するものである。
に対して、光ビームが照射され、同時に超音波ビームも
照射される。光散乱媒体内に入った光は多重散乱を受け
るが、一方、超音波は観測部位に対して局所的に照射さ
れる。その観測部位を一部の散乱光が通過すると、その
通過の際に偏光される。つまり、超音波によって観測部
位の組織に構造変化が生じ、それによって光が複屈折す
ると推認される。よって、その偏光成分を検出すれば、
観測部位についての組織情報（代謝情報など）を他の影
響を排除して取得できる。すなわち、光と超音波の相互
作用を忠実かつ高精度に検出できる。本発明者らの実験
によれば、観測部位の情報を従来方式よりも良好な精度
で取得できることが確認されている。このように、本発
明は、光計測に当たって光散乱媒体内における局所的な
ラベリングを実現するものである。
【０００９】なお、上記超音波照射手段は、単振動子又
はアレイ振動子を備えたものを用いることができ、例え
ばそれらに音響レンズや電子フォーカスを組み合わせて
もよい。上記の受光手段は、光ビーム軸の延長線上に設
けることもできるが、それには限定されない。すなわ
ち、光散乱媒体内で光散乱を生じているので所望の位置
に受光手段を配置できる。
はアレイ振動子を備えたものを用いることができ、例え
ばそれらに音響レンズや電子フォーカスを組み合わせて
もよい。上記の受光手段は、光ビーム軸の延長線上に設
けることもできるが、それには限定されない。すなわ
ち、光散乱媒体内で光散乱を生じているので所望の位置
に受光手段を配置できる。
【００１０】本発明は、特に生体内の二次元イメージン
グ、三次元イメージング及び生体内の特定部位の計測に
適用されるのが望ましいが、それ以外にも光ＣＴ、血流
分析、などに応用可能である。その場合に、超音波照射
手段、光照射手段、受光手段のそれぞれは体外に配置し
てもよいが、それらの一部又は全部を体内に配置しても
よい。また、本発明は生体に限られず各種の応用が考え
られる。
グ、三次元イメージング及び生体内の特定部位の計測に
適用されるのが望ましいが、それ以外にも光ＣＴ、血流
分析、などに応用可能である。その場合に、超音波照射
手段、光照射手段、受光手段のそれぞれは体外に配置し
てもよいが、それらの一部又は全部を体内に配置しても
よい。また、本発明は生体に限られず各種の応用が考え
られる。
【００１１】（２）望ましくは、前記受光手段は、前記
第１偏光角と直交関係にある第２偏光角をもった光成分
を受光する。この場合、例えば、互いに直交関係にある
一対の偏光子が利用される。
第１偏光角と直交関係にある第２偏光角をもった光成分
を受光する。この場合、例えば、互いに直交関係にある
一対の偏光子が利用される。
【００１２】望ましくは、前記光照射手段は、レーザー
光源と、前記レーザー光源からの光の内で前記第１偏光
角をもった光のみを通過させる第１偏光子と、を含む。
レーザー光源としては、近赤外光を出射可能なものを用
いることができる。
光源と、前記レーザー光源からの光の内で前記第１偏光
角をもった光のみを通過させる第１偏光子と、を含む。
レーザー光源としては、近赤外光を出射可能なものを用
いることができる。
【００１３】望ましくは、前記受光手段は、前記光散乱
媒体から出射する光の内で、前記第２偏光角をもった光
成分のみを通過させる第２偏光子と、前記第２偏光子を
通過した光成分を受光する光検出器と、を含む。ここ
で、第２偏光子の角度は、光ビーム軸上にそれが配置さ
れる場合、第１偏光子と９０度異なる角度に設定され
る。一方、光ビーム軸上以外に第２偏光子が配置される
場合、その角度は、超音波を照射しない状態で受光量が
最大になる角度から９０度回転させた角度とすればよ
い。
媒体から出射する光の内で、前記第２偏光角をもった光
成分のみを通過させる第２偏光子と、前記第２偏光子を
通過した光成分を受光する光検出器と、を含む。ここ
で、第２偏光子の角度は、光ビーム軸上にそれが配置さ
れる場合、第１偏光子と９０度異なる角度に設定され
る。一方、光ビーム軸上以外に第２偏光子が配置される
場合、その角度は、超音波を照射しない状態で受光量が
最大になる角度から９０度回転させた角度とすればよ
い。
【００１４】望ましくは、前記超音波照射手段によって
