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WO2018061806A1 - 挿入物およびその挿入物を備えた光音響計測装置並びに挿入物の製造方法 - Google Patents

挿入物およびその挿入物を備えた光音響計測装置並びに挿入物の製造方法 Download PDF

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WO2018061806A1
WO2018061806A1 PCT/JP2017/033345 JP2017033345W WO2018061806A1 WO 2018061806 A1 WO2018061806 A1 WO 2018061806A1 JP 2017033345 W JP2017033345 W JP 2017033345W WO 2018061806 A1 WO2018061806 A1 WO 2018061806A1
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WO
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light
insert
photoacoustic
photoacoustic wave
puncture needle
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PCT/JP2017/033345
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覚 入澤
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Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
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Publication date
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Definitions

  • the present invention includes a photoacoustic wave generation unit that generates a photoacoustic wave by absorbing light, and an insert in which at least a part is inserted into a subject, a photoacoustic measurement apparatus including the insert, and an insert It relates to the manufacturing method.
  • 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
  • Patent Literature 1 proposes a puncture needle provided with a photoacoustic wave generation unit that absorbs light and generates a photoacoustic wave near the tip.
  • a puncture needle provided with a photoacoustic wave generation unit that absorbs light and generates a photoacoustic wave near the tip.
  • 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 photoacoustic wave generated from the photoacoustic wave generator is emitted mainly from an opening formed at the tip of the puncture needle. Is done.
  • the opening at the tip of the puncture needle is directed toward the blood vessel, so that when the insertion is performed without directing the surface on the opening side of the puncture needle toward the ultrasonic probe. Since the photoacoustic wave is reflected by the metal surface inside the puncture needle opposite to the opening side of the puncture needle, the signal intensity of the photoacoustic wave detected by the ultrasonic probe is weakened, and the tip of the puncture needle There is a problem that the visibility of is weakened.
  • a photoacoustic wave reflected by a metal surface inside the puncture needle and traveling in a direction different from the direction of the ultrasonic probe may cause a strong artifact in an unintended place.
  • the present invention aims to provide an insert that can detect the tip of an insert such as a puncture needle with high sensitivity, a photoacoustic measuring device including the insert, and a method for manufacturing the insert. It is what.
  • 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 through-hole is formed in the wall portion forming the hollow portion, and the photoacoustic wave generation portion is fixed to the through-hole.
  • the through hole can have a shape extending in the length direction from the direction orthogonal to the length direction of the insert body.
  • the same material as the photoacoustic wave generating part can be filled in the through hole, and the tip part of the photoacoustic wave generating part and the light guide member can be fixed to the wall part.
  • the photoacoustic wave generating part can be fixed to the through hole with resin, and the resin can be filled into the through hole.
  • the resin is preferably a photo-curing resin.
  • the photocurable resin is preferably a resin that is cured by visible light or ultraviolet light.
  • the photoacoustic wave generating part can be formed from a black resin.
  • the photoacoustic wave generation unit can be formed of a material that transmits visible light.
  • the photoacoustic wave generation unit can be formed of a material that transmits visible light and absorbs near infrared light.
  • the photoacoustic wave generation unit can be formed of a material containing a pigment that transmits visible light and absorbs near infrared light and a photo-curing resin.
  • the light guide member is preferably an optical fiber.
  • the insert body is preferably a needle that is punctured by the subject.
  • 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 photoacoustic wave generation unit can be formed of a material that transmits visible light, and the light source unit emits light absorbed by the photoacoustic wave generation unit. 1 light source and a second light source that emits visible light.
  • the first light source can emit near-infrared light.
  • the second light source can emit visible light from the surface of the casing of the light source unit to the outside.
  • the light source unit includes an optical member that causes the light emitted from the first light source and the visible light emitted from the second light source to enter the light guide member of the insert. Can be provided.
  • the optical member can include a multiplexing prism.
  • the optical member can include a fiber combiner.
  • the optical member can include a condensing lens that condenses both the light emitted from the first light source and the light emitted from the second light source.
  • an optical member guides the light radiate
  • the light emitted from the first optical fiber is incident on the light guide member at the positions of the light emitting end of the first optical fiber and the light emitting end of the second optical fiber.
  • a fiber switching unit that switches between the first position and the second position where the light emitted from the second optical fiber enters the light guide member can be provided.
  • the light guide member is inserted into the hollow portion of the insert, the light emission end of the light guide member is disposed on the through hole, and then the light emission end of the light guide member.
  • the material for forming the photoacoustic wave generating part is supplied to the through hole, and the through hole is filled with the material. After the filling, the material is cured.
  • a second method for manufacturing an insert according to the present invention is a method for manufacturing an insert in which a photoacoustic wave generation unit in an insertion unit is formed of a material that transmits light guided by a light guide member. After forming the photoacoustic wave generating part at the light emitting end of the member, the light guide member provided with the photoacoustic wave generating part is inserted into the hollow part of the insert, and the photoacoustic wave generating part is placed over the through-hole. After being disposed on the photoacoustic wave generator, the photocurable resin is supplied to the photoacoustic wave generation unit, the through hole is filled with the photocurable resin, and the light guided by the light guide member is irradiated onto the photocurable resin. Harden.
  • the 3rd manufacturing method of the insert of the present invention is a manufacturing method of the insert formed from the material containing the photocuring resin which the photoacoustic wave generation part in the insertion part hardens with the light guided by the light guide member.
  • the light guide member is inserted into the hollow portion of the insert, and the light emitting end of the light guide member is disposed on the through hole, and then a material containing a photocurable resin with respect to the light emitting end of the light guide member. While being supplied, the through hole is filled with the above-described material, and is cured by irradiating the light curable resin with the light guided by the light guide member.
  • 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.
  • tip of an insert can be detected with sufficient sensitivity.
  • the block diagram which shows schematic structure of the photoacoustic image generation apparatus provided with the puncture needle using 1st Embodiment of the insert of this invention.
  • Flow chart for explaining photoacoustic image generation processing Flow chart for explaining ultrasonic image generation processing
  • the figure which shows one Embodiment of the puncture needle which provided multiple through-holes External view of an example of laser unit used for disconnection detection The figure which shows the internal structure of an example of the laser unit used for a disconnection detection
  • the figure which shows the internal structure of the other example of the laser unit used for a disconnection detection The figure which shows the internal structure of the other example of the laser unit used for a disconnection detection The figure which shows the internal structure of the other example of the laser unit used for a disconnection detection The figure which shows the internal structure of the other example of the laser unit used for a disconnection detection The
  • 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, 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 illustrating a configuration in the vicinity of the distal end portion of a puncture needle main body 15a (corresponding to an insert main body) that is a needle portion of the puncture needle 15.
  • FIG. 2I shows a cross-sectional view including a central axis extending in the length direction of the puncture needle main body 15a
  • FIG. 2II is a top view when the opening 15b side of the puncture needle main body 15a is on the upper side. As shown in FIGS.
  • the puncture needle body 15a is made of, for example, metal, and has an opening 15b at the tip and is formed in a hollow shape.
  • a through hole 15e is formed in the wall portion 15d forming the hollow portion 15c of the puncture needle body 15a.
  • 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 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 described later, fixation of the photoacoustic wave generator 16 and strength of the puncture needle body 15a, and is 80 ⁇ m or more, and It is desirable that the diameter is about 30% to 60% of the diameter of the hollow portion 15c of the puncture needle 15.
  • the center C of the through hole 15e is preferably near the tip of the puncture needle body 15a.
  • the vicinity of the distal end of the puncture needle body 15a is light that can image the position of the distal end of the puncture needle 15 with the accuracy required for the puncture operation when a photoacoustic wave generator 16 described later is disposed at the position of the through hole 15e. This is a position where an acoustic wave 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.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the puncture needle 15 provided with the optical fiber 14 and the photoacoustic wave generation unit 16 with respect to the puncture needle main body 15a shown in FIG.
  • FIG. 3I shows a cross-sectional view including a central axis extending in the length direction of the puncture needle 15, and
  • FIG. 3II is a top view when the opening 15b side of the puncture needle 15 is on the upper side.
  • the optical fiber 14 corresponding to the light guide member of the present invention is provided in the hollow portion 15c of the puncture needle body 15a along the length direction of the puncture needle body 15a.
  • a photoacoustic wave generator 16 is provided at one end (light emitting end) 14a of the optical fiber 14 on the distal end side of the puncture needle body 15a.
  • the light guided by the optical fiber in the optical cable 70 is guided by the optical fiber 14.
  • the optical fiber 14 may be coated.
  • polyimide, fluorine resin, acrylic resin, or the like can be used.
  • the positions of the through-hole 15e, the photoacoustic wave generation unit 16 and the tip of the optical fiber 14 are determined by the photoacoustic wave generation unit 16 polishing the puncture needle 15 as shown in FIG.
  • the photoacoustic wave generation unit 16 polishing the puncture needle 15 as shown in FIG.
  • it is arranged inside the puncture needle 15 so as not to jump out from the surface 15f, it is preferable to arrange it as close as possible to the tip of the puncture needle 15 as long as it does not jump out from the polishing surface 15f.
  • the photoacoustic wave generation unit 16 is provided at the light emitting end 14a of the optical fiber 14 as described above, and absorbs light emitted from the light emitting end 14a to generate a photoacoustic wave.
  • the photoacoustic wave generator 16 is fixed to the through hole 15e.
  • the optical fiber 14 is inserted into the hollow portion 15c of the puncture needle body 15a, and the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is disposed on the through hole 15e. Thereafter, while supplying a material for forming the photoacoustic wave generation unit 16 to the light emitting end 14a of the optical fiber 14, the through hole 15e is filled with the material, and the material is cured after filling.
  • 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, or a polyurethane resin mixed with a black pigment can be used. Moreover, you may make it mix
  • the synthetic resin a thermosetting resin or a photocurable resin can be used.
  • the photoacoustic wave generation unit 16 is drawn larger than the optical fiber 14. However, the photoacoustic wave generation unit 16 is approximately the same as the diameter of the optical fiber 14. May be the size.
  • 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. Therefore, 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.
  • 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.
  • the ultrasonic probe 11 is not limited to a linear ultrasonic probe, and may be a convex ultrasonic probe or a sector ultrasonic probe.
  • 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.
  • the hardware configuration of the ultrasonic unit 12 is not particularly limited. A plurality of integrated circuits (ICs), processors, ASICs (application specific integrated circuits), FPGAs (field-programmable gate arrays), memories, etc. It can implement
  • ICs integrated circuits
  • processors processors
  • ASICs application specific integrated circuits
  • FPGAs field-programmable gate arrays
  • memories etc. 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, for example, image reconstruction such as phase matching 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 phase matching 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 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. Further, in the present embodiment, since the photoacoustic wave can be emitted from the through hole 15e provided in the puncture needle 15 as described above, the visibility of the tip of the puncture needle 15 can be improved.
  • the through hole 15e formed in the puncture needle body 15a is formed in a circular shape, but the puncture needle 15 of the second embodiment has the through hole 15e. It is formed by an ellipse.
  • FIG. 6I shows a cross-sectional view of the puncture needle main body 15a of the puncture needle 15 of the second embodiment (a cross-sectional view including a central axis extending in the length direction of the puncture needle main body 15a), and FIG. 6II shows a puncture needle. It is a top view in case the opening 15b side of the main body 15a is the upper side.
  • the through-hole 15e in the puncture needle 15 of the second embodiment is formed by an ellipse extending in the length direction from the direction orthogonal to the length direction of the puncture needle body 15a.
