JP2016187484A - 注液針および光音響計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】針管と、この針管内に配された導光部材とを有する注液針において、導光部材が破損したときに生じる破片が針管の外に流出することを防止する。
【解決手段】先端５０ｂ側から生体内に穿刺される、内部を液体が流通可能な中空管状の針管５０と、先端１６ａが針管先端５０ｂの近傍に位置する状態にして針管５０の中空部５０ａ内に配され、後端から入射した光を先端まで導く導光部材１６と、導光部材１６の先端１６ａから出射した光が入射する位置に配されて、この光を吸収する光吸収体５５とを有する注液針１５において、針管５０の先端５０ｂ近傍において針管５０の中空部５０ａ内に、液体を通過させる一方、所定の大きさ以上の大きさの固形物を捕捉して、固形物の中空部５０ａ内における進行を阻止するフィルター構造体６１を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、被検体に向けて光を出射させ、その光を受けて被検体内で発生した光音響波を検出する光音響計測装置に関するものである。

また本発明は、上述のような光音響計測装置において用いられる注液針に関するものである。

近年、光音響効果を利用した非侵襲の計測法が注目されている。この計測法は、ある適宜の波長（例えば、可視光、近赤外光または中間赤外光の波長帯域）を有するパルス光を被検体に照射し、被検体内の吸収物質がこのパルス光のエネルギーを吸収した結果生じる弾性波である光音響波を検出して、その吸収物質の濃度を定量的に計測するものである。被検体内の吸収物質とは、例えば血液中に含まれるグルコースやヘモグロビンなどである。また、このような光音響波を検出しその検出信号に基づいて光音響画像を生成する技術は、光音響イメージング（ＰＡＩ：Photo Acoustic Imaging）あるいは光音響トモグラフィー（ＰＡＴ：Photo Acoustic Tomography）と呼ばれている。

また、従来、生体である被検体に各種穿刺針を穿刺して、手術や試料採取、さらには薬液注入等の処置をすることがなされている。そのような穿刺針の一種として、例えば特許文献１および２に示されているように、中空管状の針管を備え、この針管が先端側から生体に穿刺された後、針管の内部空間に針管後端側から薬液等の液体を送ることにより、液体を生体内に注入するようにした注液針も知られている。

穿刺針を使って各種処置を行う際には、被検体の安全のために、穿刺針の先端位置を確認可能としておくことが望まれる。特許文献３には、上述した光音響イメージングを適用して穿刺針の先端位置を確認可能とした技術が開示されている。この技術は、穿刺針の先端近傍まで達する状態にして穿刺針内に光ファイバ等の導光部材を配設し、この導光部材の先端を覆う光吸収体を配置し、導光部材を伝搬させた光を導光部材先端から光吸収体に入射させるようにしたものである。この穿刺針によって各種処置を行う際には、導光部材先端から光を光吸収体に入射させて光吸収体から光音響波を発生させ、その光音響波を検出して光吸収体の光音響画像を表示させることにより、導光部材の先端、つまりは穿刺針の先端を確認可能となる。

特開平８−１１２２８８号公報 特開平１０−５７３７６号公報 国際公開２０１４／１０９１４８号公報

光音響イメージングにおいては、特許文献３に示されるように、穿刺針先端を確認するために、光ファイバを穿刺針先端近傍まで配置する必要がある。その穿刺針に注液機能をさらに設けようとすると、注液針を使用する際には針管内から生体内に薬液等の液体が注入されるので、もし導光部材が破損しやすい光ファイバから構成されて、その光ファイバが針管内で破損した場合は、光ファイバの破片が液体と共に針管外に流出する可能性がある。

なお特許文献１には、光音響イメージング用ではないものの、針管内に光ファイバを配設すること、および、針管内にフィルター状金属編組体（筒状体）を設けることが記載されているが、ここに示された筒状のフィルター状金属編組体では、光ファイバの破片の流出を防止することは不可能である。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、内部に光ファイバが配設された針管を有する光音響イメージング用の注液針において、破損した光ファイバの破片が針管外に流出することを防止することを目的とする。

また本発明は、そのような注液針を備えた光音響計測装置を提供することを目的とする。

本発明による注液針は、
中空管状の針管と、
針管の中空部内に配され、針管の先端近傍まで光を先端まで導く導光部材と、
導光部材の先端に配され、光を吸収する光吸収体と、
針管の先端近傍かつ中空部内に配設され、液体を通過させかつ所定の大きさ以上の大きさの固形物を捕捉するフィルター構造体と、
を有することを特徴とするものである。

なお、上記のフィルター構造体は、針管に固定されていることが望ましい。

そのようなフィルター構造体の固定は、上述した光吸収体によってなされることが望ましい。あるいは、フィルター構造体の固定は、ろう接または溶接によってなされてもよい。

またフィルター構造体は、光ファイバの先端よりも、光ファイバの後端側に配置されていることが望ましい。

またフィルター構造体は、網状の構造体であることが望ましい。

あるいは、フィルター構造体は、線材から構成された３次元構造体であってもよい。

さらに、フィルター構造体は、多孔質部材からなる構造体であってもよい。

また本発明の注液針においては、フィルター構造体よりも針管の先端側において針管内に、フィルター構造体の針管先端側への移動を阻止する部材が設けられていることが望ましい。

そのようにフィルター構造体の移動を阻止する部材は、上述した光吸収体によって構成されることが望ましい。

あるいは、フィルター構造体の移動を阻止する部材は、針管の管壁を成形して構成されてもよい。

他方、本発明による光音響計測装置は、以上説明した本発明による注液針を備えたことを特徴とするものである。

本発明による注液針は、針管の先端近傍において針管の中空部内に、液体を通過させる一方、所定の大きさ以上の大きさの固形物を捕捉して、固形物の中空部内における進行を阻止するフィルター構造体が配設されたものであるので、導光部材が破損して破片が生じた場合は、その破片をフィルター構造体で捕捉して、破片が針管外に流出することを防止可能となる。

