被检体信息获取装置和激光装置制造方法

被检体信息获取装置和激光装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及被检体信息获取装置和激光装置。使用一种被检体信息获取装置，其包括：激光介质；温度控制单元，用于控制激光介质的温度；激发单元，用于激发激光介质；控制单元，用于控制温度控制单元和激发单元；探测器，用于接收当被检体被来自激光介质的激光束照射时所产生的声波；以及处理单元，用于从声波来获取与被检体相关的特性信息，其中，直到激光介质的温度落在预定范围内控制单元才操作激发单元。
【专利说明】被检体信息获取装置和激光装置

【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种被检体信息获取装置和激光装置。

【背景技术】
[0002]常规地，在医疗领域中已经对光声装置进行了相当多的研究，该光声装置使得被检体被脉冲光照射，通过探测器接收在被检体内部产生的光声波，并将被检体内部的形式或机能成像。作为光声装置的脉冲光源，使用高输出固态激光器。为了使固态激光器的脉冲光的量稳定，有必要使脉冲光源内部的温度稳定。
[0003]因此，提出了执行预热操作直到脉冲光源内部的温度变得稳定为止的激光装置。专利文献I公开了如下这样的装置，当该装置开启时，该装置执行预热操作，并且在光源内部的温度落在预定范围内之后，确定激光输出命令值的校正系数。
[0004]此外，在专利文献2中提出了用于在发射期间使光源内部的温度稳定的循环器。对于专利文献2的循环器，通过使冷却介质循环并且将该冷却介质供给激光振荡单元来寻求激光输出的稳定，冷却介质被控制以用于使温度恒定。
[0005]此外，闪光灯常常被用作固态激光器的激发源。通过在使闪光灯发射光并且激发激光介质之后执行Q切换,产生突然的激光振荡，以输出已知为巨脉冲的强激光束。
[0006]专利文献1:日本专利申请公开N0.2005-251855
[0007]专利文献2:日本专利申请公开N0.Hl 1-097769 (1999-097769)


【发明内容】

[0008]在专利文献I中，当光源的内部冰冷时，用于加热内部的预热操作所花费的时间将长。当使闪光灯在该时间段期间发射光时，由于闪光灯的耗损(wear)，可能不能获得所需的输出，并且光源的寿命可能变得缩短。
[0009]在专利文献2中，尽管基于冷却介质的温度控制使激光稳定，但是没有关于减少闪光灯在预热操作期间的耗损的描述。
[0010]本发明鉴于前述问题而设计，并且本发明的目的是提供一种能够减少闪光灯的耗损的激光装置。
[0011]本发明提供了一种被检体信息获取装置，包括:
[0012]激光介质；
[0013]温度控制部件，被配置用于控制激光介质的温度；
[0014]激发部件，被配置用于激发激光介质；
[0015]控制部件，被配置用于控制温度控制部件和激发部件；
[0016]探测器，被配置用于接收当被检体被来自激光介质的激光束照射时所产生的声波；和
[0017]处理部件，被配置用于使用声波来获取与被检体相关的特性信息，
[0018]其中，直到激光介质的温度落在预定范围内控制部件才操作激发部件。
[0019]本发明还提供了一种激光装置，其包括:
[0020]激光介质；
[0021]温度控制部件，被配置用于控制激光介质的温度；
[0022]激发部件，被配置用于激发激光介质；和
[0023]控制部件，被配置用于控制温度控制部件和激发部件，
[0024]其中，直到激光介质的温度落在预定范围内控制部件才操作激发部件。
[0025]根据本发明，可以提供一种能够减少闪光灯的耗损的激光装置。
[0026]从以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的进一步的特征将变得清楚。

【专利附图】

【附图说明】
[0027]图1是实施例1中的配置框图；
[0028]图2是实施例1中的操作流程图；
[0029]图3是实施例1中的激光电源的配置框图；
[0030]图4是实施例1中的温度控制机构的配置框图；
[0031]图5是实施例1中的激光发射的操作流程图；
[0032]图6A和6B是示出实施例1中的温度和功耗的时间变化的示图；
[0033]图7是实施例2中的配置框图；以及
[0034]图8是实施例2中的操作流程图。

【具体实施方式】
[0035]现在参照【专利附图】

【附图说明】本发明的优选实施例。然而，以下所述的组件的大小、材料、形状和相对布置要根据将应用本发明的装置的配置和各种条件而适当地改变，并且这些实施例并非意图使本发明的范围限于以下描述。
[0036]本发明的被检体信息获取装置包括如下这样的装置:其使用接收通过使被检体被光(电磁波)照射而在被检体中产生的声波并获取作为图像数据的被检体信息的光声效应。
[0037]在前述情况下获取的被检体信息指示基于光照射而产生的声波的产生源分布、被检体中的初始声压分布、从初始声压分布导出的光能量吸收密度分布、吸收系数分布、或构成组织的物质的浓度信息分布。物质的浓度信息分布例如是氧饱和度分布或氧合/脱氧血红蛋白浓度分布等。
[0038]本发明中所指的声波典型地是超声波，并且包括被称为音波、超声波和声波的弹性波。特别地，基于光声效应而产生的声波被称为光声波或光声超声波。声学检测器(例如，探测器)接收在被检体中产生或反射的声波。
