专利名称：光声测量装置、移动控制方法和程序的制作方法光声断层成像(PAT)是利用光的成像技术，其中，通过用脉冲激光照射被检查或被成像的被检体以使被检体中的被测量的对象热膨胀而产生的声波被接收并被转换成图像。PAT允许吸收带位于被照射的脉冲激光的波长内的血红蛋白、葡萄糖等的体内分布的成像。PTL I描述了用于通过使用PAT产生大的检查区域的三维图像的方法，其中，通过在依次定位的同时机械移动声波接收器，在多个位置处接收声波。如PTL I公开的那样，在通过使用PAT将诸如乳房的被检查或被成像的相对较大的被检体的内部结构有效成像的方法之一中，用由按一维或二维阵列布置的电声换能器构成的声波接收器机械扫描被检体的表面。考虑到减少被检者的负荷，希望这种机械扫描所需要的时间尽可能地短。引文列表专利文献PTL I PCT 日本翻译专利公开 No. 2001-50795
本发明提供能够导致声波接收器在短的时间周期内移动的测量装置和用于控制声波接收器的移动的方法。在本发明的方面中，一种测量装置包括被配置为接收通过用脉冲光照射被检查的被检体产生的声波并将声波转换成电信号的声波接收器；和被配置为导致声波接收器相对于被检查的被检体移动的移动控制单元。移动控制单元通过使用脉冲光的发射周期的数据和被检查的被检体中的目标测量位置之间的间隔的数据来计算导致声波接收器在声波测量中移动的目标速度。移动控制单元导致声波接收器移动以在发射用于测量声波的初始脉冲光时以目标速度到达初始目标测量位置。在到达目标速度之后，移动控制单元导致声波接收器以等于目标速度的匀速移动。在本发明的另一方面中，提供一种用于导致声波接收器相对于被检查的被检体移动的移动控制方法，该声波接收器为被配置为接收通过用脉冲光照射被检查的被检体产生的声波并将声波转换成电信号。移动控制方法包括通过使用脉冲光的发射周期的数据和被检查的被检体中的目标测量位置之间的间隔的数据来计算导致声波接收器移动以测量声波的目标速度的步骤；导致声波接收器移动以在发射用于测量声波的初始脉冲光时以目标速度到达初始目标测量位置的第一移动步骤；和在到达目标速度之后导致声波接收器按目标速度执行匀速移动的第二移动步骤。、根据本发明，可以导致声波接收器在短的时间周期内移动，从而导致降低被检者的负荷。图I是示出根据本发明的测量装置的总体配置的示意图。图2是示出移动声波接收器的路径的示意图。图3是示出发光定时指令信号、发光信号和发光同步控制信号的波形的例子的示意图。图4是示出声波接收器的操作的示意图。图5是示出移动控制单元的控制过程的流程图。图6是示出移动控制单元的配置的示意图。·图7是不出使用步进电动机时的驱动脉冲串的不意图。图8是示出用于校正位置偏移的声波接收器的操作的示意图。图9是示出用于校正位置偏移的移动控制单元的控制过程的流程图。图10是示出声波接收器的覆盖区域重叠的情况的示意图。图11是示出声波接收器和声波发射器和接收器的一体化移动的示意图。图12是示出通过使用来自声波发射器和接收器的电信号产生的切片图像的示意图。图13是示出声波接收器与一体化的声波发射器和接收器被集成时的操作的示意图。图14是同时获得声波和反射声波时的接收时间图。

加速度Am可能未必是最大允许加速度。但是,将加速度Am设为最大允许加速度可使测量时间最小化。3.计算台架6的开始位置Xs和延迟时间A Ts。如果初始目标测量位置由Xl表示，那么台架6的开始位置Xs可由下式计算Xs = xl_ AXa。此外，延迟时间ATs可被计算为将A Ts+A Ta设为激光发射周期Il的整数倍的最小值。如果单次激光发射的基准时间由t0表示并且使用计算的延迟时间ATs，那么可通过下式计算测量时间(即，激光的发光时间)tl、t2、t3…tl = t0+ A Ts+ A Tat2 = tl+Tlt3 = tl+2*Tlt4 = tl+3*Tl可通过使用以上的计算算出台架6的移动所需要的所有的位置参数和时间参数。因此，可以执行根据上述的图5的流程图的特定操作的调度。下面，参照图5的流程图描述测量中的DSP 45的特定处理。在从CPU 60接收开始指令时，首先，DSP 45将台架6移动到开始位置Xs，并且等待(S1-1)。然后，DSP 45监视发光同步控制信号s3的上升沿(S1-2)。当发光同步控制信号s3上升时，DSP 45将发光同步控制信号s3的上升时间设为基准时间t0，并且等待延迟时间ATs (S1-3)。然后，导致台架6开始以等于加速度Am的均匀的加速度移动(S1-4)。如果当前时间由t表示并且步进电动机41的每个脉冲的台架6的移动量由dX表示,那么加速时间带(t0+ATs〈t〈tl)中的时间t处的台架6的速度V由下式给出V = Am* (t-tO-ATs)。