WO2018221148A1 - 挿入物およびその挿入物を備えた光音響計測装置 - Google Patents

挿入物およびその挿入物を備えた光音響計測装置 Download PDF

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WO2018221148A1
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light
resin
photoacoustic wave
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覚 入澤
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富士フイルム株式会社
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    • A61B2562/0233Special features of optical sensors or probes classified in A61B5/00

Definitions

  • the present invention relates to a photoacoustic wave generation unit that generates a photoacoustic wave by absorbing light, and an insert that is at least partially inserted into a subject, and a photoacoustic measurement device that includes the insert.
  • An ultrasonic inspection method is known as a kind of image inspection method capable of non-invasively examining the state inside a living body.
  • an ultrasonic probe capable of transmitting and receiving ultrasonic waves is used.
  • the ultrasonic waves travel inside the living body and are reflected at the tissue interface.
  • the reflected ultrasound is received by the ultrasound probe, and the internal state can be imaged by calculating the distance based on the time until the reflected ultrasound returns to the ultrasound probe. .
  • photoacoustic imaging in which the inside of a living body is imaged using the photoacoustic effect.
  • a living body is irradiated with pulsed laser light. Inside the living body, the living tissue absorbs the energy of the pulsed laser light, and ultrasonic waves (photoacoustic waves) are generated by adiabatic expansion due to the energy.
  • ultrasonic waves photoacoustic waves
  • visualization in the living body based on the photoacoustic wave is possible (for example, JP 2009-031262 A). See the official gazette).
  • Japanese Patent Laying-Open No. 2015-231582 proposes a puncture needle provided with a photoacoustic wave generating unit that absorbs light and generates a photoacoustic wave near the tip.
  • a puncture needle In this puncture needle, an optical fiber is provided up to the tip of the puncture needle, and light guided by the optical fiber is applied to the photoacoustic wave generation unit.
  • the photoacoustic wave generated in the photoacoustic wave generation unit is detected by an ultrasonic probe, and a photoacoustic image is generated based on the detection signal.
  • the portion of the photoacoustic wave generation unit appears as a bright spot, and the position of the puncture needle can be confirmed using the photoacoustic image.
  • the light guided by the optical fiber is irradiated to the photoacoustic wave generation unit as described above.
  • the light emitting end of the optical fiber is usually polished flat, and light is emitted from the flat surface.
  • the photoacoustic wave generating unit that receives the light irradiation is in the vicinity of the flat optical fiber, and the photoacoustic wave is emitted with the flat surface as the vibration surface.
  • the light as described above is used. Due to the directivity of the acoustic wave, there is a problem that the detection sensitivity of the photoacoustic wave by the ultrasonic probe that is normally disposed laterally with respect to the puncture needle is lowered.
  • an object of the present invention is to provide an insert that can detect the tip of an insert such as a puncture needle with high sensitivity, and a photoacoustic measurement device including the insert.
  • the insert of the present invention has an insert body formed in a hollow shape having an opening at the tip and at least a tip portion inserted into the subject, and the length of the insert body in the hollow portion of the insert body.
  • the light guide member provided along the direction and the light exit end of the light guide member disposed on the distal end side of the insert body, and absorbs light emitted from the light exit end to generate a photoacoustic wave.
  • a light-acoustic wave generating section, and the light exit end of the light guide member is formed in a shape having a curvature.
  • the light exit end of the light guide member may have a hemispherical shape.
  • the light guide member includes: an optical fiber; and a resin member that is provided at a light emitting end of the optical fiber and is formed in a shape having a curvature and transmits light. Can have.
  • the resin member can be formed from a resin having light diffusibility.
  • the resin member can contain a pigment imparting light diffusibility.
  • the resin member can contain molecules that impart light diffusibility.
  • the surface roughness of the light emitting end of the optical fiber can be made larger than the surface roughness of the light incident end of the optical fiber.
  • a primer layer can be formed between the optical fiber and the resin member.
  • the resin member can be formed from an ultraviolet curable resin.
  • the light guide member may be made of an optical fiber, and the light emitting end of the optical fiber may be polished to a shape having a curvature.
  • the surface roughness of the light emitting end of the optical fiber can be made larger than the surface roughness of the light incident end of the optical fiber.
  • a primer layer can be formed between the optical fiber and the photoacoustic wave generation unit.
  • the photoacoustic wave generation unit can be formed of an ultraviolet curable resin containing a pigment that absorbs light guided by the light guide member.
  • the ultraviolet curable resin can function as an adhesive for fixing the photoacoustic wave generating part to the insert body.
  • the insert body can be a needle that is punctured by the subject.
  • the insert body can be a catheter.
  • the photoacoustic measurement device of the present invention includes the insert of the present invention, a light source unit that emits light absorbed by the photoacoustic wave generation unit of the insert, and at least a part of the insert inserted into the subject. And an acoustic wave detection unit that detects a photoacoustic wave emitted from the photoacoustic wave generation unit.
  • the insert of the present invention has an insert body formed in a hollow shape having an opening at the tip and at least a tip portion inserted into the subject, and the length of the insert body in the hollow portion of the insert body.
  • the light guide member provided along the direction and the light exit end of the light guide member disposed on the distal end side of the insert body, and absorbs light emitted from the light exit end to generate a photoacoustic wave.
  • the light emitting end of the light guide member is formed in a shape with a curvature, so that the directivity of the photoacoustic wave is widened, and the tip of an insert such as a puncture needle is sensitive. It can be detected well.
  • tip part of the puncture needle of 1st and 2nd embodiment Flow chart for explaining photoacoustic image generation processing Flow chart for explaining ultrasonic image generation processing
  • tip part of the puncture needle of 3rd and 4th embodiment The figure which shows the structure of the front-end
  • ATO and ITO Diagram showing light transmission characteristics of TiO and carbon black The figure which shows the structure of the front-end
  • tip part of the puncture needle of 28th Embodiment The figure which shows the structure of the front-end
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a photoacoustic image generation apparatus 10 according to the present embodiment.
  • the photoacoustic image generation apparatus 10 of this embodiment includes an ultrasonic probe 11, an ultrasonic unit 12, a laser unit 13, and a puncture needle 15, as shown in FIG.
  • the puncture needle 15 and the laser unit 13 are connected by an optical cable 70 having an optical fiber.
  • the optical cable 70 includes a portion obtained by extending the optical fiber 14 in the puncture needle 15 to be described later.
  • a connector 72 is provided at an end of the optical cable 70, and the laser unit 13 is connected to the connector 72.
  • the puncture needle 15 and the optical cable 70 are configured to be disposable.
  • an ultrasonic wave is used as an acoustic wave.
  • the ultrasonic wave is not limited to an ultrasonic wave.
  • an audible frequency is not limited.
  • An acoustic wave may be used.
  • the puncture needle 15 is connected to a syringe or an infusion tube or the like and can be used for injecting a chemical solution.
  • the laser unit 13 corresponds to the light source unit of the present invention, and includes, for example, a semiconductor laser light source.
  • Laser light emitted from the laser diode light source of the laser unit 13 is guided by the optical cable 70 and enters the puncture needle 15.
  • the laser unit 13 of this embodiment emits pulsed laser light in the near infrared wavelength region.
  • the near-infrared wavelength region means a wavelength region of about 700 nm to 2000 nm.
  • the laser diode light source is used.
  • other laser light sources such as a solid laser light source, a fiber laser light source, and a gas laser light source may be used.
  • a light source may be used.
  • the puncture needle 15 is an embodiment of the insert of the present invention, and at least a part of the puncture needle 15 is a needle that punctures a subject.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration in the vicinity of the distal end portion of the puncture needle 15.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view including a central axis extending in the length direction of the puncture needle 15.
  • the puncture needle 15 includes a puncture needle main body 15a, an optical fiber 14, a resin member 17, and a photoacoustic wave generation unit 16.
  • the optical fiber 14 and the resin member 17 correspond to the light guide member of the present invention.
  • the puncture needle body 15a is made of, for example, metal, has an opening 15b at the tip, and is formed in a hollow shape.
  • the diameter (inner diameter) of the hollow portion 15c of the puncture needle main body 15a may be any size as long as an optical fiber 14 described later can be provided, and is, for example, 0.13 mm or more and 2.64 mm or less.
  • the optical fiber 14 is provided in the hollow portion 15c of the puncture needle body 15a along the length direction of the puncture needle body 15a.
  • a resin member 17 is provided at one end (light emitting end) 14a of the optical fiber 14 on the distal end side of the puncture needle main body 15a, and a photoacoustic wave generation unit covers the resin member 17 and the distal end portion of the optical fiber 14. 16 is provided. Then, the light guided by the optical fiber in the optical cable 70 is guided by the optical fiber 14 and enters the resin member 17.
  • the resin member 17 is formed from a resin that transmits light guided by the optical fiber 14.
  • the resin member 17 is formed in a hemispherical shape with respect to the light emitting end 14 a of the optical fiber 14.
  • the transmittance of the resin member 17 with respect to the light guided by the optical fiber 14 is preferably 80% or more.
  • a material of the resin member 17 for example, an epoxy resin, an acrylic resin, a polyurethane resin, or the like can be used.
  • the material of the resin member 17 is preferably a light curable resin such as an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin.
  • the hemispherical resin member 17 when the material is in a liquid state before curing, the hemispherical resin member 17 is formed by its surface tension by once contacting and attaching to the light emitting end 14a of the optical fiber 14.
  • the diameter of the hemispherical resin member 17 is preferably equal to the diameter of the optical fiber 14.
  • the light guided by the optical fiber 14 and incident on the resin member 17 is emitted from the hemispherical surface of the resin member 17. Thereby, the emission of light can be made non-planar.
  • the photoacoustic wave generation unit 16 is provided so as to cover the resin member 17 and the distal end portion of the optical fiber 14 as described above, and absorbs light emitted from the resin member 17 to generate a photoacoustic wave. .
  • the light emitted from the entire surface of the hemispherical resin member 17 is incident on the photoacoustic wave generator 16 and the hemispheric surface vibrates due to adiabatic expansion. Therefore, as shown by the arrows in FIG.
  • the radiation angle of acoustic waves can be expanded. Thereby, the detection sensitivity of the photoacoustic wave of the ultrasonic probe 11 can be improved, and generation
  • the photoacoustic wave generation unit 16 is formed of a material including a light absorber that absorbs light guided by the optical fiber 14 and a resin that contains the light absorber.
  • a material for forming the photoacoustic wave generation unit 16 for example, a synthetic resin such as an epoxy resin, a fluorine resin, a silicone resin, an acrylic resin, or a polyurethane resin mixed with a black pigment that absorbs light can be used. Further, titanium black such as carbon black or TiO (titanium oxide) may be mixed with the above-described synthetic resin.
  • a thermosetting resin or a photocurable resin can be used as the synthetic resin.
  • the photoacoustic wave generator 16 is fixed to the inner wall of the puncture needle body 15a by the adhesive force of thermosetting resin or photocurable resin.
  • the photoacoustic wave generator 16 is drawn larger than the optical fiber 14, but the photoacoustic wave generator 16 is not limited to this, and the photoacoustic wave generator 16 has the same diameter as the optical fiber 14. May be the size.
  • the photoacoustic wave generation unit 16 is arranged inside the puncture needle 15 so as not to jump out from the polished surface 15f of the puncture needle 15, but as an actual arrangement, It is preferable to dispose as close as possible to the tip of the puncture needle 15 as long as it does not protrude from the polishing surface 15f.
  • the ultrasonic probe 11 corresponds to the acoustic wave detection unit of the present invention, and has, for example, a plurality of detector elements (ultrasonic transducers) arranged one-dimensionally. Yes.
  • the ultrasonic probe 11 detects the photoacoustic wave generated from the photoacoustic wave generation unit 16 after the puncture needle 15 is punctured in the subject.
  • the ultrasound probe 11 transmits acoustic waves (ultrasound) to the subject and receives reflected acoustic waves (reflected ultrasound) for the transmitted ultrasound. Ultrasonic transmission and reception may be performed at separate positions.
  • ultrasonic waves may be transmitted from a position different from the ultrasonic probe 11, and reflected ultrasonic waves for the transmitted ultrasonic waves may be received by the ultrasonic probe 11.
  • a linear ultrasonic probe, a convex ultrasonic probe, a sector ultrasonic probe, or the like can be used as the ultrasonic probe 11.
  • a two-dimensional array may be used as the ultrasonic probe 11.
  • the ultrasonic unit 12 includes a reception circuit 21, a reception memory 22, a data separation unit 23, a photoacoustic image generation unit 24, an ultrasonic image generation unit 25, an image output unit 26, a transmission control circuit 27, and a control unit 28.
  • the ultrasonic unit 12 typically includes a processor, a memory, a bus, and the like.
  • a program relating to photoacoustic image generation and ultrasonic image generation is incorporated in a memory.
  • Functions of the data separation unit 23, the photoacoustic image generation unit 24, the ultrasonic image generation unit 25, and the image output unit 26 are realized by the program being operated by the control unit 28 configured by a processor. That is, each of these units is configured by a memory and a processor in which a program is incorporated.
  • each unit is made to function by executing a program by a processor.
  • the present invention is not limited to this, and a part or all of the functions may be realized by hardware.
  • the hardware configuration is not particularly limited, and includes a plurality of integrated circuits (ICs), ASICs (application specific integrated circuits), FPGAs (field-programmable gate arrays), memories and circuits composed of discrete components. It can implement
  • the receiving circuit 21 receives the detection signal output from the ultrasound probe 11 and stores the received detection signal in the reception memory 22.
