光声成像装置的制作方法

专利名称：光声成像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于将从测试体发射的弹性波成像的生物信息获取装置。
背景技术：
作为生物信息获取方法的光声成像方法是如下方法，其检测通过将脉冲激光照射 到活体而在活体的内部引起的声波，由此将活体的内部的三维结构成像。通过向活体内的 测试对象照射脉冲激光以引起活体内部的测试对象的热膨胀，来产生声波。并且，通过改变 脉冲激光的波长的波长，能够使具有波长的吸收带的诸如血液中的血红素和葡萄糖的特定 物质的分布可视化。因此，由于可以非侵入地确定诸如新血管的异常生长的潜在肿瘤，因 此，近年来，光声成像方法已被视为用于筛查(screening)乳癌或者其早期检测的潜在设 备。光声成像方法的常规具体过程在例如PCT申请No. 2001-507952的公布日文翻译 中被公开如下。(1) 二维布置的机电转换元件(换能器)位于测试体的表面上，并且，对于测试体 照射单一脉冲电磁能量。(2)在紧接着照射电磁能量之后，由各机电转换元件接收的信号被采样以被存储。(3)关于要被可视化的测试体中的点r'，计算使声波从点r'到达各机电转换元 件i的位置r所需要的延迟时间，并且，与计算的延迟时间对应的各机电转换元件i的信号 彼此相加，以被设为点r'处的图像值。(4)对于要成像的各点r'重复步骤(3)。并且，日本专利申请公开No. 2005-021380公开了通过使用常用的一维布置的 机电转换元件重构光声图像和普通的超声波回波图像的方法，以及通过在一维布置的 机电转换元件之间使用玻璃纤维来布置照明系统的配置。由于在该日本专利申请公开 No. 2005-021380中公开的方法使用一维布置的机电转换元件，因此，为了重构三维图像，该 方法需要通过将一维布置的机电转换元件机械移动到与换能器的布置方向垂直的方向来 重复重构。为了通过使用光声成像方法重构三维图像，希望使用二维布置的机电转换元件， 以便减少图像分辨率的方向依赖性。作为用于在使用二维布置的机电转换元件的前提下在 宽广的区域中获得光声图像的方法，可以考虑以下的方法(1)在整个宽广的区域上布置 机电转换元件的方法；和(2)使比较小规模的机电转换元件组(由布置的机电转换元件构 成的组)位于分步重复系统中以执行机械扫描的方法。但是，由于方法(1)的接收系统的规 模扩大，因此方法(1)具有在成本上难以实现商业可行性的问题。并且，方法(2)具有在二 维布置的机电转换元件的中心部分和端部之间出现敏感度的不均勻性的问题。并且，方法 (2)具有在分步重复系统中浪费时间以将机电转换元件组定位于依次地下一位置的问题。

发明内容
因此，本发明旨在提供能够通过使用机电转换元件组执行机械扫描以接收在宽广 检查区域中的弹性波，并能够高速输入具有均勻的敏感度和高的SN比的信号的生物信息 获取装置。本发明的一个方面是一种生物信息获取装置，该生物信息获取装置包括包含多 个布置的机电转换元件的机电转换元件组，每个机电转换元件接收从测试体中的测试对象 发射的弹性波，以将接收的弹性波转换成电信号；移动器件，所述移动器件将机电转换元件 组移动到机电转换元件的布置方向；加法器件，所述加法器件将从所述多个机电转换元件 发送的电信号相加；和处理器件，所述处理器件基于由加法器件相加的相加信号重构测试 体的内部的图像；其中，移动器件移动机电转换元件组，使得在第一时间点位于第一位置处 的机电转换元件组可在第二时间点位于第二位置处，机电转换元件组在第一位置处在第一 时间点接收从测试对象发射的弹性波，并且在第二位置处在第二时间点接收从测试对象发 射的弹性波，并且，加法器件将在第一时间点处接收的弹性波的电信号之中的从与测试体 的规定位置对应的第一机电转换元件发送的电信号和在第二时间点处接收的弹性波的电 信号之中的从与规定位置对应的第二机电转换元件发送的电信号相加。根据本发明的该方面，通过使用机电转换元件组的机械扫描，接收宽广检查区域 中的弹性波，因此，可以高速地输入具有均勻的敏感度和高的SN比的信号。参照附图阅读示例性实施例的以下说明，本发明的其它特征将变得显而易见。


