JP2016047171A - 光音響画像化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子と検出部とを近接して設けた場合でも、発光素子が光を発生させることに起因する電磁波が検出部に侵入するのを抑制することが可能な光音響画像化装置を提供する。
【解決手段】この光音響画像化装置は、発光ダイオード素子２３と、音響波を検出する音響波検出部と、発光ダイオード素子２３が光を照射する側に発光ダイオード素子２３を覆うように設けられ、磁性体を含有するように構成されている封止樹脂２４とを備える。
【選択図】図４

Description

この発明は、光音響画像化装置に関し、特に、音響波を検出することが可能な検出部を備えた光音響画像化装置に関する。

従来、音響波を検出することが可能な検出部を備えた光音響画像化装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、音響波を検出することが可能な超音波トランスデューサアレイを備えた光音響装置が開示されている。この光音響装置には、レーザ光源ユニットと、超音波トランスデューサアレイと、音響レンズと、強磁性体薄膜と、近赤外反射膜とが設けられている。そして、音響レンズの表面（上面）には、強磁性体薄膜が積層されており、強磁性体薄膜が積層されている方向から電磁波（ノイズ）が超音波トランスデューサアレイに侵入するのを抑制するように構成されている。また、強磁性体薄膜の上面には、近赤外反射膜が積層されており、近赤外反射膜が積層されている方向からレーザ光源ユニットにより照射された光の反射光（ノイズ）が超音波トランスデューサアレイに侵入するのを抑制するように構成されている。これにより、この光音響装置は、音響波を画像化する際に、ノイズによる画像が劣化するのを抑制するように構成されている。

特開２０１３−１８８３３０号公報

ここで、レーザ光源ユニットからの光を被検体に照射（導光）する際の光量の損失を減少させるために、レーザ光源ユニットを被検体に近接させて設けた場合には、レーザ光源ユニットが被検体近傍に配置された超音波トランスデューサアレイ（検出部）と極めて近い位置に配置されることになる。この場合、レーザ光源ユニット（発光素子）にパルス光を発生させるための電流を供給すると、発光素子に供給される電流に起因した電磁波が、検出部近傍において発生して、発光素子が光を発生させる（電流が供給される）ことに起因した電磁波が（検出部の側面側や下面側などから）検出部に侵入してしまうという問題点があると考えられる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、発光素子と検出部とを近接して設けた場合でも、発光素子が光を発生させることに起因する電磁波が検出部に侵入するのを抑制することが可能な光音響画像化装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面による光音響画像化装置は、被検体に光を照射することが可能な発光素子と、発光素子から被検体に照射された光が、被検体の内部の検出対象物により吸収されることにより発生する音響波を検出する検出部と、発光素子が光を照射する側に発光素子を覆うように設けられ、磁性を有するように構成されている発光素子被覆部材とを備える。

この発明の一の局面による光音響画像化装置では、上記のように、発光素子被覆部材を、発光素子が光を照射する側に発光素子を覆うように設けて、磁性を有するように構成する。これにより、発光素子が光を発生させる（電流が供給される）際に生じる電磁波が、磁性を有する発光素子被覆部材により吸収されるので、発光素子と検出部とを近接して設けた場合でも、発光素子が光を発生させることに起因する電磁波が検出部に侵入するのを抑制することができる。

上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、発光素子被覆部材は、透光性を有するとともに、磁性体が含有された樹脂部材を含む。このように構成すれば、樹脂部材に磁性体を含有させることにより、容易に、磁性を有する樹脂部材からなる発光素子被覆部材を構成することができる。また、発光素子被覆部材が透光性を有することにより、発光素子から照射される光の光量が小さくなるのを抑制することができる。

上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、発光素子に電力を供給するボンディングワイヤをさらに備え、発光素子は、光を発光する面である発光面を含み、発光素子被覆部材は、絶縁性を有するとともに、磁性体が含有された封止樹脂を含み、封止樹脂は、少なくともボンディングワイヤおよび発光面を封止するように設けられている。このように構成すれば、比較的電磁波が生じやすいボンディングワイヤおよび発光面を、磁性体が含有された封止樹脂により封止して、ボンディングワイヤおよび発光面から生じる電磁波をボンディングワイヤの近傍および発光面の近傍で吸収することができる。その結果、発光素子と検出部とを近接して設けた場合でも、発光素子が光を発生させることに起因する電磁波が検出部に侵入するのを、より確実に抑制することができる。また、発光素子被覆部材は、絶縁性を有するので、発光素子またはボンディングワイヤなどから発光素子被覆部材に電流が流れるのを抑制することができる。

上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、発光素子に電力を供給するボンディングワイヤをさらに備え、発光素子は、光を発光する面である発光面を含み、発光素子被覆部材は、導電性を有するとともに、磁性体が含有されたカバー部材を含み、カバー部材は、少なくともボンディングワイヤおよび発光面を覆うように発光素子と所定の隙間を隔てて配置されている。このように構成すれば、カバー部材は、ボンディングワイヤおよび発光面と所定の隙間を隔てて配置されているので、カバー部材は、ボンディングワイヤおよび発光面と接触しない。これにより、カバー部材を、導電性を有する磁性体を含有するように構成した場合でも、発光素子などからカバー部材に電流が流れるのを抑制することができる。その結果、発光素子被覆部材に含有させることが可能な磁性体の種類が、絶縁性を有する磁性体などに制限されるのを抑制することができるので、設計の自由度を向上させることができる。

