(57)【要約】【課題】光音響画像生成装置及び挿入物において、複数光源を用意しなくても、吸収波長が相互に異なる複数の物質が穿刺針の周囲に存在するか否かの評価を可能とする。【解決手段】穿刺針（１５）は、少なくとも一部が被検体内に穿刺される。光ファイバ（１９）は、第１の波長の光を導光する。光出射部（１９ａ）は、光ファイバ（１９）により導光された光を出射する。光吸収変換部材（５１）は、光出射部（１９ａ）から出射した第１の波長の光を吸収して第２の波長の光に変換する。また、光吸収変換部材（５１）は、第２の波長の光への変換に伴って光音響波を発生する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が被検体内に挿入される挿入物であって、
第１の波長の光を導光する導光部材と、
前記導光部材により導光された光を出射する光出射部と、
前記光出射部から出射した前記第１の波長の光を吸収して該第１の波長とは異なる第２の波長の光に変換し、かつ該第２の波長の光への変換に伴って光音響波を発生する光吸収変換部材とを備える挿入物。
【請求項２】
前記光吸収変換部材は前記光出射部の光出射面を少なくとも部分的に覆う請求項１に記載の挿入物。
【請求項３】
前記光吸収変換部材は、前記第１の波長の光を吸収して前記第２の波長の光に変換する蛍光体と、該蛍光体を含有する樹脂とを含む請求項１又は２に記載の挿入物。
【請求項４】
前記挿入物は、該挿入物の内部に内腔を有しており、前記光吸収変換部材は、前記導光部材を前記内腔の内壁に固定する固定部材を兼ねる請求項１から３何れか１項に記載の挿入物。
【請求項５】
前記第２の波長の光を透過する透明樹脂を更に有し、前記光吸収変換部材は前記透明樹脂により覆われる請求項１から３何れか１項に記載の挿入物。
【請求項６】
前記挿入物は、該挿入物の内部に内腔を有しており、前記導光部材及び前記光吸収変換部材は、前記透明樹脂により前記内腔の内壁に固定される請求項５に記載の挿入物。
【請求項７】
前記挿入物は、該挿入物の内部に内腔を有する穿刺針であり、前記導光部材を内部に収容する中空の管を更に有する請求項１から３何れか１項に記載の挿入物。
【請求項８】
前記穿刺針が内針と外針とを含み、該内針が前記中空の管を含み、前記内針は前記内腔の少なくとも一部を封止する請求項７に記載の挿入物。
【請求項９】
前記光吸収変換部材は、前記導光部材を前記中空の管の内壁に固定する固定部材を兼ねる請求項７又は８に記載の挿入物。
【請求項１０】
前記第２の波長の光を透過する透明樹脂を更に有し、前記導光部材及び前記光吸収変換部材は前記透明樹脂により前記中空の管の内壁に固定される請求項７又は８に記載の挿入物。
【請求項１１】
第１の波長の光を出射する光源と、
少なくとも一部が被検体内に挿入される挿入物であって、前記第１の波長の光を導光する導光部材と、前記導光部材により導光された光を出射する光出射部と、前記光出射部から出射した前記第１の波長の光を吸収して該第１の波長とは異なる第２の波長の光に変換し、かつ該第２の波長の光への変換に伴って第１の光音響波を発生する光吸収変換部材とを有する挿入物と、
前記第１の光音響波、及び前記第２の波長の光が前記被検体に向けて出射することにより前記被検体内で発生する第２の光音響波を検出する音響波検出手段と、
前記第１の光音響波及び前記第２の光音響波に基づいて光音響画像を生成する光音響画像生成手段とを備えた光音響画像生成装置。
【請求項１２】
前記光音響画像中で、信号値が周囲よりも相対的に高いピークを１以上検出するピーク検出手段を更に有する請求項１１に記載の光音響画像生成装置。
【請求項１３】
前記検出されたピークの信号値を時間的に追跡するピーク追跡手段と、
前記追跡された信号値の変化に基づいて、前記挿入物と前記第２の光音響波を発生させる物質とが近付いたか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段における判定結果を通知する通知手段とを更に有する請求項１２に記載の光音響画像生成装置。
【請求項１４】
前記判定手段は、更に、前記ピーク追跡手段が前記ピークを２つ検出した場合に、前記挿入物と前記第２の光音響波を発生させる物質とが近付いたと判定する請求項１３に記載の光音響画像生成装置。
【請求項１５】
前記判定手段は、前記信号値の変化がしきい値以上の場合に前記挿入物と前記第２の光音響波を発生させる物質とが近付いたと判定する請求項１３に記載の光音響画像生成装置。
【請求項１６】
前記第２の波長は、前記挿入物の挿入目標位置に存在する物質の光吸収率の波長特性において吸収性を示す波長である請求項１１から１５何れか１項に記載の光音響画像生成装置。
【請求項１７】
前記音響波検出手段は、被検体に向けて送信された音響波に対する反射音響波を更に検出し、
前記反射音響波に基づいて反射音響波画像を生成する反射音響波画像生成手段を更に備えた請求項１１から１６何れか１項に記載の光音響画像生成装置。
【請求項１８】
前記光音響画像と前記反射音響波画像とを合成する画像合成手段を更に有する請求項１７に記載の光音響画像生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光音響画像生成装置に関し、更に詳しくは、光吸収体が光を吸収することで生じた光音響波を検出して光音響画像を生成する光音響画像生成装置に関する。【０００２】
また、本発明は、上記光音響画像生成装置に用いられる穿刺針などの挿入物に関する。
【背景技術】
【０００３】
生体内部の状態を非侵襲で検査できる画像検査法の一種として、超音波検査法が知られている。超音波検査では、超音波の送信及び受信が可能な超音波探触子が用いられる。超音波探触子から被検体（生体）に超音波を送信させると、その超音波は生体内部を進んでいき、組織界面で反射する。その反射超音波を超音波探触子によって受信し、反射超音波が超音波探触子に戻ってくるまでの時間に基づいて距離を計算することで、内部の様子を画像化することができる。【０００４】
また、光音響効果を利用して生体の内部を画像化する光音響イメージングが知られている。一般に光音響イメージングでは、レーザパルスなどのパルスレーザ光を生体内に照射する。生体内部では、生体組織がパルスレーザ光のエネルギーを吸収し、そのエネルギーによる断熱膨張により超音波（光音響波）が発生する。この光音響波を超音波探触子などによって検出し、検出信号に基づいて光音響画像を構成することにより、光音響波に基づく生体内の可視化が可能である。【０００５】