图1是示出根据第一实施例的生物信息获取装置的原理的视图。图2是示出根据第一实施例的宽广区域的声波的输入方法的视图。图3是示出根据第一实施例的用于机械扫描的X-Y移动机构的视图。图4是示出根据第一实施例的生物信息获取装置的操作原理的视图(在一体化地 移动光源和机电转换元件组的情况下)。图5是用于描述作为第一实施例实现的本发明的优点的视图。图6是示出根据第一实施例的生物信息获取装置的操作原理的视图(在固定光源 并移动机电转换元件组的情况下)。图7是示出根据第一实施例的生物信息获取装置的接收信号处理单元的具体配 置的视图。图8是示出根据第一实施例的生物信息获取装置的累积加法处理的流程图的示图。图9是示出在根据第一实施例的生物信息获取装置中的累积加法的时间变迁的 示图(在移动一个元件宽度时)。图10是示出在根据第一实施例的生物信息获取装置中的累积加法的时间变迁的 示图(在移动二个元件宽度时)。图11是示出根据第二实施例的具有间隙的机电转换元件组的扫描的示图。图12是示出根据第二实施例的生物信息获取装置(具有间隙)中的累积加法的 时间变迁的示图(在移动六个元件宽度时)。图13是示出根据第二实施例的生物信息获取装置(具有间隙)中的累积加法的时间变迁的示图(在移动二个元件宽度时)。图14是示出根据第二实施例的具有在间隙部分中布置的光源的机电转换元件组 的视图。图15是示出根据第二实施例的使用间隙部分作为接合部分的机电转换元件组的 视图。图16是示出根据第三实施例的用于将在条带中的以二维方式布置的接收信号表 现为一维布置的方法的视图。图17是示出根据第三实施例的在移动条带的同时执行累积加法时的时间变迁的 示图。图18A和图18B是示出根据第三实施例的通过使用具有间隙的机电转换元件组执 行累积加法时的时间变迁的示图。图19是示出根据第三实施例的具有间隙的机电转换元件组的另一例子的示图。图20是示出根据第四实施例的通过组合用于超声波回波图像的一维布置的发送 和接收元件和用于光声成像方法的二维布置的机电转换元件而配置的布置元件的例子的 视图。
具体实施例方式本发明中的弹性波包含称为声波、超声波、音波和光声波的波，并且包含例如当向 测试体的内部照射诸如近红外线的作为电磁波的光时在测试体的内部产生的声波。并且， 从测试体发射的弹性波包含在测试体的一些部分或某个部分处产生的弹性波。即，本发明 的生物信息获取装置包括光声成像装置，该光声成像装置向测试体的内部照射作为电磁波 的光并用探针接收在测试体的内部中产生的声波，以显示测试体的内部的组织图像。可以使用激光作为本发明中的电磁波源，并且，除了激光以外，甚至从发光二极管 和氙气灯等发射的电磁波也一般可被用于本发明中。(第一实施例)以下，将描述本发明的第一实施例。根据本实施例的生物信息获取装置包括光 源，作为用于产生脉冲激光的电磁波源；和机电转换元件组，其包含多个布置的机电转换元 件，每个机电转换元件接收作为通过将来自光源的脉冲激光照射到测试体中的测试对象而 产生的弹性波的声波，并将接收的声波转换成电信号。并且，生物信息获取装置包括用于将 机电转换元件组移动到机电转换元件的布置方向的移动器件，用于使从所述多个机电转换 元件发送的电信号彼此相加的加法器件和用于基于通过加法器件相加的相加信号获得图 像信息的处理器件。以下，将参照附图描述本发明的实施例。图1是示出接收声波信号的原理的视图。 在图1中，测试体6被固定以从其上下两侧被加压板7a和7b夹持。从位于加压板7a上的 用于向测试体6产生脉冲激光的作为电磁波源的光源8照射脉冲激光。