上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、発光素子被覆部材は、磁性体が含有されているとともに検出部の音響インピーダンスと被検体の音響インピーダンスとを整合させることが可能に構成されている音響カプラを含み、音響カプラは、発光素子が光を照射する側に発光素子を覆うように設けられ、発光素子が光を照射する際に被検体に接触するように設けられている。このように構成すれば、発光素子が光を発生させることに起因する電磁波が検出部に侵入するのを抑制しながら、被検体から検出部へ向かう音響波の反射を抑制することができる。その結果、検出部は、被検体から音響波を効率よく検出することができる。

上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、発光素子は、発光ダイオード素子により構成されている。このように構成すれば、発光ダイオード素子は、レーザ光を発する発光素子に比べて指向性が低いので、位置ずれが生じた場合でも、比較的光の照射範囲は変化しにくい。これにより、レーザ光を発する発光素子を用いる場合と異なり、光学部材の精密なアライメント（位置合わせ）が不要であるとともに、光学系の振動による特性変動を抑制するための光学定盤や強固な筐体が不要となる。その結果、光学部材の精密なアライメントが不要で、かつ、光学定盤や強固な筐体が不要な分、光音響画像化装置の大型化および光音響画像化装置の構成の複雑化を抑制することができる。また、発光ダイオード素子は、レーザ光を発する発光素子等に比べて、素子１つあたりの光量が小さいので、発光ダイオード素子を検出部近傍に配置するのが好ましい。そこで、上記のように、磁性を有する発光素子被覆部材を設けることにより、より効果的に、発光ダイオード素子と検出部とを近接して設けた場合でも、発光ダイオード素子が光を発生させることに起因する電磁波が検出部に侵入するのを抑制することができる。

上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、発光素子は、半導体レーザ素子により構成されている。このように構成すれば、発光ダイオード素子と比べて、比較的指向性の高いレーザ光を被検体に照射することができるので、半導体レーザ素子からの光の大部分を確実に被検体に照射することができる。

上記一の局面による光音響画像化装置において、好ましくは、発光素子は、有機発光ダイオード素子により構成されている。このように構成すれば、薄型化が容易な有機発光ダイオード素子を用いることにより、有機発光ダイオード素子を含む光源部を容易に小型化することができる。

本発明によれば、上記のように、発光素子と検出部とを近接して設けた場合でも、発光素子が光を発生させることに起因する電磁波が検出部に侵入するのを抑制することができる。

本発明の第１実施形態による光音響画像化装置の全体構成を示したブロック図である。 本発明の第１実施形態によるプローブ部の構成を示した斜視図である。 本発明の第１実施形態に発光ダイオード素子の配置を説明するための図である。 本発明の第１実施形態による光源部の構成を示した断面図である。 本発明の第１実施形態によるプローブ本体部の構成を示した斜視図である。 本発明の第２実施形態による光源部の構成を示した断面図である。 本発明の第３実施形態による光源部の構成を示した断面図である。 本発明の第４実施形態によるプローブ部の構成を示した斜視図である。 本発明の第１実施形態の第１変形例による光源部の構成を示した断面図である。 本発明の第１実施形態の第２変形例および第３変形例による光源部の構成を示した断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１〜図５を参照して、本発明の第１実施形態による光音響画像化装置１００の構成について説明する。

本発明の第１実施形態による光音響画像化装置１００には、図１に示すように、プローブ部２０が設けられている。プローブ部２０は、操作者により把持されるとともに、被検体１０（人体の体表）に接触されることにより後述する光の照射と、音響波Ａの伝達と、超音波Ｂ１およびＢ２の伝達とを行うことが可能なように構成されている。そして、プローブ部２０は、被検体１０内からの音響波Ａおよび超音波Ｂ２を検出して、約２ｍの長さを有するケーブル５０ａを介して、受信信号として後述する装置本体部３０に伝達するように構成されている。

また、光音響画像化装置１００には、装置本体部３０が設けられている。装置本体部３０は、プローブ部２０により検出された受信信号を処理して画像化するように構成されている。

また、光音響画像化装置１００には、画像表示部４０が設けられている。画像表示部４０は、装置本体部３０により処理された画像を取得して、表示することが可能に構成されている。

そして、プローブ部２０には、プローブ本体部２０ａと、照明部２０ｂおよび２０ｃとが設けられている。具体的には、図２に示すように、プローブ本体部２０ａは、リニア型に形成されている。また、照明部２０ｂは、プローブ本体部２０ａの先端部（矢印Ｚ２方向側）近傍で、かつ、矢印Ｘ１方向側に配置され、照明部２０ｃは、プローブ本体部２０ａの先端部（矢印Ｚ２方向側）近傍で、かつ、矢印Ｘ２方向側に配置されている。そして、照明部２０ｂおよび照明部２０ｃは、プローブ本体部２０ａをＸ方向の両側から挟むように配置されている。また、プローブ本体部２０ａの先端部には、音響波検出部２１（図５参照）が配置されている。すなわち、照明部２０ｂおよび２０ｃは、音響波検出部２１の近傍に配置されている。なお、音響波検出部２１は、本発明の「検出部」の一例である。

