CN112601482A - 分光分析装置 - Google Patents

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Abstract

分光分析装置(1)具有：光学探针(2)；以及分光分析部(3)，该光学探针(2)通过连接器(6)可装卸地安装于该分光分析部(3)，光学探针(2)具有：光纤(4)，其引导来自光源(10)的照明光和来自观察对象的信号光；以及光学部件(7)，其配置在光纤(4)的至少前端，分光分析部(3)对信号光进行分光而生成波长特性，并且具有：信息分离部(14)，其从信号光的信息中分离出从光学部件(7)返回的第1返回光和从光纤(4)返回的第2返回光的信息；不良情况判定部(14)，其根据分离出的第1返回光和第2返回光，判定在光学探针(2)中产生的不良情况；以及通知部(15)，其通知判定出的不良情况的信息。

Description

分光分析装置
技术领域
本发明涉及分光分析装置。
背景技术
作为利用了拉曼分光法的分光分析装置，已知具有插入到患者的体内的光学探针和对由光学探针获取的信号光进行分析的分光分析部的分光分析装置(例如，参照专利文献1。)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-028780号公报
发明内容
发明要解决的课题
在这样的分光分析装置中，在诊断时将光学探针与分光分析部连接来进行分光分析，在诊断后从分光分析部取下光学探针来进行清洗或更换。在该情况下，在诊断时将光学探针与分光分析部连接时，有时因一些原因而无法进行正常的诊断。作为原因，例如可以举出光学探针内部的光纤的断线、在光学探针与分光分析部的连接部分产生的连接不良和位置偏移、或者连接部分的污染等。
然而，在医疗现场中，在发生了上述不良情况时，存在医疗相关人员无法进行状况确认，从而无法进行正常的诊断这样的不良情况。
本发明的目的在于，提供能够通知在将光学探针与分光分析部连接时产生的不良情况的原因的分光分析装置。
用于解决课题的手段
本发明的一个方式为分光分析装置，其具有：光学探针；以及分光分析部，该光学探针通过连接器可装卸地安装于该分光分析部，所述光学探针具有：光纤，其引导来自光源的照明光和来自观察对象的信号光；以及光学部件，其配置在该光纤的至少前端，所述分光分析部对所述信号光进行分光而生成波长特性，并且所述分光分析部具有：信息分离部，其从所述信号光的信息中分离出从所述光学部件返回的第1返回光和从所述光纤返回的第2返回光的信息；不良情况判定部，其根据由该信息分离部分离出的所述第1返回光和所述第2返回光，判定在所述光学探针中产生的不良情况；以及通知部，其通知判定出的不良情况的信息。
根据本方式，当利用连接器将光学探针与分光分析部连接时，来自光源的照明光经由光纤透射过光学探针的前端的光学部件而照射到观察对象上。在观察对象中产生的信号光透射过光学部件而被光纤引导，输入到分光分析部。另一方面，通过照明光的照射，第1返回光从配置在光纤的前端的光学部件返回，第2返回光从光纤返回。在分光分析部中，从所输入的光中分离出第1返回光和第2返回光，并对其余的信号光进行分光而生成波长特性。
另一方面，从信号光中分离出的第1返回光的信息和第2返回光的信息由信息分离部分离，用于不良情况判定部中的不良情况的判定。然后，由通知部通知由不良情况判定部判定出的不良情况的信息。由此，即使操作分光分析装置的医疗相关人员不具有详细的知识，也能够确定不良情况的部位而进行处理。
本发明的另一方式为分光分析装置，其具有：光学探针；以及分光分析部，该光学探针通过连接器可装卸地安装于该分光分析部，所述光学探针具有：光纤，其引导来自光源的照明光和来自观察对象的信号光；以及光学部件，其配置在该光纤的前端和基端，所述分光分析部对所述信号光进行分光而生成波长特性，并且所述分光分析部具有：信息分离部，其从所述信号光的信息中分离出从前端的所述光学部件返回的第1返回光和从基端的所述光学部件返回的第2返回光的信息；不良情况判定部，其根据由该信息分离部分离出的所述第1返回光和所述第2返回光，判定在所述光学探针中产生的不良情况；以及通知部，其通知判定出的不良情况的信息。
根据本方式，当通过连接器将光学探针与分光分析部连接时，来自光源的照明光经由光纤透射过光学探针的前端的光学部件而照射到观察对象上。在观察对象中产生的信号光透射过光学部件而被光纤引导，输入到分光分析部。另一方面，通过照明光的照射，第1返回光从配置在光纤的前端的光学部件返回，第2返回光从配置在光纤的基端的光学部件返回。在分光分析部中，从所输入的光中分离出第1返回光和第2返回光，并对其余的信号光进行分光而生成波长特性。
另一方面，从信号光中分离出的第1返回光的信息和第2返回光的信息由信息分离部分离，用于不良情况判定部中的不良情况的判定。然后，由通知部通知由不良情况判定部判定出的不良情况的信息。由此，即使操作分光分析装置的医疗相关人员不具有详细的知识，也能够确定不良情况的部位而进行处理。
另外，在上述方式中，所述第1返回光和所述第2返回光可以是荧光。
另外，在上述方式中，所述第1返回光和所述第2返回光可以是拉曼散射光。
另外，在上述方式中，所述不良情况判定部也可以根据所述第1返回光的强度与所述第2返回光的强度之和以及所述第1返回光的强度与所述第2返回光的强度之比，来判定不良情况。
通过该结构，在没有不良情况时，第1返回光的强度与第2返回光的强度之和大于规定的阈值，在存在不良情况时，第1返回光的强度与第2返回光的强度之和为规定的阈值以下。
另一方面，在光纤的基端存在光学部件的情况下，在没有不良情况时，第1返回光的强度与第2返回光的强度之比大于规定的阈值。而且，在从连接器至光纤的前端之间产生了不良情况时，第1返回光的强度与第2返回光的强度之比小于规定的阈值。
另外，在光纤的基端不存在光学部件的情况下，在没有不良情况时，第1返回光的强度与第2返回光的强度之比小于规定的阈值。而且，在从连接器至光纤的前端之间产生了不良情况时，第1返回光的强度与第2返回光的强度之比大于规定的阈值。
由此，能够区分地判定不存在不良情况，还是在连接器中产生了不良情况，还是在从连接器至光纤的前端之间产生了不良情况，并能够通过通知部通知更详细的信息。
另外，在上述方式中，也可以通过利用从所述光纤的前端的所述光学部件返回的所述第1返回光的光谱中的两个以上的不同波长，来判定在所述光学探针的多个所述光纤中产生的不良情况。
发明效果
根据本发明实现了如下效果：能够通知在将光学探针与分光分析部连接时产生的不良情况的原因。
附图说明
图1是示出本发明的第1实施方式的分光分析装置的示意图。
图2是对使用了图1的分光分析装置的观察对象的诊断模式进行说明的示意图。
图3是示出由图1的分光分析装置照射的照明光和获取的拉曼散射光的光谱的图。
图4是对使用了图1的分光分析装置的检查模式进行说明的示意图。
图5是示出使用了图1的分光分析装置的观察对象的检查模式下的第1光学部件、光纤、连接器以及接收侧连接器的配置与光纤中光传输效率变化的点Q的位置的关系的示意图。
图6是示出使用图1的分光分析装置实施从检查模式下的检查至诊断模式下的诊断的流程的图。
图7是示出从图3的光谱中去除了照明光的光谱后的拉曼散射光的光谱的图。