  • the reception circuit 21 typically includes a low noise amplifier, a variable gain amplifier, a low-pass filter, and an AD converter (Analog-to-Digital converter).
  • the detection signal of the ultrasonic probe 11 is amplified by a low noise amplifier, then gain adjusted according to the depth by a variable gain amplifier, and after a high frequency component is cut by a low-pass filter, it is converted into a digital signal by an AD converter. It is converted and stored in the reception memory 22.
  • the receiving circuit 21 is composed of, for example, one IC (Integral circuit).
  • the ultrasonic probe 11 outputs a photoacoustic wave detection signal and a reflected ultrasonic wave detection signal
  • the reception memory 22 receives AD-converted photoacoustic wave and reflected ultrasonic wave detection signals (sampling data). Is stored.
  • the data separation unit 23 reads out the sampling data of the photoacoustic wave detection signal from the reception memory 22 and transmits it to the photoacoustic image generation unit 24. Also, the reflected ultrasound sampling data is read from the reception memory 22 and transmitted to the ultrasound image generation unit 25.
  • the photoacoustic image generation unit 24 generates a photoacoustic image based on the photoacoustic wave detection signal detected by the ultrasonic probe 11.
  • the generation of the photoacoustic image includes image reconstruction such as phasing addition, detection, logarithmic transformation, and the like.
  • the ultrasonic image generation unit 25 generates an ultrasonic image (reflected acoustic wave image) based on the detection signal of the reflected ultrasonic wave detected by the ultrasonic probe 11.
  • the generation of an ultrasonic image also includes image reconstruction such as phasing addition, detection and logarithmic transformation.
  • the image output unit 26 outputs the photoacoustic image and the ultrasonic image to the image display unit 30 such as a display device.
  • the control unit 28 controls each unit in the ultrasonic unit 12. When acquiring a photoacoustic image, the control unit 28 transmits a trigger signal to the laser unit 13 to emit laser light from the laser unit 13. In addition, a sampling trigger signal is transmitted to the receiving circuit 21 in accordance with the emission of the laser light to control the photoacoustic wave sampling start timing and the like.
  • the control unit 28 When acquiring the ultrasonic image, the control unit 28 transmits an ultrasonic transmission trigger signal for instructing the transmission control circuit 27 to perform ultrasonic transmission.
  • the transmission control circuit 27 When receiving the ultrasonic transmission trigger signal, the transmission control circuit 27 transmits ultrasonic waves from the ultrasonic probe 11.
  • the ultrasonic probe 11 detects reflected ultrasonic waves by scanning while shifting the acoustic lines line by line, for example.
  • the control unit 28 transmits a sampling trigger signal to the receiving circuit 21 in synchronization with the timing of ultrasonic transmission, and starts sampling of reflected ultrasonic waves.
  • the image acquisition conditions such as the frame rate, the number of laser emission per frame, the balance of the number of reflected acoustic wave signals per frame and the number of frames of the photoacoustic image signal are not shown in FIG.
  • the controller 28 determines the light source driving conditions such as the laser emission timing, the number of laser pulses, and the current so as to correspond to the image acquisition conditions and uses them for driving the laser unit 13.
  • the photoacoustic image generation process starts when the connector 72 of the optical cable 70 to which the puncture needle 15 is connected is connected to the laser unit 13.
  • the control unit 28 of the ultrasonic unit 12 sends a trigger signal to the laser unit 13.
  • the laser unit 13 Upon receiving the trigger signal, the laser unit 13 starts laser oscillation and emits pulsed laser light (S10).
  • the pulsed laser light emitted from the laser unit 13 is guided by the optical cable 70 and enters the optical fiber 14 of the puncture needle 15. Then, the pulsed laser light is guided to the vicinity of the tip of the puncture needle 15 by the optical fiber 14 in the puncture needle 15 and irradiated from the resin member 17 to the photoacoustic wave generation unit 16.
  • the photoacoustic wave generator 16 absorbs the pulsed laser beam and generates a photoacoustic wave (S12).
  • a puncture needle 15 is punctured by a user such as a doctor at an arbitrary timing such as before and after driving the laser unit 13.
  • the ultrasonic probe 11 detects the photoacoustic wave generated from the photoacoustic wave generation unit 16 by the irradiation of the laser light (S14).
  • the photoacoustic wave detection signal output from the ultrasound probe 11 is received by the reception circuit 21, and the sampling data is stored in the reception memory 22.
  • the photoacoustic image generation unit 24 receives the sampling data of the photoacoustic wave detection signal via the data separation unit 23, and generates a photoacoustic image (S16).
  • the photoacoustic image generation unit 24 may apply a color map to convert the signal intensity in the photoacoustic image into a color.
  • the photoacoustic image generated by the photoacoustic image generation unit 24 is input to the image output unit 26, and the image output unit 26 displays the photoacoustic image on the image display unit 30 (S18).
  • the control unit 28 sends an ultrasonic transmission trigger signal to the transmission control circuit 27, and the transmission control circuit 27 transmits ultrasonic waves from the ultrasonic probe 11 in response thereto (S30).
  • the ultrasonic probe 11 detects the reflected ultrasonic wave after transmitting the ultrasonic wave (S32).
  • the detection signal is received by the reception circuit 21, and the sampling data is stored in the reception memory 22.
  • the ultrasonic image generation unit 25 receives the sampling data of the ultrasonic detection signal via the data separation unit 23, and generates an ultrasonic image (S34).
  • the ultrasonic image generation unit 25 may apply a color map to convert the signal intensity in the ultrasonic image into a color.
  • the ultrasonic image generated by the ultrasonic image generation unit 25 is input to the image output unit 26, and the ultrasonic image is displayed on the image display unit 30 by the image output unit 26 (S36).
  • the image display unit 30 may combine and display the photoacoustic image and the ultrasonic image. By doing in this way, it becomes possible to confirm where the tip of the puncture needle 15 is in the living body, so that accurate and safe puncture is possible. Moreover, in this embodiment, since the light can be emitted from the hemispherical resin member 17 as described above and the emission direction of the photoacoustic wave can be expanded thereby, the visibility of the tip of the puncture needle 15 is improved. be able to.
  • the puncture needle 15 of the second embodiment of the present invention is the same in configuration as the puncture needle 15 of the first embodiment shown in FIG. 1, but the material of the resin member 17 is different.
  • a resin having light diffusibility is used as the material of the resin member 17.
  • the resin having light diffusibility for example, a resin containing a molecule imparting light diffusibility can be used. Specifically, a resin that becomes cloudy due to the heterogeneity of the molecular structure can be used.
  • OG198-55 manufactured by Epoxy Technology, Inc.
  • which is an ultraviolet curable resin can be used.
  • thermosetting epoxy resin or an ultraviolet curable resin mixed with a pigment such as white titanium oxide or zirconium oxide can be used.
  • the puncture needle 15 of the second embodiment since a resin having a light diffusibility is used as the material of the resin member 17, the light diffusion in the resin member 17 makes the resin member 17 uniformly from a wider angle. Light can be emitted. Thereby, the radiation angle of the photoacoustic wave generated in the photoacoustic wave generation part 16 can be expanded.
  • the puncture needle 15 according to the third embodiment of the present invention will be described.
  • the hemispherical resin member 17 is provided on the end face of the light emitting end 14a of the optical fiber 14, but the puncture needle 15 according to the third embodiment is provided with a light
  • the resin member 17 is provided not only on the end face of the emission end 14 a but also on the side face 14 b near the tip of the optical fiber 14.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the puncture needle 15 of the third embodiment.
  • the resin member 17 is provided not only on the end face of the light emitting end 14 a of the optical fiber 14 but also on the side face 14 b near the tip of the optical fiber 14. ing. About another structure, it is the same as that of the puncture needle 15 of 1st Embodiment.
  • the resin member 17 of the third embodiment can also be formed by immersing and pulling out the light emitting end 14a of the optical fiber 14 when the material of the resin member 17 is liquid before curing.
  • the resin member 17 is provided up to the side surface 14b in the vicinity of the tip of the optical fiber 14, the adhesion area of the resin member 17 can be expanded, and the adhesion force is increased. be able to. Further, the corner portion at the tip of the optical fiber 14 can be protected by the resin member 17.
  • the puncture needle 15 of the fourth embodiment is the same as the puncture needle 15 of the third embodiment shown in FIG. 5 in the configuration, but the material of the resin member 17 is different.
  • a resin having a light diffusibility is used as the material of the resin member 17 in the same manner as the puncture needle 15 of the second embodiment.
  • the resin having light diffusibility for example, a resin containing a molecule imparting light diffusibility can be used. Specifically, a resin that becomes cloudy due to the heterogeneity of the molecular structure can be used.
  • a resin As such a resin, OG198-55 (manufactured by Epoxy Technology, Inc.), which is an ultraviolet curable resin, can be used. Further, a thermosetting epoxy resin or an ultraviolet curable resin mixed with a pigment such as white titanium oxide or zirconium oxide can be used.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the puncture needle 15 of the fifth embodiment.
  • the polishing process of the end face of the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is a rough polishing process.
  • the surface of the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is polished so as to be rougher than the surface roughness of the light incident end of the optical fiber 14.
  • the light incident end of the optical fiber 14 is one end opposite to the light emitting end 14 a of the optical fiber 14. As shown in FIG.
  • the puncture needle 15 of the fifth embodiment is the same as the puncture needle 15 of the first embodiment except for the surface roughness of the light emitting end 14a of the optical fiber 14. is there.
  • the anchor effect due to the rough polished surface also contributes to the adhesive force between the resin member 17 and the optical fiber 14.
  • the light emitting end 14a and the light incident end of the optical fiber 14 are each processed to have a different surface roughness by being polished using polishing powders having different particle sizes.
  • the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is polished using, for example, polishing powder having a particle size of 3.0 ⁇ m, 12.0 ⁇ m, or 30.0 ⁇ m for finishing.
  • the light incident end of the optical fiber 14 is made of finer abrasive powder than the light exit end 14a of the optical fiber 14, and for example, polishing powder having a particle size of 0.3 ⁇ m or 1.0 ⁇ m is used for polishing treatment. Done.
  • the puncture needle 15 of the fifth embodiment since the end surface of the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is a rough polished surface, it is uniformly spread from the resin member 17 at a wider angle by the light diffusion by the rough polished surface. Light can be emitted. Thereby, the radiation angle of the photoacoustic wave generated in the photoacoustic wave generation part 16 can be expanded.
  • the puncture needle 15 of the sixth embodiment is similar in configuration to the puncture needle 15 of the fifth embodiment shown in FIG. 6, but the material of the resin member 17 is different.
  • a resin having light diffusibility is used as the material of the resin member 17.
  • the resin having light diffusibility for example, a resin containing a molecule imparting light diffusibility can be used. Specifically, a resin that becomes cloudy due to the heterogeneity of the molecular structure can be used.
  • a resin As such a resin, OG198-55 (manufactured by Epoxy Technology, Inc.), which is an ultraviolet curable resin, can be used. Further, a thermosetting epoxy resin or an ultraviolet curable resin mixed with a pigment such as white titanium oxide or zirconium oxide can be used.
  • a resin having light diffusibility is used as the material of the resin member 17, so that the resin member 17 uniformly spreads from the resin member 17 at a wider angle. Light can be emitted. Thereby, the radiation angle of the photoacoustic wave generated in the photoacoustic wave generation part 16 can be expanded.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the puncture needle 15 of the seventh embodiment.
  • the puncture needle 15 of the seventh embodiment is similar to the puncture needle 15 of the fifth embodiment in that the surface roughness of the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is greater than the surface roughness of the light incident end of the optical fiber 14. Although the polishing process is performed so as to be rough, the range in which the resin member 17 is provided is different.
  • the puncture needle 15 of the seventh embodiment is not limited to the end surface of the light emitting end 14a of the optical fiber 14 but also to the side surface 14b near the tip of the optical fiber 14. The member 17 is provided.
  • the puncture needle 15 of the seventh embodiment since the resin member 17 is provided up to the side surface 14b in the vicinity of the tip of the optical fiber 14, the adhesion area of the resin member 17 can be increased, and the adhesion force is increased. be able to. Further, the corner portion at the tip of the optical fiber 14 can be protected by the resin member 17. The anchor effect due to the rough polished surface also contributes to the adhesive strength.
  • a puncture needle 15 according to an eighth embodiment of the present invention will be described.
  • the configuration of the puncture needle 15 of the eighth embodiment is the same as that of the puncture needle 15 of the seventh embodiment shown in FIG. 7, but the material of the resin member 17 is different.
  • a resin having a light diffusibility is used as the material of the resin member 17 in the same manner as the puncture needle 15 of the sixth embodiment.
  • the resin having light diffusibility for example, a resin containing a molecule imparting light diffusibility can be used. Specifically, a resin that becomes cloudy due to the heterogeneity of the molecular structure can be used.
  • a resin As such a resin, OG198-55 (manufactured by Epoxy Technology, Inc.), which is an ultraviolet curable resin, can be used. Further, a thermosetting epoxy resin or an ultraviolet curable resin mixed with a pigment such as white titanium oxide or zirconium oxide can be used.
  • a puncture needle 15 according to a ninth embodiment of the present invention will be described.
  • the material for forming the photoacoustic wave generation unit 16 is supplied to the light emitting end 14a of the optical fiber 14 to form the photoacoustic wave generation unit 16, and the material is bonded.