ここで、第１実施形態では、図３および図４に示すように、照明部２０ｂには、光源部２２ａが設けられている。そして、光源部２２ａには、被検体１０に光を照射することが可能な発光ダイオード素子２３と、発光ダイオード素子２３が光を照射する側（矢印Ｚ２方向側）に発光ダイオード素子２３を覆うように設けられ、磁性体が含有された封止樹脂２４とが設けられている。また、照明部２０ｃには、発光ダイオード素子２３と磁性体が含有された封止樹脂２４とを含む光源部２２ｂが設けられている。なお、発光ダイオード素子２３は、本発明の「発光素子」の一例である。また、封止樹脂２４は、本発明の「発光素子被覆部材」および「樹脂部材」の一例である。なお、光源部２２ａと光源部２２ｂとは、同様に構成されるため、光源部２２ａを例として、以下に説明するとともに、光源部２２ｂの説明を省略する。

図４に示すように、光源部２２ａは、いわゆるＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）構造により構成されている。具体的には、光源部２２ａには、光源部基板２５が設けられており、光源部基板２５の表面の矢印Ｚ２方向側に、複数（たとえば、７０個）の発光ダイオード素子２３が接着（ダイボンド）されることにより配置されている。そして、複数の発光ダイオード素子２３は、アレイ状（図３参照）に配列されており、アレイ状に配列された発光ダイオード素子２３が全体として面光源に構成されている。なお、図３では、説明を容易にするために、７０個よりも少ない数の発光ダイオード素子２３を図示している。

そして、複数の発光ダイオード素子２３は、複数の電極２６にそれぞれボンディングワイヤ２７により接続（直列に接続）されることにより、光を発生させるための電力を取得するように構成されている。

また、発光ダイオード素子２３の被検体１０側（矢印Ｚ２方向側）には、発光面２８が設けられている。そして、発光ダイオード素子２３は、ボンディングワイヤ２７により電力が供給されることにより、発光面２８から、被検体１０に侵入しやすい赤外域の波長（たとえば、約８５０ｎｍの波長）を有するパルス光を発生させるように構成されている。

また、光源部基板２５は、たとえば、アルミニウムなどの放熱性の高い材料により構成されている。これにより、発光ダイオード素子２３が光を発生させる際に生じる熱を放熱することが可能に構成されている。

また、図４に示すように、封止樹脂２４は、透光性を有するとともに、絶縁性を有する磁性体が含有されている。そして、封止樹脂２４は、発光面２８を含む複数の発光ダイオード素子２３の全体と、ボンディングワイヤ２７と、電極２６とを封止するように設けられている。

具体的には、封止樹脂２４は、発光ダイオード素子２３からの光（波長約８５０ｎｍの光）に対して透光性を有する樹脂であるシリコーン樹脂（またはエポキシ樹脂）に絶縁性を有する磁性体（たとえば、磁性を有する焼結体、フェライト系材料など）が含有されたものにより形成されている。また、透光性を有する樹脂と絶縁性を有する磁性体との重量比は、たとえば、シリコーン樹脂：磁性体が、９５：５である。

そして、絶縁性を有する磁性体は、発光ダイオード素子２３およびボンディングワイヤ２７などから発生する電磁波（発光ダイオード素子２３からの波長約８５０ｎｍの光を除く電磁波）を磁性により吸収するように構成されている。そして、封止樹脂２４は、発光面２８を含む複数の発光ダイオード素子２３の全体と、ボンディングワイヤ２７と、電極２６とを隙間なく満たす（封止する）ように設けられており、発光ダイオード素子２３（発光面２８）およびボンディングワイヤ２７から発生する電磁波が、封止樹脂２４より外部に放出されるのを抑制するように構成されている。

また、封止樹脂２４は、波長約８５０ｎｍの光に対して、９７％以上の透過率（たとえば、９９％の透過率）を有し、発光ダイオード素子２３からの光を透過させることが可能である。また、発光ダイオード素子２３は、窒化ガリウム基板を含み、光屈折率は、約２．５である。一方、空気の光屈折率は、約１．０である。ここで、たとえば、発光ダイオード素子２３の周囲を上記の封止樹脂２４で封止せずに、空気で覆う場合には、発光ダイオード素子２３の内部から発光面２８に対する光の臨界角は、約２０度となる。したがって、発光ダイオード素子２３の内部において発生された光のうち、上記臨界角以上の光は、発光ダイオード素子２３の内部に留まり、発光面２８から外部（空気）には、放出されない。

そこで、封止樹脂２４の光屈折率は、空気の光屈折率よりも大きく、発光ダイオード素子２３の光屈折率よりも小さい値（たとえば、光屈折率が約１．５）になるように構成されている。これにより、発光ダイオード素子２３の内部から発光面２８に対する光の臨界角は、約２０度よりも大きくなるので、発光ダイオード素子２３により発生された光が、効率よく発光面２８から、封止樹脂２４を介して、外部（被検体１０側）に照射される。