图8是示出从图7的光谱中去除了包含第1光学部件的拉曼散射光的波段的光谱后的光谱的图。
图9是示出从图8的光谱中去除了光纤的拉曼散射光的光谱后的光谱的图。
图10是示出从图9的光谱中去除了基线后的观察对象的拉曼散射光的光谱的图。
图11是分别示出在本实施方式中用于不良情况的判定的第1光学部件和光纤的拉曼散射光的强度的图。
图12是示出本发明的第2实施方式的分光分析装置的示意图。
图13是对使用了图12的分光分析装置的观察对象的诊断模式进行说明的示意图。
图14是对使用了图12的分光分析装置的检查模式进行说明的示意图。
图15是示出本发明的第3实施方式的分光分析装置的示意图。
图16是对使用了图15的分光分析装置的观察对象的诊断模式进行说明的示意图。
图17是对使用了图15的分光分析装置的包含照明纤维的光路的检查模式进行说明的示意图。
图18是对使用了图15的分光分析装置的包含聚光纤维的光路的检查模式进行说明的示意图。
图19是示出使用了图15的分光分析装置的、在诊断模式下产生的返回光的光谱的图。
图20是示出使用了图15的分光分析装置的、在诊断模式下在分光测定部12中检测出的检查光的光谱的图。
图21是示出使用了图15的分光分析装置的、在检查模式下产生的返回光的光谱的图。
图22是示出使用了图15的分光分析装置的检查模式下的第1分色镜中的波长的关系的图。
图23是示出使用了图15的分光分析装置的、包含照明纤维的光路的检查模式下的第2分色镜中的波长的关系的图。
图24是示出在使用了图15的分光分析装置的包含照明纤维的光路的检查模式下检测出的检查光的光谱的图。
图25是示出使用了图15的分光分析装置的、包含聚光纤维的光路的检查模式下的第2分色镜中的波长的关系的图。
图26是示出在使用了图15的分光分析装置的包含聚光纤维的光路的检查模式下检测出的检查光中的源自返回光的光谱的图，其中，该返回光来自包含聚光纤维的光路。
图27是示出在使用了图15的分光分析装置的包含聚光纤维的光路的检查模式下检测出的检查光的光谱的图。
图28是示出本发明的第4实施方式的分光分析装置的示意图。
图29是对使用了图28的分光分析装置的观察对象的诊断模式进行说明的示意图。
图30是对使用了图28的分光分析装置的包含照明纤维的光路的检查模式进行说明的示意图。
图31是对使用了图28的分光分析装置的包含聚光纤维的光路的检查模式进行说明的示意图。
图32是示出本发明的第5实施方式的分光分析装置的示意图。
图33是对使用了图32的分光分析装置的观察对象的诊断模式进行说明的示意图。
图34是对使用了图32的分光分析装置的观察对象的诊断模式下的从光学探针侧向分光分析部侧的返回光的光谱进行说明的图。
图35是对使用了图32的分光分析装置的观察对象的诊断模式下的向分光测定部的入射光的光谱进行测定的图。
图36是对使用了图32的分光分析装置的观察对象的检查模式下的向分光测定部的入射光的光谱进行测定的图。
图37是示出使用了图32的分光分析装置的观察对象的检查模式下的第1光学部件、第2光学部件、光纤、连接器以及接收侧连接器的配置与光纤中光传输效率变化的点Q的位置的关系的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的第1实施方式的分光分析装置1进行说明。
如图1所示，本实施方式的分光分析装置1具有光学探针2和可装卸地安装该光学探针2的分光分析部3。
如图1所示，光学探针2具有光纤4、配置在光纤4的前端的探针头5以及配置在光纤4的基端的连接器6。探针头5形成为筒状，在内部配置有光纤4，并且具有配置在与光纤4的前端对置的位置的第1光学部件(光学部件)7。光纤4例如由石英构成，第1光学部件7例如由蓝宝石构成。
连接器6形成为筒状，以与分光分析部3所具有的接收侧连接器8连接。光学探针2和连接器6通过光纤4和包覆光纤4的护套9而连接。
分光分析部3具有：接收侧连接器8，其连接光学探针2的连接器6；光源10，其产生照明光并使产生的照明光入射到与接收侧连接器8连接的光学探针2；分色镜11，其配置在接收侧连接器8与光源10之间，透射照明光，并反射来自光学探针2侧的返回光中的波长比照明光长的光；分光测定部12，其对被反射的返回光进行分光而生成波长特性；存储部13；运算部(信息分离部、不良情况判定部)14；显示部(通知部)15；以及控制部16。
分光测定部12由将光按每个波长在空间上划分的未图示的分光器、CCD照相机等未图示的光检测器、用于将通过光学探针2向分光分析部3传输的光向分光器引导的未图示的导光光学系统构成。
运算部14由处理器构成，存储部13由存储器构成，显示部15是监视器。控制部16由处理器、输入装置以及信号输出装置构成。
存储部13存储包含观察对象X的拉曼散射光的波段、光纤4的拉曼光谱以及与分光测定部12的规格对应的基线的信息。
分光分析部3在分光分析部3连接着光学探针2的基础上具有执行诊断模式检查模式的功能，该诊断模式用于测定观察对象X的拉曼光谱，并根据该拉曼光谱实施观察对象X的分析，该检查模式用于检查由光纤4的损伤引起的光损失等光学探针2自身的不良情况和由将光学探针2向分光分析部3连接时产生的连接不良引起的光损失等不良情况。检查者能够经由控制部16所具有的输入装置来设定分光分析部3执行的诊断模式和检查模式。控制部16具有如下功能：根据由检查者设定的各模式，控制内置于分光分析部3的各种光学装置的设定切换、运算部14中的运算功能的切换。
检查模式通常在测定观察对象X的拉曼光谱的诊断模式之前实施。在检查模式下，在使光学探针2向分光分析部3连接后，不将观察对象X配置到光学探针2的前端而实施。通过检查模式的实施，在确认了光学探针2自身的光损失、或者因光学探针2向分光分析部3的连接而产生的光损失方面没有不良情况之后，检查者能够执行诊断模式。
由于光学探针2具有光纤4和第1光学部件7，因此如图2所示，当来自光源10的照明光入射时，从光纤4和第1光学部件7放射具有不同的光谱形状的拉曼散射光。即，将光学探针2的连接器6与分光分析部3的接收侧连接器8连接，在光学探针2的前端配置观察对象X，当从光源10射出照明光时，照明光经由光学探针2照射到观察对象X上，如图3所示，照明光在光学探针2的光纤4中被引导的期间产生的拉曼散射光、在通过第1光学部件7时产生的拉曼散射光、在观察对象X中产生的拉曼散射光(信号光)以及照明光的一部分从光学探针2侧作为返回光返回到分光分析部3侧。
光纤4的构成材料是二氧化硅或塑料，作为第1光学部件7的材料，可以使用光学上透明的蓝宝石、石英等无机物的晶体、塑料等。在观察对象X为生物体组织的情况下，优选所述塑料为氟化塑料。只要光纤4的构成材料与第1光学部件7的构成材料不同，就能够放射具有不同的光谱形状的拉曼散射光。
而且，由于分色镜11使照明光透射，因此如图7所示，将返回光中的照明光通过透射而排除，由观察对象X、第1光学部件7以及光纤4的拉曼散射光构成的检查光被反射，入射至分光测定部12。
在诊断模式下，由分光测定部12测定的来自光学探针2侧的返回光的拉曼光谱如图7所示那样。图7所示的光谱是示意性地表示光纤的构成材料为二氧化硅，第1光学部件为光学上透明的无机物晶体(蓝宝石)，观察对象为生物体组织的情况下的返回光的拉曼光谱的波形，成为叠加在比较低的频率下峰值线宽较宽的光纤的拉曼光谱、在更高的频率下峰值线宽较窄的第1光学部件的拉曼光谱、观察对象的拉曼光谱而得的波形。
