(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に開口を有し、少なくとも先端部分が被検体内に挿入される中空状に形成された挿入物本体と、
前記挿入物本体の中空部に、前記挿入物本体の長さ方向に沿って設けられた導光部材と、
前記挿入物本体の前記先端側に配置される前記導光部材の光出射端に設けられ、該光出射端から出射される光を吸収して光音響波を発生する光音響波発生部とを備え、
前記中空部を形成する壁部に貫通孔が形成され、該貫通孔に対して前記光音響波発生部が固定されている挿入物。
【請求項２】
前記貫通孔が、前記挿入物本体の長さ方向に直交する方向よりも前記長さ方向に伸びた形状である請求項１記載の挿入物。
【請求項３】
前記貫通孔内に前記光音響波発生部と同じ材料が充填されて、前記光音響波発生部および前記導光部材の先端部分が前記壁部に固定されている請求項１または２記載の挿入物。
【請求項４】
前記光音響波発生部が、樹脂によって前記貫通孔に対して固定され、前記貫通孔内に前記樹脂が充填されている請求項１または２記載の挿入物。
【請求項５】
前記樹脂が、光硬化樹脂である請求項４記載の挿入物。
【請求項６】
前記光硬化樹脂が、可視光または紫外光によって硬化する樹脂である請求項５記載の挿入物。
【請求項７】
前記光音響波発生部が、黒色の樹脂から形成されている請求項１から６いずれか１項記載の挿入物。
【請求項８】
前記光音響波発生部が、可視光を透過する材料から形成されている請求項１から６いずれか１項記載の挿入物。
【請求項９】
前記光音響波発生部が、可視光を透過し、かつ近赤外を吸収する材料から形成されている請求項８記載の挿入物。
【請求項１０】
前記光音響波発生部が、可視光を透過し、かつ近赤外を吸収する顔料と光硬化樹脂とを含む材料から形成されている請求項９記載の挿入物。
【請求項１１】
前記導光部材が、光ファイバである請求項１から１０いずれか１項記載の挿入物。
【請求項１２】
前記挿入物本体が、前記被検体に穿刺される針である請求項１から１１いずれか１項記載の挿入物。
【請求項１３】
請求項１から１２いずれか１項記載の挿入物と、
前記挿入物の前記光音響波発生部によって吸収される光を出射する光源部と、
前記挿入物の少なくとも一部が前記被検体内に挿入された後に、前記光音響波発生部から発せられた光音響波を検出する音響波検出部とを備えた光音響計測装置。
【請求項１４】
請求項１から６、および８から１２いずれか１項記載の挿入物と、
前記挿入物の前記光音響波発生部によって吸収される光を出射する光源部と、
前記挿入物の少なくとも一部が前記被検体内に挿入された後に、前記光音響波発生部から発せられた光音響波を検出する音響波検出部とを備え、
前記光音響波発生部が、可視光を透過する材料から形成され、
前記光源部が、前記光音響波発生部に吸収される光を出射する第１の光源と、前記可視光を出射する第２の光源とをそれぞれ備えた光音響計測装置。
【請求項１５】
前記第１の光源が、近赤外光を出射する請求項１４記載の光音響計測装置。
【請求項１６】
前記第２の光源が、前記光源部の筐体の表面から外部に向かって前記可視光を出射する請求項１４または１５記載の光音響計測装置。
【請求項１７】
前記光源部が、前記第１の光源から出射された光および前記第２の光源から出射された可視光を、前記挿入物の前記導光部材に入射させる光学部材を備えた請求項１４から１６いずれか１項記載の光音響計測装置。
【請求項１８】
前記光学部材が、合波プリズムを含む請求項１７記載の光音響計測装置。
【請求項１９】
前記光学部材が、ファイバコンバイナを含む請求項１７記載の光音響計測装置。
【請求項２０】
前記光学部材が、前記第１の光源から出射された光と前記第２の光源から出射された光の両方を集光する集光レンズを含む請求項１７から１９いずれか１項記載の光音響計測装置。
【請求項２１】
前記光学部材が、前記第１の光源から出射された光を導光する第１の光ファイバと前記第２の光源から出射された光を導光する第２の光ファイバとを含み、
前記第１の光ファイバの光出射端および前記第２の光ファイバの光出射端の位置を、前記第１の光ファイバから出射された光が前記導光部材に入射される第１の位置と、前記第２の光ファイバから出射された光が前記導光部材に入射される第２の位置とに切り換えるファイバ切り換え部を備えた請求項１７記載の光音響計測装置。
【請求項２２】
請求項１に記載の挿入物の製造方法であって、
前記挿入物の前記中空部内に前記導光部材を挿入して、前記導光部材の光出射端を前記貫通孔上に配置した後、
前記導光部材の光出射端に対して前記光音響波発生部を形成する材料を供給しながら、かつ前記貫通孔を前記材料によって充填し、該充填後、前記材料を硬化させる挿入物の製造方法。
【請求項２３】
請求項１に記載の挿入物であって、前記挿入物における前記光音響波発生部が前記導光部材によって導光された光を透過する材料から形成された挿入物の製造方法であって、
前記導光部材の光出射端に前記光音響波発生部を形成した後、該光音響波発生部が設けられた前記導光部材を、前記挿入物の前記中空部内に挿入して、前記光音響波発生部を前記貫通孔上に配置した後、
前記光音響波発生部に対して光硬化樹脂を供給しながら、かつ前記貫通孔を前記光硬化樹脂によって充填し、前記導光部材によって導光された光を前記光硬化樹脂に照射することによって硬化させる挿入物の製造方法。
【請求項２４】
請求項１に記載の挿入物であって、前記挿入物における前記光音響波発生部が前記導光部材によって導光された光によって硬化する光硬化樹脂を含む材料から形成された挿入物の製造方法であって、
前記挿入物の前記中空部内に前記導光部材を挿入して、前記導光部材の光出射端を前記貫通孔上に配置した後、
前記導光部材の光出射端に対して前記光硬化樹脂を含む材料を供給しながら、かつ前記貫通孔を前記材料によって充填し、前記導光部材によって導光された光を前記光硬化樹脂に照射することによって硬化させる挿入物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を吸収することによって光音響波を発生する光音響波発生部を備え、少なくとも一部が被検体に挿入される挿入物およびその挿入物を備えた光音響計測装置並びに挿入物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、超音波の送信およ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。【０００３】
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、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。【０００４】
また、光音響イメージングに関し、特許文献１には、光を吸収して光音響波を発生する光音響波発生部を先端付近に設けた穿刺針が提案されている。この穿刺針においては、穿刺針の先端まで光ファイバが設けられ、その光ファイバによって導光された光が光音響波発生部に照射される。光音響波発生部におい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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−２３１５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、たとえば特許文献１に記載のような穿刺針を用いて光音響イメージングを行う場合、光音響波発生部から発生した光音響波は、主に穿刺針の先端に形成された開口から出射される。【０００７】