作为结果，测试体 6的内部中的测试对象中的血红素等吸收激光的能量，并且，测试对象的温度根据吸收的能 量的量上升。测试对象由于温度的上升而立即膨胀，以产生声波。通过被布置为与下侧加 压板7b接触的机电转换元件组2，产生的声波被转换成电信号9，并且，转换的电信号9被 输出到随后的级。顺便说一句，光源8可发射通过反射镜或玻璃纤维引自远处的光源的光。并且，光源8可以与本发明的生物信息获取装置一体化地被设置，或者可被设置为与生物 信息获取装置分开。为了有效地从测试对象产生声波，希望光源8为能够产生几纳秒到几百纳秒的量 级的脉冲激光的脉冲激光源。在这种情况下，脉冲激光的波长可处于从400nm到1600nm的 范围内，包括400nm和1600nm。并且，波长可更优选处于从700nm到IlOOnm的区域内，在该 区域中，活体中的激光的吸收很少。作为激光器，可以使用诸如固态激光器、气体激光器、染 料激光器和半导体激光器的各种激光器。下面，将参照图2描述根据接收原理在宽广区域3中输入声学信号的方法。在图2 中，机电转换元件组2为二维栅格(grating)形式的多个机电转换元件1的布置。在宽广 检查区域3中接收声波时，如图2所示，机电转换元件组2沿一方向(X方向)移动，以完成 条带区域4中的声波的接收，然后，机电转换元件组2沿与第一移动方向垂直的方向(Y方 向)移动以被定位。然后，机电转换元件组2重新移动以在邻接的条带区域5中执行接收， 并由此可通过重复上述的过程执行声波的接收。如上所述，本发明中的机电转换元件组2 移动到机电转换元件1的布置方向意味着在以二维栅格布置机电转换元件1的情况下将机 电转换元件1移动到X方向或Y方向。并且，本实施例的机电转换元件1需要检测从吸收了从光源8照射到测试体6的 光的能量的一部分的测试体6中的测试对象13产生的声波，以将检测的声波转换成电信号 9。因此，希望根据测试体6中的测试对象13的尺寸优化机电转换元件1可接收的频带。任何检测器，诸如利用压电效应的换能器、利用光的共振的换能器和利用容量的 变化的换能器，只要检测器可检测声波，就可被用作机电转换元件1。例如，如果接收从各种 尺寸的测试体产生的声波，那么可以使用利用宽的检测频带的容量的变化的换能器或具有 不同的检测频带的多个换能器。图3示出用于沿着测试体6机械扫描机电转换元件组2和光源8的X-Y移动机构。 如图3所示，通过X方向移动机构Ila和lib以及Y方向移动机构12a和12b的组合，可以 容易地实现本发明的移动，所述Y方向移动机构12a和12b执行X方向移动机构Ila和lib 向Y方向的分步重复移动。光源8可以与机电转换元件组2无关地移动，但是，由于光源8 可照明的范围一般受到限制，因此光源8优选与机电转换元件组2 —体化地移动。图4是示出在光源8和机电转换元件组2 —体化移动到箭头方向的情况下的操作 原理的视图。在图4中，在测试对象13中存在要被检测的血液中的血红素等，并且，光源8 和机电转换元件组2在各时间点(t = l、t = 3和t = 5)(为了简化，t = 2和t = 4的情 况被省略)如光源8a、8b和8c和机电转换元件组2a、2b和2c那样被定位。在时间t = 1处，由光源8a照射的测试对象13产生声波，并且，到达作为测试体 6中的规定位置的点P的位置的声波通过第一机电转换元件被转换成电信号9a，以被存储 于暂时存储存储器14a中。在时间t = 3处，被光源8b照射的测试对象13的声波通过第三机电转换元件被 转换成作为测试体6中的与时间t = 1处的点P相同的规定位置的点P处的电信号％，以 被存储于暂时存储存储器14b中。类似地，在时间点t = 5处，声波通过第五机电转换元件被转换成规定位置的点P 处的电信号9c，以被存储于暂时存储存储器14c中。