(57)【要約】試料採取部を有する内針と、この内針を収容する中空管状の外針とを有する生検針において、また、この種の生検針を有する光音響計測装置において、光ファイバ等の導光部材を、先端が内針の先端近傍に位置する状態に配設する。中空管状の外針５０と、外針５０に対して管軸方向に相対移動可能にして外針５０の中空部内に配され、生体内に穿刺され得る内針６０と、内針６０の先端から後端側に離れた部分に設けられた、内針周面６０ａから内方に切り込んだ凹部状の試料採取部６２とを有する生検針において、内針６０の内部に、試料採取部６２よりも内針先端側および内針後端側においてそれぞれ内針長手方向に延びて試料採取部６２に開口した内孔６３を設け、この内孔６３内に導光部材１６を配置する。そして導光部材１６の少なくとも一部を、内孔６３内に充填された充填材６５、６６によって固定する。
2016158095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空管状の外針と、
前記外針に対して管軸方向に相対移動が可能であり、かつ、該外針の中空管内に配される内針と、
前記内針の周面に設けられた凹部状の試料採取部と、
前記試料採取部よりも前記内針の先端側と後端側のそれぞれに設けられ、かつ、該内針の前記管軸方向に延びている内孔と、
前記内孔内に配され、かつ、前記内針の後端側から前記内針の先端近傍まで配される第１の導光部材と、
前記第１の導光部材の先端から出射した光を吸収し、光音響波を発する第１の光吸収体と、
前記内孔内に充填されて、前記第１の導光部材の少なくとも一部を固定する充填材と
を有する生検針。
【請求項２】
前記第１の導光部材が、該第１の導光部材の少なくとも一部を覆う固定部材により、前記試料採取部の底面に固定されている請求項１記載の生検針。
【請求項３】
前記内孔の底面と前記試料採取部の底面とが、互いに同じ高さ位置にある請求項１または２記載の生検針。
【請求項４】
前記試料採取部の底面が、前記内孔の底面よりも低い位置にある請求項１または２記載の生検針。
【請求項５】
前記試料採取部の底面の内針先端側の端部および内針後端側の端部の少なくとも一方が、高さが連続的に変化する傾斜面を有する請求項４記載の生検針。
【請求項６】
前記試料採取部よりも前記内針の先端側に設けられている前記内孔内に充填されている前記充填材が、前記光吸収体を兼ねている請求項１から５いずれか１項記載の生検針。
【請求項７】
前記試料採取部よりも前記内針の後端側に設けられている前記内孔内に配され、かつ、先端が前記試料採取部内に位置する第２の導光部材と、
前記第２の導光部材の先端から出射した光を吸収し、光音響波を発する第２の光吸収体とをさらに有する、
請求項１から６いずれか１項記載の生検針。
【請求項８】
前記第２の導光部材が、該第２の導光部材の少なくとも一部を覆う固定部材により、前記試料採取部の底面に固定されている請求項７記載の生検針。
【請求項９】
前記固定部材が前記第２の光吸収体を兼ねている請求項８記載の生検針。
【請求項１０】
請求項１から９いずれか１項記載の生検針を備えた光音響計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体に向けて光を出射させ、その光を受けて被検体内で発生した光音響波を検出する光音響計測装置に関するものである。【０００２】
また本発明は、上述のような光音響計測装置において用いられる生検針に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
近年、光音響効果を利用した非侵襲の計測法が注目されている。この計測法は、ある適宜の波長（例えば、可視光、近赤外光または中間赤外光の波長帯域）を有するパルス光を被検体に照射し、被検体内の吸収物質がこのパルス光のエネルギーを吸収した結果生じる弾性波である光音響波を検出して、その吸収物質の濃度を定量的に計測するものである。被検体内の吸収物質とは、例えば血液中に含まれるグルコースやヘモグロビンなどである。また、このような光音響波を検出しその検出信号に基づいて光音響画像を生成する技術は、光音響イメージング（ＰＡＩ：Photoacoustic Imaging）あるいは光音響トモグラフィー（ＰＡＴ：Photo Acoustic Tomography）と呼ばれている。【０００４】
また、従来、生体である被検体に各種穿刺針を穿刺して、手術や試料採取、さらには薬液注入等の処置をすることがなされている。そのような穿刺針の一種として、例えば特許文献１および２に示されているように、中空管状の外針と、この外針の中空管内に管軸方向に相対移動可能にして配された内針とを備えた生検針が知られている。この生検針は、内針周面から内方に切り込んだ凹部状の試料採取部を内針に有し、内針および外針を被検体内に穿刺した後、上記相対移動がなされることにより生体組織を切り取って、試料採取部に保持するように構成されている。【０００５】
そのような穿刺針を使って各種処置を行う場合は、被検体の安全のために、穿刺針の先端位置を確認可能としておくことが望まれる。特許文献３には、上述した光音響イメージングを適用して穿刺針の先端位置を確認可能とした技術が開示されている。この技術は、穿刺針の先端近傍まで達する状態にして穿刺針内に光ファイバ等の導光部材を配設し、この導光部材の先端を覆う光吸収体を配置し、導光部材を伝搬させた光を導光部材先端から光吸収体に入射させるようにしたものである。この穿刺針によって各種処置を行う際には、導光部材先端から光を光吸収体に入射させて光吸収体から光音響波を発生させ、その光音響波を検出して光吸収体の光音響画像を表示させることにより、導光部材の先端、つまりは穿刺針の先端を確認可能となる。【０００６】
他方、特許文献４には、穿刺針（針状アプリケータ）の試料採取部内に有る試料の光音響画像を取得するために、穿刺針の後端と試料採取部との間において穿刺針内部に光ファイバを挿通し、試料採取部内に露出したその光ファイバの先端から試料に光を照射させるようにした考案が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−３８４７７号公報
【特許文献２】特開平１１−３３０２９号公報
【特許文献３】国際公開２０１４／１０９１４８号公報
【特許文献４】実公平７−５４８５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