[0039]本发明的独特之处是能够减少激光装置的闪光灯的耗损。因此，本发明不仅可以应用于被检体信息获取装置，而且还可以被视为与激光装置相关的发明。而且，本发明还可以被视为这些装置的控制方法或用于使信息处理装置执行前述控制方法的程序。在随后的说明中，将光源控制器作为激光装置的代表性例子进行描述。
[0040]<实施例1>
[0041]在实施例1中，直到闪光灯附近的温度传感器落在预定范围内闪光灯才发射光。
[0042](装置配置)
[0043]图1是本实施例中的光源控制器(激光装置)的配置框图。下面说明各个块的功能和操作。
[0044]激光控制器101控制激光电源、激光头和光学系统。激光控制器101可以从用户接收操作，并且还可以通过连接到更高级控制器来在该更高级控制器的命令下工作。激光控制器对应于本发明的控制部件。
[0045]激光电源102是将电荷供给电容器110的可变电压电源。激光电源102具有这样的功能，即，基于来自激光控制器101的命令以恒定的电流将电荷供给电容器110，直到电容器110的端子间电压达到预设电压为止。而且，激光电源102具有向激光控制器101通知与电容器110的端子间电压成比例的电压的功能。
[0046]脉冲形成网络103累积来自激光电源102的电荷，并产生用于使闪光灯116发射光的高电流脉冲。在随后的说明中，脉冲形成网络被称为“PFN”。
[0047]激光光学系统104指示激光头和光学系统，该光学系统包括用于激发激光介质的闪光灯。激光光学系统(以及激光头)可以输出多个波长。
[0048]处理器105安装在激光控制器101上，并且控制激光电源102、PFN103和激光光学系统104(以及激光头)的各种传感器和致动器。处理器105是由微控制器和外围电路构成的半导体芯片，并且基于在芯片上运行的软件执行发射控制，改变诸如光强度和波长的参数，设置并监视激光电源电压，在异常等期间执行关机。而且，处理器105执行用于开始、暂停和停止激光电源102和温度控制机构128的操作的控制。
[0049]商用电源106是输入到激光控制器101的AC200V的电源。商用电源106的AC200V被激光控制器101内部的未不出的DC电源转换为DC电压,并且用于启动处理器105。而且，商用电源106经由激光控制器101而被分布给激光电源102和温度控制机构128。
[0050]激光电源供给单元107是用于基于来自处理器105的信号将商用电源106供给激光电源102的电路，并且由继电器和输出连接器构成。通过从处理器105控制继电器的短路和释放，可以控制激光电源102的启动和停止。
[0051]温度控制电源供给单元108是用于基于来自处理器105的信号将商用电源106供给温度控制机构128的电路，并且由继电器和输出连接器构成。通过从处理器105控制继电器的短路和释放，可以控制温度控制机构128的启动和停止。
[0052]放电电路109是用于释放累积在电容器110中的电荷的电路，并且由继电器和限流电阻器构成。可以通过基于来自处理器105的控制信号使继电器短路来释放电容器110的电荷。
[0053]电容器110累积用于使得闪光灯116发射光的电荷。高电压、大容量的膜电容器等用作电容器110。
[0054]线圈111对来自电容器的脉冲电流波形进行整形。
[0055]闸流晶体管112基于来自处理器105的控制信号来控制是否使电容器110的电荷流到激光光学系统104中的闪光灯116。
[0056]点火器113基于来自处理器105的控制信号将高电压施加于闪光灯116,并且形成导电路径。点火器电路由高电压DC-DC转换器和限流电阻器构成。
[0057]预燃电路114是用于使恒定的待机电流流到闪光灯116以便维持在闪光灯116中形成的导电路径的电路。预燃电路114由恒流电流和防回流二极管构成。
[0058]在点火器113将高电压施加于闪光灯116时，高电压继电器115阻断闸流晶体管112和闪光灯116。作为在待机电流正流到闪光灯116并且高电压继电器短路的状态下处理器105将控制信号发送到闸流晶体管112的结果，电容器110的电荷被传递到闪光灯116，闪光灯116发射光。
[0059]闪光灯116发射用于激发激光介质的激发光。闪光灯对应于本发明的激发部件。
[0060]标号117至标号121是构成激光谐振器的组件。
[0061]激光介质117是设置在闪光灯附近的晶体，诸如YAG、掺钛蓝宝石或翠绿宝石。在本实施例中，对使用翠绿宝石的情况进行说明。翠绿宝石激光器在比正常温度高的温度下产生更高的发光效率和更大的光学输出。因此，需要使激光介质的温度保持为比正常温度高的温度。因此，温度控制机构128使用循环器，并且使流体物质(诸如大约80摄氏度的水)在激光介质附近循环以便保持获得足够的光学输出所需的温度。
[0062]标号118是反射镜。
[0063]波长切换机构119由双折射滤光器和启动电机构成。可以基于来自处理器105的控制信号操作双折射滤光器并且可以从多个波长之中选择一个谐振波长。本实施例对从两种类型的波长中选择一个波长的情况进行说明。在随后的说明中，这些波长在下文中分别被称为第一波长和第二波长。当能够产生多个波长的激光装置应用于被检体信息获取装置时，可以获取被检体中的物质浓度作为特性信息。
[0064]电光兀件120基于来自处理器105的控制信号执行Q切换。
[0065]标号121是输出镜。
[0066]波长传感器122安装在波长切换机构119上，并且将指示当前所选波长的信号输出到处理器105。当波长切换机构119的位置在与第一波长相应的位置处时，输出高电平电压，并且当波长切换机构119的位置在与第二波长相应的位置处时，输出低电平电压。