测定的返回光的拉曼光谱被输入到运算部14。
运算部14具有与动作不同的两个模式即诊断模式和检查模式对应的运算功能。
在诊断模式下，运算部14从输入来的返回光的拉曼光谱中减去从第1光学部件7和光纤4产生的拉曼散射光的贡献。
具体而言，运算部14根据预先存储在存储部13中的包含观察对象X的拉曼散射光的波段的信息，如图8所示那样从输入来的返回光的拉曼光谱中将包含第1光学部件7的拉曼散射光的波段的拉曼光谱排除。接着，如图9所示那样，运算部14将存储在存储部13中的光纤4的拉曼光谱排除。然后，如图10所示那样，运算部14对存储在存储部13中的基线进行减法运算。
由此，能够得到观察对象X的拉曼光谱。然后，能够根据得到的观察对象X的拉曼光谱计算出观察对象X的成分比。或者，根据该成分比，能够计算出例如将观察对象X中的病变的程度数值化后的得分等分析结果。
显示部15显示由运算部14计算出的观察对象X的拉曼光谱本身、或者根据拉曼光谱计算出的观察对象X的成分比、或者根据观察对象X的成分比计算出的得分。
在检查模式下，不在光学探针2的前端配置观察对象X，而从光源10射出照明光。由此，如图4所示，照明光在光学探针2中被引导的期间产生的拉曼散射光、通过第1光学部件7时产生的拉曼散射光以及照明光的一部分从光学探针2侧作为返回光返回到分光分析部3侧。
而且，由于分色镜11使照明光透射，因此返回光中的照明光通过透射而被排除，由第1光学部件7和光纤4的拉曼散射光构成的检查光被反射，入射到分光测定部12。
分光测定部12检测入射来的检查光的拉曼光谱。
将检测到的拉曼光谱输入到运算部14。
在检查模式下，如图11所示，运算部14根据输入来的检查光的拉曼光谱，求出Sab(＝A+B)，该Sab(＝A+B)是第1光学部件7的拉曼散射光的任意峰值波长下的检查光的强度、即任意峰值波长下的第1光学部件7的拉曼散射强度A与光纤4的拉曼散射强度B之和，从存储在存储部13中的光纤4的拉曼散射光的光谱中提取出上述波长下的光纤4的拉曼散射光的强度B，计算第1光学部件7的拉曼散射光的强度A与光纤4的拉曼散射光的强度B之比Rab(＝A/B)。或者，在第1光学部件7的拉曼光谱的峰值频率与光纤4的拉曼光谱的峰值频率大不相同的情况下，也可以利用频率滤波器从检查光的拉曼光谱中分离出第1光学部件7的拉曼光谱和光纤4的拉曼光谱。
然后，运算部14通过将强度Sab与存储在存储部13中的阈值TS1和阈值TS2进行比较，并且将比Rab与存储在存储部13中的阈值TR1和阈值TR2进行比较，从而根据比较结果如下那样判定有无不良情况。显示部15显示运算部14的判定结果。
这里，对在分光测定部12中检测出的检查光的拉曼散射强度进行说明。
图5是示意性地示出本实施方式的分光分析装置中的分光分析部3、光学探针2的连接器6、分光分析部3的接收侧连接器8、光学探针2以及第1光学部件7的配置的图。在光学探针2的连接器6和分光分析部3的接收侧连接器8的光学连接中产生光损失。另外，在光学探针2的点Q的位置处，因光纤4的损伤而产生光损失。
在图5中，将从光学探针2与分光分析部3的连接位置至点Q的位置的光纤4的长度尺寸设为L1，将从点Q的位置至配置于光学探针2的前端的第1光学部件7的光纤4的长度尺寸设为L2。另外，将光纤4的全长设为L(L＝L1+L2)。
这里，将分光分析部3和光学探针2的光学连接中的光的传输效率设为η(0<η<1)，将点Q的位置处的光的传输效率设为α(0<α<1)，将光学探针2的前端面的光的反射效率设为γ(0<γ<1)。
另外，将第1光学部件7中的拉曼散射光的产生效率设为σ1，将光学探针2的光纤4的拉曼散射光的产生效率设为σg。另外，将从分光分析部3向光学探针2的光输入功率设为P。
如果如上述那样决定各种参数，则在分光测定部12中检测出的检查光中的由各种部件的拉曼散射引起的光强度近似地表示为以下的式(1)至式(3)的光成分的强度和。
由从光学探针2的基端向前端引导的照明光产生的拉曼散射光中的、不经由光学探针2的前端而向分光分析部3返回的光成分LP1由下式(1)来表示。
LP1＝L1σgη2P+L2σgα2η2P+σ1α2η2P (1)
由从光学探针2的基端向前端引导的照明光产生的拉曼散射光中的、在光学探针2的前端被反射并向分光分析部3返回的光成分LP2由下式(2)来表示。
LP2＝γα2η2P(σ1+σgL) (2)
由从光学探针2的前端向基端引导的照明光产生的拉曼散射光中的、不经由光学探针2的前端而向分光分析部3返回的光成分LP3由下式(3)来表示。
LP3＝γα2η2P(σ1+σgL) (3)
因此，由分光测定部12检测出的检查光的拉曼散射强度Pobs近似地通过下式(4)来表示。
Pobs＝L1σgη2P+L2σgα2η2P+σ1α2η2P+2γα2η2P(σ1+σgL)＝(1+2γ)α2η2Pσ1+(L1η2+L2α2η2+2γα2η2L)Pσg (4)
这里，关于表示上述检查光的拉曼散射强度Pobs的式(4)，第1光学部件7的拉曼散射光的任意峰值波长下的Pobs为Sab(A+B)。另外，基于第1光学部件7的拉曼散射强度即表示Pobs的式(4)中的包含σ1的项与基于光纤4的拉曼散射强度即表示Pobs的式(4)中的包含σg2的项之比为Rab(A/B)。
这里，由分光测定部12检测出的拉曼散射强度中的Sab或Rab依据在分光分析部3的接收侧连接器8与光学探针2的连接器6之间实现的光学连接、或者光学探针2的光纤中的光损失而不同，因此能够根据检查光的拉曼光谱来判别在哪个部位发生了光损失的不良情况，以下按照情形1至情形4的条件分别详细地进行说明。
情形1
对能够忽略分光分析部3和光学探针2的连接器6中的光损失，并且也能够忽略光学探针2的光纤损失的情况、即η≈1且α≈1的情况进行说明。
在该情况下，由分光测定部12检测出的检查光的拉曼散射强度ST1由下式(5)来表示。
ST1＝(1+2γ)Pσ1+(L1+L2+2γL)Pσg (5)
另外，第1光学部件7的拉曼散射强度与光纤4的部件的拉曼散射强度之比R11F由下式(6)来表示。
R11F＝(1+2γ)σ1/(L1+L2+2γL)σg (6)
这里，σ1和σg是波长的函数，但若着眼于第1光学部件7的拉曼散射光的任意峰值波长λ，则该波长下的ST1(λ)为Sab，R11F(λ)为Rab。对于后述的STi(i＝1，2，3，4)，峰值波长λ下的值也为Sab，同样对于后述的R11F、R21F、R31F、R41F，峰值波长λ下的值也为Rab。
情形2
对存在分光分析部3和光学探针2的连接器6中的光损失，而光学探针2的光纤损失可以忽略的情况、即0<η<1且α≈1的情况进行说明。
在该情况下，由分光测定部12检测出的总拉曼散射强度ST2由下式(7)来表示。Sab是在峰值波长λ下的ST2的值。
Sab＝ST2(λ)
＝(1+2γ)η2Pσ1+(L1+L2+2γL)η2Pσg
＝η2ST1(λ) (7)
另外，第1光学部件7的拉曼散射强度与光纤4的部件的拉曼散射强度之比R21F由下式(8)来表示。
Rab＝R21F(λ)
＝(1+2γ)σ1/(L1+L2+2γL)σg (8)
