JP7645858B2 - 光ファイバの接続状態判断システム及び光ファイバの接続状態判断方法 - Google Patents

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Description

本発明は、光ファイバの接続状態判断システム及び光ファイバの接続状態判断方法に関する。
光ファイバの断線を判断する発明として、例えば特許文献１～３に開示された発明がある。特許文献１に開示された発明は、電気的な構成により光ファイバの断線を検出する構成を有する。特許文献２に開示された発明は、光ファイバの先端で反射された光を受光し、断線していないときに受光した光との差分に基づいて光ファイバの異常を検出する。特許文献３に開示された発明は、光ファイバで反射されて戻った光を受光センサで受光し、受光結果を基準値と比較することにより、光ファイバに異常があることを検知する。
特開２０１４－２２４８９８号公報 特開２０１６－０７１０４０号公報 特開２００２－２９１７６４号公報
レーザ光を用いて患者の治療を行う装置においては、レーザ光を出力するレーザ装置と体内に挿入されるカテーテルとを手術毎に接続し、カテーテルからレーザ光を出力して治療を行う。手術毎にレーザ装置とカテーテルとを接続するため、レーザ装置とカテーテルは着脱可能に構成されている。カテーテルをレーザ装置に接続したときにカテーテルとレーザ装置との間で光ファイバの接続が不完全な状態であると、例えば患部に届くレーザ光のパワーが足りなくなるということが生じえる。このため、レーザ光を伝搬する光ファイバの接続状態を検知する技術が望まれている。
特許文献１には、断線を検知することが開示されているものの、接続不良を検知することについては開示がない。また、特許文献２においては、光ファイバの異常を検知することが開示されているものの、接続不良を判断することについては開示がなく、特許文献２の発明では、接続不良を検知することができない。特許文献３においては、折れや端面の汚れによる異常を検知することが開示されているものの、接続不良を判断することについては開示がなく、特許文献２の発明でも、接続不良を検知することができない。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、着脱可能な光ファイバの接続状態を判断する技術を提供することにある。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る光ファイバの接続状態判断システムは、光源から入力された試験光を伝搬する第１光ファイバにおいて前記試験光が出力される出力側と、前記第１光ファイバにより伝搬されて前記第１光ファイバから出力される前記試験光が入力される第２光ファイバの入力側とを着脱可能に接続する接続部における前記第１光ファイバと前記第２光ファイバの接続状態を判断するシステムであって、前記試験光において反射されて前記第１光ファイバを伝搬する反射光の強度を測定する測定部と、前記測定部が測定した前記強度に基づいて、前記接続部における前記第１光ファイバと前記第２光ファイバの接続状態を判断する判断部と、を備えることを特徴とする。
本発明の一態様に係る光ファイバの接続状態判断システムは、前記第２光ファイバが断線した場合と前記第２光ファイバが前記接続部から脱離した場合とで前記測定部で測定される前記反射光の強度が異なる構成としてもよい。
本発明の一態様に係る光ファイバの接続状態判断システムは、前記第２光ファイバが断線した場合に前記測定部で測定される前記反射光の強度は、前記第２光ファイバが前記接続部から脱離した場合に前記測定部で測定される前記反射光の強度より大きい構成としてもよい。
本発明の一態様に係る光ファイバの接続状態判断システムは、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバは、前記接続部において空間結合され、前記判断部は、前記強度が第１閾値未満の場合、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとが接続不良であると判断することを特徴とする。
本発明の一態様に係る光ファイバの接続状態判断システムにおいては、前記第２光ファイバは、光ファイバカプラが接続され、前記光ファイバカプラにおいて前記試験光が出射する複数のポートのうちの所定のポートから出射した前記試験光は、前記試験光を反射する反射部で反射される構成であってもよい。
本発明の一態様に係る光ファイバの接続状態判断システムは、前記測定部は、操作者から測定の操作をされる毎に測定を行い、前記判断部は、前記測定部が測定を行う毎に前記接続状態の判断を行い、接続不良との判断結果が連続した場合、前記第２光ファイバが折れていると判断することを特徴とする。
本発明の一態様に係る光ファイバの接続状態判断システムにおいては、前記第２光ファイバが前記接続部から脱離した場合に前記測定部で測定される前記反射光の強度は、前記第２光ファイバが断線した場合に前記測定部で測定される前記反射光の強度より大きい構成であってもよい。
本発明の一態様に係る光ファイバの接続状態判断システムは、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバは、前記接続部において突合せ接合され、前記判断部は、前記強度が第２閾値以上且つ前記第２閾値より大きい第３閾値以下である場合、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとが接続不良であると判断することを特徴とする。
本発明の一態様に係る光ファイバの接続状態判断システムにおいては、前記第２光ファイバは、光ファイバカプラが接続されている構成であってもよい。
本発明の一態様に係る光ファイバの接続状態判断システムは、前記判断部は、前記強度が前記第２閾値より小さい第４閾値以下である場合、前記第２光ファイバが折れていると判断することを特徴とする。
本発明の一態様に係る光ファイバの接続状態判断システムは、前記判断部の判断結果に応じて前記第１光ファイバと前記第２光ファイバの接続状態を報知する報知部を備えることを特徴とする。
本発明の一態様に係る光ファイバの接続状態判断システムは、前記第１光ファイバには、人体を焼灼するレーザ光が前記試験光と合波されて入力され、前記第２光ファイバが折れていると前記判断部が判断した場合、前記レーザ光を出力する光源からの前記レーザ光の出力を停止することを特徴とする。
本発明の一態様に係る光ファイバの接続状態判断方法は、光源から入力された試験光を伝搬する第１光ファイバにおいて前記試験光が出力される出力側と、前記第１光ファイバにより伝搬されて前記第１光ファイバから出力される前記試験光が入力される第２光ファイバの入力側とを着脱可能に接続部における前記第１光ファイバと前記第２光ファイバの接続状態を判断する方法であって、前記試験光において反射されて前記第１光ファイバを伝搬する反射光の強度を測定する測定ステップと、前記測定ステップで測定した前記強度に基づいて前記第１光ファイバと前記第２光ファイバの接続状態を判断する判断ステップと、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、着脱可能な光ファイバの接続状態を判断することができるという効果を奏する。
図１は、第１実施形態に係るレーザシステムの概略構成を示す図である。 図２は、第１実施形態に係る機能の構成を示したブロック図である。 図３は、接続部における光ファイバの接続状態の一例を示す模式図である。 図４は、接続部における光ファイバの接続状態の一例を示す模式図である。 図５は、接続部における光ファイバの接続状態の一例を示す模式図である。 図６は、接続状態の判断処理の流れを示すフローチャートである。 図７は、接続部における光ファイバの接続状態の一例を示す模式図である。 図８は、接続部における光ファイバの接続状態の一例を示す模式図である。 図９は、接続部における光ファイバの接続状態の一例を示す模式図である。 図１０は、接続状態の判断処理の流れを示すフローチャートである。 図１１は、変形例に係るカテーテルの構成を示す図である。
［第１実施形態］
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一または対応する要素については適宜同一の符号を付している。