此时，几个存储的电信号9是激光照射之后一定时间段的信号，并且通过被AD转换器(未示出)转换成一维数字波形信号而被存 储。在本实施例中，移动设备移动机电转换元件组2，使得机电转换元件组2可分别在 时间点t = 1、t = 3和t = 5的时间处如机电转换元件组2a、2b和2c那样被定位。S卩，移动设备移动机电转换元件组2，使得测试体6中的规定位置的点P处的声波 可分别在时间点t = 1、t = 3和t = 5的时间处被第一、第三和第五机电转换元件接收。在本实施例中，移动设备一般移动机电转换元件组2，使得在预定的时间点处到达 测试体6中的规定位置的声波可被不同的机电转换元件接收。通过以这种方式移动机电转 换元件组2，移动设备可将由声波导致的并在预定的时间点处到达测试体6中的规定位置 的电信号9彼此相加。机电转换元件组2通过本实施例的移动设备的移动基于以下的考虑。S卩，由于 机电转换元件组2在接收声波的同时连续移动，因此，存在声波的接收位置在声波的接收 过程中移动的问题。但是，在照射脉冲激光之后，声波的接收时间在这里是最多50μ S 100 μ S的程度那样的极短的时间。另一方面，为了避免损伤活体，脉冲激光的照射时间段一 般限于IOOms的程度的慢时间段。因此，机电转换元件应根据慢照射时间段以低速移动，因 此，在连续移动的同时接收声波的情况和在停止的状态下接收声波的情况之间几乎不产生 效果的差异。即，光照射、声波产生和声波接收的时间点可被视为处于同一时间。通过以这 种方式在连续移动的同时接收声波，机电转换元件组2的移动时间和用于定位机电转换元 件组2的时间可被省略，并且，可以执行高速信号输入。存储的一维数字波形信号在适当的时间点被并行地读出，并且，通过加法电路15 被彼此相加为一维波形信号。通过这种处理，多次的到达来自同一测试对象13的同一点P 的声学信号被相加，并且，可以提高点P处的接收信号的SN比。并且，关于此时的测试体6 上的同一点P，相加的声学信号是在图5所示的相对不同的位置处示出的相加的声波信号， 并且等同于在同一时间从不同的位置处的三个光源8a、8b、8c发射的声学信号。因此，光源 8a、8b、8c的空间照射不均勻性被平滑化，并且，可以实现接收信号的质量的进一步提高。特 别地，在本实施例的系统的情况下，在条带中的任何位置处执行这样的照射的平滑化，并因 此可以减少特别变为问题的机电转换元件组2的边界部分处的照射不均勻性。顺便说一句，可通过在一维布置的机电转换元件和二维布置的机电转换元件两者 中移动到布置方向实现该特征。在二维布置的机电转换元件的情况下，可通过假想的多个 一维布置的机电转换元件的并行处理，获得加速效果。并且，在图4中示出随着时间点从t = 1变为t = 5，作为光源8a 8c的光源8 移动的例子，但是，如图6所示，光源8可保持固定于规定的位置处。但是，由于照射来自光 源8的脉冲激光的范围受到限制，因此，光源8必须移动，使得脉冲激光可至少到达测试对 象13。即，为了使得脉冲激光可到达测试对象13，光源8优选地移动以保持对于机电转换 元件组2的一定相对位置。顺便说一句，为了简化描述，参照图4描述了从测试对象13产生的声波之中的到 达点P的声波。但是，由于从测试对象13产生的声波实际沿各方向传播，因此，在规定位置 的点P以外的位置处检测到声波。上述的内容被概述如下。