  • the major axis of the through-hole 15e is preferably 0.3 mm to 2 mm longer than the minor axis from the viewpoint of propagation efficiency of the photoacoustic wave, fixation of the photoacoustic wave generator 16 and strength of the puncture needle body 15a.
  • the center C of the through-hole 15e is preferably near the tip of the puncture needle body 15a, as in the case where the through-hole 15e is circular, for example, within a range of 0.2 mm to 2 mm from the tip of the puncture needle body 15a. It is preferable that
  • 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.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration of the puncture needle 15 provided with the optical fiber 14 and the photoacoustic wave generation unit 16 with respect to the puncture needle main body 15a shown in FIG.
  • FIG. 7I shows a cross-sectional view including a central axis extending in the length direction of the puncture needle 15, and
  • FIG. 7II is a top view when the opening 15b side of the puncture needle 15 is on the upper side.
  • the through hole 15e is the same as the case where the through hole 15e is circular except that the shape of the through hole 15e is changed from a circle to an ellipse. As shown in FIGS.
  • the opening area of the through-hole 15e can be increased by making the shape of the through-hole 15e elliptical, the surface side opposite to the opening 15b side of the puncture needle 15 Therefore, the photoacoustic wave can be propagated more efficiently. Further, the anchor effect can be improved as compared with the case where the through hole 15e is circular.
  • the positions of the through holes 15e, the photoacoustic wave generation unit 16 and the tip of the optical fiber 14 are determined by the photoacoustic wave generation unit 16 polishing the puncture needle 15 as shown in FIG.
  • the photoacoustic wave generation unit 16 polishing the puncture needle 15 as shown in FIG.
  • it is arranged inside the puncture needle 15 so as not to jump out from the surface 15f, it is preferable to arrange it as close as possible to the tip of the puncture needle 15 as long as it does not jump out from the polishing surface 15f.
  • the puncture needle 15 of the third embodiment will be described.
  • the material for forming the photoacoustic wave generation unit 16 is supplied to the light emitting end of the optical fiber 14 to form the photoacoustic wave generation unit 16, and the material is used.
  • the tip portion of the photoacoustic wave generation unit 16 and the optical fiber 14 is fixed to the wall 15d of the puncture needle body 15a.
  • the puncture needle 15 of the third embodiment is The optical fiber 14 provided with the photoacoustic wave generating part 16 is fixed to the wall part 15d of the puncture needle main body 15a by a synthetic resin as an adhesive.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the puncture needle 15 of the third embodiment.
  • FIG. 8I shows a cross-sectional view including a central axis extending in the length direction of the puncture needle 15, and
  • FIG. 8II is a top view when the opening 15b side of the puncture needle 15 is on the upper side.
  • the photoacoustic wave generation unit 16 is formed at the light emitting end 14 a of the optical fiber 14. After that, 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 on the through hole 15e.
  • the through hole 15e is filled with the adhesive resin 17, and is cured after filling.
  • a thermosetting resin and a photocuring resin can be used, but it is preferable to use a photocuring resin with a simpler treatment process.
  • a 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 positions of the through holes 15e, the photoacoustic wave generating unit 16, the adhesive resin 17 and the tip of the optical fiber 14 are determined by the adhesive resin 17 as shown in FIG. 8I.
  • 15 is arranged inside the puncture needle 15 so as not to jump out from the polishing surface 15f, but as an actual arrangement, it is arranged as close as possible to the tip of the puncture needle 15 within a range not protruding from the polishing surface 15f. preferable.
  • the photocuring resin does not enter the inside of the puncture needle main body 15a too much because the range irradiated with light hardens.
  • the optical fiber 14 thus provided with the photoacoustic wave generating part 16 By inserting the optical fiber 14 thus provided with the photoacoustic wave generating part 16 into the hollow part 15c of the puncture needle body 15a and fitting the photoacoustic wave generating part 16 into the through hole 15e.
  • the arrangement of the photoacoustic wave generation unit 16 can be easily controlled, and the light emitting end 14a of the optical fiber 14 in the photoacoustic wave generation unit 16 can be easily arranged near the center of the through hole 15e. Thereby, a photoacoustic wave can be more efficiently propagated on the surface side opposite to the opening 15b side of the puncture needle 15.
  • 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 protected. It is possible to prevent the puncture needle body 15a from being broken by colliding with the insertion opening or the inner wall of the optical fiber 14.
  • the through hole 15e may be elliptical.
  • FIG. 9 is a diagram showing the puncture needle 15 of the fourth embodiment in which the through hole 15e of the puncture needle 15 of the third embodiment is elliptical.
  • FIG. 9I shows a cross-sectional view including a central axis extending in the length direction of the puncture needle 15 of the fourth embodiment, and
  • FIG. 9II is a top view when the opening 15b side of the puncture needle 15 is the upper side. is there.
  • the puncture needle 15 of the fourth embodiment is the same as the puncture needle 15 of the third embodiment, including the manufacturing method, except that the shape of the through hole 15e is elliptical.
  • the size and arrangement of the through hole 15e when the shape of the through hole 15e is an ellipse are the same as those of the puncture needle 15 of the second embodiment shown in FIG.
  • the position of the through hole 15e, the photoacoustic wave generation unit 16, the adhesive resin 17 and the tip of the optical fiber 14 is determined by the adhesive resin 17 as shown in FIG. 9I.
  • 15 is arranged inside the puncture needle 15 so as not to jump out from the polishing surface 15f, but as an actual arrangement, it is arranged as close as possible to the tip of the puncture needle 15 within a range not protruding from the polishing surface 15f. preferable.
  • the photocuring resin does not enter the inside of the puncture needle main body 15a too much because the range irradiated with light hardens.
  • the puncture needle 15 of the fifth embodiment will be described.
  • a black resin is used as a material for forming the photoacoustic wave generation unit 16, but the puncture needle 15 of the fifth embodiment uses an optical As a material for forming the acoustic wave generator 16, a material that absorbs the laser light emitted from the laser unit 13 and transmits visible light is used.
  • a material in which a synthetic resin is mixed with a pigment that absorbs near-infrared light and transmits visible light can be used.
  • the pigment that absorbs near-infrared light and transmits visible light include CWO (cesium tungsten oxide), LaB 6 (lanthanum hexaboride), ATO (antimony tin oxide), and ITO (indium tin oxide).
  • CWO cesium tungsten oxide
  • LaB 6 lanthanum hexaboride
  • ATO antimony tin oxide
  • ITO indium tin oxide
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the light transmission characteristics of CWO, LaB 6 , ATO, and ITO.
  • titanium black such as TiO (titanium oxide) may be used.
  • FIG. 11 is a diagram showing the light transmission characteristics of TiO.
  • the photoacoustic wave generation unit 16 may transmit visible light so long as it has a transmittance of 40% or more with respect to at least a part of the wavelength band of visible light.
  • the materials other than the material forming the photoacoustic wave generation unit 16 are the same as the puncture needle 15 of the first embodiment shown in FIG. 3 including the manufacturing method.
  • 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 photoacoustic wave generation unit 16 As described above, by using a material that absorbs the laser light emitted from the laser unit 13 and transmits visible light as a material for forming the photoacoustic wave generation unit 16, it is possible to detect disconnection of the optical fiber 14 to be described later. Can be used. That is, for example, when no breakage occurs in the optical fiber 14, the light guided by the optical fiber 14 is emitted as it is from the light exit end 14 a of the optical fiber 14 and further passes through the photoacoustic wave generator 16. It can be observed from the opening 15b of the puncture needle 15.
  • the optical fiber 14 when the optical fiber 14 is broken, the light guided by the optical fiber 14 leaks at the broken portion, so that it cannot be observed from the opening 15b of the puncture needle 15, or It can be observed only with weak intensity.
  • the disconnection of the optical fiber 14 can be detected.
  • the configuration for detecting disconnection of the optical fiber 14 will be described in detail later.
  • the through-hole 15e may be elliptical like the puncture needle 15 of the second embodiment.
  • the puncture needle 15 of the sixth embodiment in which the through hole 15e has an elliptical shape the puncture needle 15 and the manufacturing method of the second embodiment shown in FIG. It is the same including.
  • the size and arrangement of the through holes 15e when the shape of the through holes 15e is an ellipse are the same as those of the puncture needle 15 of the second embodiment shown in FIG.
  • the puncture needle 15 of 7th Embodiment is demonstrated.
  • the puncture needle 15 of the seventh embodiment absorbs the laser light emitted from the laser unit 13 as a material for forming the photoacoustic wave generation unit 16, and
  • An optical fiber 14 in which a photoacoustic wave generation unit 16 is formed using a material that transmits visible light and the above-described material is used with an adhesive as in the puncture needle 15 of the third embodiment shown in FIG. It is made to fix to the wall part 15d of the puncture needle main body 15a with a certain synthetic resin.
  • the puncture needle 15 of the third embodiment shown in FIG. 8 and the manufacturing method are the same.
  • the photoacoustic wave generation unit 16 is formed of a material that transmits visible light.
  • the adhesive resin 17 can be irradiated through the acoustic wave generator 16, whereby the adhesive resin 17 can be cured.
  • the above-mentioned CWO, LaB 6 , ATO, and TiO are used as the pigment contained in the photoacoustic wave generation unit 16, ultraviolet light is also transmitted, and therefore an ultraviolet light curable resin is also used as the adhesive resin 17. be able to.
  • the through hole 15e may have an elliptical shape like the puncture needle 15 of the second embodiment.
  • the puncture needle 15 of the eighth embodiment in which the through hole 15e has an elliptical shape is the same as the puncture needle 15 of the seventh embodiment, including the manufacturing method, except that the through hole 15e has an elliptical shape.
  • the size and arrangement of the through holes 15e are the same as those of the puncture needle 15 of the second embodiment shown in FIG.
  • the puncture needle 15 of the ninth embodiment absorbs the laser light emitted from the laser unit 13 as a material for forming the photoacoustic wave generator 16 in the puncture needle 15 of the first embodiment shown in FIG.
  • a photo-curing resin containing a pigment that transmits visible light is used.
  • CWO, LaB 6 , ATO, ITO, TiO, and the like can be used as a pigment that absorbs laser light (near infrared light) and transmits visible light.
  • visible light curable resin and ultraviolet light curable resin can be used as the light curable resin, but when visible light curable resin is used, visible light guided by the optical fiber 14 is visible light.
  • the photoacoustic wave generation part 16 can be formed by irradiating the cured resin. Further, when CWO, LaB 6 , ATO, and TiO are used as the pigment, ultraviolet light is also transmitted, and therefore, an ultraviolet light curable resin can also be used as the photocurable resin.
  • the materials other than the material forming the photoacoustic wave generation unit 16 are the same as those of the puncture needle 15 of the first embodiment.
  • the optical fiber 14 is inserted into the hollow portion 15c of the puncture needle body 15a, and the light emitting end 14a of the optical fiber 14 is disposed on the through hole 15e. To do. Then, the material including the pigment and the photo-curing resin is supplied to the light emitting end 14 a of the optical fiber 14, and the through hole 15 e is filled with the material and guided by the optical fiber 14. It hardens
  • the through hole 15e may have an elliptical shape like the puncture needle 15 of the second embodiment.
  • the puncture needle 15 of the tenth embodiment in which the through hole 15e has an elliptical shape is the same as the puncture needle 15 of the ninth embodiment, including the manufacturing method, except that the through hole 15e has an elliptical shape.
  • the size and arrangement of the through holes 15e are the same as those of the puncture needle 15 of the second embodiment shown in FIG.
  • the light guided by the optical fiber 14 is cured by irradiating the photocuring resin, and the photoacoustic wave generator 16 is formed and fixed.
  • the heat treatment step for curing the synthetic resin anew can be omitted.