本発明の一実施形態による光音響計測装置の全体構成を示す概略図 本発明の第１実施形態による注液針を示す側断面図 上記第１実施形態の注液針を、図２中のＡ−Ａ線に沿った断面で切断して示す断面図 本発明の第２実施形態による注液針を示す側断面図 本発明の第３実施形態による注液針を示す側断面図 上記第３実施形態の注液針を、図５中のＢ−Ｂ線に沿った断面で切断して示す断面図 本発明の第４実施形態による注液針を示す側断面図 上記第４実施形態の注液針を、図８中のＣ−Ｃ線に沿った断面で切断して示す断面図 本発明の第５実施形態による注液針を示す側断面図 本発明の第６実施形態による注液針を示す側断面図 本発明の注液針と他の器具とを接続する構造の一例を示す側断面図 本発明の注液針と他の器具とを接続する構造の別の例を示す側断面図 本発明の別の実施形態による光音響計測装置の全体構成を示す概略図 本発明のさらに別の実施形態による光音響計測装置の全体構成を示す概略図

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳しく説明する。

まず、本発明の一つの実施形態である光音響計測装置について説明する。図１は本実施形態の光音響計測装置１０の全体構成を示す概略図である。なお図１において、後述するプローブ１１および注液針１５の形状は概略的に示してある。

本実施形態の光音響計測装置１０は、一例として、光音響信号に基づいて光音響画像を生成する機能を有するものであり、図１に概略的に示すように、プローブ（超音波探触子）１１、超音波ユニット１２、レーザユニット１３、表示部１４および注液針１５等を備えている。以下、それらの構成要素について順次説明する。

プローブ１１は、例えば生体である被検体Ｍに向けて測定光および超音波を照射する機能と、被検体Ｍ内を伝搬する音響波Ｕを検出する機能とを有する。すなわちプローブ１１は、被検体Ｍに対する超音波の照射（送信）、および被検体Ｍで反射して戻って来た反射超音波（反射音響波）の検出（受信）を行うことができる。さらにプローブ１１は、被検体Ｍ内で発生した光音響波も検出可能である。本明細書において「音響波」とは、超音波および光音響波を含む用語である。ここで、「超音波」とはプローブにより送信された弾性波およびその反射波を意味し、「光音響波」とは吸収体１９が測定光を吸収することにより発する弾性波を意味する。なお被検体Ｍ内の吸収体１９としては、例えば血管、金属部材等が挙げられる。

プローブ１１は、音響波検出素子である振動子アレイ２０と、この振動子アレイ２０を間に置いて、該振動子アレイ２０の両側に各々１つずつ配設された合計２つの光出射部４０と、振動子アレイ２０および２つの光出射部４０を内部に収容した筐体４１とを備えている。

本実施形態において振動子アレイ２０は、超音波送信素子としても機能する。振動子アレイ２０は配線２０ａを介して、送信制御回路３３内の超音波送信用回路および、受信回路２１内の音響波受信用回路と接続される。またプローブ１１には、後述するレーザユニット１３から発せられた測定光であるレーザ光Ｌを、光出射部４０まで導光させる接続部としての光ファイバ６０が接続されている。

上記振動子アレイ２０は、例えば一次元または二次元に配列された複数の超音波振動子から構成されている。この超音波振動子は、例えば圧電セラミクス、またはポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）のような高分子フィルムから構成された圧電素子である。超音波振動子は、受信した音響波Ｕを電気信号に変換する機能を有している。振動子アレイ２０が出力する上記電気信号は、後述する受信回路２１に入力される。プローブ１１は一般に、セクタ走査対応のもの、リニア走査対応のもの、コンベックス走査対応のもの等が用意され、それらの中から適宜のものが撮像部位に応じて選択使用される。なお、振動子アレイ２０は音響レンズを含んでもよい。

上記超音波振動子は、超音波を送信する機能も有する。すなわち、この超音波振動子に交番電圧が印加されると、超音波振動子は交番電圧の周波数に対応した周波数の超音波を発生させる。なお、超音波の送信と受信は互いに分離させてもよい。つまり、例えばプローブ１１とは異なる位置から超音波の送信を行い、その送信された超音波に対する反射超音波をプローブ１１で受信するようにしてもよい。

光出射部４０は、光ファイバ６０によって導光されたレーザ光Ｌを被検体Ｍに照射する部分である。本実施形態では２つの光出射部４０が、振動子アレイ２０を間に置いて、振動子アレイ２０の例えばエレベーション方向（複数の超音波振動子が一次元に配列された場合、その配列方向に直角で検出面に平行な方向）の両側に配置されている。

レーザユニット１３は、例えばＱスイッチアレキサンドライトレーザ等のフラッシュランプ励起Ｑスイッチ固体レーザを有し、被検体Ｍに照射する測定光としてのレーザ光Ｌを発する。レーザユニット１３は、例えば超音波ユニット１２の制御部３４からのトリガ信号を受けてレーザ光Ｌを出力するように構成されている。レーザユニット１３は、１〜１００ｎｓｅｃ（ナノ秒）のパルス幅を有するパルスレーザ光Ｌを出力するものであることが好ましい。