試料採取部を有する生検針を被検体に穿刺する場合に、光音響波イメージングや光音響トモグラフィー等を用いて生検針の位置を正確に把握することが求められる。【０００９】
この点、特許文献４には、導光部材を試料採取部まで配設する技術が開示されている。しかし、通常、生検針は外針で試料採取部が覆われた状態で被検体に挿入されるため、生検針の位置を正確に把握することができない。【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、光音響波イメージングや光音響トモグラフィー等を用いて生検針の位置を正確に把握することが可能な生検針を提供することを目的とする。【００１１】
また本発明は、そのような生検針を備えた光音響計測装置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】
【００１２】
本発明の一態様に係る生検針は、
中空管状の外針と、
外針に対して管軸方向に相対移動が可能であり、かつ、外針の中空管内に配される内針と、
内針の先端から所定の距離離れており、かつ、内針の周面に設けられた凹部状の試料採取部と、
試料採取部よりも内針の先端側と後端側のそれぞれに設けられ、かつ、内針の管軸方向に延びている内孔と、
内孔内に配され、かつ、内針の後端側から内針の先端近傍まで配される第１の導光部材と、
第１の導光部材の先端から出射した光を吸収し、光音響波を発する第１の光吸収体と、
内孔内に充填されて、第１の導光部材の少なくとも一部を固定する充填材と
を有するものである。【００１３】
上記構成を有する本発明の一態様に係る生検針においては、第１の導光部材が、第１の導光部材の少なくとも一部を覆う固定部材により、試料採取部の底面に固定されていることが望ましい。【００１４】
また、本発明の一態様に係る生検針においては、内孔の底面と試料採取部の底面とが、互いに同じ高さ位置にあることが望ましい。なお、この「高さ位置」とは、試料採取部の底面が鉛直方向上側を向くように生検針を配置した状態における鉛直方向上、下の位置をいうものとする。【００１５】
あるいは、試料採取部の底面は、内孔の底面より低い位置にあってもよい。そのような構成とする場合は、試料採取部の底面の内針先端側の端部および内針後端側の端部の少なくとも一方が、上記高さが連続的に変化する傾斜面を有することが望ましい。なお、上記「低い位置」も、上に定義を述べた「高さ位置」に則った位置を言うものである。【００１６】
そのような構成とされる場合、試料採取部の底面の内針先端側の端部および内針後端側の端部の少なくとも一方が、高さが連続的に変化する傾斜面を有することが望ましい。【００１７】
また、本発明の一態様に係る生検針においては、試料採取部よりも内針の先端側に設けられている内孔内に充填されている充填材が、光吸収体を兼ねていることが望ましい。【００１８】
また、本発明の一態様に係る生検針においては、
上記第１の導光部材の他に、試料採取部よりも内針の後端側に設けられている内孔内に配されかつ先端が試料採取部内に位置する第２の導光部材と、
第２の導光部材の試料採取部内に位置する先端から出射した光を吸収し、光音響波を発する第２の光吸収体と、
をさらに有することが望ましい。【００１９】
そのような構成とされる場合、上記第２の導光部材は、この第２の導光部材の少なくとも一部を覆う固定部材により、試料採取部の底面に固定されていることが望ましい。【００２０】
さらに、上記のように第２の導光部材の少なくとも一部を覆う固定部材は、光吸収体を兼ねていることが望ましい。【００２１】
他方、本発明の一態様に係る光音響計測装置は、以上説明した本発明による生検針を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明による生検針により、導光部材の先端を内針先端の近傍まで配設することが可能となるので、生検針を被検体に穿刺する場合に、光音響波イメージングや光音響トモグラフィー等を用いて生検針の位置を正確に把握することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態による光音響計測装置の全体構成を示す概略図
【図２】本発明の第１実施形態による生検針の使用時の３つの状態を示す概略図
【図３】本発明の第１実施形態による生検針を示す側断面図
【図４】上記第１実施形態の生検針を、図３中のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線に沿った断面で切断して示す断面図
【図５】本発明の第２実施形態による生検針を示す側断面図
【図６】本発明の第３実施形態による生検針を示す側断面図
【図７】上記第３実施形態の生検針を、図６中のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線に沿った断面で切断して示す断面図
【図８】本発明の第４実施形態による生検針を示す側断面図
【図９】上記第４実施形態の生検針を、図８中のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線に沿った断面で切断して示す断面図
【図１０】本発明の第５実施形態による生検針を示す側断面図
【図１１】本発明の第６実施形態による生検針を示す側断面図
【図１２】本発明の別の実施形態による光音響計測装置の全体構成を示す概略図
【図１３】本発明のさらに別の実施形態による光音響計測装置の全体構成を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳しく説明する。
【００２５】
まず、本発明の一つの実施形態である光音響計測装置について説明する。図１は本実施形態の光音響計測装置１０の全体構成を示す概略図である。なお図１において、後述するプローブ１１および生検針１５の形状は概略的に示してある。
【００２６】
本実施形態の光音響計測装置１０は、一例として、光音響信号に基づいて光音響画像を生成する機能を有するものであり、図１に概略的に示すように、プローブ（超音波探触子）１１、超音波ユニット１２、レーザユニット１３、表示部１４および生検針１５等を備えている。以下、それらの構成要素について順次説明する。
【００２７】