  • the through hole 15e of the puncture needle 15 of the first to tenth embodiments 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.
  • the disconnection can be detected even when the puncture needle 15 does not have the through hole 15e.
  • FIG. 12 shows an embodiment of a puncture needle in which two through holes are provided in the puncture needle body.
  • FIG. 12I shows a cross-sectional view including a central axis extending in the length direction of the puncture needle 18 having two through holes 18e, and
  • FIG. 12II is a view of the puncture needle 18 shown in FIG. It is.
  • the through hole 18e is provided at a position facing the puncture needle body 18a.
  • the photoacoustic wave generation part 16 and the light emission end 14a of the optical fiber 14 are arrange
  • the photoacoustic wave generation unit 16 is the same as the puncture needle 15 of the first embodiment.
  • the optical fiber 14 is inserted into the puncture needle main body 18a, and a through hole 18e on the side where the photoacoustic wave generating unit 16 is provided (hereinafter referred to as a first through hole 18e).
  • the light emission of the optical fiber 14 on the first through hole 18e while confirming the position of the light emission end 14a of the optical fiber 14 from the through hole 18e on the opposite side (hereinafter referred to as the second through hole 18e).
  • An end 14a is disposed.
  • the tip of the puncture needle 18 can be detected with high sensitivity.
  • the two through holes 18e are provided.
  • the number is not limited to two, and four through holes may be provided in the orthogonal direction.
  • a plurality of through holes may be formed in the puncture needle main body 15a in the same manner as described above.
  • FIG. 13 is an external view of an example of a laser unit 13 used for disconnection detection
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an internal configuration of an example of the laser unit 13 used for disconnection detection.
  • a light source side connector 13b to which a connector 72 of an optical cable 70 is connected is provided on a side surface of the casing 13a.
  • the details of the connection mechanism are not shown.
  • a light emitting portion 13c from which visible light for detecting disconnection is emitted is provided on the upper surface of the housing 13a.
  • a pulsed laser light source 40 that emits a pulsed laser light emitted to the photoacoustic wave generating unit 16 of the puncture needle 15, and a pulsed laser emitted from the pulsed laser light source 40
  • a condensing lens 45 that makes light incident on an optical fiber in the optical cable 70 and a visible light source 43 that emits visible light for detecting disconnection are provided.
  • the light emitting portion 13c is formed of a member that is transparent to the visible light emitted from the visible light source 43, and transmits visible light emitted from the visible light source 43 toward the outside from the surface of the housing 13a. Let it emit.
  • a light incident end of the optical fiber 14 of the puncture needle 15 is brought close to the light emitting portion 13c and emitted from the light emitting portion 13c by a user such as a doctor.
  • the visible light is incident from the light incident end of the optical fiber 14.
  • the optical fiber 14 when the optical fiber 14 is not broken, the light guided by the optical fiber 14 is emitted as it is from the light emitting end 14a of the optical fiber 14, and further, the photoacoustic wave generating unit 16 can be observed through the opening 15 b of the puncture needle 15.
  • the light guided by the optical fiber 14 when the optical fiber 14 is broken, the light guided by the optical fiber 14 leaks at the broken portion, so that it cannot be observed from the opening 15b of the puncture needle 15, or It can be observed only with weak intensity.
  • the disconnection of the optical fiber 14 can be detected.
  • emission of visible light from the visible light source 43 is controlled by the control unit 28 of the ultrasonic unit 12 to which the laser unit 13 is connected.
  • the control unit 28 may cause the visible light source 43 to emit visible light in response to a user's instruction to detect disconnection from a predetermined input device (not shown).
  • emission of visible light from the visible light source 43 is stopped. It may be. Or you may detect automatically that the connector 72 was connected to the light source side connector 13b, and may stop emission of visible light.
  • the configuration of the laser unit 13 for detecting disconnection is not limited to the configuration shown in FIGS. 15 to 18 are diagrams showing the internal configuration of another embodiment of the laser unit 13 for detecting disconnection. Basically, in FIGS. 15 to 18, the visible light emitted from the visible light source 43 is made incident on the optical fiber in the optical cable 70 connected to the light source side connector 13b.
  • the disconnection detection laser unit 13 shown in FIG. 15 includes a collimating lens 41 that collimates the pulse laser light emitted from the pulse laser light source 40, and a condensing lens that transmits the pulse laser light emitted from the pulse laser light source 40. And a collimating prism 42 that reflects the visible light emitted from the visible light source 43 and enters the condenser lens 45, and a collimator that causes the visible light emitted from the visible light source 43 to enter the combining prism 42. And a lens 44.
  • the collimating lenses 41 and 44, the combining prism 42, and the condenser lens 45 correspond to the optical member of the present invention.
  • Visible light incident on the optical cable 70 is guided by the optical fiber in the optical cable 70 and then guided by the optical fiber 14 in the puncture needle 15. Then, by observing visible light emitted from the opening 15 b of the puncture needle 15, disconnection of the optical fiber in the optical cable 70 and the optical fiber 14 in the puncture needle 15 can be detected.