光音響イメージングに関し、特許文献１には、光源から出射した光を、光ファイバなどを用いて穿刺針の先端付近まで導光し、そこから穿刺針の光音響波発生部に光を照射することが記載されている。光音響波発生部は例えば光吸収部材を含む。特許文献１には、光吸収部材に、黒顔料を混合したエポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、若しくはフッ素樹脂、シリコーンゴム、又はレーザ光の波長に対して光吸収性が高い例えば黒色の塗料を用いることができると記載されている。また、レーザ光の波長に対して光吸収性を有する金属膜又は酸化物の膜を、光吸収部材として用いることも記載されている。光音響波発生部に光を照射することによって発生した光音響波は超音波探触子によって検出され、その検出信号に基づいて光音響画像が生成される。光音響画像では、光音響波発生部の部分が輝点として現れ、光音響画像を用いて穿刺針の位置の確認が可能となる。【０００６】
また、特許文献２には、発光部を有する穿刺針が記載されている。特許文献２では、光源から出射した光は、例えば光ファイバなどを用いて穿刺針の発光部まで導光され、発光部から外部に出射する。被検体内では、発光部から出射した光を吸収したことに起因する光音響波が発生する。穿刺針の発光部から出射した光を吸収することによって発生した光音響波を超音波探触子によって検出し、その検出信号に基づいて光音響画像を生成することで、穿刺針の位置の確認が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−３７５１９号公報
【特許文献２】特開２０１３−１３７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、例えば穿刺針を血管に穿刺する場合に、術者は、穿刺針の先端が血管に入ったかどうかを、血液が針内又は針基部へ流入したか否かを見ることにより判断することができる。しかしながら、特許文献１及び特許文献２では、針内に光ファイバなどの導光部材を通しているため、光ファイバなどがない場合に比べて血液の流入経路が細くなっている。このため、血液の流入に時間がかかり、穿刺針の先端が血管に入ったかどうかの判定に時間を要する。【０００９】
特許文献１では、針先端に配置された光吸収体において光音響波を発生させており、光音響波発生部に照射された光は光吸収体でほぼ全て吸収される。このため、被検体内の針の穿刺方向の前方に光吸収体が存在している状況でも、その光吸収体において光音響波を発生させることはできない。したがって、特許文献１において取得できるのは針先の位置情報のみであり、針周辺の光吸収体の存在の有無などの周辺の環境情報を取得することはできない。一方、特許文献２では、発光部から出射した光が針の穿刺方向の前方に存在する被検体内の光吸収体に照射されるため、血液（血管）が吸収する波長の光を発光部から出射すれば、光音響画像における輝点の有無により、針先が血管に入ったか否かの判断が可能である。【００１０】
しかし、特許文献２では、吸収波長が相互に異なる複数の物質が穿刺針の周囲に存在するか否かを評価するためには、吸収波長の分だけ光源を用意する必要がある。光源の数が増える分だけ、装置全体のコストが増加するという問題がある。このような問題は、穿刺針に限らず、カテーテルやガイドワイヤなど、被検体に挿入する他の挿入物について、光音響画像によりその位置と周辺の環境情報とを取得しようとする場合にも生じ得る。【００１１】
本発明は、上記事情に鑑み、複数光源を用意しなくても、吸収波長が相互に異なる複数の物質が穿刺針の周囲に存在するか否かを評価することができる光音響画像生成装置を提供することを目的とする。【００１２】
また、本発明は、上記光音響画像生成装置に用いられる挿入物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも一部が被検体内に挿入される挿入物であって、第１の波長の光を導光する導光部材と、導光部材により導光された光を出射する光出射部と、光出射部から出射した第１の波長の光を吸収して第１の波長とは異なる第２の波長の光に変換し、かつ第２の波長の光への変換に伴って光音響波を発生する光吸収変換部材とを備える挿入物を提供する。【００１４】
本発明の挿入物において、光吸収変換部材は光出射部の光出射面を少なくとも部分的に覆うことが好ましい。【００１５】
光吸収変換部材は、第１の波長の光を吸収して第２の波長の光に変換する蛍光体と、その蛍光体を含有する樹脂とを含んでいてもよい。【００１６】
本発明の挿入物はその内部に内腔を有していてもよく、光吸収変換部材は、導光部材を挿入物の内腔の内壁に固定する固定部材を兼ねてもよい。【００１７】
本発明の挿入物は、第２の波長の光を透過する透明樹脂を更に有していてもよく、光吸収変換部材はその透明樹脂に覆われていてもよい。挿入物が内部に内腔を有するものである場合、導光部材及び光吸収変換部材は透明樹脂により穿刺針の内腔の内壁に固定されてもよい。【００１８】
本発明の挿入物はその内部に内腔を有する穿刺針であってもよい。その場合、挿入物は、導光部材を内部に収容する中空の管を更に有していてもよい。【００１９】
穿刺針は内針と外針を含んでいてもよく、内針は中空の管を含んでいてもよい。内針は、外針の内腔の少なくとも一部を封止してもよい。【００２０】
光吸収変換部材は、導光部材を上記中空の管の内壁に固定する固定部材を兼ねてもよい。【００２１】
本発明の挿入物は第２の波長の光を透過する透明樹脂を更に有してもよく、導光部材及び光吸収変換部は透明樹脂により中空の管の内壁に固定されてもよい。【００２２】
本発明は、また、第１の波長の光を出射する光源と、少なくとも一部が被検体内に挿入される挿入物であって、第１の波長の光を導光する導光部材と、導光部材により導光された光を出射する光出射部と、光出射部から出射した第１の波長の光を吸収して第１の波長とは異なる第２の波長の光に変換し、かつ第２の波長の光への変換に伴って第１の光音響波を発生する光吸収変換部材とを有する挿入物と、第１の光音響波、及び第２の波長の光が被検体に向けて出射することにより被検体内で発生する第２の光音響波を検出する音響波検出手段と、第１の光音響波及び第２の光音響波に基づいて光音響画像を生成する光音響画像生成手段とを備えた光音響画像生成装置を提供する。【００２３】
本発明の光音響画像生成装置は、光音響画像中で、信号値が周囲よりも相対的に高いピークを１以上検出するピーク検出手段を更に有することが好ましい。【００２４】
本発明の光音響画像生成装置において、検出されたピークの信号値を時間的に追跡するピーク追跡手段と、追跡された信号値の変化に基づいて、挿入物と第２の光音響波を発生させる物質とが近付いたか否かを判定する判定手段と、判定手段における判定結果を通知する通知手段とを更に有することも好ましい。【００２５】