为了导致台架6以速度V移动，DSP 45计算由下式给出的时间间隔dT:dT = dX/ (Am* (t-t0- A Ts)),并且每当经过时间间隔dT就向台架驱动器电路42输出一个脉冲。由于时间间隔dT随着时间逝去而减小，因此台架6的速度相应加速。在第一次测量声波的时间tl处，台架6的速度匹配目标速度Vmes。如果时间t到达测量时间tl，那么DSP 45将台架6的移动切换到以目标速度Vmes的匀速移动(S1-5)。为了导致台架6以等于目标速度Vmes的匀速移动，DSP 45计算由下式给出的时间间隔dT:dT = dX/Vmes,并且每当经过时间间隔dT就向台架驱动器电路42输出一个脉冲。此后，DSP 45确定是否到达测量结束时间(S1-6)。如果达到结束时间(即，如果台架6经过了最后目标测量位置)，那么台架6的移动结束。图7示出由DSP 45产生的脉冲的定时。因此，声波接收器5可以按匀速在激光发光时间通过所有目标测量位置，并、且可以以特定的方式实现图5的流程图。这里，声波的接收位置可以按换能器的尺寸的至少约5% 10%的精度匹配目标测量位置。按上述精度的匹配可减少如下述的第三实施例那样当接收从被检体I中的相同的位置产生的声波时的接收信号的相位变化，并且可提高图像数据的分辨率。如果电声换能器的尺寸为2mm,那么可希望按约±50iim ± IOOiim的精度的匹配。此外，可容易地通过使用以上述方式产生发光定时指令信号s2的定时产生电路8，产生根据本发明的发光同步控制信号S3。此外，由于在恒定的周期中定期发射激光，因此如果周期是已知的，那么也可通过直接检测激光的发射来产生发光同步控制信号S3。此夕卜，如果激光的发光周期是已知的，那么可通过使用某种方法一次检测发光时间，并且可参照定时产生电路8内的发光时间产生具有恒定的周期的发光同步控制信号。以上的配置可以是本发明的实施例的变更例，并且也可落入本发明的范围内。第二实施例通过上述的第一实施例，DSP可控制台架6以使其以匀速在激光发光时间通过所有的目标测量位置。在第二实施例中，移动控制单元7监视发光同步控制信号s3，并且在发光同步控制信号s3的上升沿处读取位置计数器44的值。如果存在与此时的目标测量位置 的误差，那么台架6的移动速度(即驱动信号s4的脉冲输出的时间间隔)被调整，以通过下一激光发射时间消除或减少误差。通过该控制，如果在通过使用DSP 45计算脉冲的产生的时间间隔dT或每个脉冲的台架6的移动量时出现轻微的计算误差，那么可防止在激光发射时间的台架6的位置与目标测量位置之间出现由于误差的累积而导致的不可忽略的位置误差。此外，在不检测步进电动机41的位置的开放控制的情况下，也可防止在位置误差中增加由机械畸变等导致的误差。图8是示出本实施例中的台架6的移动的示意图。如果位置计数器44的值表示激光发射时间tl的位置xld，那么台架6移动以使得到达下一激光发射时间t2之前的目标速度Vmes变为Vmes = (x2_xld) / (t2_tl)以在达到了下一激光发射时间t2时已减小与目标测量位置Xl的差值。图9是示出这种情况下的台架6的操作的流程图。步骤S2-1 S2-5的处理与第一实施例中的步骤
51-I S1-5的过程相同或类似。在步骤S2-6中，在检测到发光同步控制信号s3的上升沿时测量当前位置xld。然后，检测位置误差(S2-7)，并且校正台架6的速度(S2-8)。在步骤
52-9中，与步骤S1-6类似，确定是否到达测量结束时间。如果已到达结束时间(即，如果台架6通过了最后目标测量位置)，那么台架6的移动结束。通过该控制，可以执行速度校正，以使得可在发光同步控制信号s3的各上升时间根据上式减少位置误差。根据本实施例，直接测量位置误差并且在激光发射时间对其进行校正。因此，不管位置误差的原因如何，都可通过使用简单的方法来校正位置误差，并且可在不使用昂贵的装置的情况下执行精确移动控制。已描述了使用步进电动机的实施例。但是，也可使用直流(DC)伺服电动机等。第三实施例在第三实施例中，存在相邻的目标测量位置(第一目标测量位置和第二目标测量位置)处的声波接收器的覆盖区域重叠的重叠区域。图10是示出各测量时间处的声波接收器5的位置的示意图。在本实施例中，如图10所示，使用计算从位于重叠区域中的位置P的换能器输出的电信号的和的加法电路。现在给出具体的描述。声波接收器5在激光发射时间t = I通过第一目标测量位置，并且在激光发射时间t = 2通过第二目标测量位置。