したがって、たとえば血管穿刺のような手技においては穿刺針の先端の開口は血管の方に向けられるため、穿刺針の開口側の面を超音波探触子の方に向けないで挿入された場合には、穿刺針の開口側とは反対側の穿刺針内部の金属面で光音響波が反射されるため、超音波探触子によって検出される光音響波の信号強度が弱まり、穿刺針の先端の視認性が弱まる問題がある。【０００８】
また、穿刺針内部の金属面で反射され、超音波探触子の方とは異なる方向に進んだ光音響波が、意図せぬ場所で強いアーティファクトを生じる可能性がある。【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、穿刺針などの挿入物の先端を感度良く検出することができる挿入物およびその挿入物を備えた光音響計測装置並びに挿入物の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の挿入物は、先端に開口を有し、少なくとも先端部分が被検体内に挿入される中空状に形成された挿入物本体と、挿入物本体の中空部に、挿入物本体の長さ方向に沿って設けられた導光部材と、挿入物本体の先端側に配置される導光部材の光出射端に設けられ、その光出射端から出射される光を吸収して光音響波を発生する光音響波発生部とを備え、中空部を形成する壁部に貫通孔が形成され、その貫通孔に対して光音響波発生部が固定されている。【００１１】
また、上記本発明の挿入物において、貫通孔は、挿入物本体の長さ方向に直交する方向よりも長さ方向に伸びた形状とすることができる。【００１２】
また、上記本発明の挿入物においては、貫通孔内に光音響波発生部と同じ材料を充填し、光音響波発生部および導光部材の先端部分を壁部に固定することができる。【００１３】
また、上記本発明の挿入物においては、光音響波発生部を、樹脂によって貫通孔に対して固定し、貫通孔内に樹脂を充填することができる。【００１４】
また、上記本発明の挿入物において、上記樹脂は、光硬化樹脂であることが好ましい。【００１５】
また、上記本発明の挿入物において、光硬化樹脂は、可視光または紫外光によって硬化する樹脂であることが好ましい。【００１６】
また、上記本発明の挿入物において、光音響波発生部は、黒色の樹脂から形成することができる。【００１７】
また、上記本発明の挿入物において、光音響波発生部は、可視光を透過する材料から形成することができる。【００１８】
また、上記本発明の挿入物において、光音響波発生部は、可視光を透過し、かつ近赤外を吸収する材料から形成することができる。【００１９】
また、上記本発明の挿入物において、光音響波発生部は、可視光を透過し、かつ近赤外を吸収する顔料と光硬化樹脂とを含む材料から形成することができる。【００２０】
また、上記本発明の挿入物において、導光部材は、光ファイバであることが好ましい。【００２１】
また、上記本発明の挿入物において、挿入物本体は、被検体に穿刺される針であることが好ましい。【００２２】
本発明の光音響計測装置は、上記本発明の挿入物と、挿入物の光音響波発生部によって吸収される光を出射する光源部と、挿入物の少なくとも一部が被検体内に挿入された後に、光音響波発生部から発せられた光音響波を検出する音響波検出部とを備える。【００２３】
また、上記本発明の光音響計測装置において、光音響波発生部は、可視光を透過する材料から形成することができ、光源部は、光音響波発生部に吸収される光を出射する第１の光源と、可視光を出射する第２の光源とをそれぞれ備えることができる。【００２４】
また、上記本発明の光音響計測装置において、第１の光源は、近赤外光を出射することができる。【００２５】
また、上記本発明の光音響計測装置において、第２の光源は、光源部の筐体の表面から外部に向かって可視光を出射することができる。【００２６】
また、上記本発明の光音響計測装置において、光源部は、第１の光源から出射された光および第２の光源から出射された可視光を、挿入物の導光部材に入射させる光学部材を備えることができる。【００２７】
また、上記本発明の光音響計測装置において、光学部材は、合波プリズムを含むことができる。【００２８】
また、上記本発明の光音響計測装置において、光学部材は、ファイバコンバイナを含むことができる。【００２９】
また、上記本発明の光音響計測装置において、光学部材は、第１の光源から出射された光と第２の光源から出射された光の両方を集光する集光レンズを含むことができる。【００３０】
また、上記本発明の光音響計測装置において、光学部材は、第１の光源から出射された光を導光する第１の光ファイバと第２の光源から出射された光を導光する第２の光ファイバとを含み、さらに、第１の光ファイバの光出射端および第２の光ファイバの光出射端の位置を、第１の光ファイバから出射された光が導光部材に入射される第１の位置と、第２の光ファイバから出射された光が導光部材に入射される第２の位置とに切り換えるファイバ切り換え部を備えることができる。【００３１】
本発明の挿入物の第１の製造方法は、挿入物の中空部内に導光部材を挿入して、導光部材の光出射端を貫通孔上に配置した後、導光部材の光出射端に対して光音響波発生部を形成する材料を供給しながら、かつ貫通孔を上記材料によって充填し、その充填後、上記材料を硬化させる。【００３２】
本発明の挿入物の第２の製造方法は、挿入部における光音響波発生部が導光部材によって導光された光を透過する材料から形成された挿入物の製造方法であって、導光部材の光出射端に光音響波発生部を形成した後、その光音響波発生部が設けられた導光部材を、挿入物の中空部内に挿入して、光音響波発生部を貫通孔上に配置した後、光音響波発生部に対して光硬化樹脂を供給しながら、かつ貫通孔を光硬化樹脂によって充填し、導光部材によって導光された光を光硬化樹脂に照射することによって硬化させる。【００３３】
本発明の挿入物の第３の製造方法は、挿入部における光音響波発生部が導光部材によって導光された光によって硬化する光硬化樹脂を含む材料から形成された挿入物の製造方法であって、挿入物の中空部内に導光部材を挿入して、導光部材の光出射端を貫通孔上に配置した後、導光部材の光出射端に対して光硬化樹脂を含む材料を供給しながら、かつ貫通孔を上記材料によって充填し、導光部材によって導光された光を光硬化樹脂に照射することによって硬化させる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の挿入物は、先端に開口を有し、少なくとも先端部分が被検体内に挿入される中空状に形成された挿入物本体と、挿入物本体の中空部に、挿入物本体の長さ方向に沿って設けられた導光部材と、挿入物本体の先端側に配置される導光部材の光出射端に設けられ、その光出射端から出射される光を吸収して光音響波を発生する光音響波発生部とを備える。そして、中空部を形成する壁部に貫通孔が形成され、その貫通孔に対して光音響波発生部が固定されているので、挿入物の先端を感度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の挿入物の第１の実施形態を用いた穿刺針を備えた光音響画像生成装置の概略構成を示すブロック図
【図２】第１の実施形態の穿刺針における穿刺針本体の先端部分の構成を示す図
【図３】第１の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図
