光声图像生成装置及插入物的制作方法

本发明涉及一种光声图像生成装置，进一步详细而言，涉及一种检测通过光吸收体吸收光而产生的光声波来生成光声图像的光声图像生成装置。

并且，本发明涉及一种上述光声图像生成装置中所使用的穿刺针等插入物。

背景技术：

作为能够以非侵入方式检查活体内的状态的图像检查法的一种，已知有超声波检查法。超声波检查中使用能够实现超声波的发送及接收的超声波探针。若从超声波探针向受检体(活体)发送超声波，则该超声波逐渐进入活体内部，并在组织界面上进行反射。利用超声波探针接收该反射超声波，并根据反射超声波返回到超声波探针为止的时间来计算距离，由此能够将内部的状态进行图像化。

并且，已知有利用光声效果将活体的内部进行图像化的光声成像。一般而言，在光声成像中，将激光脉冲等脉冲激光束照射到活体内。在活体内部，活体组织吸收脉冲激光束的能量并通过基于该能量的绝热膨胀而产生超声波(光声波)。利用超声波探针等检测该光声波，并根据检测信号构成光声图像，由此能够基于光声波使活体内部可视化。

关于光声成像，专利文献1中记载有如下内容：使用光纤等将从光源出射的光引导至穿刺针的尖端附近，在此处向穿刺针的光声波产生部照射光。光声波产生部例如包含光吸收部件。专利文献1中记载有在光吸收部件中能够使用混合了黑色颜料的环氧树脂、聚氨酯树脂、或氟树脂、硅酮橡胶、或对激光束的波长的光吸收性较高的例如黑色的涂料。并且，还记载有将对激光束的波长具有光吸收性的金属膜或氧化物的膜用作光吸收部件。通过超声波探针来检测向光声波产生部照射光而产生的光声波，并根据该检测信号生成光声图像。在光声图像中，光声波产生部的部分以亮点出现，能够使用光声图像来确认穿刺针的位置。

并且，专利文献2中记载有具有发光部的穿刺针。专利文献2中，从光源出射的光例如使用光纤等引导至穿刺针的发光部，并从发光部出射至外部。在受检体内，因吸收从发光部出射的光而产生光声波。通过超声波探针来检测吸收从穿刺针的发光部出射的光而产生的光声波，并根据该检测信号生成光声图像，由此能够确认穿刺针的位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-37519号公报

专利文献2：日本特开2013-13713号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术课题

在此，例如将穿刺针穿刺到血管中时，手术人员能够通过观察血液是否流入到针内部或针基部来判断穿刺针的尖端是否进入到血管中。然而，专利文献1及专利文献2中，由于在针内部插穿有光纤等导光部件，因此与没有光纤等的情况相比，血液的流入路径变细。因此，血液的流入较费时间，判定穿刺针的尖端是否进入到血管中需要时间。

专利文献1中，在配置于针尖端的光吸收体中产生光声波，照射到光声波产生部的光几乎全部被光吸收体吸收。因此，即使在受检体内的针的穿刺方向的前方存在光吸收体的状况下，也无法在该光吸收体中产生光声波。因此，在专利文献1中能够获取的仅为针尖的位置信息，无法获取针周边是否存在光吸收体等周边的环境信息。另一方面，专利文献2中，从发光部出射的光照射到存在于针的穿刺方向的前方的受检体内的光吸收体，因此若从发光部出射由血液(血管)吸收的波长的光，则根据光声图像中有无亮点，能够判断针尖是否进入到血管中。

但是，专利文献2中，不仅检测通过从发光部出射的光被存在于针的穿刺方向的前方的受检体内的光吸收体吸收而产生的光声波，而且还检测通过从发光部出射的光被构成穿刺针主体的金属等吸收而产生的光声波。在该情况下，由于光声波的产生源有2个，因此光声图像中混合存在2个亮点。被检测的光声波的强度根据身体移动或探头的移动而逐一发生变化，因此有时在光声图像中发生亮点的闪烁。专利文献2中，由于2个亮点独立闪烁，因此在光声图像中难以判别是哪个部分表示穿刺针的位置信息，哪个部分表示周边的环境信息。这样的问题并不限于穿刺针，对于导管或导丝等插入到受检体中的其他插入物，欲利用光声图像来获取其位置和周边的环境信息时，也会产生上述问题。

本发明鉴于上述情况，其目的在于提供一种能够分开获取插入物的位置信息和周边的环境信息这两种信息的光声图像生成装置。

并且，本发明的目的在于提供一种上述光声图像生成装置中所使用的插入物。

用于解决技术课题的手段

为了实现上述目的，本发明提供一种插入物，其至少一部分被插入到受检体内，该插入物具备：导光部件，引导被切换入射的第1波长的光及与其不同的第2波长的光；光出射部，出射由导光部件引导的光；及光吸收部件，吸收从光出射部出射的第1波长的光而产生光声波，且使从光出射部出射的第2波长的光通过。

本发明的插入物中，优选光吸收部件至少局部地覆盖光出射部。

优选光吸收部件包含：光吸收体，吸收第1波长的光，且使第2波长的光通过；及树脂，含有该光吸收体。

本发明的插入物可以在其内部具有内腔，光吸收部件可以兼作将导光部件固定于插入物的内腔的内壁的固定部件。

本发明的插入物还可以具有至少使第2波长的光透射的透明树脂，光吸收部件可以由该透明树脂覆盖。当插入物在内部具有内腔时，导光部件及光吸收部件可以利用透明树脂固定于穿刺针的内腔的内壁。