情形3
对分光分析部3和光学探针2的连接器6中的光损失可以忽略，而存在光学探针2的光纤损失的情况、即η≈1且0<α<1的情况进行说明。
在该情况下，由分光测定部12检测出的总拉曼散射强度ST3由下式(9)来表示。Sab是峰值波长λ下的ST3的值。
Sab＝ST3(λ)
＝(1+2γ)α2Pσ1+(L1+L2α2+2γα2L)Pσg (9)
另外，第1光学部件7的拉曼散射强度与光纤4的部件的拉曼散射强度之比R31F由下式(10)来表示。
Rab＝R31F(λ)
＝(1+2γ)α2σ1/(L1+L2α2+2γα2L)σg (10)
情形4
对存在分光分析部3和光学探针2的连接器6中的光损失，且光学探针2的光纤损失也存在的情况、即0<η<1且0<α<1的情况进行说明。
在该情况下，由分光测定部12检测出的总拉曼散射强度ST4由下式(11)来表示。
Sab＝ST4(λ)
＝(1+2γ)α2η2Pσ1+(L1+L2α2+2γα2L)η2Pσg
＝η2ST3(λ) (11)
另外，第1光学部件7的拉曼散射强度与第2光学部件22c的拉曼散射强度之比R41F由下式(12)来表示。
Rab＝R41F(λ)
＝(1+2γ)α2σ1/(L1+L2α2+2γα2L)σg (12)
在情形2的情况下，由分光测定部12检测出的检查光的拉曼散射强度ST2相对于在情形1的情况下由分光测定部12检测出的拉曼散射强度ST1减少了传输效率η(0<η<1)的平方的因数贡献。另一方面，情形1的情况下的第1光学部件7与光纤4的拉曼散射强度比R11F和情形2的情况下的第1光学部件7与光纤4的拉曼散射强度比R21F是同一值。
这里，作为ST1与ST2之间的值，可以设定任意的阈值TS1。另外，可以设定比R11F和R21F小的任意的阈值TR1。
运算部14将第1光学部件7的任意峰值波长下的检查光的拉曼散射强度Sab、第1光学部件7与光纤4的拉曼散射光的强度比Rab，与预先设定的阈值TS1和阈值TR1进行比较。
这里，在Sab相对于阈值TS1为Sab>TS1且强度比Rab相对于阈值TR1满足Rab>TR1的条件的情况下，运算部14判定为接收侧连接器8与连接器6之间的连接正常，并且光纤4是正常的。
另外，在Sab相对于阈值TS1为Sab<TS1，并且强度比Rab相对于阈值TR1为Rab>TR1的情况下，运算部14判定为在接收侧连接器8与连接器6之间的连接中产生光损失大这样的不良情况，但光纤4是正常的。
在情形3的情况下，由分光测定部12检测出的检查光的拉曼散射强度ST3相对于在情形1的情况下由分光测定部12检测出的总拉曼散射强度ST1减小，并且，第1光学部件7与光纤4的拉曼散射强度比R31F也比R11F(和R21F)减小。
在情形4的情况下，由分光测定部12检测出的检查光的拉曼散射强度ST4相对于在情形3的情况下由分光测定部12检测出的拉曼散射强度ST3进一步减少了传输效率η(0<η<1)的平方的因数贡献。另一方面，第1光学部件7与光纤4的拉曼散射强度比R41F是与R31F相同的值。
在情形3和情形4中，检查光的拉曼散射强度Sab减小，并且第1光学部件7与光纤4的拉曼散射强度比Rab也减小。因此，在光纤4的光损失和连接器6的光损失处于规定条件时，预先计测R11F和R31F，在R11F与R31F的值之间设定比阈值TR1小的任意的阈值TR2(TR2<TR1)。
由此，对于第1光学部件7与光纤4的拉曼散射强度比Rab，如果满足Rab>TR1的条件，则是情形1(连接器6和光纤4双方均正常)，或者是情形2(在连接器6中发生光损失，在光纤4中不发生光损失)，如果满足Rab<TR2的条件，则是情形3(在连接器6中不发生光损失，但在光纤4中发生光损失)、或者是情形4(在连接器6中发生光损失，并且在光纤4中也发生光损失)，因而能够根据状况区分光损失。
并且，在情形4的情况下，由于与情形3相比检查光的拉曼散射强度Sab进一步减小，因此通过在ST3与ST4的值之间设定适当的阈值TS2，能够根据拉曼散射强度将情形4的状态与情形3的状态区分开。
通过这样设定阈值，如果检查光的拉曼散射强度Sab相对于上述阈值TS2为Sab>TS2，且拉曼散射强度比Rab相对于阈值TR2满足Rab<TR2的条件，则运算部14判定为接收侧连接器8与连接器6之间的连接正常，但会产生光纤4中的光损失大这样的不良情况。
如果检查光的拉曼散射强度Sab相对于阈值TS2为Sab<TS2，且拉曼散射强度比Rab相对于阈值TR2满足Rab<TR2的条件，则运算部14判定为产生了接收侧连接器8与连接器6之间的连接中的光损失大并且光纤4中的光损失大这样的不良情况。
这里，以下参照附图对在使用了本发明的第1实施方式的分光分析装置1的分光分析方法中进行从检查至诊断的流程进行说明。
当操作者从控制部16起动分光分析装置1时，如图6所示，分光分析部3在检查模式下待机(步骤S1)。然后，当从控制部16的输入装置输入检查的指示时，执行检查(步骤S2)，在运算部14的处理结束之后，经由显示部15通过画面(光)或声音将检查结果通知给操作者(步骤S3)。
在通知给操作者之后，判定检查模式下的检查结果是否为情形1(步骤S4)，如果检查模式下的检查结果为情形1、即未确认到不良情况，则分光分析部3切换到诊断模式。另外，当检查模式下的检查结果为情形2至情形4、即确认到某种不良情况时，反复进行从步骤S1开始的处理，在检查模式下待机，直到在操作者按照显示部15通知的指示进行应对为止。只要不处于检查模式下的检查结果中没有确认到不良情况的状态，就不切换到诊断模式。
在从检查模式切换为诊断模式后，分光分析部3在诊断模式下待机，直到从控制部16的输入装置输入诊断的指示为止(步骤S5)。当被输入诊断的指示时，向观察对象X照射照明光，执行诊断(步骤S6)，在运算部14的处理结束后，经由显示部15将诊断结果通知给操作者(步骤S7)。然后，在通知给操作者之后，判定是否结束诊断(步骤S8)，如果没有结束诊断，则反复进行从步骤S5开始的处理，分光分析部3再次以诊断模式待机，继续诊断。
这样，根据本实施方式的分光分析装置1，具有如下优点：能够将在将光学探针2与分光分析部3连接时产生的不良情况的原因通知给医疗相关人员，即使操作分光分析装置1的医疗相关人员不具有详细的知识，根据在光学探针2中存在光损失、或者在光学探针2与分光分析部3的连接中存在光损失、或者在光学探针2和光学探针2与分光分析部3的连接这两者中存在光损失这样的不良情况的状况，也能够确定不良情况的部位而进行应对。另外，关于构成光学探针2的光学元件，具有不追加实施诊断模式所需的光学元件以外的要素就能够实施检查模式的优点。
接下来，以下参照附图对本发明的第2实施方式的分光分析装置20进行说明。
在本实施方式的说明中，对结构与上述第1实施方式的分光分析装置1相同的部位标注相同的标号而省略说明。
在本实施方式中，如图12所示，光学探针21具有配置在连接器6中的光纤4的基端的由荧光体构成的第2光学部件(光学部件)22a，并且在光学探针21的前端具有可装卸地安装由荧光体构成的第3光学部件(光学部件)22b的盖23。在第3光学部件22b和第2光学部件22a中产生的荧光的荧光光谱彼此不同，并且具有与来自光源25、26的照明光和来自观察对象X的拉曼散射光也不同的波长。