  • the tip portion of the photoacoustic wave generation unit 16 and the optical fiber 14 is fixed to the inner wall of the puncture needle body 15a by force, but the puncture needle 15 of the ninth embodiment is provided with the photoacoustic wave generation unit 16
  • the optical fiber 14 thus fixed is fixed to the inner wall of the puncture needle body 15a with a synthetic resin as an adhesive.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the puncture needle 15 of the ninth embodiment.
  • the photoacoustic wave generation unit 16 is formed at the light emitting end 14 a of the optical fiber 14. Then, thereafter, the optical fiber 14 provided with the photoacoustic wave generation unit 16 is inserted into the hollow portion 15c of the puncture needle body 15a, and the photoacoustic wave generation unit 16 is disposed at a desired position. Then, the adhesive resin 18 is supplied to the photoacoustic wave generator 16 and cured.
  • the adhesive resin 18 a thermosetting resin and a photo-curing resin can be used, but it is preferable to use a photo-curing resin with a simpler treatment process.
  • the photocurable resin for example, a resin that is cured by irradiation with visible light or a resin that is cured by irradiation with ultraviolet light can be used.
  • the photoacoustic wave generating part 16 is fixed by the adhesive resin 18.
  • the optical fiber 14 is inserted into the hollow portion 15c of the puncture needle body 15a, the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is protected by the photoacoustic wave generating unit 16, so that the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is It is possible to prevent the puncture needle body 15a from being broken by colliding with the insertion port or the inner wall of the optical fiber 14.
  • the optical fiber 14 provided with the photoacoustic wave generation unit 16 without using the adhesive resin 18 may be disposed in the vicinity of the opening 15b of the puncture needle 15.
  • the puncture needle of the tenth embodiment is the same as the puncture needle 15 of the ninth embodiment shown in FIG. 8, but the material of the resin member 17 is different.
  • a resin having light diffusibility is used as the material of the resin member 17.
  • the resin having light diffusibility for example, a resin containing a molecule imparting light diffusibility can be used. Specifically, a resin that becomes cloudy due to the heterogeneity of the molecular structure can be used.
  • OG198-55 manufactured by Epoxy Technology, Inc.
  • which is an ultraviolet curable resin can be used.
  • thermosetting epoxy resin or an ultraviolet curable resin mixed with a pigment such as white titanium oxide or zirconium oxide can be used.
  • the optical fiber 14 provided with the photoacoustic wave generation unit 16 without using the adhesive resin 18 may be disposed in the vicinity of the opening 15b of the puncture needle 15.
  • the puncture needle 15 of the eleventh embodiment is different from the puncture needle 15 of the ninth embodiment in the range in which the resin member 17 is provided.
  • the resin member 17 is provided not only on the end face of the light emitting end 14 a but also on the side face 14 b near the tip of the optical fiber 14.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the puncture needle 15 of the eleventh embodiment.
  • the resin member 17 is provided not only on the end face of the light emitting end 14 a of the optical fiber 14 but also on the side face 14 b near the tip of the optical fiber 14. ing. About another structure, it is the same as that of the puncture needle 15 of 9th Embodiment.
  • the puncture needle 15 of the eleventh embodiment since the resin member 17 is provided up to the side surface 14b in the vicinity of the tip of the optical fiber 14, the adhesion area of the resin member 17 can be expanded, and the adhesion force is increased. be able to.
  • the corner portion at the tip of the optical fiber 14 can be protected by the resin member 17.
  • the optical fiber 14 provided with the photoacoustic wave generation unit 16 without using the adhesive resin 18 may be disposed in the vicinity of the opening 15b of the puncture needle 15.
  • the puncture needle 15 of the twelfth embodiment is the same as the puncture needle 15 of the eleventh embodiment shown in FIG. 9, but the material of the resin member 17 is different.
  • a resin having a light diffusibility is used as the material of the resin member 17 in the same manner as the puncture needle 15 of the tenth embodiment.
  • the resin having light diffusibility for example, a resin containing a molecule imparting light diffusibility can be used. Specifically, a resin that becomes cloudy due to the heterogeneity of the molecular structure can be used.
  • a resin As such a resin, OG198-55 (manufactured by Epoxy Technology, Inc.), which is an ultraviolet curable resin, can be used. Further, a thermosetting epoxy resin or an ultraviolet curable resin mixed with a pigment such as white titanium oxide or zirconium oxide can be used.
  • the optical fiber 14 provided with the photoacoustic wave generation unit 16 without using the adhesive resin 18 may be disposed in the vicinity of the opening 15b of the puncture needle 15.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the puncture needle 15 of the thirteenth embodiment.
  • the puncture needle 15 of the thirteenth embodiment is the same as the puncture needle 15 of the ninth embodiment shown in FIG. 8, except that the polishing process of the end face of the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is a rough polishing process.
  • the surface of the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is polished so as to be rougher than the surface roughness of the light incident end of the optical fiber 14.
  • the light incident end of the optical fiber 14 is one end opposite to the light emitting end 14 a of the optical fiber 14.
  • the puncture needle 15 of the thirteenth embodiment is the same as the puncture needle 15 of the ninth embodiment except for the surface roughness of the light emitting end 14a of the optical fiber 14, as shown in FIG. is there.
  • the method of polishing the light emitting end 14a and the light incident end of the optical fiber 14 is the same as that of the puncture needle 15 of the fifth embodiment.
  • the puncture needle 15 of the thirteenth embodiment since the end surface of the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is a rough polished surface, the light is diffused by the rough polished surface uniformly from the resin member 17 at a wider angle. Light can be emitted. Thereby, the radiation angle of the photoacoustic wave generated in the photoacoustic wave generation part 16 can be expanded.
  • the optical fiber 14 provided with the photoacoustic wave generation unit 16 without using the adhesive resin 18 may be disposed in the vicinity of the opening 15b of the puncture needle 15.
  • the puncture needle 15 of the fourteenth embodiment is the same as the puncture needle 15 of the thirteenth embodiment shown in FIG. 10, but the material of the resin member 17 is different.
  • a resin having light diffusibility is used as the material of the resin member 17.
  • the resin having light diffusibility for example, a resin containing a molecule imparting light diffusibility can be used. Specifically, a resin that becomes cloudy due to the heterogeneity of the molecular structure can be used.
  • a resin As such a resin, OG198-55 (manufactured by Epoxy Technology, Inc.), which is an ultraviolet curable resin, can be used. Further, a thermosetting epoxy resin or an ultraviolet curable resin mixed with a pigment such as white titanium oxide or zirconium oxide can be used. According to the puncture needle 15 of the fourteenth embodiment, a resin having light diffusibility is used as the material of the resin member 17, so that light diffusion in the resin member 17 makes the resin member 17 uniformly from a wider angle. Light can be emitted. Thereby, the radiation angle of the photoacoustic wave generated in the photoacoustic wave generation part 16 can be expanded. In addition, the optical fiber 14 provided with the photoacoustic wave generation unit 16 without using the adhesive resin 18 may be disposed in the vicinity of the opening 15b of the puncture needle 15.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the puncture needle 15 of the fifteenth embodiment.
  • the puncture needle 15 of the fifteenth embodiment is such that a resin member 17 is provided not only on the end face of the light emitting end 14 a of the optical fiber 14 but also on the side face 14 b near the tip of the optical fiber 14. About another structure, it is the same as that of the puncture needle 15 of 13th Embodiment.
  • the puncture needle 15 of the fifteenth embodiment since the resin member 17 is provided up to the side surface 14b in the vicinity of the tip of the optical fiber 14, the adhesion area of the resin member 17 can be increased, and the adhesion force is increased. be able to.
  • the corner portion at the tip of the optical fiber 14 can be protected by the resin member 17.
  • the optical fiber 14 provided with the photoacoustic wave generation unit 16 without using the adhesive resin 18 may be disposed in the vicinity of the opening 15b of the puncture needle 15.
  • the puncture needle 15 of the sixteenth embodiment is the same as the puncture needle 15 of the fifteenth embodiment shown in FIG. 11, but the material of the resin member 17 is different.
  • a resin having a light diffusibility is used as the material of the resin member 17 in the same manner as the puncture needle 15 of the fourteenth embodiment.
  • the resin having light diffusibility for example, a resin containing a molecule imparting light diffusibility can be used. Specifically, a resin that becomes cloudy due to the heterogeneity of the molecular structure can be used.
  • a resin As such a resin, OG198-55 (manufactured by Epoxy Technology, Inc.), which is an ultraviolet curable resin, can be used. Further, a thermosetting epoxy resin or an ultraviolet curable resin mixed with a pigment such as white titanium oxide or zirconium oxide can be used.
  • the optical fiber 14 provided with the photoacoustic wave generation unit 16 without using the adhesive resin 18 may be disposed in the vicinity of the opening 15b of the puncture needle 15.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the puncture needle 15 of the seventeenth embodiment.
  • the puncture needle 15 of the seventeenth embodiment is the same as the puncture needle 15 of the first embodiment shown in FIG. 1 in the configuration, but the material of the photoacoustic wave generating unit 16 is different. Other configurations are the same as those of the puncture needle 15 of the first embodiment.
  • the photoacoustic wave generation unit 16 of the puncture needle 15 of the seventeenth embodiment for example, when near infrared light is used as laser light guided by the optical fiber 14, it absorbs near infrared light.
  • An ultraviolet curable resin or a photocurable resin containing a pigment having a high transmittance of light having a wavelength from ultraviolet to blue is used.
  • Examples of the pigment that absorbs near-infrared light and has high transmittance of light having a wavelength from ultraviolet to blue include CWO (cesium tungsten oxide), LaB 6 (lanthanum hexaboride), ATO (tin antimony oxide) and ITO (indium tin oxide) or the like can be used.
  • FIG. 13 is a diagram showing the light transmission characteristics of CWO, LaB 6 , ATO, and ITO.
  • titanium black such as TiO (titanium oxide) may be used.
  • FIG. 14 is a diagram showing the light transmission characteristics of TiO. In FIG. 15, the light transmission characteristics of carbon black are also shown for comparison.
  • the high transmittance of light having a wavelength from ultraviolet to blue may be 10% or more with respect to at least a part of the wavelength band from ultraviolet to blue.
  • the light transmittance can be controlled by changing the mixing concentration of the pigment into the resin.
  • a thickness equivalent to that applied to the optical fiber 14 is applied to the slide glass, and the transmittance is measured with a spectrophotometer or the like. Can be measured and determined.
  • the amount of incident light and the incident time of light with a wavelength from ultraviolet to blue can be changed as curing conditions, if the material is as described above, the balance between the absorption factor in the near infrared and the transmittance at the curing wavelength can be obtained. good.
  • the ultraviolet curable resin or the photocurable resin is efficiently cured in the formation process of the photoacoustic wave generation unit 16. be able to.
  • the puncture needle 15 of the eighteenth embodiment is the same as the puncture needle 15 of the seventeenth embodiment shown in FIG. 12, but the material of the resin member 17 is different.
  • a resin having light diffusibility is used as the material of the resin member 17.
  • a resin having light diffusibility for example, a resin containing a molecule imparting light diffusibility can be used. Specifically, a resin that becomes cloudy due to the heterogeneity of the molecular structure can be used.
  • OG198-55 manufactured by Epoxy Technology, Inc.
  • an ultraviolet curable resin can be used.
  • a thermosetting epoxy resin or an ultraviolet curable resin mixed with a pigment such as white titanium oxide or zirconium oxide can be used.
  • the puncture needle 15 of the nineteenth embodiment differs from the puncture needle 15 of the seventeenth embodiment in the range in which the resin member 17 is provided.
  • the puncture needle 15 of the nineteenth embodiment is such that the resin member 17 is provided not only on the end face of the light emitting end 14 a but also on the side face 14 b near the tip of the optical fiber 14.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the puncture needle 15 of the nineteenth embodiment.
  • the resin member 17 is provided not only on the end face of the light emitting end 14 a of the optical fiber 14 but also on the side face 14 b near the tip of the optical fiber 14. ing. About another structure, it is the same as that of the puncture needle 15 of 17th Embodiment.
  • the puncture needle 15 of the nineteenth embodiment since the resin member 17 is provided up to the side surface 14b in the vicinity of the tip of the optical fiber 14, the adhesion area of the resin member 17 can be increased, and the adhesion force is increased. be able to. Further, the corner portion at the tip of the optical fiber 14 can be protected by the resin member 17.
  • the puncture needle 15 of the twentieth embodiment is the same as the puncture needle 15 of the nineteenth embodiment shown in FIG. 15, but the material of the resin member 17 is different.
  • a resin having a light diffusibility is used as the material of the resin member 17 in the same manner as the puncture needle 15 of the eighteenth embodiment.
  • the resin having light diffusibility for example, a resin containing a molecule imparting light diffusibility can be used. Specifically, a resin that becomes cloudy due to the heterogeneity of the molecular structure can be used.
  • a resin As such a resin, OG198-55 (manufactured by Epoxy Technology, Inc.), which is an ultraviolet curable resin, can be used. Further, a thermosetting epoxy resin or an ultraviolet curable resin mixed with a pigment such as white titanium oxide or zirconium oxide can be used.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of the puncture needle 15 of the twenty-first embodiment.
  • the polishing process of the end face of the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is a rough polishing process.
  • the surface of the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is polished so as to be rougher than the surface roughness of the light incident end of the optical fiber 14.
  • the light incident end of the optical fiber 14 is one end opposite to the light emitting end 14 a of the optical fiber 14.
  • the puncture needle 15 of the twenty-first embodiment has a configuration other than the surface roughness of the light emitting end 14a of the optical fiber 14, as shown in FIG. 16, and the puncture needle of the seventeenth embodiment shown in FIG. 15 is the same.