本发明的插入物可以是在其内部具有内腔的穿刺针。在该情况下，插入物还可以具有将导光部件容纳于内部的中空管。

穿刺针可以包含内针和外针，内针可以包含中空管。内针可以密封穿刺针的内腔的至少一部分。

光吸收部件可以兼作将导光部件固定于上述中空管的内壁的固定部件。

本发明的插入物还可以具有至少使第2波长的光透射的透明树脂，导光部件及光吸收部可以利用透明树脂固定于中空管的内壁。

本发明的插入物还可以具有荧光体，该荧光体将从光出射部出射的第2波长的光转换成与第1波长及第2波长不同的第3波长的光。

所述插入物优选还具有光连接器，该光连接器将导光部件和光纤连接成可装卸，该光纤引导从光源出射的第1波长的光及第2波长的光。

本发明还提供一种光声图像生成装置，其具备：第1光源，出射第1波长的光；第2光源，出射与第1波长不同的第2波长的光；插入物，其至少一部分被插入到受检体内，且具备：导光部件，引导被切换入射的第1波长的光及第2波长的光；光出射部，出射由导光部件引导的光；及光吸收部件，吸收从光出射部出射的第1波长的光而产生光声波，且使从光出射部出射的第2波长的光通过；声波检测机构，检测通过光吸收部件吸收第1波长的光而产生的第1光声波及因从光出射部出射的光而在受检体内产生的第2光声波；及光声图像生成机构，根据第1光声波生成第1光声图像，并根据第2光声波生成第2光声图像。

本发明的光声图像生成装置中，第2光声波可以是利用受检体吸收通过了光吸收部件的第2波长的光而产生的。

插入物还可以具有荧光体，该荧光体将从光出射部出射的第2波长的光转换成与第1波长及第2波长不同的第3波长的光。在该情况下，第2光声波可以是利用受检体吸收由荧光体发出的第3波长的光而产生的。

声波检测机构还可以检测对朝受检体发送的声波的反射声波。在该情况下，本发明的光声图像生成装置还可以具备根据反射声波生成反射声波图像的反射声波图像生成机构。

本发明的光声图像生成装置还可以具备图像合成机构，该图像合成机构对第1光声图像及第2光声图像中的至少一个和反射声波图像进行合成。

发明效果

本发明的光声图像及插入物能够分开获取插入物的位置信息和周边的环境信息这两种信息。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的光声图像生成装置的框图。

图2是表示穿刺针的尖端附近的立体图。

图3是表示光吸收部件的吸收光谱的一例的曲线图。

图4是表示变形例所涉及的穿刺针的尖端附近的剖视图。

图5是表示光声图像生成装置的动作顺序的流程图。

图6是表示第1光声图像生成处理的顺序的流程图。

图7是表示第2光声图像生成处理的顺序的流程图。

图8是表示超声波图像生成处理的顺序的流程图。

图9是表示荧光体的吸收率的波长特性的曲线图。

图10是表示荧光体的发光强度的波长特性的曲线图。

图11是表示本发明的第3实施方式中的穿刺针的尖端附近的剖视图。

图12是表示变形例所涉及的穿刺针的尖端附近的剖视图。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。图1表示本发明的第1实施方式所涉及的光声图像生成装置。光声图像生成装置10包含探头(超声波探针)11、超声波单元12、第1光源(激光单元)13、第2光源(激光单元)14及穿刺针15。另外，本发明的实施方式中，使用超声波来作为声波，但并不限定于超声波，只要根据受检对象和测定条件等选择适当的频率，则也可以使用可听频率的声波。

第1光源13出射第1波长的光。第2光源14出射第2波长的光。第1光源13及第2光源14例如以1ns～100ns左右的脉冲时间宽度出0.3μj～30μj左右的射脉冲能量的脉冲光。第1波长与第2波长彼此不同。第1光源13及第2光源14例如为固体激光光源。光源的类型并没有特别限定，第1光源13及第2光源14可以是激光二极管光源(半导体激光光源)，或者可以是以激光二极管光源为种子光源的光放大型激光光源。也可以使用激光光源以外的光源。

第1光源13和第2光源14被切换使用。当第1光源13出射第1波长的光时，第2光源14不出射第2波长的光。与其相反，当第2光源14出射第2波长的光时，第1光源13不出射第1波长的光。

从第1光源13出射的第1波长的光和从第2光源14出射的第2波长的光例如使用光纤17等导光机构分别入射到波分复用耦合器18。波分复用耦合器18对第1波长的光和第2波长的光进行合波，并使其入射到1个光纤中。从波分复用耦合器18出射的光利用光纤19等导光部件引导至穿刺针15。也可以使用使第1波长的光和第2波长的光中的一方透射且反射另一方的分色镜对第1波长的光和第2波长的光进行合波，来代替使用波分复用耦合器18进行合波。更详细而言，可以在光学系统的箱中配置分色镜，利用该分色镜对第1波长的光和第2波长的光进行合波，并使其入射到1个光纤中。

