特許 6029521 光音響波測定装置、方法、プログラム、記録媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6029521

(24)【登録日】2016年10月28日

(45)【発行日】2016年11月24日

(54)【発明の名称】光音響波測定装置、方法、プログラム、記録媒体

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/13 20060101AFI20161114BHJP

【ＦＩ】

   A61B8/13ZDM

【請求項の数】9

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2013-84519(P2013-84519)

(22)【出願日】2013年4月15日

(65)【公開番号】特開2014-204868(P2014-204868A)

(43)【公開日】2014年10月30日

【審査請求日】2015年9月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】390005175

【氏名又は名称】株式会社アドバンテスト

(74)【代理人】

【識別番号】100097490

【弁理士】

【氏名又は名称】細田 益稔

(72)【発明者】

【氏名】伊田 泰一郎

【審査官】 門田 宏

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００６−５２７０５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００４／１０７９７１（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 特開昭６０−１０８０４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１７４８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１６１４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０２４９９１６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−２０１７４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ８／００ − ８／１５

Ａ６１Ｂ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光を出力する光出力部と、前記光により測定対象において発生した光音響波を受けて電気信号に変換する複数の光音響波検知部とを有する光音響波測定器から前記電気信号を受ける光音響波測定装置であって、
前記光音響波検知部の各々が出力する前記電気信号の時間のずれが所定範囲内にあるかを判定する時間ずれ判定部と、
前記時間ずれ判定部により、前記電気信号の時間のずれが前記所定範囲内にあると判定された場合に、前記測定対象において前記光音響波が発生した光音響波発生部分の位置を測定する位置測定部と、
を備えた光音響波測定装置。

【請求項2】

請求項１に記載の光音響波測定装置であって、
前記位置測定部が、前記光出力部の延長線上に前記光音響波発生部分が存在するものとして、前記光音響波発生部分の位置を測定する、
光音響波測定装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の光音響波測定装置であって、
前記所定範囲が、０以上かつ所定の時間閾値以下の範囲である、
光音響波測定装置。

【請求項4】

請求項１または２に記載の光音響波測定装置であって、
前記所定範囲が、
前記光出力部の延長線上に前記光音響波発生部分が存在したと仮定した場合の前記光音響波検知部の各々が出力する前記電気信号の時間のずれを含む、
光音響波測定装置。

【請求項5】

請求項４に記載の光音響波測定装置であって、
前記所定範囲が０を含まない、
光音響波測定装置。

【請求項6】

請求項１に記載の光音響波測定装置であって、
前記光音響波検知部の各々が出力する前記電気信号の大きさと、所定の大きさ閾値との大小関係を判定する大きさ判定部を備え、
前記位置測定部が、前記大きさ判定部により、前記電気信号の大きさが前記大きさ閾値を超えていると判定され、かつ、前記時間ずれ判定部により、前記電気信号の時間のずれが前記所定範囲内にあると判定された場合に、前記測定対象において前記光音響波が発生した光音響波発生部分の位置を測定する、
光音響波測定装置。

【請求項7】

光を出力する光出力部と、前記光により測定対象において発生した光音響波を受けて電気信号に変換する複数の光音響波検知部とを有する光音響波測定器から前記電気信号を受けて光音響波を測定する光音響波測定方法であって、
前記光音響波検知部の各々が出力する前記電気信号の時間のずれが所定範囲内にあるかを判定する時間ずれ判定工程と、
前記時間ずれ判定工程により、前記電気信号の時間のずれが前記所定範囲内にあると判定された場合に、前記測定対象において前記光音響波が発生した光音響波発生部分の位置を測定する位置測定工程と、
を備えた光音響波測定方法。

【請求項8】

光を出力する光出力部と、前記光により測定対象において発生した光音響波を受けて電気信号に変換する複数の光音響波検知部とを有する光音響波測定器から前記電気信号を受けて光音響波を測定する光音響波測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記光音響波測定処理は、
前記光音響波検知部の各々が出力する前記電気信号の時間のずれが所定範囲内にあるかを判定する時間ずれ判定工程と、
前記時間ずれ判定工程により、前記電気信号の時間のずれが前記所定範囲内にあると判定された場合に、前記測定対象において前記光音響波が発生した光音響波発生部分の位置を測定する位置測定工程と、
を備えたプログラム。

【請求項9】

光を出力する光出力部と、前記光により測定対象において発生した光音響波を受けて電気信号に変換する複数の光音響波検知部とを有する光音響波測定器から前記電気信号を受けて光音響波を測定する光音響波測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、
前記光音響波測定処理は、
前記光音響波検知部の各々が出力する前記電気信号の時間のずれが所定範囲内にあるかを判定する時間ずれ判定工程と、
前記時間ずれ判定工程により、前記電気信号の時間のずれが前記所定範囲内にあると判定された場合に、前記測定対象において前記光音響波が発生した光音響波発生部分の位置を測定する位置測定工程と、
を備えた記録媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光音響センサを用いたターゲットの位置測定に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、２個以上の光音響センサを用いて光音響波を検出することにより、測定対象を測定することが知られている（例えば、特許文献１を参照）。光音響センサは、光を測定対象に照射する。すると、測定対象内のターゲットに光が吸収される。これにより、ターゲット（光音響波発生部分）が光音響波を発生する。この光音響波を光音響センサが検出する。ターゲットの真上に光音響センサが位置すると、光音響波を検出できる。これにより、ターゲットの位置を測定することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４−２０１７４９号公報

【特許文献2】特開２００９−３９２６６号公報

【特許文献3】特開２０１０−６３６１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、ターゲット（光音響波発生部分）が発生する光音響波は、ターゲットの真上にのみ伝搬するわけではなく、ターゲットの斜め上方にも伝搬する。よって、光音響センサがターゲットの斜め上方に伝搬する光音響波を検出してしまった場合、光音響センサの真下にはターゲットが無い。このような場合には、ターゲットの位置の測定に誤差が生じる。