  • the method of polishing the light emitting end 14a and the light incident end of the optical fiber 14 is the same as that of the puncture needle 15 of the fifth embodiment.
  • the end surface of the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is a rough polished surface, it is uniformly spread from the resin member 17 at a wider angle by the light diffusion by the rough polished surface. Light can be emitted. Thereby, the radiation angle of the photoacoustic wave generated in the photoacoustic wave generation part 16 can be expanded.
  • the puncture needle 15 of the 22nd embodiment is the same as the puncture needle 15 of the 21st embodiment shown in FIG. 16, but the material of the resin member 17 is different.
  • a resin having a light diffusibility is used as the material of the resin member 17 as in the puncture needle 15 of the twentieth embodiment.
  • the resin having light diffusibility for example, a resin containing a molecule imparting light diffusibility can be used. Specifically, a resin that becomes cloudy due to the heterogeneity of the molecular structure can be used.
  • a resin As such a resin, OG198-55 (manufactured by Epoxy Technology, Inc.), which is an ultraviolet curable resin, can be used. Further, a thermosetting epoxy resin or an ultraviolet curable resin mixed with a pigment such as white titanium oxide or zirconium oxide can be used.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of the puncture needle 15 of the twenty-third embodiment.
  • the surface roughness of the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is larger than the surface roughness of the light incident end of the optical fiber 14 like the puncture needle 15 of the twenty-first embodiment.
  • the polishing process is performed so as to be rough, the range in which the resin member 17 is provided is different.
  • the resin member 17 is provided not only on the end face of the light emitting end 14 a of the optical fiber 14 but also on the side face 14 b near the tip of the optical fiber 14.
  • the puncture needle 15 of 21st Embodiment is the same as that of the puncture needle 15 of 21st Embodiment.
  • the puncture needle 15 of the twenty-third embodiment since the resin member 17 is provided up to the side surface 14b in the vicinity of the tip of the optical fiber 14, the adhesion area of the resin member 17 can be increased and the adhesion force is increased. be able to. Further, the corner portion at the tip of the optical fiber 14 can be protected by the resin member 17.
  • the anchor effect due to the rough polished surface also contributes to the adhesive strength.
  • the puncture needle 15 of the twenty-fourth embodiment is the same in configuration as the puncture needle 15 of the twenty-third embodiment shown in FIG. 17, but the material of the resin member 17 is different.
  • a resin having a light diffusibility is used as the material of the resin member 17 in the same manner as the puncture needle 15 of the twenty-second embodiment.
  • the resin having light diffusibility for example, a resin containing a molecule imparting light diffusibility can be used. Specifically, a resin that becomes cloudy due to the heterogeneity of the molecular structure can be used.
  • a resin As such a resin, OG198-55 (manufactured by Epoxy Technology, Inc.), which is an ultraviolet curable resin, can be used. Further, a thermosetting epoxy resin or an ultraviolet curable resin mixed with a pigment such as white titanium oxide or zirconium oxide can be used.
  • the material of the photoacoustic wave generator 16 is a pigment that absorbs near-infrared light and has a high transmittance for light of wavelengths from ultraviolet to blue.
  • the present invention is not limited to this.
  • a thermosetting resin containing a pigment that absorbs near infrared light and transmits visible light may be used. Transmitting visible light may be a transmittance of 10% or more with respect to at least a part of the wavelength band of visible light.
  • pigments that absorb near infrared light and transmit visible light include CWO (cesium tungsten oxide), LaB 6 (lanthanum hexaboride), ATO (antimony tin oxide), ITO (indium tin oxide), and TiO ( Titanium black such as titanium oxide can be used.
  • the shape of the resin member 17 is not limited to the hemispherical shape, and may be formed in a shape having other curvature.
  • it may be formed in a spherical shape, an elliptical shape, or a conical shape having a curvature at the tip portion.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of the puncture needle 15 of the 25th embodiment.
  • the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is polished into a hemispherical shape.
  • the photoacoustic wave generation part 16 is formed so that the light emission end 14a grind
  • the puncture needle 15 of 1st Embodiment is the same as that of the puncture needle 15 of 1st Embodiment.
  • the light guided by the optical fiber 14 is emitted from the entire light emitting end 14a having a hemispherical surface. And since the light radiate
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of the puncture needle 15 of the 26th embodiment.
  • the polishing process of the end face of the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is a rough polishing process.
  • the surface of the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is polished so as to be rougher than the surface roughness of the light incident end of the optical fiber 14.
  • the light incident end of the optical fiber 14 is one end opposite to the light emitting end 14 a of the optical fiber 14.
  • the puncture needle 15 of the twenty-sixth embodiment is the same as the puncture needle 15 of the twenty-fifth embodiment except for the surface roughness of the light emitting end 14a of the optical fiber 14, as shown in FIG. is there. That is, the light emitting end 14a of the optical fiber 14 has a hemispherical shape.
  • the method of polishing the light emitting end 14a and the light incident end of the optical fiber 14 is the same as that of the puncture needle 15 of the fifth embodiment.
  • the puncture needle 15 of the twenty-sixth embodiment since the end surface of the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is a rough polished surface, the light is diffused by the rough polished surface so that the light emitting end 14a is uniformly spread over a wider angle. Can emit light. Thereby, the radiation angle of the photoacoustic wave generated in the photoacoustic wave generation part 16 can be expanded.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the puncture needle 15 of the 27th embodiment.
  • the material forming the photoacoustic wave generation unit 16 is supplied to the light emitting end 14a of the optical fiber 14 to form the photoacoustic wave generation unit 16, while the material is formed. With this adhesive force, the photoacoustic wave generator 16 and the tip of the optical fiber 14 are fixed to the inner wall of the puncture needle body 15a.
  • the puncture needle 15 of the twenty-seventh embodiment is such that the optical fiber 14 provided with the photoacoustic wave generation unit 16 is fixed to the inner wall of the puncture needle body 15a with a synthetic resin as an adhesive. It is.
  • the photoacoustic wave generator 16 is formed on the light emitting end 14a of the optical fiber 14. Then, thereafter, the optical fiber 14 provided with the photoacoustic wave generation unit 16 is inserted into the hollow portion 15c of the puncture needle body 15a, and the photoacoustic wave generation unit 16 is disposed at a desired position. Then, the adhesive resin 18 is supplied to the photoacoustic wave generator 16 and cured.
  • the adhesive resin 18 a thermosetting resin and a photo-curing resin can be used, but it is preferable to use a photo-curing resin with a simpler treatment process.
  • the photocurable resin for example, a resin that is cured by irradiation with visible light or a resin that is cured by irradiation with ultraviolet light can be used.
  • the photoacoustic wave generating part 16 is fixed by the adhesive resin 18.
  • the optical fiber 14 is inserted into the hollow portion 15c of the puncture needle body 15a, the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is protected by the photoacoustic wave generating unit 16, so that the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is It is possible to prevent the puncture needle body 15a from being broken by colliding with the insertion port or the inner wall of the optical fiber 14.
  • the puncture needle 15 of 27th Embodiment it is the same as that of the puncture needle 15 of 25th Embodiment.
  • the optical fiber 14 provided with the photoacoustic wave generation unit 16 without using the adhesive resin 18 may be disposed in the vicinity of the opening 15b of the puncture needle 15.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of the puncture needle 15 of the 28th embodiment.
  • the surface roughness of the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is larger than the surface roughness of the light incident end of the optical fiber 14, as with the puncture needle 15 of the twenty-sixth embodiment. Polishing treatment is performed so as to be rough.
  • the optical fiber 14 provided with the photoacoustic wave generator 16 is fixed to the inner wall of the puncture needle main body 15a by the adhesive resin 18. .
  • the optical fiber 14 provided with the photoacoustic wave generation unit 16 without using the adhesive resin 18 may be disposed in the vicinity of the opening 15b of the puncture needle 15.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view of the puncture needle 15 of the 29th embodiment.
  • the puncture needle 15 of the 29th embodiment is the same as the puncture needle 15 of the 25th embodiment shown in FIG. 18, but the material of the photoacoustic wave generation unit 16 is different.
  • Other configurations are the same as those of the puncture needle 15 of the twenty-fifth embodiment.
  • the photoacoustic wave generation unit 16 of the puncture needle 15 of the 29th embodiment for example, when near infrared light is used as laser light guided by the optical fiber 14, it absorbs near infrared light.
  • An ultraviolet curable resin or a photocurable resin containing a pigment having a high transmittance of light having a wavelength from ultraviolet to blue is used.
  • Examples of the pigment that absorbs near-infrared light and has high transmittance of light having a wavelength from ultraviolet to blue include CWO (cesium tungsten oxide), LaB 6 (lanthanum hexaboride), ATO (tin antimony oxide), Titanium black such as ITO (indium tin oxide) and TiO (titanium oxide) can be used.
  • the ultraviolet curable resin or the photocurable resin is efficiently cured in the formation process of the photoacoustic wave generation unit 16. be able to.
  • the material of the photoacoustic wave generator 16 is an ultraviolet ray containing a pigment that absorbs near-infrared light and has a high transmittance for light of wavelengths from ultraviolet to blue.
  • a curable resin or a light curable resin is used, the present invention is not limited to this.
  • a thermosetting resin including a pigment that absorbs near infrared light and transmits visible light may be used. Transmitting visible light may be a transmittance of 10% or more with respect to at least a part of the wavelength band of visible light.
  • pigments that absorb near infrared light and transmit visible light include CWO (cesium tungsten oxide), LaB 6 (lanthanum hexaboride), ATO (antimony tin oxide), ITO (indium tin oxide), and TiO ( Titanium black such as titanium oxide can be used.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view of the puncture needle 15 of the thirtieth embodiment.
  • the puncture needle 15 of the thirtieth embodiment is subjected to a polishing process so that the surface roughness of the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is rougher than the surface roughness of the light incident end of the optical fiber 14.
  • the light incident end of the optical fiber 14 is one end opposite to the light emitting end 14 a of the optical fiber 14.
  • the puncture needle 15 of the 30th embodiment is the same as the puncture needle 15 of the 29th embodiment except for the surface roughness of the light emitting end 14a of the optical fiber 14, as shown in FIG. is there.
  • the light emitting end 14a of the optical fiber 14 has a hemispherical shape, and a pigment that absorbs near-infrared light and has a high transmittance of light of wavelengths from ultraviolet to blue as a material for the photoacoustic wave generation unit 16.
  • An ultraviolet curable resin or a light curable resin is used.
  • the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is not limited to a hemispherical shape, and may be formed in a shape having other curvatures. For example, you may make it form in the cone shape which has a curvature in a front-end
  • FIG. 24 is a diagram showing a configuration in the vicinity of the distal end portion of the puncture needle main body 15a of the puncture needle 15 of the thirty-first embodiment.
  • FIG. 24I shows a cross-sectional view including a central axis extending in the length direction of the puncture needle body 15a
  • FIG. 24II is a top view when the opening 15b side of the puncture needle body 15a is on the upper side.
  • a through hole 15e is formed in the wall portion 15d forming the hollow portion 15c of the puncture needle body 15a of the thirty-first embodiment.
  • the through-hole 15e is a hole that penetrates from the hollow portion 15c of the puncture needle body 15a to the outside of the puncture needle body 15a, and is desirably formed by high-precision laser processing.
  • the through hole 15e is formed in a circular shape.
  • the diameter of the through-hole 15e is preferably larger than the diameter of the optical fiber from the viewpoint of propagation efficiency of the photoacoustic wave, fixation of the photoacoustic wave generation unit 16, and strength of the puncture needle body 15a, and is 80 ⁇ m or more and the puncture needle It is desirable that it is about 30% to 60% of the diameter of the 15 hollow portions 15c.
  • the center C of the through hole 15e is preferably near the tip of the puncture needle body 15a.
  • the vicinity of the tip of the puncture needle body 15a is a photoacoustic wave that can image the position of the tip of the puncture needle 15 with the accuracy required for the puncture operation when the photoacoustic wave generator 16 is disposed at the position of the through hole 15e. Can be generated.
  • the center C of the through-hole 15e is preferably in the opening 15b and, for example, within a range of 0.2 mm to 2 mm from the tip of the puncture needle body 15a.
  • the through hole 15e is located on a straight line L passing through the most distal position P of the puncture needle main body 15a in the wall portion 15d forming the hollow portion 15c of the puncture needle main body 15a and extending in the length direction of the puncture needle main body 15a. It is desirable to form. Furthermore, it is more preferable that the center C of the through hole 15e is located on the straight line L.
  • the through-hole 15e is circular.
  • the present invention is not limited to this, and an oval shape extending in the length direction of the puncture needle 15 may be used.
  • the shape of the through hole 15e may be a square, a rectangle extending in the length direction of the puncture needle 15, a shape between a circle and a square, or a shape between an ellipse and a rectangle.
  • the through hole 15e may be formed in a tapered shape. That is, the opening on the outer wall side may be larger than the opening on the inner wall side of the puncture needle main body 15a of the through hole 15e.
  • FIG. 25 shows a puncture needle 15 provided with an optical fiber 14 having a resin member 17 and a photoacoustic wave generator 16 in the same manner as the puncture needle 15 of the first embodiment with respect to the puncture needle main body 15a shown in FIG.
  • FIG. 25I shows a cross-sectional view including a central axis extending in the length direction of the puncture needle 15, and FIG. 25II is a top view when the opening 15b side of the puncture needle 15 is on the upper side.
  • the light emitting end 14a of the optical fiber 14 and the resin member 17 are disposed above the through hole 15e of the puncture needle main body 15a, and the resin A photoacoustic wave generator 16 is provided so as to cover the vicinity of the ends of the member 17 and the optical fiber 14.