判定手段は、更に、ピーク追跡手段がピークを２つ検出した場合に、挿入物と第２の光音響波を発生させる物質とが近付いたと判定してもよい。【００２６】
判定手段は、信号値の変化がしきい値以上の場合に挿入物と第２の光音響波を発生させる物質とが近付いたと判定してもよい。【００２７】
第２の波長は、挿入物の挿入目標位置に存在する物質の光吸収率の波長特性において吸収性を示す波長であることが好ましい。【００２８】
音響波検出手段は、被検体に向けて送信された音響波に対する反射音響波を更に検出してもよい。その場合、本発明の光音響画像生成装置は、反射音響波に基づいて反射音響波画像を生成する反射音響波画像生成手段を更に有することが好ましい。【００２９】
本発明の光音響画像生成装置は、光音響画像と反射音響波画像とを合成する画像合成手段を更に有していてもよい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の光音響画像生成装置及び挿入物は、複数光源を用意しなくても、吸収波長が相互に異なる複数の物質が穿刺針の周囲に存在するか否かを評価することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光音響画像生成装置を示すブロック図。
【図２】穿刺針の先端付近を示す斜視図。
【図３】蛍光体の吸収率の波長特性を示すグラフ。
【図４】蛍光体の発光強度の波長特性を示すグラフ。
【図５】配位座標曲線を示す図。
【図６】変形例に係る穿刺針の先端付近を示す断面図。
【図７】ピークの信号値の時間変化を示すグラフ。
【図８】光音響画像生成装置における画像生成の動作手順を示すフローチャート。
【図９】穿刺針の先端が評価対象物質に近付いたか否かの判定の手順を示すフローチャート。
【図１０】本発明の第２実施形態における穿刺針の先端付近を示す断面図。
【図１１】変形例に係る穿刺針の先端付近を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る光音響画像生成装置を示す。光音響画像生成装置１０は、プローブ（超音波探触子）１１、超音波ユニット１２、光源（レーザユニット）１３、及び穿刺針１５を含む。なお、本発明の実施形態では、音響波として超音波を用いるが、超音波に限定されるものでは無く、被検対象や測定条件等に応じて適切な周波数を選択してさえいれば、可聴周波数の音響波を用いても良い。
【００３３】
光源１３は、第１の波長の光を出射する。光源１３は、例えばパルス時間幅１ｎｓ〜１００ｎｓ程度で、パルスエネルギー０．３μＪ〜３０μＪ程度のパルス光を出射する。光源１３は、例えば固体レーザ光源である。光源のタイプは特に限定されず、光源１３が、レーザダイオード光源（半導体レーザ光源）であってもよいし、或いはレーザダイオード光源を種光源とする光増幅型レーザ光源であってもよい。レーザ光源以外の光源を用いてもよい。
【００３４】
穿刺針１５は、被検体に穿刺される針である。穿刺針１５の内部には光ファイバ１９が挿通される。光ファイバ１９は、光コネクタ２０を介して、光源１３から出射した光が入射する光ファイバ１６などの導光手段に接続される。光コネクタ２０は、光ファイバ１６と光ファイバ１９とを着脱可能に接続する。光コネクタ２０の接続を解除することで、光ファイバ１９は、穿刺針１５と一緒に使い捨てにすることができる。
【００３５】
図２は、穿刺針１５の先端付近を示す。光ファイバ１９の先端（光源側から見た遠端側）は、導光された光を出射する光出射部１９ａを構成する。光出射部１９ａは穿刺針１５の先端の近傍に配置され、光ファイバ１９は、光源側から入射される第１の波長の光を穿刺針１５の先端の近傍まで導光する。光ファイバ１９は被覆されていてもよい。被覆にはポリイミド、フッ素樹脂、又はアクリル樹脂などを用いることができる。
【００３６】
穿刺針１５は、先端の近傍に光吸収変換部材５１を有する。光吸収変換部材５１は、光出射部１９ａから出射した第１の波長の光を第２の波長の光に変換する。第２の波長は、第１の波長とは異なる。また、光吸収変換部材５１は、第２の波長の光への変換に伴って光音響波を発生する。以下では、この光音響波を第１の光音響波とも呼ぶ。光吸収変換部材５１は穿刺針１５の先端の近傍に存在しており、穿刺針１５の先端の近傍の一点で第１の光音響波を発生させることができる。第１の光音響波の発生源（音源）の長さは、穿刺針全体の長さに比べて十分に短く、音源は点音源とみなすことができる。
【００３７】
ここで、「先端の近傍」とは、光出射部１９ａがその位置に配置された場合に、先端に配置される光吸収変換部材５１において穿刺作業に必要な精度で穿刺針１５の先端の位置を画像化できる光音響波を発生可能な位置をいうものである。例えば、穿刺針１５の先端から基端側へ０ｍｍ〜３ｍｍの範囲内となる。
【００３８】
光吸収変換部材５１は、例えば第１の波長の光を励起光として第２の波長の光を発する蛍光体と、その蛍光体を含有するエポキシ樹脂などの樹脂とを含む。蛍光体は、例えばナノ秒オーダーで発光するものが好ましい。蛍光体には、例えば量子ドット又は有機蛍光体（有機色素）が用いられる。量子ドットはＰｂＳ系のものが好ましい。量子ドットには、例えばEvident technologies社のものが用いられる。
【００３９】
光吸収変換部材５１は、光出射部１９ａを少なくとも部分的に覆っていてもよい。また、光吸収変換部材５１は、光ファイバ１９を穿刺針１５の内腔の内壁に固定する固定部材を兼ねていてもよい。
【００４０】
光吸収変換部材５１で変換された第２の波長の光は、穿刺針１５の外部に照射される。第２の波長の光が照射された範囲に、第２の波長の光を吸収する吸収体が存在した場合、その吸収体において光音響波が発生する。以下では、この光音響波を第２の光音響波とも呼ぶ。第２の波長は、例えば穿刺針１５の穿刺目標位置に存在する物質（評価対象物質）の光吸収率の波長特性において吸収性を示す波長である。
【００４１】
光吸収変換部材５１に含まれる蛍光体は、穿刺針１５が穿刺される箇所の周辺に存在する物質に応じて選択される。別の言い方をすれば、穿刺針１５の周辺環境の評価対象物質に応じて選択される。例えば、評価対象物質が神経であれば、光吸収変換部材５１に含まれる蛍光体として、第１の波長の光（励起光）を波長１２１０ｎｍの光に変換するものが選択される。そのような蛍光体としては、例えばＰｂＳ系の蛍光体がある。
【００４２】