另外，分光分析部24具有：诊断用光源(光源)25，其射出在诊断模式下使用的诊断用照明光；以及检查用光源(光源)26，其射出在检查模式下使用的检查用照明光。作为诊断用光源25，可以使用产生近红外光的半导体激光器。检查用光源26是产生波长比诊断用光源25短的可见光或近紫外光的光源，例如是LED、半导体激光器、或者灯。另外，分光分析部24具有：第1分色镜27，其反射检查用照明光，而透射诊断用照明光、荧光以及拉曼散射光；第2分色镜28，其透射诊断用照明光和荧光，而反射拉曼散射光；第3分色镜29，其透射诊断用照明光，而反射荧光；第4分色镜30，其透射拉曼散射光，而反射荧光；以及反射镜31。
第2光学部件22a的荧光体是光学透明的材料，对基于诊断用光源25的光激励不产生荧光，而对基于输出更短波长的光线的检查用光源26的光激励产生荧光，例如，可以使用在玻璃中混入有荧光活性元素的荧光玻璃。第3光学部件22b的荧光体是对基于检查用光源26的光激励产生荧光的材料，可以使用混入或涂敷有荧光物质的物体、荧光玻璃。
在诊断模式下，如图13所示，使观察对象X与卸下了盖23的状态的光学探针21的前端对置，从诊断用光源25射出诊断用照明光。此时，经由控制部16所具有的输入装置，使得检查用光源26熄灭或被遮光，从而不会对在诊断模式下实施的测定产生影响。
从诊断用光源25射出的诊断用照明光依次透射过第3分色镜29、第2分色镜28以及第1分色镜27而入射到光学探针21，并经由光学探针21照射到观察对象X上。在观察对象X中产生的拉曼散射光经由光学探针21而透射过第1分色镜27，并在第2分色镜28中被反射，透射过第4分色镜30而入射到分光测定部12。分光分析部24中的拉曼光谱的测定和运算部14中的处理与第1实施方式相同。
另一方面，在检查模式下，如图14所示，在光学探针21的前端安装了盖23的状态下，从检查用光源26射出检查用照明光。此时，经由控制部16所具有的输入装置，使得诊断用光源25熄灭或被遮光，从而不会对在检查模式下实施的检查产生影响。
从检查用光源26射出的检查用照明光被第1分色镜27反射而入射到光学探针21，照射到安装于连接器6的基端的第2光学部件22a和安装于光学探针21的前端的盖23的第3光学部件22b上。在第2光学部件22a中产生的荧光和在第3光学部件22b中产生的荧光入射到分光分析部24内，并透射过第1分色镜27和第2分色镜28，在第3分色镜29中被反射，并被反射镜31和第4分色镜30反射而入射到分光测定部12。
在分光测定部12中，通过检测入射的荧光的光谱，分别计算在第3光学部件22b中产生的荧光的强度A和在第2光学部件22a中产生的荧光的强度B。
在运算部14中，使用在分光测定部12中计算出的强度A、B，计算强度Sab和比Rab，进行与第1实施方式相同的有无不良情况的判定。
根据本实施方式，由于根据荧光的强度来进行有无不良情况的判定，该荧光从配置在光纤4的前端和基端的光学部件22a、22b产生且由于与拉曼散射相比信号强度强而能够容易地检测，因此具有能够更容易地通知不良情况的信息的优点。
接下来，以下参照附图对本发明的第3实施方式的分光分析装置32进行说明。
在本实施方式的说明中，对结构与上述第1实施方式的分光分析装置1相同的部位标注相同的标号而省略说明。
如图15所示，在本实施方式的分光分析装置32中，光学探针33分别具有对照明光进行引导的照明纤维(光纤)34和对返回光进行引导的聚光纤维(光纤)35，在照明纤维34的基端和聚光纤维35的基端分别安装有各自的连接器36、37。
另外，分光分析部38分别具有连接照明纤维34的连接器36的第1接收侧连接器39和连接聚光纤维35的连接器37的第2接收侧连接器40。
光学探针33前端的第1光学部件7是通过光激励而产生多个波长的拉曼散射光的材料，例如是蓝宝石晶体。在第1光学部件7是蓝宝石晶体的情况下，作为蓝宝石晶体的振动模式，在拉曼位移值为420cm-1、580cm-1以及750cm-1附近赋予不同的3个拉曼峰值。
第1光学部件7表示多个拉曼峰值，但将这些拉曼峰值中的不同的两个拉曼峰值的波长分别设为在第1光学部件7中产生的第1峰值波长λ1和第2峰值波长λ2。
这里，第1峰值波长λ1是比第2峰值波长λ2短的波长(λ1<λ2)。另外，在观察对象X为生物体组织的情况下，作为观察对象X的拉曼光谱中的关注区域，可以选择比第2峰值波长λ2长的波长。照明纤维34和聚光纤维35的材料例如是二氧化硅。
在光源10与第1接收侧连接器39之间配置有第1分色镜41，该第1分色镜41透射照明光，而反射在第1光学部件7和照明纤维34中产生的拉曼散射光。
另外，在分光测定部12与第2接收侧连接器40之间配置有第2分色镜42，该第2分色镜42反射在第1光学部件7和聚光纤维35中产生的拉曼散射光中的包含第2峰值波长λ2的长波长成分，而透射包含第1峰值波长λ1的短波长成分。
并且，在分光分析部38中配置有对第2接收侧连接器40与第2分色镜42之间的光路进行开闭的光学快门43。光学快门43的开闭根据从控制部16向光学快门43发送的电信号而执行。
在诊断模式下，如图16所示，在打开光学快门43的状态下，使光学探针33的前端与观察对象X对置，从光源10射出照明光。在诊断模式下产生的返回光的光谱如图19所示那样。从光源10射出的照明光透射过第1分色镜41而入射到照明纤维34，并经由照明纤维34照射到观察对象X上。在观察对象X中产生的拉曼散射光经由聚光纤维35而被第2分色镜42反射，入射到分光测定部12。如图20所示，在分光测定部12中检测出的检查光的光谱中，不仅包含经由聚光纤维35被第2分色镜反射而入射的成分，还包含经由照明纤维34透射过第2分色镜42而入射的成分，但由于只包含比λ3短的波长区域，因此在观察对象X的诊断中没有影响。分光测定部12中的拉曼光谱的测定和运算部14中的处理与第1实施方式相同。
另一方面，在检查模式下，分别进行包含照明纤维34的光路的检查和包含聚光纤维35的光路的检查。在检查模式下，照明纤维34和聚光纤维35的基端的返回光的光谱如图21所示那样。
在包含照明纤维34的光路的检查中，如图17所示，在使光学快门43进行工作而遮断了第2接收侧连接器40与第2分色镜42之间的光路的状态下，从光源10射出照明光。
从光源10射出的照明光透射过第1分色镜41而入射到照明纤维34，在照明纤维34内和第1光学部件7中产生拉曼散射光。拉曼散射光经由第1接收侧连接器39入射到分光分析部38内，并被第1分色镜41反射。此时的第1分色镜41中的波长的关系如图22所示那样。
接下来，照明纤维34的光纤4和第1光学部件7的拉曼散射光中的包含第1峰值波长λ1的短波长成分透射过第2分色镜42，入射到分光测定部12。此时的第2分色镜42中的波长的关系如图23所示那样，由分光测定部12检测出的检查光的光谱如图24所示那样。
在包含照明纤维34的光路的检查中，运算部14根据输入来的检查光的拉曼光谱求出第1光学部件7的拉曼散射光的第1峰值波长λ1下的检查光的强度Sab(＝A+B)，从存储在存储部13中的照明纤维34的拉曼光谱中提取上述波长下的照明纤维34的拉曼散射光的强度B，计算第1光学部件7的拉曼散射光的第1峰值波长λ1下的强度A与照明纤维34的拉曼散射强度B之比Rab(＝A/B)。