[0067]分束器123分支出经由输出镜121输出的激光束的一部分，并且使该分支出的激光束进入光能计(actinometer) 124。然而,大部分光采取直线，并且进入快门125。光能计对应于本发明的光强度测量部件。
[0068]光能计124是用于测量每个脉冲的能量、向处理器105通知结果的电路，并且由热电传感器或光电二极管和放大器电路构成。
[0069]快门125基于来自处理器105的控制信号切换以驱使在是否向外输出激光束之间进行选择。
[0070]存储器126是用于存储各种设置参数的非易失性存储器。例如，假设预先针对每个波长对激光电源102将输出的电压和光源输出的光强度的对应关系进行校准，并将该对应关系存储在存储器126中。因此，当用户指定将输出的光强度和波长时，处理器105可以估计并设置在激光电源102中将设置的电压。
[0071]开关127是具有用于启动光源的键的开关。
[0072]温度控制机构128是用于使激光介质附近的温度稳定的机构。温度控制机构128包括用于使恒温的水在容纳激光介质117和闪光灯116的底架中循环的泵。温度控制机构128在内部包括电热加热器、冷却风扇、温度计和温度控制器。温度控制器使用温度计来测量循环水的温度，并使用加热器和冷却风扇来控制水温度保持为80度。当紧接在启动之后水温与室温一样为大约20度时，通过电热加热器将水加热到80度。在激光发射期间，闪光灯的能量的一部分变为热量，并且水温试图达到80度或更高，但是使用冷却风扇来执行控制以使得水温不会相当大地超过80度。温度控制机构对应于本发明的温度控制部件。
[0073]灯罩129是将闪光灯116和激光介质117彼此邻近地容纳在单个壳体中的壳体。通过将闪光灯116和激光介质117设置为彼此邻近，闪光灯的激发光被激光介质高效率地吸收，并且作为热量损失的能量可以减少。
[0074]温度传感器130安装在灯罩上。作为温度传感器，可以使用热电偶、热敏电阻、红外温度传感器等。来自温度传感器130的信号输入到处理器105。处理器基于温度信息来控制温度控制机构128和激光电源102的操作。具体地，启动温度控制机构128，但是直到激光介质的温度在80度附近才启动激光电源102。一旦温度稳定在80度附近，就启动激光电源以从闪光灯发射光，并且使用光能计124来确认光强度是否稳定。随后，在温度控制机构128的操作继续、直到实际上将被激光照射的被检体被放置为止时，停止闪光灯的发射，并且使预燃电流流动。在被检体的放置完成之后，启动激光电源，并且从闪光灯发射光，使用光能计124来确认光强度稳定，从而用激光照射被检体。
[0075](处理流程)
[0076]图2是当使用本发明的激光控制器时光源的启动和操作的操作流程图。
[0077]当用户接通附连到激光控制器的开关127时，在步骤S201中，处理器105将控制命令发送到温度控制电源供给单元108，并开始将商用电源106供给温度控制机构128。从而开始温度控制机构128的操作，并且电热加热器开始对水进行加热。换句话讲，电热加热器对应于本发明的加热部件。
[0078]随后，在步骤S202中，处理器105从温度传感器130读取信号，并计算温度。
[0079]随后，在步骤S203中，处理器105确定温度传感器130的温度是否在预定范围内。本实施例中的预定范围是温度为80度或更高的情况。当温度为80度或更高(S202 =是)时，确定激光介质117已经被充分加温，并且例程进入步骤S204。同时，当温度低于80度(S202 =否)时，例程返回到步骤S202，并且，在给定时间段过去之后，再一次读取温度传感器130的信号，并计算温度。
[0080]随后，在步骤S204中，开启高电压电源。换句话讲，处理器105将控制命令发送到激光电源供给单元107，并开始将商用电源106供给激光电源102。从而启动激光电源。
[0081]随后，在步骤S205中，激光控制器101控制激光电源102、PFN103和激光光学系统104，从而发射激光。稍后将描述激光发射的操作流程。
[0082]指出，在步骤S205中，处理器105使快门125保持关闭以防止激光束输出到激光光学系统104外部。激光束的一部分输入到光能计124。
[0083]随后，在步骤S206中，处理器105将信号发送到光能计124，读取每个脉冲的光强度值，并将结果存储在处理器105的存储器中。
[0084]随后，在步骤S207中，确认规定时间段的光强度值是否稳定在预定范围内。当光强度在预定范围内的状态持续(S207 =是)时，因为脉冲光足够稳定，所以预热被视为完成，并且例程进入步骤S208。同时，当在预定时间内光强度没有落在预定范围内(S207 =否)时，确定即使执行了充分预热也不能使脉冲光稳定，并且例程进入步骤S215。
[0085]在步骤S208中，因为预热被视为完成，所以激光控制器101进入待机状态。将控制命令发送到激光电源102和PFN103，并且停止电容器110的充电/放电以及闪光灯116的发射。同时，将控制命令发送到预燃电路114，并且使待机电流流到闪光灯116。
[0086]随后，在步骤S209中，激光控制器101待机，直到准备好被检体为止。被检体的准备是指用户将被检体放置在将被激光束照射的位置处，设置照射位置和脉冲的数量，并给予开始激光照射的指令。处理器105在从开关127或更高级控制器接收到激光照射开始指令时进入步骤S210。
[0087]在步骤S210中，激光控制器101控制激光电源102、PFN103和激光光学系统104，从而如步骤S205中那样发射激光。