評価対象物質が、リンパ節やリンパ管などの造影に用いられる造影剤であれば、光吸収変換部材５１に含まれる蛍光体には、第１の波長の光を、その造影剤が吸収して光音響波（第２の光音響波）を発生する波長（第２の波長）の光に変換するものを用いればよい。例えば、ＩＣＧ（インドシアニングリーン）造影の場合は、励起光を波長８００ｎｍの光に変換する蛍光体を用いればよい。そのような蛍光体としては、例えばＰｂＳやＣｄＴｅがある。メチレンブルー造影及びパテントブルーＶ造影の場合は、メチレンブルー及びパテントブルーＶの吸収ピークはそれぞれ６６３ｎｍ及び６３８ｎｍであるため、励起光を波長６５０ｎｍの光に変換する蛍光体を用いればよい。そのような蛍光体としては、例えばＩｎＰ／ＺｎＳがある。
【００４３】
また、がん細胞などに特異的にＤＤＳ（Drug Delivery System）により伝達された物質がある場合に、その物質を評価対象物質として評価したい場合は、光吸収変換部材５１に含まれる蛍光体には、第１の波長の光を、その物質が吸収して光音響波（第２の光音響波）を発生する波長（第２の波長）の光に変換するものを用いればよい。例えば評価対象が金ナノ粒子であれば、励起光を、金ナノ粒子の径に応じて波長６００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲の中から選択された波長の光に変換する蛍光体を用いればよい。例えば波長７７０ｎｍの光を発する蛍光体として、ＣｄＴｅがある。
【００４４】
図３は、蛍光体の吸収率の波長特性を示す。横軸は波長を表し、縦軸は吸収率を表している。図３には、グラフａ〜グラフｃのＰｂＳ系の３つの蛍光体（量子ドット）の吸収率の波長特性が示されている。図３を参照すると、これら蛍光体は、波長４００ｎｍ〜５００ｎｍ程度の範囲において吸収率が高いことがわかる。したがって、光源１３には、波長４００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内にある波長の光を出射するものを用いることが好ましい。
【００４５】
図４は、蛍光体の蛍光の発光強度の波長特性を示す。横軸は波長を表し、縦軸は発光強度を表す。図４には、グラフａ〜グラフｃのＰｂＳ系の３つの蛍光体（量子ドット）の発光強度の波長特性が示されている。グラフａの蛍光体は、励起光を波長約８００ｎｍの蛍光に変換する。グラフｂの蛍光体は、励起光を波長約１１００ｎｍの蛍光に変換する。グラフｃの蛍光体は、励起光を波長約１５００ｎｍの蛍光に変換する。これら蛍光体の蛍光波長は蛍光粒子の径を変えることで容易に調整が可能であり、目的に応じて適切な粒子径を選択して光吸収変換部材５１に用いることで、光源１３の波長はそのままで、被検体に照射される光の波長を適宜選択することができる。例えば、グラフａに用いられる蛍光粒子の粒径は２．２ｎｍであり、グラフｂに用いられる蛍光粒子の粒径は３．２ｎｍであり、グラフｃに用いられる蛍光粒子の粒径は５．３ｎｍである。また、蛍光体は、ナノ秒パルス発光が可能な蛍光体であればよく、量子ドット以外のものを用いることもできる。例えば有機蛍光色素を用いた応答速度が速い蛍光体を用いることもできる。
【００４６】
ここで、光吸収変換部材５１において第１の光音響波が発生する一般的なメカニズムについて説明する。図５は、配位座標曲線を示す。励起状態と基底状態とでは波動関数の形が違っており周囲の原子から受けるポテンシャルが異なる。このため、図５に示すように、励起状態のエネルギーの極小を与える原子の配位座標ｒ２は、基底状態の極小を与える配位座標ｒ１からずれている。
【００４７】
蛍光体に光を当てると、蛍光体が光を吸収して励起状態に移るとき、電子状態の遷移は原子核の運動に比べて短時間に起き、図５ではＡからＢのように垂直に遷移する。Ｂは励起状態としては不安定な状態であって、熱緩和（格子緩和）が起きて、つまり熱を放出してＣへと移動する。この緩和時間は、１０−１２ｓ〜１０−１０ｓ（１〜１００ピコ秒）である。
【００４８】
励起状態から基底状態への発光は、ＣからＤのように垂直に起きる。Ｄは不安定な状態であるため、再びフォノン（熱）を放出してＡに戻る。ＢからＣ及びＤからＡへの熱緩和過程を含むため、ナノ秒オーダーのパルス光を与えられた場合には、蛍光体は、蛍光を発するだけでなく、光音響波（第１の光音響波）も発生する。特に、量子ドット蛍光体の場合、ドープ元素の不純物準位や粒子サイズによってさらにエネルギー準位が影響され、発光波長が変化する。
【００４９】
なお、穿刺針１５は、第２の波長の光を透過する透明樹脂を有していてもよく、光吸収変換部材５１（図２を参照）はその透明樹脂によって覆われていてもよい。図６は、透明樹脂を有する穿刺針１５の先端部分の断面を示している。穿刺針１５において、光吸収変換部材５１は透明樹脂５２により覆われる。透明樹脂５２は、第２の波長の光を透過する。透明樹脂５２は、入射する第２の波長の光の大部分を透過させればよく、入射する第２の波長の光を全て透過させる必要まではない。つまり、透明樹脂５２は、第２の波長の光を１００％透過させるものである必要はない。透明樹脂５２には、例えば熱硬化性エポキシ樹脂（接着剤）や紫外線硬化樹脂などが用いられる。
【００５０】
穿刺針１５の本体部分を構成する穿刺針本体１５１は内部に内腔を有している。透明樹脂５２は、光吸収変換部材５１及び光ファイバ１９を穿刺針本体１５１の内腔の内壁に固定する固定部材として機能してもよい。図６では、光吸収変換部材５１は光ファイバ１９の光出射部１９ａを覆っており、光ファイバ１９（その先端部分）及び光吸収変換部材５１は、透明樹脂５２により穿刺針本体１５１の内壁に固定されている。
【００５１】
一般に、蛍光体などの波長変換材料は生体適合性が保証されているとは限らない。波長変換材料を含む光吸収変換部材５１を、生体適合性を有する透明樹脂５２で覆うことで、光吸収変換部材５１やその一部（特に波長変換材料）が生体内に流入する事態を防ぐことができるという効果がある。
【００５２】
図１に戻り、プローブ１１は、音響波検出手段であり、例えば一次元的に配列された複数の検出器素子（超音波振動子）を有している。プローブ１１は、被検体に穿刺針１５が穿刺された後に、光吸収変換部材５１（図２を参照）から発生された光音響波（第１の光音響波）と、光吸収変換部材５１から出射した第２の波長の光が光吸収体にて吸収されることにより発生した光音響波（第２の光音響波）とを検出する。プローブ１１は、光音響波の検出に加えて、被検体に対する音響波（超音波）の送信、及び送信した超音波に対する反射音響波（反射超音波）の受信を行う。音波の送受信は分離した位置で行ってもよい。例えばプローブ１１とは異なる位置から超音波の送信を行い、その送信された超音波に対する反射超音波をプローブ１１で受信してもよい。プローブ１１は、リニアプローブに限定されず、コンベクスプローブ、又はセクタープローブでもよい。
【００５３】