送波される超音波を変調するための超音波変調手段と、
前記受光手段からの出力信号を検波する検波手段と、を
含む。検波手段としては例えば公知のロックインアンプ
などを利用してもよい。
送波される超音波を変調するための超音波変調手段と、
前記受光手段からの出力信号を検波する検波手段と、を
含む。検波手段としては例えば公知のロックインアンプ
などを利用してもよい。
【００１５】（３）本発明に係る光計測用プローブは、
光散乱媒体に対して光ビームを照射する光照射手段と、
前記光散乱媒体内の観測部位に対して、超音波ビームを
照射する超音波照射手段と、前記光散乱媒体から出射す
る散乱光の中で、前記超音波の作用を受けた光成分を受
光し、受光信号を出力する受光手段と、を含むことを特
徴とする。
光散乱媒体に対して光ビームを照射する光照射手段と、
前記光散乱媒体内の観測部位に対して、超音波ビームを
照射する超音波照射手段と、前記光散乱媒体から出射す
る散乱光の中で、前記超音波の作用を受けた光成分を受
光し、受光信号を出力する受光手段と、を含むことを特
徴とする。
【００１６】（４）本発明に係る光計測用プローブは、
光散乱媒体に対して第１偏光角をもった光ビームを照射
する光照射手段と、前記光散乱媒体内の観測部位に対し
て、超音波ビームを照射する超音波照射手段と、前記光
散乱媒体から出射する散乱光の中で、前記超音波の作用
を受けて偏光した光成分を受光し、受光信号を出力する
受光手段と、を含むことを特徴とする。
光散乱媒体に対して第１偏光角をもった光ビームを照射
する光照射手段と、前記光散乱媒体内の観測部位に対し
て、超音波ビームを照射する超音波照射手段と、前記光
散乱媒体から出射する散乱光の中で、前記超音波の作用
を受けて偏光した光成分を受光し、受光信号を出力する
受光手段と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて説明する。
図面に基づいて説明する。
【００１８】図１には、本発明に係る光計測装置の好適
な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示す
概念図である。本実施形態において、この光計測装置
は、生体組織の計測（例えば、光吸収係数あるいは血液
中酸素濃度の計測など）に用いられる。
な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示す
概念図である。本実施形態において、この光計測装置
は、生体組織の計測（例えば、光吸収係数あるいは血液
中酸素濃度の計測など）に用いられる。
【００１９】図１において、光散乱媒体１０は近赤外線
に対して散乱性をもった媒体であって、この例では生体
組織である。同図において、光散乱媒体１０の一方側に
は光照射部１２が設けられ、他方側には受光部１４が設
けられている。ただし、受光部１４は必ずしも光ビーム
軸上に設けなくてもよい。後述するように、超音波によ
る偏光作用を検出できる限りにおいて、受光部１４の配
置に自由度がある。
に対して散乱性をもった媒体であって、この例では生体
組織である。同図において、光散乱媒体１０の一方側に
は光照射部１２が設けられ、他方側には受光部１４が設
けられている。ただし、受光部１４は必ずしも光ビーム
軸上に設けなくてもよい。後述するように、超音波によ
る偏光作用を検出できる限りにおいて、受光部１４の配
置に自由度がある。
【００２０】光照射部１２は、この実施形態において、
近赤外光としてのレーザー光１００を出射するレーザー
装置２０と、そのレーザー装置２０から出射されたレー
ザー光１００の内、所定の偏光角（例えば＋４５度）の
成分を通過させる偏光子１８と、で構成される。従っ
て、レーザー装置２０からのレーザー光１００は偏光子
１８を通過し、その通過成分としてのレーザー光１０２
が光散乱媒体１０へ照射される。光散乱媒体１０内で
は、レーザー光１０２は多重散乱し、その一部が後述の
超音波ビームＢを通過して受光部１４側へ進行する。
近赤外光としてのレーザー光１００を出射するレーザー
装置２０と、そのレーザー装置２０から出射されたレー
ザー光１００の内、所定の偏光角（例えば＋４５度）の