レーザ光Ｌの波長は、計測の対象となる被検体Ｍ内の吸収体１９の光吸収特性に応じて適宜選択される。例えば計測対象が生体内のヘモグロビンである場合、つまり血管を撮像する場合、一般的にその波長は、近赤外波長域に属する波長であることが好ましい。近赤外波長域とはおよそ７００〜８５０ｎｍの波長域を意味する。しかし、レーザ光Ｌの波長は当然これに限られるものではない。またレーザ光Ｌは、単波長のものでもよいし、例えば７５０ｎｍおよび８００ｎｍ等の複数波長を含むものでもよい。レーザ光Ｌが複数の波長を含む場合、これらの波長の光は、同時に被検体Ｍに照射されてもよいし、交互に切り替えられながら照射されてもよい。

なおレーザユニット１３は、上に述べたアレキサンドライトレーザの他、同様に近赤外波長域のレーザ光を出力可能なＹＡＧ−ＳＨＧ（Second harmonic generation：第二次高調波発生）−ＯＰＯ（Optical Parametric Oscillation：光パラメトリック発振）レーザや、Ｔｉ−Ｓａｐｐｈｉｒｅ（チタン−サファイア）レーザ等を用いて構成することもできる。

光ファイバ６０は、レーザユニット１３から出射されたレーザ光Ｌを、２つの光出射部４０まで導く。光ファイバ６０は特に限定されず、石英ファイバ等の公知のものを使用することができる。例えば１本の太い光ファイバが用いられてもよいし、あるいは複数の光ファイバが束ねられてなるバンドルファイバが用いられてもよい。一例としてバンドルファイバが用いられる場合、１つにまとめられたファイバ部分の光入射端面から上記レーザ光Ｌが入射するようにバンドルファイバが配置され、そしてバンドルファイバの２つに分岐されたファイバ部分の光出射端面にそれぞれ光出射部４０が結合される。

超音波ユニット１２は、受信回路２１、受信メモリ２２、データ分離手段２３、光音響画像生成部２４、超音波画像生成部２９、表示制御部３０、送信制御回路３３および制御部３４を有する。

制御部３４は、光音響計測装置１０の各部を制御するものであり、本実施形態では図示外のトリガ制御回路を備える。このトリガ制御回路は、例えば光音響画像を取得する場合には、レーザユニット１３に光トリガ信号を送る。これによりレーザユニット１３のＱスイッチ固体レーザにおいて励起源のフラッシュランプが点灯し、レーザロッドの励起が開始される。このレーザロッドの励起状態が維持されている間、レーザユニット１３はレーザ光Ｌを出力可能な状態となる。

制御部３４は、その後トリガ制御回路からレーザユニット１３へＱスイッチトリガ信号を送信する。つまり制御部３４は、このＱスイッチトリガ信号によって、レーザユニット１３からのレーザ光Ｌの出力タイミングを制御する。また制御部３４は、Ｑスイッチトリガ信号の送信と同期して、サンプリングトリガ信号を受信回路２１に送信する。このサンプリングトリガ信号は、受信回路２１のＡＤ変換器（Analog to Digital convertor）における光音響信号のサンプリングの開始タイミングを規定する。このように、サンプリングトリガ信号を使用することにより、レーザ光Ｌの出力と同期して光音響信号をサンプリングすることが可能となる。

制御部３４は、超音波画像を取得する場合は、送信制御回路３３に超音波送信を指示する超音波送信トリガ信号を送信する。送信制御回路３３は、超音波送信トリガ信号を受けると、プローブ１１から超音波を送信させる。制御部３４は、超音波送信のタイミングに合わせて受信回路２１にサンプリングトリガ信号を送信し、反射超音波信号のサンプリングを開始させる。

受信回路２１は、プローブ１１が出力する検出信号を受信し、受信した検出信号を受信メモリ２２に格納する。受信回路２１は典型的には、低ノイズアンプ、可変ゲインアンプ、ローパスフィルタ、およびＡＤ変換器を含んで構成される。プローブ１１の検出信号は、低ノイズアンプで増幅された後に、可変ゲインアンプで深度に応じたゲイン調整がなされ、ローパスフィルタで高周波成分がカットされた後にＡＤ変換器でデジタル信号に変換され、受信メモリ２２に格納される。受信回路２１は、例えば１つのＩＣ（Integrated Circuit）で構成される。

本実施形態においてプローブ１１は、光音響波の検出信号と反射超音波の検出信号とを出力する。そこで受信メモリ２２には、デジタル化された光音響波および反射超音波の検出信号（サンプリングデータ）が格納される。データ分離手段２３は、受信メモリ２２から光音響波検出信号のサンプリングデータ（光音響データ）を読み出して、光音響画像生成部２４に送信する。またデータ分離手段２３は、受信メモリ２２から反射超音波検出信号のサンプリングデータ（反射超音波データ）を読み出して、超音波画像生成部２９に送信する。

光音響画像生成部２４は、受信メモリ２２に格納された上記光音響データを、プローブ１１の振動子アレイ２０の位置に応じた遅延時間で互いに加算して１ライン分のデータを再構成し、各ラインの光音響データに基づいて断層画像（光音響画像）のデータを生成する。なお、この光音響画像生成部２４は、遅延加算法に代えて、ＣＢＰ法（Circular Back Projection）により再構成を行うものでもよい。あるいは光音響画像生成部２４は、ハフ変換法またはフーリエ変換法を用いて再構成を行うものでもよい。光音響画像生成部２４は、上記のようにして生成された光音響画像のデータを表示制御部３０に出力する。

超音波画像生成部２９は、受信メモリ２２に格納された反射超音波データに対して、基本的に上記光音響データに対するのと同様の処理を施して、断層画像（超音波画像）のデータを生成する。超音波画像生成部２９は、そのようにして生成された超音波画像のデータを表示制御部３０に出力する。

