特許 7428597 光超音波測定装置、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】

(24)【登録日】2024-01-29

(45)【発行日】2024-02-06

(54)【発明の名称】光超音波測定装置、方法、プログラム、記録媒体

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/13 20060101AFI20240130BHJP

   G01N 29/06 20060101ALI20240130BHJP

   G01N 29/24 20060101ALI20240130BHJP

【ＦＩ】

A61B8/13

G01N29/06

G01N29/24

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020105344

(22)【出願日】2020-06-18

(65)【公開番号】P2021194466

(43)【公開日】2021-12-27

【審査請求日】2023-04-05

(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

(74)【代理人】

【識別番号】100113354

【弁理士】

【氏名又は名称】石井 総

(72)【発明者】

【氏名】伊田 泰一郎

(72)【発明者】

【氏名】岩▲崎▼ 秀明

【審査官】佐野 浩樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０３９８０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１０１２６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０４７１０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－００５６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０９８０４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０３９９０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ８／００ － ８／１５ 、

Ｇ０１Ｎ２１／００ －２１／０１ 、２１／１７ －２１／６１ 、

２９／００ －２９／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波パルスを出力する超音波パルス出力部と、
パルス光を出力するパルス光出力部と、
前記超音波パルスが測定対象の界面において反射された反射波を、時間に対応付けて測定する反射波測定部と、
前記パルス光により前記測定対象の内部において発生した光音響波を、時間に対応付けて測定する光音響波測定部と、
前記反射波の測定結果が所定の閾値を超えた時点である超過時点を取得する超過時点取得部と、
前記パルス光の出力時点に向けて、前記光音響波の測定結果を第一シフト時間だけ移動させる測定結果シフト部と、
を備え、
前記光音響波の測定結果において前記超過時点に対応する時点を対応時点とし、
前記第一シフト時間が、前記パルス光の出力時点から前記対応時点までの時間である対応時間以下であり、
前記超音波パルスが前記界面により反射された時点と、前記パルス光が出力された時点とが同じである、
光超音波測定装置。

【請求項2】

請求項１に記載の光超音波測定装置であって、
前記第一シフト時間と前記対応時間との差が、前記測定対象における複数の部位について得られた複数の前記光音響波において等しい、
光超音波測定装置。

【請求項3】

請求項１に記載の光超音波測定装置であって、
前記測定結果シフト部が、前記超音波パルスの出力時点に向けて、前記反射波の測定結果を第二シフト時間だけ移動させ、
前記第二シフト時間が、前記超音波パルスが前記測定対象の界面において反射されてから前記超過時点までの時間である超過時間以下である、
光超音波測定装置。

【請求項4】

請求項３に記載の光超音波測定装置であって、
前記超過時間と前記第二シフト時間との差が、前記測定対象における複数の部位について得られた複数の前記反射波において等しい、
光超音波測定装置。

【請求項5】

請求項３または４に記載の光超音波測定装置であって、
前記第一シフト時間と前記第二シフト時間とが等しい、
光超音波測定装置。

【請求項6】

請求項３または４に記載の光超音波測定装置であって、
前記超過時点と前記対応時点とが同じ時点である、
光超音波測定装置。

【請求項7】

請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光超音波測定装置であって、
前記測定結果シフト部の出力に基づき、前記測定対象の画像を表示する画像表示部を備えた光超音波測定装置。

【請求項8】

請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光超音波測定装置であって、
前記超音波パルス出力部および前記パルス光出力部が、前記測定対象を走査し、
前記走査を行う方向が、前記超音波パルスおよび前記パルス光の出力される方向と直交する、
光超音波測定装置。

【請求項9】

請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光超音波測定装置であって、
複数の前記パルス光出力部を備え、
前記パルス光出力部の各々が出力する前記パルス光の波長が異なる、
光超音波測定装置。

【請求項10】

超音波パルスを出力する超音波パルス出力工程と、
パルス光を出力するパルス光出力工程と、
前記超音波パルスが測定対象の界面において反射された反射波を、時間に対応付けて測定する反射波測定工程と、
前記パルス光により前記測定対象の内部において発生した光音響波を、時間に対応付けて測定する光音響波測定工程と、
前記反射波の測定結果が所定の閾値を超えた時点である超過時点を取得する超過時点取得工程と、
前記パルス光の出力時点に向けて、前記光音響波の測定結果を第一シフト時間だけ移動させる測定結果シフト工程と、
を備え、
前記光音響波の測定結果において前記超過時点に対応する時点を対応時点とし、
前記第一シフト時間が、前記パルス光の出力時点から前記対応時点までの時間である対応時間以下であり、
前記超音波パルスが前記界面により反射された時点と、前記パルス光が出力された時点とが同じである、
光超音波測定方法。

【請求項11】

超音波パルスを出力する超音波パルス出力部と、パルス光を出力するパルス光出力部と、前記超音波パルスが測定対象の界面において反射された反射波を、時間に対応付けて測定する反射波測定部と、前記パルス光により前記測定対象の内部において発生した光音響波を、時間に対応付けて測定する光音響波測定部とを有する光超音波測定装置における光超音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、
前記光超音波測定処理が、
前記反射波の測定結果が所定の閾値を超えた時点である超過時点を取得する超過時点取得工程と、
前記パルス光の出力時点に向けて、前記光音響波の測定結果を第一シフト時間だけ移動させる測定結果シフト工程と、
を備え、
前記光音響波の測定結果において前記超過時点に対応する時点を対応時点とし、
前記第一シフト時間が、前記パルス光の出力時点から前記対応時点までの時間である対応時間以下であり、
前記超音波パルスが前記界面により反射された時点と、前記パルス光が出力された時点とが同じである、
プログラム。