成分を通過させる偏光子１８と、で構成される。従っ
て、レーザー装置２０からのレーザー光１００は偏光子
１８を通過し、その通過成分としてのレーザー光１０２
が光散乱媒体１０へ照射される。光散乱媒体１０内で
は、レーザー光１０２は多重散乱し、その一部が後述の
超音波ビームＢを通過して受光部１４側へ進行する。
【００２１】受光部１４は、この実施形態において、レ
ーザー光を検出する光検出器２４と、光散乱媒体から出
射した光１０４の内で所定の偏光角（例えば−４５度）
をもった光成分を通過させる偏光子２２と、で構成され
る。偏光子１８と偏光子２２は、直交関係を有するた
め、光散乱媒体１０内でレーザー光が偏光を受けなけれ
ば、光検出器２４には当該レーザー光は到達しない。そ
の一方、後述の超音波ビームＢによる複屈折現象によっ
てレーザー光が偏光を受けると、その偏光成分のみが偏
光子２２で抽出され、当該成分が光検出器２４で受光さ
れる。なお、光検出器２４は、例えばフォトダイオー
ド、光電子増倍管などである。
ーザー光を検出する光検出器２４と、光散乱媒体から出
射した光１０４の内で所定の偏光角（例えば−４５度）
をもった光成分を通過させる偏光子２２と、で構成され
る。偏光子１８と偏光子２２は、直交関係を有するた
め、光散乱媒体１０内でレーザー光が偏光を受けなけれ
ば、光検出器２４には当該レーザー光は到達しない。そ
の一方、後述の超音波ビームＢによる複屈折現象によっ
てレーザー光が偏光を受けると、その偏光成分のみが偏
光子２２で抽出され、当該成分が光検出器２４で受光さ
れる。なお、光検出器２４は、例えばフォトダイオー
ド、光電子増倍管などである。
【００２２】ちなみに、光散乱媒体１０内におけるレー
ザー光の散乱のため、上述のように、光散乱媒体１０か
らの散乱光の検出は光ビーム軸上以外においても可能で
ある。すなわち、受光部１４の配置位置は光ビーム軸上
に限られず、例えば、光散乱媒体１０の形状に応じて、
受光量をできるだけ多く確保できる位置に配置するのが
望ましい。その場合において、偏光子２２の角度は、超
音波による偏光成分のみが抽出されるように適宜設定す
る。
ザー光の散乱のため、上述のように、光散乱媒体１０か
らの散乱光の検出は光ビーム軸上以外においても可能で
ある。すなわち、受光部１４の配置位置は光ビーム軸上
に限られず、例えば、光散乱媒体１０の形状に応じて、
受光量をできるだけ多く確保できる位置に配置するのが
望ましい。その場合において、偏光子２２の角度は、超
音波による偏光成分のみが抽出されるように適宜設定す
る。
【００２３】光散乱媒体１０には、図において、光ビー
ムの方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｚ方向）に超音波
を照射する超音波振動子１６が接合されている。この例
では超音波ビームと光ビームとが直交しているが、少な
くとも両者が交差しあるいは光散乱領域中を超音波ビー
ムが通過していればよい。超音波振動子１６は単振動子
又はアレイ振動子である。超音波振動子１６には音響フ
ォーカスのための音響レンズを設けるのが望ましく、ま
た、アレイ振動子の場合には電子的なフォーカスを適用
するのが望ましい。超音波ビームＢは観測部位Ｔを通過
するように設定され、その観測部位Ｔでフォーカスされ
るように形成されるのが望ましい。
ムの方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｚ方向）に超音波
を照射する超音波振動子１６が接合されている。この例
では超音波ビームと光ビームとが直交しているが、少な
くとも両者が交差しあるいは光散乱領域中を超音波ビー
ムが通過していればよい。超音波振動子１６は単振動子
又はアレイ振動子である。超音波振動子１６には音響フ
ォーカスのための音響レンズを設けるのが望ましく、ま
た、アレイ振動子の場合には電子的なフォーカスを適用
するのが望ましい。超音波ビームＢは観測部位Ｔを通過
するように設定され、その観測部位Ｔでフォーカスされ
るように形成されるのが望ましい。
【００２４】この実施形態では、例えば、２００Ｈｚの
繰り返し周期で５ＭＨｚの超音波がパルス変調されてお