表示制御部３０は、上記光音響画像のデータに基づいて光音響画像を、また上記超音波画像のデータに基づいて超音波画像を、それぞれ表示部１４に表示させる。これら２つの画像は別々に、あるいは合成されて合成画像として表示部１４に表示される。後者の場合、表示制御部３０は、例えば光音響画像と超音波画像とを重畳させて画像合成を行う。このように、光音響画像に加えて超音波画像を生成、表示させれば、光音響画像では画像化することができない部分を超音波画像において観察可能となる。それにより、超音波画像で描出される骨や神経などの組織をランドマークとして、光音響画像が示す例えば血管や穿刺針等がどの位置に存在しているのかが、光音響画像を単独で観察する場合に比べて、より分かりやすくなる。

また、本実施形態の光音響計測装置１０においては、穿刺針の一種である注液針１５が設けられている。注液針１５は、被検体Ｍ内に穿刺されて、被検体Ｍの内部に薬液や、あるいは治療用の液体等を注入するためのものである。この注液針１５は、導光部材である光ファイバ１６を介してレーザユニット１３に接続されている。また注液針１５は、シリンジや送液チューブと接続して使用したり、カテーテルや内視鏡用穿刺針の一部をなすものとして構成されるのも一般的である。シリンジや送液チューブとの接続部やカテーテルの詳細構造は、特に本発明の特徴部分である針先端部における構造と別に様々なバリエーションを採用し得る。

次に、本発明の注液針の実施形態について説明する。

＜注液針の第１の実施形態＞
まず図２および図３を参照して、本発明の第１の実施形態による注液針１５について説明する。図２は、注液針１５を、中空管状の針管５０の中心軸を含む面で切断した場合の側面形状を示すものである。また図３は、図２中のＡ−Ａ線に沿った断面を矢印方向から見て示す断面図である。なお、これらの図２および図３においても、上に述べたシリンジ、送液チューブ、カテーテル、および内視鏡用穿刺針の構造や、それに採用される接続部や注液機構は省略して針の先端部のみを示している。

針管５０は、例えばステンレス等の金属や、あるいは合成樹脂から形成された中空管状の針であり、全長に亘って管軸方向に延びる中空部５０ａを有している。また針管５０は、管軸に対して斜めにカットされた先端５０ｂと、この先端５０ｂの反対側の端部である後端５０ｃとを有している。針管５０は、注液時には上記先端５０ｂから被検体Ｍに穿刺される。

針管５０の中空部５０ａ内には、先端１６ａが針管先端５０ｂの近傍に位置する状態にして、導光部材としての光ファイバ１６が配設されている。この光ファイバ１６は、後端から入射した光を先端１６ｂまで導く。なお、光ファイバ１６の一部は、注液針１５を構成している。ここで、上記の「先端１６ａが針管先端５０ｂの近傍に位置する」とは、注液針１５が被検体Ｍの内部に穿刺された状態下で、光ファイバ先端１６ａから出射した光を吸収した下記光吸収体５５から発せられた光音響波が、針管先端５０ｂから外に伝搬して図１のプローブ１１によって検出され得るようになる位置に、この先端１６ａが存在していることを言うものとする。

針管５０の中空部５０ａ内には、光ファイバ１６の先端１６ｂから出射した光が入射する位置において、光吸収体５５が配設されている。この光吸収体５５は、光を吸収する材料、例えば黒色顔料が混合されたエポキシ樹脂、フッ素樹脂、またはポリウレタン樹脂等の合成樹脂からなり、溶融状態で光ファイバ１６の先端１６ｂを覆うように針管５０の内壁５０ｄ上に供給された後、固化したものである。そこで本例では、光ファイバ１６の先端近傍部分はこの光吸収体５５によって針管５０の内壁５０ｄに固定されている。光ファイバ１６のその他の部分は、別の接着剤等によって適宜、上記内壁５０ｄに固定されていてもよい。

なお針管５０の径は、通常、ゲージサイズによって規定され、その内径は一般に０．１３〜２．６４ｍｍ程度である。それに対して光ファイバ１６は、一般に、外径（被覆径）が０．１３ｍｍ程度（多くは０．１〜０．２ｍｍ程度）のものが適用可能である。

また針管５０の先端近傍においてその中空部５０ａ内には、液体を通過させる一方、所定の大きさよりも大きい固形物を捕捉するフィルター構造体６１が配設されている。なお、この「所定の大きさ」とは、ある一定の大きさを意味するものではなく、使用される光ファイバ１６の外径等に応じて適宜設定され得る値である。また、上記固形物の「大きさ」は、固形物をあらゆる方向から見たときに最小となる差し渡し寸法（輪郭上の二つの点を結ぶ寸法）で考えるものとする。特に、所定の大きさが、光ファイバ１６の外径より小さい大きさである事が好ましい。本実施形態を含め各々の実施形態でも説明しているとおり、光ファイバが破損した場合に、破片が針管から流出することを防止できるからである。

フィルター構造体６１は、注液針１５の針先から見て、光ファイバ１６の先端１６ｂよりも針管５０の後端５０ｃ側に位置しており、針管５０の内壁５０ｄに固定されている。また、フィルター構造体６１は、注液針１５の針先から見て、光吸収体５５の後端側に配置されている。本例のフィルター構造体６１は、線材を格子状に編んでなる薄い網（メッシュ）状の構造体であって、図３に明示されるように、中空部５０ａの光ファイバ１６が存在する領域以外の全領域を占める状態に配設されている。