穿刺针15为被穿刺到受检体中的针。在穿刺针15的内部插穿有光纤19。在波分复用耦合器18与光纤19之间设置有光连接器20。光连接器20将光纤19和从波分复用耦合器18延伸的光纤连接成可装卸。通过解除光连接器20的连接，能够将光纤19与穿刺针15一并一次性使用。

图2表示穿刺针15的尖端附近。穿刺针15在尖端附近具有光吸收部件51。光吸收部件51吸收从光出射部19a出射的第1波长的光而产生光声波。光吸收部件51存在于穿刺针15的尖端附近，能够在穿刺针15的尖端附近的一处产生光声波。与穿刺针整体的长度相比，光声波的产生源(声源)的长度充分短，声源能够视为点声源。并且，光吸收部件51不吸收第2波长的光而使第2波长的光向穿刺针15的尖端开口的外部方向通过。由于光吸收部件51不吸收第2波长的光，因此从光出射部19a出射的光的波长为第2波长时，不会产生光声波。

光纤19的尖端(从光源侧观察的远端侧)构成出射被引导的光的光出射部19a。光出射部19a配置于穿刺针15的尖端附近，光纤19将从光源侧切换入射的第1波长及第2波长的光引导至穿刺针15的尖端附近。在此，所谓“尖端附近”，当光出射部19a配置于该位置时，是指在配置于尖端的光吸收部件51中能够产生能够以穿刺工作所需要的精确度对穿刺针15的尖端位置进行图像化的光声波的位置。例如为从穿刺针15的尖端向基端侧0mm～3mm的范围内。光纤19可以被包覆。包覆时能够使用聚酰亚胺、氟树脂或丙烯酸树脂等。

另外，所谓光吸收部件51使第2波长的光透射是指，不要求完全不吸收第2波长的光，即不要求光吸收率为0％。光吸收部件51对第2波长的光的吸收与通过的比率例如为1:9左右即可。同样地，所谓光吸收部件51吸收第1波长的光是指，不要求完全吸收第1波长的光，即不要求光吸收率为100％。光吸收部件51对第1波长的光的吸收与通过的比率例如为9:1左右即可。对于第2波长的光的透射及第1波长的光的吸收、以及后述的第3波长的光，也适用相同的说明。

光吸收部件51可以至少局部地覆盖光出射部19a。并且，光吸收部件51可以兼作将光纤19固定于穿刺针15的内腔的内壁的固定部件。

光吸收部件51例如包含吸收第1波长的光且使第2波长的光通过的光吸收体和含有该光吸收体的环氧树脂等树脂。例如，第1光源13使用波长905nm的脉冲激光二极管时，将吸收该波长的光的材料作为光吸收体而混合在树脂中。光吸收体例如能够使用作为酞菁类的yamamotocorporation.co.,ltd.的ykr-2900、ykr-2081、yamadachemicalco.,ltd.的fdn-004、fdn-005、日本专利第5243056号公报中所记载的作为花青类吸收体的材料、exciton,inc.的ira908和ira912、ira931、或fewchemicals公司的s0433等。当使用这些吸收体时，可以将波长870nm的脉冲激光二极管用作第1光源13。

当将包含上述吸收体的树脂作为光吸收部件51时，从第1光源13出射的波长905nm的光被转换成声波。该声波能够利用于穿刺针15的尖端位置的检测。另一方面，从第2光源14出射的光通过光吸收部件51照射到穿刺针15的外部。该光能够用于评价穿刺针15的尖端部分的周边环境。由第2光源14出射的光的波长能够从在上述吸收体的吸收率的波长特性上吸收较低的波长区域中适当选择。

图3表示光吸收部件51的吸收光谱的一例。横轴表示波长，纵轴表示吸收率。光吸收部件51中所包含的吸收体使用了花青类的吸收体材料。光吸收部件51对波长905nm附近的光的吸收率最高，在比其长波长侧及短波长侧，吸收率急剧下降。当使用这种光吸收部件51时，由第2光源14出射的光的波长从400nm～650nm或1000nm以上的范围中适当选择即可。

第2波长可以根据存在于穿刺针15的穿刺部位的周边的物质来设定。换言之，可以根据穿刺针15的周边环境的评价对象的物质来设定。第2光源使用出射由评价对象的物质吸收而产生光声波的波长的光的光源。例如，评价对象为血液(血管)时，第2光源14使用出射波长530nm的光的光源。若评价对象为神经，则使用出射波长1210nm的光的光源。

若评价对象为淋巴结或淋巴管等的造影中所使用的造影剂，则第2光源14使用出射由该造影剂吸收而产生光声波的波长的光的光源即可。例如，在icg(吲哚菁绿(indocyaninegreen))造影的情况下，将出射波长780nm的光的光源用作第2光源14即可。在亚甲蓝造影的情况下，使用出射波长663nm的光的光源即可。在专利蓝v造影的情况下，使用出射波长638nm的光的光源即可。

并且，当癌细胞等中存在通过dds(drugdeliverysystem：药物传递系统)特异性地传递的物质的情况下，欲评价有无该物质时，第2光源14使用射出由该物质吸收而产生光声波的波长的光的光源即可。例如，评价对象为金纳米粒子时，根据金纳米粒子的直径，将出射波长600nm～900nm范围中的光的光源用作第2光源14即可。若评价对象为碳纳米管，则将出射波长670nm～820nm范围中的光的光源用作第2光源14即可。