プローブ１１は、例えば生体である被検体Ｍに向けて測定光および超音波を照射する機能と、被検体Ｍ内を伝搬する音響波Ｕを検出する機能とを有する。すなわちプローブ１１は、被検体Ｍに対する超音波の照射（送信）、および被検体Ｍで反射して戻って来た反射超音波（反射音響波）の検出（受信）を行うことができる。さらにプローブ１１は、被検体Ｍ内で発生した光音響波も検出可能である。本明細書において「音響波」とは、超音波および光音響波を含む用語である。ここで、「超音波」とはプローブにより送信された弾性波およびその反射波を意味し、「光音響波」とは吸収体１９が測定光を吸収することにより発する弾性波を意味する。なお被検体Ｍ内の吸収体１９としては、例えば血管、金属部材等が挙げられる。
【００２８】
プローブ１１は、音響波検出素子である振動子アレイ２０と、この振動子アレイ２０を間に置いて、該振動子アレイ２０の両側に各々１つずつ配設された合計２つの光出射部４０と、振動子アレイ２０および２つの光出射部４０を内部に収容した筐体４１とを備えている。
【００２９】
本実施形態において振動子アレイ２０は、超音波送信素子としても機能する。振動子アレイ２０は配線２０ａを介して、送信制御回路３３内の超音波送信用回路および、受信回路２１内の音響波受信用回路と接続される。またプローブ１１には、後述するレーザユニット１３から発せられた測定光であるレーザ光Ｌを、光出射部４０まで導光させる光ファイバ４２が接続されている。
【００３０】
上記振動子アレイ２０は、例えば一次元または二次元に配列された複数の超音波振動子から構成されている。この超音波振動子は、例えば圧電セラミクス、またはポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）のような高分子フィルムから構成された圧電素子である。超音波振動子は、受信した音響波Ｕを電気信号に変換する機能を有している。振動子アレイ２０が出力する上記電気信号は、後述する受信回路２１に入力される。プローブ１１は一般に、セクタ走査対応のもの、リニア走査対応のもの、コンベックス走査対応のもの等が用意され、それらの中から適宜のものが撮像部位に応じて選択使用される。なお、振動子アレイ２０は音響レンズを含んでもよい。
【００３１】
上記超音波振動子は、超音波を送信する機能も有する。すなわち、この超音波振動子に交番電圧が印加されると、超音波振動子は交番電圧の周波数に対応した周波数の超音波を発生させる。なお、超音波の送信と受信は互いに分離させてもよい。つまり、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で受信するようにしてもよい。
【００３２】
光出射部４０は、光ファイバ４２によって導光されたレーザ光Ｌを被検体Ｍに照射する部分である。本実施形態では２つの光出射部４０が、振動子アレイ２０を間に置いて、振動子アレイ２０の例えばエレベーション方向（複数の超音波振動子が一次元に配列された場合、その配列方向に直角で検出面に平行な方向）の両側に配置されている。
【００３３】
レーザユニット１３は、例えばＱスイッチアレキサンドライトレーザ等のフラッシュランプ励起Ｑスイッチ固体レーザを有し、被検体Ｍに照射する測定光としてのレーザ光Ｌを発する。レーザユニット１３は、例えば超音波ユニット１２の制御部３４からのトリガ信号を受けてレーザ光Ｌを出力するように構成されている。レーザユニット１３は、１〜１００ｎｓｅｃ（ナノ秒）のパルス幅を有するパルスレーザ光Ｌを出力するものであることが好ましい。
【００３４】
レーザ光Ｌの波長は、計測の対象となる被検体Ｍ内の吸収体１９の光吸収特性に応じて適宜選択される。例えば計測対象が生体内のヘモグロビンである場合、つまり血管を撮像する場合、一般的にその波長は、近赤外波長域に属する波長であることが好ましい。近赤外波長域とはおよそ７００〜８５０ｎｍの波長域を意味する。しかし、レーザ光Ｌの波長は当然これに限られるものではない。またレーザ光Ｌは、単波長のものでもよいし、例えば７５０ｎｍおよび８００ｎｍ等の複数波長を含むものでもよい。レーザ光Ｌが複数の波長を含む場合、これらの波長の光は、同時に被検体Ｍに照射されてもよいし、交互に切り替えられながら照射されてもよい。
【００３５】
なおレーザユニット１３は、上に述べたアレキサンドライトレーザの他、同様に近赤外波長域のレーザ光を出力可能なＹＡＧ−ＳＨＧ（Second harmonic generation：第二次高調波発生）−ＯＰＯ（Optical Parametric Oscillation：光パラメトリック発振）レーザや、Ｔｉ−Ｓａｐｐｈｉｒｅ（チタン−サファイア）レーザ等を用いて構成することもできる。
【００３６】
光ファイバ４２は、レーザユニット１３から出射されたレーザ光Ｌを、２つの光出射部４０まで導く。光ファイバ４２は特に限定されず、石英ファイバ等の公知のものを使用することができる。例えば１本の太い光ファイバが用いられてもよいし、あるいは複数の光ファイバが束ねられてなるバンドルファイバが用いられてもよい。一例としてバンドルファイバが用いられる場合、１つにまとめられたファイバ部分の光入射端面から上記レーザ光Ｌが入射するようにバンドルファイバが配置され、そしてバンドルファイバの２つに分岐されたファイバ部分の光出射端面にそれぞれ光出射部４０が結合される。
【００３７】
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、光音響画像生成部２４、超音波画像生成部２９、表示制御部３０、送信制御回路３３および制御部３４を有する。
【００３８】
制御部３４は、光音響計測装置１０の各部を制御するものであり、本実施形態では図示外のトリガ制御回路を備える。このトリガ制御回路は、例えば光音響画像を取得する場合には、レーザユニット１３に光トリガ信号を送る。これによりレーザユニット１３のＱスイッチ固体レーザにおいて励起源のフラッシュランプが点灯し、レーザロッドの励起が開始される。このレーザロッドの励起状態が維持されている間、レーザユニット１３はレーザ光Ｌを出力可能な状態となる。
【００３９】
制御部３４は、その後トリガ制御回路からレーザユニット１３へＱスイッチトリガ信号を送信する。つまり制御部３４は、このＱスイッチトリガ信号によって、レーザユニット１３からのレーザ光Ｌの出力タイミングを制御する。また制御部３４は、Ｑスイッチトリガ信号の送信と同期して、サンプリングトリガ信号を受信回路２１に送信する。このサンプリングトリガ信号は、受信回路２１のＡＤ変換器（Analog to Digital convertor）における光音響信号のサンプリングの開始タイミングを規定する。このように、サンプリングトリガ信号を使用することにより、レーザ光Ｌの出力と同期して光音響信号をサンプリングすることが可能となる。