【図４】光音響画像生成処理を説明するためのフローチャート
【図５】超音波画像生成処理を説明するためのフローチャート
【図６】第２の実施形態の穿刺針における穿刺針本体の先端部分の構成を示す図
【図７】第２の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図
【図８】第３の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図
【図９】第４の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図
【図１０】ＣＷＯ、ＬａＢ６、ＡＴＯおよびＩＴＯの光の透過特性を示す図
【図１１】ＴｉＯおよびカーボンブラックの光の透過特性を示す図
【図１２】貫通孔を複数設けた穿刺針の一実施形態を示す図
【図１３】断線検出に用いられるレーザユニットの一例の外観図
【図１４】断線検出に用いられるレーザユニットの一例の内部構成を示す図
【図１５】断線検出に用いられるレーザユニットのその他の例の内部構成を示す図
【図１６】断線検出に用いられるレーザユニットのその他の例の内部構成を示す図
【図１７】断線検出に用いられるレーザユニットのその他の例の内部構成を示す図
【図１８】断線検出に用いられるレーザユニットのその他の例の内部構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の挿入物の第１の実施形態を用いた穿刺針を備えた光音響画像生成装置１０について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態の光音響画像生成装置１０の概略構成を示す図である。
【００３７】
本実施形態の光音響画像生成装置１０は、図１に示すように、超音波探触子１１、超音波ユニット１２、レーザユニット１３、および穿刺針１５を備えている。穿刺針１５とレーザユニット１３とは、光ファイバを有する光ケーブル７０によって接続されている。光ケーブル７０は、後述する穿刺針１５内の光ファイバ１４を延長した部分を含むものであり、その端部にコネクタ７２が設けられており、コネクタ７２に対してレーザユニット１３が接続される。穿刺針１５および光ケーブル７０は、ディスポーザブルに構成されたものである。なお、本実施形態では、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。なお、図１においては図示省略したが、穿刺針１５には、シリンジや輸液チューブ等が接続され、薬液注入に利用できる。
【００３８】
レーザユニット１３は、本発明の光源部に相当するものであり、たとえば半導体レーザ光源を備えている。レーザユニット１３のレーザダイオード光源から出射されたレーザ光は、光ケーブル７０によって導光され、穿刺針１５に入射される。本実施形態のレーザユニット１３は、近赤外波長域のパルスレーザ光を出射するものである。近赤外波長域とは、およそ７００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長域を意味する。なお、本実施形態においては、レーザダイオード光源を用いるようにしたが、固体レーザ光源、ファイバレーザ光源、気体レーザ光源などその他のレーザ光源を用いるようにしてもよいし、レーザ光源以外のたとえば発光ダイオード光源を用いるようにしてもよい。
【００３９】
穿刺針１５は、本発明の挿入物の一実施形態であり、その少なくも一部が被検体に穿刺される針である。図２は、穿刺針１５の針の部分である穿刺針本体１５ａ（挿入物本体に相当する）の先端部近傍の構成を示す図である。図２Ｉは、穿刺針本体１５ａの長さ方向に伸びる中心軸を含む断面図を示しており、図２IIは、穿刺針本体１５ａの開口１５ｂ側を上側とした場合における上面図である。図２Ｉおよび図２IIに示すように、穿刺針本体１５ａは、たとえば金属から形成されるものであり、先端に開口１５ｂを有し、中空状に形成されている。穿刺針本体１５ａの中空部１５ｃを形成する壁部１５ｄには貫通孔１５ｅが形成されている。穿刺針本体１５ａの中空部１５ｃの直径（内径）は、後述する光ファイバ１４を設けることができる大きさであればよいが、たとえば０．１３ｍｍ以上２．６４ｍｍ以下である。
【００４０】
貫通孔１５ｅは、穿刺針本体１５ａの中空部１５ｃから穿刺針本体１５ａの外側まで貫通する孔であり、高精度なレーザ加工によって形成されることが望ましい。本実施形態においては、貫通孔１５ｅは円形で形成されている。貫通孔１５ｅの径は、後述する光音響波の伝搬効率、光音響波発生部１６の固定および穿刺針本体１５ａの強度の観点から、光ファイバの径よりも大きい方が好ましく、８０μｍ以上、かつ穿刺針１５の中空部１５ｃの直径の３０％〜６０％程度であることが望ましい。
【００４１】
また、貫通孔１５ｅの中心Ｃは、穿刺針本体１５ａの先端近傍であることが好ましい。穿刺針本体１５ａの先端近傍とは、後述する光音響波発生部１６が貫通孔１５ｅの位置に配置された場合に、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である。貫通孔１５ｅの中心Ｃは、開口１５ｂ内にあり、かつたとえば穿刺針本体１５ａの先端から０．２ｍｍ〜２ｍｍの範囲内となるであることが好ましい。
【００４２】
また、貫通孔１５ｅは、穿刺針本体１５ａの中空部１５ｃを形成する壁部１５ｄのうち、穿刺針本体１５ａの最先端の位置Ｐを通り、穿刺針本体１５ａの長さ方向に伸びる直線Ｌ上に形成することが望ましい。さらに、上記直線Ｌ上に貫通孔１５ｅの中心Ｃが位置することがより好ましい。
【００４３】
図３は、図２に示す穿刺針本体１５ａに対して、光ファイバ１４および光音響波発生部１６を設けた穿刺針１５の構成を示す図である。図３Ｉは、穿刺針１５の長さ方向に伸びる中心軸を含む断面図を示しており、図３IIは、穿刺針１５の開口１５ｂ側を上側とした場合における上面図である。
【００４４】
図３Ｉおよび図３IIに示すように、本発明の導光部材に相当する光ファイバ１４は、穿刺針本体１５ａの中空部１５ｃに、穿刺針本体１５ａの長さ方向に沿って設けられている。穿刺針本体１５ａの先端側の光ファイバ１４の一端（光出射端）１４ａには、光音響波発生部１６が設けられている。そして、光ケーブル７０内の光ファイバによって導光された光が、光ファイバ１４によって導光される。光ファイバ１４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、またはアクリル樹脂などを用いることができる。
【００４５】
なお、図３に示す穿刺針１５において、貫通孔１５ｅ、光音響波発生部１６および光ファイバ１４の先端の位置は、図３Ｉに示すように、光音響波発生部１６が穿刺針１５の研磨面１５ｆから飛び出ないように、穿刺針１５の内側に配置されているが、実際上の配置としては研磨面１５ｆから飛び出ない範囲で、できるだけ穿刺針１５の先端近くに配置することが好ましい。
【００４６】
光音響波発生部１６は、上述したように光ファイバ１４の光出射端１４ａに設けられ、光出射端１４ａから出射される光を吸収して光音響波を発生するものである。光音響波発生部１６は、貫通孔１５ｅに対して固定されている。本実施形態の穿刺針１５の製造方法としては、まず、穿刺針本体１５ａの中空部１５ｃ内に光ファイバ１４を挿入して、光ファイバ１４の光出射端１４ａを貫通孔１５ｅ上に配置する。その後、光ファイバ１４の光出射端１４ａに対して光音響波発生部１６を形成する材料を供給しながら、かつ貫通孔１５ｅを上記材料によって充填し、充填後に上記材料を硬化させる。