り、断続的に超音波パルスが照射されている。そのパル
ス幅は例えば１μｓである。後述のロックインアンプ３
２では５ＭＨｚで同期検波が行われている。このように
超音波パルス（ＰＷ）が断続的に放射されている状況下
において、上述のようにレーザー光が照射され、超音波
による偏光成分が検出される。ちなみに、送波される超
音波としては、連続波（ＣＷ）、周波数変調による連続
波（ＦＭＣＷ）なども考えられる。
繰り返し周期で５ＭＨｚの超音波がパルス変調されてお
り、断続的に超音波パルスが照射されている。そのパル
ス幅は例えば１μｓである。後述のロックインアンプ３
２では５ＭＨｚで同期検波が行われている。このように
超音波パルス（ＰＷ）が断続的に放射されている状況下
において、上述のようにレーザー光が照射され、超音波
による偏光成分が検出される。ちなみに、送波される超
音波としては、連続波（ＣＷ）、周波数変調による連続
波（ＦＭＣＷ）なども考えられる。
【００２５】なお、光と超音波の伝搬速度を比較した場
合、光に対して超音波は停止しているものとみなすこと
ができる。このため、超音波の送波タイミングから光計
測までのタイミングを調整すれば、観測部位Ｔの深さを
制御することも可能である。例えば、超音波の送波タイ
ミングから一定時間間隔で光計測を行えば、深さ方向に
連続してサンプリングを行うことができる。この場合、
深さ方向の分解能を高めるためには、超音波の送信フォ
ーカスなどが重要となる。光計測を間欠的に行う場合、
光照射部１２と光受光部１４の動作を同時制御してもよ
いが、光受光部１４のみを間欠的に動作させるように制
御してもよい。あるいは、光路上にシャッタなどを設け
ることもできる。
合、光に対して超音波は停止しているものとみなすこと
ができる。このため、超音波の送波タイミングから光計
測までのタイミングを調整すれば、観測部位Ｔの深さを
制御することも可能である。例えば、超音波の送波タイ
ミングから一定時間間隔で光計測を行えば、深さ方向に
連続してサンプリングを行うことができる。この場合、
深さ方向の分解能を高めるためには、超音波の送信フォ
ーカスなどが重要となる。光計測を間欠的に行う場合、
光照射部１２と光受光部１４の動作を同時制御してもよ
いが、光受光部１４のみを間欠的に動作させるように制
御してもよい。あるいは、光路上にシャッタなどを設け
ることもできる。
【００２６】コントローラ２６は、本装置上の各構成の
動作内容を制御すると共に各動作のタイミング制御を行
っている。変調信号発生器２８は、超音波を変調するパ
ルス信号を発生し、それを送信器３０へ送っている。送
信器３０は超音波振動子１６を励振するための駆動信号
を出力する回路であり、上記のようにパルス変調された
５ＭＨｚの駆動信号を出力している。もちろん、超音波
振動子１６がアレイ振動子で構成される場合、送信器３
０には各振動素子ごとに遅延器が設けられ、駆動信号の
電子遅延制御がなされる。なお、送信器３０からロック
インアンプ３２へリファレンス信号が送られている。
動作内容を制御すると共に各動作のタイミング制御を行
っている。変調信号発生器２８は、超音波を変調するパ
ルス信号を発生し、それを送信器３０へ送っている。送
信器３０は超音波振動子１６を励振するための駆動信号
を出力する回路であり、上記のようにパルス変調された
５ＭＨｚの駆動信号を出力している。もちろん、超音波
振動子１６がアレイ振動子で構成される場合、送信器３
０には各振動素子ごとに遅延器が設けられ、駆動信号の
電子遅延制御がなされる。なお、送信器３０からロック
インアンプ３２へリファレンス信号が送られている。
【００２７】光検出器２４では、上述のように、超音波
による偏光成分が検出され、その検出信号はロックイン
アンプ３２へ送られ、そこで上記リファレンス信号に同
期した増幅が実行される。これはノイズを排除して目的
とする偏光成分のみを検出するためである。なお、他の
同期検波方式を利用して、目的信号の抽出を行ってもよ
い。
による偏光成分が検出され、その検出信号はロックイン
アンプ３２へ送られ、そこで上記リファレンス信号に同
期した増幅が実行される。これはノイズを排除して目的