超音波ユニット１２は、受信回路２１、受信メモリ２２、データ分離手段２３、光音響画像生成手段２４、超音波画像生成手段２５、画像出力手段２６、送信制御回路２７、制御手段２８、ピーク検出手段２９、ピーク追跡手段３０、判定手段３１、及び通知手段３２を有する。超音波ユニット１２は、信号処理装置を構成する。超音波ユニット１２は、典型的にはプロセッサ、メモリ、及びバスなどを有する。超音波ユニット１２には、光音響画像生成に関するプログラムが組み込まれており、そのプログラムが動作することで、超音波ユニット１２内の各部の少なくとも一部の機能が実現する。
【００５４】
受信回路２１は、プローブ１１が出力する検出信号を受信し、受信した検出信号を受信メモリ２２に格納する。受信回路２１は、典型的には、低ノイズアンプ、可変ゲインアンプ、ローパスフィルタ、及びＡＤ変換器（Analog to Digital convertor）を含む。プローブ１１の検出信号は、低ノイズアンプで増幅された後に、可変ゲインアンプで深度に応じたゲイン調整がなされ、ローパスフィルタで高周波成分がカットされた後にＡＤ変換器でデジタル信号に格納され、受信メモリ２２に格納される。受信回路２１は、例えば１つのＩＣ（Integral Circuit）で構成される。
【００５５】
プローブ１１は、光音響波の検出信号と反射超音波の検出信号とを出力し、受信メモリ２２には、ＡＤ変換された光音響波及び反射超音波の検出信号（サンプリングデータ）が格納される。データ分離手段２３は、受信メモリ２２から光音響波の検出信号のサンプリングデータを読み出し、光音響画像生成手段２４に送信する。また、受信メモリ２２から反射超音波のサンプリングデータを読み出し、超音波画像生成手段（反射音響波画像生成手段）２５に送信する。
【００５６】
光音響画像生成手段２４は、プローブ１１で検出された光音響波の検出信号に基づいて光音響画像を生成する。光音響画像の生成は、例えば、位相整合加算などの画像再構成や、検波、対数変換などを含む。超音波画像生成手段２５は、プローブ１１で検出された反射超音波の検出信号に基づいて超音波画像（反射音響波画像）を生成する。超音波画像の生成も、位相整合加算などの画像再構成や、検波、対数変換などを含む。画像出力手段２６は、光音響画像と超音波画像とをディスプレイ装置などの画像表示手段１４に出力する。画像出力手段２６は、光音響画像と超音波画像とを合成して画像表示手段１４に出力する画像合成手段として機能してもよい。
【００５７】
制御手段２８は、超音波ユニット１２内の各部を制御する。制御手段２８は、例えば光音響画像を取得する場合は、光源１３にトリガ信号を送信し、光源１３からレーザ光を出射させる。また、レーザ光の出射に合わせて、受信回路２１にサンプリングトリガ信号を送信し、光音響波のサンプリング開始タイミングなどを制御する。
【００５８】
制御手段２８は、超音波画像を取得する場合は、送信制御回路２７に超音波送信を指示する旨の超音波送信トリガ信号を送信する。送信制御回路２７は、超音波送信トリガ信号を受けると、プローブ１１から超音波を送信させる。プローブ１１は、例えば音響ラインを一ラインずつずらしながら走査して反射超音波の検出を行う。制御手段２８は、超音波送信のタイミングに合わせて受信回路２１にサンプリングトリガ信号を送信し、反射超音波のサンプリングを開始させる。
【００５９】
ここで、本実施形態では、プローブ１１は、光吸収変換部材５１において発生した第１の光音響波と、被検体が光吸収変換部材５１によって変換された第２の波長の光を吸収することで発生した第２の光音響波とを検出する。一般に、光音響波の発生源は光音響画像において輝点として現れる。第１の光音響波の発生源に対応する輝点は、穿刺針の位置情報を示す。一方、第２の光音響波の発生源に対応する輝点は、穿刺針１５の周辺に第２の波長の光を吸収する特定の物質が存在するときに現れ、この輝点は穿刺針１５の周辺の環境情報を示す。
【００６０】
本実施形態では、光音響画像で画像化される光音響波の発生源が２つあるため、光音響画像には２つの輝点が混在することになる。検出される光音響波の強度は、体動やプローブの移動により逐一変化するため、光音響画像において輝点がちらつくことがある。光音響画像の観察により穿刺針１５の位置の確認と周辺の環境評価とが可能であるものの、２つの輝点が個別にちらつくため、単に画像表示を行うだけでは光音響画像においてどの部分が穿刺針の位置情報を示し、どの部分が周辺の環境情報を示すのかの判別が困難になることも考えられる。
【００６１】
そこで、本実施形態では、穿刺針１５の位置情報と周辺の環境情報とを分離する。ピーク検出手段２９は、光音響画像中で、信号値（信号強度）が周囲よりも相対的に高いピークを１以上検出する。ピーク検出手段２９は、例えば周囲に対して信号値がしきい値以上高い部分を、ピークとして検出する。特に穿刺針１５の穿刺初期の段階では、１つのピークが検出される。そのピークは、第１の光音響波の発生源に対応していると考えられる。つまり、針先の位置を示していると考えられる。ピークの検出を行うことで、針先を検出できる。穿刺針１５の先端が第２の波長の光を吸収する物質（評価対象物質）が存在する部位に近付くと、２つのピークが検出される。ピークの１つは穿刺針の先端の位置を示し、もう１つは評価対象物質の存在を示す。穿刺針１５の先端と評価対象物質とが分離できないくらい近付くと、検出されるピークは１つになる。
【００６２】
ピーク追跡手段３０は、検出されたピークの信号値を時間的に追跡する。図７は、ピークの信号値の時間変化を示す。横軸は時間を示し、縦軸は信号値の大きさ（信号強度）を示す。穿刺の初期の段階では、実質的に第１の光音響波のみが検出され、第１の光音響波は一定の強度で発生することからピークの信号値ＳＰはあまり変化しない。穿刺針１５の先端が評価対象物質に近付くにつれて、光音響画像における穿刺針１５の先端部分に対応する領域の信号値が大きくなり、ピークの信号値ＳＰが上昇いていく。穿刺針１５の先端と評価対象物質とが分離できないくらい近付いた場合にピークの信号値ＳＰは最大となり、飽和傾向を示す。
【００６３】
判定手段３１は、追跡されたピークの信号値の変化に基づいて、穿刺針１５の先端と第２の波長の光を吸収して第２の光音響波を発生させる物質（評価対象物質）とが近付いたか否かを判定する。判定手段３１は、例えばピークの信号値の変化がしきい値以上の場合に穿刺針１５の先端と評価対象物質とが近付いたと判定する。ピークの信号値の変化の一例として、判定手段３１は、例えば穿刺の初期段階におけるピークの信号値を記憶し、その値と現在のピークの信号値との差を求める。判定手段３１は、求めた差に応じて、穿刺針１５と評価対象物質との近さを判定する。判定手段３１は、例えば現在のピークの信号値が初期段階のピークの信号値よりもしきい値以上増加した場合に、穿刺針１５が評価対象物質に近付いたと判定してもよい。