另外，第1光源13和第2光源14无需一定是分离的独立的光源。也可以使用能够进行多个波长的振荡的1个光源来切换出射第1波长的光和第2波长的光。作为能够进行包含第1波长(905nm)的多个波长的出射的光源的例子，可以举出ti：sf激光或nd：yag-opo(opticalparametricoscillation：光参量振荡)激光等。在该情况下，能够省略波分复用耦合器或分色镜这样的合波机构。

第2光源14无需为1个光源，第2光源14也可以是具有2个以上的光源的结构。例如，光声图像生成装置10可以具有出射波长530nm的光的光源和出射波长1210nm的光的光源来作为第2光源14。在该情况下，关于使第2光源14中的哪个光源发光，根据评价对象来选择即可。具体而言，评价对象为血液(血管)时，使出射波长530nm的光的光源发光，评价对象为神经时，使出射波长1210nm的光的光源发光即可。例如，在菜单画面等设置选择评价对象的菜单，并根据操作人员的选择来选择进行发光的光源即可。

当第2光源14具有2个以上的光源时，可以使这2个以上的光源按时序切换发光。在该情况下，每当使各光源发光时可以进行光声波(第2光声波)的检测，并对各波长的光生成第2光声图像。在该情况下，通过切换显示或排列显示与各波长的光相对应的第2光声图像，能够进行多种评价对象的评价。

第2光源14无需一定由出射单波长的光的光源构成，也可以是能够切换出射多个波长的光的光源。例如，可以在第2光源14中使用opo，使opo宽频带振荡而从其中分离出任意波长的光，由此进行波长选择。并且，可以从第2光源14切换出射与第1波长不同的多个波长的光，并对该各光检测光声波，求出波长与检测出的光声波的强度之间的关系，由此进行周边环境的评价。通过进行这种周边环境的评价，可以进行黑色素(恶性黑素瘤转移)的评价、消融状态的监控、注入乙醇时的组织坏死监控、神经峰的检测、粥样斑块的性状评价、肝脏的纤维化(散乱)、炎症的进展程度的评价。

穿刺针15可以具有至少使第2波长的光透射的透明树脂。图4表示具有透明树脂的穿刺针15的尖端部分的剖面。透明树脂52至少使第2波长的光透射。透明树脂52只要使入射的第2波长的光的大部分透射即可，不要求使入射的第2波长的光全部透射。即，透明树脂52不要求使第2波长的光100％透射。透明树脂52例如使用环氧树脂(粘接剂)。透明树脂52例如使用热固化性树脂、紫外线固化性树脂或光固化性树脂等。

构成穿刺针15的主体部分的穿刺针主体151在内部具有内腔。透明树脂52在穿刺针主体151的内腔中覆盖光吸收部件51。透明树脂52在穿刺针主体151的内腔中可以覆盖光纤19。透明树脂52可以作为将光吸收部件51及光纤19固定于穿刺针主体151的内壁的固定部件发挥功能。图4中，光吸收部件51覆盖光纤19的光出射部19a，光纤19(其尖端部分)及光吸收部件51利用透明树脂52固定于穿刺针主体151的内壁。

返回到图1，探头11为声波检测机构，例如具有一维排列的多个检测器元件(超声波振动子)。探头11在穿刺针15穿刺到受检体之后，检测从光吸收部件51(参考图2)产生的光声波。探头11除了光声波的检测以外，还进行对受检体的声波(超声波)的发送及对发送的超声波的反射声波(反射超声波)的接收。声波的发送接收可以在分离的位置上进行。例如，可以从与探头11不同的位置进行超声波的发送，并由探头11接收对该发送的超声波的反射超声波。探头11并不限定于线性探头，也可以是凸形探头(convexprobe)或扇形探头(sectorprobe)。

超声波单元12具有接收电路21、接收存储器22、数据分离机构23、光声图像生成机构24、超声波图像生成机构25、图像输出机构26、发送控制电路27及控制机构28。超声波单元12构成信号处理装置。超声波单元12典型地具有处理器、存储器及总线(bus)等。超声波单元12中安装有与光声图像生成有关的程序，通过该程序进行动作而实现超声波单元12内的各部的至少一部分功能。

接收电路21接收由探头11输出的检测信号，并将接收到的检测信号存放于接收存储器22。接收电路21典型地包含低噪声放大器、可变增益放大器、低通滤波器及ad转换器(analogtodigitalconvertor：模数转换器)。探头11的检测信号由低噪声放大器放大之后，由可变增益放大器进行与深度相对应的增益调整，由低通滤波器截断(cut)高频成分之后，由ad转换器存放为数字信号，被存放于接收存储器22。接收电路21例如由1个ic(integralcircuit：积分电路)构成。

探头11输出光声波的检测信号和反射超声波的检测信号，在接收存储器22中存放经ad变换的光声波及反射超声波的检测信号(采样数据)。数据分离机构23从接收存储器22读出光声波的检测信号的采样数据，并发送至光声图像生成机构24。并且，从接收存储器22读出反射超声波的采样数据，并发送至超声波图像生成机构(反射声波图像生成机构)26。