とする偏光成分のみを検出するためである。なお、他の
同期検波方式を利用して、目的信号の抽出を行ってもよ
い。
【００２８】信号処理部３４は、ロックインアンプ３２
から出力された信号に基づいて、例えば観測部位におけ
る吸収係数（反射・吸収係数）の演算、それに基づく各
種演算などを行っている。二次元的に吸収係数が求めら
れるような場合、それを二次元画像として表現してもよ
い。信号処理部３４による処理結果は表示部３６へ送ら
れる。
から出力された信号に基づいて、例えば観測部位におけ
る吸収係数（反射・吸収係数）の演算、それに基づく各
種演算などを行っている。二次元的に吸収係数が求めら
れるような場合、それを二次元画像として表現してもよ
い。信号処理部３４による処理結果は表示部３６へ送ら
れる。
【００２９】図２には、観測部位Ｔを設定可能なエリア
としての走査面Ｓが示されている。上記のように、観測
部位Ｔの光計測を行う場合、その観測部位Ｔ上を通過す
るように超音波ビームＢの方位が設定され、かつ、その
観測部位Ｔに送信フォーカスポイントが設定される。観
測部位Ｔを二次元的に移動させれば走査面Ｓの全体にわ
たって光計測を行うことができる。走査面Ｓは、メカニ
カルセクタ走査や電子セクタ走査などによって形成され
る。
としての走査面Ｓが示されている。上記のように、観測
部位Ｔの光計測を行う場合、その観測部位Ｔ上を通過す
るように超音波ビームＢの方位が設定され、かつ、その
観測部位Ｔに送信フォーカスポイントが設定される。観
測部位Ｔを二次元的に移動させれば走査面Ｓの全体にわ
たって光計測を行うことができる。走査面Ｓは、メカニ
カルセクタ走査や電子セクタ走査などによって形成され
る。
【００３０】図１に示した上記実施形態においては、光
散乱媒体内において局所性は失われるが代謝情報などの
計測を行える光（近赤外線）と、光散乱媒体内において
局所性を有する超音波と、を組み合わせて、光と超音波
の相互作用、具体的には複屈折による偏光を利用して局
所的光計測を実現できる。すなわち、本実施形態の光計
測装置によれば、超音波による観測部位のラベリングを
実現できる。
散乱媒体内において局所性は失われるが代謝情報などの
計測を行える光（近赤外線）と、光散乱媒体内において
局所性を有する超音波と、を組み合わせて、光と超音波
の相互作用、具体的には複屈折による偏光を利用して局
所的光計測を実現できる。すなわち、本実施形態の光計
測装置によれば、超音波による観測部位のラベリングを
実現できる。
【００３１】また、偏光を利用しているので受光部１４
における受光面積の制限などがない、光路長の微妙な設
定などが不要、複雑な演算が不要といった各種の利点を
得られる。また、簡単かつ容易に高精度の計測を行え、
装置コストを低減できるとともに、組織診断のための有
意義な情報を提供できる。
における受光面積の制限などがない、光路長の微妙な設
定などが不要、複雑な演算が不要といった各種の利点を
得られる。また、簡単かつ容易に高精度の計測を行え、
装置コストを低減できるとともに、組織診断のための有
意義な情報を提供できる。
【００３２】なお、本装置を超音波診断装置と組み合わ
せることも可能である。例えば、公知のＢモード画像
（二次元断層像）に対して光計測結果（二次元吸収係数
画像）を合成表示してもよい。この場合、後者を着色す
ることもできる。
せることも可能である。例えば、公知のＢモード画像
（二次元断層像）に対して光計測結果（二次元吸収係数
画像）を合成表示してもよい。この場合、後者を着色す
ることもできる。
【００３３】次に、本実施形態の光計測装置で用いられ
るプローブについて説明する。
るプローブについて説明する。
【００３４】図３には、複合プローブの一例が示されて
いる。この複合プローブ２０４は、例えば生体の頸部に
当接して用いられ、例えば頸動脈２０２内の血液を分析
するためのプローブである。プローブ２０４のケーシン
グ内には、上述した光照射部１２及び受光部１４が設け
られ、さらにそれらの間に超音波振動子１６が設けられ
ている。超音波振動子１６は、プローブの中心軸に沿っ
て超音波を放射するものであり、その中心軸に対して交
差するように光照射部１２及び受光部１４の指向方向が