然后，运算部14将强度Sab与存储在存储部13中的阈值TS1和阈值TS2进行比较，并且将比Rab与存储在存储部13中的阈值TR1和阈值TR2进行比较，由此根据比较结果来判定有无不良情况。本方法的详细情况与上述第1实施方式相同，因此省略。
在包含聚光纤维35的光路的检查中，如图18所示，在使光学快门43进行工作而打开第2接收侧连接器40与第2分色镜42之间的光路的状态下，从光源10射出照明光。
从光源10射出的照明光透射过第1分色镜41而入射到照明纤维34，在照明纤维34内、聚光纤维35内以及第1光学部件7中产生的拉曼散射光经由第2接收侧连接器40入射到分光分析部38内。该拉曼散射中的波长比第1光学部件7的第1峰值波长λ1长且包含第2峰值波长λ2的波长成分在第2分色镜42中被反射，入射到分光测定部12。此时的第2分色镜42中的波长的关系如图25所示那样，入射到分光测定部12的检查光的光谱如图26所示那样。
分光测定部12检测入射来的光的拉曼光谱。如图27所示，在分光测定部12中检测出的光谱中，不仅包含经由聚光纤维35被第2分色镜反射而入射的成分，还包含经由照明纤维34透射过第2分色镜42而入射的成分，但由于只包含比λ2短的波长区域，因此对包含聚光纤维35的光路的检查没有影响。在由分光测定部12检测出的检查光中包含在照明纤维34内产生的拉曼散射光、在第1光学部件7中产生的拉曼散射光、通过在第1光学部件7中反射的照明光而在聚光纤维35内产生的拉曼散射光。
将检测到的拉曼光谱输入到运算部14。
在包含聚光纤维35的光路的检查中，运算部14根据输入来的检查光的拉曼光谱求出第1光学部件7的拉曼散射光的第2峰值波长λ2下的检查光的强度Sab(＝A+B)，从存储在存储部13中的照明纤维34和聚光纤维35的拉曼散射光的光谱中提取上述波长下的照明纤维34和聚光纤维35的拉曼散射光的强度B，计算出第1光学部件7的拉曼散射光的强度A与照明纤维34和聚光纤维35的拉曼散射光的强度B之比Rab(＝A/B)。
然后，运算部14将强度Sab与存储在存储部13中的阈值TS1和阈值TS2进行比较，并且将比Rab与存储在存储部13中的阈值TR1和阈值TR2进行比较，由此根据比较结果如下那样判定有无不良情况。显示部15显示运算部14的判定结果。
在Sab>TS1且Rab>TR1的情况下，假设第1接收侧连接器39和第2接收侧连接器40与连接器36、37之间的连接以及照明纤维34和聚光纤维35中的光损失在允许范围内，运算部14判定为没有不良情况。
在Sab<TS1且Rab>TR1的情况下，虽然在第1接收侧连接器39和第2接收侧连接器40与连接器36、37之间的连接中产生光损失大这样的不良情况，但运算部14判定为照明纤维34和聚光纤维35是正常的。
在TS2<Sab<TS1且Rab<TR1的情况下，运算部14判定为第1接收侧连接器39和第2接收侧连接器40与连接器36、37之间的连接正常，而产生了照明纤维34和聚光纤维35中的光损失大这样的不良情况。
在Sab<TS2且Rab<TR1的情况下，运算部14判定为在第1接收侧连接器39和第2接收侧连接器40与连接器36、37之间的连接中产生光损失大这样的不良情况，并且产生了照明纤维34和聚光纤维35中的光损失大这样的不良情况。
根据本实施方式，即使在光学探针33的作为照明用光路的照明纤维34和作为聚光用光路的聚光纤维35是相互独立的光路的情况下，不切换照明光的光路也能单独实施经由照明纤维34的光路的检查和经由聚光纤维35的光路的检查，由此具有能够鉴别光学探针33的光损失是在照明纤维34还是在聚光纤维35中产生的优点。
并且，具有如下优点：通过使所使用的拉曼散射光的峰值波长在检查经由照明纤维34的光路的不良情况时和检查经由聚光纤维35的光路的不良情况时不同，不必使分色镜41、42移动就能够切换该分色镜41、42。
接下来，以下参照附图对本发明的第4实施方式的分光分析装置44进行说明。
在本实施方式的说明中，对结构与上述第3实施方式的分光分析装置32相同的部位标注相同的标号而省略说明。
如图28所示，本实施方式的分光分析装置的分光分析部45具有分色镜46，该分色镜46以能够择一地配置在光源10与第1接收侧连接器39之间和第2接收侧连接器40与分光测定部12之间的方式移动。
在诊断模式下，如图29所示，在将分色镜46配置在第2接收侧连接器40与分光测定部12之间的状态下，使光学探针33的前端与观察对象X对置，从光源10射出照明光。从光源10射出的照明光入射到照明纤维34，并经由照明纤维34照射到观察对象X上。在观察对象X中产生的拉曼散射光经由聚光纤维35被分色镜46反射，入射到分光测定部12。分光测定部12中的拉曼光谱的测定和运算部14中的处理与第1实施方式相同。
另一方面，在检查模式下，分别进行包含照明纤维34的光路的检查和包含聚光纤维35的光路的检查。
在包含照明纤维34的光路的检查中，如图30所示，在使分色镜46在光源10与第1接收侧连接器39之间移动的状态下，从光源10射出照明光。
从光源10射出的照明光透射过分色镜46而入射到照明纤维34，在照明纤维34内和第1光学部件7中产生的第1峰值波长的拉曼散射光经由第1接收侧连接器39入射到分光分析部45内，并被分色镜46反射，入射到分光测定部12。分光测定部12中的拉曼光谱的测定和运算部14中的处理与第1实施方式相同。
在包含聚光纤维35的光路的检查中，如图31所示，在使分色镜46在第2接收侧连接器40与分光测定部12之间移动的状态下，从光源10射出照明光。
从光源10射出的照明光入射到照明纤维34，在照明纤维34内、聚光纤维35内以及第1光学部件7中产生的第2峰值波长的拉曼散射光经由第2接收侧连接器40入射到分光分析部45内，并被分色镜46反射，入射到分光测定部12。
分光测定部12测定入射来的光的拉曼光谱。入射到分光测定部12的检查光包含在照明纤维34内产生的拉曼散射光、在第1光学部件7中产生的拉曼散射光、在第1光学部件7中反射的照明光以及通过反射的照明光而在聚光纤维35内产生的拉曼散射光。
测定出的拉曼光谱被输入到运算部14。
运算部14根据所输入的检查光的拉曼光谱求出第1光学部件7的拉曼散射光的第2峰值波长下的检查光的强度Sab(＝A+B)，从存储在存储部13中的照明纤维34和聚光纤维35的拉曼散射光的光谱中提取上述波长下的照明纤维34和聚光纤维35的拉曼散射光的强度B，计算出第1光学部件7的拉曼散射光的强度A与照明纤维34和聚光纤维35的拉曼散射光的强度B之比Rab(＝A/B)。
然后，运算部14将强度Sab与存储在存储部13中的阈值TS1和阈值TS2进行比较，并且将比Rab与存储在存储部13中的阈值TR1和阈值TR2进行比较，由此根据比较结果如下那样判定有无不良情况。显示部15显示运算部14的判定结果。判定方法与第3实施方式相同。
根据本实施方式，具有如下优点：即使在光学探针33的作为照明用光路的照明纤维34和作为聚光用光路的聚光纤维35是相互独立的光路的情况下，不必切换照明光的光路就能单独实施经由聚光纤维35的光路的检查，由此能够鉴别光学探针33的光损失是在照明纤维34还是在聚光纤维35中产生。并且，具有如下优点：即使在存在更多的相互独立的光路的情况下，也能够用1片分色镜单独实施检查。