[0088]随后，在步骤S211中，处理器105将信号发送到光能计124，并读取每个脉冲的光强度值，并且将结果存储在处理器105的存储器中。随后，在步骤S212中，如在步骤S207中那样确认规定时间段的光强度值是否稳定在预定范围内。当确定脉冲光稳定(S212=是)时，例程进入步骤S213。同时，当确定即使执行了充分预热也不能使脉冲光稳定(S212 =否)时，例程进入步骤S215。
[0089]随后，在步骤S213中，处理器105将控制命令发送到快门125，并打开快门。
[0090]随后，在步骤S214中，发射激光以用于照射被检体。另外，在发射预设数量的脉冲的激光之后，停止激光电源102和温度控制机构128，并处理结束。
[0091]同时，在步骤S215中，处理器105向用户和更高级控制器通知大意是光强度不能稳定的错误，此后停止激光光源102和温度控制机构128，并结束处理。
[0092](激光电源的结构)
[0093]图3是示出激光电源102的内部结构的框图。
[0094]电源301是从激光电源供给单元107供电的AC200V的电源。
[0095]AC-DC转换器302将AC200V转换为直流。
[0096]逆变器303将直流转换为交流。
[0097]变压器304提升来自逆变器的电压。
[0098]电源控制器305使逆变器中的未示出的FET导通/关断，并控制逆变器输出的占空比，以便将恒定电流输出到PFN103。
[0099]分压电阻器306将通过变压器304提升的电压分压，并将分压后的电压反馈给电源控制器。
[0100]分压电阻器306反馈的信号311被称为反馈信号。而且，输出开始信号307、电压设置信号308、输出完成信号309和监视信号310是电源控制器与激光控制器之间的接口。
[0101]输出开始信号307是I比特的数字信号，并且，当激光控制器101输出高电平时，电源控制器305操作逆变器303，并将恒定电流供给PFN103。同时，当图1的激光控制器101输出低电平时，电源控制器305停止逆变器303。
[0102]电压设置信号308是OV至1V范围中的模拟信号，并且用于设置电容器110中将累积的电荷量。电荷被供给PFN103中的电容器110，直到电容器110的端子间电压变为与电压设置信号308的电压成比例的电压为止。当反馈信号311的电压小于来自电压设置信号308的输入电压时，电源控制器305启动逆变器303，并给电容器110充电。同时，当反馈信号311的电压等于或大于电压设置信号308的电压时，电源控制器305停止逆变器303。
[0103]输出完成信号309是I比特的数字信号，并且是指示在电容器110中是否正在累积电荷或者充电是否完成的信号。当反馈信号311的电压小于电压设置信号308的电压时，电源控制器305确定正在执行充电，并且使输出完成信号变为高电平。同时，当反馈信号311的电压等于或大于电压设置信号308的电压时，电源控制器305确定充电完成,并且使输出完成信号309变为低电平。
[0104]监视信号310是OV至1V范围中的模拟信号，并且与电容器110的端子间电压成比例的电压从激光电源102输出到激光控制器101。电源控制器305基于反馈信号311的电压来执行降噪和阻抗转换，并将结果输出到激光控制器101。
[0105](温度控制机构的结构)
[0106]图4是温度控制机构128的内部配置框图。
[0107]水箱401是用于储存水的容器。
[0108]温度控制器402将水温控制为预设温度。
[0109]电热加热器403对水进行加热。电热加热器的电流可以从温度控制器402控制。
[0110]水位计404测量水箱401中的水位。
[0111]水管405将水箱401的水供给灯罩129。另外，水从灯罩129经由水管406返回到水箱401。
[0112]温度计407测量水管405中的水温。温度控制器402通过参照温度计407的测量结果来监视水管405的水温。温度计对应于本发明的温度测量部件。
[0113]此外，泵408使水循环通过水箱401、水管405、闪光灯116和水管406的路径。
[0114]流量计409测量水在水管406中的流量。
[0115]压力计410测量水管405中的水压。温度控制器402监视水位计404、流量计409和压力计410的值，当水位在预定范围外时显示警告，并停止泵408。此外，在前述情况下，温度控制器402与激光控制器101通信，并通知错误。
[0116]此外，风扇411使水管406的水冷却。风扇的旋转可以用温度控制器402控制。温度控制器402读取温度计407的值，并执行电热加热器403的电流和风扇411的旋转的反馈控制，以使得该值与来自激光控制器101的温度设置值一致。作为控制算法，基于温度设置值与温度计407之间的测量错误来执行PID控制。
[0117]如上所述，当闪光灯116和激光介质117被容纳在灯罩129中时，温度控制机构128通过控制水温来执行激光介质的温度控制。
[0118](激光发射的处理流程)
[0119]图5是示出激光发射的操作流程图的示图。该示图是当激光控制器重复地发射脉冲光时的操作流程。
[0120]在步骤S501中，处理器105设置输出。换句话讲，处理器105读取用户设置的光强度和波长，并设置激光电源102中的电压值。假设光强度和电压的关系被记录在存储器126中。此外，处理器105基于用户设置的波长将控制命令发送到波长切换机构119，并选择用于输出所设置的波长的双折射滤光器。当波长切换机构的操作完成时，波长传感器122将指示所选波长的信号输出到激光控制器101。此外，在步骤S501中，处理器105读取用户设置的脉冲光的重复次数，并在内部存储该次数。