移动设备移动机电转换元件组2，使得在第一时间点(例如，t = 1)处于第一位置 的机电转换元件组2a可移动作为在第二时间点(例如，t = 3)处于第二位置的机电转换 元件组2b。光源8a在第一时间点(t = 1)将脉冲激光照射到测试对象13，并且，机电转换元 件组2在相同的第一时间点作为第一位置处的机电转换元件组2a接收来自测试对象13的 声波。并且，光源8b在第二时间点(t = 3)将脉冲激光照射到测试对象13，并且，机电转换 元件组2在相同的第二时间点作为第二位置处的机电转换元件组2b接收从测试对象13产 生的声波。作为加法器件的加法电路15将以下的电信号9a和9b彼此相加。S卩，电信号9a 是在第一时间点(t = 1)接收的声波之中的由与测试体6中的规定位置(点P)对应的第 一机电转换元件(第一换能器)产生的电信号。电信号％是在第二时间点(t = 3)接收 的声波之中的由与规定位置(点P)对应的第二机电转换元件(第三换能器)产生的电信号。下面，将参照图7描述接收信号处理单元的具体配置。作为用于控制整体并从接 收的信号执行图像重构的处理器件的处理器21位于图7中的右端，并且，包含测试体6的 用于信号输入的机械部分位于图7中的左端。光源8和机电转换元件组2分别被安装在台 23和24上，并且通过台控制单元22移动。在该图中，作为具体例子，机电转换元件组2使 用四乘四元件布置。光源8被控制以与机电转换元件组2的位置同步地通过激光控制电路25发光，并 且，从四乘四接收元件并行输入激光发射之后的一定时间内的声波信号。在电路块40中， 来自沿由图7中的箭头表示的移动方向布置的四个元件(位于沿纸面的法线方向的最内部 的四个元件)的信号SOO、S0US02和S03分别被AD转换器27a、27b、27c和27d转换成一 维数字波形信号。然后，转换的信号作为波形信号通过分别使用加法器29a、29b、29c和29d 在由旋转偏移电路28选择的暂时存储存储器Ma、Mb、Mc和Md中经受累积加法。在暂时存 储存储器Ma、Mb、Mc和Md中经受了预定次数的累积加法的一维数字波形信号通过选择电路 31和32被传送到处理器21。沿移动方向布置的四个元件以外的机电转换元件的信号也通 过类似的电路块41、42和43被并行处理，并且通过分时被传送到处理器21。这些系列的过 程被从处理器21接收指令的时间点控制电路26控制。处理器21基于传送的数字波形信 号在与接收的条带对应的位置处重构三维图像。图8以流程图的格式示出旋转偏移电路28和累积加法电路(各对的加法器29a和 存储器Ma、加法器29b和存储器Mb、加法器29c和存储器Mc以及加法器29d和存储器Md) 的具体操作。在该流程图中，与暂时存储存储器Ma、Mb、Mc和Md中的每一个对应的处理均 被并行执行，被并行执行的处理在并排的各块中表示。首先，将依次描述与暂时存储存储器Ma对应的处理。在用于接收声波的各时间 段T中逐个地处理流程图中的各块。在时间点t = 4m * T处，暂时存储存储器Ma将其内 容传送到处理器21，并且原样输入和存储信号SOO而不执行其的加法处理。在时间点t = (4m+l)女T处，暂时存储存储器Ma将信号SOl加到暂时存储存储器Ma的内容上作为一维 波形，并且再存入(restore)相加的内容。在时间点t = (4m+2) * T处，暂时存储存储器 Ma将信号S02加到暂时存储存储器Ma的内容上作为一维波形，并且再存入相加的内容。在时间点t = (4m+3) * T处，暂时存储存储器Ma将信号S03加到暂时存储存储器Ma的内容 上作为一维波形，并且再存入相加的内容。在完成时间点t= (4m+3) * T处的处理之后， 暂时存储存储器Ma将字母m加1，以将其处理重新返回到时间点t = 4m * T的处理。通过 执行上述的处理，对于每四个时间段，四个换能器信号的加法结果被存储在暂时存储存储 器Ma中，并且，存储的内容被传送到处理器21。如图8的流程图所示，在从对于暂时存储存储器Ma的处理的时间点偏移时间段T 的时间点处，对于暂时存储存储器Mb执行与暂时存储存储器Ma类似的处理。对于暂时存 储存储器Mc和Md的处理相同。S卩，以暂时存储存储器Ma、Mb、Mc、McUMa...的次序，对于 作为单位时间的每个时间段T，从特定的接收元件输入的信号与暂时存储存储器Ma、Mb、Mc 和Md相关。