そして、図２に示すように、プローブ部２０から被検体１０に照射された光は、被検体１０内の検出対象物（たとえば、ヘモグロビン等）により吸収される。そして、検出対象物が、パルス光の照射強度（吸収量）に応じて、膨張および収縮する（膨張した大きさから元の大きさに戻る）ことにより、検出対象物（被検体１０）から音響波Ａが生じる。なお、本明細書では、説明の都合上、被検体１０内の検出対象物が光を吸収することにより発生する超音波を「音響波Ａ」として、音響波検出部２１により発生されるとともに、被検体１０に反射される超音波を後述する「超音波Ｂ２」として区別して記載している。

また、図５に示すように、プローブ部２０には、音響波検出部２１が設けられている。音響波検出部２１には、音響レンズ２１ａと、音響整合層２１ｂと、超音波振動子基板２１ｃと、バッキング材２１ｄとが互いに接合されて設けられている。

そして、超音波振動子基板２１ｃには、所定の間隔（たとえば、０．３ｍｍ間隔）で、Ｙ方向に直線状に配列された複数（たとえば、１２８個）の超音波振動子２１ｅが配置されている。

そして、超音波振動子２１ｅは、圧電素子（たとえば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ））などにより構成されている。そして、超音波振動子２１ｅは、上記した音響波Ａを取得した場合には、振動して電圧（受信信号）を生じるように構成されている。そして、超音波振動子２１ｅは、取得した受信信号を後述する信号処理部３３に伝達するように構成されている。

また、超音波振動子２１ｅは、制御部３１からの振動子駆動信号に応じた周波数で振動することにより超音波Ｂ１を発生することが可能に構成されている。

そして、音響整合層２１ｂは、複数の音響インピーダンスが異なる層により構成されており、超音波振動子２１ｅと被検体１０との間の音響インピーダンスを整合するように構成されている。たとえば、音響整合層２１ｂは、音響インピーダンスが超音波振動子２１ｅから被検体１０に向かって、次第に小さくなるとともに、音響レンズ２１ａに接合される部分（被検体１０側）（矢印Ｚ２方向側）で、被検体１０の音響インピーダンスと略等しい値となるように構成されている。なお、音響整合層２１ｂは、超音波振動子２１ｅと被検体１０との略中間の値を有する音響インピーダンスの層（１層）により構成されていてもよい。

そして、音響レンズ２１ａは、音響整合層２１ｂ（超音波振動子２１ｅ）からの超音波Ｂ１を集束させながら被検体１０に照射させるように構成されている。

また、バッキング材２１ｄは、超音波振動子２１ｅの後方（矢印Ｚ１方向側）に配置されており、超音波Ｂ１、音響波Ａおよび後述する超音波Ｂ２が後方に伝搬するのを抑制するように構成されている。

そして、図２に示すように、超音波振動子２１ｅにより発生した超音波Ｂ１は、被検体１０内の音響インピーダンスが高い物質（検出対象物）により反射される。また、超音波Ｂ２（超音波Ｂ１が反射されたもの）は、超音波振動子２１ｅにより取得され、超音波振動子２１ｅは、超音波Ｂ２により振動するように構成されている。

そして、音響波検出部２１は、超音波Ｂ２により振動した場合も、音響波Ａにより振動した場合と同様に、受信信号を信号処理部３３に伝達するように構成されている。なお、光音響画像化装置１００は、音響波Ａを音響波検出部２１により取得する期間と、超音波Ｂ２を音響波検出部２１により取得する期間とを、重複させないように構成することにより、音響波Ａと超音波Ｂ２とを区別することが可能に構成されている。

また、図１に示すように、装置本体部３０には、制御部３１が設けられている。そして、制御部３１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などを含み、各部に制御信号を伝達することによって、光音響画像化装置１００の全体の制御を行うように構成されている。

また、装置本体部３０には、光源駆動部３２が設けられている。光源駆動部３２は、外部電源部（図示せず）から電力を取得するように構成されている。そして、光源駆動部３２は、制御部３１からの光トリガ信号を取得して、取得した光トリガ信号に基づいて、光源部２２ａおよび２２ｂに電力を供給するように構成されている。そして、光源駆動部３２は、光トリガ信号に基づいた電力をケーブル５０ｂおよび５０ｃを介して、光源部２２および２２ｂに供給することにより、発光ダイオード素子２３から、たとえば、約１５０ｎｓのパルス幅のパルス光を発生させるように構成されている。

また、装置本体部３０には、信号処理部３３が設けられている。信号処理部３３は、制御部３１から、光トリガ信号に同期されたサンプリングトリガ信号を取得するとともに、音響波検出部２１から、受信信号を取得するように構成されている。そして、信号処理部３３は、取得したサンプリングトリガ信号と、取得した受信信号とに基づいて、音響波Ａに基づいた断層画像および超音波Ｂ２に基づいた断層画像を生成するとともに、断層画像を合成する処理を行い、合成された画像を画像表示部４０に出力するように構成されている。