【００４０】
制御部３４は、超音波画像を取得する場合は、送信制御回路３３に超音波送信を指示する超音波送信トリガ信号を送信する。送信制御回路３３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。制御部３４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、反射超音波信号のサンプリングを開始させる。
【００４１】
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、およびＡＤ変換器を含んで構成される。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変換され、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（Integrated Circuit）で構成される。
【００４２】
本実施形態においてプローブ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する。そこで受信メモリ２２には、デジタル化された光音響波およ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から光音響波検出信号のサンプリングデータ（光音響データ）を読み出して、光音響画像生成部２４に送信する。またデータ分離手段２３は、受信メモリ２２から反射超音波検出信号のサンプリングデータ（反射超音波データ）を読み出して、超音波画像生成部２９に送信する。
【００４３】
光音響画像生成部２４は、受信メモリ２２に格納された上記光音響データを、プローブ１１の振動子アレイ２０の位置に応じた遅延時間で互いに加算して１ライン分のデータを再構成し、各ラインの光音響データに基づいて断層画像（光音響画像）のデータを生成する。なお、この光音響画像生成部２４は、遅延加算法に代えて、ＣＢＰ法（Circular Back Projection）により再構成を行うものでもよい。あるいは光音響画像生成部２４は、ハフ変換法またはフーリエ変換法を用いて再構成を行うものでもよい。光音響画像生成部２４は、上記のようにして生成された光音響画像のデータを表示制御部３０に出力する。
【００４４】
超音波画像生成部２９は、受信メモリ２２に格納された反射超音波データに対して、基本的に上記光音響データに対するのと同様の処理を施して、断層画像（超音波画像）のデータを生成する。超音波画像生成部２９は、そのようにして生成された超音波画像のデータを表示制御部３０に出力する。
【００４５】
表示制御部３０は、上記光音響画像のデータに基づいて光音響画像を、また上記超音波画像のデータに基づいて超音波画像を、それぞれ表示部１４に表示させる。これら２つの画像は別々に、あるいは合成されて合成画像として表示部１４に表示される。後者の場合、表示制御部３０は、例えば光音響画像と超音波画像とを重畳させて画像合成を行う。このように、光音響画像に加えて超音波画像を生成、表示させれば、光音響画像では画像化することができない部分を超音波画像において観察可能となる。それにより、超音波画像で描出される骨や神経などの組織をランドマークとして、光音響画像が示す例えば血管や穿刺針等がどの位置に存在しているのかが、光音響画像を単独で観察する場合に比べて、より分かりやすくなる。
【００４６】
なお、特に３次元画像を構築するための複数の断層画像を得る場合は、以上述べた光音響画像あるいは超音波画像を取得する際、プローブ１１は、被検体Ｍに対して例えば前述したエレベーション方向に少しずつ位置が変えられて、レーザ光Ｌあるいは超音波により被検体Ｍが走査される。そこで上記光音響信号あるいは反射超音波信号のサンプリングはこの走査と同期して、音響波検出ラインを一ラインずつずらしながらなされる。なお上記走査は、術者がプローブ１１を手操作で動かすことによってなされてもよいし、あるいは自動走査機構を用いてなされてもよい。
【００４７】
また、本実施形態の光音響計測装置１０においては、穿刺針の一種である生検針１５が設けられている。生検針１５は、被検体Ｍ内に穿刺されて、被検体Ｍの内部の生体組織（生体試料）を採取するためのものである。この生検針１５は、光ファイバ等の導光部材１６を介してレーザユニット１３に接続されている。なお生検針１５は、導光部材１６の一部を含んで構成される。
【００４８】
次に、本発明の生検針の実施形態について説明する。
【００４９】
＜生検針の第１の実施形態＞
最初に、本発明の第１の実施形態による生検針１５について説明する。まず図２を参照して、生検針１５の基本構造について説明する。生検針１５は、術者によって把持される把持部（ハンドル）５５に保持された中空管状の外針５０と、この外針５０に対して管軸方向に相対移動可能にして、外針５０の中空部内に（つまり中空管内に）配された内針６０とを有している。この生検針１５には、光ファイバ等からなる導光部材１６が接続されている。なお図２では、生検針１５内における導光部材１６の配置状態については図示を省略してある。
【００５０】
外針５０は例えば金属からなるもので、その先端５１は斜めにカットされている。一方、内針６０は例えば金属製の概略円柱状部材からなるもので、その先端６１も斜めにカットされている。外針５０と内針６０とは、例えば各先端のカットの向きが互いに１８０°異なる状態に組み合わされている。なお、外針５０の先端５１および内針６０の先端６１は、導光部材１６が接続される側と反対側の、被検体Ｍに穿刺される側の端部である。内針６０には、その先端から後端側に所定の距離をあけた位置に、試料採取部６２が設けられている。所定の距離は、生検針の用途・規格等に応じて適宜設定される。この試料採取部６２は、内針６０の周面６０ａから内方に切り込んだ凹部状の部分である。
【００５１】
把持部５５内には、外針５０と内針６０の各後端部、つまり針基が装着される側の端部が収容されている。また把持部５５内には、外針５０および内針６０を前進、後退させるためのスライド機構（図示せず）が設けられている。このスライド機構としては、単に外針５０および内針６０を前進、後退させるためのガイド機構のみを備えた手動方式のものや、バネの力で押し出すことにより外針５０および内針６０に穿通力を与える自動方式のものが適宜選択して適用可能である。さらに、内針６０は手動で押し出し、外針５０はバネの力で押し出すようにした半自動方式のものが適用されてもよい。また、バネ力の代わりに、圧縮気体や電磁力によって外針５０や内針６０に穿通力を与えるスライド機構も適用可能である。