【請求項12】

超音波パルスを出力する超音波パルス出力部と、パルス光を出力するパルス光出力部と、前記超音波パルスが測定対象の界面において反射された反射波を、時間に対応付けて測定する反射波測定部と、前記パルス光により前記測定対象の内部において発生した光音響波を、時間に対応付けて測定する光音響波測定部とを有する光超音波測定装置における光超音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、
前記光超音波測定処理が、
前記反射波の測定結果が所定の閾値を超えた時点である超過時点を取得する超過時点取得工程と、
前記パルス光の出力時点に向けて、前記光音響波の測定結果を第一シフト時間だけ移動させる測定結果シフト工程と、
を備え、
前記光音響波の測定結果において前記超過時点に対応する時点を対応時点とし、
前記第一シフト時間が、前記パルス光の出力時点から前記対応時点までの時間である対応時間以下であり、
前記超音波パルスが前記界面により反射された時点と、前記パルス光が出力された時点とが同じである、
記録媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波の反射波および光音響波の測定に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、光吸収体に対し特定波長のパルス光を照射すると、光エネルギーが吸収される。これにより、光吸収体において、瞬間的な断熱膨張が起き、超音波が発生する。この超音波を圧電素子などのセンサで取得し、画像化することで光吸収体の三次元的な分布を知ることができる。また、測定対象に対し超音波を与え、その反射波を測定し、測定対象内の画像を取得することも知られている（特許文献１、特許文献２および特許文献３を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－０３８９１７号公報

【文献】特表２０１５－５０１１７５号公報

【文献】国際公開第２０１３／１２１７５１号

【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、上記のような従来技術によって測定対象（例えば、皮膚）を測定しようとした場合、測定装置を測定対象に接触させる必要がある。すると、測定対象の圧力によって、測定対象の表面が盛り上がる。この測定対象の盛り上がりにより、測定対象内部の物体（例えば、血管）の深さ方向の位置が変動してしまう。

【0005】

そこで、本発明は、測定対象に測定装置を接触させた際の、測定対象の表面形状の変動を補償しながら測定対象の測定を行うことを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明にかかる光超音波測定装置は、超音波パルスを出力する超音波パルス出力部と、パルス光を出力するパルス光出力部と、前記超音波パルスが測定対象において反射された反射波を、時間に対応付けて測定する反射波測定部と、前記パルス光により前記測定対象において発生した光音響波を、時間に対応付けて測定する光音響波測定部と、前記反射波の測定結果が所定の閾値を超えた時点である超過時点を取得する超過時点取得部と、前記パルス光の出力時点に向けて、前記光音響波の測定結果を第一シフト時間だけ移動させる測定結果シフト部とを備え、前記光音響波の測定結果において前記超過時点に対応する時点を対応時点とし、前記第一シフト時間が、前記パルス光の出力時点から前記対応時点までの時間である対応時間以下であるように構成される。

【0007】

上記のように構成された光超音波測定装置によれば、超音波パルス出力部が、超音波パルスを出力する。パルス光出力部が、パルス光を出力する。反射波測定部が、前記超音波パルスが測定対象において反射された反射波を、時間に対応付けて測定する。光音響波測定部が、前記パルス光により前記測定対象において発生した光音響波を、時間に対応付けて測定する。超過時点取得部が、前記反射波の測定結果が所定の閾値を超えた時点である超過時点を取得する。測定結果シフト部が、前記パルス光の出力時点に向けて、前記光音響波の測定結果を第一シフト時間だけ移動させる。前記光音響波の測定結果において前記超過時点に対応する時点を対応時点とする。前記第一シフト時間が、前記パルス光の出力時点から前記対応時点までの時間である対応時間以下である。

【0008】

なお、本発明にかかる光超音波測定装置は、前記第一シフト時間と前記対応時間との差が、前記測定対象における複数の部位について得られた複数の前記光音響波において等しいようにしてもよい。

【0009】

なお、本発明にかかる光超音波測定装置は、前記測定結果シフト部が、前記超音波パルスの出力時点に向けて、前記反射波の測定結果を第二シフト時間だけ移動させ、前記第二シフト時間が、前記超音波パルスが前記測定対象の界面において反射されてから前記超過時点までの時間である超過時間以下であるようにしてもよい。

【0010】

なお、本発明にかかる光超音波測定装置は、前記超過時間と前記第二シフト時間との差が、前記測定対象における複数の部位について得られた複数の前記反射波において等しいようにしてもよい。

【0011】

なお、本発明にかかる光超音波測定装置は、前記第一シフト時間と前記第二シフト時間とが等しいようにしてもよい。

【0012】

なお、本発明にかかる光超音波測定装置は、前記超過時点と前記対応時点とが同じ時点であるようにしてもよい。

【0013】

なお、本発明にかかる光超音波測定装置は、前記測定結果シフト部の出力に基づき、前記測定対象の画像を表示する画像表示部を備えるようにしてもよい。

【0014】

なお、本発明にかかる光超音波測定装置は、前記超音波パルス出力部および前記パルス光出力部が、前記測定対象を走査し、前記走査を行う方向が、前記超音波パルスおよび前記パルス光の出力される方向と直交するようにしてもよい。