そして、画像表示部４０は、液晶パネル等により構成されており、装置本体部３０から取得した画像を表示するように構成されている。

第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、封止樹脂２４を、発光ダイオード素子２３が光を照射する側（矢印Ｚ２方向側）に発光ダイオード素子２３を覆うように設けて、磁性を有するように構成する。これにより、発光ダイオード素子２３が光を発生させる（電流が供給される）際に生じる電磁波が、磁性を有する封止樹脂２４により吸収されるので、発光ダイオード素子２３と音響波検出部２１とを近接して設けた場合でも、発光ダイオード素子２３が光を発生させることに起因する電磁波が音響波検出部２１に侵入するのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、封止樹脂２４は、透光性を有するように構成するとともに、磁性体を含有するように構成する。これにより、樹脂部材（たとえば、シリコーン樹脂またはエポキシ樹脂）に磁性体（たとえば、焼結体またはフェライト系材料など）を含有させることにより、容易に、磁性を有する封止樹脂２４を構成することができる。また、封止樹脂２４が透光性を有することにより、発光ダイオード素子２３から照射される光の光量が小さくなるのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、封止樹脂２４を、絶縁性を有するとともに、磁性体を含有するように構成する。そして、封止樹脂２４を、少なくともボンディングワイヤ２７および発光面２８を封止するように設ける。これにより、比較的電磁波が生じやすいボンディングワイヤ２７および発光面２８を、磁性体が含有された封止樹脂２４により封止して、ボンディングワイヤ２７および発光面２８から生じる電磁波をボンディングワイヤ２７の近傍および発光面２８の近傍で吸収することができる。その結果、発光ダイオード素子２３と音響波検出部２１とを近接して設けた場合でも、発光ダイオード素子２３が光を発生させることに起因する電磁波が音響波検出部２１に侵入するのを、より確実に抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、光源部２２ａおよび２２ｂに、発光ダイオード素子２３を設ける。これにより、発光ダイオード素子２３は、レーザ光を発する発光素子に比べて指向性が低いので、位置ずれが生じた場合でも、比較的光の照射範囲は変化しにくい。そして、レーザ光を発する発光素子を用いる場合と異なり、光学部材の精密なアライメント（位置合わせ）が不要であるとともに、光学系の振動による特性変動を抑制するための光学定盤や強固な筐体が不要となる。その結果、光学部材の精密なアライメントが不要で、かつ、光学定盤や強固な筐体が不要な分、光音響画像化装置１００の大型化および光音響画像化装置１００の構成の複雑化を抑制することができる。

また、発光ダイオード素子２３は、レーザ光を発する発光素子等に比べて、素子１つあたりの光量が小さいので、発光ダイオード素子２３を音響波検出部２１近傍に配置するのが好ましい。第１実施形態では、封止樹脂２４を設けることにより、より効果的に、上記のように発光ダイオード素子２３と音響波検出部２１とを近接して設けた場合でも、発光ダイオード素子２３が光を発生させることに起因する電磁波が音響波検出部２１に侵入するのを抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、図６を参照して、第２実施形態による光音響画像化装置２００の構成について説明する。第２実施形態では、光源部には、磁性体が含有された封止樹脂に加えて、磁性体が含有されたカバー部材が設けられている。

図６に示すように、第２実施形態による光音響画像化装置２００には、光源部２２２ａが設けられている。

ここで、第２実施形態では、光源部２２２ａには、カバー部材２２４が設けられている。また、カバー部材２２４は、導電性を有するとともに、磁性体が含有されている。そして、カバー部材２２４は、ボンディングワイヤ２７および発光面２８を覆うように発光ダイオード素子２３（発光面２８）と所定の隙間Ｄを隔てて配置されている。なお、カバー部材２２４は、本発明の「発光素子被覆部材」および「樹脂部材」の一例である。

具体的には、カバー部材２２４は、カバー部材壁部２２４ａとカバー部材上面部２２４ｂとにより構成されており、カバー部材壁部２２４ａとカバー部材上面部２２４ｂとは、ともに発光ダイオード素子２３からの光（波長約８５０ｎｍの光）に対して透光性（透過率が９０％以上、たとえば９２％）を有するアクリル樹脂に、導電性を有する磁性体（たとえば、Ｆｅなど）が含有されたものにより形成されている。また、透光性を有するアクリル樹脂と磁性体との重量比は、たとえば、アクリル樹脂：磁性体が、９５：５である。なお、導電性を有する磁性体は、導電性を有しない（絶縁性を有する）磁性体と比較して、光源部２２２ａにおいて発生された電磁波を、より吸収することが可能である。

また、図６に示すように、光源部２２２ａには、封止樹脂２４が設けられており、封止樹脂２４は、第１実施形態による封止樹脂２４と同様に構成されている。そして、カバー部材壁部２２４ａは、封止樹脂２４を封止樹脂２４の側面側（ＸＹ方向側）から囲むように設けられている。また、カバー部材上面部２２４ｂは、封止樹脂２４の上面側（矢印Ｚ２方向側）に設けられている。そして、封止樹脂２４は、カバー部材壁部２２４ａおよびカバー部材上面部２２４ｂから、封止樹脂２４の表面が露出しないように設けられている。