【００６４】
ピークの信号値の変化の別の一例として、判定手段３１は、上記差を用いるのに代えて、時間的に追跡されたピークの信号値の時間微分に基づいてピークの信号値の変化を判定してもよい。判定手段３１は、例えばピークの信号値の時間微分に急な変化があったとき、例えば正負反転や微分値の急激な増加が現れた場合に、穿刺針１５が評価対象物質に近付いたと判定してもよい。上記に加えて、判定手段３１は、ピーク追跡手段がピークを２つ検出した場合に、穿刺針１５が評価対象物質に近付いたと判定してもよい。
【００６５】
通知手段３２は、判定手段３１における判定結果を通知する。通知手段３２は、判定手段３１が穿刺針１５が評価対象物質に近付いたと判定すると、その旨を画像表示手段１４に表示させる。通知手段３２は、追跡されたピークの信号値の変化の程度を画像表示手段１４に表示してもよい。例えばピークの信号値の変化の大きさを示すインジケータを表示する。そのようなインジケータを参照することで、ユーザは、穿刺針１５と評価対象物質とがどの程度近付いたかを判断できる。
【００６６】
なお、画像内における穿刺針１５の先端の位置に応じて、深さ方向の音響波の減衰や、振動子アレイとの位置関係における受信開口数の違いなどにより、光音響画像における信号強度が変化する。第２の波長を吸収する物質がない場合の強度分布をバックグランドデータとしてこれを記憶し、そのバックグランドデータを現在の信号強度と比較して判定精度を上げてもよい。
【００６７】
続いて動作手順を説明する。図８は、光音響画像生成装置１０における画像生成の動作手順を示す。制御手段２８は、光源１３を発光させる（ステップＡ１）。制御手段２８は、ステップＡ１では、光源１３にトリガ信号を送信する。光源１３がフラッシュランプとＱスイッチとを含む固体レーザ装置である場合、トリガ信号には、例えばフラッシュランプトリガ信号とＱスイッチトリガ信号とが含まれる。光源１３では、フラッシュランプトリガ信号に応答してフラッシュランプが点灯され、その後Ｑスイッチトリガ信号に応答してＱスイッチが駆動されて第１の波長のパルスレーザ光が出射される。光源１３がレーザダイオードの場合には、レーザドライバ回路がトリガ信号に応答してレーザダイオードにあらかじめ定められた大きさの電流をパルス幅に対応した時間だけ流すことで第１の波長のパルスレーザ光が出射される。
【００６８】
光源１３から出射したパルスレーザ光は、光ファイバ１６及び光コネクタ２０を通じて光ファイバ１９に入射し、光ファイバ１９により穿刺針１５の先端の近傍まで導光され、光出射部１９ａ（図２を参照）から出射する。光出射部１９ａから出射した光は、光吸収変換部材５１によって第２の波長の光に変換される。光吸収変換部材５１は、第２の波長への光への変換の過程で第１の光音響波を発生する（ステップＡ２）。光吸収変換部材５１により変換された第２の波長光が出射した範囲に第２の波長の光を吸収する吸収体が存在する場合、その吸収体において第２の光音響波が発生する。
【００６９】
プローブ１１は、レーザ光の照射により発生した光音響波、すなわち光吸収変換部材５１から発せられた第１の光音響波と、穿刺針１５の周辺に存在する光吸収体から発せられた第２の光音響波とを検出する（ステップＡ３）。プローブが検出した光音響波は、受信回路２１で受信され、そのサンプリングデータが受信メモリ２２に格納される。光音響画像生成手段２４は、データ分離手段２３を介して光音響波の検出信号のサンプリングデータを受信し、光音響画像を生成する（ステップＡ４）。光音響画像生成手段２４は、カラーマップを適用し(ステップＡ５)、光音響画像における信号強度を色に変換してもよい。光音響画像生成手段２４が生成した光音響画像は、例えば画像出力手段２６が有する図示しない画像メモリに格納される（ステップＡ６）。
【００７０】
制御手段２８は、送信制御回路２７に超音波トリガ信号を送信する。送信制御回路２７は、それに応答してプローブ１１から超音波を送信させる（ステップＡ７）。プローブ１１は、超音波の送信後、反射超音波を検出する（ステップＡ８）。プローブ１１が検出した反射超音波は、受信回路２１で受信され、そのサンプリングデータが受信メモリ２２に格納される。超音波画像生成手段２５は、データ分離手段２３を介して反射超音波の検出信号のサンプリングデータを受信し、超音波画像を生成する（ステップＡ９）。超音波画像生成手段２５は、カラーマップを適用し(ステップＡ１０)、超音波画像における信号強度を色に変換してもよい。超音波画像生成手段２５が生成した超音波画像は、例えば画像出力手段２６が有する図示しない画像メモリに格納される（ステップＡ１１）。
【００７１】
ステップＡ１からＡ１１は繰り返し実施され、複数の光音響画像及び超音波画像が時系列に沿って生成される。光音響画像の生成と超音波画像の生成とはどちらを先に実施してもよい。あるいは、超音波の送信、反射超音波の検出、及び超音波画像の生成は省略してもよい。１枚の超音波画像の生成は、複数回の超音波の送信及び反射超音波の検出を含んでいてもよい。また、１枚の光音響画像の生成は、複数回の光出射及び光音響波の検出を含んでいてもよい。それらの場合、超音波の送信及び反射超音波の検出の合間に、光出射及び光音響波の検出を実施してもよい。
【００７２】
図９は、穿刺針１５の先端が評価対象物質に近付いたか否かの判定の手順を示す。ピーク検出手段２９は、光音響画像中で、信号値（信号強度）が周囲よりも相対的に高いピークを検出する（ステップＢ１）。ピーク検出手段２９は、時系列に沿って生成される複数の光音響画像のそれぞれにおいてピークの検出を行う。ピーク追跡手段３０は、検出されたピークの信号値を時間的に追跡する(ステップＢ２)。
【００７３】
判定手段３１は、追跡されたピークの信号値の変化がしきい値以上であるか否かを判定する（ステップＢ３）。判定手段３１は、例えば穿刺の初期段階で生成された光音響画像におけるピークの信号値と、最新の光音響画像におけるピークの信号値との差が、しきい値以上であるか否かを判定する。穿刺の初期段階で生成された光音響画像は、例えば第１の光音響波による輝点が初めて現れた光音響画像とすることができる。ピークの信号値の変化がしきい値よりも小さいときは、ステップＢ１に戻る。
【００７４】
通知手段３２は、ステップＢ３でしきい値以上であると判定されると、穿刺針１５の先端と評価対象物質とが近付いた旨をユーザに通知する（ステップＢ４）。通知手段３２は、ステップＢ４では、例えば穿刺針１５をターゲットに穿刺できた旨のメッセージを画像表示手段１４に表示する。
