技術解説

リアルタイム三次元可視化技術の原理解説

光超音波イメージングの原理を簡潔に説明するために、レーザ(パルス光)、生体または物質を想定した空間、座標位置や大きさの違う2個の吸収体(人体であれば血管など)、超音波センサ群を1面としたシンプルな構成要素としています。


  • レーザからのパルス光が、対象(生体または物体)に照射。

  • 全体図
    全体図1
  • 超音波センサ側からの視点
    超音波センサ側からの視点1

  • 対象の内部にある、位置と大きさの違う2個の吸収体が光エネルギーを吸収。
    吸収体の温度が上昇し、体積膨張することで超音波が発生。

  • 全体図2
  • 超音波センサ側からの視点2

  • 吸収体の大きさで、超音波の音の高さが異なる。(鈴と同じで、小さい鈴は高音、大きな鈴は低音)
    2個の吸収体から発生した超音波を、超音波センサが検出。まずは、センサに近い1つ目の吸収体からの超音波を受信。

  • パルス光と超音波のグラフ図

  • 1つ目の吸収体からの超音波を受信しながら、2つ目の吸収体からの超音波センサを受信。

  • 全体図4
  • 超音波センサ側からの視点4

  • 解説図ではセンサは一面ですが、他の面にもセンサを配置すれば多くのデータが得られ、吸収体の立体的な構造をより精密に再現することが可能になります。

  • 全体図5
  • 超音波センサ側からの視点5

  • レーザは連続してパルス光を照射します。01の段階から、繰り返えされます。
    レーザの波長を変えれば、2個の吸収体の光吸収の違い(色の違い)も可視化することが可能となります。

  • 全体図6
  • 超音波センサ側からの視点6

光超音波イメージングによる三次元可視化

  • 超音波センサから受信した信号は膨大な量になります。それらを並列信号処理することでリアルタイムに三次元画像を構成することになります。光と超音波を融合することで、超音波イメージングの内部の可視化と光イメージングの高解像度を合わせ持つ、安全でかつ痛みのない新しいイメージング法です。

    光超音波イメージングは非侵襲・非破壊で生体・物体を即時に立体的な画像で解析できることや特定成分の有無や変化もとらえることができます。例えば血管や血液の状態、皮膚の老化も解析できるようになります。

  • 手のひらの3D血管の事例の写真

    光超音波イメージングによって立体画像化された手の血管網

イノベーティブな可視化技術による新成長産業の創出
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