光声图像生成机构24根据由探头11检测出的光声波的检测信号生成光声图像。光声图像的生成例如包含相位匹配加算等图像再构和检波、对数转换等。超声波图像生成机构25根据由探头11检测出的反射超声波的检测信号生成超声波图像(反射声波图像)。超声波图像的生成也包含相位匹配加算等图像再构和检波、对数转换等。图像输出机构26将光声图像和超声波图像输出至显示器装置等图像显示机构16。

控制机构28控制超声波单元12内的各部。例如，当获取光声图像时，控制机构28向第1光源13或第2光源14发送触发信号，使激光束从第1光源13或第2光源14出射。并且，根据激光束的出射，向接收电路21发送采样触发信号，控制光声波的采样开始定时等。

当获取超声波图像时，控制机构28向发送控制电路27发送指示超声波发送的内容的超声波发送触发信号。若收到超声波发送触发信号，则发送控制电路27从探头11发送超声波。探头11例如一边将声线按每一行错开而扫描一边检测反射超声波。控制机构28根据超声波发送的定时向接收电路21发送采样触发信号，开始进行反射超声波的采样。

控制机构28可以将光声图像生成装置10的动作模式在3个动作模式之间进行切换。第1动作模式为如下动作模式：从第1光源13出射第1波长的光，检测在光吸收部件51中产生的光声波(第1光声波)，并生成光声图像(第1光声图像)。第2动作模式为如下动作模式：从第2光源14出射第2波长的光，检测通过了光吸收部件51的第2波长的光照射到受检体而产生的光声波(第2光声波)，并生成光声图像(第2光声图像)。第3动作模式为如下动作模式：对受检体发送超声波，检测其反射超声波，并生成超声波图像。医生等操作人员能够使用未图示的键盘或控制台开关等输入机构来进行动作模式的选择。或者，可以将3个动作模式依次自动切换，对在各动作模式下得到的图像进行合成并显示。

接着，对动作顺序进行说明。图5表示光声图像生成装置10的动作顺序。由操作人员选择的动作模式存放于变量模式(mode)中。控制机构28根据变量模式来切换处理(步骤s1)。当变量模式表示第1动作模式时，控制机构28在光声图像生成装置10中实施第1光声图像生成处理(步骤s2)。当变量模式表示第2动作模式时，控制机构28在光声图像生成装置10中实施第2光声图像生成处理(步骤s3)。当变量模式表示第3动作模式时，控制机构28在光声图像生成装置10中实施第3光声图像生成处理(步骤s4)。光声图像生成装置10将步骤s2、s3或s4中生成的图像显示于图像显示机构16(步骤s5)。

图6表示第1光声图像生成处理的顺序。控制机构28使第1光源13发光(步骤s21)。控制机构28在步骤s21中向第1光源13发送触发信号。当第1光源13为包含闪光灯和q开关的固体激光装置时，触发信号中例如包含闪光灯触发信号和q开关触发信号。第1光源13中，响应闪光灯触发信号而点亮闪光灯，然后响应q开关触发信号而驱动q开关来出射第1波长的脉冲激光束。当第1光源13为激光二极管时，激光驱动电路响应触发信号而使预先设定的大小的电流在激光二极管中仅流动与脉冲宽度相对应的时间，由此出射第1波长的脉冲激光束。

从第1光源13出射的脉冲激光束通过光纤17、波分复用耦合器18及光连接器20入射到光纤19，利用光纤19被引导至穿刺针15的尖端附近，并从光出射部19a(参考图2)出射而其至少一部分照射到配置于穿刺针15的尖端的光吸收部件51。光吸收部件51吸收第1波长的光而产生光声波(步骤s22)。

探头11检测通过激光束的照射而产生的光声波，即从光吸收部件51发出的光声波(第1光声波)(步骤s23)。由探头检测出的光声波由接收电路21接收，其采样数据存放于接收存储器22。光声图像生成机构24通过数据分离机构23接收光声波的检测信号的采样数据，并生成光声图像(第1光声图像)(步骤s24)。光声图像生成机构24可以适用彩色分配图(colormap)(步骤s25)，将光声图像中的信号强度转换成颜色。由光声图像生成机构24生成的光声图像例如存放于图像输出机构26所具有的未图示的图像存储器(步骤s26)。

图7表示第2光声图像生成处理的顺序。控制机构28使第2光源14发光(步骤s31)。控制机构28在步骤s31中向第2光源14发送触发信号。当第2光源14为包含闪光灯和q开关的固体激光装置时，触发信号中例如包含闪光灯触发信号和q开关触发信号。第2光源14中，闪光灯响应于触发信号而点亮闪光灯，然后响应于q开关触发信号而驱动q开关来出射第2波长的脉冲激光束。当第2光源14为激光二极管时，激光驱动电路响应于触发信号而使预先设定的大小的电流在激光二极管中仅流动与脉冲宽度相对应的时间，从而出射第1波长的脉冲激光束。

从第2光源14出射的脉冲激光束通过光纤17、波分复用耦合器18及光连接器20入射到光纤19，利用光纤19被引导至穿刺针15的尖端附近，并从光出射部19a(参考图2)出射。由于覆盖光出射部19a的光吸收部件51使第2波长的光通过，因此从光出射部19a出射的第2波长的脉冲激光束从穿刺针15的开口照射到受检体内。当在第2波长的脉冲激光束出射的范围内存在吸收第2波长的光的吸收体时，在该吸收体中也会产生光声波(第2光声波)(步骤s32)。