【0005】

そこで、本発明は、光音響測定器による光音響波発生部分の位置の測定を正確に行うことを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明にかかる光音響波測定装置は、光を出力する光出力部と、前記光により前記測定対象において発生した光音響波を受けて電気信号に変換する複数の光音響波検知部とを有する光音響波測定器から前記電気信号を受ける光音響波測定装置であって、前記光音響波検知部の各々が出力する前記電気信号の時間のずれが所定範囲内にあるかを判定する時間ずれ判定部と、前記時間ずれ判定部により、前記電気信号の時間のずれが前記所定範囲内にあると判定された場合に、前記測定対象において前記光音響波が発生した光音響波発生部分の位置を測定する位置測定部とを備えるように構成される。

【0007】

上記のように構成された光音響波測定装置によれば、光を出力する光出力部と、前記光により前記測定対象において発生した光音響波を受けて電気信号に変換する複数の光音響波検知部とを有する光音響波測定器から前記電気信号を受ける光音響波測定装置が提供される。時間ずれ判定部が、前記光音響波検知部の各々が出力する前記電気信号の時間のずれが所定範囲内にあるかを判定する。位置測定部が、前記時間ずれ判定部により、前記電気信号の時間のずれが前記所定範囲内にあると判定された場合に、前記測定対象において前記光音響波が発生した光音響波発生部分の位置を測定する。

【0008】

なお、本発明にかかる光音響波測定装置は、前記位置測定部が、前記光出力部の延長線上に前記光音響波発生部分が存在するものとして、前記光音響波発生部分の位置を測定するようにしてもよい。

【0009】

なお、本発明にかかる光音響波測定装置は、前記所定範囲が、０以上かつ所定の時間閾値以下の範囲であるようにしてもよい。

【0010】

なお、本発明にかかる光音響波測定装置は、前記所定範囲が、前記光出力部の延長線上に前記光音響波発生部分が存在したと仮定した場合の前記光音響波検知部の各々が出力する前記電気信号の時間のずれを含むようにしてもよい。

【0011】

なお、本発明にかかる光音響波測定装置は、前記所定範囲が０を含まないようにしてもよい。

【0012】

なお、本発明にかかる光音響波測定装置は、前記光音響波検知部の各々が出力する前記電気信号の大きさと、所定の大きさ閾値との大小関係を判定する大きさ判定部を備え、前記位置測定部が、前記大きさ判定部により、前記電気信号の大きさが前記大きさ閾値を超えていると判定され、かつ、前記時間ずれ判定部により、前記電気信号の時間のずれが前記所定範囲内にあると判定された場合に、前記測定対象において前記光音響波が発生した光音響波発生部分の位置を測定するようにしてもよい。

【0013】

本発明は、光を出力する光出力部と、前記光により前記測定対象において発生した光音響波を受けて電気信号に変換する複数の光音響波検知部とを有する光音響波測定器から前記電気信号を受けて光音響波を測定する光音響波測定方法であって、前記光音響波検知部の各々が出力する前記電気信号の時間のずれが所定範囲内にあるかを判定する時間ずれ判定工程と、前記時間ずれ判定工程により、前記電気信号の時間のずれが前記所定範囲内にあると判定された場合に、前記測定対象において前記光音響波が発生した光音響波発生部分の位置を測定する位置測定工程とを備えた光音響波測定方法である。

【0014】

本発明は、光を出力する光出力部と、前記光により前記測定対象において発生した光音響波を受けて電気信号に変換する複数の光音響波検知部とを有する光音響波測定器から前記電気信号を受けて光音響波を測定する光音響波測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記光音響波測定処理は、前記光音響波検知部の各々が出力する前記電気信号の時間のずれが所定範囲内にあるかを判定する時間ずれ判定工程と、前記時間ずれ判定工程により、前記電気信号の時間のずれが前記所定範囲内にあると判定された場合に、前記測定対象において前記光音響波が発生した光音響波発生部分の位置を測定する位置測定工程とを備えたプログラムである。

【0015】

本発明は、光を出力する光出力部と、前記光により前記測定対象において発生した光音響波を受けて電気信号に変換する複数の光音響波検知部とを有する光音響波測定器から前記電気信号を受けて光音響波を測定する光音響波測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、前記光音響波測定処理は、前記光音響波検知部の各々が出力する前記電気信号の時間のずれが所定範囲内にあるかを判定する時間ずれ判定工程と、前記時間ずれ判定工程により、前記電気信号の時間のずれが前記所定範囲内にあると判定された場合に、前記測定対象において前記光音響波が発生した光音響波発生部分の位置を測定する位置測定工程とを備えた記録媒体である。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第一の実施形態にかかる光音響波測定器１の断面図である。

【図2】本発明の第一の実施形態にかかる光音響波測定器１の平面図である。

【図3】本発明の第一の実施形態にかかる光音響波測定装置４０の構成を示す機能ブロック図である。

【図4】第一の実施形態にかかる光音響波測定装置４０の電気信号測定部４１、４２の測定結果である時間と電圧との関係を示す図であり、図１（ａ）における光音響波測定器１から得られた電気信号の測定結果（図４（ａ））、図１（ｂ）における光音響波測定器１から得られた電気信号の測定結果（図４（ｂ））および図１（ｃ）における光音響波測定器１から得られた電気信号の測定結果（図４（ｃ））を示す図である。