[0121]随后，在步骤S502中，处理器105将控制信号发送到预燃电路114，并开始从预燃电路输出电流。然而，因为在该阶段在闪光灯116中没有形成导电路径，所以预燃电流将难以流到闪光灯116。
[0122]随后，在步骤S503中，当在闪光灯116中没有形成导电路径时，处理器105将控制信号发送到点火器电路113，并将高电压施加于闪光灯116。该操作被称为“点火”。因此，使闪光灯116放电，在其中形成导电路径，并且从预燃器114输出的电流流到闪光灯116。指出，基于预燃电路114是否正使得预燃电流流到闪光灯来确定在闪光灯中是否形成导电路径。
[0123]随后，在步骤S504中，处理器105将控制信号发送到放电电路109，并释放放电电路的继电器。因此，电容器110的正侧端子和负侧端子被释放，并且电荷可以累积在电容器
110中。
[0124]随后，在步骤S505中，处理器105将控制信号发送到激光电源102，并使恒定电流输出到电容器110。因此，电荷以恒定的比率累积在电容器110中，并且电容器110的端子间电压将升高。在电容器110的端子间电压达到在步骤S501中设置的电压时，激光电源102停止电流输出。
[0125]在步骤S506中，处理器105将控制信号发送到继电器115，并使闸流晶体管112和闪光灯116之间的连接短路。
[0126]随后，在步骤S507中，处理器105将控制信号发送到闸流晶体管115，并使该闸流晶体管导通。因此，从电容器I1到闪光灯116的间隙经由线圈111连接。累积在电容器110中的电荷流到闪光灯116，并且从闪光灯116发射光。当累积在电容器110中的电荷耗尽时，闸流晶体管115关断。而且，来自闪光灯116的光被激光介质117吸收，并且激光介质117被激发。
[0127]随后，在步骤S508中，处理器105在激发之后数百微秒将控制信号发送到未示出的Q开关驱动器电路，并使Q开关(QSW)(其在此以前处于大损耗的状态)的损耗降至小损耗。这通过使电光元件的端子间电压从高电压变为低电压来执行。因此，将发生突然的激光振荡，并且从输出镜121输出巨脉冲。
[0128]随后，在步骤S509中，确定在步骤S501中设置的次数的激光发射是否完成。当完成(S509 =是)时，例程进入步骤S510。同时，当没有完成(S509 =否)时，例程进入步骤S505,并且再一次在电容器110中累积电荷。
[0129]在步骤S510中，处理器105关闭快门125，并将控制信号发送到继电器115，并释放闸流晶体管112和闪光灯116。此外，处理器105将控制信号发送到放电电路109，并经由放电电路中的限流电阻器使电容器110的端子短路。电容器110中剩余的电荷从而被释放。
[0130](操作的时序和发射时间段)
[0131]图6A是示出用温度传感器130检测的灯罩129附近的温度的时间变化和闪光灯116的操作时间的示图。图6B是示出被供给激光电源102的激光发射功率和被供给温度控制机构128的温度控制功率的时间变化的示图。
[0132]首先，参照图6A说明从预热到用激光照射被检体的操作流程、以及灯罩129的温度和闪光灯116的发射时间。
[0133]在图6A中，曲线图601示出灯罩129附近的温度的时间变化。垂直轴表示温度，水平轴表示时间。曲线图602示出闪光灯116的操作时间。该曲线图示出垂直轴中的操作为高电平，垂直轴中的不操作为低电平。水平轴表示时间。
[0134]在时间t601，激光控制器101开始预热。时间t601对应于图2的步骤S201。在该阶段，灯罩129附近的温度约为与室温相同的20度(TEMPI)。
[0135]当温度控制机构128开始步骤S201中的操作时，因为温度计407的值低于80度的预设温度(TEMP3)，所以温度控制器402开始将电力施加于电热加热器403。因此，水箱401中的水被加热，被泵408供给闪光灯116，并且灯罩的温度从而逐渐地升高。
[0136]温度计407的标度读数基本上达到预设温度的时间被称为t602。从时间t602起，温度控制器402控制电热加热器403的电流，以便使水温保持为预设温度。在该阶段，水温为约80度，但是因为热传送到灯罩129要花费时间，所以温度传感器130的标度读数将为低于80度的值(TEMP2)。
[0137]在预设温度的水正在循环的同时，热将被充分地传送到灯罩129，并且在时间t603，温度传感器130的值超过预设温度。然后，例程进入步骤S204的处理，并且开启激光电源102的电源。激光介质117和闪光灯116容纳在灯罩129中，并且因为激光介质117的温度在该阶段稳定在80度，所以确定对于激光发射的准备完成。
[0138]在时间t604，基于步骤S205和步骤S206来确认激光发射和光强度。当在发射预定数量的脉冲的激光之后光强度稳定时，在步骤S208和步骤S209中停止闪光灯的发射，并且闪光灯待机，直到被检体的准备完成为止。
[0139]当在时间t606被检体的准备完成时，基于步骤S210和步骤S211来确认激光发射和光强度。当在发射预定数量的脉冲的激光之后光强度稳定时，在步骤S213和步骤S214中用激光照射被检体。
[0140]在发射预定数量的脉冲的激光之后，在时间t607，停止闪光灯。
[0141]如上所述，在从预热到激光照射的操作期间仅有的闪光灯发射光的时间仅仅在时间t604与时间t605之间以及时间t606与时间t607之间。闪光灯116在激光介质117的加热时间(t601至t603)和被检体的准备时间(t605至t606)(这些花费时间)期间不发射光。从而可以减少闪光灯的耗损并且延长闪光灯的寿命。