由于各信号的暂时存储存储器Ma、Mb、Mc和Ma在该时间的相同时间点处不相 互重叠，因此，可通过上述的旋转偏移电路28实现接收信号的分配。并且，由于对于处理器 21的传送时间点也通过暂时存储存储器Ma、Mb、Mc、Md中的每一个被依次处理，因此，可容 易地执行通过分时的传送。图9通过以移动方向的位置为横轴并以输入时间为纵轴示出累积加法的时间变 迁。在图9中，四个换能器沿它们的布置方向移动，并且，对于元件的宽度的每次移动，激光 源8发光以输入声学信号。如果以这种方式输入声学信号并且对于测试体6的各位置执行累积加法，那么， 如最下面的步骤的数字所示，除了第一部分以外，对于各区域，信号可被彼此相加四次。由 于可望通过四次的信号加法实现SN比的约二倍的改善，因此，可通过将执行四次的加法的 部分输入到处理器21中作为可用的输入区域以使用用于图像重构的区域，产生具有改善 的SN比的三维图像。图10是示出累积加法的时间变迁的另一例子的示图。图10示出对于二个元件宽 度的每次移动输入声学信号时的情况。由于信号在这种情况下在每个区域中被相加两次， 因此，SN比的改善速率比前面的例子稍小，但是，扫描条带的台速度被提高到两倍。一般地， 如果声学信号被设为对于d元件宽度的每次移动被输入，其中，d是在移动包含M个元件的 布置元件的情况下的M的测量中的一个，那么可以获得M/d倍的相加信号，并且，条带扫描 速度与d成比例地变快。在d = 1时，最大相加次数为M次，并且，在d = M时，最小相加次 数为1次。并且，虽然通过使用沿其移动方向一维布置的机电转换元件描述了图9和图10 的例子，但是，在沿与元件组的移动方向垂直的方向包含N个布置元件的二维布置元件组 的情况下，如上面描述的那样并行执行N组的处理。根据本发明的本实施例，可以在机械扫描机电转换元件组以输入宽广检查区域的 声学信号的生物信息获取装置中以高速输入具有均勻的敏感度和高的SN比的信号。(第二实施例)下面，将描述本发明的第二实施例。第二实施例使用与第一实施例不同的机电转 换元件组。第二实施例的其它方面与第一实施例相同。如图11所示，根据本实施例的机电转换元件组51沿它们的移动方向布置六个机 电转换元件52，使得在机电转换元件52之间具有分别为二个元件宽度的两个间隙53。图 12示出通过使用机电转换元件组51对于六个元件宽度的每次移动输入声学信号时的时间 变迁。如图12所示，尽管在这种情况下使用具有间隙53的机电转换元件组51，但可以在连续的位置中执行经受一次加法的声学信号的输入。本实施例的机电转换元件组51 —般具 有机电转换元件52的布置间距的整数倍的尺寸的间隙53。图13示出通过使用与图11相同的机电转换元件组51对于二个元件宽度的每次 移动输入声学信号的情况下的时间变迁。在这种情况下，可以执行三次的声学信号相加。以 这种方式，即使在机电转换元件组51中存在间隙53，也可执行与没有间隙的机电转换元件 组的信号输入相同的信号输入。因此，例如，通过如图14所示那样在机电转换元件54之间 的间隙部分55中布置光源单元56，从布置的机电转换元件54侧的脉冲激光的照射变得容 易。由于通过光声成像方法，测试体中的光强度的衰减大，因此从布置的机电转换元件54 侧的脉冲激光的照射对于提高重构图像的质量极其有效。并且，在制造具有大量元件的机电转换元件组的情况下，可以采用通过将可容易 地制造的多个小的机电转换元件组接合在一起形成大的机电转换元件组的方法。并且，在 这种情况下，如果小的机电转换元件组的边界部分57如图15中所示的那样被配置为与上 述的间隙部分类似的间隙部分，那么获得可以扩大边界部分57的尺寸以使得它们的制造 变得容易的优点。根据本实施例，如上所述，可通过设计机电转换元件的布置和输入声学信号的时 间点，执行各种的输入方法。