  • the disconnection detection laser unit 13 shown in FIG. 16 has a laser light optical fiber 46 that guides the pulse laser light emitted from the pulse laser light source 40 and a visible light that guides the visible light emitted from the visible light source 43.
  • the optical fiber 47 for light the fiber combiner 48 that combines the pulsed laser light guided by the optical fiber 46 for laser light and the visible light guided by the optical fiber 47 for visible light, and the light emitted from the fiber combiner 48.
  • a multiplexing optical fiber 49 that guides the pulsed laser beam and the visible light to enter the condensing lens 45.
  • the optical fiber for laser light 46, the optical fiber for visible light 47, the fiber combiner 48, the optical fiber for multiplexing 49, and the condenser lens 45 correspond to the optical members of the present invention. It is.
  • a condensing lens may be provided between the visible light source 43 and the visible light optical fiber 47 and between the pulse laser light source 40 and the laser light optical fiber 46.
  • a pulsed light LD Laser Diode
  • a visible light LED Light Emission Diode
  • a chip 52 and a visible light LED chip 53 are provided, and a drive control board 51 for driving them is provided.
  • the pulsed light LD chip 52 is disposed so that the focal position of the pulsed laser light emitted from the pulsed light LD chip 52 and condensed by the condenser lens 45 is positioned at the light incident end of the optical fiber of the optical cable 70. Yes. Thereby, the transmission efficiency to the optical fiber of the optical cable 70 can be maximized.
  • the visible light LED chip 53 is arranged at a position where the optical axis thereof is deviated from the optical axis of the pulsed light LD chip 52, so the focal position of the visible light emitted from the visible light LED chip 53 is not necessarily the optical cable 70. It is not located at the light incident end of the optical fiber.
  • the visible light emitted from the visible light LED chip 53 only needs to be incident on the optical fiber of the optical cable 70 to such an extent that disconnection can be detected.
  • the condenser lens 45 corresponds to the optical member of the present invention.
  • the disconnection detection laser unit 13 shown in FIG. 18 includes a first optical fiber 60 that guides the pulse laser beam emitted from the pulse laser light source 40 and a first optical fiber that guides the visible light emitted from the visible light source 43. 2 optical fibers 61.
  • the first optical fiber 60 and the second optical fiber 61 are installed in the fiber switching unit 62.
  • the fiber switching unit 62 is installed so as to be capable of reciprocating in the arrow Z direction shown in FIG. As the fiber switching unit 62 moves in the Z direction, the positions of the light emitting end of the first optical fiber 60 and the light emitting end of the second optical fiber 61 are changed so that the light emitted from the first optical fiber 60 is changed.
  • the first position where the light enters the condenser lens 45 and the second position where the light emitted from the second optical fiber 61 enters the condenser lens 45 are switched.
  • the first optical fiber 60, the second optical fiber 61, and the condenser lens 45 correspond to the optical member of the present invention. It is assumed that the length and arrangement of the first optical fiber 60 and the second optical fiber 61 are adjusted so that the first optical fiber 60 and the second optical fiber 61 bend sufficiently flexibly with respect to the movement of the fiber switching unit 62.
  • the pulse laser light source 40 and the visible light source 43 may be mounted on the fiber switching unit 62 and moved together.
  • 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 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. For example, the shape of the through-hole is changed from a circle to a square, and the shape of the hole is changed from an ellipse to a rectangle, or a shape in between is included in the scope of the invention. Or what changed the position of the through-hole of the front-end
  • Photoacoustic image generating apparatus 11 Ultrasonic probe 12 Ultrasonic unit 13 Laser unit 13a Case 13b Light source side connector 13c Light emitting part 14 Optical fiber 14a Light emitting end 15 Puncture needle 15a Puncture needle main body 15b Opening 15c Hollow part 15d Wall part 15e Through-hole 16 Photoacoustic wave generation part 17 Adhesive resin 21 Reception circuit 22 Reception memory 23 Data separation part 24 Photoacoustic image generation part 25 Ultrasonic image generation part 26 Image output part 27 Transmission control circuit 28 Control part 30 Image Display unit 40 Pulse laser light source 40 Visible light source 40 Pulse laser light source 41, 44 Collimating lens 42 Combined prism 43 Visible light source 45 Condensing lens 46 Optical fiber for laser light 47 Optical fiber for visible light 48 Fiber combiner 49 Optical fiber for combining 51 Drive control board 52 Pulse light LD chip 53 Visible light LED chip 60 1st optical fiber 61 2nd optical fiber 62 Fiber switching part 70 Optical

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Abstract

先端に開口（１５ｂ）を有し、少なくとも先端部分が被検体内に挿入される中空状に形成された穿刺針本体（１５ａ）と、穿刺針本体（１５ａ）の中空部（１５ｃ）に、穿刺針本体（１５ａ）の長さ方向に沿って設けられた光ファイバ（１４）と、穿刺針本体（１５ａ）の先端側に配置される光ファイバ（１４）の光出射端（１４ａ）に設けられ、その光出射端（１４ａ）から出射される光を吸収して光音響波を発生する光音響波発生部（１６）とを備え、中空部（１５ｃ）を形成する壁部（１５ｄ）に貫通孔（１５ｅ）が形成され、その貫通孔（１５ｅ）に対して光音響波発生部（１６）が固定されている。

Description

挿入物およびその挿入物を備えた光音響計測装置並びに挿入物の製造方法
　本発明は、光を吸収することによって光音響波を発生する光音響波発生部を備え、少なくとも一部が被検体に挿入される挿入物およびその挿入物を備えた光音響計測装置並びに挿入物の製造方法に関する。
　生体内部の状態を非侵襲で検査できる画像検査法の一種として、超音波検査法が知られている。超音波検査では、超音波の送信および受信が可能な超音波探触子が用いられる。超音波探触子から被検体（生体）に超音波を送信させると、その超音波は生体内部を進んでいき、組織界面で反射する。その反射超音波を超音波探触子によって受信し、反射超音波が超音波探触子に戻ってくるまでの時間に基づいて距離を計算することで、内部の様子を画像化することができる。
　また、光音響効果を利用して生体の内部を画像化する光音響イメージングが知られている。一般に光音響イメージングでは、パルスレーザ光を生体内に照射する。生体内部では、生体組織がパルスレーザ光のエネルギーを吸収し、そのエネルギーによる断熱膨張により超音波（光音響波）が発生する。この光音響波を超音波探触子などによって検出し、検出信号に基づいて光音響画像を構成することにより、光音響波に基づく生体内の可視化が可能である。