【0015】

なお、本発明にかかる光超音波測定装置は、複数の前記パルス光出力部を備え、前記パルス光出力部の各々が出力する前記パルス光の波長が異なるようにしてもよい。

【0016】

本発明は、超音波パルスを出力する超音波パルス出力工程と、パルス光を出力するパルス光出力工程と、前記超音波パルスが測定対象において反射された反射波を、時間に対応付けて測定する反射波測定工程と、前記パルス光により前記測定対象において発生した光音響波を、時間に対応付けて測定する光音響波測定工程と、前記反射波の測定結果が所定の閾値を超えた時点である超過時点を取得する超過時点取得工程と、前記パルス光の出力時点に向けて、前記光音響波の測定結果を第一シフト時間だけ移動させる測定結果シフト工程とを備え、前記光音響波の測定結果において前記超過時点に対応する時点を対応時点とし、前記第一シフト時間が、前記パルス光の出力時点から前記対応時点までの時間である対応時間以下である光超音波測定方法である。

【0017】

本発明は、超音波パルスを出力する超音波パルス出力部と、パルス光を出力するパルス光出力部と、前記超音波パルスが測定対象において反射された反射波を、時間に対応付けて測定する反射波測定部と、前記パルス光により前記測定対象において発生した光音響波を、時間に対応付けて測定する光音響波測定部とを有する光超音波測定装置における光超音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、前記光超音波測定処理が、前記反射波の測定結果が所定の閾値を超えた時点である超過時点を取得する超過時点取得工程と、前記パルス光の出力時点に向けて、前記光音響波の測定結果を第一シフト時間だけ移動させる測定結果シフト工程とを備え、前記光音響波の測定結果において前記超過時点に対応する時点を対応時点とし、前記第一シフト時間が、前記パルス光の出力時点から前記対応時点までの時間である対応時間以下であるプログラムである。

【0018】

本発明は、超音波パルスを出力する超音波パルス出力部と、パルス光を出力するパルス光出力部と、前記超音波パルスが測定対象において反射された反射波を、時間に対応付けて測定する反射波測定部と、前記パルス光により前記測定対象において発生した光音響波を、時間に対応付けて測定する光音響波測定部とを有する光超音波測定装置における光超音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、前記光超音波測定処理が、前記反射波の測定結果が所定の閾値を超えた時点である超過時点を取得する超過時点取得工程と、前記パルス光の出力時点に向けて、前記光音響波の測定結果を第一シフト時間だけ移動させる測定結果シフト工程とを備え、前記光音響波の測定結果において前記超過時点に対応する時点を対応時点とし、前記第一シフト時間が、前記パルス光の出力時点から前記対応時点までの時間である対応時間以下である記録媒体である。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態にかかる光超音波測定装置１の構成を示す機能ブロック図である。

【図2】何も接触させていない場合の測定対象（皮膚）２の断面図である。

【図3】光超音波測定装置１を測定対象２に接触させた場合の測定対象２の拡大断面図である。

【図4】測定ユニット１００が血管２４ａのほぼ真上に移動した時の、測定ユニット１００近傍の測定対象２の拡大断面図である。

【図5】測定ユニット１００が血管２４ａの真上に移動したときの、反射波ＵＳの波形（図５（ａ））、光音響波ＡＷ１（またはＡＷ２）の波形（図５（ｂ））、波形の横軸（時間）を距離に換算したもの（図５（ｃ））を示す図である。

【図6】図５（ａ）にかかる反射波ＵＳの波形を移動させたもの（図６（ａ））、図５（ｂ）にかかる光音響波ＡＷ１（またはＡＷ２）の波形を移動させたもの（図６（ｂ））、波形の横軸（時間）を距離に換算したもの（図６（ｃ））を示す図である。

【図7】測定ユニット１００が血管２４ｂの真上に移動したときの、反射波ＵＳの波形（図７（ａ））、光音響波ＡＷ１（またはＡＷ２）の波形（図７（ｂ））、波形の横軸（時間）を距離に換算したもの（図７（ｃ））を示す図である。

【図8】図７（ａ）にかかる反射波ＵＳの波形を移動させたもの（図８（ａ））、図７（ｂ）にかかる光音響波ＡＷ１（またはＡＷ２）の波形を移動させたもの（図８（ｂ））、波形の横軸（時間）を距離に換算したもの（図８（ｃ））を示す図である。

【図9】画像表示部１１４の表示する画像を示す図である。

【図10】測定ユニット１００による測定対象２の走査の一例を示す斜視図である。

【図11】光超音波測定装置１を測定対象（皮膚）２に接触させた場合の光超音波測定装置１および測定対象（皮膚）２の断面図であり、測定ユニット１００が血管２４ａのほぼ真上に移動した状態（図１１（ａ））、測定ユニット１００が血管２４ｂのほぼ真上に移動した状態（図１１（ｂ））を示す。

【図12】測定ユニット１００が血管２４ｂのほぼ真上に移動した時の、測定ユニット１００近傍の測定対象２の拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

【0021】

図１は、本発明の実施形態にかかる光超音波測定装置１の構成を示す機能ブロック図である。本発明の実施形態にかかる光超音波測定装置１は、測定対象２（例えば、皮膚であるが、それに限定されない）を測定するためのものであり、測定ユニット１００、超過時点取得部１１０、測定結果シフト部１１２、画像表示部１１４を備える。なお、以後、測定対象２が皮膚である場合について、本発明の実施形態を説明する。