加法电路61平均存储于暂时存储存储器中的由在时间t=I在位置P处接收到声波的换能器获得的接收信号、和由在第二目标测量位置处在相同的位置(即位置P)接收到声波的换能器获得的接收信号。这使得能够产生具有更少的噪声的接收信号。在这种情况下，被求和的接收信号是数字转换信号。此外，通过加法电路61获得的接收信号的和被传送到图I所示的CPU 60，并且通过诸如相位加法的图像重构处理被转换成图像数据。通过除了横向以外还沿纵向重叠声波接收器5的覆盖区域，可进一步减少接收信号的噪声。通过使用第一或第二实施例，可以在按匀速移动台架6的同时在目标测量位置处精确地接收声波，由此有利于如第三实施例那样实现平均化，并确保接收具有更少的噪声的高速光声信号。第四实施例 在第四实施例中，被配置为接收通过光的照射产生的声波的声波接收器5和被配置为发射声波(一般是超声波)并接收从被测量对象反射的反射声波的声波发射器和接收器51被一体化。在以下的描述中，通过光的照射产生的声波被称为“光声波”，并且通过从被测量对象反射和返回从声波发射器和接收器51发射的声波而获得的反射声波被称为
“超声回声”。如图11所示，在本实施例中，被配置为接收光声波的声波接收器5和被配置为接收超声回声的声波发射器和接收器51被一体化地设置在台架上，并且导致它们在压板表面21上移动。声波发射器和接收器51可由以一维阵列布置的换能器构成，并且可以能够通过使用沿一维阵列方向扫描的超声束产生切片面内超声回声图像。因此，可通过以匀速移动用于超声回声的声波发射器和接收器51，并且如图12所示的那样重复产生移动方向上的各个位置xlO、xlU xl2…处的切片图像，很容易地产生被检查或被成像的被检体内部的三维图像数据。当产生超声回声图像数据时，为了增加台架的移动方向的分辨率，以具有比接收光声波的间隔小的间距的相等的间隔产生切片图像。图13示出以上的测量操作的实施例。可在光声信号测量线31上的圆形标记所示的时间点和位于在圆形标记之间均等分割的位置处的矩形标记所示的时间点开始用于产生各条切片图像数据的超声发射/接收操作。圆形标记所示的时间点还代表光声波的测量点。但是,如图14所示,在从开始超声发射/接收操作到开始超声束的发射和接收的周期中提供用于接收光声波的光声信号输入周期，并且在输入周期中执行激光的发射和光声波的接收。这使得能够在没有光声波和超声回声之间的干涉的情况下接收正确的信号。即使在不执行激光的发射的情况下开始超声发射/接收操作时，可在与执行激光的发射相同的定时执行接收超声回声的操作。在这种情况下，可就时间和位置以完全相等的间隔产生切片图像。单个切片图像的产生需要超声束的多次发射和接收。由于光声信号输入周期比发射和接收所需要的时间短，因此，即使使得所有切片面的回声信号输入周期相等也对于总体产量基本上没有影响。在本发明中，台架以匀速在激光发射时间通过目标测量位置，因此超声发射/接收的开始时间或开始位置可被计算为操作调度，以不导致光声信号与超声回声信号之间的干涉。因此，DSP被配置为每当到达计算的开始时间或开始位置时开始超声发射/接收操作，由此使得即使在台架以匀速移动的方法中也能够获得光声波和超声回声。
也可通过执行以下处理来实现本发明。实现上述的第一到第四实施例的功能的软件(程序)可通过网络或各种存储介质被供给到系统或装置，并且系统或装置的计算机(或诸如CPU或微处理单元(MPU)的任何其它适当的装置等)可读取并执行程序。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和等同的结构和功能。本申请要求在2009年12月18日提交的日本专利申请No. 2009-288458的益处，在此引入其全部内容作为参考。
附图标记列表I被检查或被成像的被检体2a 压板2b 压板3 光源4被测量的对象5声波接收器6 台架7移动控制单元8定时产生电路9发光控制单元10接收信号处理单元11监视器Si接收信号s2发光定时指令信号S3发光同步控制信号s4驱动信号s5位置信号s6激活信号s7发光信号21压板表面22 (声波接收器在压板表面上移动的)路径31测量线32测量线41步进电动机42台架驱动器电路43编码器44位置计数器45DSP51声波发射器和接收器60 CPU


一般地，随着声波接收器的机械扫描的时间增加，被检者上的负荷也增加。本发明提供了通过使用脉冲光的发射周期的数据和被检查的被检体中的目标测量位置之间的间隔的数据，计算导致声波接收器为声波的测量而移动的目标速度。另外，导致声波接收器移动以在发射用于测量声波的初始脉冲光时以目标速度到达初始目标测量位置。在到达目标速度之后，导致声波接收器以等于目标速度的均匀速度移动。