　また、光音響イメージングに関し、特許文献１には、光を吸収して光音響波を発生する光音響波発生部を先端付近に設けた穿刺針が提案されている。この穿刺針においては、穿刺針の先端まで光ファイバが設けられ、その光ファイバによって導光された光が光音響波発生部に照射される。光音響波発生部において発生した光音響波は超音波探触子によって検出され、その検出信号に基づいて光音響画像が生成される。光音響画像では、光音響波発生部の部分が輝点として現れ、光音響画像を用いて穿刺針の位置の確認が可能となる。
特開２０１５－２３１５８３号公報
　ここで、たとえば特許文献１に記載のような穿刺針を用いて光音響イメージングを行う場合、光音響波発生部から発生した光音響波は、主に穿刺針の先端に形成された開口から出射される。
　したがって、たとえば血管穿刺のような手技においては穿刺針の先端の開口は血管の方に向けられるため、穿刺針の開口側の面を超音波探触子の方に向けないで挿入された場合には、穿刺針の開口側とは反対側の穿刺針内部の金属面で光音響波が反射されるため、超音波探触子によって検出される光音響波の信号強度が弱まり、穿刺針の先端の視認性が弱まる問題がある。
　また、穿刺針内部の金属面で反射され、超音波探触子の方とは異なる方向に進んだ光音響波が、意図せぬ場所で強いアーティファクトを生じる可能性がある。
　本発明は、上記事情に鑑み、穿刺針などの挿入物の先端を感度良く検出することができる挿入物およびその挿入物を備えた光音響計測装置並びに挿入物の製造方法を提供することを目的とするものである。
　本発明の挿入物は、先端に開口を有し、少なくとも先端部分が被検体内に挿入される中空状に形成された挿入物本体と、挿入物本体の中空部に、挿入物本体の長さ方向に沿って設けられた導光部材と、挿入物本体の先端側に配置される導光部材の光出射端に設けられ、その光出射端から出射される光を吸収して光音響波を発生する光音響波発生部とを備え、中空部を形成する壁部に貫通孔が形成され、その貫通孔に対して光音響波発生部が固定されている。
　また、上記本発明の挿入物において、貫通孔は、挿入物本体の長さ方向に直交する方向よりも長さ方向に伸びた形状とすることができる。
　また、上記本発明の挿入物においては、貫通孔内に光音響波発生部と同じ材料を充填し、光音響波発生部および導光部材の先端部分を壁部に固定することができる。
　また、上記本発明の挿入物においては、光音響波発生部を、樹脂によって貫通孔に対して固定し、貫通孔内に樹脂を充填することができる。
　また、上記本発明の挿入物において、上記樹脂は、光硬化樹脂であることが好ましい。
　また、上記本発明の挿入物において、光硬化樹脂は、可視光または紫外光によって硬化する樹脂であることが好ましい。
　また、上記本発明の挿入物において、光音響波発生部は、黒色の樹脂から形成することができる。
　また、上記本発明の挿入物において、光音響波発生部は、可視光を透過する材料から形成することができる。
　また、上記本発明の挿入物において、光音響波発生部は、可視光を透過し、かつ近赤外を吸収する材料から形成することができる。
　また、上記本発明の挿入物において、光音響波発生部は、可視光を透過し、かつ近赤外を吸収する顔料と光硬化樹脂とを含む材料から形成することができる。
　また、上記本発明の挿入物において、導光部材は、光ファイバであることが好ましい。
　また、上記本発明の挿入物において、挿入物本体は、被検体に穿刺される針であることが好ましい。
　本発明の光音響計測装置は、上記本発明の挿入物と、挿入物の光音響波発生部によって吸収される光を出射する光源部と、挿入物の少なくとも一部が被検体内に挿入された後に、光音響波発生部から発せられた光音響波を検出する音響波検出部とを備える。
　また、上記本発明の光音響計測装置において、光音響波発生部は、可視光を透過する材料から形成することができ、光源部は、光音響波発生部に吸収される光を出射する第１の光源と、可視光を出射する第２の光源とをそれぞれ備えることができる。
　また、上記本発明の光音響計測装置において、第１の光源は、近赤外光を出射することができる。
　また、上記本発明の光音響計測装置において、第２の光源は、光源部の筐体の表面から外部に向かって可視光を出射することができる。
　また、上記本発明の光音響計測装置において、光源部は、第１の光源から出射された光および第２の光源から出射された可視光を、挿入物の導光部材に入射させる光学部材を備えることができる。
　また、上記本発明の光音響計測装置において、光学部材は、合波プリズムを含むことができる。
　また、上記本発明の光音響計測装置において、光学部材は、ファイバコンバイナを含むことができる。
　また、上記本発明の光音響計測装置において、光学部材は、第１の光源から出射された光と第２の光源から出射された光の両方を集光する集光レンズを含むことができる。
　また、上記本発明の光音響計測装置において、光学部材は、第１の光源から出射された光を導光する第１の光ファイバと第２の光源から出射された光を導光する第２の光ファイバとを含み、さらに、第１の光ファイバの光出射端および第２の光ファイバの光出射端の位置を、第１の光ファイバから出射された光が導光部材に入射される第１の位置と、第２の光ファイバから出射された光が導光部材に入射される第２の位置とに切り換えるファイバ切り換え部を備えることができる。
　本発明の挿入物の第１の製造方法は、挿入物の中空部内に導光部材を挿入して、導光部材の光出射端を貫通孔上に配置した後、導光部材の光出射端に対して光音響波発生部を形成する材料を供給しながら、かつ貫通孔を上記材料によって充填し、その充填後、上記材料を硬化させる。
　本発明の挿入物の第２の製造方法は、挿入部における光音響波発生部が導光部材によって導光された光を透過する材料から形成された挿入物の製造方法であって、導光部材の光出射端に光音響波発生部を形成した後、その光音響波発生部が設けられた導光部材を、挿入物の中空部内に挿入して、光音響波発生部を貫通孔上に配置した後、光音響波発生部に対して光硬化樹脂を供給しながら、かつ貫通孔を光硬化樹脂によって充填し、導光部材によって導光された光を光硬化樹脂に照射することによって硬化させる。
　本発明の挿入物の第３の製造方法は、挿入部における光音響波発生部が導光部材によって導光された光によって硬化する光硬化樹脂を含む材料から形成された挿入物の製造方法であって、挿入物の中空部内に導光部材を挿入して、導光部材の光出射端を貫通孔上に配置した後、導光部材の光出射端に対して光硬化樹脂を含む材料を供給しながら、かつ貫通孔を上記材料によって充填し、導光部材によって導光された光を光硬化樹脂に照射することによって硬化させる。
　本発明の挿入物は、先端に開口を有し、少なくとも先端部分が被検体内に挿入される中空状に形成された挿入物本体と、挿入物本体の中空部に、挿入物本体の長さ方向に沿って設けられた導光部材と、挿入物本体の先端側に配置される導光部材の光出射端に設けられ、その光出射端から出射される光を吸収して光音響波を発生する光音響波発生部とを備える。そして、中空部を形成する壁部に貫通孔が形成され、その貫通孔に対して光音響波発生部が固定されているので、挿入物の先端を感度良く検出することができる。
本発明の挿入物の第１の実施形態を用いた穿刺針を備えた光音響画像生成装置の概略構成を示すブロック図 第１の実施形態の穿刺針における穿刺針本体の先端部分の構成を示す図 第１の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図 光音響画像生成処理を説明するためのフローチャート 超音波画像生成処理を説明するためのフローチャート 第２の実施形態の穿刺針における穿刺針本体の先端部分の構成を示す図 第２の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図 第３の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図 第４の実施形態の穿刺針の先端部分の構成を示す図 ＣＷＯ、ＬａＢ６、ＡＴＯおよびＩＴＯの光の透過特性を示す図 ＴｉＯおよびカーボンブラックの光の透過特性を示す図 貫通孔を複数設けた穿刺針の一実施形態を示す図 断線検出に用いられるレーザユニットの一例の外観図 断線検出に用いられるレーザユニットの一例の内部構成を示す図 断線検出に用いられるレーザユニットのその他の例の内部構成を示す図 断線検出に用いられるレーザユニットのその他の例の内部構成を示す図 断線検出に用いられるレーザユニットのその他の例の内部構成を示す図 断線検出に用いられるレーザユニットのその他の例の内部構成を示す図
　以下、本発明の挿入物の第１の実施形態を用いた穿刺針を備えた光音響画像生成装置１０について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態の光音響画像生成装置１０の概略構成を示す図である。
　本実施形態の光音響画像生成装置１０は、図１に示すように、超音波探触子１１、超音波ユニット１２、レーザユニット１３、および穿刺針１５を備えている。穿刺針１５とレーザユニット１３とは、光ファイバを有する光ケーブル７０によって接続されている。光ケーブル７０は、後述する穿刺針１５内の光ファイバ１４を延長した部分を含むものであり、その端部にコネクタ７２が設けられており、コネクタ７２に対してレーザユニット１３が接続される。穿刺針１５および光ケーブル７０は、ディスポーザブルに構成されたものである。なお、本実施形態では、音響波として超音波を用いるが、超音波に限定されるものでは無く、被検対象や測定条件等に応じて適切な周波数を選択してさえいれば、可聴周波数の音響波を用いても良い。なお、図１においては図示省略したが、穿刺針１５には、シリンジや輸液チューブ等が接続され、薬液注入に利用できる。
　レーザユニット１３は、本発明の光源部に相当するものであり、たとえば半導体レーザ光源を備えている。レーザユニット１３のレーザダイオード光源から出射されたレーザ光は、光ケーブル７０によって導光され、穿刺針１５に入射される。本実施形態のレーザユニット１３は、近赤外波長域のパルスレーザ光を出射するものである。近赤外波長域とは、およそ７００ｎｍ～２０００ｎｍの波長域を意味する。なお、本実施形態においては、レーザダイオード光源を用いるようにしたが、固体レーザ光源、ファイバレーザ光源、気体レーザ光源などその他のレーザ光源を用いるようにしてもよいし、レーザ光源以外のたとえば発光ダイオード光源を用いるようにしてもよい。
　穿刺針１５は、本発明の挿入物の一実施形態であり、その少なくも一部が被検体に穿刺される針である。図２は、穿刺針１５の針の部分である穿刺針本体１５ａ（挿入物本体に相当する）の先端部近傍の構成を示す図である。図２Ｉは、穿刺針本体１５ａの長さ方向に伸びる中心軸を含む断面図を示しており、図２IIは、穿刺針本体１５ａの開口１５ｂ側を上側とした場合における上面図である。図２Ｉおよび図２IIに示すように、穿刺針本体１５ａは、たとえば金属から形成されるものであり、先端に開口１５ｂを有し、中空状に形成されている。穿刺針本体１５ａの中空部１５ｃを形成する壁部１５ｄには貫通孔１５ｅが形成されている。穿刺針本体１５ａの中空部１５ｃの直径（内径）は、後述する光ファイバ１４を設けることができる大きさであればよいが、たとえば０．１３ｍｍ以上２．６４ｍｍ以下である。
　貫通孔１５ｅは、穿刺針本体１５ａの中空部１５ｃから穿刺針本体１５ａの外側まで貫通する孔であり、高精度なレーザ加工によって形成されることが望ましい。本実施形態においては、貫通孔１５ｅは円形で形成されている。貫通孔１５ｅの径は、後述する光音響波の伝搬効率、光音響波発生部１６の固定および穿刺針本体１５ａの強度の観点から、光ファイバの径よりも大きい方が好ましく、８０μｍ以上、かつ穿刺針１５の中空部１５ｃの直径の３０％～６０％程度であることが望ましい。
　また、貫通孔１５ｅの中心Ｃは、穿刺針本体１５ａの先端近傍であることが好ましい。穿刺針本体１５ａの先端近傍とは、後述する光音響波発生部１６が貫通孔１５ｅの位置に配置された場合に、穿刺作業に必要な精度で穿刺針１５の先端の位置を画像化できる光音響波を発生可能な位置である。貫通孔１５ｅの中心Ｃは、開口１５ｂ内にあり、かつたとえば穿刺針本体１５ａの先端から０．２ｍｍ～２ｍｍの範囲内となるであることが好ましい。
　また、貫通孔１５ｅは、穿刺針本体１５ａの中空部１５ｃを形成する壁部１５ｄのうち、穿刺針本体１５ａの最先端の位置Ｐを通り、穿刺針本体１５ａの長さ方向に伸びる直線Ｌ上に形成することが望ましい。さらに、上記直線Ｌ上に貫通孔１５ｅの中心Ｃが位置することがより好ましい。
　図３は、図２に示す穿刺針本体１５ａに対して、光ファイバ１４および光音響波発生部１６を設けた穿刺針１５の構成を示す図である。図３Ｉは、穿刺針１５の長さ方向に伸びる中心軸を含む断面図を示しており、図３IIは、穿刺針１５の開口１５ｂ側を上側とした場合における上面図である。
　図３Ｉおよび図３IIに示すように、本発明の導光部材に相当する光ファイバ１４は、穿刺針本体１５ａの中空部１５ｃに、穿刺針本体１５ａの長さ方向に沿って設けられている。穿刺針本体１５ａの先端側の光ファイバ１４の一端（光出射端）１４ａには、光音響波発生部１６が設けられている。そして、光ケーブル７０内の光ファイバによって導光された光が、光ファイバ１４によって導光される。光ファイバ１４は被覆されていてもよい。被覆にはポリイミド、フッ素樹脂、またはアクリル樹脂などを用いることができる。
　なお、図３に示す穿刺針１５において、貫通孔１５ｅ、光音響波発生部１６および光ファイバ１４の先端の位置は、図３Ｉに示すように、光音響波発生部１６が穿刺針１５の研磨面１５ｆから飛び出ないように、穿刺針１５の内側に配置されているが、実際上の配置としては研磨面１５ｆから飛び出ない範囲で、できるだけ穿刺針１５の先端近くに配置することが好ましい。
　光音響波発生部１６は、上述したように光ファイバ１４の光出射端１４ａに設けられ、光出射端１４ａから出射される光を吸収して光音響波を発生するものである。光音響波発生部１６は、貫通孔１５ｅに対して固定されている。本実施形態の穿刺針１５の製造方法としては、まず、穿刺針本体１５ａの中空部１５ｃ内に光ファイバ１４を挿入して、光ファイバ１４の光出射端１４ａを貫通孔１５ｅ上に配置する。その後、光ファイバ１４の光出射端１４ａに対して光音響波発生部１６を形成する材料を供給しながら、かつ貫通孔１５ｅを上記材料によって充填し、充填後に上記材料を硬化させる。