[0142]此外，在从时间t603到时间t607的时间段期间，通过来自温度控制机构128的循环水使激光介质117的温度保持在预设温度附近。
[0143](操作时序和功耗)
[0144]此外，与在预热期间同时启动激发部件和温度控制部件的情况相比，即使执行预热要花费时间，本发明也产生能够减小功耗的峰值的效果。现在参照图6B对该效果进行说明。
[0145]在图6B中，曲线图603示出温度控制机构128的功耗，曲线图604示出激光电源102的功耗。垂直轴表示功耗，水平轴表示时间。指出，在图6B中，为了容易观看，使曲线图603和曲线图604的垂直轴的原点移位。
[0146]从时间t601到时间t602，功率主要由电热加热器403消耗，电热加热器403对温度控制机构128的水箱401的水进行加热。因为紧接在温度控制器402的操作开始之后水温(TEMPI)与预设温度(TEMP3)之间的差值相当大，所以温度控制器402试图通过使大电流流到电热加热器403来快速地对水进行加热。随着水温逐渐地上升并且与目标温度的差值减小，温度控制器402使其流到电热加热器403的电流变小。曲线图603的功耗也相应地降低。
[0147]从时间t602到时间t603以及从时间t605到时间t606，为了使水温保持在温度设置值，温度控制器402使小电流流到电热加热器403和风扇411。此外，操作泵408来维持水的循环。在这些时间段期间，功耗基本上是恒定的，并且低于水加热期间的功耗。
[0148]从时间t604到时间t605以及从时间t606到时间t607，因为当闪光灯116发射光时，能量的一部分变成热，所以灯罩129被加热。为了冷却灯罩129并且维持恒定的温度，温度控制器402执行如下这样的控制，在该控制中，风扇411的电流消耗增大，因此，温度控制机构128的功耗将稍微增大。
[0149]此外，因为在时间t601与时间t603之间不从激光电源供给单元107供给电源，所以激光电源102的功耗为零。
[0150]从时间t603到时间t604，在电源控制器305和AC-DC转换器302进行操作时，逆变器303和变压器304不进行操作，并且处于空闲状态。该时间段期间的功耗稍微增大。
[0151]从时间t604到时间t605以及从时间t606到时间t607，执行根据图5中所示的例程的操作。换句话讲，操作逆变器303和变压器304以使闪光灯116发射光，对电容器110执行放电/放电，并且还操作点火器电路113和预燃电路114。在该时间段期间，激光电源102的功耗将增大。
[0152]从时间t605到时间t606，不对电容器110执行充电/放电。然而，为了使得被检体的准备一完成闪光灯116就发射光，启动预燃电路114，并且使预燃电流流动。因此，尽管与空闲状态相比，功耗将增大使预燃电流流动的量，但是与使闪光灯发射光的情况相比，功耗降低。
[0153]如曲线图603和曲线图604中所示，温度控制机构128的功耗大时的时间(t601到t602)和激光电源102的功耗大时的时间(t604到t605和t606到t607)不重叠。从而，可以降低整个光源装置的功耗的峰值，并且使得能够缩小电源系统的大小并且降低成本。
[0154]此外，当对激光介质117进行加热时，优选地，将可以从商用电源106供给光源的功率的大部分分配给温度控制机构128，并且将可以在激光发射期间使用的功率的大部分分配给激光电源102。从而，可以通过不太商用的电源设施来获得高激光束输出。
[0155]指出，在本实施例中，尽管在容纳闪光灯116和激光介质117的灯罩129中共同执行温度控制和温度测量，但是本发明不限于此。例如，在激光介质和闪光灯分离的配置中，可以通过分别执行温度控制和温度测量来应用本发明。
[0156]此外，尽管本实施例说明了在正准备被检体的同时使预燃电流流到闪光灯116的情况，但是在准备期间将执行的操作不限于此。当被检体的准备时间长时，可以一度停止预燃电流，并且一旦准备完成时，就可操作点火器以执行放电。从而，可以降低准备时间段期间的功耗。
[0157]此外，尽管本实施例说明了直到温度传感器130上升到预设温度才从闪光灯发射光的情况，但是还可以仅操作温度控制机构至中途，随后同时执行温度控制和闪光灯发射。例如，操作温度控制部件，直到达到低于预设温度的温度(TEMP2)为止，并且从t602到t603，闪光灯可以发射光。尽管这将增加闪光灯的耗损，但是可以缩短直到灯罩129被加热为止所需的时间。此外，还可以从TEMPI与TEMP2之间的温度开始闪光灯发射。
[0158]此外，尽管本实施例在步骤S203中当温度等于或大于阈值时确定激光介质的温度稳定，但是温度是否稳定的确定方法不限于简单的阈值比较。例如，还可能的是，当温度传感器在80度至85度范围内的状态持续给定时间段或更长时间段时，确定激光介质的温度稳定。
[0159]此外，尽管本实施例在步骤S212中在光强度在某一范围内的状态持续给定时间段时确定光强度稳定，但是光强度是否稳定的确定方法不限于此。例如，还可能的是，计算某一时间段期间的光强度的平均值和散射，并且当平均值在某一范围内并且散射不大于给定值时，确定光强度稳定。
[0160]此外，尽管作为实现激光电源102和温度控制机构128的操作的开始和停止的方法，本实施例通过激光电源供给单元107和温度控制电源供给单元108执行电源的通电和遮断，但是启动/停止方法不限于此。例如，可以将单独的控制线提供给电源控制器305和温度控制器402，并且可以通过从处理器105发送控制信号来实现操作开始/停止控制。