【図5】本発明の第二の実施形態にかかる光音響波測定器１の断面図（図５（ａ））、平面図（図５（ｂ））である。

【図6】本発明の第二の実施形態にかかる光音響波測定器１を測定対象２に沿って走査しているときの光音響波測定器１の断面図である。

【図7】第二の実施形態にかかる光音響波測定装置４０の電気信号測定部４１、４２の測定結果である時間と電圧との関係を示す図であり、図６（ａ）における光音響波測定器１から得られた電気信号の測定結果（図７（ａ））、図６（ｂ）における光音響波測定器１から得られた電気信号の測定結果（図７（ｂ））および図６（ｃ）における光音響波測定器１から得られた電気信号の測定結果（図７（ｃ））を示す図である。

【図8】光音響波測定器１が光音響波検知部を３個有するときの光音響波測定器１の平面図（図８（ａ））、４個有するときの光音響波測定器１の平面図（図８（ｂ））である。

【図9】本発明の第一の実施形態の変形例にかかる光音響波測定装置４０の構成を示す機能ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

【0018】

第一の実施形態
図１は、本発明の第一の実施形態にかかる光音響波測定器１の断面図である。図２は、本発明の第一の実施形態にかかる光音響波測定器１の平面図である。光音響波測定器１は、光音響波検知部１１、１２、光ファイバ（光出力部）２０を備える。光音響波測定器１は、測定対象２に接しており、測定対象２の上を例えば左から右に走査する。

【0019】

図１（ａ）が、血液２ａから遠くに位置する光音響波測定器１を示す。図１（ａ）に図示の光音響波測定器１を右に走査すると、図１（ｂ）に示すように、血液２ａからやや遠くに位置するようになる。図１（ｂ）に図示の光音響波測定器１を右に走査すると、図１（ｃ）に示すように、血液２ａの真上に位置するようになる。

【0020】

光ファイバ（光出力部）２０は、光（例えば、パルス光Ｐであるが連続光とすることも考えられる）を出力する。なお、光ファイバ２０は、光音響波測定器１の外部のパルス光源（図示省略）に接続されている。光ファイバ２０は、光音響波測定器１を貫通する。また、光ファイバ２０が出力するパルス光Ｐは、図示の便宜上、図１（ｃ）の場合のみ図示している。

【0021】

測定対象２は、例えば人間の指の腹である。測定対象２には血管内の血液２ａがあり、血管内の血液２ａがパルス光Ｐを受けると、光音響波Ｗａ１、Ｗａ２（図１（ａ）参照）、光音響波Ｗｂ１、Ｗｂ２（図１（ｂ）参照）、光音響波Ｗｃ１、Ｗｃ２（図１（ｃ）参照）を発生する。

【0022】

光音響波検知部１１、１２は、光音響波Ｗａ１、Ｗａ２、Ｗｂ１、Ｗｂ２、Ｗｃ１、Ｗｃ２を受けて、電気信号（例えば、電圧）に変換する。光音響波検知部１１、１２は、複数あるものとする。例えば、図１および図２に図示したように、光音響波検知部１１、１２は、２個あるものとする。

【0023】

光音響波検知部１１、１２は、それぞれが、図示省略した周知のバッキング材、圧電素子、電極およびスペーサを有する。スペーサは測定対象２に接し、電極はスペーサに載せられ、圧電素子は電極に載せられ、バッキング材は圧電素子に載せられている。光音響波Ｗａ１、Ｗａ２、Ｗｂ１、Ｗｂ２、Ｗｃ１、Ｗｃ２が、圧電素子により電気信号（例えば、電圧）に変換され、電極を介して、外部に取り出される。

【0024】

なお、図２を参照して、光音響波検知部１１、１２は、光ファイバ２０から、走査方向に、共に距離Ｘ０だけ離れている。

【0025】

図３は、本発明の第一の実施形態にかかる光音響波測定装置４０の構成を示す機能ブロック図である。光音響波測定装置４０は、電気信号測定部４１、４２、大きさ判定部４４、時間ずれ判定部４６、位置測定部４８を備える。光音響波測定装置４０は、光音響波測定器１の光音響波検知部１１、１２から電気信号を受ける。

【0026】

電気信号測定部４１は、光音響波検知部１１から電気信号を受け、その測定結果（例えば、時間と電圧との関係）を出力する（図４のＷａ１、Ｗｂ１、Ｗｃ１参照）。電気信号測定部４２は、光音響波検知部１２から電気信号を受け、その測定結果（例えば、時間と電圧との関係）を出力する（図４のＷａ２、Ｗｂ２、Ｗｃ２参照）。

【0027】

大きさ判定部４４は、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の測定結果を、電気信号測定部４１、４２から受ける。そして、大きさ判定部４４は、電気信号測定部４１、４２から受けた測定結果から、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の大きさと、所定の大きさ閾値ΔＶとの大小関係を判定する。

【0028】

例えば、大きさ判定部４４は、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の大きさが、いずれも所定の大きさ閾値ΔＶを超えているか否か（またはΔＶ以上か否か）を判定する。

【0029】

ここで、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の大きさが、いずれも所定の大きさ閾値ΔＶを超えていると判定された場合は、大きさ判定部４４は、電気信号測定部４１、４２から受けた測定結果を、時間ずれ判定部４６に与える。

【0030】

一方、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の大きさのいずれか一つ以上が、所定の大きさ閾値ΔＶ以下であると判定された場合（図４（ａ）参照）は、大きさ判定部４４は、電気信号測定部４１、４２から受けた測定結果を、時間ずれ判定部４６に与えない。この場合、大きさ判定部４４は、光音響波測定器１が血液２ａから遠くに位置する旨の判定結果（図１（ａ）参照）を出力するようにしてもよい。

【0031】

時間ずれ判定部４６は、大きさ判定部４４を介して、電気信号測定部４１、４２から測定結果を受ける。そして、時間ずれ判定部４６は、電気信号測定部４１、４２から受けた測定結果から、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の時間のずれが所定範囲内（例えば、０以上かつ所定の時間閾値Δｔ以下）にあるかを判定する。