　光音響波発生部１６は、光ファイバ１４によって導光された光を吸収する光吸収体と、その光吸収体を含有する樹脂とを含む材料から形成される。光音響波発生部１６を形成する材料としては、たとえば黒色の顔料が混合されたエポキシ樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂またはポリウレタン樹脂などの合成樹脂を用いることができる。また、カーボンブラックを上述した合成樹脂に混合するようにしてもよい。また、合成樹脂としては、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂などを用いることができる。なお、図３では、光ファイバ１４よりも光音響波発生部１６の方が大きく描かれているが、これには限定されず、光音響波発生部１６は、光ファイバ１４の径と同程度の大きさであってもよい。
　上述したように貫通孔１５ｅに対して光音響波発生部１６を固定することによって、光音響波発生部１６において発生した光音響波を、開口１５ｂからだけでなく、貫通孔１５ｅから穿刺針１５の外側に向けて出射させることができ、穿刺針１５の開口１５ｂ側とは反対の面側において効率良く光音響波を伝搬させることができる。したがって、穿刺針１５の先端を感度良く検出することができる。
　また、光音響波発生部１６において発生した光音響波が、中空部１５ｃを形成する壁部１５ｄの内壁によって反射されることなく貫通孔１５ｅから出射されるので、上述した穿刺針１５内部の金属面（内壁）によって反射された光音響波に起因するアーティファクトの発生を抑制することができる。
　また、光音響波発生部１６を形成する材料を貫通孔１５ｅまで充填させて硬化させることによってアンカー効果を得ることができ、光音響波発生部１６の固定を強化させることができる。
　図１に戻り、超音波探触子１１は、本発明の音響波検出部に相当するものであり、たとえば一次元的に配列された複数の検出器素子（超音波振動子）を有している。超音波探触子１１は、被検体に穿刺針１５が穿刺された後に、光音響波発生部１６から発生された光音響波を検出する。超音波探触子１１は、光音響波の検出に加えて、被検体に対する音響波（超音波）の送信、及び送信した超音波に対する反射音響波（反射超音波）の受信を行う。超音波の送信と受信とは分離した位置で行ってもよい。たとえば超音波探触子１１とは異なる位置から超音波の送信を行い、その送信された超音波に対する反射超音波を超音波探触子１１で受信してもよい。超音波探触子１１は、リニア超音波探触子に限定されず、コンベクス超音波探触子、またはセクター超音波探触子でもよい。
　超音波ユニット１２は、受信回路２１、受信メモリ２２、データ分離部２３、光音響画像生成部２４、超音波画像生成部２５、画像出力部２６、送信制御回路２７、および制御部２８を有する。超音波ユニット１２は、典型的にはプロセッサ、メモリ、およびバスなどを有する。超音波ユニット１２には、光音響画像生成および超音波画像生成に関するプログラムがメモリに組み込まれている。プロセッサによって構成される制御部２８によってそのプログラムが動作することで、データ分離部２３、光音響画像生成部２４、超音波画像生成部２５および画像出力部２６の機能が実現する。すなわち、これらの各部は、プログラムが組み込まれたメモリとプロセッサにより構成されている。
　なお、超音波ユニット１２のハードウェアの構成は特に限定されるものではなく、複数のＩＣ（Integrated Circuit）、プロセッサ、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）、メモリなどを適宜組み合わせることによって実現することができる。
　受信回路２１は、超音波探触子１１が出力する検出信号を受信し、受信した検出信号を受信メモリ２２に格納する。受信回路２１は、典型的には、低ノイズアンプ、可変ゲインアンプ、ローパスフィルタ、およびＡＤ変換器（Analog to Digital convertor）を含む。超音波探触子１１の検出信号は、低ノイズアンプで増幅された後に、可変ゲインアンプで深度に応じたゲイン調整がなされ、ローパスフィルタで高周波成分がカットされた後にＡＤ変換器でデジタル信号に変換され、受信メモリ２２に格納される。受信回路２１は、例えば１つのＩＣ（Integral Circuit）で構成される。
　超音波探触子１１は、光音響波の検出信号と反射超音波の検出信号とを出力し、受信メモリ２２には、ＡＤ変換された光音響波および反射超音波の検出信号（サンプリングデータ）が格納される。データ分離部２３は、受信メモリ２２から光音響波の検出信号のサンプリングデータを読み出し、光音響画像生成部２４に送信する。また、受信メモリ２２から反射超音波のサンプリングデータを読み出し、超音波画像生成部２５に送信する。
　光音響画像生成部２４は、超音波探触子１１で検出された光音響波の検出信号に基づいて光音響画像を生成する。光音響画像の生成は、たとえば位相整合加算などの画像再構成、検波および対数変換などを含む。超音波画像生成部２５は、超音波探触子１１で検出された反射超音波の検出信号に基づいて超音波画像（反射音響波画像）を生成する。超音波画像の生成も、位相整合加算などの画像再構成、検波および対数変換などを含む。画像出力部２６は、光音響画像と超音波画像とをディスプレイ装置などの画像表示部３０に出力する。
　制御部２８は、超音波ユニット１２内の各部を制御する。制御部２８は、光音響画像を取得する場合は、レーザユニット１３にトリガ信号を送信し、レーザユニット１３からレーザ光を出射させる。また、レーザ光の出射に合わせて、受信回路２１にサンプリングトリガ信号を送信し、光音響波のサンプリング開始タイミングなどを制御する。
　制御部２８は、超音波画像を取得する場合は、送信制御回路２７に超音波送信を指示する旨の超音波送信トリガ信号を送信する。送信制御回路２７は、超音波送信トリガ信号を受けると、超音波探触子１１から超音波を送信させる。超音波探触子１１は、たとえば音響ラインを一ラインずつずらしながら走査して反射超音波の検出を行う。制御部２８は、超音波送信のタイミングに合わせて受信回路２１にサンプリングトリガ信号を送信し、反射超音波のサンプリングを開始させる。
　次に、本実施形態の光音響画像生成装置１０の作用について説明する。まず、光音響画像生成処理について、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。
　光音響画像生成処理において、フレームレート、１フレームあたりのレーザ発光数、１フレームあたりの反射音響波信号と光音響画像信号のフレーム数バランスなどの画像取得条件は、超音波ユニット１２の不図示のメモリに予め記憶されている。また、この画像取得条件に対応するように、制御部２８により、レーザ発光タイミング、レーザパルス数および電流などの光源駆動条件が決定されて、レーザユニット１３の駆動に用いられる。
　光音響画像生成処理は、穿刺針１５が接続された光ケーブル７０のコネクタ７２がレーザユニット１３に接続された状態で開始する。超音波ユニット１２の制御部２８は、レーザユニット１３にトリガ信号を送る。レーザユニット１３は、トリガ信号を受けると、レーザ発振を開始し、パルスレーザ光を出射する（Ｓ１０）。レーザユニット１３から出射したパルスレーザ光は、光ケーブル７０によって導光され、穿刺針１５の光ファイバ１４に入射される。そして、パルスレーザ光は、穿刺針１５内の光ファイバ１４によって穿刺針１５の先端の近傍まで導光され、光音響波発生部１６に照射される。光音響波発生部１６はパルスレーザ光を吸収して光音響波を発生する（Ｓ１２）。なお、光音響画像生成処理においては、医師などのユーザにより、レーザユニット１３の駆動の前後等の任意のタイミングで穿刺針１５が被検体に穿刺される。
　超音波探触子１１は、レーザ光の照射により光音響波発生部１６から発生した光音響波を検出する（Ｓ１４）。超音波探触子１１から出力された光音響波の検出信号は、受信回路２１で受信され、そのサンプリングデータが受信メモリ２２に格納される。光音響画像生成部２４は、データ分離部２３を介して光音響波の検出信号のサンプリングデータを受信し、光音響画像を生成する（Ｓ１６）。光音響画像生成部２４は、カラーマップを適用し、光音響画像における信号強度を色に変換してもよい。光音響画像生成部２４が生成した光音響画像は、画像出力部２６に入力され、画像出力部２６によって画像表示部３０に光音響画像が表示される（Ｓ１８）。
　次に、超音波画像生成処理について、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、制御部２８が、送信制御回路２７に超音波送信トリガ信号を送り、送信制御回路２７は、それに応答して超音波探触子１１から超音波を送信させる（Ｓ３０）。超音波探触子１１は、超音波の送信後、反射超音波を検出する（Ｓ３２）。そして、その検出信号は、受信回路２１で受信され、そのサンプリングデータが受信メモリ２２に格納される。超音波画像生成部２５は、データ分離部２３を介して超音波の検出信号のサンプリングデータを受信し、超音波画像を生成する（Ｓ３４）。超音波画像生成部２５は、カラーマップを適用し、超音波画像における信号強度を色に変換してもよい。超音波画像生成部２５が生成した超音波画像は、画像出力部２６に入力され、画像出力部２６によって画像表示部３０に超音波画像が表示される（Ｓ３６）。
　なお、画像表示部３０においては、光音響画像と超音波画像とを合成して表示するようにしてもよい。このようにすることで、穿刺針１５の先端が生体内のどこにあるかを確認することができるようになるため、正確で安全な穿刺が可能になる。また、本実施形態においては、上述したように穿刺針１５に設けられた貫通孔１５ｅからも光音響波を出射させることができるので、穿刺針１５の先端の視認性を向上させることができる。
　次に、本発明の挿入物のその他の実施形態を用いた穿刺針１５について説明する。
　上述した第１の実施形態の穿刺針１５においては、穿刺針本体１５ａに形成される貫通孔１５ｅを円形によって形成するようにしたが、第２の実施形態の穿刺針１５は、貫通孔１５ｅを楕円形によって形成するようにしたものである。
　図６Ｉは、第２の実施形態の穿刺針１５の穿刺針本体１５ａの断面図（穿刺針本体１５ａの長さ方向に伸びる中心軸を含む断面図）を示しており、図６IIは、穿刺針本体１５ａの開口１５ｂ側を上側とした場合における上面図である。
　図６Ｉおよび図６IIに示すように、第２の実施形態の穿刺針１５における貫通孔１５ｅは、穿刺針本体１５ａの長さ方向に直交する方向よりも長さ方向に伸びた楕円で形成されている。貫通孔１５ｅの長径は、光音響波の伝搬効率、光音響波発生部１６の固定および穿刺針本体１５ａの強度の観点から、短径よりも０．３ｍｍ～２ｍｍ長いことが望ましい。
　また、貫通孔１５ｅの中心Ｃは、貫通孔１５ｅが円形の場合と同様に、穿刺針本体１５ａの先端近傍であることが好ましく、たとえば穿刺針本体１５ａの先端から０．２ｍｍ～２ｍｍの範囲内であることが好ましい。
　また、貫通孔１５ｅは、穿刺針本体１５ａの中空部１５ｃを形成する壁部１５ｄのうち、穿刺針本体１５ａの最先端の位置Ｐを通り、穿刺針本体１５ａの長さ方向に伸びる直線Ｌ上に形成することが望ましい。さらに、上記直線Ｌ上に貫通孔１５ｅの中心Ｃが位置することがより好ましい。
　図７は、図６に示す穿刺針本体１５ａに対して、光ファイバ１４および光音響波発生部１６を設けた穿刺針１５の構成を示す図である。図７Ｉは、穿刺針１５の長さ方向に伸びる中心軸を含む断面図を示しており、図７IIは、穿刺針１５の開口１５ｂ側を上側とした場合における上面図である。なお、貫通孔１５ｅの形状を円形から楕円形にしたこと以外は、貫通孔１５ｅが円形の場合と同様である。図６および図７に示すように、貫通孔１５ｅの形状を楕円形とすることによって、貫通孔１５ｅの開口面積を大きくすることができるので、穿刺針１５の開口１５ｂ側とは反対の面側において、より効率良く光音響波を伝搬させることができる。また、貫通孔１５ｅが円形の場合よりもアンカー効果を向上させることができる。
　なお、図７に示す穿刺針１５において、貫通孔１５ｅ、光音響波発生部１６および光ファイバ１４の先端の位置は、図７Ｉに示すように、光音響波発生部１６が穿刺針１５の研磨面１５ｆから飛び出ないように、穿刺針１５の内側に配置されているが、実際上の配置としては研磨面１５ｆから飛び出ない範囲で、できるだけ穿刺針１５の先端近くに配置することが好ましい。
　次に、第３の実施形態の穿刺針１５について説明する。上述した第１の実施形態の穿刺針１５においては、光音響波発生部１６を形成する材料を光ファイバ１４の光出射端に供給して光音響波発生部１６を形成しながら、その材料を貫通孔１５ｅに充填することによって、光音響波発生部１６および光ファイバ１４の先端部分を穿刺針本体１５ａの壁部１５ｄに固定するようにしたが、第３の実施形態の穿刺針１５は、光音響波発生部１６が設けられた光ファイバ１４を、接着剤である合成樹脂によって穿刺針本体１５ａの壁部１５ｄに固定するようにしたものである。
　図８は、第３の実施形態の穿刺針１５の一例を示す図である。図８Ｉは、穿刺針１５の長さ方向に伸びる中心軸を含む断面図を示しており、図８IIは、穿刺針１５の開口１５ｂ側を上側とした場合における上面図である。第３の実施形態の穿刺針１５の製造方法としては、まず、光ファイバ１４の光出射端１４ａに光音響波発生部１６を形成する。そして、その後、光音響波発生部１６が設けられた光ファイバ１４を、穿刺針本体１５ａの中空部１５ｃ内に挿入して、光音響波発生部１６を貫通孔１５ｅ上に配置する。そして、光音響波発生部１６に対して接着剤樹脂１７を供給しながら、かつ貫通孔１５ｅを接着剤樹脂１７によって充填し、充填後に硬化させる。接着剤樹脂１７としては、熱硬化樹脂および光硬化樹脂を用いることができるが、処理工程がより簡略な光硬化樹脂を用いることが好ましい。光硬化樹脂としては、たとえば可視光の照射によって硬化する樹脂または紫外光の照射によって硬化する樹脂を用いることができる。