[0161]此外，在本实施例中，尽管温度控制机构128通过对电热加热器403进行PID控制来控制水温，但是控制水温的方法不限于此。例如，还可以使用热泵来代替电热加热器，以进一步提闻效率并且进一步降低功耗。
[0162]如以上所说明的，本发明的光源控制器(激光装置)可以通过直到激光介质被加热才使闪光灯发射光来减少闪光灯的耗损并且延长闪光灯的寿命。而且，与在预热期间同时启动激发部件和温度控制部件的情况相比，可以降低整个光源的功耗的峰值，可以缩小电源系统的大小，并且可以降低成本。
[0163]〈实施例2>
[0164]现在将其中光源控制器(激光装置)被应用于光声装置(被检体信息获取装置)的系统的例子作为本发明的实施例2进行说明。
[0165](装置配置)
[0166]图7是光声装置的配置框图。在图7中，因为激光控制器701、激光电源702、PFN703、激光光学系统704和温度控制系统705分别对应于实施例1的激光控制器101、激光电源102、PFN103、激光光学系统104和温度控制机构128，所以省略其详细说明。
[0167]被检体706是将被光声装置测量的目标，并且是被检者的体部的一部分。这里，被检体是作为活体的一部分的胸部。光投射单元707用脉冲光照射被检体的测量部分。
[0168]光投射单元707包括用于以预定倍率扩展从激光光学系统发射的光并且调整照射光的强度和照射区域的光学系统。光从激光光学系统704到光投射单元707的传输经由束纤维或空间传输来执行。
[0169]光吸收体708表示存在于被检体内的光吸收明显的部分，并且在目前情况下，例如，对应于由乳腺癌引起的新生血管。当光吸收体708被脉冲光照射时，基于光声效应产生光声波709。
[0170]探测器710内部包括用于接收光声波709的振荡器。振荡器由按阵列布置的超声传感器元件(诸如PZT或CMUT)构成，并且将光声波709转换为电信号。这些电信号被称为光声信号。
[0171]接收电路711从探测器710接收光声信号。接收电路711由前置放大器、A/D转换器、接收存储器和FPGA构成。光声信号被前置放大器放大，被A/D转换器转换为数字值，然后输入到FPGA。FPGA执行信号处理，诸如降噪处理和调相。在接收电路中经过信号处理的光声信号被存储在未不出的存储器中。存储在存储器中的数据被称为光声信号数据。
[0172]控制器712控制整个光声装置的操作。控制器712由个人计算机的图像处理电路或GPU构成。图像处理电路读取光声信号数据并执行图像重构处理，产生指示被检体706的相对于脉冲光的吸收系数分布的图像，并在显示器714上显示所产生的图像。控制器对应于本发明的处理部件。显示器对应于本发明的显示部件。
[0173]用户接口 713是供用户设置光声装置的操作条件或给予操作开始指令的块。用户接口 713由键盘、鼠标、按钮开关等构成。被检体706的测量范围和光声信号的测量时间作为操作条件。此外，被检体拍摄的开始或被检体拍摄的结束作为操作指令。
[0174]显示器714是用于显示诊断图像并且向用户通知光声装置的状态的显示设备。
[0175]控制器712经由通信电缆715连接到激光控制器701，并且用于设置激光照射参数、给予照射指令、监视状态等。
[0176]用于照射被检体706的激光束的脉冲数量、光强度和波长作为照射参数。用户可以经由用户接口 713设置照射参数。而且，预热开始和激光照射开始作为照射指令的内容，并且用户可以经由用户接口控制光源的操作。
[0177]此外，作为对状态的监视，存在对由光能计124测量的每个脉冲的照射光强度的值的监视。当该光强度经由通信电缆715被传送到控制器712时，可以对信号进行校正。而且，处理器105的状态可以传送到控制器712，并且在显示器714上显示。
[0178](处理流程)
[0179]图8是示出本发明的实施例2的操作流程的流程图。
[0180]在步骤S801中，激光控制器701使得开始预热。当执行预热时，激光控制器701执行图2的步骤S201至步骤S209，启动温度控制系统705，并且使激光光学系统704的温度稳定。与实施例1 一样，直到激光介质117的温度稳定在高温才从闪光灯116发射光。从而可以减少闪光灯的耗损。
[0181]此外，向激光电源702和PFN703发出指令，并且在快门125关闭的状态下发射激光束，并确认是否通知了错误。从而使光源稳定，并且准备开始照射被检体706。当在步骤S802中在激光控制器701正在执行预热的同时没有通知错误(S802 =否)时，例程进入步骤S803。当通知了错误(S802 =是)时，例程进入步骤S811。
[0182]在步骤S803中，用户通过用户接口 713设置拍摄参数，并等待给予照射开始指令。在该时间段期间，用户使用未示出的保持机构将被检体706设置在可以被光照射的位置处。因为被检体706是人体的一部分，所以由于更衣、其他诊断、医学检查等，直到拍摄准备完成可能要花费时间。在前述情况下，尽管步骤S803需要很多时间，但是因为激光控制器701已经在步骤S208中停止了闪光灯的发射，所以可以抑制闪光灯的耗损。
[0183]随后，在步骤S804中，控制器712读取拍摄参数，并将它们存储在内部存储器中。将被激光束照射的被检体706的照射范围、以及将被照射的激光束的波长的列表作为拍摄参数。在本实施例中，756nm和797nm两个波长被选择作为照射波长，并且分别要以相应的波长照射100个脉冲。在前述情况下，756nm是第一波长，797nm是第二波长。