【００７５】
本実施形態では、穿刺針１５が第１の波長の光を第２の波長の光に変換する光吸収変換部材５１を有する。この光吸収変換部材５１は、変換の過程で第１の光音響波を発生する。また、光吸収変換部材５１において変換された第２の波長の光は、穿刺針１５の先端から被検体に照射される。被検体の第２の波長の光が照射された部分にその波長の光を吸収する光吸収体が存在する場合、その光吸収体において第２の光音響波が発生する。第１の光音響波及び第２の光音響波を検出し、検出した光音響波に基づいて光音響画像を生成することで、光音響画像に、穿刺針１５の先端の位置情報と、周辺の環境情報とを含ませることができる。例えば医師などのユーザは、光音響画像を観察し、はじめ輝点が１つであったものが輝点が２つに増えたことを認識することで、穿刺針１５の先端が評価対象物質が存在する部分まで穿刺されたと判断できる。
【００７６】
本実施形態では、用いられる蛍光体を変えることで蛍光の波長を変更することができる。例えば穿刺針１５を複数用意し、光吸収変換部材５１に含まれる蛍光体を、穿刺針１５ごとに異ならせる。この場合、評価対象物質に応じて、変換される光の波長（第２の波長）を適宜選択しておく。そのようにすることで、光源１３から出射する光の波長を変更しなくても、使用する穿刺針１５を変更するだけで、被検体に向けて出射する光の波長を変更できる。このため、複数の波長の光を出射する複数の光源を用意しなくても、吸収波長が相互に異なる複数の物質が穿刺針の周囲に存在するか否かを評価することができ、装置全体としてコストを低く抑えることができる。
【００７７】
本実施形態では、ピーク検出手段２９は光音響画像からピークを検出し、ピーク追跡手段３０は検出されたピークの信号値を時間的に追跡する。判定手段３１は、ピークの信号値の変化に基づいて、穿刺針１５と評価対象物質とが近付いたか否かを判定する。穿刺針１５の先端と評価対象物質との距離が離れている場合、光吸収変換部材５１において発生した第２の波長の光は評価対象物質まで届かず、第１の光音響波のみが発生する。穿刺針１５の先端と評価対象物質とが近付くと、第２の波長の光が評価対象物質に照射され、第１の光音響波に加えて第２の光音響波も発生する。第２の光音響波も発生することで、光音響画像におけるピークの信号値は増加すると考えられる。本実施形態では、光音響画像には穿刺針１５の先端の位置情報と周辺の環境情報との双方が含まれるため、光音響画像の観察だけでは、どの部分が位置情報を表しどの部分が周辺の環境情報を表すかの判別が難しい場合もある。ピークの信号値を時間的に追跡し、その信号値の時間的な変化を見ることで、上記判別が難しい場合でも、穿刺針１５の先端と評価対象物質とが近付いたか否かの判定が可能である。
【００７８】
次いで、本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態は、穿刺針１５が外針と内針とを有する点で、第１実施形態と相違する。その他の点は、第１実施形態と同様でよい。
【００７９】
図１０は、本実施形態の穿刺針１５ａの断面を示す。外針を構成する穿刺針本体１５１は、鋭角に形成された先端に開口を有し、内部に内腔を有する。内針１５２は、穿刺針本体１５１の内腔とほぼ同じ大きさの外径を有しており、中空の穿刺針本体１５１に対して抜き差し可能に構成される。内針１５２は、穿刺針本体１５１の基端部側から穿刺針本体１５１の内腔に挿入され、穿刺針本体１５１の内腔の少なくとも一部を、例えば生体の切片等が内腔に侵入するのを防ぐ程度に封止する。内針１５２の基端部には、接続位置合わせのための突起部が設けられており、穿刺針本体１５１の基端部には、内針１５２の基端部の突起部に係合する溝が設けられている。穿刺針本体１５１内に内針１５２をセットする際は、内針１５２の基端部の突起と穿刺針本体１５１の基端部の溝との位置を合わせた上で、内針１５２の基端部を穿刺針本体１５１の基端部に嵌合させる。
【００８０】
内針１５２は、光ファイバ１９、光吸収変換部材５１、チューブ１５８、及び透明樹脂１５９を含む。チューブ１５８は、例えばポリイミドから成る中空の管である。チューブ１５８は、ステンレスなどの金属の管であってもよい。チューブ１５８の外径は、穿刺針本体１５１の内腔の直径よりもわずかに小さい。透明樹脂１５９は、チューブ１５８の管内に配置される。透明樹脂１５９は、第２の波長の光を透過する。透明樹脂１５９には、例えばエポキシ樹脂（接着剤）が用いられる。チューブ１５８及び透明樹脂１５９は、鋭角に形成された穿刺針先端と同様に、鋭角になっている。透明樹脂１５９には、紫外線硬化型、光硬化型、熱硬化型、又は常温硬化型などのものを用いることができる。
【００８１】
光ファイバ１９は、透明樹脂１５９によりチューブ１５８の中に埋め込まれる。光ファイバ１９の先端には光吸収変換部材５１が配置されており、光出射部１９ａから出射した光は光吸収変換部材５１に照射される。光源１３（図１を参照）が発光した場合、光吸収変換部材５１が照射された第１の波長の光を吸収することで、穿刺針の先端において光音響波が発生する。また、光吸収変換部材５１により変換された第２の波長の光が外部に向けて出射する。
【００８２】
医師などの術者は、穿刺針本体１５１内に内針１５２がセットされた状態で、穿刺針１５ａを被検体へ穿刺する。穿刺針本体１５１の内腔が内針１５２により塞がれるため、針を穿刺している途中に肉片などを巻き込むことを防止でき、術者の刺す感覚が妨げられることを防止できる。また、穿刺部位から穿刺針本体１５１の内腔への水分の流入も防止できる。術者は、被検体への穿刺後、内針１５２の基端部と穿刺針本体１５１の基端部との接続を解除し、穿刺針本体１５１から内針１５２を抜き取る。内針１５２を抜き取った後、例えば、穿刺針本体１５１の基端部にシリンジなどを装着し、麻酔薬などの薬剤の注入を行うことができる。
【００８３】
なお、透明樹脂１５９は、チューブ１５８の少なくとも先端部分を塞げばよく、必ずしもチューブ１５８の内部の全体を塞いでいる必要はない。図１１は、変形例の穿刺針の先端付近の断面を示す。穿刺針１５ｂにおいて、透明樹脂１５９は、光ファイバ１９の光出射部１９ａを覆う光吸収変換部材５１を覆い、光ファイバ１９（その先端部分）及び光吸収変換部材５１は、透明樹脂１５９によりチューブ１５８の内壁に固定される。加えて、透明樹脂１５９は、チューブ１５８の先端部分の開口を塞いでいる。このような構成を採用する場合も、内針１５２の内部への水分などの流入を防ぐことができる。また、光吸収変換部材５１やその一部（特に波長変換材料）が生体内に流入する事態を防ぐことができるという効果もある。
【００８４】