設定されている。このような複合プローブ２０４によれ
ば、従来の超音波診断と同様に探触子を生体に当接させ
るだけで所望の計測を行えるという利点がある。
いる。この複合プローブ２０４は、例えば生体の頸部に
当接して用いられ、例えば頸動脈２０２内の血液を分析
するためのプローブである。プローブ２０４のケーシン
グ内には、上述した光照射部１２及び受光部１４が設け
られ、さらにそれらの間に超音波振動子１６が設けられ
ている。超音波振動子１６は、プローブの中心軸に沿っ
て超音波を放射するものであり、その中心軸に対して交
差するように光照射部１２及び受光部１４の指向方向が
設定されている。このような複合プローブ２０４によれ
ば、従来の超音波診断と同様に探触子を生体に当接させ
るだけで所望の計測を行えるという利点がある。
【００３５】図３には体外で用いられる複合プローブ２
０４が示されていたが、図４には、体内で用いられる複
合プローブ２１２が示されている。この複合プローブ２
１２は、血管あるいは管腔内に挿入されるものであり、
その先端部内には光照射部１２及び受光部１４が設けら
れ、それらの間には超音波振動子１６が設けられてい
る。このようなプローブ２１２によれば、例えば食道２
１０を介して隣接する臓器２１４内の分析などを行うこ
とができる。
０４が示されていたが、図４には、体内で用いられる複
合プローブ２１２が示されている。この複合プローブ２
１２は、血管あるいは管腔内に挿入されるものであり、
その先端部内には光照射部１２及び受光部１４が設けら
れ、それらの間には超音波振動子１６が設けられてい
る。このようなプローブ２１２によれば、例えば食道２
１０を介して隣接する臓器２１４内の分析などを行うこ
とができる。
【００３６】図５には、さらに他の実施形態が示されて
いる。この実施形態では、計測用のプローブが、大別し
て超音波プローブ２２４及び光プローブ２２２で構成さ
れている。光プローブ２２２は例えば生体２２０の血管
内に挿入されるものであり、血管内において光の送受波
を行っている。一方、超音波プローブ２２４は体表面上
に当接して用いられ、そのプローブ２２４によって超音
波が放射される。もちろん、血管内に挿入されるプロー
ブに超音波振動子を設けることも可能である。また、図
５に示した光プローブ２２２において、その先端面に光
照射部１２及び受光部１４の両方を設け、プローブ前方
の血液を分析するようにしてもよい。また、体内におい
て超音波の送波を行いつつ、体外において光の送受波を
行ってもよい。
いる。この実施形態では、計測用のプローブが、大別し
て超音波プローブ２２４及び光プローブ２２２で構成さ
れている。光プローブ２２２は例えば生体２２０の血管
内に挿入されるものであり、血管内において光の送受波
を行っている。一方、超音波プローブ２２４は体表面上
に当接して用いられ、そのプローブ２２４によって超音
波が放射される。もちろん、血管内に挿入されるプロー
ブに超音波振動子を設けることも可能である。また、図
５に示した光プローブ２２２において、その先端面に光
照射部１２及び受光部１４の両方を設け、プローブ前方
の血液を分析するようにしてもよい。また、体内におい
て超音波の送波を行いつつ、体外において光の送受波を
行ってもよい。
【００３７】上記実施形態においては、生体に対する計
測を行う装置について説明したが、もちろん生体以外の
物体に対する計測にも本発明を応用可能である。
測を行う装置について説明したが、もちろん生体以外の
物体に対する計測にも本発明を応用可能である。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光散乱媒体の計測にあたって、超音波と光の相互作用を
精度良く計測できる。
光散乱媒体の計測にあたって、超音波と光の相互作用を
精度良く計測できる。
【図１】 本発明に係る光計測装置の好適な実施形態を
示す概念図である。
示す概念図である。
【図２】 走査面を表す概念図である。
【図３】 複合プローブの一例を示す図である。
【図４】 複合プローブの他の例を示す図である。
【図５】 超音波プローブ及び光プローブを示す図であ
る。
る。
１０ 光散乱媒体、１２ 光照射部、１４ 受光部、１