探头11检测通过激光束的照射而产生的光声波，即从受检体内产生的光声波(第2光声波)(步骤s33)。由探头检测出的光声波由接收电路21接收，其采样数据存放于接收存储器22。光声图像生成机构24通过数据分离机构23接收光声波的检测信号的采样数据，并生成光声图像(第2光声图像)(步骤s34)。光声图像生成机构24可以适用彩色分配图(步骤s35)，将光声图像中的信号强度转换成颜色。步骤s35中所使用的彩色分配图优选与第1光声图像生成中所使用的彩色分配图不同。由光声图像生成机构24生成的光声图像例如存放于图像输出机构26所具有的未图示的图像存储器(步骤s36)。

图8表示超声波图像生成处理的顺序。控制机构28向发送控制电路27发送超声波触发信号。发送控制电路27响应于该超声波触发信号而从探头11发送超声波(步骤s41)。探头11在发送超声波之后检测反射超声波(步骤s42)。由探头11检测出的反射超声波由接收电路21接收，其采样数据存放于接收存储器22。超声波图像生成机构25通过数据分离机构23接收反射超声波的检测信号的采样数据，并生成超声波图像(步骤s43)。超声波图像生成机构25可以适用彩色分配图(步骤s44)，将超声波图像中的信号强度转换成颜色。由超声波图像生成机构25生成的超声波图像例如存放于图像输出机构26所具有的未图示的图像存储器(步骤s45)。

操作人员能够一边进行穿刺针15的穿刺，一边将动作模式在第1动作模式至第3动作模式之间适当切换。操作人员例如在开始穿刺针15的穿刺时选择第3动作模式，并在图像显示机构16显示超声波图像。在穿刺开始后，切换成第1动作模式，并在图像显示机构16显示第1光声图像。第1光声图像中，吸收第1波长的光而产生光声波的光吸收部件51的位置以亮点出现，通过参考第1光声图像，能够确认穿刺针15的尖端位置。

在穿刺进行一定程度时，操作人员将动作模式切换成第2动作模式，并在图像显示机构16显示第2光声图像。当在受检体内的穿刺针15的尖端周边存在吸收第2波长的光的光吸收体时，第2光声图像中，该光吸收体的位置以亮点出现。例如，当第2波长为由血液吸收的波长时，若在穿刺针15的尖端周边存在血液，则在第2光声图像中出现亮点。操作人员能够根据有无亮点来判定穿刺针15是否穿刺到存在血液的部分。光声图像生成装置10可以对第2光声图像的信号合计值进行阈值判断，在信号合计值成为阈值以上时，通知操作人员其内容。操作人员也可以一边将动作模式在第1动作模式与第2动作模式之间交替切换，一边进行穿刺工作。

上述中，在分别独立的动作模式下生成了第1光声图像、第2光声图像及超声波图像，但并不限定于此。例如，可以在1个动作模式中生成第1光声图像及第2光声图像中的至少一个和超声波图像。在该情况下，图像输出机构26可以作为对第1光声图像、第2光声图像及超声波图像中的至少2个图像进行合成的图像合成机构发挥功能。图像输出机构26可以对第1光声图像和超声波图像进行合成后显示于图像显示机构16，也可以对第2光声图像和超声波图像进行合成后显示于图像显示机构16，也可以对第1光声图像、第2光声图像及超声波图像进行合成后显示于图像显示机构16。

本实施方式中，由第1光源13出射的第1波长的光和由第2光源14出射的第2波长的光选择性地入射到光纤19，第1波长的光和第2波长的光选择性地照射到光吸收部件51。当照射第1波长的光时，光吸收部件51产生光声波，根据该光声波的检测信号生成第1光声图像。该第1光声图像包含穿刺针15的尖端的位置信息。另一方面，当照射第2波长的光时，光吸收部件51使第2波长的光通过，第2波长的光从穿刺针15的尖端照射到受检体。当在受检体的被照射了第2波长的光的部分存在光吸收体时，在该光吸收体中产生光声波，根据该光声波的检测信号生成第2光声图像。该第2光声图像包含周边的环境信息。

本实施方式中，使用吸收第1波长的光而产生光声波且不吸收第2波长的光而使其通过的光吸收部件51。通过使用这种光吸收部件来将第1波长的光和第2波长的光选择性照射到光吸收部件51，由此能够以一个穿刺针15分开获得针尖的位置信息和周边的环境信息这两种信息。若选择由存在于欲穿刺的部位的物质吸收而产生光声波的波长来作为第2波长，则能够使用第2光声图像来判定是否将穿刺针15穿刺到了欲穿刺的部位。

在此，专利文献2中，无法将通过从发光部出射的光被存在于针的穿刺方向的前方的受检体内的光吸收体吸收而产生的光声波和通过从发光部出射的光被构成穿刺针主体的金属等吸收而产生的光声波进行分离，因此光声图像中混合存在2个亮点。被检测的光声波的强度根据身体移动或探头的移动而逐一发生变化，因此有时在光声图像中发生亮点的闪烁。专利文献2中，当光声图像中亮点发生了亮度下降等的情况下，手术人员需要通过改变超声波探头的位置和角度来再确认亮度最大的探头位置和角度，存在需要进行多余的动作的问题。本实施方式中，由于位置信息和周边的环境信息被分开，因此还具有不会发生这种问题的优点。