光ファイバ１９は、透明樹脂１５９によってチューブ１５８の内壁に固定されている必要はなく、光吸収変換部材５１によりチューブ１５８の内壁に固定されていてもよい。光吸収変換部材５１によりチューブ１５８の先端部分が塞がれていてもよく、その場合、透明樹脂１５９は省略してもよい。また、透明樹脂１５９を用いて光ファイバ１９を埋め込むのに代えて、光吸収変換部材５１に含まれる蛍光体と同じ蛍光体が混入された樹脂によって光ファイバ１９を埋め込むこととしてもよい。
【００８５】
本実施形態では、穿刺針１５ａは、穿刺針本体１５１の内腔に内針１５２を有する。穿刺針１５ａの穿刺中は、内針１５２が穿刺針本体１５１の内腔を塞ぐことで、術者の刺す感覚が妨げられることや、穿刺部位から穿刺針本体１５１の内腔への水分の流入を防止できる。その他の効果は第１実施形態と同様である。
【００８６】
なお、上記実施形態では、挿入物として穿刺針１５を考えたが、これには限定されない。挿入物は、内部にラジオ波焼灼術に用いられる電極を収容するラジオ波焼灼用針であってもよいし、血管内に挿入されるカテーテルであってもよいし、血管内に挿入されるカテーテルのガイドワイヤであってもよい。あるいは、レーザ治療用の光ファイバであってもよい。
【００８７】
上記実施形態では、針として先端に開口を有する針を想定したが、開口は必ずしも先端部分に設けられている必要はない。針は、注射針のような針には限定されず、生体検査に用いられる生検針であってよい。すなわち、生体の検査対象物に穿刺して検査対象物中の生検部位の組織を採取可能な生検針であってもよい。その場合には、生検部位の組織を吸引して採取するための採取部（吸入口）において光音響波を発生させればよい。また、針は、皮下や腹くう内臓器など、深部までの穿刺を目的とするガイディングニードルとして使用されてもよい。
【００８８】
穿刺針１５は、経皮的に被検体外部から被検体に穿刺されるものには限定されず、超音波内視鏡用の針であってもよい。超音波内視鏡用の針に光ファイバ１９と光吸収変換部材５１とを設け、針先端部分に設けられた光吸収変換部材５１に対して第１の波長の光を照射し、光音響波を検出して光音響画像を生成してもよい。その場合、光音響画像を観察して超音波内視鏡用の針の先端部の位置を確認しながら穿刺することができる。また、針の周辺に評価対象物質が存在するか否かの判断が可能である。超音波内視鏡用の針の先端部で発生した第１の光音響波及びその周辺で発生した第２の光音響波は、体表用プローブを用いて検出してもよいし、内視鏡に組み込まれたプローブを用いて検出してもよい。
【００８９】
第２実施形態では、内針１５２（図１０を参照）がチューブ１５８を有する例を説明したが、これには限定されない。チューブ１５８を用い、チューブ１５８の内部に透明樹脂１５９により光ファイバ１９を埋め込むことに代えて、穿刺針本体１５１の内径とほぼ同じ大きさの外径を有する光ファイバ１９を用い、光ファイバ１９自体を内針として用いてもよい。または、ポリイミド、又はフッ化物樹脂やアクリル樹脂などの樹脂であらかじめ被覆された光ファイバを用いてもよい。
【００９０】
ところで、特許文献２では、発光部から出射した光が針の穿刺方向の前方に存在する被検体内の光吸収体で吸収されることにより生じた光音響波だけでなく、発光部から出射した光が穿刺針本体を構成する金属などで吸収されることにより生じた光音響波も検出される。この場合も、光音響波の発生源が２つあるため、光音響画像には２つの輝点が混在することになる。特許文献２のシステムにおいても、第１実施形態で説明したものと同様な処理により、穿刺針１５の位置情報と周辺の環境情報とを分離してもよい。
【００９１】
また、穿刺針の別例として、光吸収変換部材５１（図２を参照）の代わりに、光出射部１９ａから出射したある波長（第３の波長）の光を吸収して光音響波を発生し、かつ、光出射部１９ａから出射した別の波長（第４の波長）の光を通過させる光吸収部材を有する穿刺針を考える。このような穿刺針を用いた場合、光音響画像生成装置は、第３の波長の光を出射する光源と、第４の波長の光を出射する光源とを有する。第３の波長の光を出射する光源の出射光と、第４の波長の光を出射する光源の出射光とは、例えば波長分割多重カプラにより合波され、光ファイバ１９に入射される。
【００９２】
例えば第３の波長を９０５ｎｍとした場合、光吸収部材に含まれる光吸収体には、例えば、フタロシアニン系である山本化学YKR-2900、YKR-2081、山田化学工業FDN-004、FDN-005、特許第５２４３０５６号公報に記載されたシアニン系の吸収体である材料、Exciton社のIRA908やIRA912、IRA931、又は、FEWChemicals社のS0433などを用いることができる。第４の波長は、光吸収体の光吸収率が低い、例えば４００ｎｍ〜６５０ｎｍ、又は１０００ｎｍ以上の範囲から適宜選択される。
【００９３】
上記光音響画像生成装置において、２つの光源を同時に発光させると、第３の波長の光は光吸収部材によって吸収されて光音響波が生じ、第４の波長の光は光吸収部材を通過して被検体に照射される。第４の波長の光が照射される範囲に、第４の波長の光を吸収して光音響波を発生する物質が存在する場合、その物質において光音響波が発生する。この場合も、特許文献２のケースと同様に、光音響波の発生源が２つあるため、光音響画像には２つの輝点が混在することになる。したがって、そのような構成の光音響画像生成装置においても、第１実施形態で説明したものと同様な処理により、穿刺針１５の位置情報と周辺の環境情報とを分離してもよい。
【００９４】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の光音響画像生成装置及び挿入物は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９５】
１０：光音響画像生成装置
１１：プローブ
１２：超音波ユニット
１３：光源
１４：画像表示手段
１５：穿刺針
１６：光ファイバ
１９：光ファイバ
１９ａ：光出射部
２０：光コネクタ
２１：受信回路
２２：受信メモリ
２３：データ分離手段
２４：光音響画像生成手段
２５：超音波画像生成手段
２６：画像出力手段
２７：送信制御回路
２８：制御手段
２９：ピーク検出手段
３０：ピーク追跡手段
３１：判定手段
３２：通知手段
５１：光吸収変換部材
５２：透明樹脂
１５１：穿刺針本体（外針）
１５２：内針
１５８：チューブ
１５９：透明樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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