生物观测设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种生物观测设备和方法。生物观测设备包括：声波发射单元，其将声波发射至对象；控制单元，其控制声波的发射；光发射单元，其将光发射至对象，同时相继改变光的波长；光接收单元，其接收当在对象内部的区域处反射所发射的光时生成的对象光；光检测器，其获得当没有发射声波时所发射的光与接收到的第一对象光之间的干涉所引起的第一干涉光，并获得当发射声波时由所发射的光与接收到的第二对象光之间的干涉引起的第二干涉光；以及计算单元，其基于第一干涉光和第二干涉光，来计算被发射了声波的区域的、表示所发射的光的散射状态的信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生物观测设备和方法，并且更具体地，涉及一种使用声波和光来光学收集表示要检查的对象的内部状态的信息并观测该对象的设备和方法。
技术介绍
近年来，作为光学层析成像(optical tomographic imaging)，已知光学相干层析成像技术(optical coherence tomography)(下文中，称为“OCT”)。主要使用光干涉的OCT获得活体的内部状态的信息。OCT使能在短时间内获得活体的表面区域的信息，如层析X射线照片等。在眼科领域，OCT已经投入诊断视网膜病的实际使用，并且在医学界已经引起了极大关注。在上述关于OCT的技术中，在T.Yoshimura和O.Matoba的“使用光谱扫频干涉测量法的生物层析成像测量(BiologicalTomography Measurement Using Spectral-swept Interferometry)”，OPTICAL AND ELECTRO-OPTICAL ENGNEERING CONTACT，Vol.41，No.7，pp.418-425，2003(非专利参考文献(1))中说明了一种与光谱扫频OCT有关的技术。根据光谱扫频OCT，通过按顺序改变从光源发出的光的波长，可以获得沿深度方向布置的活体的多个部位的生物信息。另外，M.Hisaka、T.Sugiura和S.Kawata的“使用脉冲超声和光之间的相互作用的厚散射介质的光学层析成像(OpticalTomography of a Thick Scattering Medium Using Interactionbetween Pulsed Ultrasound and Light)”，KOGAKU 29，pp631-634，-->2000(非专利参考文献(2))公开了这样一种技术:向活体发射超声波和光，并且检测到活体中通过脉冲超声波所调制的光以获得位于在黏膜的表面层下面约1cm处的部位的光学图像。然而，在非专利参考文献(1)中说明的光谱扫频OCT具有如下问题：当从位于在活体的表面下几毫米或更多毫米处的部位获得生物信息时，生物信息的S/N下降。这是因为存在对象光和基准光没有适当地相互干涉的情况，其中，对象光是当在活体中调制从光源发出的光时生成的，基准光基本上与从光源发出的光相同。在非专利参考文献(2)中说明的光学成像具有如下问题：由于使用点扫描，因此获得活体的期望区域的生物信息需要非常长的时间。
技术实现思路
考虑到前述传统情况而作出本专利技术，并且本专利技术的目的在于提供一种以高S/N并且迅速地获得要检查的对象的深部位的信息的生物观测设备和方法。为了实现上述目的，根据本专利技术的生物观测设备包括:声波发射单元，其将声波发射至要检查的对象，所述声波具有预定波长或频率；控制单元，其控制从所述声波发射单元发射至所述对象的所述声波的发射状态；光发射单元，其向所述对象发射光，同时相继改变所述光的波长；光接收单元，其接收当从所述光发射单元发射的光反射在所述对象内部的区域处时生成的对象光；光检测器，其获得当所述控制单元控制为不发射所述声波时由所发射的光与由所述光接收单元接收到的第一对象光之间的干涉所引起的第一干涉光，并且获得当所述控制单元控制为发射所述声波时由所发射的光与由所述光接收单元接-->收到的第二对象光之间的干涉所引起的第二干涉光；以及计算单元，其基于由所述光检测器获得的所述第一干涉光和所述第二干涉光，来计算所述对象内部的被发射了所述声波的区域的信息，所述信息表示所发射的光的散射状态。根据本专利技术的另一方面，一种生物观测方法包括：向要检查的对象发射第一光，同时相继改变所述第一光的波长；接收当在所述对象内部的区域处反射所述第一光时生成的第一对象光；获得由所述第一对象光和所述第一光之间的干涉所引起的第一干涉光；向所述对象发射声波，所述声波具有预定波长或频率；向所述对象发射第二光，同时相继改变所述第二光的波长；接收当在所述对象内部的区域处反射所述第二光时生成的第二对象光；获得由所述第二对象光和所述第二光之间的干涉所引起的第二干涉光；以及基于所述第一干涉光和所述第二干涉光来计算所述对象内部的被发射了所述声波的区域的信息，所述信息表示所述第二光的散射状态。附图说明图1是例示根据本专利技术实施例的生物观测设备的概要的框图；图2是示出生物观测设备的操作的流程图；图3是示出从第一干涉信号中检测出的对象光和基准光的频率随时间的变化与基于第一干涉信号计算出的值之间的相互关系的图；图4是示出从第二干涉信号中检测出的对象光和基准光的频率随时间的变化与基于第二干涉信号计算出的值之间的相互关系的图；图5是示出根据本专利技术实施例的生物观测设备的变形例的-->框图；图6是详细示出变形例的光学耦合器的结构的图；图7是例示变形例的光纤的末端部分的结构的横截面图。