図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザシステム１の概略構成を示す模式図である。レーザシステム１は、患者にレーザ光を照射して患者を治療するシステムである。レーザシステム１は、患者に照射するレーザ光を出力するレーザ装置１０と、レーザ装置１０とカテーテル３０とを接続する接続部２０と、患者の患部にレーザ光を照射するカテーテル３０とを備えている。
レーザ装置１０は、本実施形態では、第１レーザダイオード３０１と、第２レーザダイオード３０２と、フォトダイオード４０１を備えている。また、レーザ装置１０は、合波器５０１と、フィルタ６０１と、光合分波器７０１と、第１光ファイバ８１ａとを備えている。さらに、レーザ装置１０は、制御部１００と、表示部２００と、被操作部８０１とを備えている。レーザ装置１０は、接続状態判断システムの一例である。
第１レーザダイオード３０１は、患者の患部に照射するレーザ光を出力する光源である。以下の説明においては、第１レーザダイオード３０１が出力するレーザ光を治療光と称する。本実施形態における治療光の波長は、近赤外帯域であり、例えば６００ｎｍ～１５００ｎｍの範囲内である。第１レーザダイオード３０１から出力された治療光は、光ファイバを介して合波器５０１に入射する。なお、治療光を出力する光源は、レーザダイオードに限定されるものではなく、例えばファイバレーザであってもよい。
第２レーザダイオード３０２は、接続部２０で接続される二つの光ファイバの接続状態や、カテーテル３０が備える光ファイバの状態を判断するために用いられるレーザ光を出力する光源である。以下の説明においては、第２レーザダイオード３０２が出力するレーザ光を試験光と称する。本実施形態における試験光の波長は、６３５ｎｍであるが、６３５ｎｍに限定されるものではなく、他の波長であってもよい。第２レーザダイオード３０２から出力された試験光は、光ファイバを介して合波器５０１に入射する。なお、試験光を出力する光源は、レーザダイオードに限定されるものではない。
合波器５０１は、波長の異なる複数の光を合波する機能を備えている。合波器５０１は、光ファイバを介して入射した治療光と試験光とを合波し、光ファイバを介して治療光及び試験光を光合分波器７０１へ出力する。
光合分波器７０１は、合波器５０１から光ファイバを介して入射した治療光と試験光とを、光ファイバを介して第１光ファイバ８１ａへ出力する。光合分波器７０１から出力された治療光及び試験光は、第１光ファイバ８１を伝搬する。また、光合分波器７０１は、第１光ファイバ８１ａへ出力した試験光のうち、反射されて光合分波器７０１まで伝搬したレーザ光である反射光を、光ファイバを介してフィルタ６０１へ出力する。なお、光合分波器７０１は、５０:５０のＴＡＰカプラ、非対称ＴＡＰカプラ、ＷＤＭカプラ、あるいはこれらを適宜組み合わせたもので構成されることが好ましい。
第１光ファイバ８１ａは、治療光及び試験光を伝搬する光ファイバである。第１光ファイバ８１ａは、接続部２０によって後述するカテーテル３０が備える第２光ファイバ３１ａに接続される。第１光ファイバ８１ａは、例えばステップインデックス型やグレーテッドインデックス型のマルチモード光ファイバであるが、特に限定はされない。
フィルタ６０１は、入射した反射光のうち予め定められた波長の光を透過する。これにより、フィルタ６０１へ入射した反射光のうち、治療光の波長のレーザ光がフィルタ６０１により遮断され、試験光の波長のレーザ光は、フィルタ６０１を透過する。フィルタ６０１を透過した反射光は、フォトダイオード４０１へ入射する。
フォトダイオード４０１は、光検出器であり、フィルタ６０１を透過した反射光を受光し、受光した反射光の強度に応じた電流信号を出力する。フォトダイオード４０１から出力された電流信号は、制御部１００に入力される。
表示部２００は、液晶ディスプレイであり、例えばレーザ装置１０の各種情報や、接続部２０における光ファイバの接続状態、カテーテル３０が備える光ファイバの状態などを、文字、記号、画像などで表示する。被操作部８０１は、レーザ装置１０を操作するためのボタンを備えている。被操作部８０１は、治療光の出力と出力停止とを切り替えるボタンや、接続部２０において接続における光ファイバの接続状態を判断する処理を開始するためのボタンなどを備えている。なお、被操作部８０１は、ボタンに限定されるものではなく、レーザ装置１０のオペレータの操作を受け付けるものであれば、例えばタッチパネルであってもよい。
制御部１００は、演算部と、記憶部とを備えている。演算部は、第１レーザダイオード３０１、第２レーザダイオード３０２及び表示部２００の制御や、レーザ装置１０が備える機能の実現のための各種演算処理を行うものである。制御部１００は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やＦＰＧＡ（field-programmable gate array）、又はＣＰＵとＦＰＧＡの両方で構成される。
記憶部は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）で構成される部分とＲＡＭ（Random Access Memory）で構成される部分とを備えている。ＲＯＭで構成される部分には、演算部が演算処理を行うために使用する各種プログラムやデータなどが格納される。また、ＲＡＭは、演算部が演算処理を行う際の作業スペースや演算部の演算処理の結果などを記憶するために使用される。
図２は、記憶部に記憶されているプログラムを演算部が実行することにより実現する機能のうち、実施形態に係る機能の構成を示したブロック図である。測定部１００１は、フォトダイオード４０１から出力される電流信号を取得する。測定部１００１は、取得した電流信号に基づいて、フォトダイオード４０１に入射した反射光の強度を測定する。
判断部１００２は、測定部１００１で測定された強度に基づいて、接続部２０で接続される二つの光ファイバの接続状態を判断する。また、判断部１００２は、測定部１００１で測定された強度に基づいて、カテーテル３０が備える光ファイバが折れているか判断する。
報知部１００３は、判断部１００２の判断結果が表示部２００で表示されるように表示部２００を制御する。これにより、接続部２０において接続される二つの光ファイバの接続状態や、治療光を伝搬するカテーテル３０が備える光ファイバの状態がレーザ装置１０の使用者に報知される。
光源制御部１００４は、被操作部８０１で行われた操作や判断部１００２の判断結果に基づいて、第１レーザダイオード３０１と第２レーザダイオード３０２を制御する。第１レーザダイオード３０１を駆動する駆動信号を光源制御部１００４が第１レーザダイオード３０１へ出力すると、第１レーザダイオード３０１から治療光が出力され、光源制御部１００４が第１レーザダイオード３０１への駆動信号の出力を停止すると、第１レーザダイオード３０１は、治療光の出力を停止する。また、第２レーザダイオード３０２を駆動する駆動信号を光源制御部１００４が第２レーザダイオード３０２へ出力すると、第２レーザダイオード３０２から試験光が出力され、光源制御部１００４が第２レーザダイオード３０２への駆動信号の出力を停止すると、第２レーザダイオード３０２は、試験光の出力を停止する。
図１に戻り、カテーテル３０は、少なくとも一部が患者の体内に挿入され、第１光ファイバ８１ａから接続部２０を介して入射した治療光を患者の治療箇所へ照射する。カテーテル３０は、樹脂などの可撓性を有する材質からなるカテーテル本体３３と、カテーテル本体３３のルーメンに少なくとも一部が挿入された第２光ファイバ３１ａと、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）３２とを備えている。カテーテル３０は、手術毎に使い捨てされるものであり、手術を始める前に接続部２０に接続され、手術後に接続部２０から外される。
第２光ファイバ３１ａは、例えばステップインデックス型やグレーテッドインデックス型のマルチモード光ファイバであるが、特に限定はされない。またカテーテル３０が血管に挿入されるものである場合、第２光ファイバ３１ａは細径であるほうが好ましく、例えばコア径が１２０μｍ以下、クラッド径が１４０μｍ以下である。なお、これらのコア径及びクラッド径は一例であり、これらの径に特には限定されるものではない。第２光ファイバ３１ａについては、接続部２０において治療光が入射される端を入射端と称し、治療光が出射する端を出射端と称する。