接着，对本发明的第2实施方式进行说明。本实施方式与第1实施方式的不同点在于，穿刺针15还具有荧光体。荧光体配置于被照射从光出射部19a(参考图2)出射的光的位置，将从光出射部19a出射的第2波长的光转换成第3波长的光。第3波长与第1波长及第2波长不同。本实施方式中，当第2光源14出射第2波长的光时，向受检体照射第3波长的光而不照射第2波长的光。其他方面可以与第1实施方式相同。

荧光体例如优选以纳秒级发光的荧光体。荧光体例如使用量子点或有机荧光体(有机色素)。量子点优选pbs类量子点。量子点例如使用evidenttechnologies,inc.的量子点。荧光体例如混入光吸收部件51中。更详细而言，将吸收第1波长的光且使第2波长的光通过的光吸收体和荧光体混入环氧树脂等树脂中。或者，可以由混入有荧光体的树脂覆盖光出射部19a之后，将混入有该荧光体的树脂整体由混入有光吸收体的树脂覆盖。相反地，也可以由混入有光吸收体的树脂覆盖光出射部19a之后，再由混入有荧光体的树脂覆盖。

混入光吸收部件51中的荧光体可以按每个穿刺针15有所不同。例如，当具有多个穿刺针15时，可以在将从第2光源14出射的光的波长设为第2波长的状态下，使从荧光体发出的荧光的波长按每个穿刺针15有所不同。例如，使将第2波长的光转换成波长530nm的光的荧光体包含于血液用的穿刺针15。另一方面，使将第2波长的光转换成波长1210nm的光的荧光体包含于神经用的穿刺针15。当穿刺部位为血管时使用血液用的穿刺针15，当穿刺部位为神经时使用神经用的穿刺针。通过如此设定，即使不变更由第2光源14出射的光的波长，也能够选择周边的环境信息的评价对象。

图9表示荧光体的吸收率的波长特性。横轴表示波长，纵轴表示吸收率。图9中示出曲线图a～曲线图c的pbs类的3个荧光体(量子点)的吸收率的波长特性。参考图9可知，这些荧光体在波长400nm～500nm左右的范围内吸收率高。因此，第2光源14优选使用出射波长在400nm～500nm范围内的波长的光的光源。另外，当第1波长为905nm时，曲线图b及曲线图c的荧光体在一定程度上吸收光而产生光声波，但与在光吸收部件51的光吸收体中产生的光声波相比，所产生的光声波充分较弱，为噪声程度，因此不存在问题。

图10表示荧光体的荧光的发光强度的波长特性。横轴表示波长，纵轴表示发光强度。图10中示出曲线图a～曲线图c的pbs类的3个荧光体(量子点)的发光强度的波长特性。曲线图a的荧光体将第2波长的光作为激发光而产生波长约800nm的荧光。曲线图b的荧光体将第2波长的光作为激发光而产生波长约1100nm的荧光。曲线图c的荧光体将第2波长的光作为激发光而产生波长约1500nm的荧光。如此，在第2波长保持不变的状态下，根据所使用的荧光体，能够产生不同波长的荧光。

本实施方式中，穿刺针15具有将第2波长的光转换成第3波长的光的荧光体。在该情况下，检测通过第3光的照射而产生的光声波，并根据该检测信号生成第2光声图像，由此也能够进行穿刺针15的尖端的周边环境的评价。本实施方式中，能够通过改变所使用的荧光体来变更荧光的波长，因此即使在具有多个评价对象的情况下，也无需准备出射多个波长的光的光源。因此，作为装置整体能够将成本抑制为较低。其他效果与第1实施方式相同。

接下来，对本发明的第3实施方式进行说明。本实施方式与第1实施方式及第2实施方式的不同点在于，穿刺针15具有外针和内针。其他方面可以与第1实施方式或第2实施方式相同。

图11表示本实施方式的穿刺针15a的剖面。构成外针的穿刺针主体151在形成为锐角的尖端具有开口，在内部具有内腔。内针152具有与穿刺针主体151的内腔大致相同大小的外径，构成为能够相对于中空的穿刺针主体151进行插拔。内针152从穿刺针主体151的基端部侧被插入到穿刺针主体151的内腔，将穿刺针主体151的内腔的至少一部分密封成例如防止活体的切片等侵入内腔的程度。在内针152的基端部设置有用于连接并对位的突起部，在穿刺针主体151的基端部设置有与内针152的基端部的突起部卡合的槽。在穿刺针主体151内固定内针152时，在将内针152的基端部的突起与穿刺针主体151的基端部的槽的位置对准之后，使内针152的基端部与穿刺针主体151的基端部嵌合。

内针152包含光纤19、光吸收部件51、软管158及透明树脂159。软管158例如为包括聚酰亚胺的中空管。软管158也可以是不锈钢等金属管。软管158的外径稍小于穿刺针主体151的内腔的直径。透明树脂159配置于软管158的管内。透明树脂159例如使用环氧树脂(粘接剂)。软管158及透明树脂159与形成为锐角的穿刺针尖端同样呈锐角。透明树脂159能够使用光固化型、热固化型或常温固化型透明树脂。