なおフィルター構造体６１は、その周囲を針管５０の内壁５０ｄに接着することにより、針管５０に固定されている。ただし、フィルター構造体６１は接着に限らず、針管５０の内壁５０ｄにろう接や、溶接によって固定されてもよい。溶接の好ましい例としては、例えばレーザ等によるスポット溶接が挙げられる。スポット溶接は、針管５０の内壁５０ｄに沿って、つまりフィルター構造体６１の外周に沿って複数個所でなされてもよい。あるいは、フィルター構造体６１の図２中における上端の近辺部分がスポット溶接される一方、図２中における下端の近辺部分が、接着剤として兼用した光吸収体５５によって針管５０に固定されてもよい。

以上説明した注液針１５は、例えば図１１に示す針基８０や、あるいは図１２に示す針基１８０を用いて、注液のための別の器具と接続可能である。図１１に示す針基８０は、図２に示した針管５０の後端５０ｃの近傍部分を収容、保持する前端部８０ａと、この前端部８０ａに対して後端部となる位置に配された注液ポート８０ｂと、前端部８０ａおよび注液ポート８０ｂの間を延びる概略直管状の部分から斜めに分岐した直管状のファイバ導入部８０ｃとを有している。上記前端部８０ａ、注液ポート８０ｂおよびファイバ導入部８０ｃは、内部空間８０ｄによって連通している。注液ポート８０ｂは、図示外のシリンジや送液チューブと接続されて、薬液等を受け入れる。一方ファイバ導入部８０ｃには、光ファイバ１６を保護する被覆チューブ８１が接続されている。針管５０の後端５０ｃから後方に延びた光ファイバ１６は、ファイバ導入部８０ｃを経て被覆チューブ８１内を延びるように配設されている。また、ファイバ導入部８０ｃの内部から被覆チューブ８１の内部に亘って封止材８２が充填され、それにより、ファイバ導入部８０ｃの内部と外部とが液密状態に保たれている。

注液針１５は、例えば術者が上記針基８０を指先で直接把持しながら、あるいは針基８０に組み付けられる図示外の把持部を介して把持しながら穿刺操作することにより、生体である被検体Ｍの内部に穿刺される。

一方、図１２に示す針基１８０は、以上説明した針基８０とは、注液ポートおよびファイバ導入部の配置関係が逆にされた形のものである。つまりこの針基１８０においては、針管５０の後端５０ｃの近傍部分を収容、保持する前端部１８０ａに対して後端部となる位置にファイバ導入部１８０ｃが配置され、前端部１８０ａおよびファイバ導入部１８０ｃの間を延びる概略直管状の部分から斜めに分岐させて、注液ポート１８０ｂが設けられている。なお、前端部１８０ａ、注液ポート１８０ｂおよびファイバ導入部１８０ｃは、内部空間１８０ｄによって連通している。この針基１８０が適用される場合も、被検体Ｍへの注液針１５の穿刺は、上に述べた針基８０が適用される場合と同様にしてなされる。

なお、上では、本実施形態の注液針１５を用いる場合の穿刺操作について説明したが、後述する第２〜第６の実施形態の注液針を用いる場合も、同じ操作によって穿刺可能である。

上述のようにして注液針１５が被検体Ｍの内部に穿刺された後、針基８０の注液ポート８０ｂに薬液等が供給され、その薬液等が注液針１５から被検体Ｍ内に注入される。その際、光ファイバ１６には、図１に示したレーザユニット１３から発せられた光が後端側（図２の右端側）から入射される。なお本例において、この光はプローブ１１から発せられる光と同じレーザ光Ｌである。この光は光ファイバ１６内を伝搬して、光ファイバ１６の先端１６ａから出射し、光吸収体５５に吸収される。光を吸収した光吸収体５５の部分、つまり光ファイバ１６の先端１６ａに近い部分からは、光音響波が発せられる。

上述のようにして被検体Ｍ内に薬液等を注入する際には、図１に示したプローブ１１からもレーザ光Ｌが発せられ、それにより、先に述べた通りにして被検体Ｍの光音響画像が表示部１４に表示される。このとき、光ファイバ１６の先端１６ａに近い光吸収体５５から上記の通り光音響波が発せられ、この光音響波がプローブ１１によって検出されるので、この光吸収体５５の部分の光音響画像も併せて表示部１４に表示される。こうして光ファイバ１６の先端１６ａに近い光吸収体５５の部分の光音響画像が表示されれば、術者はこの表示を参照して、光ファイバ１６の先端１６ａつまりは針管５０の先端５０ｂがどこに位置しているかを確認することができる。そこで、薬液等の注入を行う際に注液針１５の先端を、被検体Ｍ内の適切な部分に穿刺可能となる。

なおフィルター構造体６１は、光ファイバ１６の先端１６ａよりも光ファイバ後端側に配されているので、この先端１６ａから出射した光や、あるいは光吸収体５５から発せられた光音響波がフィルター構造体６１によって遮られることはなく、そこで、光吸収体５５の部分の光音響画像表示が良好になされる。

ここで、針管５０内に配設された光ファイバ１６は、光吸収体５５で固定された先端近傍部分よりも針管後端側の部分において穿刺時に曲げられて破損する可能性があり、破損した場合は、ガラスや合成樹脂の破片が生じることもある。フィルター構造体６１は、該フィルター構造体６１よりも針管後端５０ｃ側で生じたそのような破片が、薬液等の液体と共に針管５０の外に流出して、被検体Ｍの内部に送られてしまうことを防止する。すなわち、前述した通りフィルター構造体６１は、液体を通過させる一方、所定の大きさよりも大きい固形物である上記破片を捕捉する。そこで、この破片が針管５０内を先端側に、つまり被検体Ｍに向かって進行することが阻止される。