ＦＢＧ３２は、第２光ファイバ３１ａの出射端側に設けられており、例えば第２光ファイバ３１ａの出射端に融着接続されている。ＦＢＧ３２は、第２光ファイバ３１ａの入射端から入射して第２光ファイバ３１ａを伝搬した治療光を透過する。これにより、治療光は、第２光ファイバ３１ａの先端（カテーテル３０の先端側）から出射する。また、ＦＢＧ３２は、第２光ファイバ３１ａの入射端から入射して第２光ファイバ３１ａを伝搬した試験光を反射する。なお、ＦＢＧ３２における試験光の反射率は、９０％以上であるのが好ましい。ＦＢＧ３２における試験光の反射率を９０％以上とすると、試験光を効率良く反射することができる。
接続部２０は、第１光ファイバ８１ａにおいて治療光及び出力光が出力される出力側と、第２光ファイバ３１ａにおいて治療光及び出力光が入力される入力側とを着脱可能に接続するビーム拡大コネクタである。接続部２０においては、第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３２ａは、例えば空間結合で接続される。
図３は、接続部２０における光ファイバの接続状態の一例を示す模式図である。接続部２０は、コネクタハウジング２２ａとコネクタハウジング２２ｂを備える。コネクタハウジング２２ａとコネクタハウジング２２ｂは、一方が雄形状で他方が雌形状であり互いに嵌り合う。フェルール２１ａは、コネクタハウジング２２ａ内に固定されており、第１光ファイバ８１ａの端部を固定する。第１レンズＬＥ１は、レーザ光の平行化と集束を行う凸レンズであり、コネクタハウジング２２ａ内に固定されている。第１レンズＬＥ１は、第１光ファイバ８１ａから出射したレーザ光を平行光にする。第１レンズＬＥ１により平行化されたレーザ光は、第２レンズＬＥ２に入射する。また、第１レンズＬＥ１は、第２レンズＬＥ２側から入射したレーザ光を集束する。第１レンズＬＥ１により集束されたレーザ光は、第１光ファイバ８１ａに入射する。
フェルール２１ｂは、コネクタハウジング２２ｂ内に固定されており、第２光ファイバ３１ａの端部を固定する。第２レンズＬＥ２は、レーザ光の平行化と集束を行う凸レンズであり、コネクタハウジング２２ｂ内に固定されている。第２レンズＬＥ２は、第１レンズＬＥ１により平行化されたレーザ光を集束する。第２レンズＬＥ２により集束されたレーザ光は、第２光ファイバ３１ａに入射する。また、第２レンズＬＥ２は、第２光ファイバ３１ａ側から入射するレーザ光を平行化する。第２レンズＬＥ２により平行化されたレーザ光は、第１レンズＬＥ１に入射する。治療光はカテーテル３０の先端から出射するため、接続部２０における治療光の透過率は、７５％以上であるのが好ましく、８０％以上あるのがより好ましい。また、接続部２０における試験光の透過率は、２０％以上であるのが好ましく、５０％以上であるのがより好ましい。接続部２０における試験光の透過率がこのような透過率であれば、接続部２０における光ファイバの接続状態を判断することができる。
図３は、第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａとが正常に接続されている状態を模式的に示している。また、図３においては、試験光及び反射光を矢印により示しており、治療光の図示を省略している。
試験光ＴＬ１は、第２レーザダイオード３０２から出力された試験光である。第１光ファイバ８１ａから出射した試験光ＴＬ１は、第１レンズＬＥ１及び第２レンズＬＥ２を介して第２光ファイバ３１ａに入射する。試験光ＴＬ１は、第１光ファイバ８１ａから出射するときに一部がフレネル反射して反射光ＲＬ１１となり、反射光ＲＬ１１は、第１光ファイバ８１ａを伝搬する。また、第２光ファイバ３１ａに到達した試験光ＴＬ１の一部は、第２光ファイバ３１ａの入射端でフレネル反射して反射光ＲＬ２１となる。反射光Ｒ２１は、第２レンズＬＥ２及び第１レンズＬＥ１を介して第１光ファイバ８１ａに到達し、第１光ファイバ８１ａ内に入射する。反射光ＲＬ２１は、第１光ファイバ８１ａに入射するときに一部がフレネル反射する。
また、第２光ファイバ３１ａを伝搬した試験光ＴＬ１は、ＦＢＧ３２で反射して反射光ＲＬ３１となる。反射光ＲＬ３１は、第２光ファイバ３１ａにおいて試験光ＴＬ１と反対方向へ伝搬する。反射光ＲＬ３１は、第２光ファイバ３１ａから出射する。反射光ＲＬ３１は、第２光ファイバ３１ａから出射するときに一部がフレネル反射する。第２光ファイバ３１ａから出射した反射光ＲＬ３１は、第２レンズＬＥ２及び第１レンズＬＥ１を介して第１光ファイバ８１ａへ入射する。反射光ＲＬ３１は、第１光ファイバ８１ａに入射するときに一部がフレネル反射する。反射光ＲＬ１１、反射光ＲＬ２１及び反射光ＲＬ３１は、第１光ファイバ８１ａ、光合分波器７０１及びフィルタ６０１を介してフォトダイオード４０１へ伝搬され、伝搬された反射光ＲＬ１１、反射光ＲＬ２１及び反射光ＲＬ３１の強度を合算した強度が測定部１００１により測定される。
第１光ファイバ８１ａから出射する前の試験光ＴＬ１の強度を１とし、第１レンズＬＥ１と第２レンズＬＥ２の組の透過率をβとした場合、図３に示す状態の場合には、反射光ＲＬ１１、反射光ＲＬ２１及び反射光ＲＬ３１の強度を合算した強度は、以下に示す（１）の式で得られる。なお、ＦＢＧ３２の反射率を１００％としている。
０．０４＋０．９６＊β＊（０．０４＊β＊０．９６＋０．９６＊０．９６＊β＊０．９６）・・・（１）
本実施形態においては、光ファイバの端面におけるフレネル反射の反射率を４％としており、（１）の式の第１項の０．０４は、反射光ＲＬ１１に対応している。また、（１）の式における「０．０４＋０．９６＊β＊（０．０４＊・・・」の「０．９６＊β」は、第１光ファイバ８１ａから出射して第１レンズＬＥ１及び第２レンズＬＥ２を介して第２光ファイバ３１ａに到達した試験光に対応している。
また、（１）の式における括弧内の「０．０４＊β＊０．９６」は、第１光ファイバ８１ａに入射した反射光ＲＬ２１に対応しており、０．０４は、試験光のうち第２光ファイバ３１ａに到達してフレネル反射した光に対応し、０．９６は、第２光ファイバ３１ａでフレネル反射した後、第１レンズＬＥ１及び第２レンズＬＥ２を透過した光のうち、第１光ファイバ８１ａに入射する光に対応している。
また、（１）の式における括弧内の「０．９６＊０．９６＊β＊０．９６」は、第１光ファイバ８１ａに入射した反射光ＲＬ３１に対応しており、１番目の０．９６は、第２光ファイバ３１ａに入射する試験光に対応しており、次の０．９６は、ＦＢＧ３２で反射した光のうち第２光ファイバ３１ａから出射する光に対応し、その次の０．９６は、第２光ファイバ３１ａから出射して第１レンズＬＥ１及び第２レンズＬＥ２を透過した光のうち、第１光ファイバ８１ａに入射する光に対応している。
（１）の式において第１レンズＬＥ１と第２レンズＬＥ２の組の透過率のβを０．９５とした場合、測定部１００１で測定される反射光ＲＬ１１、反射光ＲＬ２１及び反射光ＲＬ３１の強度を合算した強度は、試験光ＴＬ１の８４％の強度となる。即ち、測定部１００１で測定された反射光の強度が試験光ＴＬ１の８４％の強度以上である場合、接続部２０において第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａが正常に接続されている状態であるといえる。
次に図４は、接続部２０の構成を模式的に示す図であり、第２光ファイバ３１ａが正常に嵌っていないことにより、図３に示す状態と比較して、第２レンズＬＥ２と第２光ファイバ３１ａとの間の距離が長くなっている状態を模式的に示している。図４においても、試験光及び反射光を矢印により示しており、治療光の図示を省略している。
図４に示す状態においては、試験光ＴＬ１は、第１光ファイバ８１ａから出射するときに一部がフレネル反射して反射光ＲＬ１１となり、反射光ＲＬ１１は、第１光ファイバ８１ａを伝搬する。また、図４に示す状態においては、第２レンズＬＥ２と第２光ファイバ３１ａとの間の距離が正常な状態より長くなっている。このため、第２レンズＬＥ２の焦点は、図３の状態と比較すると、第２光ファイバ３１ａの入射面より試験光ＴＬ１の進行方向上流側に位置し、第２レンズＬＥ２を透過した試験光ＴＬ１の一部（試験光ＴＬ１２）は、第２光ファイバ３１ａに入射せず、試験光ＴＬ１２以外の光（試験光ＴＬ１１）が第２光ファイバ３１ａに入射する。第２光ファイバ３１ａに到達した試験光ＴＬ１１の一部は、第２光ファイバ３１ａの入射端でフレネル反射して反射光ＲＬ２２となる。反射光ＲＬ２２は、第１光ファイバ８１ａ内に入射する。反射光ＲＬ２２は、第１光ファイバ８１ａに入射するときに一部がフレネル反射する。