【００４７】
光音響波発生部１６は、光ファイバ１４によって導光された光を吸収する光吸収体と、その光吸収体を含有する樹脂とを含む材料から形成される。光音響波発生部１６を形成する材料としては、たとえば黒色の顔料が混合されたエポキシ樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂またはポリウレタン樹脂などの合成樹脂を用いることができる。また、カーボンブラックを上述した合成樹脂に混合するようにしてもよい。また、合成樹脂としては、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂などを用いることができる。なお、図３では、光ファイバ１４よりも光音響波発生部１６の方が大きく描かれているが、これには限定されず、光音響波発生部１６は、光ファイバ１４の径と同程度の大きさであってもよい。
【００４８】
上述したように貫通孔１５ｅに対して光音響波発生部１６を固定することによって、光音響波発生部１６において発生した光音響波を、開口１５ｂからだけでなく、貫通孔１５ｅから穿刺針１５の外側に向けて出射させることができ、穿刺針１５の開口１５ｂ側とは反対の面側において効率良く光音響波を伝搬させることができる。したがって、穿刺針１５の先端を感度良く検出することができる。
【００４９】
また、光音響波発生部１６において発生した光音響波が、中空部１５ｃを形成する壁部１５ｄの内壁によって反射されることなく貫通孔１５ｅから出射されるので、上述した穿刺針１５内部の金属面（内壁）によって反射された光音響波に起因するアーティファクトの発生を抑制することができる。
【００５０】
また、光音響波発生部１６を形成する材料を貫通孔１５ｅまで充填させて硬化させることによってアンカー効果を得ることができ、光音響波発生部１６の固定を強化させることができる。
【００５１】
図１に戻り、超音波探触子１１は、本発明の音響波検出部に相当するものであり、たと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。超音波探触子１１は、被検体に穿刺針１５が穿刺された後に、光音響波発生部１６から発生された光音響波を検出する。超音波探触子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。超音波の送信と受信とは分離した位置で行ってもよい。たとえば超音波探触子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超音波探触子１１で受信してもよい。超音波探触子１１は、リニア超音波探触子に限定されず、コンベクス超音波探触子、またはセクター超音波探触子でもよい。
【００５２】
超音波ユニット１２は、受信回路２１、受信メモリ２２、データ分離部２３、光音響画像生成部２４、超音波画像生成部２５、画像出力部２６、送信制御回路２７、および制御部２８を有する。超音波ユニット１２は、典型的にはプロセッサ、メモリ、およびバスなどを有する。超音波ユニット１２には、光音響画像生成および超音波画像生成に関するプログラムがメモリに組み込まれている。プロセッサによって構成される制御部２８によってそのプログラムが動作することで、データ分離部２３、光音響画像生成部２４、超音波画像生成部２５および画像出力部２６の機能が実現する。すなわち、これらの各部は、プログラムが組み込まれたメモリとプロセッサにより構成されている。
【００５３】
なお、超音波ユニット１２のハードウェアの構成は特に限定されるものではなく、複数のＩＣ（Integrated Circuit）、プロセッサ、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）、メモリなどを適宜組み合わせることによって実現することができる。
【００５４】
受信回路２１は、超音波探触子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（Analog to Digital convertor）を含む。超音波探触子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（Integral Circuit）で構成される。
【００５５】
超音波探触子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。データ分離部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、光音響画像生成部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、超音波画像生成部２５に送信する。
【００５６】
光音響画像生成部２４は、超音波探触子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、たとえば位相整合加算などの画像再構成、検波および対数変換などを含む。超音波画像生成部２５は、超音波探触子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、検波および対数変換などを含む。画像出力部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部３０に出力する。
【００５７】
制御部２８は、超音波ユニット１２内の各部を制御する。制御部２８は、光音響画像を取得する場合は、レーザユニット１３にトリガ信号を送信し、レーザユニット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】
制御部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、超音波探触子１１から超音波を送信させる。超音波探触子１１は、たと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。制御部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】
次に、本実施形態の光音響画像生成装置１０の作用について説明する。まず、光音響画像生成処理について、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００６０】
光音響画像生成処理において、フレームレート、１フレームあたりのレーザ発光数、１フレームあたりの反射音響波信号と光音響画像信号のフレーム数バランスなどの画像取得条件は、超音波ユニット１２の不図示のメモリに予め記憶されている。また、この画像取得条件に対応するように、制御部２８により、レーザ発光タイミング、レーザパルス数および電流などの光源駆動条件が決定されて、レーザユニット１３の駆動に用いられる。
【００６１】
光音響画像生成処理は、穿刺針１５が接続された光ケーブル７０のコネクタ７２がレーザユニット１３に接続された状態で開始する。超音波ユニット１２の制御部２８は、レーザユニット１３にトリガ信号を送る。レーザユニット１３は、トリガ信号を受けると、レーザ発振を開始し、パルスレーザ光を出射する（Ｓ１０）。レーザユニット１３から出射したパルスレーザ光は、光ケーブル７０によって導光され、穿刺針１５の光ファイバ１４に入射される。そして、パルスレーザ光は、穿刺針１５内の光ファイバ１４によって穿刺針１５の先端の近傍まで導光され、光音響波発生部１６に照射される。光音響波発生部１６はパルスレーザ光を吸収して光音響波を発生する（Ｓ１２）。なお、光音響画像生成処理においては、医師などのユーザにより、レーザユニット１３の駆動の前後等の任意のタイミングで穿刺針１５が被検体に穿刺される。