  • the positions of the through hole 15e, the photoacoustic wave generation unit 16 and the resin member 17 are such that the photoacoustic wave generation unit 16 protrudes from the polishing surface 15f of the puncture needle 15 as shown in FIG.
  • it is preferably arranged as close to the tip of the puncture needle 15 as possible within a range that does not protrude from the polishing surface 15f.
  • the puncture needle 15 of the thirty-first embodiment is the same as the puncture needle 15 of the first embodiment with respect to other configurations.
  • the optical fiber 14 is inserted into the hollow portion 15c of the puncture needle body 15a, and the resin member 17 provided at the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is used. Is disposed on the through hole 15e. Thereafter, the material for forming the photoacoustic wave generation unit 16 is supplied to the resin member 17 and the through hole 15e is filled with the material, and the material is cured after filling.
  • the photoacoustic wave generated in the photoacoustic wave generation unit 16 is transmitted not only from the opening 15b but also from the through hole 15e.
  • the photoacoustic wave can be efficiently propagated on the surface side opposite to the opening 15b side of the puncture needle 15. Accordingly, since the photoacoustic wave from the through hole 15e can be detected even when the opening 15b is opposite to the ultrasonic probe 11, the tip of the puncture needle 15 can be detected with high sensitivity.
  • the photoacoustic wave generated in the photoacoustic wave generator 16 is emitted from the through hole 15e without being reflected by the inner wall of the wall 15d forming the hollow portion 15c, the metal inside the puncture needle 15 described above Generation of artifacts due to photoacoustic waves reflected by the surface (inner wall) can be suppressed.
  • the anchor effect can be obtained by filling the material forming the photoacoustic wave generating part 16 up to the through hole 15e and curing it, and the fixing of the photoacoustic wave generating part 16 can be strengthened.
  • FIG. 26 shows an embodiment of a puncture needle in which two through holes are provided in the puncture needle body.
  • FIG. 26I shows a cross-sectional view including a central axis extending in the length direction of the puncture needle 15 having two through-holes 15e
  • FIG. 26II is a view of the puncture needle 15 shown in FIG. It is.
  • the through hole 15e is provided at a position facing the puncture needle body 15a.
  • the photoacoustic wave generation part 16 and the resin member 17 are arrange
  • the optical fiber 14 is inserted into the puncture needle main body 15a, and a through hole 15e on the side where the photoacoustic wave generation unit 16 is provided (hereinafter referred to as a first through hole 15e).
  • the resin member 17 is disposed on the first through-hole 15e while confirming the position of the resin member 17 from the through-hole 15e on the opposite side (hereinafter referred to as the second through-hole 15e). Then, while supplying the material for forming the photoacoustic wave generating portion 16 from the second through hole 15e to the resin member 17, the first through hole 15e is filled with the material, and the material is cured after filling.
  • the photoacoustic wave from any one of the through holes 15e can be detected regardless of which of the first through hole 15e or the second through hole 15e is located on the ultrasonic probe 11 side. Can be detected with high sensitivity.
  • the two through holes 15e are provided.
  • the number is not limited to two, and four through holes may be provided in the orthogonal direction.
  • the puncture needle 15 of the thirty-first embodiment is an example in which a through-hole 15e is provided in the puncture needle body 15a of the puncture needle 15 of the first embodiment, but the puncture needle of the second to thirty-third embodiments. 15, similarly to the puncture needle 15 of the thirty-first embodiment, a through hole 15e is formed in the puncture needle main body 15a, and the light emitting end 14a of the resin member 17 or the polished optical fiber is provided above the through hole 15e.
  • the photoacoustic wave generator 16 may be formed so as to cover the resin member 17 or the light emitting end 14a of the polished optical fiber. Also, in the puncture needle 15 of the second to thirtieth embodiments, a plurality of through holes 15e may be formed.
  • the light emission end 14a of the optical fiber 14 and A primer layer 19 is preferably formed between the resin member 17.
  • the primer layer 19 is an adhesive layer that makes it easy to bond the light emitting end 14 a of the optical fiber 14 and the resin member 17, and is made of a material having adhesiveness to both the light emitting end 14 a of the optical fiber 14 and the resin member 17. It is a layer to be formed. By forming the primer layer 19 in this way, the adhesion between the optical fiber 14 and the resin member 17 can be improved.
  • a primer layer 19 is preferably formed between the light emitting end 14 a of the optical fiber 14 and the resin member 17.
  • the resin member 17 is immediately after the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is subjected to a rough polishing process. Alternatively, it is preferable to form the primer layer 19.
  • a primer layer 20 is preferably formed between the light emitting end 14 a of the optical fiber 14 and the photoacoustic wave generator 16.
  • the primer layer 20 is an adhesive layer that facilitates bonding of the light emitting end 14 a of the optical fiber 14 and the photoacoustic wave generating unit 16, and is applied to both the light emitting end 14 a of the optical fiber 14 and the photoacoustic wave generating unit 16. It is a layer formed from an adhesive material. By forming the primer layer 20 in this way, the adhesiveness between the optical fiber 14 and the photoacoustic wave generator 16 can be improved.
  • the light emission end 14a of the optical fiber 14 is also used in the puncture needle 15 of the twenty-eighth and thirtieth embodiments in which the light emission end 14a of the optical fiber 14 is roughly polished. It is preferable to form a primer layer 20 between the photoacoustic wave generator 16 and the photoacoustic wave generator 16.
  • the photoacoustic wave generator 16 or the primer layer 20 is formed immediately after the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is subjected to a rough polishing process. It is preferable to do.
  • the puncture needle 15 is considered as an insert, but the present invention is not limited to this.
  • the insert may be a radiofrequency ablation needle containing an electrode used for radiofrequency ablation, a catheter inserted into a blood vessel, or a catheter inserted into a blood vessel. It may be a guide wire.
  • the distal end portion of the tube does not need to be sharp, and the distal end portion may be cut at a right angle at a position where the resin member does not come out.
  • a liquid injection hole or a slit that also serves as a valve may be added to the side portion.
  • the insert of the present invention is not limited to a needle such as an injection needle, and may be a biopsy needle used for biopsy. That is, it may be a biopsy needle that can puncture a living body inspection object and collect a tissue of a biopsy site in the inspection object. In that case, a photoacoustic wave may be generated in a collection part (inhalation port) for aspirating and collecting tissue at a biopsy site.
  • the needle may be used as a guiding needle for puncturing up to a deep part, such as subcutaneous and intraabdominal organs.
  • the insert and photoacoustic measuring device of this invention are not limited only to the said embodiment, Various corrections are carried out from the structure of the said embodiment. Further, modifications and changes are also included in the scope of the present invention.
  • Photoacoustic image generating apparatus 11 Ultrasonic probe 12 Ultrasonic unit 13 Laser unit 14 Optical fiber 14a Light emitting end 14b Side surface 15 Puncture needle 15a Puncture needle main body 15b Opening 15c Hollow part 15d Wall part 15e Through-hole 15f Polishing surface 16 Photoacoustic wave generation unit 17 Resin member 18 Adhesive resin 19 Primer layer 20 Primer layer 21 Reception circuit 22 Reception memory 23 Data separation unit 24 Photoacoustic image generation unit 25 Ultrasonic image generation unit 26 Image output unit 27 Transmission control circuit 28 Control Part 30 image display part 70 optical cable 72 connector C through hole center L straight line P puncture needle main body position Y arrow

Abstract

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穿刺針本体と、穿刺針本体の中空部に、穿刺針本体の長さ方向に沿って設けられた光ファイバと、穿刺針本体の先端側に配置される光ファイバ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、光ファイバの光出射端に設けられた樹脂部材が、曲率を有する形状で形成されている。