また、第２光ファイバ３１ａを伝搬した試験光ＴＬ１１は、ＦＢＧ３２で反射して反射光ＲＬ３２となる。反射光ＲＬ３２は、第２光ファイバ３１ａにおいて試験光ＴＬ１１と反対方向へ伝搬する。反射光ＲＬ３２は、第２レンズＬＥ２及び第１レンズＬＥ１を介して第１光ファイバ８１ａへ到達し、第１光ファイバ８１ａ内に入射する。反射光ＲＬ３２は、第２光ファイバ３１ａから出射するときに一部が第２光ファイバ３１ａの入射端でフレネル反射する。また、反射光ＲＬ３２は、第１光ファイバ８１ａに入射するときにも一部がフレネル反射する。反射光ＲＬ１１、反射光ＲＬ２２及び反射光ＲＬ３２は、第１光ファイバ８１ａ、光合分波器７０１及びフィルタ６０１を介してフォトダイオード４０１へ伝搬され、伝搬された反射光ＲＬ１１、反射光ＲＬ２２及び反射光ＲＬ３２の強度を合算した強度が測定部１００１により測定される。
第１光ファイバ８１ａから出射する前の試験光ＴＬ１の強度を１とし、第１レンズＬＥ１と第２レンズＬＥ２の組の透過率をβとし、第２レンズＬＥ２と第２光ファイバ３１ａとの間の距離に基づく結合効率をｘとした場合、図４に示す状態の場合には、反射光ＲＬ１１、反射光ＲＬ２２及び反射光ＲＬ３２の強度を合算した強度は、（１）の式に対して結合効率のｘを加味した以下に示す（２）の式で得られる。なお、結合効率のｘは、第２レンズＬＥ２と第２光ファイバ３１ａとの間の距離が正常である状態、即ち試験光ＴＬ１１が生じない状態を１とし、第２レンズＬＥ２と第２光ファイバ３１ａとの間の距離が正常ではなく、試験光ＴＬ１が第２光ファイバ３１ａに入射しない状態を０とする。
０．０４＋０．９６＊β＊ｘ＊（０．０４＊β＊ｘ＊０．９６＋０．９６＊０．９６＊β＊ｘ＊０．９６）・・・（２）
βを０．９５とし、結合効率を０～１とした場合、測定部１００１で測定される反射光ＲＬ１１、反射光ＲＬ２２及び反射光ＲＬ３２の強度を合算した強度は、試験光ＴＬ１の４％から８４％の範囲内の強度となる。即ち、測定部１００１で測定された強度が４％以上且つ８４％未満である場合、接続部２０において第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａは、接続不良の状態であるといえる。
次に図５は、接続部２０の構成を模式的に示す図であり、第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａとが正常に接続されており、第２光ファイバ３１ａが折れている状態を模式的に示している。図５においても、試験光及び反射光を矢印により示しており、治療光の図示を省略している。
第２光ファイバ３１ａが折れている場合、第２光ファイバ３１ａを伝搬した試験光ＴＬ１は、第２光ファイバ３１ａにおいて折れた面で反射する場合がある。この折れた面で反射した光を反射光ＲＬ３３とする。反射光ＲＬ３３は、第２光ファイバ３１ａにおいて試験光ＴＬ１と反対方向へ伝搬する。反射光ＲＬ３３は、第２レンズＬＥ２及び第１レンズＬＥ１を介して第１光ファイバ８１ａへ到達し、第１光ファイバ８１ａ内に入射する。反射光ＲＬ３３は、第２光ファイバ３１ａから出射するときに一部がフレネル反射し、第１光ファイバ８１ａに入射するときにも一部がフレネル反射する。反射光ＲＬ１１、反射光ＲＬ２１及び反射光ＲＬ３３は、第１光ファイバ８１ａ、光合分波器７０１及びフィルタ６０１を介してフォトダイオード４０１へ伝搬され、反射光ＲＬ１１、反射光ＲＬ２１及び反射光ＲＬ３３の強度を合算した強度が測定部１００１により測定される。
第１光ファイバ８１ａから出射する前の試験光ＴＬ１の強度を１とし、第１レンズＬＥ１と第２レンズＬＥ２の組の透過率をβとし、第２光ファイバ３１ａの折れた面での反射率をαとした場合、図５に示す状態の場合には、反射光ＲＬ１１、反射光ＲＬ２１及び反射光ＲＬ３３の強度を合算した強度は、（１）の式に対して反射率αを加味した以下に示す（３）の式で得られる。
０．０４＋０．９６＊β＊（０．０４＊β＊０．９６＋０．９６＊α＊０．９６＊β＊０．９６）・・・（３）
αは０～０．０４の値となるため、第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａが正常に接続され、第２光ファイバ３１ａが折れている場合、測定部１００１で測定される反射光ＲＬ１１、反射光ＲＬ２１及び反射光ＲＬ３３の強度を合算した強度は、試験光ＴＬ１の７．３２％から１０．３９％の範囲内の強度となる。なお、図４の状態のように、第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａとが正常に接続されていない場合にも、測定される強度は、７．３２％から１０．３９％の範囲内となる場合がある。よって、測定部１００１で測定された試験光ＴＬ１の強度が７．３２％から１０．３９％の範囲内である場合、接続部２０において第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａは、接続不良である状態、又は正常に接続されて第２光ファイバ３１ａが折れている状態であるといえる。
このように、測定部１００１で測定される反射光の強度は、第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａとの接続状態や第２光ファイバ３１ａの状態に応じて異なるため、測定部１００１で測定される反射光の強度に基づいて、第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａとの接続状態や第２光ファイバ３１ａの状態を判断することができる。特に前述の（２）の式により、第２光ファイバ３１ａが接続部２０から完全に脱離した場合、測定部１００１で測定される反射光の強度は４％なのに対し、前述の（３）の式により、第２光ファイバ３１ａが折れている場合、測定部１００１で測定される反射光の強度は７．３２～１０．３９％となる。このように、光ファイバが接続部２０から脱離したときに測定部１００１で測定される反射光の強度は、光ファイバが断線したとき、即ち光ファイバが折れたときに測定部１００１で測定される反射光の強度を下回るため、脱離と断線の２つの状態を完全に区別することができる。
図６は、第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａとの接続状態の判断処理の流れを示すフローチャートである。図６に示す処理は、制御部１００が実行し、制御部１００が第１レーザダイオード３０１と第２レーザダイオード３０２を駆動し、治療光及び試験光が出力されているときに行われる。
まず制御部１００（測定部１００１）は、ステップＳ１０１において、フォトダイオード４０１から供給される電流信号に基づいて、第２レーザダイオード３０２から出力された試験光ＴＬ１のうち、反射してフォトダイオード４０１に到達した反射光の強度を測定する。
次に制御部１００（判断部１００２）は、測定した反射光の強度が予め定められた閾値Ｃ未満であるか判断する（ステップＳ１０２）。閾値Ｃは、記憶部に記憶されている。本実施形態においては、閾値Ｃは、試験光ＴＬ１の強度の７．３２％の値である。制御部１００は、測定した強度が閾値Ｃ未満である場合（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、ステップＳ１０３へ進む。ここで制御部１００は、第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａとが接続不良であると判断していることになる。
制御部１００（報知部１００３）は、ステップＳ１０３において表示部２００を制御し、接続部２０において第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａとが接続不良の状態であることを文字や記号で報知した後、図６の処理を終了する。
一方、制御部１００は、測定した強度が閾値Ｃ以上である場合（ステップＳ１０２でＮｏ）、ステップＳ１０４へ進む。制御部１００は、測定した反射光の強度が閾値Ｃ以上且つ予め定められた閾値Ｂ以下であるかをステップＳ１０４で判断する。本実施形態においては、閾値Ｂは、試験光ＴＬ１の強度の１０．３９％の値である。閾値Ｂは、記憶部に記憶されている。制御部１００は、測定した反射光の強度が閾値Ｃ以上且つ閾値Ｂ以下である場合（ステップＳ１０４でＹｅｓ）、ステップＳ１０５へ進む。ここで制御部１００は、第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａとが接続不良又は第２光ファイバ３１ａが折れていると判断していることになる。