【００５２】
なお、前述した特許文献２には、上述のように作動するスライド機構の例も記載されている。
【００５３】
以下、この生検針１５による生体試料の採取操作について説明する。まず図２の（ａ）に示すように、例えば外針５０の先端５１と内針６０の先端６１とが概略揃った状態にして外針５０および内針６０が、生体である被検体Ｍ（図１参照）の内部に穿刺される。このとき外針５０および内針６０は、それらの先端５１、６１が被検体Ｍの試料採取部位のやや手前に位置するように刺し込まれる。以上の穿刺操作は、術者が生検針１５の把持部５５を把持して行われる。
【００５４】
次に図２の（ｂ）に示すように内針６０が上記スライド機構によって先端側に移動（前進動）され、試料採取部６２が試料採取部位の中に送られる。次いで図２の（ｃ）に示すように、先端５１が試料採取部６２を越える位置まで外針５０が前進動される。このアーム部５０の前進動も、上記スライド機構によってなされる。そこで、外針先端５１によって生体試料が切り取られ、切り取られた試料が外針５０内において試料採取部６２に保持される。その後、外針５０および内針６０が被検体Ｍから抜去され、外針５０を把持部５１側に後退させて、試料採取部６２に保持されている試料が取り出される。
【００５５】
次に図３および図４を参照して、本実施形態の生検針１５のさらに詳細な構成について説明する。図３は生検針１５の内針６０を、試料採取部６２の底面６２ａに垂直で内針６０の中心軸を含む面で切断して示すものである。同図において外針５０は省略してある。また図４の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、図３中のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線に沿った断面を矢印方向から見て示す断面図である。なお図４の（ｂ）に破線で示す部分６０ａは、後述する凹部状の試料採取部６２が形成される前の内針６０の周面を示している。
【００５６】
内針６０の試料採取部６２よりも内針先端側および内針後端側にはそれぞれ、内針の管軸方向（長手方向）に延びる内孔６３が設けられている。これらの内孔６３は各々、内針６０と同軸に形成され、凹部状の試料採取部６２に開口している。本実施形態において、内孔６３の断面形状は円形とされている。これらの内孔６３は、その底面６３ａが、試料採取部６２の平坦な底面６２ａと同じ高さ位置にある状態に設けられている。なお、この「高さ位置」とは、試料採取部６２の底面６２ａが鉛直方向上側を向くように生検針１５を配置した状態における鉛直方向上、下の位置をいうものとする。試料採取部６２の底面６２ａは、この高さ位置が最も低い所にある試料採取部６２内の面であり、また内孔６３の底面６３ａは同じくこの高さ位置が最も低い所にある内孔６３内の面である。
【００５７】
上記２つの内孔６３内には、底面６３ａ上に位置する状態にして、光ファイバ等からなる導光部材１６（第１の導光部材）が配置されている。この導光部材１６は、試料採取部６２内ではこの試料採取部６２の底面６２ａ上に位置している。導光部材１６は、先端１６ａが内針６０の先端近傍に位置するように配置されている。導光部材１６には、後述するように後端側（図３中の右端側）から光が入射される。導光部材１６はこの光を導光させて、先端１６ａから出射させる。なお、導光部材１６が光ファイバからなるものである場合、先端１６ａは光ファイバのコアの先端を含んでおり、上記光はこのコアの先端から出射する。
【００５８】
ここで、上記の「先端１６ａが内針６０の先端近傍に位置する」とは、生検針１５が被検体Ｍの内部に穿刺された状態下で、導光部材先端１６ａから出射した光を吸収した光吸収体（これについては後述する）から発せられた光音響波が、内針６０の先端６１から外に伝搬して図１のプローブ１１によって検出され得るようになる位置に、この先端１６ａが存在していることを言うものとする。
【００５９】
一例として、内針６０の試料採取部６２が形成されていない部分の外径が０．９〜１．２ｍｍ程度で、導光部材１６の外径が０．１〜０．２ｍｍ程度の場合、内孔６３の直径は０．３〜０．４ｍｍ程度とされる。
【００６０】
なお導光部材１６は、レーザユニット１３から把持部５５までの間での取り回しがしやすい、折れ難いといった点から、導光性を損なわない範囲で、より細い方が好ましい。一方生検針は、JIS T 3228「生体組織採取用生検針」によって規定されている。このうち内針の肉厚については、“A.1.2  組織診用の検体採取空間部をもつ内針の厚さ（肉厚）”で剛性を担保するように記載されているが、特に数値規定は無く、上記内針６０の外径も一つの例である。
【００６１】
試料採取部６２よりも内針後端側の内孔６３、および内針先端側の内孔６３にはそれぞれ、例えば合成樹脂からなる充填材６５、６６が充填されている。これらの充填材６５、６６は、内孔６３内に導光部材１６が配設された後、溶融状態で内孔６３内に充填され、その後に固化したものである。各内孔６３内に配された導光部材１６は、内孔の全長に亘って充填材６５、６６により覆われて、内孔底面６３ａ上に接着固定されている。なお本実施形態において、特に内針６０の先端側の充填材６６は、後述するようにして導光部材１６の先端１６ａから出射する光を吸収する材料、例えば黒色顔料が混合されたエポキシ樹脂、フッ素樹脂、またはポリウレタン樹脂等の合成樹脂から構成されている。
【００６２】
また試料採取部６２の中には、試料採取部６２の全長に亘って導光部材１６を覆う固定部材７０が配されている。固定部材７０は例えば合成樹脂からなるものであり、試料採取部６２の底面６２ａ上に導光部材１６を配設した後、その上から溶融状態で供給され、その後に固化したものである。導光部材１６はこの固定部材７０によって、試料採取部６２の底面６２ａ上に接着固定されている。
【００６３】
なお、試料採取部６２よりも内針後端側の内孔６３において、充填材６５は必ずしも内孔全長に亘って設ける必要はなく、内孔６３の全長内の一部（特に内孔の管軸方向の端部）のみに設けて、その部分だけで導光部材１６を固定するようにしてもよい。これは、試料採取部６２よりも内針先端側の内孔６３における充填材６６に関しても同様である。ただし、光吸収性を有するこの充填材６６は、導光部材１６の先端１６ａを覆う位置には必ず存在するように配置される。さらに固定部材７０も、試料採取部６２の全長内の一部のみに設けて、その部分だけで導光部材１６を固定するようにしてもよい。