一般地，为了避免损伤测试体，声学信号输入的重复周期常被 限制到一定周期或更短。因此，在需要高速输入的情况下，要选择加大移动速度以减少相加 时间的方法，并且，在需要高质量信号输入的情况下，要选择降低移动速度以增加相加次数 的方法。(第三实施例)下面，将描述本发明的第三实施例。除了沿机电转换元件组的移动方向的加法处 理以外，第三实施例还沿与机电转换元件组的移动方向垂直的方向实现加法处理。其它的 方面与第一和第二实施例相同。如果通过使用沿移动方向布置M个机电转换元件并沿与移动方向垂直的方向布 置N个机电转换元件的机电转换元件组，执行声学信号输入，那么与N个机电转换元件的宽 度的条带长度对应的信号波形的数量在完成移动时的时间点处已被输入到处理器21中。 然后，如果相邻条带被设定使得该相邻条带的一部分可与前一条带重叠并且声波信号通过 类似的连续的移动被取入处理器21中，那么可以在处理器21上执行重叠区域中的数据的 相加。将参照图16描述这种情况。如果通过如图16所示的那样将输入信号波形布置成 移动方向，由小的矩形区域表现输入信号波形中的每一个，那么条带区域4中的声波数据 58可由沿纵向连续的N个(对于图16的情况)小的矩形59表现。图17示出使用这种表 现的加法处理的时间变迁。图17示出通过在将条带位置偏移元件的纵向宽度的同时使用 N = 4的二维布置元件执行信号输入的情况的例子。并且，在这种情况下，与上述的连续移 动类似，可通过使用处理器21执行四次移动的加法。图18A示出使用沿与移动方向垂直的方向(条带移动方向)在机电转换元件区域 61中具有间隙区域62的机电转换元件组60的情况的例子。并且，在这种情况下，如图18B 所示，与移动方向的情况类似，可通过将条带位置偏移二个元件的纵向宽度，执行三次的累 积加法。
图19示出沿机电转换元件63的移动方向和与移动方向垂直的方向(条带移动方 向)均具有间隙64的机电转换元件组65的例子。由于上述的原因，即使这样的机电转换 元件组65也可执行位置致密的信号输入和加法输入。通过使用上述的二维布置的机电转换元件，通过不仅沿移动方向而且沿与移动方 向垂直的方向(条带移动方向)执行累积加法，相加信号的数量变大，因此，相加信号的SN 比得到提高。由于还可沿两个维度使照明不均勻性平滑化，因此，可以执行具有更好的质量 的图像重构。由于输入信号的图像重构处理常是线性处理或近线性处理，因此，可通过在重构 后将三维体元(voxel)图像相加而不是直接将输入信号相加，获得等同的优点。在这种情 况下，可以在输入条带区域4中的声学信号的同时执行条带区域4中的图像重构，并且，可 以减少用于等待输入相邻的条带的浪费时间。(第四实施例)下面，将描述本发明的第四实施例。第四实施例集成用于超声波回波信号的一维 布置的发送和接收元件(第二机电转换元件组)和接收通过照射电磁波产生的声波的机电 转换元件组(第一机电转换元件组)。本实施例对于同时产生超声波回波图像和光电图像 的诊断设备也是有效的。本实施例的其它方面与其它的实施例相同。在光电成像方法中，希望使用用于实现光电图像分辨率的各向同性的二维布置的 机电转换元件。还希望针对超声波回波图像使用二维布置的超声波发送和接收元件，但是， 由于超声波的频率相对地高，因此必须使用许多小的发送和接收元件，因此，二维布置导致 信号处理电路的尺寸扩大并且成本扩大的问题。因此，许多实际的装置在连续移动一维布 置的发送和接收元件的同时输入三维超声波回波信号。因此，如图20所示，通过形成用于 超声波回波信号的一维布置的发送和接收元件71和沿两个维度布置机电转换元件的机电 转换元件组72的一体化结构73并通过连续移动一体化结构73，可以同时重构高质量光声 图像和超声波回波图像。虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性 实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有的变更方式以及等同的结 构和功能。本申请要求在2008年6月18日提交的日本专利申请No. 2008-159313和在2009 年2月12日提交的日本专利申请No. 2009-029953的权益，在此通过引用并入其全部内容。