【0032】

例えば、時間ずれ判定部４６は、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の立ち上がり時点の時間のずれが、０以上かつ所定の時間閾値Δｔ以下か否か（または０以上かつΔｔ未満か否か）を判定する。

【0033】

ここで、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の立ち上がり時点の時間のずれΔｔｃが、０以上かつ所定の時間閾値Δｔ以下であると判定された場合（図４（ｃ）参照）は、時間ずれ判定部４６は、光音響波測定器１が血液２ａの真上に位置する旨の判定結果（図１（ｃ）参照）を位置測定部４８に出力する。

【0034】

一方、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の立ち上がり時点の時間のずれΔｔｂが、所定の時間閾値Δｔを超えると判定された場合（図４（ｂ）参照）は、時間ずれ判定部４６は、位置測定部４８に特に何も出力しない。この場合、時間ずれ判定部４６は、光音響波測定器１が血液２ａからやや遠くに位置する旨の判定結果（図１（ｂ）参照）を出力するようにしてもよい。

【0035】

なお、時間ずれ判定部４６が、光音響波測定器１が血液２ａの真上に位置する旨の判定結果（図１（ｃ）参照）を位置測定部４８に与えるということは、大きさ判定部４４により、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の大きさが大きさ閾値ΔＶを超えていると判定され、かつ、時間ずれ判定部４６により、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の時間のずれが所定範囲内（０以上かつ所定の時間閾値Δｔ以下）にあると判定されたということを意味する。

【0036】

位置測定部４８は、時間ずれ判定部４６から光音響波測定器１が血液２ａの真上に位置する旨の判定結果（図１（ｃ）参照）を受けた場合に、測定対象２において光音響波Ｗｃ１、Ｗｃ２が発生した血液２ａ（光音響波発生部分）の位置を測定する。

【0037】

この場合、位置測定部４８は、光ファイバ（光出力部）２０の延長線上（例えば、真下）に血液２ａ（光音響波発生部分）が存在するものとして、血液２ａ（光音響波発生部分）の位置を測定する。位置測定部４８は、電気信号測定部４１、４２から測定結果を受け、血液２ａ（光音響波発生部分）の位置を測定する。例えば、測定対象２の表面を基準とした血液２ａの深さｄを測定することができる。電気信号測定部４１、４２から受けた測定結果から、血液２ａから光音響波検知部１１に光音響波Ｗｃ１が到達するのにかかった時間と、血液２ａから光音響波検知部１２に光音響波Ｗｃ２が到達するのにかかった時間とが共にＴであったことが分かったとする。すると、測定対象２内における光音響波の速度をＶｓとした場合、（Ｔ×Ｖｓ）^２＝ｄ^２＋Ｘ０^２となる。Ｘ０およびＶｓは既知であるため、血液２ａの深さｄを求めることができる。

【0038】

次に、本発明の第一の実施形態の動作を説明する。

【0039】

まず、動作説明の前に、図１（ａ）、図１（ｂ）および図１（ｃ）における光音響波測定器１の血液２ａに対する位置関係と、電気信号を大きさ閾値ΔＶおよび時間閾値Δｔと比較した結果との関係を表１に示す。

【0040】

【表1】

光音響波測定器１を走査し始めたときは、図１（ａ）に示すように、光音響波測定器１は血液２ａから遠くに位置する。

【0041】

ここで、外部のパルス光源（図示省略）がパルス光Ｐを発し、パルス光Ｐが光ファイバ２０から出力される。パルス光Ｐは、測定対象２に与えられる。

【0042】

パルス光Ｐは測定対象２の血管内の血液２ａに到達する。すると、血管内の血液２ａがパルス光Ｐを吸収し、血管内の血液２ａから疎密波（光音響波Ｗａ１、Ｗａ２）が出力される。

【0043】

光音響波Ｗａ１、Ｗａ２は、測定対象２を透過し、光音響波検知部１１、１２に到達する。光音響波検知部１１、１２は、光音響波Ｗａ１、Ｗａ２による圧力を、電気信号（例えば、電圧）に変換する。この電圧が、光音響波測定装置４０の電気信号測定部４１、４２に与えられる。

【0044】

図４は、第一の実施形態にかかる光音響波測定装置４０の電気信号測定部４１、４２の測定結果である時間と電圧との関係を示す図であり、図１（ａ）における光音響波測定器１から得られた電気信号の測定結果（図４（ａ））、図１（ｂ）における光音響波測定器１から得られた電気信号の測定結果（図４（ｂ））および図１（ｃ）における光音響波測定器１から得られた電気信号の測定結果（図４（ｃ））を示す図である。

【0045】

（ａ）光音響波測定器１が血液２ａから遠い場合
図１（ａ）に示すように、光音響波測定器１は、血液２ａから遠い。よって、光音響波Ｗａ１、Ｗａ２は微弱であり、光音響波Ｗａ１、Ｗａ２から得られた電気信号（電圧）の大きさも小さく、いずれも大きさ閾値ΔＶ以下である（図４（ａ）参照）。

【0046】

この場合、大きさ判定部４４は、電気信号測定部４１、４２から受けた測定結果を、時間ずれ判定部４６に与えない。大きさ判定部４４は、光音響波測定器１が血液２ａから遠くに位置する旨の判定結果（図１（ａ）参照）を出力する。

【0047】

（ｂ）光音響波測定器１が血液２ａからやや遠い場合
図１（ａ）に示す状態から、光音響波測定器１を走査すると、図１（ｂ）に示すように、光音響波測定器１は血液２ａからやや遠くに位置するようになる。