[0184]随后，在步骤S805中，控制器712将拍摄参数之中的关于光源的照射参数发送到激光控制器701。第一次发送到激光控制器701的照射参数是波长(756nm)和照射数量(100个脉冲)。
[0185]随后，在步骤S806中，控制器712将用于开始激光束照射的指令发送到激光控制器701。因此，根据图2的步骤S210至步骤S214的例程，756nm的脉冲光被照射100次以用于照射被检体706。在例程期间在中间的步骤S212中，当确定即使执行充分的预热时也不能使光强度稳定时，在步骤S214中，从激光控制器701向控制器712通知错误。
[0186]在步骤S807中，控制器712确定是否通知了错误。当没有通知错误(S807 =否)时，例程进入步骤S808。当通知了错误(S807 =是)时，例程进入步骤S811。
[0187]在步骤S808中，接收电路711对作为探测器接收对于脉冲光的每次照射而产生的光声波709的结果而获得的光声信号执行信号处理，诸如放大、A/D转换和降噪，其后将结果存储在内部存储器中。
[0188]在步骤S809中，控制器712确定基于所有的指定的照射参数的光声信号的采集是否完成。当没有完成(S809 =否)时，例程返回到步骤S805，并且向激光控制器701指定随后的照射参数。在本实施例中，尽管第一次照射基于波长756nm，但是因为还未执行基于波长797nm的照射，所以例程返回到步骤S805，并且将基于波长797nm的照射次数设置为100次。在基于波长756nm和797nm两者的光声信号的采集之后，例程进入步骤S810(S809 =是)。
[0189]在步骤S810中，控制器712读取存储在存储器中的光声信号数据，执行图像处理，诸如图像重构处理和扫描转换处理，在显示器714上显示光声图像，然后结束处理。这里，还可以根据经由用户接口 713的用户的指令显示彼此相邻的多个波长的光声图像，或者基于每个波长的光吸收分布的差异来估计血液血红蛋白的氧饱和度并显示结果。
[0190]此外，当在预热和激光照射期间激光控制器701没有检测到错误时，在步骤S811中，在显示器714上显示警告用户的错误消息。随后，在步骤S812中，控制器712将指令发送到激光控制器701，并停止激光电源702、PFN703、激光光学系统704和温度控制系统705。
[0191]如上所述，在光声装置的操作流程中的花费时间的预热处理和拍摄待机处理期间减少闪光灯的发射，以便减少闪光灯的耗损。从而可以降低更换闪光灯的频率，并且提供维护成本低并且可用性高的光声装置。
[0192]如上所述，根据本发明，可以最小化预热操作期间闪光灯的发射次数。从而可以减少闪光灯的耗损并且延长光源的寿命。
[0193]尽管已经参照示例性实施例描述了本发明，但是要理解本发明不限于所公开的示例性实施例。要给予权利要求的范围最广泛的解释，以便包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。
【权利要求】
1.一种被检体信息获取装置，包括: 激光介质； 温度控制部件，所述温度控制部件被配置用于控制激光介质的温度； 激发部件，所述激发部件被配置用于激发激光介质； 控制部件，所述控制部件被配置用于控制温度控制部件和激发部件； 探测器，所述探测器被配置用于接收在被检体被来自激光介质的激光束照射时所产生的声波；和 处理部件，所述处理部件被配置用于使用所述声波来获取与所述被检体相关的特性信息， 其中，直到激光介质的温度落在预定范围内所述控制部件才操作激发部件。
2.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，还包括: 温度测量部件，所述温度测量部件被配置用于测量激光介质的温度， 其中，所述控制部件基于用温度测量部件测量的温度来执行控制。
3.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置， 其中，所述温度控制部件包括使物质在激光介质附近循环的循环器、以及对在循环器内循环的所述物质进行加热的加热部件。
4.根据权利要求3所述的被检体信息获取装置， 其中，所述控制部件启动加热部件直至在循环器内循环的所述物质的温度达到80度为止，此后所述控制部件启动激发部件。
5.根据权利要求3所述的被检体信息获取装置， 其中，所述控制部件启动加热部件直至激光介质的温度变得稳定为止，并且在激光介质的温度稳定之后所述控制部件启动激发部件。
6.根据权利要求3所述的被检体信息获取装置， 其中，所述控制部件执行使得加热部件与激发部件之间的功耗的峰值不重叠的控制。
7.根据权利要求3所述的被检体信息获取装置，还包括: 光强度测量部件，所述光强度测量部件被配置用于测量激光束的光强度， 其中，在对于规定时间段的所述激光束的光强度变得稳定在预定范围内之后，所述控制部件启动激发部件。
8.根据权利要求1至7中的任何一项所述的被检体信息获取装置，还包括: 显示部件，所述显示部件被配置用于显示所述特性信息。
9.一种激光装置，包括: 激光介质； 温度控制部件，所述温度控制部件被配置用于控制激光介质的温度； 激发部件，所述激发部件被配置用于激发激光介质；和 控制部件，所述控制部件被配置用于控制温度控制部件和激发部件， 其中，直到激光介质的温度落在预定范围内所述控制部件才操作激发部件。
【文档编号】A61B8/00GK104248453SQ201410295595
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2013年6月26日
【发明者】铃木纮一 申请人:佳能株式会社