【0022】

図２は、何も接触させていない場合の測定対象（皮膚）２の断面図である。図１１は、光超音波測定装置１を測定対象（皮膚）２に接触させた場合の光超音波測定装置１および測定対象（皮膚）２の断面図であり、測定ユニット１００が血管２４ａのほぼ真上に移動した状態（図１１（ａ））、測定ユニット１００が血管２４ｂのほぼ真上に移動した状態（図１１（ｂ））を示す。

【0023】

図２を参照して、測定対象（皮膚）２に何も接触させていない場合、測定対象２の界面（皮膚の表面）２２は水平であり、測定対象２内にある血管２４ａ、２４ｂ、２４ｃは、いずれも、界面２２から深さＤ０にあるものとする。なお、血管２４ａは、血管２４ｂおよび血管２４ｃの間にある。

【0024】

図１１を参照して、光超音波測定装置１は、測定ユニット１００、ケース１２０、液体１３０、筐体１４０を備える。ケース１２０は、測定ユニット１００を収容し、その内部は液体１３０（例えば、水）で満たされている。ケース１２０の底面には、薄膜１２０ａが配置されている。薄膜１２０ａは界面２２に接している。すると、界面２２が湾曲し、上に凸となる。筐体１４０は、測定ユニット１００およびケース１２０の上部に配置され、超過時点取得部１１０、測定結果シフト部１１２および画像表示部１１４を収容する。なお、測定ユニット１００と、界面２２の最高点と間の高さの差をｄ０とする。

【0025】

図３は、光超音波測定装置１を測定対象２に接触させた場合の測定対象２の拡大断面図である。界面２２が湾曲し、上に凸となっているため、血管２４ａが、血管２４ｂおよび血管２４ｃよりも上に移動している。ただし、血管２４ａ、２４ｂ、２４ｃの界面２２から深さは、いずれも、Ｄ０のままである。ここで、界面２２の最上部から見た、血管２４ｂおよび血管２４ｃの深さをＤ１とする。

【0026】

本来は、血管２４ａ、２４ｂ、２４ｃは同じ高さに位置するはずであるのに（図２参照）、光超音波測定装置１を測定対象２に接触させると、上記のように（図３参照）、血管２４ａ、２４ｂ、２４ｃが異なる高さに位置することとなる。このまま、血管２４ａ、２４ｂ、２４ｃの位置を測定し、画像に表示させてみても、本来の位置を把握することができない。

【0027】

図１を参照して、測定ユニット１００は、超音波パルス出力部１０２、パルス光出力部１０４ａ、１０４ｂ、反射波測定部１０６、光音響波測定部１０８を有する。

【0028】

超音波パルス出力部１０２は、超音波パルスを出力する。複数のパルス光出力部１０４ａ、１０４ｂは、パルス光を出力する。なお、パルス光出力部１０４ａ、１０４ｂの各々が出力するパルス光の波長は異なる。ただし、パルス光出力部は３個以上あってもよいし、１個だけでもよい。

【0029】

反射波測定部１０６は、超音波パルスが測定対象２において反射された反射波ＵＳを、時間に対応付けて測定する。光音響波測定部１０８は、パルス光により測定対象２において発生した光音響波ＡＷ１、ＡＷ２を、時間に対応付けて測定する。ただし、光音響波ＡＷ１は、パルス光出力部１０４ａが出力したパルス光Ｐ１により測定対象２において発生した光音響波である。また、光音響波ＡＷ２は、パルス光出力部１０４ｂが出力したパルス光Ｐ２により測定対象２において発生した光音響波である。反射波測定部１０６および光音響波測定部１０８は、例えば、圧電素子である。

【0030】

測定ユニット１００の超音波パルス出力部１０２およびパルス光出力部１０４ａ、１０４ｂが、測定対象２を走査する。

【0031】

図１０は、測定ユニット１００による測定対象２の走査の一例を示す斜視図である。ただし、図１０において、ケース１２０、液体１３０および筐体１４０は図示省略する。測定ユニット１００の超音波パルス出力部１０２およびパルス光出力部１０４ａ、１０４ｂからパルス光Ｐ１、Ｐ２および超音波パルスが出力され、その出力方向と直交する方向（Ｘ方向およびＹ方向）に走査が行われる。これにより、測定ユニット１００は、血管２４ａ、血管２４ｂまたは血管２４ｃのほぼ真上に移動する。

【0032】

以後、（１）測定ユニット１００が血管２４ａのほぼ真上に移動した場合と、（２）測定ユニット１００が血管２４ｂのほぼ真上に移動した場合とに分けて、本発明の実施形態を説明する。なお、測定ユニット１００が血管２４ｃの真上に移動したときは、血管２４ｂのほぼ真上に移動した場合と同様であるので説明を省略する。

【0033】

（１）測定ユニット１００が血管２４ａのほぼ真上に移動した場合（図１１（ａ）参照）
図４は、測定ユニット１００が血管２４ａのほぼ真上に移動した時の、測定ユニット１００近傍の測定対象２の拡大断面図である。

【0034】

超音波パルス出力部１０２から出力された超音波パルスは、主に界面２２により反射され、反射波ＵＳとして、反射波測定部１０６によりその強度が測定される。超音波パルス出力部１０２および反射波測定部１０６と、界面２２との距離はｄ０である。なお、パルス光出力部１０４ａ、１０４ｂおよび光音響波測定部１０８と、界面２２との距離もまたｄ０である。