【0048】

図１（ｂ）に示すように、光音響波測定器１は、血液２ａからやや遠いものの、図１（ａ）に示す状態よりは血液２ａに近くなる。よって、光音響波Ｗｂ１、Ｗｂ２は、光音響波Ｗａ１、Ｗａ２よりも強くなり、光音響波Ｗｂ１、Ｗｂ２から得られた電気信号（電圧）の大きさが、いずれも大きさ閾値ΔＶを超える（図４（ｂ）参照）。

【0049】

この場合、大きさ判定部４４は、電気信号測定部４１、４２から受けた測定結果を、時間ずれ判定部４６に与える。

【0050】

図１（ｂ）に示すように、光音響波測定器１は、血液２ａからやや遠いため、光音響波Ｗｂ１の進行する距離と、光音響波Ｗｂ２の進行する距離との差異は無視できない。よって、光音響波Ｗｂ１が光音響波検知部１１に到達する時間と、光音響波Ｗｂ２が光音響波検知部１２に到達する時間との差異も無視できない。これにより、図４（ｂ）を参照して、光音響波Ｗｂ１、Ｗｂ２から得られた電気信号の立ち上がり時点の時間のずれΔｔｂは無視できない（例えば、所定の時間閾値Δｔを超える）。

【0051】

この場合、時間ずれ判定部４６は、位置測定部４８に特に何も出力しない。時間ずれ判定部４６は、光音響波測定器１が血液２ａからやや遠くに位置する旨の判定結果（図１（ｂ）参照）を出力する。

【0052】

（ｃ）光音響波測定器１が血液２ａの真上にある場合
図１（ｂ）に示す状態から、光音響波測定器１を走査すると、図１（ｃ）に示すように、光音響波測定器１は血液２ａの真上に位置するようになる。

【0053】

図１（ｃ）に示すように、光音響波測定器１は、図１（ａ）に示す状態よりも血液２ａに近くなる。よって、光音響波Ｗｃ１、Ｗｃ２は、光音響波Ｗａ１、Ｗａ２よりも強くなり、光音響波Ｗｃ１、Ｗｃ２から得られた電気信号（電圧）の大きさが、いずれも大きさ閾値ΔＶを超える（図４（ｃ）参照）。

【0054】

この場合、大きさ判定部４４は、電気信号測定部４１、４２から受けた測定結果を、時間ずれ判定部４６に与える。

【0055】

図１（ｃ）に示すように、光音響波測定器１は、血液２ａの真上にある。しかも、図２を参照して、光音響波検知部１１と光ファイバ２０との距離と、光音響波検知部１２と光ファイバ２０との距離とは共にＸ０であり等しい。このため、光音響波Ｗｃ１の進行する距離と、光音響波Ｗｃ２の進行する距離とは等しい。よって、光音響波Ｗｃ１が光音響波検知部１１に到達する時間と、光音響波Ｗｃ２が光音響波検知部１２に到達する時間とは等しい。これにより、図４（ｃ）を参照して、光音響波Ｗｃ１、Ｗｃ２から得られた電気信号の立ち上がり時点の時間のずれΔｔｃは無視できるほど小さい（例えば、所定の時間閾値Δｔ以下である）。

【0056】

この場合、時間ずれ判定部４６は、光音響波測定器１が血液２ａの真上に位置する旨の判定結果（図１（ｃ）参照）を位置測定部４８に出力する。位置測定部４８は、光ファイバ２０の延長線上（例えば、真下）に血液２ａ（光音響波発生部分）が存在するものとして、血液２ａ（光音響波発生部分）の位置を測定する。位置測定部４８は、電気信号測定部４１、４２から測定結果を受け、血液２ａ（光音響波発生部分）の位置を測定する（例えば、血液２ａの深さｄを測定する）。

【0057】

第一の実施形態によれば、光音響波測定器１の光ファイバ２０の延長線上（例えば、真下）に血液２ａ（光音響波発生部分）が存在するか（図１（ｃ）参照）、しないか（図１（ａ）、（ｂ）参照）を判定することができる。

【0058】

しかも、光音響波測定装置４０は、光音響波測定器１の光ファイバ２０の延長線上に血液２ａが存在するものとして、位置測定部４８が血液２ａの位置を測定する。ここで、光音響波測定装置４０は、実際に光音響波測定器１の光ファイバ２０の延長線上に血液２ａが存在する場合（図１（ｃ）参照）に、かかる測定を行う。よって、光音響測定器１による血液２ａの位置の測定を正確に行うことができる。

【0059】

なお、第一の実施形態において、光音響波測定装置４０が大きさ判定部４４を備えるものとして説明してきた。しかし、光音響波測定装置４０が大きさ判定部４４を備えない変形例も考えられる。

【0060】

図９は、本発明の第一の実施形態の変形例にかかる光音響波測定装置４０の構成を示す機能ブロック図である。本発明の第一の実施形態の変形例にかかる光音響波測定装置４０は、電気信号測定部４１、４２、時間ずれ判定部４６、位置測定部４８を備える。

【0061】

電気信号測定部４１、４２、位置測定部４８は、第一の実施形態（図３参照）と同様であり説明を省略する。

【0062】

時間ずれ判定部４６は、電気信号測定部４１、４２から直接（大きさ判定部４４を介さないで）、測定結果を受ける。時間ずれ判定部４６による判定法は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。

【0063】

ただし、時間ずれ判定部４６により、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の立ち上がり時点の時間のずれΔｔｂが、所定の時間閾値Δｔを超えると判定された場合は、時間ずれ判定部４６は、光音響波測定器１が血液２ａから遠くに位置する（図１（ａ）参照）か、またはやや遠くに位置する（図１（ｂ）参照）のどちらかである旨の判定結果を出力する。光音響波測定器１が血液２ａから、やや遠くに位置する場合（図１（ｂ）参照）であってもΔｔｂがΔｔを超えるのであるから、光音響波測定器１が血液２ａから遠くに位置する場合（図１（ａ）参照）であれば、Δｔｂはさらに大きくなり、なおさらΔｔｂがΔｔを超えることとなる。