Description

挿入物およびその挿入物を備えた光音響計測装置
 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(たとえば特開2009-031262号公報参照)。
 また、光音響イメージングに関し、特開2015-231582号公報には、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。
 ここで、たとえば特開2015-231582号公報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、上述したように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が、通常、光ファイバの光出射端は平坦に研磨されており、その平坦面から光が出射される。
 したがって、光の照射を受ける光音響波発生部は平坦な光ファイバの近傍であり、平坦面を振動面として光音響波が発せられることから、穿刺針の長さ方向に平行な方向(穿刺針の挿入方向)に対して最も強い光音響波を発するような音響出力の角度分布を示す指向性となる。
 したがって、たとえば穿刺針を被検体に刺した状態で穿刺針から光音響波を発生させ、被検体の表面に配置された超音波探触子によって光音響波を検出した場合、上述したような光音響波の指向性のため、通常穿刺針に対して側方に配置される超音波探触子による光音響波の検出感度が低下する問題がある。
 また、上述したように穿刺針から強い指向性をもった光音響波が出射された場合、被検体内において光音響波が反射し、その反射された光音響波が超音波探触子によって検出されるため、穿刺針の先端位置と対応しない位置に強い信号を示すいわゆるアーチファクトの発生要因となる問題がある。
 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、導光部材の光出射端が、曲率を有する形状で形成されている。
 また、上記本発明の挿入物において、導光部材の光出射端は、半球形状を有するものとできる。
 また、上記本発明の挿入物において、導光部材は、光ファイバと、光ファイバの光出射端に設けられ、曲率を有する形状で形成された樹脂部材であって光を透過する樹脂部材とを有することができる。
 また、上記本発明の挿入物において、樹脂部材は、光拡散性を有する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、樹脂部材は、光拡散性を付与する顔料を含むことができる。
 また、上記本発明の挿入物において、樹脂部材は、光拡散性を付与する分子を含むことができる。
 また、上記本発明の挿入物においては、光ファイバの光出射端の表面粗さを、光ファイバの光入射端の表面粗さよりも粗くすることができる。
 また、上記本発明の挿入物においては、光ファイバと樹脂部材との間に、プライマ層を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、樹脂部材は、紫外線硬化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、導光部材は、光ファイバからなるものとし、光ファイバの光出射端は、曲率を有する形状に研磨されたものとできる。
 また、上記本発明の挿入物においては、光ファイバの光出射端の表面粗さを、光ファイバの光入射端の表面粗さよりも粗くすることができる。
 また、上記本発明の挿入物においては、光ファイバと光音響波発生部との間に、プライマ層を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、導光部材によって導光された光を吸収する顔料を含む紫外線硬化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、紫外線硬化樹脂は、光音響波発生部を挿入物本体に固定する接着剤として機能するものとできる。
 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とすることができる。
 また、上記本発明の挿入物において、挿入物本体は、カテーテルとすることができる。
 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。
 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、導光部材の光出射端が、曲率を有する形状で形成されているので、光音響波の指向性が広がり、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。
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および第2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3および第4の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図 第5および第6の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図 第7および第8の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図 第9および第10の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図 第11および第12の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図 第13および第14の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図 第15および第16の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図 第17および第18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 第19および第20の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図 第21および第22の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図 第23および第24の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図 第25の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図 第26の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図 第27の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図 第28の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図 第29の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図 第30の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図 第31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31の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図 複数の貫通孔を設けた穿刺針の一実施形態を示す図 光ファイバと樹脂部材との間にプライマ層を設けた穿刺針の一実施形態を示す図 光ファイバと光音響波発生部との間にプライマ層を設けた穿刺針の一実施形態を示す図
 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。本実施形態の光音響画像生成装置10は、穿刺針の構成に特徴を有するものであるが、まずは光音響画像生成装置10全体の構成について説明する。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、シリンジまたは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の先端部近傍の構成を示す図である。図2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いる。図2に示すように、穿刺針15は、穿刺針本体15aと、光ファイバ14と、樹脂部材17と、光音響波発生部16とを備えている。なお、本実施形態においては、光ファイバ14と樹脂部材17が、本発明の導光部材に相当するものである。
 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。
 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、樹脂部材17が設けられており、樹脂部材17および光ファイバ14の先端部分を覆うように光音響波発生部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、樹脂部材17に入射される。
 樹脂部材17は、光ファイバ14によって導光された光を透過する樹脂から形成されたものであり、本実施形態においては、光ファイバ14の光出射端14aに対して半球形状で形成されている。光ファイバ14によって導光された光に対する樹脂部材17の透過率は、80%以上であることが好ましい。樹脂部材17の材料としては、たとえばエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂などを用いることができる。樹脂部材17の材料としては、紫外線硬化樹脂などの光硬化樹脂または熱硬化樹脂であることが好ましい。そして、本実施形態においては、この材料の硬化前の液状のときに光ファイバ14の光出射端14aに一度接触させて付着させることによって、その表面張力により半球形状の樹脂部材17を形成する。半球形状の樹脂部材17の直径は、光ファイバ14の直径と同等であることが好ましい。
 光ファイバ14によって導光され、樹脂部材17に入射された光は、樹脂部材17の半球形状の表面から出射される。これにより光の出射を平面でなくすることができる。
 光音響波発生部16は、上述したように樹脂部材17および光ファイバ14の先端部分を覆うように設けられ、樹脂部材17から出射された光を吸収して光音響波を発生するものである。本実施形態においては、半球形状の樹脂部材17の表面全体から出射された光が光音響波発生部16に入射され半球面が断熱膨張により振動するので、図2において矢印で示すように、光音響波の放射角度を広げることができる。これにより、超音波探触子11の光音響波の検出感度を向上させることができ、かつアーチファクトの発生を抑制することができる。
 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、たとえば光を吸収する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、アクリル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、カーボンブラックまたはTiO(酸化チタン)などのチタ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、熱硬化樹脂または光硬化性樹脂などを用いることができる。光音響波発生部16は、熱硬化樹脂または光硬化性樹脂の接着力によって穿刺針本体15aの内壁に固定される。
 なお、図2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。また、図2に示す穿刺針15において、光音響波発生部16は、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。
 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としては、リニア超音波探触子、コンベクス超音波探触子、またはセクター超音波探触子などを用いることができる。また、2次元アレイを用いても良い。
 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、本実施形態においては、プログラムをプロセッサによって実行することによって各部を機能させるようにしたが、これに限らず、一部または全部の機能をハードウェアによって実現するようにしてもよい。ハードウェアの構成としては、特に限定されるものではなく、複数のIC(Integrated Circuit)、ASIC(application specific integrated circuit)、FPGA(field-programmable gate array)、メモリおよびでディスクリート部品からなる回路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、たとえば整相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、整相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3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、樹脂部材17から光音響波発生部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4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、上述したように半球形状の樹脂部材17から光を出射し、これにより光音響波の出射方向を広げ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。
 本発明の第2の実施形態の穿刺針15は、その構成については、図1に示す第1の実施形態の穿刺針15と同様であるが、樹脂部材17の材料が異なる。第2の実施形態の穿刺針15においては、樹脂部材17の材料として光拡散性を有する樹脂を用いる。光拡散性を有する樹脂としては、たとえば光拡散性を付与する分子を含む樹脂を用いることができる。具体的には、分子構造の不均一性により白濁した樹脂を用いることができる。このような樹脂としては、紫外線硬化樹脂であるOG198-55(Epoxy Technology, Inc.製)を用いることができる。また、白色酸化チタンまたは酸化ジルコニウムなどの顔料を混合した熱硬化エポキシ樹脂あるいは紫外線硬化樹脂などを用いることができる。第2の実施形態の穿刺針15によれば、樹脂部材17の材料として光拡散性を有する樹脂を用いるようにしたので、樹脂部材17における光拡散によって、樹脂部材17からより広い角度で均一に光を出射させることができる。これにより光音響波発生部16において発生する光音響波の放射角度を広げることができる。
 次に、本発明の第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、光ファイバ14の光出射端14aの端面に半球形状の樹脂部材17を設けるようにしたが、第3の実施形態の穿刺針15は、光出射端14aの端面だけでなく、光ファイバ14の先端近傍の側面14bにも樹脂部材17を設けるようにしたものである。
 図5は、第3の実施形態の穿刺針15の断面図である。図5に示すように、第3の実施形態の穿刺針15においては、光ファイバ14の光出射端14aの端面だけでなく、光ファイバ14の先端近傍の側面14bにも樹脂部材17が設けられている。その他の構成については、第1の実施形態の穿刺針15と同様である。第3の実施形態の樹脂部材17も、樹脂部材17の材料の硬化前の液状のときに光ファイバ14の光出射端14aを浸して引き抜くことによって形成することができる。第2の実施形態の穿刺針15によれば、光ファイバ14の先端近傍の側面14bまで樹脂部材17を設けるようにしたので、樹脂部材17の接着面積を広げることができ、接着力を強くすることができる。また、光ファイバ14の先端の角部を樹脂部材17によって保護することができる。
 次に、本発明の第4の実施形態の穿刺針15について説明する。第4の実施形態の穿刺針15は、その構成については、図5に示す第3の実施形態の穿刺針15と同様であるが、樹脂部材17の材料が異なる。第4の実施形態の穿刺針15においては、樹脂部材17の材料として、第2の実施形態の穿刺針15と同様に、光拡散性を有する樹脂を用いる。光拡散性を有する樹脂としては、たとえば光拡散性を付与する分子を含む樹脂を用いることができる。具体的には、分子構造の不均一性により白濁した樹脂を用いることができる。このような樹脂としては、紫外線硬化樹脂であるOG198-55(Epoxy Technology, Inc.製)を用いることができる。また、白色酸化チタンまたは酸化ジルコニウムなどの顔料を混合した熱硬化エポキシ樹脂あるいは紫外線硬化樹脂などを用いることができる。
 次に、本発明の第5の実施形態の穿刺針15について説明する。図6は、第5の実施形態の穿刺針15の断面図である。第5の実施形態の穿刺針15は、光ファイバ14の光出射端14aの端面の研磨処理を粗い研磨処理としたものである。具体的には、光ファイバ14の光出射端14aの表面粗さが、光ファイバ14の光入射端の表面粗さよりも粗くなるように研磨処理を施したものである。光ファイバ14の光入射端は、光ファイバ14の光出射端14aとは反対側の一端である。なお、第5の実施形態の穿刺針15は、図6に示すように、光ファイバ14の光出射端14aの表面粗さ以外の構成については、第1の実施形態の穿刺針15と同様である。研磨面が粗いことによるアンカー効果も樹脂部材17と光ファイバ14の接着力に寄与する。
 光ファイバ14の光出射端14aと光入射端は、それぞれ異なる粒度の研磨粉を用いて研磨処理が施されることによって、異なる表面粗さに処理される。具体的には、光ファイバ14の光出射端14aは、たとえば3.0μm、12.0μmまたは30.0μmの粒度の研磨粉を仕上げに用いて研磨処理が行われる。また、光ファイバ14の光入射端は、光ファイバ14の光出射端14aよりも細かい粒度の研磨粉が用いられ、たとえば0.3μmや1.0μmの粒度の研磨粉が用いられて研磨処理が行われる。
 第5の実施形態の穿刺針15によれば、光ファイバ14の光出射端14aの端面を粗い研磨面としたので、その粗い研磨面による光拡散によって、樹脂部材17からより広い角度で均一に光を出射させることができる。これにより光音響波発生部16において発生する光音響波の放射角度を広げることができる。
 次に、本発明の第6の実施形態の穿刺針15について説明する。第6の実施形態の穿刺針15は、その構成については、図6に示す第5の実施形態の穿刺針15と同様であるが、樹脂部材17の材料が異なる。第6の実施形態の穿刺針15においては、第2の実施形態の穿刺針15と同様に、樹脂部材17の材料として光拡散性を有する樹脂を用いる。光拡散性を有する樹脂としては、たとえば光拡散性を付与する分子を含む樹脂を用いることができる。具体的には、分子構造の不均一性により白濁した樹脂を用いることができる。このような樹脂としては、紫外線硬化樹脂であるOG198-55(Epoxy Technology, Inc.製)を用いることができる。また、白色酸化チタンまたは酸化ジルコニウムなどの顔料を混合した熱硬化エポキシ樹脂あるいは紫外線硬化樹脂などを用いることができる。
 第6の実施形態の穿刺針15によれば、樹脂部材17の材料として光拡散性を有する樹脂を用いるようにしたので、樹脂部材17における光拡散によって、樹脂部材17からより広い角度で均一に光を出射させることができる。これにより光音響波発生部16において発生する光音響波の放射角度を広げることができる。