具体实施方式在下文，现在结合附图将说明本专利技术的实施例。参考图1至图7，现在将说明根据本专利技术实施例的生物观测设备。图1概述了生物观测设备1。如图1所示，该生物观测设备1包括发射/接收单元2，该发射/接收单元2向用作要检查的对象的活组织(身体组织)LT发射超声波和光，并且从活组织LT接收通过所发射的光的反射和散射而产生的光(在下文，将所反射和散射的光称为“对象光”)。此外，生物观测设备1包括扫描单元3、驱动信号生成器4、放大器5、信号处理器6、个人计算机(在下文，称为PC)7、显示单元8和扫描信号生成器9。扫描单元3用于响应于从扫描信号生成器9发出的扫描信号来改变发射/接收单元2相对于活组织LT的位置(即，扫描位置)，并发射超声波和光。驱动信号生成器4产生光源驱动信号以使发射/接收单元2发射频率相继改变的光，并输出所产生的光源驱动信号。驱动信号生成器4产生超声波驱动信号以使发射/接收单元2发射具有预定波长(或预定频率)的超声波，并输出所产生的超声波驱动信号。另外，用作控制单元的驱动信号生成器4在信号处理器6的控制下改变光源驱动信号和超声波驱动信号的输出状态。具体地，驱动信号生成器4在信号处理器6的控制下改变超声波驱动信号的输出状态，以将从发射/接收单元2(的超声波换能器26)发射的超声波的发射状态从“off”切换至“on”，反之亦然。-->放大器5包括功率放大器。放大器5放大从驱动信号生成器4输出的超声波驱动信号的功率，并将放大后的超声波驱动信号提供至发射/接收单元2。用作光电检测器的发射/接收单元2设置有光源21、半反射镜(half mirror)22、基准反射镜25、中心处形成有开口26a的超声波换能起26和光检测器27。光源21发出能够进入活组织LT的光，同时光源21相继改变光的波长。例如，光源21包括波长可调谐激光源(未示出)或者SLD(Super Luminescent Diode，高亮度发光二极管)和干涉滤波器的组合(未示出)。光源21基于从驱动信号生成器4提供的光源驱动信号来向半反射镜22发出光，同时改变所发出的光的波长，例如从最大波长λmax改变为最小波长λmin。在本实施例中，从光源21发出的光可以是连续光或者脉冲光。另外，光源21被配置为发出例如中心波长在600nm到1000nm范围内的光。然而，光源21的配置不限于上述配置。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物观测设备，包括：　声波发射单元，其将声波发射至要检查的对象，所述声波具有预定波长或频率；　控制单元，其控制从所述声波发射单元发射至所述对象的所述声波的发射状态；　光发射单元，其向所述对象发射光，同时相继改变所述光的波长；　光接收单元，其接收当从所述光发射单元发射的光反射在所述对象内部的区域处时生成的对象光；　光检测器，其获得当所述控制单元控制为不发射所述声波时由所发射的光与由所述光接收单元接收到的第一对象光之间的干涉所引起的第一干涉光，并且获得当所述控制单元控制为发射所述声波时由所发射的光与由所述光接收单元接收到的第二对象光之间的干涉所引起的第二干涉光；以及　计算单元，其基于由所述光检测器获得的所述第一干涉光和所述第二干涉光，来计算所述对象内部的被发射了所述声波的区域的信息，所述信息表示所发射的光的散射状态。

【技术特征摘要】
JP 2007-8-23 2007-2174881.一种生物观测设备，包括：声波发射单元，其将声波发射至要检查的对象，所述声波具有预定波长或频率；控制单元，其控制从所述声波发射单元发射至所述对象的所述声波的发射状态；光发射单元，其向所述对象发射光，同时相继改变所述光的波长；光接收单元，其接收当从所述光发射单元发射的光反射在所述对象内部的区域处时生成的对象光；光检测器，其获得当所述控制单元控制为不发射所述声波时由所发射的光与由所述光接收单元接收到的第一对象光之间的干涉所引起的第一干涉光，并且获得当所述控制单元控制为发射所述声波时由所发射的光与由所述光接收单元接收到的第二对象光之间的干涉所引起的第二干涉光；以及计算单元，其基于由所述光检测器获得的所述第一干涉光和所述第二干涉光，来计算所述对象内部的被发射了所述声波的区域的信息，所述信息表示所发射的光的散射状态。2.根据权利要求1所述的生物观测设备，其特征在于，所述计算单元基于所述第一干涉光和所述第二干涉光，来检测根据从所述光发射单元发射的光的波长或频率随时间的变化而在所述第一对象光和所述第二对象光之间产生的频率调制量，并基于所述频率调制量计算所述信息。3.根据权利要求1所述的生物观测设备，其特征在于，所述光发射单元发射所述光，同时相继减小所述光的波长。4.根据权利要求1所述的生物观测设备，其特征在于，所述光发射单元发射所述光，同时相继增大所述光的波长。5.根据权利要求1所述的生物观测设备，其特征在于，从所述声波发射单元发射的所述声波是连续波。6.根据权利要求1所述的生物观测设备，其特征在于，从所述声波发射单元发射的所述声波是脉冲波。7.根据权利要求1所述的生物观测设备，其特征在于，从所述声波发射单元发射的所述声波是超声波。8.根据权利要求1所述的生物观测设备，其特征在于，沿从所述光发射单元发射的光的轴来发射所述声波。9.根据权利要求1所述的生物观测设备，其特征在于，还包括扫描单元，所述扫描单元改变...

【专利技术属性】
技术研发人员：五十岚诚，
申请(专利权)人：奥林巴斯医疗株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]