また、第２実施形態による光音響画像化装置２００のその他の構成は、第１実施形態における光音響画像化装置１００と同様である。

第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記のように、光源部２２２ａに、導電性を有するとともに磁性体が含有されたカバー部材２２４を設ける。また、カバー部材２２４を、少なくともボンディングワイヤ２７および発光面２８を覆うように発光ダイオード素子２３と少なくとも隙間Ｄを隔てて配置する。これにより、カバー部材２２４を、導電性を有する磁性体を含有（たとえば、Ｆｅなど）するように構成した場合でも、発光ダイオード素子２３などからカバー部材２２４に電流が流れるのを抑制することができる。その結果、カバー部材２２４に含有させることが可能な磁性体の種類が、絶縁性を有する磁性体（たとえば、焼結体など）に制限されるのを抑制することができるので、設計の自由度を向上させることができる。また、カバー部材２２４は、第１実施形態による封止樹脂２４（シリコーン樹脂を含む）と異なり、発光ダイオード素子２３を封止するための機能は必要ではないので、たとえば、上記のようにアクリル樹脂を用いて形成することができる。この場合、シリコーン樹脂を用いる場合に比べて、容易に、カバー部材２２４を構成することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、光源部２２２ａに、磁性体が含有された封止樹脂２４に加えて、磁性体が含有されたカバー部材２２４を設ける。これにより、光源部２２２ａに、磁性体が含有された封止樹脂２４のみを設ける場合に比べて、発光ダイオード素子２３およびボンディングワイヤ２７等から生じる電磁波を、より吸収することができる。

また、第２実施形態による光音響画像化装置２００のその他の効果は、第１実施形態における光音響画像化装置１００と同様である。

（第３実施形態）
次に、図７を参照して、第３実施形態による光音響画像化装置３００の構成について説明する。第３実施形態では、光源部に、磁性体が含有された封止樹脂と磁性体が含有されたカバー部材とが設けられていた第２実施形態による光音響画像化装置と異なり、光源部には、封止樹脂は設けられずに、磁性体が含有されたカバー部材のみが設けられている。

図７に示すように、第３実施形態による光音響画像化装置３００には、光源部３２２ａが設けられている。

そして、光源部３２２ａには、カバー部材３２４が設けられている。また、カバー部材３２４は、導電性を有するとともに、磁性体が含有されており、第２実施形態によるカバー部材２２４と同様に配置されている。また、カバー部材３２４は、カバー部材３２４と発光ダイオード素子２３とボンディングワイヤ２７との隙間の空間を密閉するように設けられている。すなわち、カバー部材３２４の内側とカバー部材３２４の外側との空気（気体）の出入りが抑制されるように構成されている。

ここで、第３実施形態では、光源部３２２ａには、封止ガス３２０ａが封入されている。封止ガス３２０ａは、上記したカバー部材３２４と発光ダイオード素子２３とボンディングワイヤ２７とにより密閉された空間に封入されている。そして、封止ガス３２０ａは、不活性ガス（たとえば、窒素ガスなど）からなる。なお、封止ガス３２０ａは、乾燥気体（たとえば、水分を含まない空気など）からなっていてもよい。

また、第３実施形態による光音響画像化装置３００のその他の構成は、第１実施形態における光音響画像化装置１００と同様である。

第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第３実施形態では、上記のように、光源部３２２ａに、不活性ガスまたは乾燥気体により構成されている封止ガス３２０ａを設ける。そして、封止ガス３２０ａを、密閉されたカバー部材３２４と発光ダイオード素子２３とボンディングワイヤ２７と発光面２８との隙間の空間に封入する。これにより、発光ダイオード素子２３とボンディングワイヤ２７とは、水分を含んだ大気と接触することが抑制されるので、封止樹脂２４を設けない場合でも、大気中の水分等に起因する発光ダイオード素子２３およびボンディングワイヤ２７の劣化を抑制することができる。また、第３実施形態による光音響画像化装置３００のその他の効果は、第１実施形態における光音響画像化装置１００と同様である。

（第４実施形態）
次に、図８を参照して、第４実施形態による光音響画像化装置４００の構成について説明する。第４実施形態では、光源部に、磁性体が含有された封止樹脂やカバー部材が設けられていた、第１〜第３実施形態による光音響画像化装置とは異なり、プローブ部に、磁性体が含有された音響カプラが設けられている。

図８に示すように、第４実施形態による光音響画像化装置４００には、プローブ部４２０が設けられている。

そして、プローブ部４２０は、プローブ本体部２０ａと、照明部２０ｂおよび２０ｃと、音響カプラ４２０ａとが設けられている。

ここで、第４実施形態では、音響カプラ４２０ａは、磁性体（たとえば、Ｆｅなど）が含有されているとともに音響波検出部２１（図５参照）の音響インピーダンスと被検体１０の音響インピーダンスとを整合させることが可能に構成されている。また、音響カプラ４２０ａは、発光ダイオード素子２３が光を照射する側（矢印Ｚ２方向側）において、照明部２０ｂおよび２０ｃを覆うように設けられ、発光ダイオード素子２３が光を照射する際に被検体１０に接触するように設けられている。