 次に、本発明の第7の実施形態の穿刺針15について説明する。図7は、第7の実施形態の穿刺針15の断面図である。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、光ファイバ14の光出射端14aの表面粗さが、光ファイバ14の光入射端の表面粗さよりも粗くなるように研磨処理を施したものであるが、樹脂部材17を設ける範囲が異なる。第7の実施形態の穿刺針15は、第3の実施形態の穿刺針15と同様に、光ファイバ14の光出射端14aの端面だけでなく、光ファイバ14の先端近傍の側面14bにも樹脂部材17を設けるようにしたものである。その他の構成については、第5の実施形態の穿刺針15と同様である。第7の実施形態の穿刺針15によれば、光ファイバ14の先端近傍の側面14bまで樹脂部材17を設けるようにしたので、樹脂部材17の接着面積を広げることができ、接着力を強くすることができる。また、光ファイバ14の先端の角部を樹脂部材17によって保護することができる。また、研磨面が粗いことによるアンカー効果も接着力に寄与する。
 次に、本発明の第8の実施形態の穿刺針15について説明する。第8の実施形態の穿刺針15は、その構成については、図7に示す第7の実施形態の穿刺針15と同様であるが、樹脂部材17の材料が異なる。第8の実施形態の穿刺針15においては、樹脂部材17の材料として、第6の実施形態の穿刺針15と同様に、光拡散性を有する樹脂を用いる。光拡散性を有する樹脂としては、たとえば光拡散性を付与する分子を含む樹脂を用いることができる。具体的には、分子構造の不均一性により白濁した樹脂を用いることができる。このような樹脂としては、紫外線硬化樹脂であるOG198-55(Epoxy Technology, Inc.製)を用いることができる。また、白色酸化チタンまたは酸化ジルコニウムなどの顔料を混合した熱硬化エポキシ樹脂あるいは紫外線硬化樹脂などを用いることができる。
 次に、本発明の第9の実施形態の穿刺針15について説明する。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14aに供給して光音響波発生部16を形成しながら、その材料の接着力によって、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の内壁に固定するようにしたが、第9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の内壁に固定するようにしたものである。
 図8は、第9の実施形態の穿刺針15の断面図である。第9の実施形態の穿刺針15の製造方法としては、まず、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を所望の位置に配置する。そして、光音響波発生部16に対して接着剤樹脂18を供給し、硬化させる。接着剤樹脂18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。
 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を接着剤樹脂18によって固定するようにすれば、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9の実施形態の穿刺針15の樹脂部材17などのその他の構成については、第1の実施形態の穿刺針15と同様である。なお、接着剤樹脂18を使用せず、光音響波発生部16が設けられた光ファイバ14を、穿刺針15の開口15b近傍に配置したものでもよい。
 次、本発明の第10の実施形態の穿刺針15について説明する。第10の実施形態の穿刺針は、その構成については、図8に示す第9の実施形態の穿刺針15と同様であるが、樹脂部材17の材料が異なる。第10の実施形態の穿刺針15においては、樹脂部材17の材料として光拡散性を有する樹脂を用いる。光拡散性を有する樹脂としては、たとえば光拡散性を付与する分子を含む樹脂を用いることができる。具体的には、分子構造の不均一性により白濁した樹脂を用いることができる。このような樹脂としては、紫外線硬化樹脂であるOG198-55(Epoxy Technology, Inc.製)を用いることができる。また、白色酸化チタンまたは酸化ジルコニウムなどの顔料を混合した熱硬化エポキシ樹脂あるいは紫外線硬化樹脂などを用いることができる。なお、接着剤樹脂18を使用せず、光音響波発生部16が設けられた光ファイバ14を、穿刺針15の開口15b近傍に配置したものでもよい。
 次に、本発明の第11の実施形態の穿刺針15について説明する。第11の実施形態の穿刺針15は、第9の実施形態の穿刺針15とは樹脂部材17を設ける範囲が異なる。第11の実施形態の穿刺針15は、光出射端14aの端面だけでなく、光ファイバ14の先端近傍の側面14bにも樹脂部材17を設けるようにしたものである。
 図9は、第11の実施形態の穿刺針15の断面図である。図9に示すように、第11の実施形態の穿刺針15においては、光ファイバ14の光出射端14aの端面だけでなく、光ファイバ14の先端近傍の側面14bにも樹脂部材17が設けられている。その他の構成については、第9の実施形態の穿刺針15と同様である。第11の実施形態の穿刺針15によれば、光ファイバ14の先端近傍の側面14bまで樹脂部材17を設けるようにしたので、樹脂部材17の接着面積を広げることができ、接着力を強くすることができる。また、光ファイバ14の先端の角部を樹脂部材17によって保護することができる。なお、接着剤樹脂18を使用せず、光音響波発生部16が設けられた光ファイバ14を、穿刺針15の開口15b近傍に配置したものでもよい。
 次に、本発明の第12の実施形態の穿刺針15について説明する。第12の実施形態の穿刺針15は、その構成については、図9に示す第11の実施形態の穿刺針15と同様であるが、樹脂部材17の材料が異なる。第12の実施形態の穿刺針15においては、樹脂部材17の材料として、第10の実施形態の穿刺針15と同様に、光拡散性を有する樹脂を用いる。光拡散性を有する樹脂としては、たとえば光拡散性を付与する分子を含む樹脂を用いることができる。具体的には、分子構造の不均一性により白濁した樹脂を用いることができる。このような樹脂としては、紫外線硬化樹脂であるOG198-55(Epoxy Technology, Inc.製)を用いることができる。また、白色酸化チタンまたは酸化ジルコニウムなどの顔料を混合した熱硬化エポキシ樹脂あるいは紫外線硬化樹脂などを用いることができる。なお、接着剤樹脂18を使用せず、光音響波発生部16が設けられた光ファイバ14を、穿刺針15の開口15b近傍に配置したものでもよい。
 次に、本発明の第13の実施形態の穿刺針15について説明する。図10は、第13の実施形態の穿刺針15の断面図である。第13の実施形態の穿刺針15は、図8に示す第9の実施形態の穿刺針15において、光ファイバ14の光出射端14aの端面の研磨処理を粗い研磨処理としたものである。具体的には、光ファイバ14の光出射端14aの表面粗さが、光ファイバ14の光入射端の表面粗さよりも粗くなるように研磨処理を施したものである。光ファイバ14の光入射端は、光ファイバ14の光出射端14aとは反対側の一端である。なお、第13の実施形態の穿刺針15は、図10に示すように、光ファイバ14の光出射端14aの表面粗さ以外の構成については、第9の実施形態の穿刺針15と同様である。
 光ファイバ14の光出射端14aと光入射端の研磨処理の方法については、第5の実施形態の穿刺針15と同様である。
 第13の実施形態の穿刺針15によれば、光ファイバ14の光出射端14aの端面を粗い研磨面としたので、その粗い研磨面による光拡散によって、樹脂部材17からより広い角度で均一に光を出射させることができる。これにより光音響波発生部16において発生する光音響波の放射角度を広げることができる。なお、接着剤樹脂18を使用せず、光音響波発生部16が設けられた光ファイバ14を、穿刺針15の開口15b近傍に配置したものでもよい。
 次に、本発明の第14の実施形態の穿刺針15について説明する。第14の実施形態の穿刺針15は、その構成については、図10に示す第13の実施形態の穿刺針15と同様であるが、樹脂部材17の材料が異なる。第14の実施形態の穿刺針15においては、第2の実施形態の穿刺針15と同様に、樹脂部材17の材料として光拡散性を有する樹脂を用いる。光拡散性を有する樹脂としては、たとえば光拡散性を付与する分子を含む樹脂を用いることができる。具体的には、分子構造の不均一性により白濁した樹脂を用いることができる。このような樹脂としては、紫外線硬化樹脂であるOG198-55(Epoxy Technology, Inc.製)を用いることができる。また、白色酸化チタンまたは酸化ジルコニウムなどの顔料を混合した熱硬化エポキシ樹脂あるいは紫外線硬化樹脂などを用いることができる。第14の実施形態の穿刺針15によれば、樹脂部材17の材料として光拡散性を有する樹脂を用いるようにしたので、樹脂部材17における光拡散によって、樹脂部材17からより広い角度で均一に光を出射させることができる。これにより光音響波発生部16において発生する光音響波の放射角度を広げることができる。なお、接着剤樹脂18を使用せず、光音響波発生部16が設けられた光ファイバ14を、穿刺針15の開口15b近傍に配置したものでもよい。
 次に、本発明の第15の実施形態の穿刺針15について説明する。図11は、第15の実施形態の穿刺針15の断面図である。第15の実施形態の穿刺針15は、光ファイバ14の光出射端14aの端面だけでなく、光ファイバ14の先端近傍の側面14bにも樹脂部材17を設けるようにしたものである。その他の構成については、第13の実施形態の穿刺針15と同様である。第15の実施形態の穿刺針15によれば、光ファイバ14の先端近傍の側面14bまで樹脂部材17を設けるようにしたので、樹脂部材17の接着面積を広げることができ、接着力を強くすることができる。また、光ファイバ14の先端の角部を樹脂部材17によって保護することができる。なお、接着剤樹脂18を使用せず、光音響波発生部16が設けられた光ファイバ14を、穿刺針15の開口15b近傍に配置したものでもよい。
 次に、本発明の第16の実施形態の穿刺針15について説明する。第16の実施形態の穿刺針15は、その構成については、図11に示す第15の実施形態の穿刺針15と同様であるが、樹脂部材17の材料が異なる。第16の実施形態の穿刺針15においては、樹脂部材17の材料として、第14の実施形態の穿刺針15と同様に、光拡散性を有する樹脂を用いる。光拡散性を有する樹脂としては、たとえば光拡散性を付与する分子を含む樹脂を用いることができる。具体的には、分子構造の不均一性により白濁した樹脂を用いることができる。このような樹脂としては、紫外線硬化樹脂であるOG198-55(Epoxy Technology, Inc.製)を用いることができる。また、白色酸化チタンまたは酸化ジルコニウムなどの顔料を混合した熱硬化エポキシ樹脂あるいは紫外線硬化樹脂などを用いることができる。なお、接着剤樹脂18を使用せず、光音響波発生部16が設けられた光ファイバ14を、穿刺針15の開口15b近傍に配置したものでもよい。
 次に、本発明の第17の実施形態の穿刺針15について説明する。図12は、第17の実施形態の穿刺針15の断面図である。第17の実施形態の穿刺針15は、その構成については、図1に示す第1の実施形態の穿刺針15と同様であるが、光音響波発生部16の材料が異なる。その他の構成は、第1の実施形態の穿刺針15と同様である。
 第17の実施形態の穿刺針15の光音響波発生部16の材料としては、たとえば光ファイバ14によって導光される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、紫外から青色までの波長の光の透過率が高い顔料を含む紫外線硬化樹脂または光硬化樹脂を用いる。
 近赤外光を吸収し、かつ紫外から青色までの波長の光の透過率が高い顔料としては、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13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14は、TiOの光の透過特性を示す図である。なお、図15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、紫外から青色までの波長の光の透過率が高いとは、紫外から青色まで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10%以上の透過率であればよい。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。また、硬化条件として紫外から青色までの波長の光の入射光量や入射時間を変えられるため、上記のような材料であれば近赤外における吸収率と硬化する波長における透過率のバランスを取れば良い。
 このように、光音響波発生部16を形成する材料として、上述したような材料を用いることによって、光音響波発生部16の形成過程において、紫外線硬化樹脂または光硬化樹脂を効率的に硬化させることができる。
 次に、本発明の第18の実施形態の穿刺針15について説明する。第18の実施形態の穿刺針15は、その構成については、図12に示す第17の実施形態の穿刺針15と同様であるが、樹脂部材17の材料が異なる。第18の実施形態の穿刺針15においては、樹脂部材17の材料として光拡散性を有する樹脂を用いる。光拡散性を有する樹脂としては、たとえば光拡散性を付与する分子を含む樹脂を用いることができる。具体的には、分子構造の不均一性により白濁した樹脂を用いることができる。このような樹脂としては、紫外線硬化樹脂であるOG198-55(Epoxy Technology, Inc.製)を用いることができる。また、白色酸化チタンまたは酸化ジルコニウムなどの顔料を混合した熱硬化エポキシ樹脂あるいは紫外線硬化樹脂などを用いることができる。
 次に、本発明の第19の実施形態の穿刺針15について説明する。第19の実施形態の穿刺針15は、第17の実施形態の穿刺針15とは樹脂部材17を設ける範囲が異なる。第19の実施形態の穿刺針15は、光出射端14aの端面だけでなく、光ファイバ14の先端近傍の側面14bにも樹脂部材17を設けるようにしたものである。
 図15は、第19の実施形態の穿刺針15の断面図である。図15に示すように、第19の実施形態の穿刺針15においては、光ファイバ14の光出射端14aの端面だけでなく、光ファイバ14の先端近傍の側面14bにも樹脂部材17が設けられている。その他の構成については、第17の実施形態の穿刺針15と同様である。第19の実施形態の穿刺針15によれば、光ファイバ14の先端近傍の側面14bまで樹脂部材17を設けるようにしたので、樹脂部材17の接着面積を広げることができ、接着力を強くすることができる。また、光ファイバ14の先端の角部を樹脂部材17によって保護することができる。
 次に、本発明の第20の実施形態の穿刺針15について説明する。第20の実施形態の穿刺針15は、その構成については、図15に示す第19の実施形態の穿刺針15と同様であるが、樹脂部材17の材料が異なる。第20の実施形態の穿刺針15においては、樹脂部材17の材料として、第18の実施形態の穿刺針15と同様に、光拡散性を有する樹脂を用いる。光拡散性を有する樹脂としては、たとえば光拡散性を付与する分子を含む樹脂を用いることができる。具体的には、分子構造の不均一性により白濁した樹脂を用いることができる。このような樹脂としては、紫外線硬化樹脂であるOG198-55(Epoxy Technology, Inc.製)を用いることができる。また、白色酸化チタンまたは酸化ジルコニウムなどの顔料を混合した熱硬化エポキシ樹脂あるいは紫外線硬化樹脂などを用いることができる。
 次に、本発明の第21の実施形態の穿刺針15について説明する。図16は、第21の実施形態の穿刺針15の断面図である。第21の実施形態の穿刺針15は、光ファイバ14の光出射端14aの端面の研磨処理を粗い研磨処理としたものである。具体的には、光ファイバ14の光出射端14aの表面粗さが、光ファイバ14の光入射端の表面粗さよりも粗くなるように研磨処理を施したものである。光ファイバ14の光入射端は、光ファイバ14の光出射端14aとは反対側の一端である。なお、第21の実施形態の穿刺針15は、図16に示すように、光ファイバ14の光出射端14aの表面粗さ以外の構成については、図12に示す第17の実施形態の穿刺針15と同様である。
 光ファイバ14の光出射端14aと光入射端の研磨処理の方法については、第5の実施形態の穿刺針15と同様である。
 第21の実施形態の穿刺針15によれば、光ファイバ14の光出射端14aの端面を粗い研磨面としたので、その粗い研磨面による光拡散によって、樹脂部材17からより広い角度で均一に光を出射させることができる。これにより光音響波発生部16において発生する光音響波の放射角度を広げることができる。
 次に、本発明の第22の実施形態の穿刺針15について説明する。第22の実施形態の穿刺針15は、その構成については、図16に示す第21の実施形態の穿刺針15と同様であるが、樹脂部材17の材料が異なる。第22の実施形態の穿刺針15においては、第20の実施形態の穿刺針15と同様に、樹脂部材17の材料として光拡散性を有する樹脂を用いる。光拡散性を有する樹脂としては、たとえば光拡散性を付与する分子を含む樹脂を用いることができる。具体的には、分子構造の不均一性により白濁した樹脂を用いることができる。このような樹脂としては、紫外線硬化樹脂であるOG198-55(Epoxy Technology, Inc.製)を用いることができる。また、白色酸化チタンまたは酸化ジルコニウムなどの顔料を混合した熱硬化エポキシ樹脂あるいは紫外線硬化樹脂などを用いることができる。
 次に、本発明の第23の実施形態の穿刺針15について説明する。図17は、第23の実施形態の穿刺針15の断面図である。第23の実施形態の穿刺針15は、第21の実施形態の穿刺針15のように、光ファイバ14の光出射端14aの表面粗さが、光ファイバ14の光入射端の表面粗さよりも粗くなるように研磨処理を施したものであるが、樹脂部材17を設ける範囲が異なる。第23の実施形態の穿刺針15は、光ファイバ14の光出射端14aの端面だけでなく、光ファイバ14の先端近傍の側面14bにも樹脂部材17を設けるようにしたものである。その他の構成については、第21の実施形態の穿刺針15と同様である。第23の実施形態の穿刺針15によれば、光ファイバ14の先端近傍の側面14bまで樹脂部材17を設けるようにしたので、樹脂部材17の接着面積を広げることができ、接着力を強くすることができる。また、光ファイバ14の先端の角部を樹脂部材17によって保護することができる。また、研磨面が粗いことによるアンカー効果も接着力に寄与する。
 次に、本発明の第24の実施形態の穿刺針15について説明する。第24の実施形態の穿刺針15は、その構成については、図17に示す第23の実施形態の穿刺針15と同様であるが、樹脂部材17の材料が異なる。第24の実施形態の穿刺針15においては、樹脂部材17の材料として、第22の実施形態の穿刺針15と同様に、光拡散性を有する樹脂を用いる。光拡散性を有する樹脂としては、たとえば光拡散性を付与する分子を含む樹脂を用いることができる。具体的には、分子構造の不均一性により白濁した樹脂を用いることができる。このような樹脂としては、紫外線硬化樹脂であるOG198-55(Epoxy Technology, Inc.製)を用いることができる。また、白色酸化チタンまたは酸化ジルコニウムなどの顔料を混合した熱硬化エポキシ樹脂あるいは紫外線硬化樹脂などを用いることができる。
 なお、第17~第24の実施形態の穿刺針15においては、光音響波発生部16の材料としては、近赤外光を吸収し、紫外から青色までの波長の光の透過率が高い顔料を含む紫外線硬化樹脂または光硬化樹脂を用いるようにしたが、これに限らず、たとえば近赤外光を吸収し、可視光を透過する顔料を含む熱硬化樹脂を用いるようにしてもよい。可視光を透過するとは、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10%以上の透過率であればよい。近赤外光を吸収し、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)、ITO(スズ酸化インジウム)およびTiO(酸化チタン)などのチタンブラックなどを用いることができる。