接下来，以下参照附图对本发明的第5实施方式的分光分析装置55进行说明。
在本实施方式的说明中，对结构与上述第1实施方式的分光分析装置1相同的部位标注相同的标号而省略说明。
在本实施方式中，如图32所示，光学探针51具有：第1光学部件(光学部件)7，其配置在与光纤4的前端对置的位置；以及第2光学部件(光学部件)22c，其配置在连接器6的光纤4的基端。
第1光学部件7和第2光学部件22c由产生互不相同的拉曼光谱的光学透明的材料构成。作为这样的材料，例如可以使用蓝宝石作为第1光学部件7，使用蓝宝石作为第2光学部件22c，使用二氧化硅作为光纤4。在该情况下，第2光学部件22c的蓝宝石和第1光学部件7的蓝宝石需要互不相同的晶体面成为照明光的入射面。或者也可以是，第1光学部件7和第2光学部件22c分别是蓝宝石和氟化塑料等塑料，光纤4是二氧化硅。或者也可以是，第1光学部件7和第2光学部件22c分别是蓝宝石和石英，光纤4是氟化塑料等塑料。
光学探针51具有光纤4、第1光学部件7以及第2光学部件22c，如图33所示，当从光源10放射的照明光入射到光学探针51时，从光纤4、第1光学部件7以及第2光学部件22c放射具有不同的光谱形状的拉曼散射光。即，将光学探针51的连接器6与分光分析部3的接收侧连接器8连接，在光学探针51的前端配置观察对象X，当从光源10射出照明光时，照明光经由光学探针51照射到观察对象X上。
另外，图34是示意性地示出从光学探针51侧向分光分析部3侧返回的光的光谱的图，照明光在光学探针51的光纤4中被引导的期间产生的拉曼散射光、通过第1光学部件7和第2光学部件22c时产生的拉曼散射光、在观察对象X中产生的拉曼散射光(信号光)以及照明光的一部分，作为返回光从光学探针51侧向分光分析部3侧返回。
而且，由于分色镜11使照明光透射，因此，如图35所示的光谱那样，返回光中的照明光通过透射而被排除，由观察对象X、第1光学部件7、第2光学部件22c，以及光纤4的拉曼散射光构成的检查光被反射，并入射到分光测定部12。
在诊断模式下，运算部14从输入来的返回光的拉曼光谱中，用与上述实施方式相同的方法去除从第1光学部件7、第2光学部件22c以及光纤4产生的拉曼散射光的贡献，而获取观察对象X的拉曼光谱。
在检查模式下，不在光学探针51的前端配置观察对象X，而从光源10射出照明光。图36是示意性地示出在检查模式下从光学探针51侧向分光分析部3侧返回的光的光谱的图，被第1光学部件7反射的照明光、在第1光学部件7和第2光学部件22c中被引导时产生的拉曼散射光以及从光纤4产生的拉曼散射光，作为来自光学探针51侧的返回光而返回到分光分析部3侧。
而且，由于分色镜11使照明光透射，因此返回光中的照明光通过透射而被去除，由第1光学部件7、第2光学部件22c以及光纤4的拉曼散射光构成的检查光被反射，入射至分光测定部12。
这里，对在分光测定部12中检测出的检查光的拉曼光谱强度进行说明。图37是示意性地示出本实施方式中的分光分析部3、光学探针51的连接器6、分光分析部3的接收侧连接器8、内置在光学探针51中的光纤4、第1光学部件7与第2光学部件22c的配置的图。另外，在光学探针51上的点Q的位置处，由于光纤4的损伤而使光传输效率发生变化。
另外，将从光学探针51与分光分析部3的连接位置至点Q的位置的光纤4的长度尺寸设为L1，将从点Q的位置至配置于光学探针51的前端的第1光学部件7的光纤4的长度尺寸设为L2。另外，将光纤4的全长设为L(L＝L1+L2)。
这里，将分光分析部3和光学探针51的光学连接中的光的传输效率设为η(0<η<1)，将点Q的位置处的光的传输效率设为α(0<α<1)，将光学探针51的前端面的光的反射效率设为γ(0<γ<1)。
另外，将第1光学部件7的拉曼散射光的产生效率设为σ1，将第2光学部件22c的拉曼散射光的产生效率设为σ2，将光学探针51的光纤4的拉曼散射光的产生效率设为σg。另外，将从分光分析部3向光学探针51的光输入功率设为P。
如果如上述那样决定各种参数，则在分光测定部12中检测出的检查光中的由各种部件的拉曼散射引起的光强度近似地表示为以下的式(13)至(15)的光成分的强度和。
由从光学探针51的基端向前端引导的照明光产生的拉曼散射光中的不经由光学探针51的前端而向分光分析部3返回的光成分LT1由下式(13)来表示。
LT1＝σ2η2P+L1σgη2P+L2σgα2η2P+σ1α2η2P (13)
由从光学探针51的基端向前端引导的照明光产生的拉曼散射光中的在光学探针51的前端被反射并返回到分光分析部3的光成分LT2由下式(14)来表示。
LT2＝γα2η2P(σ1+σ2+σgL) (14)
在由从光学探针51的前端向基端引导的照明光产生的拉曼散射光中的不经由光学探针51的前端而返回到分光分析部3的光成分LT3由下式(15)来表示。
LT3＝γα2η2P(σ1+σ2+σgL) (15)
因此，由分光测定部12检测出的拉曼散射强度Pobs近似地通过下式(16)来表示。
Pobs＝σ2η2P+L1σgη2P+L2σgα2η2P+σ1α2η2P+2γα2η2P(σ1+σ2+σgL)＝(1+2γ)α2η2Pσ1+(1+2γα2)η2Pσ2+(L1η2+L2α2η2+2γα2η2L)Pσg (16)
这里，由分光测定部12检测出的拉曼散射强度依据在分光分析部3的接收侧连接器8与光学探针51的连接器6之间实现的光学连接、或者光学探针51的光纤损失而不同，因此能够根据检查光的拉曼光谱来判别在哪个部位发生了光损失的不良情况，以下按照情形1至情形4的条件分别详细地进行说明
情形1
对能够忽略分光分析部3和光学探针51的连接器6中的光损失，并且也能够忽略光学探针51的光纤损失的情况、即η≈1且α≈1的情况进行说明。
在该情况下，由分光测定部12检测出的总拉曼散射强度ST1由下式(17)来表示。
ST1＝(1+2γ)Pσ1+(1+2γ)Pσ2+(L1+L2+2γL)Pσg (17)
另外，第1光学部件7的拉曼散射强度与第2光学部件22c的拉曼散射强度之比R112由下式(18)来表示。
R112＝(1+2γ)Pσ1/(1+2γ)Pσ2＝σ1/σ2 (18)
情形2
对存在分光分析部3和光学探针51的连接器6中的光损失，而光学探针51的光纤损失能够忽略的情况、即0<η<1且α≈1的情况进行说明。
在该情况下，由分光测定部12检测出的总拉曼散射强度ST2由下式(19)来表示。
ST2＝2γη2Pσ1+(η2+η2+2γη2)Pσ2+(L1η2+L2η2+2γη2L)Pσg＝((1+2γ)Pσ1+(1+2γ)Pσ2+(L1+L2+2γL)Pσg)η2＝η2ST1 (19)
另外，第1光学部件7的拉曼散射强度与第2光学部件22c的拉曼散射强度之比R212由下式(20)来表示。
R212＝(1+2γ)Pσ1/(1+2γ)σ2P＝σ1/σ2 (20)
情形3
对能够忽略分光分析部3和光学探针51的连接器6中的光损失，而存在光学探针51的光纤损失的情况、即η≈1且0<α<1的情况进行说明。
在该情况下，由分光测定部12检测出的总拉曼散射强度ST3由下式(21)来表示。
ST3＝(1+2γ)α2Pσ1+(1+2γα2)Pσ2+(L1+L2α2+2γα2L)Pσg (21)