【0064】

なお、光音響波測定器１が血液２ａから遠くに位置する場合（図１（ａ）参照）、光音響波Ｗａ１、Ｗａ２は微弱である。しかし、電気信号測定部４１、４２によってＳ／Ｎ比の高い精度のよい測定が可能であれば、光音響波測定器１が血液２ａから遠くに位置する場合であっても、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の立ち上がり時点の時間のずれを測定することができ、時間ずれ判定部４６による判定が行える。

【0065】

第一の実施形態の変形例にかかる光音響波測定装置４０によっても、第一の実施形態と同様な効果を奏する。なお、他の実施形態においても、光音響波測定装置４０が大きさ判定部４４を備えないような変形例による測定が可能である。

【0066】

第二の実施形態
第二の実施形態は、光音響波検知部１１、１２と、光ファイバ２０との距離が、それぞれ異なる点（図５（ｂ）参照）が、第一の実施形態と異なる。

【0067】

図５は、本発明の第二の実施形態にかかる光音響波測定器１の断面図（図５（ａ））、平面図（図５（ｂ））である。光音響波測定器１は、光音響波検知部１１、１２、光ファイバ（光出力部）２０を備える。以下、第一の実施形態にかかる光音響波測定器１と同様な部分は、同一の番号を付して説明を省略する。

【0068】

光ファイバ（光出力部）２０は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。光音響波検知部１１、１２も、第一の実施形態と同様である。ただし、光音響波検知部１１、１２の位置が、第一の実施形態と異なる。

【0069】

すなわち、光音響波検知部１１は、光ファイバ２０から、走査方向に、距離Ｘ２だけ離れている。光音響波検知部１２は、光ファイバ２０から、走査方向に、距離Ｘ１だけ離れている。なお、Ｘ１とＸ２とは異なる。

【0070】

図５（ａ）は、光音響波測定器１の光ファイバ２０が血液２ａの真上に位置する状態を図示している。ｄは、測定対象２の表面を基準とした血液２ａの深さである。

【0071】

血液２ａから光音響波検知部１１までの距離は、ｄ^２＋Ｘ２^２の平方根である。血液２ａから光音響波検知部１２までの距離は、ｄ^２＋Ｘ１^２の平方根である。すると、血液２ａから光音響波検知部１１に光音響波Ｗｃ１が到達するのにかかった時間と、血液２ａから光音響波検知部１２に光音響波Ｗｃ２が到達するのにかかった時間とのずれΔｔ０は、測定対象２内における光音響波の速度をＶｓとした場合、（（ｄ^２＋Ｘ２^２の平方根）−（ｄ^２＋Ｘ１^２の平方根））／Ｖｓとなる。ただし、上記の式によりΔｔ０を求める場合、血液２ａの深さｄは、ある程度のばらつきがあるため、おおよその代表的な値を用いることが考えられる。または、Ｘ１およびＸ２がｄよりもかなり大きい場合は、ｄを無視し、（Ｘ２−Ｘ１）／ＶｓをΔｔ０とすることも考えられる。

【0072】

なお、血液２ａから光音響波検知部１１に光音響波Ｗｃ１が到達するのにかかった時間と、血液２ａから光音響波検知部１２に光音響波Ｗｃ２が到達するのにかかった時間とのずれは、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の時間のずれとして現れる。

【0073】

すなわち、Δｔ０は、光ファイバ２０の延長線上に血液２ａ（光音響波発生部分）が存在したと仮定した場合の光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の時間のずれである。

【0074】

本発明の第二の実施形態にかかる光音響波測定装置４０は、電気信号測定部４１、４２、大きさ判定部４４、時間ずれ判定部４６、位置測定部４８を備える。本発明の第二の実施形態にかかる光音響波測定装置４０の構成は、第一の実施形態と同様であり（図３参照）、図示を省略する。以下、第一の実施形態にかかる光音響波測定装置４０と同様な部分は、同一の番号を付して説明を省略する。

【0075】

電気信号測定部４１、４２および大きさ判定部４４は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。

【0076】

時間ずれ判定部４６は、電気信号測定部４１、４２から受けた測定結果から、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の時間のずれが所定範囲内（例えば、所定の時間閾値をΔｔとした場合、（Δｔ０−Δｔ）以上かつ（Δｔ０＋Δｔ）以下）にあるかを判定する。Δｔ０は、この所定範囲の内にある。すなわち、この所定範囲は、Δｔ０を含んでいる。なお、Δｔ０−Δｔ＞０であってもよい。すなわち、この所定範囲が０を含まないようにしてもよい。

【0077】

例えば、時間ずれ判定部４６は、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の立ち上がり時点の時間のずれが、（Δｔ０−Δｔ）以上かつ（Δｔ０＋Δｔ）以下か否か（または（Δｔ０−Δｔ）を超えかつ（Δｔ０＋Δｔ）未満か否か）を判定する。

【0078】

ここで、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の立ち上がり時点の時間のずれΔｔｃが、（Δｔ０−Δｔ）以上かつ（Δｔ０＋Δｔ）以下であると判定された場合（図７（ｃ）参照）は、時間ずれ判定部４６は、光音響波測定器１の光ファイバ２０が血液２ａの真上に位置する旨の判定結果（図６（ｃ）参照）を位置測定部４８に出力する。光音響波測定器１の光ファイバ２０が血液２ａの真上に位置する場合、理想的には、Δｔｃ＝Δｔ０であるが、測定誤差および血液２ａの深さｄのばらつきなどを考慮して、Δｔ０−Δｔ≦Δｔｃ≦Δｔ０＋Δｔであれば、光音響波測定器１の光ファイバ２０が血液２ａの真上に位置する状態であると判断するものとする。