【００６２】
超音波探触子１１は、レーザ光の照射により光音響波発生部１６から発生した光音響波を検出する（Ｓ１４）。超音波探触子１１から出力された光音響波の検出信号は、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。光音響画像生成部２４は、データ分離部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（Ｓ１６）。光音響画像生成部２４は、カラーマップを適用し、光音響画像における信号強度を色に変換してもよい。光音響画像生成部２４が生成した光音響画像は、画像出力部２６に入力され、画像出力部２６によって画像表示部３０に光音響画像が表示される（Ｓ１８）。
【００６３】
次に、超音波画像生成処理について、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、制御部２８が、送信制御回路２７に超音波送信トリガ信号を送り、送信制御回路２７は、それに応答して超音波探触子１１から超音波を送信させる（Ｓ３０）。超音波探触子１１は、超音波の送信後、反射超音波を検出する（Ｓ３２）。そして、その検出信号は、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。超音波画像生成部２５は、データ分離部２３を介して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（Ｓ３４）。超音波画像生成部２５は、カラーマップを適用し、超音波画像における信号強度を色に変換してもよい。超音波画像生成部２５が生成した超音波画像は、画像出力部２６に入力され、画像出力部２６によって画像表示部３０に超音波画像が表示される（Ｓ３６）。
【００６４】
なお、画像表示部３０においては、光音響画像と超音波画像とを合成して表示するようにしてもよい。このようにすることで、穿刺針１５の先端が生体内のどこにあるかを確認することができるようになるため、正確で安全な穿刺が可能になる。また、本実施形態においては、上述したように穿刺針１５に設けられた貫通孔１５ｅからも光音響波を出射させることができるので、穿刺針１５の先端の視認性を向上させることができる。
【００６５】
次に、本発明の挿入物のその他の実施形態を用いた穿刺針１５について説明する。
【００６６】
上述した第１の実施形態の穿刺針１５においては、穿刺針本体１５ａに形成される貫通孔１５ｅを円形によって形成するようにしたが、第２の実施形態の穿刺針１５は、貫通孔１５ｅを楕円形によって形成するようにしたものである。
【００６７】
図６Ｉは、第２の実施形態の穿刺針１５の穿刺針本体１５ａの断面図（穿刺針本体１５ａの長さ方向に伸びる中心軸を含む断面図）を示しており、図６IIは、穿刺針本体１５ａの開口１５ｂ側を上側とした場合における上面図である。
【００６８】
図６Ｉおよび図６IIに示すように、第２の実施形態の穿刺針１５における貫通孔１５ｅは、穿刺針本体１５ａの長さ方向に直交する方向よりも長さ方向に伸びた楕円で形成されている。貫通孔１５ｅの長径は、光音響波の伝搬効率、光音響波発生部１６の固定および穿刺針本体１５ａの強度の観点から、短径よりも０．３ｍｍ〜２ｍｍ長いことが望ましい。
【００６９】
また、貫通孔１５ｅの中心Ｃは、貫通孔１５ｅが円形の場合と同様に、穿刺針本体１５ａの先端近傍であることが好ましく、たとえば穿刺針本体１５ａの先端から０．２ｍｍ〜２ｍｍの範囲内であることが好ましい。
【００７０】
また、貫通孔１５ｅは、穿刺針本体１５ａの中空部１５ｃを形成する壁部１５ｄのうち、穿刺針本体１５ａの最先端の位置Ｐを通り、穿刺針本体１５ａの長さ方向に伸びる直線Ｌ上に形成することが望ましい。さらに、上記直線Ｌ上に貫通孔１５ｅの中心Ｃが位置することがより好ましい。
【００７１】
図７は、図６に示す穿刺針本体１５ａに対して、光ファイバ１４および光音響波発生部１６を設けた穿刺針１５の構成を示す図である。図７Ｉは、穿刺針１５の長さ方向に伸びる中心軸を含む断面図を示しており、図７IIは、穿刺針１５の開口１５ｂ側を上側とした場合における上面図である。なお、貫通孔１５ｅの形状を円形から楕円形にしたこと以外は、貫通孔１５ｅが円形の場合と同様である。図６および図７に示すように、貫通孔１５ｅの形状を楕円形とすることによって、貫通孔１５ｅの開口面積を大きくすることができるので、穿刺針１５の開口１５ｂ側とは反対の面側において、より効率良く光音響波を伝搬させることができる。また、貫通孔１５ｅが円形の場合よりもアンカー効果を向上させることができる。
【００７２】
なお、図７に示す穿刺針１５において、貫通孔１５ｅ、光音響波発生部１６および光ファイバ１４の先端の位置は、図７Ｉに示すように、光音響波発生部１６が穿刺針１５の研磨面１５ｆから飛び出ないように、穿刺針１５の内側に配置されているが、実際上の配置としては研磨面１５ｆから飛び出ない範囲で、できるだけ穿刺針１５の先端近くに配置することが好ましい。
【００７３】
次に、第３の実施形態の穿刺針１５について説明する。上述した第１の実施形態の穿刺針１５においては、光音響波発生部１６を形成する材料を光ファイバ１４の光出射端に供給して光音響波発生部１６を形成しながら、その材料を貫通孔１５ｅに充填することによって、光音響波発生部１６および光ファイバ１４の先端部分を穿刺針本体１５ａの壁部１５ｄに固定するようにしたが、第３の実施形態の穿刺針１５は、光音響波発生部１６が設けられた光ファイバ１４を、接着剤である合成樹脂によって穿刺針本体１５ａの壁部１５ｄに固定するようにしたものである。
【００７４】
図８は、第３の実施形態の穿刺針１５の一例を示す図である。図８Ｉは、穿刺針１５の長さ方向に伸びる中心軸を含む断面図を示しており、図８IIは、穿刺針１５の開口１５ｂ側を上側とした場合における上面図である。第３の実施形態の穿刺針１５の製造方法としては、まず、光ファイバ１４の光出射端１４ａに光音響波発生部１６を形成する。そして、その後、光音響波発生部１６が設けられた光ファイバ１４を、穿刺針本体１５ａの中空部１５ｃ内に挿入して、光音響波発生部１６を貫通孔１５ｅ上に配置する。そして、光音響波発生部１６に対して接着剤樹脂１７を供給しながら、かつ貫通孔１５ｅを接着剤樹脂１７によって充填し、充填後に硬化させる。接着剤樹脂１７としては、熱硬化樹脂および光硬化樹脂を用いることができるが、処理工程がより簡略な光硬化樹脂を用いることが好ましい。光硬化樹脂としては、たとえば可視光の照射によって硬化する樹脂または紫外光の照射によって硬化する樹脂を用いることができる。
【００７５】
なお、図８に示す穿刺針１５において、貫通孔１５ｅ、光音響波発生部１６、接着剤樹脂１７および光ファイバ１４の先端の位置は、図８Ｉに示すように、接着剤樹脂１７が穿刺針１５の研磨面１５ｆから飛び出ないように、穿刺針１５の内側に配置されているが、実際上の配置としては研磨面１５ｆから飛び出ない範囲で、できるだけ穿刺針１５の先端近くに配置することが好ましい。特に、光硬化樹脂は、光が照射された範囲が固まるため、穿刺針本体１５ａの内側に入り過ぎないようにすることが好ましい。
【００７６】