【0035】

パルス光出力部１０４ａ（または１０４ｂ）から出力されたパルス光Ｐ１（またはＰ２）によって測定対象２の血管２４ａにおいて発生した光音響波ＡＷ１（またはＡＷ２）の強度が、光音響波測定部１０８により測定される。界面２２からの血管２４ａの深さはＤ０である。

【0036】

図５は、測定ユニット１００が血管２４ａの真上に移動したときの、反射波ＵＳの波形（図５（ａ））、光音響波ＡＷ１（またはＡＷ２）の波形（図５（ｂ））、波形の横軸（時間）を距離に換算したもの（図５（ｃ））を示す図である。

【0037】

図５（ａ）においては、縦軸に信号強度、横軸に時間をとり、超音波パルスが界面２２により反射された時点を原点としている。超音波パルスＰａが測定ユニット１００の反射波測定部１０６により受信された時点ｔａ１において、反射波ＵＳの測定結果（すなわち、超音波パルスＰａの信号強度）が所定の閾値を超えている。なお、所定の閾値は、（１）反射波ＵＳが界面２２により反射されたものであれば、その強度が所定の閾値を超える、（２）反射波ＵＳが界面２２により反射されたものでなければ、その強度が所定の閾値を超えない、ように定められている。超過時点取得部１１０は、反射波ＵＳの測定結果が所定の閾値を超えた時点である超過時点ｔａ１を取得する。

【0038】

超音波パルスＰａの信号強度は所定の閾値を超えているので、超音波パルスＰａが受信された時点（超過時点ｔａ１）で、界面２２による反射を反射波測定部１０６により検出できたことが分かる。よって、超音波パルスが測定対象２の界面２２において反射されてから超過時点ｔａ１までの時間（超過時間という）に、音速Ｖｓを乗じると、反射波測定部１０６と界面２２との距離ｄ０となる（Ｖｓ・ｔａ１＝ｄ０）（ただし、超過時間はｔａ１である）。

【0039】

図５（ｂ）においては、縦軸に信号強度、横軸に時間をとり、パルス光Ｐ１（またはＰ２）が出力された時点を原点としている。パルス光Ｐ１（またはＰ２）が出力されると、出力とほぼ同時に、血管２４ａに到達する。よって、パルス光Ｐ１（またはＰ２）が出力された時点と、光音響波ＡＷ１（またはＡＷ２）が出力された時点とは、同じとみなすことができる。ここで、図５（ｂ）における原点（パルス光Ｐ１（またはＰ２）が出力された時点）と、図５（ａ）における原点（超音波パルスが界面２２により反射された時点）とが同じ時点である。血管２４ａにおいて生成された光音響波ＡＷ１（またはＡＷ２）の光音響波パルスＰｂが測定ユニット１００の光音響波測定部１０８により受信された時点をｔａ２とする。すると、Ｖｓ・ｔａ２＝ｄ０＋Ｄ０となる。

【0040】

図５（ｃ）においては、横軸が図示されており、超過時点ｔａ１に対応する位置（界面２２の位置を表す）を０としたときに、光音響波パルスＰｂが受信された時点ｔａ２に対応する位置（血管２４ａの深さを表す）がＤ０（＝Ｖｓ・（ｔａ２－ｔａ１））であることが図示されている。

【0041】

測定結果シフト部１１２は、パルス光の出力時点に向けて、光音響波ＡＷ１、ＡＷ２の測定結果を第一シフト時間だけ移動させる（図５（ｂ）参照）。ここで、光音響波ＡＷ１（またはＡＷ２）の測定結果において超過時点ｔａ１に対応する時点を対応時点とする。すると、第一シフト時間は、パルス光の出力時点から対応時点までの時間である対応時間以下である。なお、図５（ｂ）における原点と、図５（ａ）における原点とが同じ時点であるため、対応時点は、超過時点ｔａ１と同じく、ｔａ１である。対応時間は、ｔａ１となる。

【0042】

測定結果シフト部１１２は、超音波パルスの出力時点に向けて、反射波ＵＳの測定結果を第二シフト時間だけ移動させる（図５（ａ）参照）。なお、超音波パルスの出力時点は、超音波パルスが界面２２により反射された時点よりも前である。このため、反射波ＵＳの測定結果を、超音波パルスの出力時点に向けて移動させると、超音波パルスが界面２２により反射された時点に向けて移動させることになる。なお、第二シフト時間は、超過時間ｔａ１以下である。

【0043】

なお、第一シフト時間と第二シフト時間とは等しい。また、対応時間ｔａ１と第一シフト時間との差ｔ０は、超過時間ｔａ１と第二シフト時間との差ｔ０と等しい（オフセットという）。

【0044】

図６は、図５（ａ）にかかる反射波ＵＳの波形を移動させたもの（図６（ａ））、図５（ｂ）にかかる光音響波ＡＷ１（またはＡＷ２）の波形を移動させたもの（図６（ｂ））、波形の横軸（時間）を距離に換算したもの（図６（ｃ））を示す図である。

【0045】

図６（ａ）を参照して、測定結果シフト部１１２は、超音波パルスＰａをオフセットｔ０に移動させる。図６（ｂ）を参照して、測定結果シフト部１１２は、光音響波パルスＰｂを時間ｔ０＋（ｔａ２－ｔａ１）に移動させる。図６（ｃ）においては、横軸が図示されており、オフセットｔ０に対応する位置（界面２２の位置を表す）を０としたときに、光音響波パルスＰｂが移動した時点ｔ０＋（ｔａ２－ｔａ１）に対応する位置（血管２４ａの深さを表す）がＤ０（＝Ｖｓ・（ｔ０＋（ｔａ２－ｔａ１）－ｔ０）＝Ｖｓ・（ｔａ２－ｔａ１））であることが図示されている。