具体的には、音響カプラ４２０ａは、樹脂（シリコーン樹脂）、ゴム（たとえば、ブタジエン系ゴムなど）、樹脂とゴムとの混合物（シリコーン樹脂とブタジエン系ゴムとの混合物）、または、ゴム（ブタジエン系ゴム）と酸化亜鉛との混合物などのいずれかの材料により構成されている。そして、音響カプラ４２０ａは、被検体１０の音響インピーダンスに音響波検出部２１よりも近い音響インピーダンスを有するとともに、音響波Ａが音響カプラ４２０ａの内部を伝搬する際に、比較的減衰が小さい材料により構成されている。

また、音響カプラ４２０ａは、上記した樹脂、ゴム、樹脂とゴムとの混合物、または、ゴムと酸化亜鉛との混合物などに、磁性体（たとえば、Ｆｅなど）が含有されるように構成されている。

そして、音響カプラ４２０ａは、プローブ部２０ａの被検体１０側（矢印Ｚ２方向側）の表面と、照明部２０ｂの被検体１０側（矢印Ｚ２方向側）の表面および照明部２０ｂの側面（矢印Ｘ１方向側）と、照明部２０ｃの被検体１０側の表面および照明部２０ｃの側面（矢印Ｘ２方向側）とに密着されるとともに接着されることにより、取付けられている。すなわち、音響カプラ４２０ａは、発光ダイオード素子２３が光を照射する側（矢印Ｚ２方向側）に照明部２０ｂおよび２０ｃを覆うように設けられている。

そして、音響カプラ４２０ａは、柔軟性および粘弾性を有するように構成されており、被検体１０の表面（たとえば、皮膚曲面）への密着性を有するように構成されている。

また、第４実施形態による光音響画像化装置４００のその他の構成は、第１実施形態における光音響画像化装置１００と同様である。

第４実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第４実施形態では、上記のように、プローブ部４２０に、磁性体が含有されているとともに音響波検出部２１の音響インピーダンスと被検体１０の音響インピーダンスとを整合させることが可能に構成されている音響カプラ４２０ａを設ける。そして、音響カプラ４２０ａを、発光ダイオード素子２３が光を照射する側（矢印Ｚ２方向側）に照明部２０ｂおよび２０ｃを覆うように設けて、発光ダイオード素子２３が光を照射する際に被検体１０に接触するように設ける。これにより、発光ダイオード素子２３が光を発生させることに起因する電磁波が音響波検出部２１に侵入するのを抑制しながら、被検体１０から音響波検出部２１へ向かう音響波Ａおよび超音波Ｂ２の反射を抑制することができる。その結果、音響波検出部２１は、被検体１０から音響波Ａおよび超音波Ｂ２を効率よく検出することができる。また、第４実施形態による光音響画像化装置４００のその他の効果は、第１実施形態における光音響画像化装置１００と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１〜第４実施形態では、本発明の発光素子として、発光ダイオード素子を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、発光素子として、発光ダイオード素子以外の発光素子を用いてもよい。たとえば、発光素子として、半導体レーザを用いてもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、本発明の発光素子被覆部材に含有される磁性体として、Ｆｅ、磁性を有する焼結体、および、フェライト系材料を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、発光素子被覆部材に含有される磁性体として、Ｎｉ、Ｃｏ、および、Ｇｄなどの強磁性金属や、パーマロイ（登録商標）、スーパーマロイ（登録商標）、パーメンジュール、センダスト（登録商標）、ＳｍＣｏ、および、ＮｄＦｅＢ等の強磁性合金または焼結体や、その他の強磁性酸化物を用いてもよい。

また、上記第３実施形態では、本発明のカバー部材の材料として、アクリル樹脂を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、カバー部材の材料として、アクリル樹脂以外の材料を用いるように構成してもよい。たとえば、カバー部材の材料として、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などの透光性を有するポリマーを用いるように構成してもよい。

また、上記第１実施形態では、本発明の磁性体が含有された封止樹脂を、発光ダイオード素子が光を照射する方向に１層設けるように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、磁性体が含有された封止樹脂を、発光ダイオード素子が光を照射する方向に２層以上設けるように構成してもよい。たとえば、図９に示す第１変形例のように、磁性体が含有された第１封止樹脂５２４ａおよび第２封止樹脂５２４ｂの２層の封止樹脂を、発光ダイオード素子２３が光を照射する方向に設けるように構成してもよい。

ここで、第１変形例による光源部５２２ａは、図９に示すように、絶縁性を有する磁性体が含有されている第１封止樹脂５２４ａと、導電性を有する磁性体が含有されている第２封止樹脂５２４ｂとを含む。そして、第１封止樹脂５２４ａは、発光ダイオード素子２３とボンディングワイヤ２７とを封止するように設けられている。また、第２封止樹脂５２４ｂは、第１封止樹脂５２４ａの被検体１０側（矢印Ｚ２方向側）を覆うように設けられている。そして、導電性を有する磁性体が含有されている第２封止樹脂５２４ｂを設けることにより、第１封止樹脂５２４ａのみを設ける場合に比べて、発光ダイオード素子２３およびボンディングワイヤ２７などから生じる電磁波を、より確実に吸収することが可能に構成されている。