このように光音響波発生部１６が設けられた光ファイバ１４を、穿刺針本体１５ａの中空部１５ｃ内に挿入して、光音響波発生部１６を貫通孔１５ｅに嵌め込んで配置することによって、光音響波発生部１６の配置をコントロールしやすく、光音響波発生部１６内の光ファイバ１４の光出射端１４ａを貫通孔１５ｅの中心近傍に容易に配置することができる。これにより、穿刺針１５の開口１５ｂ側とは反対の面側において、より効率良く光音響波を伝搬させることができる。
【００７７】
また、光ファイバ１４を穿刺針本体１５ａの中空部１５ｃに挿入する際、光ファイバ１４の光出射端１４ａが光音響波発生部１６によって保護されているので、光ファイバ１４の光出射端１４ａが、穿刺針本体１５ａにおける光ファイバ１４の挿入口または内壁に衝突することによって欠けるのを防止することができる。
【００７８】
なお、第３の実施形態の穿刺針１５においても、貫通孔１５ｅを楕円形状としてもよい。図９は、第３の実施形態の穿刺針１５の貫通孔１５ｅを楕円形状とした第４の実施形態の穿刺針１５を示す図である。図９Ｉは、第４の実施形態の穿刺針１５の長さ方向に伸びる中心軸を含む断面図を示しており、図９IIは、穿刺針１５の開口１５ｂ側を上側とした場合における上面図である。第４の実施形態の穿刺針１５は、貫通孔１５ｅの形状を楕円形状としたこと以外は、第３の実施形態の穿刺針１５と製造方法も含めて同様である。貫通孔１５ｅの形状を楕円とした場合の貫通孔１５ｅの大きさおよび配置などは、図７に示した第２の実施形態の穿刺針１５の場合と同様である。
【００７９】
また、図９に示す穿刺針１５において、貫通孔１５ｅ、光音響波発生部１６、接着剤樹脂１７および光ファイバ１４の先端の位置は、図９Ｉに示すように、接着剤樹脂１７が穿刺針１５の研磨面１５ｆから飛び出ないように、穿刺針１５の内側に配置されているが、実際上の配置としては研磨面１５ｆから飛び出ない範囲で、できるだけ穿刺針１５の先端近くに配置することが好ましい。特に、光硬化樹脂は、光が照射された範囲が固まるため、穿刺針本体１５ａの内側に入り過ぎないようにすることが好ましい。
【００８０】
次に、第５の実施形態の穿刺針１５について説明する。図３に示す第１の実施形態の穿刺針１５においては、光音響波発生部１６を形成する材料として、黒色の樹脂を用いるようにしたが、第５の実施形態の穿刺針１５は、光音響波発生部１６を形成する材料として、レーザユニット１３から出射されたレーザ光を吸収し、かつ可視光を透過する材料を用いるようにしたものである。
【００８１】
このような材料としては、たとえばレーザ光として近赤外光を用いる場合には、近赤外光を吸収し、かつ可視光を透過する顔料を合成樹脂に混合した材料を用いることができる。近赤外光を吸収し、かつ可視光を透過する顔料としては、たとえばＣＷＯ（セシウム酸化タングステン）、ＬａＢ６（六ホウ化ランタン）、ＡＴＯ（アンチモン酸化スズ）およびＩＴＯ（スズ酸化インジウム）などを用いることができる。図１０は、ＣＷＯ、ＬａＢ６、ＡＴＯおよびＩＴＯの光の透過特性を示す図である。また、その他に、ＴｉＯ（酸化チタン）などのチタンブラックを用いるようにしてもよい。図１１は、ＴｉＯの光の透過特性を示す図である。なお、図１１においては、比較のため、カーボンブラックの光の透過特性も示している。また、光音響波発生部１６が可視光を透過させるとは、可視光の波長帯域のうちの少なくとも一部の波長帯域に対して４０％以上の透過率であればよい。なお、光音響波発生部１６を形成する材料以外については、製造方法も含めて図３に示す第１の実施形態の穿刺針１５と同様である。なお、光の透過率は、上記顔料の樹脂への混合濃度を変えることで制御可能であり、光ファイバ１４に塗布する厚みと同等の厚みをスライドガラスに塗布し、分光光度計などで透過率を測定し、決定することができる。
【００８２】
このように、光音響波発生部１６を形成する材料として、レーザユニット１３から出射されたレーザ光を吸収し、かつ可視光を透過する材料を用いることによって、後述する光ファイバ１４の断線検出に用いることができる。すなわち、たとえば光ファイバ１４に断線が生じていない場合には、光ファイバ１４によって導光された光は、そのまま光ファイバ１４の光出射端１４ａから出射され、さらに光音響波発生部１６を透過して穿刺針１５の開口１５ｂから観察することができる。一方、たとえば光ファイバ１４に断線が生じている場合には、光ファイバ１４によって導光された光は、断線部分で漏れてしまうため、穿刺針１５の開口１５ｂから観察することができないか、または弱い強度でしか観察することができない。このように穿刺針１５の開口１５ｂから出射される可視光を観察することによって、光ファイバ１４の断線検出を行うことができる。なお、光ファイバ１４の断線検出を行うための構成については、後で詳述する。
【００８３】
また、上述した第５の実施形態の穿刺針１５においても、第２の実施形態の穿刺針１５のように、貫通孔１５ｅを楕円形状としてもよい。貫通孔１５ｅを楕円形状とした第６の実施形態の穿刺針１５については、光音響波発生部１６を形成する材料以外は、図７に示す第２の実施形態の穿刺針１５と製造方法も含めて同様である。また、貫通孔１５ｅの形状を楕円とした場合の貫通孔１５ｅの大きさおよび配置なども、図７に示した第２の実施形態の穿刺針１５の場合と同様である。
【００８４】
次に、第７の実施形態の穿刺針１５について説明する。第７の実施形態の穿刺針１５は、第５の実施形態の穿刺針１５のように、光音響波発生部１６を形成する材料として、レーザユニット１３から出射されたレーザ光を吸収し、かつ可視光を透過する材料を用い、かつ図８に示す第３の実施形態の穿刺針１５のように、上記材料を用いて光音響波発生部１６が形成された光ファイバ１４を、接着剤である合成樹脂によって穿刺針本体１５ａの壁部１５ｄに固定するようにしたものである。なお、この場合、光音響波発生部１６を形成する材料が異なること以外は、図８に示す第３の実施形態の穿刺針１５と製造方法も含めて同様である。ただし、接着剤樹脂１７として可視光硬化樹脂を用いた場合には、光音響波発生部１６が可視光を透過する材料から形成されているので、光ファイバ１４によって導光された可視光を光音響波発生部１６を介して接着剤樹脂１７に照射することができ、これにより接着剤樹脂１７を硬化させることができる。また、光音響波発生部１６に含まれる顔料として、上述したＣＷＯ、ＬａＢ６、ＡＴＯ、およびＴｉＯを用いた場合には、紫外光も透過するので、接着剤樹脂１７として紫外光硬化樹脂も用いることができる。
【００８５】
また、上述した第７の実施形態の穿刺針１５においても、第２の実施形態の穿刺針１５のように、貫通孔１５ｅを楕円形状としてもよい。貫通孔１５ｅを楕円形状とした第８の実施形態の穿刺針１５については、貫通孔１５ｅを楕円形状としたこと以外は、第７の実施形態の穿刺針１５と製造方法も含めて同様である。また、貫通孔１５ｅの大きさおよび配置などは、図７に示した第２の実施形態の穿刺針１５の場合と同様である。
【００８６】
次に、第９の実施形態の穿刺針１５について説明する。第９の実施形態の穿刺針１５は、図３に示す第１の実施形態の穿刺針１５において、光音響波発生部１６を形成する材料として、レーザユニット１３から出射されたレーザ光を吸収し、かつ可視光を透過する顔料を含む光硬化樹脂を用いたものである。レーザ光（近赤外光）を吸収し、かつ可視光を透過する顔料としては、上述したようにＣＷＯ、ＬａＢ６、ＡＴＯ、ＩＴＯおよびＴｉＯなどを用いることができる。また、光硬化樹脂としては、可視光硬化樹脂および紫外光硬化樹脂を用いることができるが、可視光硬化樹脂を用いるようにした場合には、光ファイバ１４によって導光された可視光を可視光硬化樹脂に照射することによって、光音響波発生部１６を形成することができる。また、顔料としてＣＷＯ、ＬａＢ６、ＡＴＯ、およびＴｉＯを用いた場合には、紫外光も透過するので、光硬化樹脂として紫外光硬化樹脂も用いることができる。なお、光音響波発生部１６を形成する材料以外については、第１の実施形態の穿刺針１５と同様である。