上記の効果を得るために、線材を格子状に編んでなる網状のフィルター構造体６１は、孔サイズが、光ファイバ１６の外径よりも小さいものとされる。なお上記の孔サイズは、例えば上記格子が正方形である場合は、その一辺の長さである。一つの具体例として、光ファイバ１６の外径が０．１３ｍｍの場合、フィルター構造体６１は直径が０．０５ｍｍの例えばステンレス線材を用いて構成され、上記孔サイズは０．１０４ｍｍとされる。以上は勿論一つの例であり、フィルター構造体６１の孔サイズは、用いられる光ファイバ１６の外径や、想定される破片の大きさ（前述した通りの、最小となる差し渡し寸法）等に応じて適宜設定すればよい。

なお、前述した特許文献１には、針管内に金属編組体を設け、光ファイバを金属編組体内まで配置する点は開示されているが、特許文献１の金属編組体は針先に位置されてないため、そもそも穿刺針先端を確認することはできない。また、特許文献１に記載の金属偏組体は注入液の加熱用であり、光ファイバの破片の流出を防止することを意図しておらず、光ファイバの破片が流出するのを防止することができる構造にない。

＜注液針の第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態による注液針について、図４を参照して説明する。なおこの図４において、先に説明した図２中のものと同等の要素には同番号を付してあり、それらについての説明は、特に必要の無い限り省略する（以下、同様）。

図４は、本発明の第２の実施形態による注液針２１５を構成する針管５０を、図２と同様にして示す断面図である。図４に示す注液針２１５は、図２に示した注液針１５と比べると、フィルター構造体６１に代えて、３次元構造体であるフィルター構造体６２が適用されている点で異なるものである。このフィルター構造体６２は、図２に示したフィルター構造体６１のように線材を格子状に編んでなる網状の構造体を複数枚積層して３次元化されたものである。

上記フィルター構造体６２の針管５０内における配置位置、針管５０に対する固定の仕方、および孔サイズは、第１の実施形態の注液針１５におけるものと基本的に同じである。このようなフィルター構造体６２が設けられていることにより、本実施形態においても、第１の実施形態の実施形態におけるのと同様の効果を得ることができる。

＜注液針の第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態による注液針について、図５および図６を参照して説明する。図５は、本発明の第３の実施形態による注液針３１５を構成する針管５０を、図２と同様にして示す断面図である。また図６は、図５中のＢ−Ｂ線に沿った断面を矢印方向から見て示す断面図である。

図５に示す注液針３１５は、図２に示した注液針１５と比べると、フィルター構造体６１に代えて、３次元構造体であるフィルター構造体６３が適用されている点で異なるものである。このフィルター構造体６３は、断面が円形の線材、例えばステンレス線材をらせん状に巻いて得られたらせん構造体である。このフィルター構造体６３は、針管５０の中空部５０ａ内に挿し込まれた後、針管先端５０ｂの近傍部分の外周面を針管５０の内壁５０ｄに接着あるいは溶接することにより、針管５０に固定されている。上記溶接は、連続溶接でもよいし、スポット溶接でもよい。またこの場合も、光吸収体５５を接着剤として兼用して、この光吸収体５５によってフィルター構造体６３を針管５０に固定してもよい。さらには、上記溶接の代わりに、ろう接によってフィルター構造体６３を針管５０に固定してもよい。

フィルター構造体６３は、らせん軸に平行な方向から見ると、図６に示すように円環状の形となる。なお、図５および図６において、フィルター構造体６３の形状および大きさは概略的に示してある。フィルター構造体６３は、上記円環の内径が光ファイバ１６の外径より小さく、また、らせんの隣り合う線材の間の隙間も光ファイバ１６の外径より小さい形状とされている。このような形状のフィルター構造体６３が配設されていることにより、光ファイバ１６の破損によって生じた破片の大きさ（前述した通りの、最小となる差し渡し寸法）が光ファイバ１６の外径より小さくない限り、その破片はフィルター構造体６３において捕捉される。その一方、薬液等の液体は、このフィルター構造体６３を通過可能である。

＜注液針の第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態による注液針について、図７および図８を参照して説明する。図７は、本発明の第４の実施形態による注液針４１５を構成する針管５０を、図２と同様にして示す断面図である。また図８は、図７中のＣ−Ｃ線に沿った断面を矢印方向から見て示す断面図である。

図７に示す注液針４１５は、図２に示した注液針１５と比べると基本的に、フィルター構造体６１に代えて、多孔質部材からなるスポンジ状のフィルター構造体６４が適用されている点で異なるものである。このフィルター構造体６４は、例えばセラミックや合成樹脂からなり、一つの端面から別の端面まで連通する小孔を複数有するものである。そのような小孔は、勿論、フィルター構造体６４の図７中における右端面から左端面の間でも連通している。上記小孔のサイズは一般に均一ではないが、本例のフィルター構造体６４は、この小孔のサイズ（一方向から見たときの小孔輪郭上の２点間の差し渡し寸法）が最大でも光ファイバ１６の外径より小であるものが適用されている。

フィルター構造体６４は、概略円柱の一端側が斜めにカットされた形状のもので、光ファイバ１６の先端近傍の位置と、それよりも針管５０の後端側の位置との間において、針管５０の内壁５０ｄに固定されている。このフィルター構造体６４は、図８に明示されるように、例えば中空部５０ａの光ファイバ１６が存在する領域以外の全領域を占める状態に配設されている。ただし、それに限らずフィルター構造体６４は、光ファイバ１６の断面積よりも面積が小さい空隙が存在する状態に配設されてもよい。