另外，在情形3下，第1光学部件7的拉曼散射强度与第2光学部件22c的拉曼散射强度之比R312由下式(22)来表示。
R312＝(1+2γ)α2σ1/(1+2γα2)σ2 (22)
情形4
对存在分光分析部3和光学探针51的连接器6中的光损失，光纤4中也存在光损失的情况、即0<η<1且0<α<1的情况进行说明。
在该情况下，由分光测定部12检测出的总拉曼散射强度ST4由下式(23)来表示。
ST4＝2γα2η2Pσ1+(1+α2+2γα2)η2Pσ2+(L1+L2α2+2γα2L)η2Pσg
＝η2ST3 (23)
另外，第1光学部件7的拉曼散射强度与第2光学部件22c的拉曼散射强度之比R412由下式(24)来表示。
R412＝(1+2γ)α2σ1/(1+2γα2)σ2 (24)
在情形2的情况下，由分光测定部12检测出的拉曼散射强度ST2相对于在情形1的情况下由分光测定部12检测出的拉曼散射强度ST1，减少了传输效率η(0<η<1)的平方的因数贡献。另一方面，情形1的情况下的第1光学部件7与第2光学部件22c的拉曼散射强度比R112和情形2的情况下的第1光学部件7与第2光学部件22c的拉曼散射强度比R212是同一值。
这里，作为ST1与ST2之间的值，可以设定适当的阈值TS1。在如该情形2那样，总拉曼散射强度比阈值TS1小，且第1光学部件7与第2光学部件22c的拉曼散射强度比与情形1相比没有变化时，运算部14判定为在接收侧连接器8与连接器6之间的连接中产生光损失大这样的不良情况，但光纤4是正常的。
在情形3的情况下，由分光测定部12检测出的总拉曼散射强度ST3相对于在情形1的情况下由分光测定部12检测出的总拉曼散射强度ST1减小，
并且，第1光学部件7与第2光学部件22c的拉曼散射强度比R312也比R112(和R212)减小。
在情形4的情况下，由分光测定部12检测出的总拉曼散射强度ST4相对于在情形3的情况下由分光测定部12检测出的拉曼散射强度ST3进一步减少了传输效率η(0<η<1)的平方的因数贡献。另一方面，第1光学部件7与第2光学部件22c的拉曼散射强度比R412是与R312相同的值。
在情形3和情形4下，总拉曼散射强度减小，并且第1光学部件7与第2光学部件22c的拉曼散射强度比也减小。因此，对于光纤4的光损失和连接器6的光损失处于规定条件时，预先计测R112和R312，并在R112与R312的值之间设定适当的阈值TR。由此，根据第1光学部件7与第2光学部件22c的拉曼散射强度比，能够使该情形3和情形4与情形1(在连接器6和光纤4中可以忽略光损失)和情形2(在连接器6中产生光损失，在光纤4中光损失正常)的状态区分开。
并且，在情形4的情况下，由于与情形3相比，总拉曼散射强度进一步减小，因此通过在ST3和ST4的值之间设定适当的阈值TS2，从而能够根据总拉曼散射强度而与情形3的状态区分开。
通过这样设定阈值，在总拉曼散射强度大于阈值TS2，且拉曼散射强度比小于阈值TR的情况下，运算部14判定为接收侧连接器8与连接器6之间的连接正常，但产生了光纤4中的光损失大这样的不良情况。
在总拉曼散射强度小于阈值TS2，并且拉曼散射强度比小于阈值TR的情况下，运算部14判定为接收侧连接器8与连接器6之间的连接中的光损失大，并且产生了光纤4中的光损失大这样的不良情况。
在本发明的第1实施方式中，将第1光学部件7的拉曼散射强度与光学探针2的光纤4的拉曼散射强度之和以及之比用于光损失的检查。在第1实施方式中，在光学探针2中的光纤4中，在光学探针2的基端的附近发生了由光纤损伤引起的光损失的情况下，在(A)光学探针2与分光分析部3的连接器连接正常，但光学探针2存在异常的光损失的状况、和(B)光学探针2与分光分析部3的连接器连接存在异常的光损失，但光学探针2的光损失正常的状况下，由于第1光学部件7的拉曼散射强度和光学探针2的光纤4的拉曼散射强度比之差在状况(A)和状况(B)下是微小的，因此有可能不容易区分不良情况。
但是，根据本实施方式，具有如下优点：通过根据在配置在光学探针51的前端的第1光学部件7、配置在光学探针51的基端的第2光学部件22c、以及光纤4中产生的拉曼散射光，单独计算源自材料的拉曼散射强度之和、以及第1光学部件7和第2光学部件22c的拉曼散射强度之比，从而在光学探针51中的光纤4中，无论在哪个区域发生了由光纤损伤引起的光损失，均能够正确地确定由光损失引起的不良情况是由于连接分光分析部3和光学探针51的连接器6的不良而产生的，还是在内置于光学探针51的光纤4中产生的。
标号说明
1、20、32、44：分光分析装置；2、21、33、51：光学探针；3、24、38、45：分光分析部；4：光纤；6、36、37：连接器；7：第1光学部件(光学部件)；10：光源；14：运算部(信息分离部、不良情况判定部)；15：显示部(通知部)；22a：第2光学部件(光学部件)；22b：第3光学部件(光学部件)；25：诊断用光源(光源)；26：检查用光源(光源)；34：照明纤维(光纤)；35：集光纤维(光纤)；X：观察对象。

Claims (6)

1.一种分光分析装置，其具有：
光学探针；以及
分光分析部，该光学探针通过连接器可装卸地安装于该分光分析部，
所述光学探针具有：
光纤，其引导来自光源的照明光和来自观察对象的信号光；以及
光学部件，其配置在该光纤的至少前端，
所述分光分析部对所述信号光进行分光而生成波长特性，并且所述分光分析部具有：信息分离部，其从所述信号光的信息中分离出从所述光学部件返回的第1返回光和从所述光纤返回的第2返回光的信息；不良情况判定部，其根据由该信息分离部分离出的所述第1返回光和所述第2返回光，判定在所述光学探针中产生的不良情况；以及通知部，其通知判定出的不良情况的信息。
2.一种分光分析装置，其具有：
光学探针；以及
分光分析部，该光学探针通过连接器可装卸地安装于该分光分析部，
所述光学探针具有：
光纤，其引导来自光源的照明光和来自观察对象的信号光；以及
光学部件，其配置在该光纤的前端和基端，
所述分光分析部对所述信号光进行分光而生成波长特性，并且所述分光分析部具有：信息分离部，其从所述信号光的信息中分离出从前端的所述光学部件返回的第1返回光和从基端的所述光学部件返回的第2返回光的信息；不良情况判定部，其根据由该信息分离部分离出的所述第1返回光和所述第2返回光，判定在所述光学探针中产生的不良情况；以及通知部，其通知判定出的不良情况的信息。
3.根据权利要求2所述的分光分析装置，其中，
所述第1返回光和所述第2返回光是荧光。
4.根据权利要求2所述的分光分析装置，其中，
所述第1返回光和所述第2返回光是拉曼散射光。
5.根据权利要求1或2所述的分光分析装置，其中，
所述不良情况判定部根据所述第1返回光的强度与所述第2返回光的强度之和以及所述第1返回光的强度与所述第2返回光的强度之比，来判定不良情况。
6.根据权利要求1或2所述的分光分析装置，其中，
通过利用从所述光纤的前端的所述光学部件返回的所述第1返回光的光谱中的两个以上的不同波长，来判定在所述光学探针的多个所述光纤中产生的不良情况。
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