【0046】

画像表示部１１４は、測定結果シフト部１１２の出力に基づき、測定対象２の画像を表示する。

【0047】

図９は、画像表示部１１４の表示する画像を示す図である。画像の上端は、図６（ａ）および図６（ｂ）の原点に対応する。ここで、超音波パルスＰａが存在するオフセットｔ０に対応する位置が、界面２２の位置を示す。すると、界面２２の画像は、画像の上端からＶｓ・ｔ０だけ離れた位置に存在する。さらに、光音響波パルスＰｂが存在する時点ｔ０＋（ｔａ２－ｔａ１）に対応する位置が、血管２４ａの位置を示す。すると、血管２４ａの画像は、界面２２の画像からＤ０だけ離れた位置に存在する。

【0048】

（２）測定ユニット１００が血管２４ｂのほぼ真上に移動した場合（図１１（ｂ）参照）
図１２は、測定ユニット１００が血管２４ｂのほぼ真上に移動した時の、測定ユニット１００近傍の測定対象２の拡大断面図である。

【0049】

超音波パルス出力部１０２から出力された超音波パルスは、主に界面２２により反射され、反射波ＵＳとして、反射波測定部１０６によりその強度が測定される。超音波パルス出力部１０２および反射波測定部１０６と、界面２２との距離はｄ０＋（Ｄ１－Ｄ０）である。なお、パルス光出力部１０４ａ、１０４ｂおよび光音響波測定部１０８と、界面２２との距離もまたｄ０＋（Ｄ１－Ｄ０）である。

【0050】

パルス光出力部１０４ａ（または１０４ｂ）から出力されたパルス光Ｐ１（またはＰ２）によって測定対象２の血管２４ｂにおいて発生した光音響波ＡＷ１（またはＡＷ２）の強度が、光音響波測定部１０８により測定される。界面２２からの血管２４ｂの深さはＤ０である。

【0051】

図７は、測定ユニット１００が血管２４ｂの真上に移動したときの、反射波ＵＳの波形（図７（ａ））、光音響波ＡＷ１（またはＡＷ２）の波形（図７（ｂ））、波形の横軸（時間）を距離に換算したもの（図７（ｃ））を示す図である。

【0052】

図７（ａ）においては、縦軸に信号強度、横軸に時間をとり、超音波パルスが界面２２により反射された時点を原点としている。超音波パルスＰａが測定ユニット１００の反射波測定部１０６により受信された時点ｔｂ１において、反射波ＵＳの測定結果（すなわち、超音波パルスＰａの信号強度）が所定の閾値を超えている。なお、所定の閾値は、（１）反射波ＵＳが界面２２により反射されたものであれば、その強度が所定の閾値を超える、（２）反射波ＵＳが界面２２により反射されたものでなければ、その強度が所定の閾値を超えない、ように定められている。超過時点取得部１１０は、反射波ＵＳの測定結果が所定の閾値を超えた時点である超過時点ｔｂ１を取得する。

【0053】

超音波パルスＰａの信号強度は所定の閾値を超えているので、超音波パルスＰａが受信された時点（超過時点ｔｂ１）で、界面２２による反射を反射波測定部１０６により検出できたことが分かる。よって、超音波パルスが測定対象２の界面２２において反射されてから超過時点ｔｂ１までの時間（超過時間という）に、音速Ｖｓを乗じると、反射波測定部１０６と界面２２との距離ｄ０＋（Ｄ１－Ｄ０）となる（Ｖｓ・ｔｂ１＝ｄ０＋（Ｄ１－Ｄ０））（ただし、超過時間はｔｂ１である）。

【0054】

図７（ｂ）においては、縦軸に信号強度、横軸に時間をとり、パルス光Ｐ１（またはＰ２）が出力された時点を原点としている。パルス光Ｐ１（またはＰ２）が出力されると、出力とほぼ同時に、血管２４ｂに到達する。よって、パルス光Ｐ１（またはＰ２）が出力された時点と、光音響波ＡＷ１（またはＡＷ２）が出力された時点とは、同じとみなすことができる。ここで、図７（ｂ）における原点（パルス光Ｐ１（またはＰ２）が出力された時点）と、図７（ａ）における原点（超音波パルスが界面２２により反射された時点）とが同じ時点である。血管２４ｂにおいて生成された光音響波ＡＷ１（またはＡＷ２）の光音響波パルスＰｂが測定ユニット１００の光音響波測定部１０８により受信された時点をｔｂ２とする。すると、Ｖｓ・ｔｂ２＝ｄ０＋（Ｄ１－Ｄ０）＋Ｄ０＝ｄ０＋Ｄ１となる。

【0055】

図７（ｃ）においては、横軸が図示されており、超過時点ｔｂ１に対応する位置（界面２２の位置を表す）を０としたときに、光音響波パルスＰｂが受信された時点ｔｂ２に対応する位置（血管２４ｂの深さを表す）がＤ０（＝Ｖｓ・（ｔｂ２－ｔｂ１））であることが図示されている。