 また、第1~第24の実施形態の穿刺針15において、樹脂部材17の形状は、半球形状に限らず、その他の曲率を有する形状で形成するようにしてもよい。たとえば球形状に形成したり、楕円形状に形成するようにしてもよいし、先端部分に曲率を有する円錐形状に形成するようにしてもよい。
 次に、本発明の第25の実施形態の穿刺針15について説明する。上記第1~第24の実施形態の穿刺針15においては、光ファイバ14の光出射端14aに、曲率を有する形状の樹脂部材17を設けるようにしたが、これに限らず、光ファイバ14の光出射端14aを、曲率を有する形状に研磨するようにしてもよい。図18は、第25の実施形態の穿刺針15の断面図である。
 第25の実施形態の穿刺針15においては、図18に示すように、光ファイバ14の光出射端14aが半球形状に研磨されている。そして、この半球形状に研磨された光出射端14aおよび光ファイバ14の先端近傍を覆うように光音響波発生部16が形成されている。その他の構成については、第1の実施形態の穿刺針15と同様である。
 光ファイバ14によって導光された光は、半球形状の表面を有する光出射端14a全体から出射される。そして、半球形状の光出射端14aの表面全体から出射された光が光音響波発生部16に入射されるので、図18において矢印で示すように、光音響波の放射角度を広げることができる。これにより、超音波探触子11の光音響波の検出感度を向上させることができ、かつアーチファクトの発生を抑制することができる。
 次に、本発明の第26の実施形態の穿刺針15について説明する。図19は、第26の実施形態の穿刺針15の断面図である。
 第26の実施形態の穿刺針15は、光ファイバ14の光出射端14aの端面の研磨処理を粗い研磨処理としたものである。具体的には、光ファイバ14の光出射端14aの表面粗さが、光ファイバ14の光入射端の表面粗さよりも粗くなるように研磨処理を施したものである。光ファイバ14の光入射端は、光ファイバ14の光出射端14aとは反対側の一端である。なお、第26の実施形態の穿刺針15は、図19に示すように、光ファイバ14の光出射端14aの表面粗さ以外の構成については、第25の実施形態の穿刺針15と同様である。すなわち、光ファイバ14の光出射端14aが半球形状を有する。
 光ファイバ14の光出射端14aと光入射端の研磨処理の方法については、第5の実施形態の穿刺針15と同様である。
 第26の実施形態の穿刺針15によれば、光ファイバ14の光出射端14aの端面を粗い研磨面としたので、その粗い研磨面による光拡散によって、光出射端14aからより広い角度で均一に光を出射させることができる。これにより光音響波発生部16において発生する光音響波の放射角度を広げることができる。
 次に、本発明の第27の実施形態の穿刺針15について説明する。図20は、第27の実施形態の穿刺針15の断面図である。
 上述した第25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14aに供給して光音響波発生部16を形成しながら、その材料の接着力によって、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の内壁に固定する。これに対し、第27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の内壁に固定するようにしたものである。
 第27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を所望の位置に配置する。そして、光音響波発生部16に対して接着剤樹脂18を供給し、硬化させる。接着剤樹脂18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。
 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を接着剤樹脂18によって固定するようにすれば、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27の実施形態の穿刺針15のその他の構成については、第25の実施形態の穿刺針15と同様である。なお、接着剤樹脂18を使用せず、光音響波発生部16が設けられた光ファイバ14を、穿刺針15の開口15b近傍に配置したものでもよい。
 次に、本発明の第28の実施形態の穿刺針15について説明する。図21は、第28の実施形態の穿刺針15の断面図である。
 第28の実施形態の穿刺針15は、第26の実施形態の穿刺針15と同様に、光ファイバ14の光出射端14aの表面粗さが、光ファイバ14の光入射端の表面粗さよりも粗くなるように研磨処理を施したものである。さらに、第27の実施形態の穿刺針15と同様に、光音響波発生部16が設けられた光ファイバ14を、接着剤樹脂18によって穿刺針本体15aの内壁に固定するようにしたものである。その他の構成については、第25の実施形態の穿刺針15と同様である。なお、接着剤樹脂18を使用せず、光音響波発生部16が設けられた光ファイバ14を、穿刺針15の開口15b近傍に配置したものでもよい。
 次に、本発明の第29の実施形態の穿刺針15について説明する。図22は、第29の実施形態の穿刺針15の断面図である。第29の実施形態の穿刺針15は、その構成については、図18に示す第25の実施形態の穿刺針15と同様であるが、光音響波発生部16の材料が異なる。その他の構成は、第25の実施形態の穿刺針15と同様である。
 第29の実施形態の穿刺針15の光音響波発生部16の材料としては、たとえば光ファイバ14によって導光される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、紫外から青色までの波長の光の透過率が高い顔料を含む紫外線硬化樹脂または光硬化樹脂を用いる。
 近赤外光を吸収し、かつ紫外から青色までの波長の光の透過率が高い顔料としては、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)、ITO(スズ酸化インジウム)およびTiO(酸化チタン)などのチタンブラックなどを用いることができる。
 このように、光音響波発生部16を形成する材料として、上述したような材料を用いることによって、光音響波発生部16の形成過程において、紫外線硬化樹脂または光硬化樹脂を効率的に硬化させることができる。
 なお、第29の実施形態の穿刺針15においては、光音響波発生部16の材料としては、近赤外光を吸収し、紫外から青色までの波長の光の透過率が高い顔料を含む紫外線硬化樹脂または光硬化樹脂を用いるようにしたが、これに限らず、たとえば近赤外光を吸収し、可視光を透過する顔料を含む熱硬化樹脂を用いるようにしてもよい。可視光を透過するとは、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10%以上の透過率であればよい。近赤外光を吸収し、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)、ITO(スズ酸化インジウム)およびTiO(酸化チタン)などのチタンブラックなどを用いることができる。
 次に、本発明の第30の実施形態の穿刺針15について説明する。図23は、第30の実施形態の穿刺針15の断面図である。
 第30の実施形態の穿刺針15は、光ファイバ14の光出射端14aの表面粗さが、光ファイバ14の光入射端の表面粗さよりも粗くなるように研磨処理を施したものである。光ファイバ14の光入射端は、光ファイバ14の光出射端14aとは反対側の一端である。なお、第30の実施形態の穿刺針15は、図23に示すように、光ファイバ14の光出射端14aの表面粗さ以外の構成については、第29の実施形態の穿刺針15と同様である。すなわち、光ファイバ14の光出射端14aが半球形状を有し、光音響波発生部16の材料として、近赤外光を吸収し、紫外から青色までの波長の光の透過率が高い顔料を含む紫外線硬化樹脂または光硬化樹脂を用いる。
 また、第25~第30の実施形態の穿刺針15において、光ファイバ14の光出射端14aは、半球形状に限らず、その他の曲率を有する形状で形成するようにしてもよい。たとえば先端部分に曲率を有する円錐形状に形成するようにしてもよい。
 次に、本発明の第31の実施形態の穿刺針15について説明する。図24は、第31の実施形態の穿刺針15の穿刺針本体15aの先端部近傍の構成を示す図である。図24I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24II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24Iおよび図24IIに示すように、第31の実施形態の穿刺針本体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。
 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、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、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。
 なお、本実施形態においては、貫通孔15eを円形としたが、これに限らず、穿刺針15の長さ方向に延びる楕円形としてもよい。また、貫通孔15eの形状は、正方形、穿刺針15の長さ方向に延びる長方形、円形と正方形との間の形状、または楕円形と長方形との間の形状などとしてもよい。また、貫通孔15e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。
 図25は、図24に示す穿刺針本体15aに対して、第1の実施形態の穿刺針15と同様に、樹脂部材17を有する光ファイバ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25I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25II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25Iおよび図25IIに示すように、第31の実施形態の穿刺針15においては、穿刺針本体15aの貫通孔15eの上方に光ファイバ14の光出射端14aおよび樹脂部材17が配置され、樹脂部材17および光ファイバ14の先端近傍を覆うように、光音響波発生部16が設けられている。
 図25に示す穿刺針15において、貫通孔15e、光音響波発生部16および樹脂部材17の位置は、図25I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。
 なお、第31の実施形態の穿刺針15は、その他の構成については、第1の実施形態の穿刺針15と同様である。
 第31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に設けられた樹脂部材17を貫通孔15e上に配置する。その後、樹脂部材17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。
 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、超音波探触子11に対して開口15bが反対向きであっても貫通孔15eからの光音響波を検出できるため穿刺針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チ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。
 また、上記第31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26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26Iは、2つの貫通孔15eを有する穿刺針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26IIは、図26Iに示す穿刺針15を矢印Y方向から見た図である。
 図26に示す穿刺針15においては、貫通孔15eは、穿刺針本体15aの対向する位置に設けられている。そして、2つの貫通孔15eのうちの一方の貫通孔15eに対して、光音響波発生部16および樹脂部材17が配置されている。
 図26に示す穿刺針15の製造方法としては、穿刺針本体15a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15e(以下、第1の貫通孔15eという)とは反対側の貫通孔15e(以下、第2の貫通孔15eという)から樹脂部材17の位置を確認しながら、第1の貫通孔15e上に樹脂部材17が配置される。そして、第2の貫通孔15eから樹脂部材17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。
 図26に示す穿刺針15のように、2つの貫通孔15eを設けることによって、2つの貫通孔15eから光音響波を伝搬させることができる。したがって、第1の貫通孔15eまたは第2の貫通孔15eのどちらが超音波探触子11側に位置していてもいずれかの貫通孔15eからの光音響波を検出できるため穿刺針15の先端を感度良く検出することができる。
 なお、図26に示す穿刺針15においては、2つの貫通孔15e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。
 なお、第31の実施形態の穿刺針15は、第1の実施形態の穿刺針15の穿刺針本体15aに貫通孔15eを設けた例であるが、第2~第30の実施形態の穿刺針15においても、第31の実施形態の穿刺針15と同様に、穿刺針本体15aに貫通孔15eを形成し、その貫通孔15eの上方に樹脂部材17または研磨された光ファイバの光出射端14aを配置し、樹脂部材17または研磨された光ファイバの光出射端14aを覆うように光音響波発生部16を形成するようにしてもよい。また、第2~第30の実施形態の穿刺針15においても、複数の貫通孔15eを形成するようにしてもよい。
 また、上記第5の実施形態の穿刺針15のように、光ファイバ14の光出射端14aを粗く研磨した穿刺針15においては、図27に示すように、光ファイバ14の光出射端14aと樹脂部材17との間に、プライマ層19を形成することが好ましい。プライマ層19は、光ファイバ14の光出射端14aと樹脂部材17とを接着し易くする接着層であり、光ファイバ14の光出射端14aと樹脂部材17との両方に接着性を有する材料から形成される層である。このようにプライマ層19を形成することによって、光ファイバ14と樹脂部材17との接着性を向上させることができる。
 また、上記第5の実施形態の穿刺針15と同様に光ファイバ14の光出射端14aを粗く研磨した第6~第8、第13~第16、第21~第24の実施形態の穿刺針15においても、光ファイバ14の光出射端14aと樹脂部材17との間に、プライマ層19を形成することが好ましい。
 また、第5~第8、第13~第16、第21~第24の実施形態の穿刺針15においては、光ファイバ14の光出射端14aに粗い研磨処理を施した直後に、樹脂部材17またはプライマ層19を形成することが好ましい。
 また、上記第26の実施形態の穿刺針15のように、光ファイバ14の光出射端14aを半球形状に研磨し、かつその表面を粗く研磨した穿刺針15において、図28に示すように、光ファイバ14の光出射端14aと光音響波発生部16との間に、プライマ層20を形成することが好ましい。プライマ層20は、光ファイバ14の光出射端14aと光音響波発生部16とを接着し易くする接着層であり、光ファイバ14の光出射端14aと光音響波発生部16との両方に接着性を有する材料から形成される層である。このようにプライマ層20を形成することによって、光ファイバ14と光音響波発生部16との接着性を向上させることができる。
 また、上記第26の実施形態の穿刺針15と同様に光ファイバ14の光出射端14aを粗く研磨した第28および第30の実施形態の穿刺針15においても、光ファイバ14の光出射端14aと光音響波発生部16との間に、プライマ層20を形成することが好ましい。
 また、第26、第28および第30の実施形態の穿刺針15においては、光ファイバ14の光出射端14aに粗い研磨処理を施した直後に、光音響波発生部16またはプライマ層20を形成することが好ましい。
 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。特に、カテーテルにおいては管の先端部は鋭利である必要はなく、先端部は樹脂部材が出ない程度の位置で直角にカットされていればよい。また、カテーテルの先端部が光音響波を発生する樹脂で埋められている代わりに側方部に液注入用の穴あるいは弁の役割を兼ねるスリットが追加されていてもよい。
 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。
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
14 光ファイバ
14a 光出射端
14b 側面
15 穿刺針
15a 穿刺針本体
15b 開口
15c 中空部
15d 壁部
15e 貫通孔
15f 研磨面
16 光音響波発生部
17 樹脂部材
18 接着剤樹脂
19 プライマ層
20 プライマ層
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
70 光ケーブル
72 コネクタ
C 貫通孔の中心
L 直線
P 穿刺針本体の最先端の位置
Y 矢印

Claims (17)

  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、
     前記導光部材の光出射端が、曲率を有する形状で形成されている挿入物。
  2.  前記導光部材の光出射端が、半球形状を有する請求項1記載の挿入物。
  3.  前記導光部材が、光ファイバと、前記光ファイバの光出射端に設けられ、前記曲率を有する形状で形成された樹脂部材であって光を透過する樹脂部材とを有する請求項1または2記載の挿入物。
  4.  前記樹脂部材が、光拡散性を有する樹脂から形成されている請求項3記載の挿入物。
  5.  前記樹脂部材が、光拡散性を付与する顔料を含む請求項4記載の挿入物。
  6.  前記樹脂部材が、光拡散性を付与する分子を含む請求項4記載の挿入物。
  7.  前記光ファイバの光出射端の表面粗さが、前記光ファイバの光入射端の表面粗さよりも粗い請求項3から6いずれか1項記載の挿入物。
  8.  前記光ファイバと前記樹脂部材との間に、プライマ層が形成されている請求項3から7いずれか1項記載の挿入物。
  9.  前記樹脂部材が、紫外線硬化樹脂からなる請求項3から8いずれか1項記載の挿入物。
  10.  前記導光部材が、光ファイバからなるものであり、前記光ファイバの光出射端が、前記曲率を有する形状に研磨されている請求項1記載の挿入物。
  11.  前記光ファイバの光出射端の表面粗さが、前記光ファイバの光入射端の表面粗さよりも粗い請求項10記載の挿入物。
  12.  前記光ファイバと前記光音響波発生部との間に、プライマ層が形成されている請求項10または11記載の挿入物。
  13.  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吸収する顔料を含む紫外線硬化樹脂から形成された請求項1から12いずれか1項記載の挿入物。
  14.  前記紫外線硬化樹脂が、前記光音響波発生部を前記挿入物本体に固定する接着剤として機能する請求項13記載の挿入物。
  15.  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14いずれか1項記載の挿入物。
  16.  前記挿入物本体が、カテーテルである請求項1から14いずれか1項記載の挿入物。
  17.  請求項1から16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。
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