フィルター構造体６４は、その周囲を針管５０の内壁５０ｄに接着することにより、針管５０に固定されている。またフィルター構造体６４は、光吸収体５５に対して、主に針管５０の後端側から接している。なおフィルター構造体６４は、当初は溶融状態にある光吸収体５５を接着剤として兼用して、この光吸収体５５によって針管５０に接着固定されてもよい。

上述の通りのフィルター構造体６４が配設されていることにより、光ファイバ１６の破損によって生じた破片の大きさ（前述した通りの、最小となる差し渡し寸法）が光ファイバ１６の外径より小さくない限り、その破片はフィルター構造体６４において捕捉される。その一方、薬液等の液体は、このフィルター構造体６４を通過可能である。

また本実施形態の注液針４１５においては、上述した通り、フィルター構造体６４が光吸収体５５に対して主に針管後端側から接しているので、もしフィルター構造体６４が針管５０内で針管先端側に移動しようとすると、この移動は光吸収体５５によって阻止される。そこで、フィルター構造体６４が針管５０から外に抜け出てしまうことが防止される。以上の説明から明らかなように本実施形態では、光吸収体５５が、フィルター構造体６４の移動を阻止する部材としても作用する。なお、光吸収体５５がフィルター構造体６４の移動を阻止する特徴は、他の実施形態に適用することも可能である。

＜注液針の第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態による注液針について、図９を参照して説明する。図９は、本発明の第５の実施形態による注液針５１５を構成する針管５０を、図３と同様にして示す断面図である。

図９に示す注液針５１５は、図２に示した注液針１５と比べると、フィルター構造体６１に代えて、多孔質部材からなるスポンジ状のフィルター構造体６４が適用されている点で異なるものである。このフィルター構造体６４は、形状以外は、図７に示したフィルター構造体６４と同様のものである。また、このフィルター構造体６４の針管５０への固定の仕方も、図７に示した注液針４１５におけるのと同じである。さらにこのフィルター構造体６４の、中空部５０ａ内における配設領域も、図８に示したものと同じである。

ただし本実施形態においてフィルター構造体６４は、図７中のフィルター構造体６４と比べて、より針管５０の後端側に寄った位置に配置されている。そして針管５０の内壁５０ｄには、針管中心側に向かって突出した凸部７０が設けられている。フィルター構造体６４は、この凸部７０に対して針管後端側から接するように配置されている。上記凸部７０は、例えば接着剤やろう材を固化させて形成することができる。また、針管５０の一部を溶融させてこのような凸部７０を形成することも可能である。

上述の通りのフィルター構造体６４が配設されていることにより、本実施形態の注液針５１５においても、図７の注液針４１５が奏する効果と同様の効果が得られる。また本本実施形態の注液針５１５においては、フィルター構造体６４が凸部７０に対して針管後端側から接しているので、もしフィルター構造体６４が針管５０内で針管先端側に移動しようとすると、この移動は凸部７０によって阻止される。そこで、フィルター構造体６４が針管５０から外に抜け出てしまうことが防止される。以上の説明から明らかなように本実施形態では、凸部７０が、フィルター構造体６４の移動を阻止する部材として作用する。なお、凸部７０がフィルター構造体６４の移動を阻止する特徴は、他の実施形態に適用することも可能である。

＜注液針の第６の実施形態＞
次に、本発明の第６の実施形態による注液針について、図１０を参照して説明する。図１０は、本発明の第６の実施形態による注液針６１５を構成する針管５０を、図３と同様にして示す断面図である。

図１０に示す注液針６１５は、図９に示した注液針５１５と比べると、凸部７０の代わりに、針管５０の管壁に凹部５０ｅが形成されている点で異なるものである。この凹部５０ｅは、針管５０の内壁５０ｄ側から見れば、針管中心側に向かって突出した凸部となっている。図９に示したものと同様のフィルター構造体６４は、この凹部５０ｅに対して針管後端側から接するように配置されている。

上述の通りのフィルター構造体６４が配設されていることにより、本実施形態の注液針６１５においても、図７の注液針４１５が奏する効果と同様の効果が得られる。また本本実施形態の注液針６１５においては、フィルター構造体６４が凹部５０ｅに対して針管後端側から接しているので、フィルター構造体６４の移動がこの凹部５０ｅによって阻止される。以上の説明から明らかなように本実施形態では、凹部５０ｅが、フィルター構造体６４の移動を阻止する部材として作用する。なお、凹部５０ｅがフィルター構造体６４の移動を阻止する特徴は、他の実施形態に適用することも可能である。

ここで、光音響計測装置の別の実施形態について説明する。図１３に示す光音響計測装置１１０は、図１に示した光音響計測装置１０と比べると、被検体Ｍの光音響画像を取得するためにプローブ１１にレーザ光Ｌを送る比較的高出力のレーザユニット１３の他に、もう１つのレーザユニット１１３が設けられている点で基本的に異なるものである。このレーザユニット１１３は、例えばＬＤ（laser diode）やＬＥＤ（light emitting diode）等の比較的低出力のレーザ光源からなるものである。本例においてレーザユニット１１３の駆動は、レーザユニット１３の駆動を制御する制御部３４によって制御されるが、それに限らず、制御部３４以外の別の制御部によって制御されてもよい。

上記レーザユニット１１３から発せられたレーザ光は、光ファイバ１６を導光させて注液針１５に送られる。なお、この場合も、光ファイバ１６の一部は注液針１５を構成している。また本実施形態では注液針として、先に説明した第１実施形態の注液針１５を用いているが、第１〜６実施形態のいずれの注液針が適用されてもよい。