　なお、図８に示す穿刺針１５において、貫通孔１５ｅ、光音響波発生部１６、接着剤樹脂１７および光ファイバ１４の先端の位置は、図８Ｉに示すように、接着剤樹脂１７が穿刺針１５の研磨面１５ｆから飛び出ないように、穿刺針１５の内側に配置されているが、実際上の配置としては研磨面１５ｆから飛び出ない範囲で、できるだけ穿刺針１５の先端近くに配置することが好ましい。特に、光硬化樹脂は、光が照射された範囲が固まるため、穿刺針本体１５ａの内側に入り過ぎないようにすることが好ましい。
　このように光音響波発生部１６が設けられた光ファイバ１４を、穿刺針本体１５ａの中空部１５ｃ内に挿入して、光音響波発生部１６を貫通孔１５ｅに嵌め込んで配置することによって、光音響波発生部１６の配置をコントロールしやすく、光音響波発生部１６内の光ファイバ１４の光出射端１４ａを貫通孔１５ｅの中心近傍に容易に配置することができる。これにより、穿刺針１５の開口１５ｂ側とは反対の面側において、より効率良く光音響波を伝搬させることができる。
　また、光ファイバ１４を穿刺針本体１５ａの中空部１５ｃに挿入する際、光ファイバ１４の光出射端１４ａが光音響波発生部１６によって保護されているので、光ファイバ１４の光出射端１４ａが、穿刺針本体１５ａにおける光ファイバ１４の挿入口または内壁に衝突することによって欠けるのを防止することができる。
　なお、第３の実施形態の穿刺針１５においても、貫通孔１５ｅを楕円形状としてもよい。図９は、第３の実施形態の穿刺針１５の貫通孔１５ｅを楕円形状とした第４の実施形態の穿刺針１５を示す図である。図９Ｉは、第４の実施形態の穿刺針１５の長さ方向に伸びる中心軸を含む断面図を示しており、図９IIは、穿刺針１５の開口１５ｂ側を上側とした場合における上面図である。第４の実施形態の穿刺針１５は、貫通孔１５ｅの形状を楕円形状としたこと以外は、第３の実施形態の穿刺針１５と製造方法も含めて同様である。貫通孔１５ｅの形状を楕円とした場合の貫通孔１５ｅの大きさおよび配置などは、図７に示した第２の実施形態の穿刺針１５の場合と同様である。
　また、図９に示す穿刺針１５において、貫通孔１５ｅ、光音響波発生部１６、接着剤樹脂１７および光ファイバ１４の先端の位置は、図９Ｉに示すように、接着剤樹脂１７が穿刺針１５の研磨面１５ｆから飛び出ないように、穿刺針１５の内側に配置されているが、実際上の配置としては研磨面１５ｆから飛び出ない範囲で、できるだけ穿刺針１５の先端近くに配置することが好ましい。特に、光硬化樹脂は、光が照射された範囲が固まるため、穿刺針本体１５ａの内側に入り過ぎないようにすることが好ましい。
　次に、第５の実施形態の穿刺針１５について説明する。図３に示す第１の実施形態の穿刺針１５においては、光音響波発生部１６を形成する材料として、黒色の樹脂を用いるようにしたが、第５の実施形態の穿刺針１５は、光音響波発生部１６を形成する材料として、レーザユニット１３から出射されたレーザ光を吸収し、かつ可視光を透過する材料を用いるようにしたものである。
　このような材料としては、たとえばレーザ光として近赤外光を用いる場合には、近赤外光を吸収し、かつ可視光を透過する顔料を合成樹脂に混合した材料を用いることができる。近赤外光を吸収し、かつ可視光を透過する顔料としては、たとえばＣＷＯ（セシウム酸化タングステン）、ＬａＢ６（六ホウ化ランタン）、ＡＴＯ（アンチモン酸化スズ）およびＩＴＯ（スズ酸化インジウム）などを用いることができる。図１０は、ＣＷＯ、ＬａＢ６、ＡＴＯおよびＩＴＯの光の透過特性を示す図である。また、その他に、ＴｉＯ（酸化チタン）などのチタンブラックを用いるようにしてもよい。図１１は、ＴｉＯの光の透過特性を示す図である。なお、図１１においては、比較のため、カーボンブラックの光の透過特性も示している。また、光音響波発生部１６が可視光を透過させるとは、可視光の波長帯域のうちの少なくとも一部の波長帯域に対して４０％以上の透過率であればよい。なお、光音響波発生部１６を形成する材料以外については、製造方法も含めて図３に示す第１の実施形態の穿刺針１５と同様である。なお、光の透過率は、上記顔料の樹脂への混合濃度を変えることで制御可能であり、光ファイバ１４に塗布する厚みと同等の厚みをスライドガラスに塗布し、分光光度計などで透過率を測定し、決定することができる。
　このように、光音響波発生部１６を形成する材料として、レーザユニット１３から出射されたレーザ光を吸収し、かつ可視光を透過する材料を用いることによって、後述する光ファイバ１４の断線検出に用いることができる。すなわち、たとえば光ファイバ１４に断線が生じていない場合には、光ファイバ１４によって導光された光は、そのまま光ファイバ１４の光出射端１４ａから出射され、さらに光音響波発生部１６を透過して穿刺針１５の開口１５ｂから観察することができる。一方、たとえば光ファイバ１４に断線が生じている場合には、光ファイバ１４によって導光された光は、断線部分で漏れてしまうため、穿刺針１５の開口１５ｂから観察することができないか、または弱い強度でしか観察することができない。このように穿刺針１５の開口１５ｂから出射される可視光を観察することによって、光ファイバ１４の断線検出を行うことができる。なお、光ファイバ１４の断線検出を行うための構成については、後で詳述する。
　また、上述した第５の実施形態の穿刺針１５においても、第２の実施形態の穿刺針１５のように、貫通孔１５ｅを楕円形状としてもよい。貫通孔１５ｅを楕円形状とした第６の実施形態の穿刺針１５については、光音響波発生部１６を形成する材料以外は、図７に示す第２の実施形態の穿刺針１５と製造方法も含めて同様である。また、貫通孔１５ｅの形状を楕円とした場合の貫通孔１５ｅの大きさおよび配置なども、図７に示した第２の実施形態の穿刺針１５の場合と同様である。
　次に、第７の実施形態の穿刺針１５について説明する。第７の実施形態の穿刺針１５は、第５の実施形態の穿刺針１５のように、光音響波発生部１６を形成する材料として、レーザユニット１３から出射されたレーザ光を吸収し、かつ可視光を透過する材料を用い、かつ図８に示す第３の実施形態の穿刺針１５のように、上記材料を用いて光音響波発生部１６が形成された光ファイバ１４を、接着剤である合成樹脂によって穿刺針本体１５ａの壁部１５ｄに固定するようにしたものである。なお、この場合、光音響波発生部１６を形成する材料が異なること以外は、図８に示す第３の実施形態の穿刺針１５と製造方法も含めて同様である。ただし、接着剤樹脂１７として可視光硬化樹脂を用いた場合には、光音響波発生部１６が可視光を透過する材料から形成されているので、光ファイバ１４によって導光された可視光を光音響波発生部１６を介して接着剤樹脂１７に照射することができ、これにより接着剤樹脂１７を硬化させることができる。また、光音響波発生部１６に含まれる顔料として、上述したＣＷＯ、ＬａＢ６、ＡＴＯ、およびＴｉＯを用いた場合には、紫外光も透過するので、接着剤樹脂１７として紫外光硬化樹脂も用いることができる。
　また、上述した第７の実施形態の穿刺針１５においても、第２の実施形態の穿刺針１５のように、貫通孔１５ｅを楕円形状としてもよい。貫通孔１５ｅを楕円形状とした第８の実施形態の穿刺針１５については、貫通孔１５ｅを楕円形状としたこと以外は、第７の実施形態の穿刺針１５と製造方法も含めて同様である。また、貫通孔１５ｅの大きさおよび配置などは、図７に示した第２の実施形態の穿刺針１５の場合と同様である。
　次に、第９の実施形態の穿刺針１５について説明する。第９の実施形態の穿刺針１５は、図３に示す第１の実施形態の穿刺針１５において、光音響波発生部１６を形成する材料として、レーザユニット１３から出射されたレーザ光を吸収し、かつ可視光を透過する顔料を含む光硬化樹脂を用いたものである。レーザ光（近赤外光）を吸収し、かつ可視光を透過する顔料としては、上述したようにＣＷＯ、ＬａＢ６、ＡＴＯ、ＩＴＯおよびＴｉＯなどを用いることができる。また、光硬化樹脂としては、可視光硬化樹脂および紫外光硬化樹脂を用いることができるが、可視光硬化樹脂を用いるようにした場合には、光ファイバ１４によって導光された可視光を可視光硬化樹脂に照射することによって、光音響波発生部１６を形成することができる。また、顔料としてＣＷＯ、ＬａＢ６、ＡＴＯ、およびＴｉＯを用いた場合には、紫外光も透過するので、光硬化樹脂として紫外光硬化樹脂も用いることができる。なお、光音響波発生部１６を形成する材料以外については、第１の実施形態の穿刺針１５と同様である。
　第９の実施形態の穿刺針１５の製造方法としては、まず、穿刺針本体１５ａの中空部１５ｃ内に光ファイバ１４を挿入して、光ファイバ１４の光出射端１４ａを貫通孔１５ｅ上に配置する。そして、その後、光ファイバ１４の光出射端１４ａに対して、上述した顔料と光硬化樹脂を含む材料を供給しながら、かつ貫通孔１５ｅを上記材料によって充填し、光ファイバ１４によって導光された光を光硬化樹脂に照射することによって硬化させる。
　また、上述した第９の実施形態の穿刺針１５においても、第２の実施形態の穿刺針１５のように、貫通孔１５ｅを楕円形状としてもよい。貫通孔１５ｅを楕円形状とした第１０の実施形態の穿刺針１５については、貫通孔１５ｅを楕円形状としたこと以外は、第９の実施形態の穿刺針１５と製造方法も含めて同様である。また、貫通孔１５ｅの大きさおよび配置などは、図７に示した第２の実施形態の穿刺針１５の場合と同様である。
　第９および第１０の実施形態の穿刺針１５のように、光ファイバ１４によって導光された光を光硬化樹脂に照射することによって硬化させ、光音響波発生部１６の形成処理および固定処理を行うことによって、改めて合成樹脂を硬化させるための加熱処理の工程などを省略することができる。
　なお、上記第１～第１０の実施形態の穿刺針１５の貫通孔１５ｅについては、テーパ状に形成するようにしてもよい。すなわち、貫通孔１５ｅの穿刺針本体１５ａの内壁側の開口よりも外壁側の開口の方が大きくなるようにしてもよい。
　なお、第５～第１０の実施形態の穿刺針１５については、穿刺針１５に貫通孔１５ｅが無い場合でも、断線検出は可能である。
　また、上記第１～第１の実施形態の穿刺針１５においては、穿刺針本体１５ａに１つの貫通孔１５ｅを設けるようにしたが、これに限らず、複数の貫通孔を設けるようにしてもよい。図１２は、２つの貫通孔を穿刺針本体に設けた穿刺針の一実施形態を示したものである。図１２Ｉは、２つの貫通孔１８ｅを有する穿刺針１８の長さ方向に伸びる中心軸を含む断面図を示しており、図１２IIは、図１２Ｉに示す穿刺針１８を矢印Ｙ方向から見た図である。
　図１２に示す穿刺針１８においては、貫通孔１８ｅは、穿刺針本体１８ａの対向する位置に設けられている。そして、２つの貫通孔１８ｅのうちの一方の貫通孔１８ｅに対して、光音響波発生部１６および光ファイバ１４の光出射端１４ａが配置されている。なお、光音響波発生部１６については、上記第１の実施形態の穿刺針１５と同様である。
　図１２に示す穿刺針１８の製造方法としては、穿刺針本体１８ａ内に光ファイバ１４を挿入し、光音響波発生部１６が設けられる側の貫通孔１８ｅ（以下、第１の貫通孔１８ｅという）とは反対側の貫通孔１８ｅ（以下、第２の貫通孔１８ｅという）から光ファイバ１４の光出射端１４ａの位置を確認しながら、第１の貫通孔１８ｅ上に光ファイバ１４の光出射端１４ａが配置される。そして、第２の貫通孔１８ｅから光ファイバ１４の光出射端１４ａに対して光音響波発生部１６を形成する材料を供給しながら、かつ第１の貫通孔１８ｅを上記材料によって充填し、充填後に上記材料を硬化させる。
　図１２に示す穿刺針１８のように、２つの貫通孔１８ｅを設けることによって、２つの貫通孔１８ｅから光音響波を伝搬させることができる。したがって、穿刺針１８の先端を感度良く検出することができる。
なお、図１２に示す穿刺針１８においては、２つの貫通孔１８ｅを設けるようにしたが、２つに限らず、直交する方向について４つの貫通孔を設けるようにしてもよい。
　また、第２～第１０の実施形態の穿刺針１５についても、上記と同様に、複数の貫通孔を穿刺針本体１５ａに形成するようにしてもよい。
　次に、第５～第１０の実施形態の穿刺針１５を用いた場合における上述した光ファイバ１４の断線検出の構成について説明する。図１３は、断線検出に用いられるレーザユニット１３の一例の外観図であり、図１４は、断線検出に用いられるレーザユニット１３の一例の内部構成を示す図である。
　図１３に示す断線検出用のレーザユニット１３は、直方体の筐体１３ａを備えており、筐体１３ａの側面には、光ケーブル７０のコネクタ７２が接続される光源側コネクタ１３ｂが設けられている。なお、接続機構の詳細については図示省略している。また、筐体１３ａの上面には、断線検出用の可視光が出射される光出射部１３ｃが設けられている。
　筐体１３ａ内には、図１４に示すように、穿刺針１５の光音響波発生部１６に照射されるパルスレーザ光を出射するパルスレーザ光源４０と、パルスレーザ光源４０から出射されたパルスレーザ光を光ケーブル７０内の光ファイバに入射させる集光レンズ４５と、断線検出用の可視光を出射する可視光源４３とが設けられている。
　光出射部１３ｃは、可視光源４３から出射された可視光に対して透明な部材から形成されており、可視光源４３から出射された可視光を透過して筐体１３ａの表面から外部に向かって出射させる。
　穿刺針１５内の光ファイバ１４の断線検出を行う際には、医師などのユーザによって、穿刺針１５の光ファイバ１４の光入射端が光出射部１３ｃに近づけられ、光出射部１３ｃから出射された可視光が光ファイバ１４の光入射端から入射される。
　この際、上述したように光ファイバ１４に断線が生じていない場合には、光ファイバ１４によって導光された光は、そのまま光ファイバ１４の光出射端１４ａから出射され、さらに光音響波発生部１６を透過して穿刺針１５の開口１５ｂから観察することができる。一方、たとえば光ファイバ１４に断線が生じている場合には、光ファイバ１４によって導光された光は、断線部分で漏れてしまうため、穿刺針１５の開口１５ｂから観察することができないか、または弱い強度でしか観察することができない。このように穿刺針１５の開口１５ｂから出射される可視光を観察することによって、光ファイバ１４の断線検出を行うことができる。