光纤19利用透明树脂159被埋入到软管158中。在光纤19的尖端配置有光吸收部件51，从光出射部19a出射的光照射到光吸收部件51。光吸收部件51还可以包含第2实施方式中所说明的荧光体。当使第1光源13(参考图1)发光时，光吸收部件51吸收所照射的第1波长的光而在穿刺针的尖端产生光声波。

医生等手术人员将穿刺针15a以在穿刺针主体151内固定有内针152的状态穿刺到受检体。穿刺针主体151的内腔被内针152堵塞，因此能够防止在针穿刺途中肉片卷进等，能够防止手术人员的穿刺感受阻碍。并且，还能够防止水分从穿刺部位流入到穿刺针主体151的内腔。手术人员在穿刺到受检体之后，解除内针152的基端部与穿刺针主体151的基端部的连接，并从穿刺针主体151拨出内针152。在拔出内针152之后，例如在穿刺针主体151的基端部安装注射针等，能够进行麻醉药等药剂的注入。

另外，透明树脂159堵塞软管158的至少尖端部分即可，不要求堵塞软管158的整个内部。图12表示变形例的穿刺针的尖端附近的剖面。在穿刺针15b中，透明树脂159将覆盖光纤19的光出射部19a的光吸收部件51覆盖，光纤19(其尖端部分)及光吸收部件51利用透明树脂159固定于软管158的内壁。而且，透明树脂159堵塞软管158的尖端部分的开口。在采用这种结构的情况下，也能够防止水分流入到内针152的内部。

光纤19无需利用透明树脂159固定于软管158的内壁，也可以利用光吸收部件51固定于软管158的内腔。软管158的尖端部分可以被光吸收部件51堵塞，在该情况下，可以省略透明树脂159。并且，可以利用混入有第1实施方式中所说明的光吸收体及第2实施方式中所说明的荧光体中的至少一方的树脂将光纤19埋入，来代替使用透明树脂159将光纤19埋入。

本实施方式中，穿刺针15a在穿刺针主体151的内腔具有内针152。在穿刺针15a的穿刺过程中，由于内针152堵塞穿刺针主体151的内腔，因此能够防止手术人员的穿刺感受阻碍，或者水分从穿刺部位流入到穿刺针主体151的内腔。其他效果与第1实施方式或第2实施方式相同。

另外，上述实施方式中，作为插入物考虑了穿刺针15，但并不限定于此。插入物可以是在内部容纳有射频消融术中所使用的电极的射频消融用针，也可以是插入到血管内的导管，也可以是插入到血管内的导管的导丝。或者，可以是激光治疗用光纤。

上述实施方式中，作为针，设想了在尖端具有开口的针，但开口无需一定要设置于尖端部分。关于针，并不限定于如注射针那样的针，可以是活体检查中所使用的活检针。即，可以是能够穿刺到活体的检查对象物中采取检查对象物中的活检部位的组织的活检针。在该情况下，在用于抽取并采取活检部位的组织的采取部(吸入口)产生光声波即可。并且，针也可以用作以穿刺到皮下或腹腔内脏等深部为止为目的的引导针。

穿刺针15并不限定于从受检体外部经皮穿刺到受检体的穿刺针，也可以是超声波内窥镜用针。可以在超声波内窥镜用针上设置光纤19和光吸收部件51，对设置于针尖端部分的光吸收部件51切换照射第1波长的光及第2波长的光，检测光声波并生成光声图像(第1光声图像及第2光声图像)。在该情况下，能够观察第1光声图像来一边确认超声波内窥镜用针的尖端部的位置一边进行穿刺。并且，能够根据第2光声图像来判断在针的周边是否存在评价对象物质。在超声波内窥镜用针的尖端部产生的第1光声波及在其周边产生的第2光声波，可以使用体表用探头来检测，也可以使用组装于内窥镜中的探头来检测。

第3实施方式中，对内针152(参考图11或图12)具有软管158的例子进行了说明，但并不限定于此。可以使用具有与穿刺针主体151的内径大致相同大小的外径的光纤19并将光纤19本身用作内针，来代替使用软管158并将光纤19利用透明树脂159埋入到软管158的内部。或者，可以使用由聚酰亚胺或氟化物树脂或丙烯酸树脂等树脂预先包覆的光纤。

以上，将本发明基于其优选实施方式进行了说明，但本发明的光声图像生成装置及插入物并不仅限于上述实施方式，由上述实施方式的结构实施了各种修正及变更的实施方式，也包含在本发明的范围内。例如，作为用于将第1波长的光和第2波长的光切换送入光纤19的具体结构，使用了波分复用耦合器18，但并不限定于此。也可以适当使用排列有引导来自多个光源的光的多个光纤17，并将与穿刺针的尖端侧连接的光纤19的端部与该多个光纤17中的1个的端部进行对位的开关部件。

符号说明

10-光声图像生成装置，11-探头，12-超声波单元，13-第1光源，14-第2光源，15-穿刺针，16-图像显示机构，17-光纤，18-波分复用耦合器，19-光纤，19a-光出射部，20-光连接器，21-接收电路，22-接收存储器，23-数据分离机构，24-光声图像生成机构，25-超声波图像生成机构，26-图像输出机构，27-发送控制电路，28-控制机构，51-光吸收部件，52-透明树脂，151-穿刺针主体(外针)，152-内针，158-软管，159-透明树脂。