このように、被検体Ｍ内の血管等を示す光音響画像の取得用と、穿刺針先端部を示す光音響画像の取得用に互いに別の光源、つまりレーザユニット１３とレーザユニット１１３とを用いる場合は、それらの光源を互いに独立して駆動させることができる。したがってこの場合は、前者の光音響画像と後者の光音響画像とを、別個に取得、表示可能となる。１つの光音響画像内において血管等と穿刺針先端部とが併せて表示される場合は、血管等の表示に穿刺針先端部の表示が重なって穿刺針先端部が確認し難くなることもあるが、本実施形態においては、そのような問題が起きることを防止できる。

なお、以上の効果を得るためには、レーザユニット等の光源を１つだけ設け、その光源から発せられた光を２つの光路を辿るように分岐した上で各光路にシャッタを設け、それらのシャッタの開閉により、プローブ１１と注液針１５のいずれかに選択的に光が送られるようにしてもよい。そのようにする場合は、被検体Ｍ内の血管等の吸収体１９を示す光音響画像、または注液針１５の針管５０の先端部を示す光音響画像の取得が完了するまで２つのシャッタの開閉状態を不変としておいてもよいし、あるいは２つのシャッタの開閉状態を短時間内に切り替えて、前者の光音響画像に関する光音響波検出信号と、後者の光音響画像に関する光音響波検出信号とを交互に切り替えて取得するようにしてもよい。

なお、プローブ１１を介して光を被検体Ｍの体表から深部まで到達させるには、光ファイバを介して光を注液針の先端近傍まで送るよりも、より高出力の光が必要になる。つまり前者の場合は、深部に届くまでに被検体Ｍ内で光が減衰してしまうからである。そうであると、光音響波検出信号が微弱なものとなってしまう。それに対して後者の場合は、光ファイバにおける損失は有るものの、被検体Ｍによる光の大きな減衰が無いので、上述した通り、ＬＤやＬＥＤ等の比較的低出力のレーザ光源が適用可能となっている。

次に、光音響計測装置のさらに異なる実施形態について説明する。図１４に示す光音響計測装置２１０は、図１３に示す光音響計測装置１１０と比べると、被検体Ｍの光音響画像を取得するための構成すなわち、レーザユニット１３、光ファイバ６０および光出射部４０が省かれている点が異なるものである。つまり本実施形態におけるプローブ１１は、光照射機能を持たないものとなっている。

この光音響計測装置２１０において、被検体Ｍに関しては、光音響画像は取得されないで超音波画像だけが取得される。注液針１５の針管５０（図２参照）の先端近傍を示す光音響画像は、表示部１４において被検体Ｍの超音波画像に重畳して表示される。そこで本実施形態では、超音波画像上から不適切な部分への穿刺や、目的部位への注液針先端の配置状況などが判断される。

以上の構成を有する光音響計測装置２１０は、既存の超音波画像取得装置に対して、レーザユニット１１３および光ファイバ１６、並びに光音響画像取得用のプログラムソフトウェアを追加するだけで構成できるので、注液針の先端確認という要求に低コストで対応可能となる。

１０、１１０、２１０ 光音響計測装置
１１ プローブ
１２ 超音波ユニット
１３ レーザユニット
１４ 表示部
１５、２１５、３１５、４１５、５１５、６１５ 注液針
１６ 光ファイバ
１６ａ 光ファイバの先端
２０ 振動子アレイ
２１ 受信回路
２２ 受信メモリ
２３ データ分離手段
２４ 光音響画像生成部
２９ 超音波画像生成部
３０ 表示制御部
３３ 送信制御回路
３４ 制御部
４０ 光出射部
５０ 針管
５０ａ 針管の中空部
５０ｂ 針管の先端
５０ｃ 針管の後端
５０ｄ 針管の内壁
５０ｅ 針管の凹部
５５ 光吸収体
６１、６２、６３、６４ フィルター構造体
７０ 凸部
８０、１８０ 針基
Ｌ レーザ光
Ｍ 被検体
Ｕ 音響波

Claims (12)

1. 中空管状の針管と、
   前記針管の中空部内に配され、前記針管の先端近傍まで光を先端まで導く導光部材と、
   前記導光部材の先端に配され、該光を吸収する光吸収体と、
   前記針管の前記先端近傍かつ前記中空部内に配設され、液体を通過させかつ所定の大きさ以上の大きさの固形物を捕捉するフィルター構造体と、
   を有する注液針。
2. 前記フィルター構造体が前記針管に固定されている請求項１記載の注液針。
3. 前記フィルター構造体が、前記光吸収体によって前記針管に固定されている請求項２記載の注液針。
4. 前記フィルター構造体が、ろう接または溶接によって前記針管に固定されている請求項２記載の注液針。
5. 前記フィルター構造体が、前記注液針の針先から見て、前記導光部材の先端より後端側に配置されている請求項１から４いずれか１項記載の注液針。
6. 前記フィルター構造体が、網状の構造体である請求項１から５いずれか１項記載の注液針。
7. 前記フィルター構造体が、線材から構成された３次元構造体である請求項１から５いずれか１項記載の注液針。
8. 前記フィルター構造体が、多孔質部材からなる構造体である請求項１から５いずれか１項記載の注液針。
9. 前記フィルター構造体よりも針管の先端側において該針管内に、フィルター構造体の針管先端側への移動を阻止する部材が設けられている請求項１から８いずれか１項記載の注液針。
10. 前記フィルター構造体の移動を阻止する部材が、前記光吸収体によって構成されている請求項８記載の注液針。
11. 前記フィルター構造体の移動を阻止する部材が、前記針管の管壁を成形して構成されている請求項８記載の注液針。
12. 請求項１から１１いずれか１項記載の注液針を備えた光音響計測装置。