　なお、可視光源４３からの可視光の出射は、レーザユニット１３が接続された超音波ユニット１２の制御部２８によって制御される。具体的には、たとえば所定の入力装置（図示省略）からのユーザの断線検出の指示入力に応じて、制御部２８が、可視光源４３から可視光を出射させるようにしてもよい。または、可視光源４３から可視光を出射させている状態において、パルスレーザ光源４０からのパルスレーザ光の出射指示がユーザによって入力された場合に、可視光源４３からの可視光の出射を停止するようにしてもよい。あるいは、コネクタ７２が光源側コネクタ１３ｂに接続されたことを自動で検出して可視光の出射を停止してもよい。
　また、断線検出用のレーザユニット１３の構成としては、図１３および図１４に示した構成に限らない。図１５～図１８は、断線検出用のレーザユニット１３のその他の実施形態の内部構成を示す図である。基本的に、図１５～図１８は、可視光源４３から出射された可視光を、光源側コネクタ１３ｂに接続された光ケーブル７０内の光ファイバに入射させるものである。
　図１５に示す断線検出用のレーザユニット１３は、パルスレーザ光源４０から出射されたパルスレーザ光をコリメートするコリメートレンズ４１と、パルスレーザ光源４０から出射されたパルスレーザ光を透過して集光レンズ４５に入射させ、かつ可視光源４３から出射された可視光を反射して集光レンズ４５に入射させる合波プリズム４２と、可視光源４３から出射された可視光を合波プリズム４２に入射させるコリメートレンズ４４とをさらに備えている。図１５に示すレーザユニット１３においては、コリメートレンズ４１，４４、合波プリズム４２および集光レンズ４５が、本発明の光学部材に相当するものである。
　光ケーブル７０に入射された可視光は、光ケーブル７０内の光ファイバによって導光された後、穿刺針１５内の光ファイバ１４によって導光される。そして、穿刺針１５の開口１５ｂから出射される可視光を観察することによって、光ケーブル７０内の光ファイバおよび穿刺針１５内の光ファイバ１４の断線検出を行うことができる。
　図１６に示す断線検出用のレーザユニット１３は、パルスレーザ光源４０から出射されたパルスレーザ光を導光するレーザ光用光ファイバ４６と、可視光源４３から出射された可視光を導光する可視光用光ファイバ４７と、レーザ光用光ファイバ４６によって導光されたパルスレーザ光と可視光用光ファイバ４７によって導光された可視光とを合波するファイバコンバイナ４８と、ファイバコンバイナ４８から出射されたパルスレーザ光および可視光を導光して集光レンズ４５に入射させる合波用光ファイバ４９とを備えている。図１６に示すレーザユニット１３においては、レーザ光用光ファイバ４６、可視光用光ファイバ４７、ファイバコンバイナ４８、合波用光ファイバ４９および集光レンズ４５が、本発明の光学部材に相当するものである。なお、可視光源４３と可視光用光ファイバ４７との間、およびパルスレーザ光源４０とレーザ光用光ファイバ４６との間に、集光レンズを設けてもよい。
　集光レンズ４５によって光ケーブル７０内の光ファイバに可視光が入射された後の作用については、上記と同様である。
　図１７に示す断線検出用のレーザユニット１３は、パルスレーザ光を出射するパルス光ＬＤ（Laser Diode）チップ５２と、可視光を出射する可視光ＬＥＤ（Light Emission Diode）チップ５３と、パルス光ＬＤチップ５２および可視光ＬＥＤチップ５３が設けられてこれらを駆動する駆動制御基板５１とを備えている。
　パルス光ＬＤチップ５２は、パルス光ＬＤチップ５２から出射され、集光レンズ４５によって集光されたパルスレーザ光の焦点位置が、光ケーブル７０の光ファイバの光入射端に位置するように配置されている。これにより、光ケーブル７０の光ファイバへの伝送効率を最大化することができる。一方、可視光ＬＥＤチップ５３は、その光軸がパルス光ＬＤチップ５２の光軸とはずれた位置に配置されるため、可視光ＬＥＤチップ５３から出射された可視光の焦点位置は、必ずしも光ケーブル７０の光ファイバの光入射端に位置しない。しかしながら、可視光ＬＥＤチップ５３から出射される可視光は、断線検出できる程度に光ケーブル７０の光ファイバに入射されれば良いので、上記のような配置でも特に問題はない。なお、図１７に示すレーザユニット１３においては、集光レンズ４５が、本発明の光学部材に相当するものである。
　集光レンズ４５によって光ケーブル７０内の光ファイバに可視光が入射された後の作用については、上記と同様である。
　図１８に示す断線検出用のレーザユニット１３は、パルスレーザ光源４０から出射されたパルスレーザ光を導光する第１の光ファイバ６０と、可視光源４３から出射された可視光を導光する第２の光ファイバ６１とを備えている。第１の光ファイバ６０と第２の光ファイバ６１とは、ファイバ切り換え部６２に設置されている。ファイバ切り換え部６２は、図１８に示す矢印Ｚ方向に往復移動可能に設置されている。ファイバ切り換え部６２がＺ方向に移動することによって、第１の光ファイバ６０の光出射端および第２の光ファイバ６１の光出射端の位置が、第１の光ファイバ６０から出射された光が集光レンズ４５に入射される第１の位置と、第２の光ファイバ６１から出射された光が集光レンズ４５に入射される第２の位置とに切り換えられる。なお、図１８に示すレーザユニット１３においては、第１の光ファイバ６０，第２の光ファイバ６１および集光レンズ４５が、本発明の光学部材に相当するものである。第１の光ファイバ６０と第２の光ファイバ６１は、ファイバ切り換え部６２の移動に対して十分に柔軟に曲がるように長さおよび配置が調整されているものとする。または、本実施形態とは別に、パルスレーザ光源４０および可視光源４３が、ファイバ切り換え部６２上に搭載されていてともに移動するようにしてもよい。
　集光レンズ４５によって光ケーブル７０内の光ファイバに可視光が入射された後の作用については、上記と同様である。
　なお、上記実施形態では、挿入物として穿刺針１５を考えたが、これには限定されない。挿入物は、内部にラジオ波焼灼術に用いられる電極を収容するラジオ波焼灼用針であってもよいし、血管内に挿入されるカテーテルであってもよいし、血管内に挿入されるカテーテルのガイドワイヤであってもよい。
　また、本発明の挿入物は、注射針のような針には限定されず、生体検査に用いられる生検針であってもよい。すなわち、生体の検査対象物に穿刺して検査対象物中の生検部位の組織を採取可能な生検針であってもよい。その場合には、生検部位の組織を吸引して採取するための採取部（吸入口）において光音響波を発生させればよい。また、針は、皮下および腹腔内臓器など、深部までの穿刺を目的とするガイディングニードルとして使用されてもよい。また、内視鏡内を経て、鉗子口から出る針に用いてもよい。
　以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の挿入物および光音響計測装置は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。たとえば、貫通孔の形状が円形から正方形に、楕円形から長方形に穴の形状を変更したもの、あるいはその間の形状などは本発明の範囲に含まれる。あるいは、挿入物の先端の貫通孔の位置が変更されたものも含まれる。
１０　 光音響画像生成装置
１１　 超音波探触子
１２　 超音波ユニット
１３　 レーザユニット
１３ａ 筐体
１３ｂ 光源側コネクタ
１３ｃ 光出射部
１４　 光ファイバ
１４ａ 光出射端
１５　 穿刺針
１５ａ 穿刺針本体
１５ｂ 開口
１５ｃ 中空部
１５ｄ 壁部
１５ｅ 貫通孔
１６　 光音響波発生部
１７　 接着剤樹脂
２１　 受信回路
２２　 受信メモリ
２３　 データ分離部
２４　 光音響画像生成部
２５　 超音波画像生成部
２６　 画像出力部
２７　 送信制御回路
２８　 制御部
３０　 画像表示部
４０　 パルスレーザ光源
４０　 可視光源
４０　 パルスレーザ光源
４１，４４　　 コリメートレンズ
４２　 合波プリズム
４３　 可視光源
４５　 集光レンズ
４６　 レーザ光用光ファイバ
４７　 可視光用光ファイバ
４８　 ファイバコンバイナ
４９　 合波用光ファイバ
５１　 駆動制御基板
５２　 パルス光ＬＤチップ
５３　 可視光ＬＥＤチップ
６０　 第１の光ファイバ
６１　 第２の光ファイバ
６２　 ファイバ切り換え部
７０　 光ケーブル
７２　 コネクタ

Claims (24)

  1. 　先端に開口を有し、少なくとも先端部分が被検体内に挿入される中空状に形成された挿入物本体と、
    　前記挿入物本体の中空部に、前記挿入物本体の長さ方向に沿って設けられた導光部材と、
    　前記挿入物本体の前記先端側に配置される前記導光部材の光出射端に設けられ、該光出射端から出射される光を吸収して光音響波を発生する光音響波発生部とを備え、
    　前記中空部を形成する壁部に貫通孔が形成され、該貫通孔に対して前記光音響波発生部が固定されている挿入物。
  2. 　前記貫通孔が、前記挿入物本体の長さ方向に直交する方向よりも前記長さ方向に伸びた形状である請求項１記載の挿入物。
  3. 　前記貫通孔内に前記光音響波発生部と同じ材料が充填されて、前記光音響波発生部および前記導光部材の先端部分が前記壁部に固定されている請求項１または２記載の挿入物。
  4. 　前記光音響波発生部が、樹脂によって前記貫通孔に対して固定され、前記貫通孔内に前記樹脂が充填されている請求項１または２記載の挿入物。
  5. 　前記樹脂が、光硬化樹脂である請求項４記載の挿入物。
  6. 　前記光硬化樹脂が、可視光または紫外光によって硬化する樹脂である請求項５記載の挿入物。
  7. 　前記光音響波発生部が、黒色の樹脂から形成されている請求項１から６いずれか１項記載の挿入物。
  8. 　前記光音響波発生部が、可視光を透過する材料から形成されている請求項１から７いずれか１項記載の挿入物。
  9. 　前記光音響波発生部が、可視光を透過し、かつ近赤外を吸収する材料から形成されている請求項８記載の挿入物。
  10. 　前記光音響波発生部が、可視光を透過し、かつ近赤外を吸収する顔料と光硬化樹脂とを含む材料から形成されている請求項９記載の挿入物。
  11. 　前記導光部材が、光ファイバである請求項１から１０いずれか１項記載の挿入物。
  12. 　前記挿入物本体が、前記被検体に穿刺される針である請求項１から１１いずれか１項記載の挿入物。
  13. 　請求項１から１２いずれか１項記載の挿入物と、
    　前記挿入物の前記光音響波発生部によって吸収される光を出射する光源部と、
    　前記挿入物の少なくとも一部が前記被検体内に挿入された後に、前記光音響波発生部から発せられた光音響波を検出する音響波検出部とを備えた光音響計測装置。
  14. 　前記光音響波発生部が、可視光を透過する材料から形成され、
    　前記光源部が、前記光音響波発生部に吸収される光を出射する第１の光源と、前記可視光を出射する第２の光源とをそれぞれ備えた請求項１３記載の光音響計測装置。
  15. 　前記第１の光源が、近赤外光を出射する請求項１４記載の光音響計測装置。
  16. 　前記第２の光源が、前記光源部の筐体の表面から外部に向かって前記可視光を出射する請求項１４または１５記載の光音響計測装置。
  17. 　前記光源部が、前記第１の光源から出射された光および前記第２の光源から出射された可視光を、前記挿入物の前記導光部材に入射させる光学部材を備えた請求項１４から１６いずれか１項記載の光音響計測装置。
  18. 　前記光学部材が、合波プリズムを含む請求項１７記載の光音響計測装置。
  19. 　前記光学部材が、ファイバコンバイナを含む請求項１７記載の光音響計測装置。
  20. 　前記光学部材が、前記第１の光源から出射された光と前記第２の光源から出射された光の両方を集光する集光レンズを含む請求項１７から１９いずれか１項記載の光音響計測装置。
  21. 　前記光学部材が、前記第１の光源から出射された光を導光する第１の光ファイバと前記第２の光源から出射された光を導光する第２の光ファイバとを含み、
    　前記第１の光ファイバの光出射端および前記第２の光ファイバの光出射端の位置を、前記第１の光ファイバから出射された光が前記導光部材に入射される第１の位置と、前記第２の光ファイバから出射された光が前記導光部材に入射される第２の位置とに切り換えるファイバ切り換え部を備えた請求項１７記載の光音響計測装置。
  22. 　請求項１に記載の挿入物の製造方法であって、
    　前記挿入物の前記中空部内に前記導光部材を挿入して、前記導光部材の光出射端を前記貫通孔上に配置した後、
    　前記導光部材の光出射端に対して前記光音響波発生部を形成する材料を供給しながら、かつ前記貫通孔を前記材料によって充填し、該充填後、前記材料を硬化させる挿入物の製造方法。
  23. 　請求項１に記載の挿入物であって、前記挿入部における前記光音響波発生部が前記導光部材によって導光された光を透過する材料から形成された挿入物の製造方法であって、
    　前記導光部材の光出射端に前記光音響波発生部を形成した後、該光音響波発生部が設けられた前記導光部材を、前記挿入物の前記中空部内に挿入して、前記光音響波発生部を前記貫通孔上に配置した後、
    　前記光音響波発生部に対して光硬化樹脂を供給しながら、かつ前記貫通孔を前記光硬化樹脂によって充填し、前記導光部材によって導光された光を前記光硬化樹脂に照射することによって硬化させる挿入物の製造方法。
  24. 　請求項１に記載の挿入物であって、前記挿入部における前記光音響波発生部が前記導光部材によって導光された光によって硬化する光硬化樹脂を含む材料から形成された挿入物の製造方法であって、
    　前記挿入物の前記中空部内に前記導光部材を挿入して、前記導光部材の光出射端を前記貫通孔上に配置した後、
    　前記導光部材の光出射端に対して前記光硬化樹脂を含む材料を供給しながら、かつ前記貫通孔を前記材料によって充填し、前記導光部材によって導光された光を前記光硬化樹脂に照射することによって硬化させる挿入物の製造方法。
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