【００６４】
充填材６５と充填材６６とは、一般に共通の材料から構成されるが、互いに異なる材料から構成されても構わない。また、充填材６５および充填材６６の少なくとも一方と固定部材７０とが、共通の材料から構成されてもよい。
【００６５】
先に図２を参照して説明したように、生検針１５を被検体Ｍの内部に穿刺して生体試料を採取する際、導光部材１６には、図１に示したレーザユニット１３から発せられた光が後端側（図３の右端側）から入射される。なお本例において、この光はプローブ１１から発せられる光と同じレーザ光Ｌである。この光は導光部材１６内を伝搬して、導光部材１６の先端１６ａから出射し、充填材６６に吸収される。光を吸収した充填材６６の部分、つまり導光部材１６の先端１６ａに近い部分からは、光音響波が発せられる。上述の通り本実施形態では、充填材６６が本発明における第１の光吸収体を構成している。
【００６６】
上記のようにして生体試料を採取する際には、図１に示したプローブ１１からもレーザ光Ｌが発せられ、それにより、先に述べた通りにして被検体Ｍの光音響画像が表示部１４に表示される。このとき、導光部材１６の先端１６ａに近い充填材６６の部分から、上述した通り光音響波が発せられ、この光音響波がプローブ１１によって検出されるので、この充填材６６の部分の光音響画像も併せて表示部１４に表示される。こうして導光部材１６の先端１６ａに近い充填材６６の部分の光音響画像が表示されれば、術者はこの表示を参照して、導光部材１６の先端１６ａつまりは内針６０の先端がどこに位置しているかを確認することができる。そこで、生体試料を採取する際に、安全な穿刺と適切な組織採取が可能になる。
【００６７】
なお、被検体Ｍの光音響画像と内針６０の先端近傍部分とを併せて表示部１４に表示させる場合、被検体Ｍ内の血管等の吸収体１９と、内針６０の先端近傍部分とを互いに異なる色に分けて表示させることも可能である。そのようにすれば、血管等の組織と内針先端近傍部分とをより明確に区別して認識可能となるので、血管等の組織を避けて内針６０による試料採取をより安全に行うことができる。
【００６８】
＜生検針の第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態による生検針について、図５を参照して説明する。なおこの図５において、先に説明した図３中のものと同等の要素には同番号を付してあり、それらについての説明は、特に必要の無い限り省略する（以下、同様）。
【００６９】
図５は、本発明の第２の実施形態による生検針を構成する内針６０を、図３と同様にして示す断面図である。なお、この図５中のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線に沿った断面の形状は、図４の（ａ）、（ｂ）の断面形状とそれぞれ同じである。
【００７０】
図５に示す内針６０は、図３に示した内針６０と比べると、導光部材１６の先端１６ａを覆う状態にして光吸収体６４（第１の光吸収体）が設けられている点で異なっている。光吸収体６４としては、黒色顔料を混合させたエポキシ樹脂、フッ素樹脂、またはポリウレタン樹脂等の合成樹脂からなるもの、あるいは光吸収性を有する金属または金属酸化物の膜を含むもの等が適用可能である。
【００７１】
この図５の内針６０も、図２に示すように外針５０と組み合わされて生検針１５を構成する。そして、その生検針１５を用いて生体試料を採取する際、導光部材１６には後端側（図５の右端側）から光が入射される。この光は導光部材１６内を伝搬して、導光部材１６の先端１６ａから出射し、光吸収体６４に吸収される。光を吸収した光吸収体６４からは、光音響波が発せられ、この光音響波が図１のプローブ１１によって検出される。
【００７２】
そこでこの場合も、導光部材１６の先端１６ａに近い所に位置する光吸収体６４の光音響画像が、図１の表示部１４に表示される。術者はこの表示を参照して、導光部材１６の先端１６ａつまりは内針６０の先端がどこに位置しているかを確認することができる。
【００７３】
＜生検針の第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態による生検針について、図６および図７を参照して説明する。図６は、本発明の第３の実施形態による生検針を構成する内針６０を、図３と同様にして示す断面図である。また、この図６中のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線に沿った内針６０の断面の形状を、それぞれ図７の（ａ）、（ｂ）に示す。
【００７４】
図６に示す内針６０は、図３に示した内針６０と比べると、試料採取部６２の底面６２ａが、内孔６３の底面６３ａよりも低い位置にある点で基本的に異なっている。また本実施形態では、図５に示したものと同様の光吸収体６４が設けられている。この図６の内針６０も、図２に示すように外針５０と組み合わされて生検針１５を構成する。そして、その生検針１５を用いて生体試料を採取する際には、導光部材１６に後端側（図６の右端側）から光が入射される。それにより、上に説明したのと同様にして、導光部材１６の先端１６ａに近い光吸収体６４の部分の光音響画像が表示部１４に表示される。なおこの場合も、光吸収性の有る充填材６６を適用して、光吸収体６４を省くようにしてもよい。
【００７５】
本実施形態においては、第１の実施形態のように試料採取部６２の底面６２ａを内孔６３の底面６３ａと同じ高さとする場合と比べて、試料採取部６２が設けられている部分の内針６０をより薄肉にすることができる。そこで試料採取部６２に、より大きな体積の試料を採取可能となる。
【００７６】
＜生検針の第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態による生検針について、図８および図９を参照して説明する。図８は、本発明の第４の実施形態による生検針を構成する内針６０を、図３と同様にして示す断面図である。また、この図８中のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線に沿った内針６０の断面の形状を、それぞれ図９の（ａ）、（ｂ）に示す。
【００７７】