权利要求
1.一种生物信息获取装置，包括包含多个布置的机电转换元件的机电转换元件组，每个机电转换元件接收通过将电磁 波照射到测试体中的测试对象而发射的弹性波，以将接收的弹性波转换成电信号； 移动器件，所述移动器件将机电转换元件组移动到机电转换元件的布置方向； 加法器件，所述加法器件将从所述多个机电转换元件的至少两个或更多个电磁换能器 发送的电信号相加，其中，移动器件移动机电转换元件组，使得在第一时间点处位于第一位置处的机电转换元件 组可在第二时间点处位于第二位置处，机电转换元件组在第一位置处接收弹性波，该弹性波是通过在第一时间点处向测试对 象照射电磁波而发射的，并且在第二位置处接收弹性波，该弹性波是通过在第二时间点处 向测试对象照射电磁波而发射的，并且，加法器件将在第一时间点处接收的弹性波的电信号之中的从与测试体的规定位置对 应的第一机电转换元件发送的电信号和在第二时间点处接收的弹性波的电信号之中的从 与规定位置对应的第二机电转换元件发送的电信号相加。
2.根据权利要求1的生物信息获取装置，其中，由第一机电转换元件和第二机电转换元件产生的电信号是一维数字波形信号，并且， 加法器件将在第一时间点处接收的弹性波之中的由与测试体中的规定位置对应的第 一机电转换元件产生的一维数字波形信号和在第二时间点处接收的弹性波之中的由与规 定位置对应的第二机电转换元件产生的一维数字波形信号相加。
3.根据权利要求1或2的生物信息获取装置，其中，机电转换元件组的机电转换元件被 以二维栅格布置。
4.根据权利要求1 3中的任一项的生物信息获取装置，其中，机电转换元件组在布置 的内部包含机电转换元件的布置间距的整数倍的尺寸的间隙。
5.根据权利要求1 4中的任一项的生物信息获取装置，其中，所述机电转换元件组是 通过接合多个机电转换元件组形成的。
6.根据权利要求1 5中的任一项的生物信息获取装置，其中，机电转换元件组的机电 转换元件中的每一个被以二维栅格布置，并且，沿与机电转换元件组的移动方向垂直的方 向定位的不同的机电转换元件接收弹性波并且在测试体的规定位置处传送电信号，并且， 加法器件将电信号彼此相加。
7.根据权利要求1 6中的任一项的生物信息获取装置，还包括产生电磁波的电磁波 源，其中，电磁波源在保持关于机电转换元件组的一定相对位置的情况下移动。
8.根据权利要求4的生物信息获取装置，其中，电磁波源被布置在所述间隙中。
9.一种生物信息获取装置，包括根据权利要求1 8中的任一项的机电转换元件组；和接收照射到测试体中的测试对象的反射超声波的不同的机电转换元件组，其中，两个所述机电转换元件组一体化地经受连续的移动。
全文摘要
提供高速输入具有均匀的敏感度和高的SN比的信号的生物信息获取装置。该生物信息获取装置包括移动器件，该移动器件将元件组(2)移动到元件的布置方向并且将在第一时间点位于第一位置处的元件组移动为在第二时间点位于第二位置处。元件组接收在第一位置处在第一时间点处从测试对象发射的弹性波和在第二位置处在第二时间点处来自测试对象的弹性波。在第一时间点处接收的弹性波的来自第一元件的测试体的规定位置的电信号和在第二时间点处接收的来自第二元件的规定位置的电信号被彼此相加。
文档编号A61B5/00GK102065774SQ20098012205
公开日2011年5月18日 申请日期2009年6月11日 优先权日2008年6月18日
发明者依田晴夫 申请人:佳能株式会社