６ 超音波振動子、１８ 偏光子、２０ レーザー装
置、２２ 偏光子、２４ 光検出器、２６ コントロー
ラ、２８ 変調信号発生器、３０ 送信器、３２ ロッ
クインアンプ、３４ 信号処理部、３６ 表示部。
６ 超音波振動子、１８ 偏光子、２０ レーザー装
置、２２ 偏光子、２４ 光検出器、２６ コントロー
ラ、２８ 変調信号発生器、３０ 送信器、３２ ロッ
クインアンプ、３４ 信号処理部、３６ 表示部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松中 敏行 東京都三鷹市牟礼６丁目22番１号 アロカ 株式会社内 Ｆターム(参考） 2G059 AA05 AA06 AA10 BB12 EE04 EE05 FF01 GG01 GG04 HH01 HH02 JJ19 KK01 LL04 MM01 MM08 MM09 NN01 4C301 BB02 CC01 DD01 DD06 DD11 EE04 EE11 EE12 EE17 FF01 GB02 GB27 HH01 HH21 HH31 JB02 JB21 LL20
Claims (7)
- 【請求項１】 光散乱媒体に対して第１偏光角をもった
光ビームを照射する光照射手段と、 前記光散乱媒体内の観測部位に対して、超音波ビームを
照射する超音波照射手段と、 前記光散乱媒体から出射する散乱光の中で、前記超音波
の作用を受けて偏光した光成分を受光し、受光信号を出
力する受光手段と、 を含むことを特徴とする光計測装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の装置において、 前記受光手段は、前記第１偏光角と直交関係にある第２
偏光角をもった光成分を受光することを特徴とする光計
測装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の装置において、 前記光照射手段は、 レーザー光源と、 前記レーザー光源からの光の内で前記第１偏光角をもっ
た光のみを通過させる第１偏光子と、 を含むことを特徴とする光計測装置。 - 【請求項４】 請求項２記載の装置において、 前記受光手段は、 前記光散乱媒体から出射する光の内で、前記第２偏光角
をもった光成分のみを通過させる第２偏光子と、 前記第２偏光子を通過した光成分を受光する光検出器
と、 を含むことを特徴とする光計測装置。 - 【請求項５】 請求項１記載の装置において、 前記超音波照射手段によって送波される超音波を変調す
るための超音波変調手段と、 前記受光手段からの出力信号を検波する検波手段と、 を含むことを特徴とする光計測装置。 - 【請求項６】 光散乱媒体に対して光ビームを照射する
光照射手段と、 前記光散乱媒体内の観測部位に対して、超音波ビームを
照射する超音波照射手段と、 前記光散乱媒体から出射する散乱光の中で、前記超音波
の作用を受けた光成分を受光し、受光信号を出力する受
光手段と、 を含むことを特徴とする光計測用プローブ。 - 【請求項７】 光散乱媒体に対して第１偏光角をもった
光ビームを照射する光照射手段と、 前記光散乱媒体内の観測部位に対して、超音波ビームを
照射する超音波照射手段と、 前記光散乱媒体から出射する散乱光の中で、前記超音波
の作用を受けて偏光した光成分を受光し、受光信号を出
力する受光手段と、 を含むことを特徴とする光計測用プローブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26281598A JP2000088742A (ja) | 1998-09-17 | 1998-09-17 | 光計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26281598A JP2000088742A (ja) | 1998-09-17 | 1998-09-17 | 光計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000088742A true JP2000088742A (ja) | 2000-03-31 |
Family