また、上記第２実施形態では、本発明の封止樹脂およびカバー部材の両方に、磁性体を含有させるように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、封止樹脂およびカバー部材のうちの少なくとも一方に、磁性体を含有させるように構成してもよい。たとえば、封止樹脂およびカバー部材のうちのカバー部材に、磁性体を含有させるとともに、封止樹脂には、磁性体を含有させないように構成してもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、本発明の封止樹脂またはカバー部材の被検体側の面（封止樹脂またはカバー部材の上面）を、平面（平坦面）に形成するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、封止樹脂またはカバー部材の被検体側の面（封止樹脂またはカバー部材の上面）を、平面以外に形成するように構成してもよい。たとえば、封止樹脂またはカバー部材の被検体側の面を、ドーム状の曲面を有するように構成してもよい。

また、上記第２および第３実施形態では、本発明のカバー部材壁部およびカバー部材上面部の両方を、透光性を有するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、カバー部材壁部およびカバー部材上面部のうちの少なくともカバー部材上面部が透光性を有するように構成されていればよい。たとえば、カバー部材壁部を、透光性を有さないように構成して、不要な方向への光の照射を抑制するように構成してもよい。

また、上記第２および第３実施形態では、本発明のカバー部材を、導電性を有する磁性体を含有するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、カバー部材を、導電性を有する磁性体以外を含有するように構成してもよい。たとえば、カバー部材を、絶縁性を有する磁性体を含有するように構成してもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、本発明のプローブ部をリニア型の形状により構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、プローブ部をリニア型以外の形状により構成してもよい。たとえば、プローブ部をコンベックス型の形状により構成してもよいし、セクタ型の形状により構成してもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、本発明の発光素子として発光ダイオード素子を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、発光素子として発光ダイオード素子以外の発光素子を用いてもよい。たとえば、図１０に示す第２変形例および第３変形例のように、発光素子として半導体レーザ素子６２３または有機発光ダイオード素子７２３を用いてもよい。

ここで、第２変形例による光源部６２２ａには、図１０に示すように、半導体レーザ素子６２３が設けられている。そして、半導体レーザ素子６２３は、被検体１０に光を照射可能に構成されている。この場合、半導体レーザ素子６２３は、発光ダイオード素子と比べて、比較的指向性が高いレーザ光を被検体１０に照射することができるので、半導体レーザ素子６２３からの光の大部分を確実に被検体１０に照射することができる。

また、第３変形例による光源部７２２ａには、図１０に示すように、有機発光ダイオード素子７２３が設けられている。そして、有機発光ダイオード素子７２３は、被検体１０に光を照射可能に構成されている。この場合、有機発光ダイオード素子７２３は、薄型化が容易であり、光源部７２２ａを容易に小型化することができる。

１０ 被検体
２１ 音響波検出部（検出部）
２３ 発光ダイオード素子（発光素子）
２４ 封止樹脂（発光素子被覆部材、樹脂部材）
２７ ボンディングワイヤ
２８ 発光面
１００、２００、３００、４００ 光音響画像化装置
２２４、３２４ カバー部材（発光素子被覆部材、樹脂部材）
４２０ａ 音響カプラ（発光素子被覆部材）
５２４ａ 第１封止樹脂（発光素子被覆部材、樹脂部材）
５２４ｂ 第２封止樹脂（発光素子被覆部材、樹脂部材）
６２３ 半導体レーザ素子（発光素子）
７２３ 有機発光ダイオード素子（発光素子）

Claims (8)

1. 被検体に光を照射することが可能な発光素子と、
   前記発光素子から前記被検体に照射された光が、前記被検体の内部の検出対象物により吸収されることにより発生する音響波を検出する検出部と、
   前記発光素子が光を照射する側に前記発光素子を覆うように設けられ、磁性を有するように構成されている発光素子被覆部材とを備える、光音響画像化装置。
2. 前記発光素子被覆部材は、透光性を有するとともに、磁性体が含有された樹脂部材を含む、請求項１に記載の光音響画像化装置。
3. 前記発光素子に電力を供給するボンディングワイヤをさらに備え、
   前記発光素子は、光を発光する面である発光面を含み、
   前記発光素子被覆部材は、絶縁性を有するとともに、磁性体が含有された封止樹脂を含み、
   前記封止樹脂は、少なくとも前記ボンディングワイヤおよび前記発光面を封止するように設けられている、請求項１または２に記載の光音響画像化装置。
4. 前記発光素子に電力を供給するボンディングワイヤをさらに備え、
   前記発光素子は、光を発光する面である発光面を含み、
   前記発光素子被覆部材は、導電性を有するとともに、磁性体が含有されたカバー部材を含み、
   前記カバー部材は、少なくとも前記ボンディングワイヤおよび前記発光面を覆うように前記発光素子と所定の隙間を隔てて配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
5. 前記発光素子被覆部材は、磁性体が含有されているとともに前記検出部の音響インピーダンスと前記被検体の音響インピーダンスとを整合させることが可能に構成されている音響カプラを含み、
   前記音響カプラは、前記発光素子が光を照射する側に前記発光素子を覆うように設けられ、前記発光素子が光を照射する際に前記被検体に接触するように設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
6. 前記発光素子は、発光ダイオード素子により構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
7. 前記発光素子は、半導体レーザ素子により構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。
8. 前記発光素子は、有機発光ダイオード素子により構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光音響画像化装置。

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