【0079】

一方、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の立ち上がり時点の時間のずれΔｔｂが、（Δｔ０−Δｔ）未満または（Δｔ０＋Δｔ）を超えると判定された場合（図７（ｂ）参照）は、時間ずれ判定部４６は、位置測定部４８に特に何も出力しない。この場合、時間ずれ判定部４６は、光音響波測定器１が血液２ａからやや遠くに位置する旨の判定結果（図６（ｂ）参照）を出力するようにしてもよい。

【0080】

なお、時間ずれ判定部４６が、光音響波測定器１の光ファイバ２０が血液２ａの真上に位置する旨の判定結果（図６（ｃ）参照）を位置測定部４８に与えるということは、大きさ判定部４４により、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の大きさが大きさ閾値ΔＶを超えていると判定され、かつ、時間ずれ判定部４６により、光音響波検知部１１、１２の各々が出力する電気信号の時間のずれが所定範囲内（（Δｔ０−Δｔ）以上かつ（Δｔ０＋Δｔ）以下）にあると判定されたということを意味する。

【0081】

位置測定部４８は、時間ずれ判定部４６から光音響波測定器１の光ファイバ２０が血液２ａの真上に位置する旨の判定結果（図６（ｃ）参照）を受けた場合に、測定対象２において光音響波Ｗｃ１、Ｗｃ２が発生した血液２ａ（光音響波発生部分）の位置を測定する。

【0082】

この場合、位置測定部４８は、光ファイバ（光出力部）２０の延長線上（例えば、真下）に血液２ａ（光音響波発生部分）が存在するものとして、血液２ａ（光音響波発生部分）の位置を測定する。位置測定部４８は、電気信号測定部４１、４２から測定結果を受け、血液２ａ（光音響波発生部分）の位置を測定する。例えば、測定対象２の表面を基準とした血液２ａの深さｄを測定することができる。電気信号測定部４１（４２）から受けた測定結果から、血液２ａから光音響波検知部１１（１２）に光音響波Ｗｃ１（Ｗｃ２）が到達するのにかかった時間が、Ｔ１（Ｔ２）であったことが分かったとする。すると、測定対象２内における光音響波の速度をＶｓとした場合、（Ｔ１×Ｖｓ）^２＝ｄ^２＋Ｘ２^２（（Ｔ２×Ｖｓ）^２＝ｄ^２＋Ｘ１^２）となる。Ｘ２（Ｘ１）およびＶｓは既知であるため、血液２ａの深さｄを求めることができる。

【0083】

次に、本発明の第二の実施形態の動作を説明する。

【0084】

図６は、本発明の第二の実施形態にかかる光音響波測定器１を測定対象２に沿って走査しているときの光音響波測定器１の断面図である。

【0085】

光音響波測定器１を走査し始めたときは、図６（ａ）に示すように、光音響波測定器１は血液２ａから遠くに位置する。

【0086】

ここで、外部のパルス光源（図示省略）がパルス光Ｐを発し、パルス光Ｐが光ファイバ２０から出力される。パルス光Ｐは、測定対象２に与えられる。

【0087】

パルス光Ｐは測定対象２の血管内の血液２ａに到達する。すると、血管内の血液２ａがパルス光Ｐを吸収し、血管内の血液２ａから疎密波（光音響波Ｗａ１、Ｗａ２）が出力される。

【0088】

光音響波Ｗａ１、Ｗａ２は、測定対象２を透過し、光音響波検知部１１、１２に到達する。光音響波検知部１１、１２は、光音響波Ｗａ１、Ｗａ２による圧力を、電気信号（例えば、電圧）に変換する。この電圧が、光音響波測定装置４０の電気信号測定部４１、４２に与えられる。

【0089】

図７は、第二の実施形態にかかる光音響波測定装置４０の電気信号測定部４１、４２の測定結果である時間と電圧との関係を示す図であり、図６（ａ）における光音響波測定器１から得られた電気信号の測定結果（図７（ａ））、図６（ｂ）における光音響波測定器１から得られた電気信号の測定結果（図７（ｂ））および図６（ｃ）における光音響波測定器１から得られた電気信号の測定結果（図７（ｃ））を示す図である。

【0090】

（ａ）光音響波測定器１が血液２ａから遠い場合
図６（ａ）に示すように、光音響波測定器１は、血液２ａから遠い。よって、光音響波Ｗａ１、Ｗａ２は微弱であり、光音響波Ｗａ１、Ｗａ２から得られた電気信号（電圧）の大きさも小さく、いずれも大きさ閾値ΔＶ以下である（図７（ａ）参照）。

【0091】

この場合、大きさ判定部４４は、電気信号測定部４１、４２から受けた測定結果を、時間ずれ判定部４６に与えない。大きさ判定部４４は、光音響波測定器１が血液２ａから遠くに位置する旨の判定結果（図６（ａ）参照）を出力する。

【0092】

（ｂ）光音響波測定器１が血液２ａからやや遠い場合
図６（ａ）に示す状態から、光音響波測定器１を走査すると、図６（ｂ）に示すように、光音響波測定器１は血液２ａからやや遠くに位置するようになる。

【0093】

図６（ｂ）に示すように、光音響波測定器１は、血液２ａからやや遠いものの、図６（ａ）に示す状態よりは血液２ａに近くなる。よって、光音響波Ｗｂ１、Ｗｂ２は、光音響波Ｗａ１、Ｗａ２よりも強くなり、光音響波Ｗｂ１、Ｗｂ２から得られた電気信号（電圧）の大きさが、いずれも大きさ閾値ΔＶを超える（図７（ｂ）参照）。