制御部１００は、ステップＳ１０５において表示部２００を制御し、接続部２０において第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａとが接続不良の状態、又は第２光ファイバ３１ａが折れている状態であることを文字や記号で報知した後、図６の処理を終了する。なお、制御部１００は、ステップＳ１０５においては、第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａとの接続の確認を促す報知を行ってもよい。また、制御部１０５は、ステップＳ１０５の前又は後において、第１レーザダイオード３０１の駆動を停止する処理を行ってもよい。
制御部１００は、測定した強度が閾値Ｂを超えた強度である場合（ステップＳ１０４でＮｏ）、ステップＳ１０６へ進む。制御部１００は、測定した反射光の強度が閾値Ｂを超えて且つ予め定められた閾値Ａ未満であるかをステップＳ１０６で判断する。本実施形態においては、閾値Ａは、試験光ＴＬ１の強度の８４％の値である。閾値Ａは、記憶部に記憶されている。閾値Ａは、第１閾値の一例である。
制御部１００は、測定した反射光の強度が閾値Ｂを超えて且つ閾値Ａ未満である場合（ステップＳ１０６でＹｅｓ）、ステップＳ１０７へ進む。ここで制御部１００は、第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａとが接続不良であると判断していることになる。制御部１００は、ステップＳ１０７において表示部２００を制御し、接続部２０において第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａとが接続不良の状態であることを文字や記号で報知した後、図６の処理を終了する。
なお、制御部１００は、測定した強度が閾値Ａ以上である場合（ステップＳ１０６でＮｏ）、ステップＳ１０８へ進む。ここで制御部１００は、第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａとの接続が正常であり、第２光ファイバ３１ａが折れていないと判断していることになる。制御部１００は、ステップＳ１０８において表示部２００を制御し、接続部２０において第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａとの接続が正常な状態であり、第２光ファイバ３１ａが折れていないことを文字や記号で報知した後、図６の処理を終了する。
以上説明したように第１実施形態においては、試験光ＴＬ１のうち反射してフォトダイオード４０１に到達した反射光の強度の測定結果に基づいて、接続部２０における第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａとの接続状態や第２光ファイバ３１ａの状態を判断することができ、判断結果をオペレータへ知らせることができる。
なお、上述した閾値Ａ、閾値Ｂ及び閾値Ｃの値は、いずれも一例であり、上述した値に限定されるものではない。例えば、第２光ファイバ３１ａが折れており、且つ第２レンズＬＥ２と第２光ファイバ３１ａとの間の距離が正常ではない場合、測定される反射光の強度は、試験光ＴＬ１の強度の７．３２％未満の値となる場合がある。このため、制御部１００は、測定した強度が閾値Ｂ以下である場合には、第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａとが接続不良又は第２光ファイバ３１ａが折れていると判断し、接続部２０において第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａとが接続不良の状態、又は第２光ファイバ３１ａが折れている状態であることを文字や記号で報知してもよい。また、上述した実施形態においては、閾値Ａの値を試験光ＴＬ１の８４％の値としているが、例えば試験光ＴＬ１の７９％の値とし、接続との判定に余裕を持つようにしてもよい。また、光ファイバの端面にＡＲ（Anti-Reflection）コーティングがなされている場合、光ファイバの端面における光の反射率がフレネル反射の場合の反射率である４％より低くなるため、閾値Ａ、閾値Ｂ及び閾値Ｃの値をコーティングに応じて設定してもよい。なお、上述した実施形態においては、治療光の波長は、６００ｎｍ～１５００ｎｍの範囲内であるが、光ファイバの端面にＡＲコーティングがなされている場合、治療光の波長は、９００ｎｍ～１０５０ｎｍの範囲内であるのが好ましい。治療光の波長を９００ｎｍ～１０５０ｎｍの範囲内とすれば、光ファイバの端面における治療光と試験光の反射を、一種類のＡＲコーティングで抑えることができる。
また、本実施形態においては、オペレータによって被操作部８０１のボタンが操作される毎に、第２レーザダイオード３０２を駆動して図６の処理を行うようにしてもよい。この構成の場合、例えば制御部１００は、ボタンの一回目の操作に応じた処理により、第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａとが接続不良の状態、又は第２光ファイバ３１ａが折れている状態であると判断し、例えばオペレータは、この報知を受けて接続部２０における光ファイバの接続をやりなおす。その後、制御部１００は、ボタンの二回目の操作に応じて図６の処理を行い、再び第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａとが接続不良の状態、又は第２光ファイバ３１ａが折れている状態であると判断した場合、即ち、操作毎に行われる判断の結果について、接続不良との判断が連続した場合、オペレータが接続をやり直したことによって接続不良は改善されると考えられるため、第２光ファイバ３１ａが折れていると判断し、第２光ファイバ３１ａが折れている状態であることを文字や記号で報知してもよい。この構成によれば、第２光ファイバ３１ａが折れている状態であることをオペレータに知らせることができる。
また、第１実施形態においては、光ファイバの接続不良の他の例としては、第１レンズＬＥ１と第２レンズＬＥ２との間で光軸の軸ずれが生じることにより、第２光ファイバ３１ａに入射しない試験光ＴＬ１２が生じる場合が考えられる。このような場合について、軸ずれに応じた結合効率を例えばｙとして（２）の式に加味し、閾値Ａ、閾値Ｂ及び閾値Ｃを設定してもよい。結合効率のｙは、例えば軸ずれが発生していない状態を１とし、軸ずれによって試験光ＴＬ１が第２光ファイバ３１ａに入射しない状態を０とする。
［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態と比較すると、第１光ファイバ８１ａの径が第２光ファイバ３１ａの径より小さく、接続部２０において第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａを接続する方法と、制御部１００が実行する処理が異なり、他の構成は第１実施形態と同じである。よって、以下の説明においては、第１実施形態と同じ構成については説明を省略し、第１実施形態との相違点について説明する。
図７は、第２実施形態に係る接続部２０における光ファイバの接続状態の一例を示す模式図である。図７は、第１光ファイバ８１ｂと第２光ファイバ３１ａとの間にエアギャップがなく正常に接続されている状態を示している。第１光ファイバ８１ｂは、コアの直径が第２光ファイバ３１ａのコアの直径より小さい光ファイバである。第１光ファイバ８１ｂは、光合分波器７０１に接続されており、光合分波器７０１から出力される治療光と試験光を伝搬する。第１光ファイバ８１ｂと第２光ファイバ３１ａは、接続部２０において図示省略したスリーブ及びフェルールにより突合せ接合される。
図７においては、試験光及び反射光を矢印により示しており、治療光の図示を省略している。試験光ＴＬ１は、第２レーザダイオード３０２から出力された試験光である。試験光ＴＬ１は、第１光ファイバ８１ｂから第２光ファイバ３１ａに入射する。第２光ファイバ３１ａを伝搬した試験光ＴＬ１は、ＦＢＧ３２で反射して反射光ＲＬ３１となる。反射光ＲＬ３１は、第２光ファイバ３１ａにおいて試験光ＴＬ１と反対方向へ伝搬する。第１光ファイバ８１ｂのコアの直径が第２光ファイバ３１ａのコアの直径より小さいため、反射光ＲＬ３１は、一部が第１光ファイバ８１ｂに入射する。図７に示す反射光ＲＬ５１は、反射光ＲＬ３１のうち第１光ファイバ８１ｂのコアに入射した光を表しており、図７に示す反射光ＲＬ５２は、反射光ＲＬ３１のうち第１光ファイバ８１ｂのコアに入射しない光を表している。反射光ＲＬ５１は、第１光ファイバ８１ｂ、光合分波器７０１及びフィルタ６０１を介してフォトダイオード４０１へ伝搬され、測定部１００１により強度が測定される。