ID=17381006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26281598A Pending JP2000088742A (ja) | 1998-09-17 | 1998-09-17 | 光計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000088742A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000197635A (ja) * | 1998-12-07 | 2000-07-18 | General Electric Co <Ge> | 一塊の組織の内部の特性を検出する方法及びシステム |
| JP2007508072A (ja) * | 2003-10-15 | 2007-04-05 | ザ ユニバーシティー オヴ ブリティシュ コロンビア | ウロダイナミクス分析のための方法及び装置 |
| JP2008008740A (ja) * | 2006-06-29 | 2008-01-17 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 欠陥を検出する方法及びそのための装置 |
| JP2009501581A (ja) * | 2005-07-19 | 2009-01-22 | ニルラス・エンジニアリング・アクチエンゲゼルシャフト | 生体内での組織分類方法 |
| JP2009066110A (ja) * | 2007-09-12 | 2009-04-02 | Canon Inc | 測定装置 |
| JP2012161615A (ja) * | 2003-10-15 | 2012-08-30 | Hegln (Dalian) Pharmaceuticals Inc | ウロダイナミクス分析のための方法及び装置 |
-
1998
- 1998-09-17 JP JP26281598A patent/JP2000088742A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000197635A (ja) * | 1998-12-07 | 2000-07-18 | General Electric Co <Ge> | 一塊の組織の内部の特性を検出する方法及びシステム |
| JP4705707B2 (ja) * | 1998-12-07 | 2011-06-22 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 一塊の組織の内部の特性を検出する方法及びシステム |
| JP2007508072A (ja) * | 2003-10-15 | 2007-04-05 | ザ ユニバーシティー オヴ ブリティシュ コロンビア | ウロダイナミクス分析のための方法及び装置 |
| JP2012161615A (ja) * | 2003-10-15 | 2012-08-30 | Hegln (Dalian) Pharmaceuticals Inc | ウロダイナミクス分析のための方法及び装置 |
| JP2009501581A (ja) * | 2005-07-19 | 2009-01-22 | ニルラス・エンジニアリング・アクチエンゲゼルシャフト | 生体内での組織分類方法 |
| JP2008008740A (ja) * | 2006-06-29 | 2008-01-17 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 欠陥を検出する方法及びそのための装置 |
| JP4631002B2 (ja) * | 2006-06-29 | 2011-02-16 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 欠陥を検出する方法及びそのための装置 |
| JP2009066110A (ja) * | 2007-09-12 | 2009-04-02 | Canon Inc | 測定装置 |
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