【００８７】
第９の実施形態の穿刺針１５の製造方法としては、まず、穿刺針本体１５ａの中空部１５ｃ内に光ファイバ１４を挿入して、光ファイバ１４の光出射端１４ａを貫通孔１５ｅ上に配置する。そして、その後、光ファイバ１４の光出射端１４ａに対して、上述した顔料と光硬化樹脂を含む材料を供給しながら、かつ貫通孔１５ｅを上記材料によって充填し、光ファイバ１４によって導光された光を光硬化樹脂に照射することによって硬化させる。
【００８８】
また、上述した第９の実施形態の穿刺針１５においても、第２の実施形態の穿刺針１５のように、貫通孔１５ｅを楕円形状としてもよい。貫通孔１５ｅを楕円形状とした第１０の実施形態の穿刺針１５については、貫通孔１５ｅを楕円形状としたこと以外は、第９の実施形態の穿刺針１５と製造方法も含めて同様である。また、貫通孔１５ｅの大きさおよび配置などは、図７に示した第２の実施形態の穿刺針１５の場合と同様である。
【００８９】
第９および第１０の実施形態の穿刺針１５のように、光ファイバ１４によって導光された光を光硬化樹脂に照射することによって硬化させ、光音響波発生部１６の形成処理および固定処理を行うことによって、改めて合成樹脂を硬化させるための加熱処理の工程などを省略することができる。
【００９０】
なお、上記第１〜第１０の実施形態の穿刺針１５の貫通孔１５ｅについては、テーパ状に形成するようにしてもよい。すなわち、貫通孔１５ｅの穿刺針本体１５ａの内壁側の開口よりも外壁側の開口の方が大きくなるようにしてもよい。
【００９１】
なお、第５〜第１０の実施形態の穿刺針１５については、穿刺針１５に貫通孔１５ｅが無い場合でも、断線検出は可能である。
【００９２】
また、上記第１〜第１の実施形態の穿刺針１５においては、穿刺針本体１５ａに１つの貫通孔１５ｅを設けるようにしたが、これに限らず、複数の貫通孔を設けるようにしてもよい。図１２は、２つの貫通孔を穿刺針本体に設けた穿刺針の一実施形態を示したものである。図１２Ｉは、２つの貫通孔１８ｅを有する穿刺針１８の長さ方向に伸びる中心軸を含む断面図を示しており、図１２IIは、図１２Ｉに示す穿刺針１８を矢印Ｙ方向から見た図である。
【００９３】
図１２に示す穿刺針１８においては、貫通孔１８ｅは、穿刺針本体１８ａの対向する位置に設けられている。そして、２つの貫通孔１８ｅのうちの一方の貫通孔１８ｅに対して、光音響波発生部１６および光ファイバ１４の光出射端１４ａが配置されている。なお、光音響波発生部１６については、上記第１の実施形態の穿刺針１５と同様である。
【００９４】
図１２に示す穿刺針１８の製造方法としては、穿刺針本体１８ａ内に光ファイバ１４を挿入し、光音響波発生部１６が設けられる側の貫通孔１８ｅ（以下、第１の貫通孔１８ｅという）とは反対側の貫通孔１８ｅ（以下、第２の貫通孔１８ｅという）から光ファイバ１４の光出射端１４ａの位置を確認しながら、第１の貫通孔１８ｅ上に光ファイバ１４の光出射端１４ａが配置される。そして、第２の貫通孔１８ｅから光ファイバ１４の光出射端１４ａに対して光音響波発生部１６を形成する材料を供給しながら、かつ第１の貫通孔１８ｅを上記材料によって充填し、充填後に上記材料を硬化させる。
【００９５】
図１２に示す穿刺針１８のように、２つの貫通孔１８ｅを設けることによって、２つの貫通孔１８ｅから光音響波を伝搬させることができる。したがって、穿刺針１８の先端を感度良く検出することができる。
【００９６】
なお、図１２に示す穿刺針１８においては、２つの貫通孔１８ｅを設けるようにしたが、２つに限らず、直交する方向について４つの貫通孔を設けるようにしてもよい。
【００９７】
また、第２〜第１０の実施形態の穿刺針１５についても、上記と同様に、複数の貫通孔を穿刺針本体１５ａに形成するようにしてもよい。
【００９８】
次に、第５〜第１０の実施形態の穿刺針１５を用いた場合における上述した光ファイバ１４の断線検出の構成について説明する。図１３は、断線検出に用いられるレーザユニット１３の一例の外観図であり、図１４は、断線検出に用いられるレーザユニット１３の一例の内部構成を示す図である。
【００９９】
図１３に示す断線検出用のレーザユニット１３は、直方体の筐体１３ａを備えており、筐体１３ａの側面には、光ケーブル７０のコネクタ７２が接続される光源側コネクタ１３ｂが設けられている。なお、接続機構の詳細については図示省略している。また、筐体１３ａの上面には、断線検出用の可視光が出射される光出射部１３ｃが設けられている。
【０１００】
筐体１３ａ内には、図１４に示すように、穿刺針１５の光音響波発生部１６に照射されるパルスレーザ光を出射するパルスレーザ光源４０と、パルスレーザ光源４０から出射されたパルスレーザ光を光ケーブル７０内の光ファイバに入射させる集光レンズ４５と、断線検出用の可視光を出射する可視光源４３とが設けられている。
【０１０１】
光出射部１３ｃは、可視光源４３から出射された可視光に対して透明な部材から形成されており、可視光源４３から出射された可視光を透過して筐体１３ａの表面から外部に向かって出射させる。
【０１０２】
穿刺針１５内の光ファイバ１４の断線検出を行う際には、医師などのユーザによって、穿刺針１５の光ファイバ１４の光入射端が光出射部１３ｃに近づけられ、光出射部１３ｃから出射された可視光が光ファイバ１４の光入射端から入射される。
【０１０３】
この際、上述したように光ファイバ１４に断線が生じていない場合には、光ファイバ１４によって導光された光は、そのまま光ファイバ１４の光出射端１４ａから出射され、さらに光音響波発生部１６を透過して穿刺針１５の開口１５ｂから観察することができる。一方、たとえば光ファイバ１４に断線が生じている場合には、光ファイバ１４によって導光された光は、断線部分で漏れてしまうため、穿刺針１５の開口１５ｂから観察することができないか、または弱い強度でしか観察することができない。このように穿刺針１５の開口１５ｂから出射される可視光を観察することによって、光ファイバ１４の断線検出を行うことができる。
【０１０４】
なお、可視光源４３からの可視光の出射は、レーザユニット１３が接続された超音波ユニット１２の制御部２８によって制御される。具体的には、たとえば所定の入力装置（図示省略）からのユーザの断線検出の指示入力に応じて、制御部２８が、可視光源４３から可視光を出射させるようにしてもよい。または、可視光源４３から可視光を出射させている状態において、パルスレーザ光源４０からのパルスレーザ光の出射指示がユーザによって入力された場合に、可視光源４３からの可視光の出射を停止するようにしてもよい。あるいは、コネクタ７２が光源側コネクタ１３ｂに接続されたことを自動で検出して可視光の出射を停止してもよい。
【０１０５】
また、断線検出用のレーザユニット１３の構成としては、図１３および図１４に示した構成に限らない。図１５〜図１８は、断線検出用のレーザユニット１３のその他の実施形態の内部構成を示す図である。基本的に、図１５〜図１８は、可視光源４３から出射された可視光を、光源側コネクタ１３ｂに接続された光ケーブル７０内の光ファイバに入射させるものである。
【０１０６】