第１光ファイバ８１ｂから出射する前の試験光ＴＬ１の強度を１とし、ＦＢＧ３２における試験光ＴＬ１の反射率が１００％であり、第１光ファイバ８１ｂのコアの直径と第２光ファイバ３１ａのコアの直径の違いによる接続損失をγとした場合、図７に示す状態において測定される強度は、以下に示す（４）の式で得られる。
１．００＊γ・・・（４）
本実施形態においては、γは第１光ファイバ８１ｂのコアの断面積と第２光ファイバ３１ａのコアの断面積の面積比である。例えば第１光ファイバ８１ｂのコアの直径が１０５μｍであり、第２光ファイバ３１ａのコアの直径が１２０μｍである場合、γは０．７６６となる。第１光ファイバ８１ｂと第２光ファイバ３１ａの接続状態が図７に示す状態であり、γ＝０．７６６である場合、測定部１００１で測定される反射光ＲＬ５１の強度は、試験光ＴＬ１の７６．６％の強度となる。
次に図８は、接続部２０において第１光ファイバ８１ｂと第２光ファイバ３１ａとの間にエアギャップがなく正常に接続されているものの、第２光ファイバ３１ａが折れている状態を模式的に示す図である。図８においても、試験光及び反射光を矢印により示しており、治療光の図示を省略している。
図８に示すように、第２光ファイバ３１ａが折れている場合、第２光ファイバ３１ａを伝搬した試験光ＴＬ１は、第２光ファイバ３１ａにおいて折れた面で反射する場合がある。この折れた面で反射した光を反射光ＲＬ３４とする。反射光ＲＬ３４は、第２光ファイバ３１ａにおいて試験光ＴＬ１と反対方向へ伝搬する。第１光ファイバ８１ｂのコアの直径が第２光ファイバ３１ａのコアの直径より小さいため、反射光ＲＬ３４は、一部が第１光ファイバ８１ｂに入射する。図８に示す反射光ＲＬ５３は、反射光ＲＬ３４のうち第１光ファイバ８１ｂに入射した光を表しており、図８に示す反射光ＲＬ５４は、反射光ＲＬ３４のうち第１光ファイバ８１ｂに入射しない光を表している。反射光ＲＬ５３は、第１光ファイバ８１ｂ、光合分波器７０１及びフィルタ６０１を介してフォトダイオード４０１へ伝搬され、測定部１００１により強度が測定される。
第１光ファイバ８１ａから出射する前の試験光ＴＬ１の強度を１とし、第１光ファイバ８１ｂのコアの直径と第２光ファイバ３１ａのコアの直径との違いによる接続損失をγとし、第２光ファイバ３１ａの折れた面での反射率をαとした場合、図８に示す状態において測定される強度は、以下に示す（５）の式で得られる。
１．００＊γ＊α・・・（５）
αは０～０．０４の値となるため、第１光ファイバ８１ｂと第２光ファイバ３１ａの接続状態が図８に示す状態であり、γ＝０．７６６の場合、測定部１００１で測定される反射光ＲＬ５３の強度は、試験光ＴＬ１の０％から３．０６％の範囲内の強度となる。
次に図９は、第２光ファイバ３１ａが折れておらず、第１光ファイバ８１ｂと第２光ファイバ３１ａとの間にエアギャップがあって正常に接続されていない状態を模式的に示す図である。図９においても、試験光及び反射光を矢印により示しており、治療光の図示を省略している。
図９に示す状態の場合、試験光ＴＬ１は、第１光ファイバ８１ａから出射するときに一部がフレネル反射して反射光ＲＬ１１となり、反射光ＲＬ１１は、第１光ファイバ８１ａを伝搬する。また、第１光ファイバ８１ａから出射した試験光ＴＬ１は、一部が第２光ファイバ３１ａの入射端でフレネル反射して反射光ＲＬ２１となる。反射光ＲＬ２１は、第１光ファイバ８１ｂ内に入射する。反射光ＲＬ２１は、第１光ファイバ８１ｂに入射するときに一部がフレネル反射する。
また、試験光ＴＬ１のうち第２光ファイバ３１ａに入射した光は、第２光ファイバ３１ａを伝搬してＦＢＧ３２で反射して反射光ＲＬ３５となる。反射光ＲＬ３５は、第２光ファイバ３１ａにおいて試験光ＴＬ１と反対方向へ伝搬する。反射光ＲＬ３５は、第２光ファイバ３１ａから出射する。反射光ＲＬ３５は、第２光ファイバ３１ａから出射するときに一部が第２光ファイバ３１ａの入射端でフレネル反射する。
第１光ファイバ８１ｂの直径が第２光ファイバ３１ａより小さいため、第２光ファイバ３１ａから出射した反射光ＲＬ３５は、一部が第１光ファイバ８１ｂに入射する。図９に示す反射光ＲＬ５５は、反射光ＲＬ３５のうち第１光ファイバ８１ｂに入射した光を表しており、反射光ＲＬ５６は、反射光ＲＬ３５のうち第１光ファイバ８１ｂに入射しない光を表している。なお、反射光ＲＬ３５は、第１光ファイバ８１ａに入射するときにも一部がフレネル反射する。
反射光ＲＬ１１、反射光ＲＬ２１及び反射光ＲＬ５５は、第１光ファイバ８１ｂ、光合分波器７０１及びフィルタ６０１を介してフォトダイオード４０１へ伝搬され、反射光ＲＬ１１、反射光ＲＬ２１及び反射光ＲＬ５１の強度を合算した強度が測定部１００１により測定される。
第１光ファイバ８１ａから出射する前の試験光ＴＬ１の強度を１とし、ＦＢＧ３２における試験光ＴＬ１の反射率が１００％であり、第１光ファイバ８１ｂと第２光ファイバ３１ａとの直径の違いによる接続損失をγとし、第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａとの結合効率をｘとした場合、図９に示す状態において測定される強度は、以下に示す（６）の式で得られる。なお、ここで結合効率は、エアギャップに基づくものであり、第１光ファイバ８１ｂと第２光ファイバ３１ａとが接して試験光ＴＬ１が全て第２光ファイバ３１ａに入射する状態を１とし、試験光ＴＬ１の全てが第２光ファイバ３１ａに入射しない状態を０とする。
０．０４＋ｘ２＊γ＊０．９６２（０．０４＋０．９６２）・・・（６）
γ＝０．７６６の場合、測定部１００１で測定される反射光ＲＬ１１、反射光ＲＬ２１及び反射光ＲＬ５５の強度を合算した強度は、試験光ＴＬ１の４％から７１．２％の範囲内の強度となる。即ち、測定部１００１で測定された強度が４％以上且つ７１．２％以下である場合、接続部２０において第１光ファイバ８１ｂと第２光ファイバ３１ａは、接続不良の状態であるといえる。
このように、測定部１００１で測定される反射光の強度は、第１光ファイバ８１ｂと第２光ファイバ３１ａとの接続状態や第２光ファイバ３１ａの状態に応じて異なるため、測定部１００１で測定される反射光の強度に基づいて、第１光ファイバ８１ｂと第２光ファイバ３１ａとの接続状態や第２光ファイバ３１ａの状態を判断することができる。特に前述の（６）の式により、第２光ファイバ３１ａが接続部２０から完全に脱離した場合、測定部１００１で測定される反射光の強度は４％なのに対し、前述の（５）の式により、第２光ファイバ３１aが折れている場合、測定部１００１で測定される反射光の強度は０～３．０６％となる。このように、第２光ファイバ３１ａが断線したときに測定部１００１で測定される反射光の強度は、第２光ファイバ３１ａが接続部２０から脱離したときに測定部１００１で測定される反射光の強度を下回るため、断線と脱離の２つの状態を完全に区別することができる。
図１０は、第１光ファイバ８１ｂと第２光ファイバ３１ａとの接続状態の判断処理の流れを示すフローチャートである。図１０に示す処理は、制御部１００が実行し、例えば、制御部１００が第１レーザダイオード３０１と第２レーザダイオード３０２を駆動し、治療光及び試験光が出力されているときに行われる。
まず制御部１００（測定部１００１）は、ステップＳ２０１において、フォトダイオード４０１から供給される電流信号に基づいて、第２レーザダイオード３０２から出力された試験光ＴＬ１のうち、反射してフォトダイオード４０１に到達した反射光の強度を測定する。
次に制御部１００（判断部１００２）は、測定した反射光の強度が予め定められた閾値Ｄ以下であるか判断する（ステップＳ２０２）。本実施形態においては、閾値Ｄは、試験光ＴＬ１の強度の３．０６％の値である。閾値Ｄは、記憶部に記憶されている。閾値Ｄは、第４閾値の一例である。制御部１００は、測定した強度が閾値Ｄ以下である場合（ステップＳ２０２でＹｅｓ）、ステップ２０３へ進む。ここで制御部１００は、第２光ファイバ３１ａが折れていると判断していることになる。
制御部１００（光源制御部１００４）は、ステップＳ２０３において第１レーザダイオード３０１と第２レーザダイオード３０２の少なくとも一方を駆動している状態であるか判断する。制御部１００は、第１レーザダイオード３０１と第２レーザダイオード３０２の少なくとも一方を駆動している状態である場合（ステップＳ２０３でＹｅｓ）、ステップＳ２０４へ進み、第１レーザダイオード３０１と第２レーザダイオード３０２のいずれも駆動していない状態である場合（ステップＳ２０３でＮｏ）、ステップＳ２０５へ進む。