【0094】

この場合、大きさ判定部４４は、電気信号測定部４１、４２から受けた測定結果を、時間ずれ判定部４６に与える。

【0095】

図７（ｂ）に示すように、光音響波測定器１は、血液２ａからやや遠いため、光音響波Ｗｂ１の進行する距離と、光音響波Ｗｂ２の進行する距離との差異は無視できない。よって、光音響波Ｗｂ１が光音響波検知部１１に到達する時間と、光音響波Ｗｂ２が光音響波検知部１２に到達する時間との差異も無視できない。これにより、図４（ｂ）を参照して、光音響波Ｗｂ１、Ｗｂ２から得られた電気信号の立ち上がり時点の時間のずれΔｔｂは無視できない（例えば、（Δｔ０＋Δｔ）を超える）。

【0096】

この場合、時間ずれ判定部４６は、位置測定部４８に特に何も出力しない。時間ずれ判定部４６は、光音響波測定器１が血液２ａからやや遠くに位置する旨の判定結果（図６（ｂ）参照）を出力する。

【0097】

（ｃ）光音響波測定器１の光ファイバ２０が血液２ａの真上にある場合
図６（ｂ）に示す状態から、光音響波測定器１を走査すると、図６（ｃ）に示すように、光音響波測定器１の光ファイバ２０は血液２ａの真上に位置するようになる。

【0098】

図６（ｃ）に示すように、光音響波測定器１は、図６（ａ）に示す状態よりも血液２ａに近くなる。よって、光音響波Ｗｃ１、Ｗｃ２は、光音響波Ｗａ１、Ｗａ２よりも強くなり、光音響波Ｗｃ１、Ｗｃ２から得られた電気信号（電圧）の大きさが、いずれも大きさ閾値ΔＶを超える（図７（ｃ）参照）。

【0099】

この場合、大きさ判定部４４は、電気信号測定部４１、４２から受けた測定結果を、時間ずれ判定部４６に与える。

【0100】

図６（ｃ）に示すように、光音響波測定器１の光ファイバ２０は、血液２ａの真上にある。ここで、図５を参照して、光音響波検知部１１と光ファイバ２０との距離はＸ２であり、光音響波検知部１２と光ファイバ２０との距離はＸ１であり、Ｘ１とＸ２とは異なる。このため、光音響波Ｗｃ１の進行する距離と、光音響波Ｗｃ２の進行する距離とは異なる。よって、光音響波Ｗｃ１が光音響波検知部１１に到達する時間と、光音響波Ｗｃ２が光音響波検知部１２に到達する時間とは異なる。両者の時間のずれは、先に説明したとおり、Δｔ０である。

【0101】

これにより、図７（ｃ）を参照して、光音響波Ｗｃ１、Ｗｃ２から得られた電気信号の立ち上がり時点の時間のずれΔｔｃは、ほぼΔｔ０に等しい（例えば、Δｔ０−Δｔ≦Δｔｃ≦Δｔ０＋Δｔである）。

【0102】

この場合、時間ずれ判定部４６は、光音響波測定器１の光ファイバ２０が血液２ａの真上に位置する旨の判定結果（図７（ｃ）参照）を位置測定部４８に出力する。位置測定部４８は、光ファイバ２０の延長線上（例えば、真下）に血液２ａ（光音響波発生部分）が存在するものとして、血液２ａ（光音響波発生部分）の位置を測定する。位置測定部４８は、電気信号測定部４１、４２から測定結果を受け、血液２ａ（光音響波発生部分）の位置を測定する（例えば、血液２ａの深さｄを測定する）。

【0103】

第二の実施形態によれば、光音響波測定器１の光ファイバ２０の延長線上（例えば、真下）に血液２ａ（光音響波発生部分）が存在するか（図７（ｃ）参照）、しないか（図７（ａ）、（ｂ）参照）を判定することができる。

【0104】

しかも、光音響波測定装置４０は、光音響波測定器１の光ファイバ２０の延長線上に血液２ａが存在するものとして、位置測定部４８が血液２ａの位置を測定する。ここで、光音響波測定装置４０は、実際に光音響波測定器１の光ファイバ２０の延長線上に血液２ａが存在する場合（図６（ｃ）参照）に、かかる測定を行う。よって、光音響測定器１による血液２ａの位置の測定を正確に行うことができる。

【0105】

なお、上記の実施形態では、光音響波測定器１が光音響波検知部１１、１２を２個有するものとして説明してきた。しかし、光音響波測定器１が光音響波検知部を３個以上有していてもよい。

【0106】

図８は、光音響波測定器１が光音響波検知部を３個有するときの光音響波測定器１の平面図（図８（ａ））、４個有するときの光音響波測定器１の平面図（図８（ｂ））である。

【0107】

図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、光ファイバ２０を３個の光音響波検知部１１、１２、１３または４個の光音響波検知部１１、１２、１３、１４で包囲するようにする。このような光音響波測定器１を用いても、上記と同様に、光音響測定器１による血液２ａの位置の測定を正確に行うことができる。

【0108】

また、上記の実施形態は、以下のようにして実現できる。ＣＰＵ、ハードディスク、メディア（フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭなど）読み取り装置を備えたコンピュータに、上記の各部分、例えば、光音響波測定装置４０を実現するプログラムを記録したメディアを読み取らせて、ハードディスクにインストールする。このような方法でも、上記の機能を実現できる。

【符号の説明】

【0109】

Ｐ パルス光
Ｗａ１、Ｗａ２、Ｗｂ１、Ｗｂ２、Ｗｃ１、Ｗｃ２ 光音響波
ΔＶ 大きさ閾値
Δｔ 時間閾値
１ 光音響波測定器
２ 測定対象
２ａ 血液
１１、１２、１３、１４ 光音響波検知部
２０ 光ファイバ（光出力部）
４０ 光音響波測定装置
４１、４２ 電気信号測定部
４４ 大きさ判定部
４６ 時間ずれ判定部
４８ 位置測定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】