図１５に示す断線検出用のレーザユニット１３は、パルスレーザ光源４０から出射されたパルスレーザ光をコリメートするコリメートレンズ４１と、パルスレーザ光源４０から出射されたパルスレーザ光を透過して集光レンズ４５に入射させ、かつ可視光源４３から出射された可視光を反射して集光レンズ４５に入射させる合波プリズム４２と、可視光源４３から出射された可視光を合波プリズム４２に入射させるコリメートレンズ４４とをさらに備えている。図１５に示すレーザユニット１３においては、コリメートレンズ４１，４４、合波プリズム４２および集光レンズ４５が、本発明の光学部材に相当するものである。
【０１０７】
光ケーブル７０に入射された可視光は、光ケーブル７０内の光ファイバによって導光された後、穿刺針１５内の光ファイバ１４によって導光される。そして、穿刺針１５の開口１５ｂから出射される可視光を観察することによって、光ケーブル７０内の光ファイバおよび穿刺針１５内の光ファイバ１４の断線検出を行うことができる。
【０１０８】
図１６に示す断線検出用のレーザユニット１３は、パルスレーザ光源４０から出射されたパルスレーザ光を導光するレーザ光用光ファイバ４６と、可視光源４３から出射された可視光を導光する可視光用光ファイバ４７と、レーザ光用光ファイバ４６によって導光されたパルスレーザ光と可視光用光ファイバ４７によって導光された可視光とを合波するファイバコンバイナ４８と、ファイバコンバイナ４８から出射されたパルスレーザ光および可視光を導光して集光レンズ４５に入射させる合波用光ファイバ４９とを備えている。図１６に示すレーザユニット１３においては、レーザ光用光ファイバ４６、可視光用光ファイバ４７、ファイバコンバイナ４８、合波用光ファイバ４９および集光レンズ４５が、本発明の光学部材に相当するものである。なお、可視光源４３と可視光用光ファイバ４７との間、およびパルスレーザ光源４０とレーザ光用光ファイバ４６との間に、集光レンズを設けてもよい。
【０１０９】
集光レンズ４５によって光ケーブル７０内の光ファイバに可視光が入射された後の作用については、上記と同様である。
【０１１０】
図１７に示す断線検出用のレーザユニット１３は、パルスレーザ光を出射するパルス光ＬＤ（Laser Diode）チップ５２と、可視光を出射する可視光ＬＥＤ（Light Emission Diode）チップ５３と、パルス光ＬＤチップ５２および可視光ＬＥＤチップ５３が設けられてこれらを駆動する駆動制御基板５１とを備えている。
【０１１１】
パルス光ＬＤチップ５２は、パルス光ＬＤチップ５２から出射され、集光レンズ４５によって集光されたパルスレーザ光の焦点位置が、光ケーブル７０の光ファイバの光入射端に位置するように配置されている。これにより、光ケーブル７０の光ファイバへの伝送効率を最大化することができる。一方、可視光ＬＥＤチップ５３は、その光軸がパルス光ＬＤチップ５２の光軸とはずれた位置に配置されるため、可視光ＬＥＤチップ５３から出射された可視光の焦点位置は、必ずしも光ケーブル７０の光ファイバの光入射端に位置しない。しかしながら、可視光ＬＥＤチップ５３から出射される可視光は、断線検出できる程度に光ケーブル７０の光ファイバに入射されれば良いので、上記のような配置でも特に問題はない。なお、図１７に示すレーザユニット１３においては、集光レンズ４５が、本発明の光学部材に相当するものである。
【０１１２】
集光レンズ４５によって光ケーブル７０内の光ファイバに可視光が入射された後の作用については、上記と同様である。
【０１１３】
図１８に示す断線検出用のレーザユニット１３は、パルスレーザ光源４０から出射されたパルスレーザ光を導光する第１の光ファイバ６０と、可視光源４３から出射された可視光を導光する第２の光ファイバ６１とを備えている。第１の光ファイバ６０と第２の光ファイバ６１とは、ファイバ切り換え部６２に設置されている。ファイバ切り換え部６２は、図１８に示す矢印Ｚ方向に往復移動可能に設置されている。ファイバ切り換え部６２がＺ方向に移動することによって、第１の光ファイバ６０の光出射端および第２の光ファイバ６１の光出射端の位置が、第１の光ファイバ６０から出射された光が集光レンズ４５に入射される第１の位置と、第２の光ファイバ６１から出射された光が集光レンズ４５に入射される第２の位置とに切り換えられる。なお、図１８に示すレーザユニット１３においては、第１の光ファイバ６０，第２の光ファイバ６１および集光レンズ４５が、本発明の光学部材に相当するものである。第１の光ファイバ６０と第２の光ファイバ６１は、ファイバ切り換え部６２の移動に対して十分に柔軟に曲がるように長さおよび配置が調整されているものとする。または、本実施形態とは別に、パルスレーザ光源４０および可視光源４３が、ファイバ切り換え部６２上に搭載されていてともに移動するようにしてもよい。
【０１１４】
集光レンズ４５によって光ケーブル７０内の光ファイバに可視光が入射された後の作用については、上記と同様である。
【０１１５】
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。
【０１１６】
また、本発明の挿入物は、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もよい。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、皮下および腹腔内臓器など、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。また、内視鏡内を経て、鉗子口から出る針に用いてもよい。
【０１１７】
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、本発明の挿入物および光音響計測装置は、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。たとえば、貫通孔の形状が円形から正方形に、楕円形から長方形に穴の形状を変更したもの、あるいはその間の形状などは本発明の範囲に含まれる。あるいは、挿入物の先端の貫通孔の位置が変更されたものも含まれる。
【符号の説明】
【０１１８】
１０   光音響画像生成装置
１１   超音波探触子
１２   超音波ユニット
１３   レーザユニット
１３ａ 筐体
１３ｂ 光源側コネクタ
１３ｃ 光出射部
１４   光ファイバ
１４ａ 光出射端
１５   穿刺針
１５ａ 穿刺針本体
１５ｂ 開口
１５ｃ 中空部
１５ｄ 壁部
１５ｅ 貫通孔
１６   光音響波発生部
１７   接着剤樹脂
２１   受信回路
２２   受信メモリ
２３   データ分離部
２４   光音響画像生成部
２５   超音波画像生成部
２６   画像出力部
２７   送信制御回路
２８   制御部
３０   画像表示部
４０   パルスレーザ光源
４０   可視光源
４０   パルスレーザ光源
４１，４４     コリメートレンズ
４２   合波プリズム
４３   可視光源
４５   集光レンズ
４６   レーザ光用光ファイバ
４７   可視光用光ファイバ
４８   ファイバコンバイナ
４９   合波用光ファイバ
５１   駆動制御基板
５２   パルス光ＬＤチップ
５３   可視光ＬＥＤチップ
６０   第１の光ファイバ
６１   第２の光ファイバ
６２   ファイバ切り換え部
７０   光ケーブル
７２   コネクタ
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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