制御部１００は、ステップＳ２０４に進んだ場合、ステップＳ２０４において第１レーザダイオード３０１と第２レーザダイオード３０２の駆動を停止し、ステップＳ２０５へ進む。制御部１００は、ステップＳ２０５において表示部２００を制御し、カテーテル３０の光ファイバが折れている状態であることを文字や記号で報知した後、図１０の処理を終了する。
一方、制御部１００は、測定した強度が閾値Ｄを超えている場合（ステップＳ２０２でＮｏ）、ステップＳ２０６へ進む。制御部１００は、測定した反射光の強度が予め定められた閾値Ｅ以上且つ予め定められた閾値Ｆ以下であるかをステップＳ２０６で判断する。本実施形態においては、閾値Ｅは、試験光ＴＬ１の強度の４％の値であり、閾値Ｆは、試験光ＴＬ１の強度の７１．２％の値である。閾値Ｅ及び閾値Ｆは、記憶部に記憶されている。閾値Ｅは、第２閾値の一例であり、閾値Ｆは、第３閾値の一例である。制御部１００は、測定した反射光の強度が閾値Ｅ以上且つ閾値Ｆ以下である場合（ステップＳ２０６でＹｅｓ）、ステップＳ２０７へ進む。ここで制御部１００は、第１光ファイバ８１ｂと第２光ファイバ３１ａとが接続不良であると判断していることになる。制御部１００は、ステップＳ２０７において表示部２００を制御し、接続部２０において光ファイバが接続不良の状態であることを文字や記号で報知した後、図１０の処理を終了する。
制御部１００は、測定した強度が閾値Ｅ以上且つ閾値Ｆ以下でない場合（ステップＳ２０６でＮｏ）、ステップＳ２０８へ進む。制御部１００は、測定した反射光の強度が予め定められた閾値Ｇ以上であるかをステップＳ２０８で判断する。本実施形態においては、閾値Ｇは、試験光ＴＬ１の強度の７６．６％の値である。閾値Ｇは、記憶部に記憶されている。
制御部１００は、測定した反射光の強度が閾値Ｇ未満である場合（ステップＳ２０８でＮｏ）、ステップＳ２０７へ進む。ここで制御部１００は、第１光ファイバ８１ｂと第２光ファイバ３１ａとが接続不良であると判断していることになる。また、制御部１００は、測定した反射光の強度が閾値Ｇ以上である場合（ステップＳ２０８でＹｅｓ）、ステップＳ２０９へ進む。ここで制御部１００は、第１光ファイバ８１ｂと第２光ファイバ３１ａとの接続が正常であり、第２光ファイバ３１ａが折れていないと判断していることになる。制御部１００は、ステップＳ２０９において表示部２００を制御し、接続部２０において光ファイバの接続が正常な状態であり、光ファイバが折れていないことを文字や記号で報知した後、図１０の処理を終了する。
なお、第１光ファイバ８１ｂと第２光ファイバ３１ａとの間にエアギャップがない状態であるものの、第１光ファイバ８１ｂと第２光ファイバ３１ａとが軸ずれしている場合、測定部１００１で測定される強度は、上記の（４）の式に対して、軸ずれ基づく結合効率のｘを加味した以下に示す（７）の式となる。
１．００＊γ＊ｘ２・・・（７）
ｘは、０～１の範囲内であり、試験光ＴＬ１が第１光ファイバ８１ｂから第２光ファイバ３１ａに入射するときに損失がない場合にはｘ＝１となり、測定部１００１で測定される反射光の強度は、試験光ＴＬ１の７６．６％の強度となる。また、第１光ファイバ８１ｂと第２光ファイバ３１ａとがずれていて試験光ＴＬ１が第１光ファイバ８１ｂから第２光ファイバ３１ａに入射するときと、ＦＢＧ３２で反射した反射光が第２光ファイバ３１ａから第１光ファイバ８１ｂに入射するときに損失がある場合には、ｘの値が１未満となり、第１光ファイバ８１ｂに入射する反射光の強度は、試験光ＴＬ１の７６．６％未満の強度となる。このため、制御部１００は、例えばステップＳ２０６において、測定した反射光の強度が閾値Ｅ以上且つ閾値Ｇ未満である場合、ステップＳ２０７へ進むようにしてもよい。この場合、制御部１００は、第１光ファイバ８１ｂと第２光ファイバ３１ａとが接続不良の状態であると判断していることになる。
第２実施形態においては、試験光ＴＬ１のうち反射して第１光ファイバ８１ｂに入射した反射光の強度の測定結果に基づいて、接続部２０における第１光ファイバ８１ｂと第２光ファイバ３１ａとの接続状態や第２光ファイバ３１ａの状態を判断することができ、判断結果をオペレータへ知らせることができる。
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。なお、上述した実施形態及び以下の変形例は、各々を組み合わせてもよい。上述した各実施形態及び各変形例の構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態や変形例に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
上述した第１実施形態においては、閾値Ａは、試験光ＴＬ１の強度の８４％の値としているが、正常な接続との判断に余裕を持たせるため、閾値Ａの値を例えば試験光ＴＬ１の強度の７９％の値としてもよい。
上述した第２実施形態においては、第１光ファイバ８１ｂのコアの直径と第２光ファイバ３１ａのコアの直径が異なっているが、第１光ファイバ８１ｂのコアの直径と第２光ファイバ３１ａのコアの直径を同じとして突合せ接合を行うようにしてもよい。この場合、上記の（４）～（６）の式においてγの値は１となる。この場合、上記の（４）～（６）の式においてγ＝１とした場合に取りうる値に応じて、閾値Ｄ、閾値Ｅ、閾値Ｆ及び閾値Ｇの値を設定してもよい。
上述した第２実施形態においては、第１光ファイバ８１ｂと第２光ファイバ３１ａの接続は突合せ接合となっているが、突合せ接合に替えて第１実施形態のようにレンズを用いた空間結合の構成としてもよい。この場合、第１レンズＬＥ１と第２レンズＬＥ２の組の透過率、エアギャップや軸ずれによる結合効率、フレネル反射、第１光ファイバ８１ｂと第２光ファイバ３１ａの面積比に応じて、光ファイバの折損の判断、光ファイバの接続不良の判断、光ファイバの接続が正常との判断の閾値を決定し、決定した閾値に応じて各判断を行うようにしてもよい。
上述した第１実施形態においては、制御部１００は、測定した強度が閾値Ａ未満の場合には、強度がいずれの値であっても第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａの接続が不良であると判断してもよい。この場合、例えば、オペレータが接続部２０において第１光ファイバ８１ａと第２光ファイバ３１ａの接続をやり直しても接続不良との報知が連続する場合、オペレータは、接続不良ではなく、第２光ファイバ３１ａが折れていると判断することができる。
上述した実施形態においては、光ファイバの接続不良の報知や光ファイバが折れていることの報知を表示部２００で行っているが、レーザ装置１０にスピーカを設け、光ファイバの接続不良の報知や光ファイバが折れていることの報知をスピーカで音声により報知してもよい。
上述した第１実施形態及び第２実施形態においては、治療光の光源となる第１レーザダイオード３０１の数は一つであるが、第１レーザダイオード３０１の数は複数であってもよい。第１レーザダイオード３０１の数が複数である場合、複数の第１レーザダイオード３０１から出力された治療光を合波器で合波して光合分波器７０１に入力するようにしてもよい。
上述した実施形態においては、治療光は、光合分波器７０１に入力される前に試験光と合波されているが、光合分波器７０１と接続部２０との間で試験光と合波されるようにしてもよい。光合分波器７０１は、空間的に複数の光を合波するように構成してもよく、また光コンバイナなどによって合波するように構成してもよい。
フィルタ６０１は、構成によっては不要となる場合もある。例えば光合分波器７０１がＷＤＭカプラの場合、消光比が高く効率よく分波できるため、フィルタ６０１を設けない構成としてもよい。
上述した実施形態は、治療用のレーザ光を出力するシステムに限定されるものではなく、コネクタで光ファイバを着脱可能に接続してレーザ光を出力するシステムに適用することができる。
上述した実施例においては、カテーテルはタップカプラを備える構成であってもよい。図１１は、タップカプラ３４を備えるカテーテル３０Ａの構成を示す図である。なお、図１１においてカテーテル３０と同一の要素については同一の符号を付している。カテーテル３０Ａは、第２光ファイバ３１ａ、光ファイバ３１ｂ、光ファイバ３１ｃ、ＦＢＧ３２、カテーテル本体３３、タップカプラ３４及び終端部３５を備える。光ファイバ３１ｂは、第２光ファイバの一例である。また、終端部３５は、反射部の一例である。
タップカプラ３４は、１×２ポートで分岐比が９０：１０の非対称タップカプラである。タップカプラ３４は、分岐された光の割合が大きいメインポートに光ファイバ３１ｂが接続されている。光ファイバ３１ｂを伝搬した試験光ＴＬ１は、ＦＢＧ３２で反射して試験光ＴＬ１と反対方向へ伝搬し、タップカプラ３４、第２光ファイバ３１ａ、接続部２０及び第１光ファイバ８１ａを介してレーザ装置１０へ伝搬する。
