WO2018061806A1 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

先端に開口(15b)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穿刺針本体(15a)と、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た光ファイバ(14)と、穿刺針本体(15a)の先端側に配置される光ファイバ(14)の光出射端(14a)に設けられ、その光出射端(14a)から出射される光を吸収して光音響波を発生する光音響波発生部(16)とを備え、中空部(15c)を形成する壁部(15d)に貫通孔(15e)が形成され、その貫通孔(15e)に対して光音響波発生部(16)が固定されている。

Description

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

 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。

 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。

 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。

 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。

特開2015-231583号公報

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

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 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 第1の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図 光音響画像生成処理を説明するためのフローチャート 超音波画像生成処理を説明するためのフローチャート 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 第2の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図 第3の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図 第4の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図 CWO、LaB、ATOおよびITOの光の透過特性を示す図 TiOおよびカーボンブラックの光の透過特性を示す図 貫通孔を複数設けた穿刺針の一実施形態を示す図 断線検出に用いられるレーザユニットの一例の外観図 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 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 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 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 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

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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)。

 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)。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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)、LaB(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、LaB、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。

 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。

 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。

 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、LaB、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。

 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。

 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、LaB、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、LaB、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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

 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。

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

Claims (24)

  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。
  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。
  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。
  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。
  5.  前記樹脂が、光硬化樹脂である請求項4記載の挿入物。
  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。
  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。
  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7いずれか1項記載の挿入物。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  14.  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請求項13記載の光音響計測装置。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  23.  請求項1に記載の挿入物であって、前記挿入部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。
  24.  請求項1に記載の挿入物であって、前記挿入部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。
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