【0056】

測定結果シフト部１１２は、パルス光の出力時点に向けて、光音響波ＡＷ１、ＡＷ２の測定結果を第一シフト時間だけ移動させる（図７（ａ）参照）。ここで、光音響波ＡＷ１（またはＡＷ２）の測定結果において超過時点ｔｂ１に対応する時点を対応時点とする。すると、第一シフト時間は、パルス光の出力時点から対応時点までの時間である対応時間以下である。なお、図７（ｂ）における原点と、図７（ａ）における原点とが同じ時点であるため、対応時点は、超過時点ｔｂ１と同じく、ｔｂ１である。対応時間は、ｔｂ１となる。

【0057】

測定結果シフト部１１２は、超音波パルスの出力時点に向けて、反射波ＵＳの測定結果を第二シフト時間だけ移動させる（図７（ｂ）参照）。なお、超音波パルスの出力時点は、超音波パルスが界面２２により反射された時点よりも前である。このため、反射波ＵＳの測定結果を、超音波パルスの出力時点に向けて移動させると、超音波パルスが界面２２により反射された時点に向けて移動させることになる。なお、第二シフト時間は、超過時間ｔｂ１以下である。

【0058】

なお、第一シフト時間と第二シフト時間とは等しい。また、対応時間ｔｂ１と第一シフト時間との差ｔ０は、超過時間ｔｂ１と第二シフト時間との差ｔ０と等しい（オフセットという）。

【0059】

なお、第一シフト時間と対応時間との差（オフセット）が、測定対象２における複数の部位（血管２４ａおよび血管２４ｂ）について得られた複数の光音響波ＡＷ１（またはＡＷ２）において等しい。すなわち、測定対象２における血管２４ａについて得られた光音響波ＡＷ１（またはＡＷ２）における第一シフト時間と対応時間ｔａ１との差（図５（ｂ）参照）と、測定対象２における血管２４ｂについて得られた光音響波ＡＷ１（またはＡＷ２）における第一シフト時間と対応時間ｔｂ１との差（図７（ｂ）参照）とは、共にｔ０に等しい。

【0060】

また、超過時間と第二シフト時間との差（オフセット）が、測定対象２における複数の部位（血管２４ａ直上の界面２２および血管２４ｂ直上の界面２２）について得られた複数の反射波ＵＳにおいて等しい。すなわち、測定対象２における血管２４ａ直上の界面２２について得られた反射波ＵＳにおける第二シフト時間と超過時間ｔａ１との差（図５（ａ）参照）と、測定対象２における血管２４ｂ直上の界面２２について得られた反射波ＵＳにおける第二シフト時間と超過時間ｔｂ１との差（図７（ａ）参照）とは、共にｔ０に等しい。

【0061】

なお、オフセットｔ０を０とすることも考えられる。

【0062】

図８は、図７（ａ）にかかる反射波ＵＳの波形を移動させたもの（図８（ａ））、図７（ｂ）にかかる光音響波ＡＷ１（またはＡＷ２）の波形を移動させたもの（図８（ｂ））、波形の横軸（時間）を距離に換算したもの（図８（ｃ））を示す図である。

【0063】

図８（ａ）を参照して、測定結果シフト部１１２は、超音波パルスＰａをオフセットｔ０に移動させる。図８（ｂ）を参照して、測定結果シフト部１１２は、光音響波パルスＰｂを時間ｔ０＋（ｔｂ２－ｔｂ１）に移動させる。図８（ｃ）においては、横軸が図示されており、オフセットｔ０に対応する位置（界面２２の位置を表す）を０としたときに、光音響波パルスＰｂが移動した時点ｔ０＋（ｔｂ２－ｔｂ１）に対応する位置（血管２４ｂの深さを表す）がＤ０（＝Ｖｓ・（ｔ０＋（ｔｂ２－ｔｂ１）－ｔ０）＝Ｖｓ・（ｔｂ２－ｔｂ１））であることが図示されている。

【0064】

図９を参照して、画像の上端は、図８（ａ）および図８（ｂ）の原点に対応する。ここで、超音波パルスＰａが存在するオフセットｔ０に対応する位置が、界面２２の位置を示す。すると、界面２２の画像は、画像の上端からＶｓ・ｔ０だけ離れた位置に存在する。さらに、光音響波パルスＰｂが存在する時点ｔ０＋（ｔｂ２－ｔｂ１）に対応する位置が、血管２４ｂの位置を示す。すると、血管２４ｂの画像は、界面２２の画像からＤ０だけ離れた位置に存在する。

【0065】

次に、本発明の実施形態の動作を説明する。

【0066】

測定ユニット１００により、測定対象（皮膚）２の走査が行われる。

【0067】

まず、測定ユニット１００が血管２４ａのほぼ真上に移動する（図１１（ａ）および図４参照）。

【0068】

超音波パルス出力部１０２が出力した超音波パルスは、測定対象２において反射され、反射波測定部１０６により測定される（反射波ＵＳ）（図５（ａ）参照）。

【0069】

パルス光出力部１０４ａ、１０４ｂが出力したパルス光により測定対象２において発生した光音響波ＡＷ１、ＡＷ２が、光音響波測定部１０８により測定される（図５（ｂ）参照）。

【0070】

超音波パルスＰａの信号強度は、所定の閾値を超えている。反射波ＵＳの測定結果が所定の閾値を超えた時点である超過時点ｔａ１が、超過時点取得部１１０により取得される。光音響波ＡＷ１、ＡＷ２の測定結果は、測定結果シフト部１１２によって、パルス光の出力時点に向けて、第一シフト時間（対応時間ｔａ１よりもオフセットｔ０だけ短い）だけ移動される（図５（ｂ）および図６（ｂ）参照）。また、反射波ＵＳの測定結果は、超音波パルスの出力時点に向けて、第二シフト時間（第一シフト時間と同じ）だけ移動される（図５（ａ）および図６（ａ）参照）。