また、タップカプラ３４は、分岐された光の割合が小さいサブポートに光ファイバ３１ｃが接続されている。光ファイバ３１ｃの先端には光ファイバの終端処理を行う終端部３５が接続されている。
終端部３５は、例えば、タップカプラ３４を介して伝搬した試験光ＴＬ１の反射率が９０％以上となるように反射膜を形成してもよい。この構成においては、光ファイバ３１ｂが折れた場合、折れた面で反射した反射光と、終端部３５からの反射光とがレーザ装置１０へ伝搬する。光ファイバ３１ｂが断線しても終端部３５からの反射光があるため、第２光ファイバ３１ａが接続部２０から脱離したときに測定部１００１で測定される反射光の強度は、光ファイバ３１ｂが断線したときに測定部１００１で測定される反射光の強度を下回る。このため、第１実施形態と同様に、脱離と断線の２つの状態を完全に区別することができる。
なお、終端部３５は、例えば、試験光ＴＬ１の反射率が４％以下となるように斜めにカットされた光ファイバ３１ｃの先端部であってもよい。この構成においては、光ファイバ３１ｂが折れた場合、折れた面で反射した反射光はレーザ装置１０へ伝搬する。ここで光ファイバ３１ｂを伝搬した試験光ＴＬ１は、タップカプラ３４で分岐して強度が低下しているため、光ファイバ３１ｂの折れた面で反射してレーザ装置１０へ伝搬する反射光も低下している。一方、終端部３５の反射率が低いため、終端部３５へ到達した試験光ＴＬ１は、終端部３５で反射してもレーザ装置１０へ伝搬しないこととなる。このように終端部３５から試験光ＴＬ１の反射光がレーザ装置１０へ伝搬しない場合、光ファイバ３１ｂが断線したときに測定部１００１で測定される反射光の強度は、第２光ファイバ３１ａが接続部２０から脱離したときに測定部１００１で測定される反射光の強度を下回る。このため、第２実施形態と同様に、脱離と断線の２つの状態を完全に区別することができる。
本発明は、光ファイバの接続状態判断システム及び光ファイバの接続状態判断方法に利用することができる。
１ レーザシステム
１０ レーザ装置（接続状態判断システム）
２０ 接続部
２１ａ、２１ｂ フェルール
２２ａ、２２ｂ コネクタハウジング
３０、３０Ａ カテーテル
３１ａ 第２光ファイバ
３１ｂ、３１ｃ 光ファイバ
３２ ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）
３３ カテーテル本体
３４ タップカプラ
３５ 終端部
８１ａ、８１ｂ 第１光ファイバ
１００ 制御部
２００ 表示部
３０１ 第１レーザダイオード
３０２ 第２レーザダイオード
４０１ フォトダイオード
５０１ 合波器
６０１ フィルタ
７０１ 光合分波器
８０１ 被操作部
１００１ 測定部
１００２ 判断部
１００３ 報知部
１００４ 光源制御部
ＬＥ１ 第１レンズ
ＬＥ２ 第２レンズ

Claims (7)

  1. 光源から入力された試験光を伝搬する第１光ファイバにおいて前記試験光が出力される出力側と、前記第１光ファイバにより伝搬されて前記第１光ファイバから出力される前記試験光が入力される第２光ファイバの入力側とを着脱可能に接続する接続部における前記第１光ファイバと前記第２光ファイバの接続状態を判断するシステムであって、
    前記試験光において反射されて前記第１光ファイバを伝搬する反射光の強度を測定する測定部と、
    前記測定部が測定した前記強度に基づいて、前記接続部における前記第１光ファイバと前記第２光ファイバの接続状態を判断する判断部と、
    を備え、
    前記試験光は、前記第１光ファイバから出射するときに一部がフレネル反射して反射光となって前記第１光ファイバを伝搬し、
    前記第１光ファイバから出射した前記試験光は、第１レンズ及び第２レンズを介して前記第２光ファイバに到達し、
    前記第２レンズから前記第２光ファイバに到達した前記試験光の一部が前記第２光ファイバに入射し、
    前記第２レンズから前記第２光ファイバに到達した前記試験光は、前記第２光ファイバに入射するときに一部が前記第２光ファイバの入射端でフレネル反射して反射光となって第１レンズ及び第２レンズを介して前記第１光ファイバに入射し、
    前記第２光ファイバが断線した場合と前記第２光ファイバが前記接続部から脱離した場合とで前記測定部で測定される前記反射光の強度が異なり、
    前記第２光ファイバが断線した場合に前記測定部で測定される前記反射光の強度は、前記第２光ファイバが前記接続部から脱離した場合に前記測定部で測定される前記反射光の強度より大きい
    光ファイバの接続状態判断システム。
  2. 前記第１光ファイバと前記第２光ファイバは、前記接続部において空間結合され、
    前記判断部は、前記強度が第１閾値未満の場合、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとが接続不良であると判断する
    請求項１に記載の光ファイバの接続状態判断システム。
  3. 前記第２光ファイバは、光ファイバカプラが接続され、
    前記光ファイバカプラにおいて前記試験光が出射する複数のポートのうちの所定のポートから出射した前記試験光は、前記試験光を反射する反射部で反射される
    請求項１に記載の光ファイバの接続状態判断システム。
  4. 前記測定部は、操作者から測定の操作をされる毎に測定を行い、
    前記判断部は、前記測定部が測定を行う毎に前記接続状態の判断を行い、接続不良との判断結果が連続した場合、前記第２光ファイバが断線していると判断する
    請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光ファイバの接続状態判断システム。
  5. 前記判断部の判断結果に応じて前記第１光ファイバと前記第２光ファイバの接続状態を報知する報知部
    を備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光ファイバの接続状態判断システム。
  6. 前記第１光ファイバには、人体を焼灼するレーザ光が前記試験光と合波されて入力され、
    前記第２光ファイバが断線していると前記判断部が判断した場合、前記レーザ光を出力する光源からの前記レーザ光の出力を停止する
    請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光ファイバの接続状態判断システム。
  7. 光源から入力された試験光を伝搬する第１光ファイバにおいて前記試験光が出力される出力側と、前記第１光ファイバにより伝搬されて前記第１光ファイバから出力される前記試験光が入力される第２光ファイバの入力側とを着脱可能に接続部における前記第１光ファイバと前記第２光ファイバの接続状態を判断する方法であって、
    前記試験光において反射されて前記第１光ファイバを伝搬する反射光の強度を測定する測定ステップと、
    前記測定ステップで測定した前記強度に基づいて前記第１光ファイバと前記第２光ファイバの接続状態を判断する判断ステップと、
    を備え、
    前記試験光は、前記第１光ファイバから出射するときに一部がフレネル反射して反射光となって前記第１光ファイバを伝搬し、
    前記第１光ファイバから出射した前記試験光は、第１レンズ及び第２レンズを介して前記第２光ファイバに到達し、
    前記第２レンズから前記第２光ファイバに到達した前記試験光の一部が前記第２光ファイバに入射し、
    前記第２レンズから前記第２光ファイバに到達した前記試験光は、前記第２光ファイバに入射するときに一部が前記第２光ファイバの入射端でフレネル反射して反射光となって第１レンズ及び第２レンズを介して前記第１光ファイバに入射し、
    前記第２光ファイバが断線した場合と前記第２光ファイバが前記接続部から脱離した場合とで前記測定ステップで測定される前記反射光の強度が異なり、
    前記第２光ファイバが断線した場合に前記測定ステップで測定される前記反射光の強度は、前記第２光ファイバが前記接続部から脱離した場合に前記測定ステップで測定される前記反射光の強度より大きい
    光ファイバの接続状態判断方法。
JP2022501087A 2020-02-20 2021-02-19 光ファイバの接続状態判断システム及び光ファイバの接続状態判断方法 Active JP7645858B2 (ja)

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