図８に示す内針６０は、図３に示した内針６０と比べると、試料採取部６２の底面６２ａが内孔６３の底面６３ａよりも低い位置にある点で基本的に異なっている。この点は、図６に示した内針６０と同様であるが、本実施形態においては図６の構成と異なって、試料採取部６２の底面６２ａの内針先端側、後端側の各端部６９が、高さが連続的に変化する傾斜面となって内孔６３の底面６３ａに連なっている。また本実施形態では、図５に示したものと同様の光吸収体６４が設けられている。
【００７８】
この図８の内針６０も、図２に示すように外針５０と組み合わされて生検針１５を構成する。そして、その生検針１５を用いて生体試料を採取する際には、導光部材１６に後端側（図８の右端側）から光が入射される。それにより、上に説明したのと同様にして、導光部材１６の先端１６ａに近い光吸収体６４の部分の光音響画像が表示部１４に表示される。なおこの場合も、光吸収性の有る充填材６６を適用して、光吸収体６４を省くようにしてもよい。
【００７９】
本実施形態においては、第１の実施形態のように試料採取部６２の底面６２ａを内孔６３の底面６３ａと同じ高さとする場合と比べて、試料採取部６２が設けられている部分の内針６０をより薄肉にすることができる。そこで、試料採取部６２により大きな体積の試料を採取可能となる。
【００８０】
また本実施形態においては、試料採取部６２の底面６２ａの端部６９が前述したような傾斜面とされている。そこで、この底面６２ａおよび内孔６３の底面６３ａの上に沿う状態で導光部材１６を配設する場合、上記底面６２ａと底面６３ａとの間で導光部材１６が急激に曲がることを回避して、より滑らかに導光部材１６を配設可能となる。そうであれば、この図８の内針６０を適用して構成された生検針１５により生体試料を採取する際に、導光部材１６に大きな剪断力が作用して導光部材１６が折損することを防止可能となる。
【００８１】
上記端部６９の、それ以外の部分の底面６２ａに対する角度は、一例として１０〜３０°とされる。この角度は、勿論その値に限られるものではなく、導光部材１６の曲げやすさ等に応じて適宜定められ得るものである。また、この端部６９は、湾曲しつつ傾斜するような面とされてもよい。
【００８２】
ここで、内針６０に設けられる内孔６３は、内針６０と同軸に形成する他、内針６０に対して偏心した状態に形成されてもよい。またこの内孔６３は、円形以外の断面形状、例えば四角形の断面形状を有するものとされてもよい。
【００８３】
＜生検針の第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態による生検針について、図１０を参照して説明する。図１０は、本発明の第５の実施形態による生検針を構成する内針６０を、図３と同様にして示す断面図である。本実施形態の内針６０は、図３に示した内針６０と比べると、先端が試料採取部６２の底面６２ａ上に有る状態にして、さらに別の導光部材１６Ａ（第２の導光部材）が設けられている点で異なっている。
【００８４】
上記別の導光部材１６Ａは、試料採取部６２より内針後端側の内孔６３内において、充填材６５によって内孔底面６３ａ上に固定されている。上記内孔６３内において２本の導光部材１６、１６Ａは、全長に亘って充填材６５により固定されている。ただし、２本の導光部材１６、１６Ａは上記内孔６３内で、一部分のみが充填材６５により固定されてもよい。
【００８５】
試料採取部６２の底面６２ａ上には、上記別の導光部材１６Ａの先端１６ａを覆う状態にして、光吸収体６４Ａ（第２の光吸収体）が設けられている。光吸収体６４Ａとしては、黒色顔料を混合させたエポキシ樹脂、フッ素樹脂、またはポリウレタン樹脂等の合成樹脂からなるもの、あるいは光吸収性を有する金属または金属酸化物の膜を含むもの等が適用可能である。本実施形態でも、試料採取部６２より内針先端側の内孔６３に配された充填材６６は、光吸収体として作用するものが用いられている。したがって本例では、充填材６６とは別の光吸収体として、上記光吸収体６４Ａが設けられた形となっている。なお、上記光吸収体６４Ａを設ける代わりに、固定部材７０を光吸収性の材料から構成して、それを光吸収体としてもよい。
【００８６】
この図１０の内針６０も、図２に示すように外針５０と組み合わされて生検針１５を構成する。そして、その生検針１５を用いて生体試料を採取する際、２本の導光部材１６、１６Ａには後端側（図１０の右端側）から光が入射される。この光は各導光部材１６、１６Ａ内を伝搬して、それぞれの先端１６ａから出射し、充填材６６および光吸収体６４Ａに吸収される。光を吸収した充填材６６および光吸収体６４Ａからは光音響波が発せられ、これらの光音響波が図１のプローブ１１によって検出される。
【００８７】
そこでこの場合も、上記充填材６６の光音響画像が図１の表示部１４に表示される。術者はこの表示を参照して、導光部材１６の先端１６ａつまりは内針６０の先端がどこに位置しているかを確認することができる。
【００８８】
それに加えて、光吸収体６４Ａの光音響画像も図１の表示部１４に表示される。充填材６６で覆われた導光部材１６の先端１６ａと、光吸収体６４Ａで覆われた導光部材１６Ａの先端１６ａとの間の距離、および内針６０の先端６１から試料採取部６２までの距離は、それぞれ予め定められているので、術者は充填材６６および光吸収体６４Ａの表示を参照して、試料採取部６２の位置を正確に知ることができる。試料採取部６２の位置を正確に知ることにより、目的の生体組織を採取する精度を高めることができる。
【００８９】
＜生検針の第６の実施形態＞
次に、本発明の第６の実施形態による生検針について、図１１を参照して説明する。図１１は、本発明の第６の実施形態による生検針を構成する内針６０を、図３と同様にして示す断面図である。本実施形態の内針６０は、図１０に示した内針６０と比べると、先端が試料採取部６２の底面６２ａ上に有る状態にして、さらに別の導光部材１６Ａ（第２の導光部材）が設けられている点で異なっている。つまり本例においては、導光部材１６、１６Ａ、１６Ａと合計３本の導光部材が設けられている。
【００９０】
先端が試料採取部６２の底面６２ａ上に有る状態にして設けられた２本の導光部材１６Ａの各先端は、図１０に示したものと同様の光吸収体６４Ａ（第２の光吸収体）によって覆われている。そこでこの図１１の内針６０を適用して構成された生検針１５を用いる場合は、充填材６６の光音響画像に加えて、２つの光吸収体６４Ａの光音響画像が図１の表示部１４に表示される。術者はこれらの表示を参照して、内針６０の先端の位置および試料採取部６２の位置を正確に知ることができる。
【００９１】
