[發(fā)明專利]光聲測(cè)量裝置和與其一起使用的探頭單元

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280020727.5
• 申請(qǐng)日: 2012-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN103491879A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 入澤覺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 富士膠片株式會(huì)社
• 主分類號(hào): A61B8/12
• 分類號(hào): A61B8/12
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 李佳;穆德駿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于通過(guò)光的投射測(cè)量在被檢體中生成的光聲波的光聲測(cè)量裝置和與其一起使用的探頭單元。

背景技術(shù)

通常，超聲波成像被已知為用于獲取被檢體的內(nèi)部層析圖像的方法，其中，通過(guò)將超聲波投射到被檢體中并且檢測(cè)從被檢體的內(nèi)部反射的超聲波，來(lái)生成超聲圖像，并且獲得被檢體的內(nèi)部的形態(tài)層析圖像。同時(shí)，在被檢體檢驗(yàn)領(lǐng)域中，近年來(lái)進(jìn)行了對(duì)于不僅顯示形態(tài)圖像而且顯示功能層析圖像的系統(tǒng)的開發(fā)。作為這樣的系統(tǒng)之一，已知使用光聲譜的系統(tǒng)。在光聲譜中，將具有預(yù)定波長(zhǎng)的光(例如，可見光、近紅外光、或中紅外光)投射到被檢體上，并且檢測(cè)作為由于特定物質(zhì)吸收光能的結(jié)果而在被檢體中生成的彈性波的光聲波，并且定量地測(cè)量特定物質(zhì)的密度(專利文獻(xiàn)1)。被檢體中的特定物質(zhì)例如是血液中的葡萄糖或血紅蛋白等。以上述方式檢測(cè)光聲波并且基于檢測(cè)到的信號(hào)生成光聲圖像的技術(shù)被稱為光聲成像(PAI：Photoacoustic?Imaging)或者光聲層析(PAT：Photoacoustic?Tomography)。

通常，使用這樣的光聲效應(yīng)(光聲測(cè)量)的測(cè)量具有以下問(wèn)題。即，通過(guò)吸收和散射，在被檢體內(nèi)部傳播的同時(shí)，被投射到被檢體上的光的強(qiáng)度被大大衰減。另外，通過(guò)吸收和散射，在被檢體內(nèi)部傳播的同時(shí)，基于投射的光而在被檢體內(nèi)部生成的光聲波的強(qiáng)度也被衰減。從而，很難通過(guò)光聲測(cè)量獲得被檢體的深部分的信息。為了解決該問(wèn)題，可以想到通過(guò)增加投射到被檢體中的光的能量來(lái)增強(qiáng)將被生成的光聲波。

[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]

[專利文獻(xiàn)]

專利文獻(xiàn)1：日本未審查專利公布No.2010-012295

發(fā)明內(nèi)容

如果光聲測(cè)量所需的具有高能量(不小于1mJ)的測(cè)定光由光纖來(lái)引導(dǎo)，則光纖的端面很可能被損壞，由此引起光纖的耐久性的問(wèn)題。當(dāng)將測(cè)定光輸入到光纖時(shí)，光纖的端面通常被放在聚光透鏡的焦點(diǎn)附近的位置，使得測(cè)定光的光束直徑適合在光纖的芯體直徑范圍內(nèi)。但是，當(dāng)由聚光透鏡聚集時(shí)，測(cè)定光太急劇地聚集并且能量被局部集中，并且光纖的端面的損壞以能量集中部分作為起點(diǎn)進(jìn)一步發(fā)展?？梢韵氲?，光纖的端面由近焦點(diǎn)位置代替，但是在該情況下，可能產(chǎn)生諸如局部能量集中和光纖內(nèi)損壞、能量耦合損失增加等的問(wèn)題，使得不能對(duì)其期望顯著效果。

考慮上述情況開發(fā)了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目標(biāo)在于，在通過(guò)使用光纖引導(dǎo)測(cè)定光執(zhí)行光聲測(cè)量時(shí)，提供能夠引導(dǎo)高能量測(cè)定光同時(shí)防止光纖的端面損壞的光聲測(cè)量裝置以及與該裝置一起使用的探頭單元。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的光聲測(cè)量裝置包括：光投射單元，該光投射單元將測(cè)定光投射到被檢體中；電聲變換器單元，該電聲變換器單元檢測(cè)通過(guò)測(cè)定光的投射而在被檢體中生成的光聲波，并且將光聲波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；以及信號(hào)測(cè)量單元，該信號(hào)測(cè)量單元基于電信號(hào)執(zhí)行信號(hào)測(cè)量，該裝置進(jìn)一步包括：

擴(kuò)散板，該擴(kuò)散板擴(kuò)散從光學(xué)系統(tǒng)的上游側(cè)輸入的測(cè)定光；

聚光透鏡系統(tǒng)，該聚光透鏡系統(tǒng)聚集由擴(kuò)散板擴(kuò)散的測(cè)定光；以及

光纖纜線，包括具有芯體/覆層結(jié)構(gòu)的光纖和在聚光透鏡系統(tǒng)側(cè)上的端部處的耐光能結(jié)構(gòu)，并且被布置成使得從一端輸入由聚光透鏡聚集的測(cè)定光，

其中，光投射單元投射由光纖纜線引導(dǎo)的測(cè)定光。

在此使用的術(shù)語(yǔ)“耐光能結(jié)構(gòu)”是指用于防止由測(cè)定光能量導(dǎo)致?lián)p壞的結(jié)構(gòu)。

在根據(jù)本發(fā)明的光聲測(cè)量裝置中，聚光透鏡系統(tǒng)聚集測(cè)定光，使得測(cè)定光的最小光束直徑不小于光纖的芯體直徑的1/2；并且光纖纜線被布置成使得在測(cè)定光的光束直徑不小于光纖的芯體直徑的1/2的情況下輸入測(cè)定光。

在根據(jù)本發(fā)明的光聲測(cè)量裝置中，入射在擴(kuò)散板上時(shí)測(cè)定光的發(fā)散角、擴(kuò)散板的擴(kuò)散角θ、聚光透鏡系統(tǒng)的焦距f、以及光纖的芯體直徑d優(yōu)選滿足以下給出的公式(1)：