【0071】

測定結果シフト部１１２の出力（図６（ａ）および図６（ｂ）参照）に基づき、画像表示部１１４が測定対象２の画像（図９参照）を表示する。

【0072】

すると、図６（ａ）および図６（ｂ）の原点が、図９の画像の上端に対応する。超音波パルスＰａが存在するオフセットｔ０に対応する位置（画像の上端からＶｓ・ｔ０だけ離れた位置）が、図９における界面２２の位置を示す。光音響波パルスＰｂが存在する時点ｔ０＋（ｔａ２－ｔａ１）に対応する位置（界面２２の画像からＤ０だけ離れた位置（図６（ｃ）参照））が、図９における血管２４ａの位置を示す。

【0073】

次に、測定ユニット１００が血管２４ｂのほぼ真上に移動する（図１１（ｂ）および図１２参照）。

【0074】

超音波パルス出力部１０２が出力した超音波パルスは、測定対象２において反射され、反射波測定部１０６により測定される（反射波ＵＳ）（図７（ａ）参照）。

【0075】

パルス光出力部１０４ａ、１０４ｂが出力したパルス光により測定対象２において発生した光音響波ＡＷ１、ＡＷ２が、光音響波測定部１０８により測定される（図７（ｂ）参照）。

【0076】

超音波パルスＰａの信号強度は、所定の閾値を超えている。反射波ＵＳの測定結果が所定の閾値を超えた時点である超過時点ｔｂ１が、超過時点取得部１１０により取得される。光音響波ＡＷ１、ＡＷ２の測定結果は、測定結果シフト部１１２によって、パルス光の出力時点に向けて、第一シフト時間（対応時間ｔｂ１よりもオフセットｔ０だけ短い）だけ移動される（図７（ｂ）および図８（ｂ）参照）。また、反射波ＵＳの測定結果は、超音波パルスの出力時点に向けて、第二シフト時間（第一シフト時間と同じ）だけ移動される（図７（ａ）および図８（ａ）参照）。

【0077】

測定結果シフト部１１２の出力（図８（ａ）および図８（ｂ）参照）に基づき、画像表示部１１４が測定対象２の画像（図９参照）を表示する。

【0078】

すると、図８（ａ）および図８（ｂ）の原点が、図９の画像の上端に対応する。超音波パルスＰａが存在するオフセットｔ０に対応する位置（画像の上端からＶｓ・ｔ０だけ離れた位置）が、図９における界面２２の位置を示す。光音響波パルスＰｂが存在する時点ｔ０＋（ｔｂ２－ｔｂ１）に対応する位置（界面２２の画像からＤ０だけ離れた位置（図８（ｃ）参照））が、図９における血管２４ｂの位置を示す。

【0079】

測定ユニット１００が血管２４ｃのほぼ真上に移動したときの動作は、測定ユニット１００が血管２４ｂのほぼ真上に移動したときと同様であり、説明を省略する。

【0080】

本発明の実施形態によれば、測定対象（皮膚）２に光超音波測定装置１を接触させた際の、測定対象２の表面形状の変動（盛り上がり）を補償しながら測定対象２の測定を行うことができる。

【0081】

すなわち、測定対象２に何も接触させていない場合、測定対象２の界面２２は水平であり、血管２４ａ、２４ｂ、２４ｃの深さはいずれもＤ０である（図２参照）。しかし、光超音波測定装置１を測定対象２に接触させると、測定対象２の界面２２が盛り上がり（図３および図１１参照）、それに伴い、血管２４ａが、血管２４ｂおよび血管２４ｃよりも上に移動してしまう。

【0082】

しかし、超音波パルスが、血管２４ａ、２４ｂ（２４ｃも同様）の直上の界面２２により反射されることにより得られた超音波パルスＰａは、いずれもオフセットｔ０に移動されるため（図６（ａ）および図８（ａ）参照）（第二シフト時間だけ移動）、界面２２が水平に表示される（図９参照）。しかも、血管２４ａ、２４ｂ（２４ｃも同様）により得られた光音響波ＡＷ１（またはＡＷ２）の光音響波パルスＰｂも同じ時間（第一シフト時間（第二シフト時間と等しい））だけ移動されるため（図６（ｂ）および図８（ｂ）参照）、血管２４ａ、２４ｂ（２４ｃも同様）の深さはいずれもＤ０として表示される（図９参照）。

【0083】

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（ＵＳＢメモリ、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、超過時点取得部１１０、測定結果シフト部１１２、画像表示部１１４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】

【0084】

１ 光音響波測定装置
１００ 測定ユニット
１０２ 超音波パルス出力部
１０４ａ、１０４ｂ パルス光出力部
１０６ 反射波測定部
１０８ 光音響波測定部
１１０ 超過時点取得部
１１２ 測定結果シフト部
１１４ 画像表示部
１２０ ケース
１３０ 液体
１４０ 筐体
２ 測定対象（皮膚）
２２ 界面
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ 血管
ＵＳ 反射波
ＡＷ１、ＡＷ２ 光音響波
Ｐａ 超音波パルス
Ｐｂ 光音響波パルス
Ｄ０ 深さ
ｔａ１、ｔｂ１ 超過時点
ｔａ１、ｔｂ１ 超過時間
ｔａ１、ｔｂ１ 対応時点
ｔａ１、ｔｂ１ 対応時間
ｔ０ オフセット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】