本実施形態では特に、試料採取部６２に光吸収体６４Ａを２つ設けて、それらの光音響画像が表示されるようにしたので、試料採取時の生検針１５の延伸方向が光音響画像面に対して交差する方向になっていても、試料採取部６２の位置を正確に知ることが可能である。こうして試料採取部６２の位置を正確に知ることにより、目的の生体組織を採取する精度を高めることができる。
【００９２】
ここで、光音響計測装置の別の実施形態について説明する。図１２に示す光音響計測装置１１０は、図１に示した光音響計測装置１０と比べると、被検体Ｍの光音響画像を取得するためにプローブ１１にレーザ光Ｌを送る比較的高出力のレーザユニット１３の他に、もう１つのレーザユニット１１３が設けられている点で基本的に異なるものである。このレーザユニット１１３は、例えばＬＤ（laser diode）やＬＥＤ（light emitting diode）等の比較的低出力のレーザ光源からなるものである。本例においてレーザユニット１１３の駆動は、レーザユニット１３の駆動を制御する制御部３４によって制御されるが、それに限らず、制御部３４以外の別の制御部によって制御されてもよい。
【００９３】
上記レーザユニット１１３から発せられたレーザ光は、導光部材１６を導光させて生検針１５に送られる。なお、生検針１５としては、先に説明した第１〜１０実施形態のいずれの生検針が適用されてもよい。
【００９４】
このように、被検体Ｍ内の血管等を示す光音響画像の取得用と、生検針先端部を示す光音響画像の取得用に互いに別の光源、つまりレーザユニット１３とレーザユニット１１３とを用いる場合は、それらの光源を互いに独立して駆動させることができる。したがってこの場合は、前者の光音響画像と後者の光音響画像とを、別個に取得、表示可能となる。１つの光音響画像内において血管等と生検針先端部とが併せて表示される場合は、血管等の表示に生検針先端部の表示が重なって生検針先端部が確認し難くなることもあるが、本実施形態においては、そのような問題が起きることを防止できる。
【００９５】
なお、以上の効果を得るためには、レーザユニット等の光源を１つだけ設け、その光源から発せられた光を２つの光路を辿るように分岐した上で各光路にシャッタを設け、それらのシャッタの開閉により、プローブ１１と生検針１５のいずれかに選択的に光が送られるようにしてもよい。そのようにする場合は、被検体Ｍ内の血管等の吸収体１９を示す光音響画像、または生検針１５の先端部を示す光音響画像の取得が完了するまで２つのシャッタの開閉状態を不変としておいてもよいし、あるいは２つのシャッタの開閉状態を短時間内に切り替えて、前者の光音響画像に関する光音響波検出信号と、後者の光音響画像に関する光音響波検出信号とを交互に切り替えて取得するようにしてもよい。
【００９６】
なお、プローブ１１を介して光を被検体Ｍの体表から深部まで到達させるには、導光手段を介して光を生検針１５の先端近傍まで送るよりも、より高出力の光が必要になる。つまり前者の場合は、深部に届くまでに被検体Ｍ内で光が減衰してしまうからである。そうであると、光音響波検出信号が微弱なものとなってしまう。それに対して後者の場合は、光ファイバ等の導光手段における損失は有るものの、被検体Ｍによる光の大きな減衰が無いので、上述した通り、ＬＤ（Laser Diode）やＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の比較的低出力のレーザ光源が適用可能となっている。
【００９７】
次に、光音響計測装置のさらに異なる実施形態について説明する。図１３に示す光音響計測装置２１０は、図１２に示す光音響計測装置１１０と比べると、被検体Ｍの光音響画像を取得するための構成すなわち、レーザユニット１３、光ファイバ４２、および光出射部４０が省かれている点が異なるものである。つまり本実施形態におけるプローブ１１は、光照射機能を持たないものとなっている。
【００９８】
この光音響計測装置２１０において、被検体Ｍに関しては、光音響画像は取得されないで超音波画像だけが取得される。そこで、生検針１５の先端近傍を示す光音響画像は、表示部１４において被検体Ｍの超音波画像に重畳して表示される。
【００９９】
以上の構成を有する光音響計測装置２１０は、既存の超音波画像取得装置に対して、レーザユニット１１３および導光部材１６、並びに光音響画像取得用のプログラムソフトウェアを追加するだけで構成できるので、生検針の先端確認という要求に低コストで対応可能となる。
【符号の説明】
【０１００】
１０、１１０、２１０    光音響計測装置
１１    プローブ
１２    超音波ユニット
１３、１１３    レーザユニット
１４    表示部
１５    生検針
１６    導光部材（第１の導光部材）
１６Ａ  導光部材（第２の導光部材）
２０    振動子アレイ
２１    受信回路
２２    受信メモリ
２３    データ分離手段
２４    光音響画像生成部
２９    超音波画像生成部
３０    表示制御部
３３    送信制御回路
３４    制御部
４０    光出射部
４２    光ファイバ
５０    外針
５１    外針の先端
６０    内針
６１    内針の先端
６２    試料採取部
６２ａ  試料採取部の底面
６３    内孔
６３ａ  内孔の底面
６４    光吸収体（第１の光吸収体）
６４Ａ  光吸収体（第２の光吸収体）
６５、６６    充填材
７０    固定部材
Ｌ    レーザ光
Ｍ    被検体
Ｕ    音響波
【図１】
2016158095.tif 000003
【図２】
2016158095.tif 000004
【図３】
2016158095.tif 000005
【図４】
2016158095.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2016158095.tif 000009
【図８】
2016158095.tif 000010
【図９】
2016158095.tif 000011
【図１０】
2016158095.tif 000012
【図１１】
2016158095.tif 000013
【図１２】
2016158095.tif 000014
【図１３】
2016158095.tif 000015
【国際調査報告】
2016158095.tif 000016
2016158095.tif 000017
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