JP2014000312A

JP2014000312A - 湾曲センサ

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Abstract

【課題】比較的細径の湾曲被測定体であっても広く一般的に適用することができる湾曲センサを提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態は、光を導光する光供給部と、光供給部から導光された光の光量を変化させる湾曲状態検出部を備えた湾曲測定部と、光供給部から湾曲測定部に光を伝達する光伝達部と、光供給部及び湾曲測定部を湾曲被測定体上の所定の位置に保持する保持部とを具備し、湾曲被測定体の湾曲を測定する湾曲センサである。
【選択図】図３

Description

本発明は、湾曲被測定体の湾曲状態を検出する湾曲センサに関する。

一般的に、湾曲被測定体の湾曲状態（湾曲角度や湾曲方向）を検出する湾曲センサが知られている。このような湾曲センサは、例えば、湾曲状態検出部を備えた光ファイバに光源から所定の光学特性を有する光を出射して導光し、光ファイバの湾曲角度や湾曲方向に対応して湾曲状態検出部の光量が変化することに基づいて、光ファイバの、延いては湾曲被測定体の湾曲状態を検出する。

このような湾曲センサの一例として、特許文献１には、内視鏡の挿入管の形状を検出する内視鏡挿入形状検出プローブが開示されている。このプローブは、プローブ本体と、プローブ本体に接続されたモジュールとを有し、プローブ本体の外径は内視鏡の鉗子チャンネルの内径未満に形成されている。プローブ本体は、光供給用ファイバと、光損失部が設けられた曲率検出用ファイバと、光供給用ファイバ及び曲率検出用ファイバの先端に配置されたミラーとを有している。

内視鏡の挿入形状を検出する際には、まず、プローブ本体が内視鏡の鉗子チャンネル内に挿入される。そして、光源から出射された光が、光供給用ファイバを導光し先端のミラーで反射した後、曲率検出用ファイバを導光し、その基端からモジュール側で受光される。曲率検出用ファイバを導光された光は、光損失部で光が外部に漏れることによりその光量が変化しており、モジュール側で受光された光の光量に基づいて光損失部における曲率検出用ファイバの湾曲角度や湾曲方向が検出される。これにより、プローブ本体が挿入された内視鏡の挿入形状が検出される。

特開２００７−４４４１２号公報

特許文献１に記載の内視鏡挿入形状検出プローブでは、内視鏡の鉗子チャンネル内にプローブ本体を挿入して内視鏡の挿入形状を検出する。従って、内部にチャンネルのような長手方向に延伸した貫通孔が設けられていない内視鏡には適用することができない。つまり、このようなプローブを広く一般的な湾曲被測定体に組み込むことは困難である。また、カテーテルなどの比較的細径の湾曲被測定体にこのようなプローブを組み込むことも困難である。

そこで、本発明は、比較的細径の湾曲被測定体であっても広く一般的に適用することができる湾曲センサを提供することを目的とする。

本発明の一実施形態は、光を導光する光供給部と、前記光供給部から導光された光の光量を変化させる湾曲状態検出部を備えた湾曲測定部と、前記光供給部から前記湾曲測定部に光を伝達する光伝達部と、前記光供給部及び前記湾曲測定部を湾曲被測定体上の所定の位置に保持する保持部と、を具備し、湾曲被測定体の湾曲を測定することを特徴とする湾曲センサである。

本発明によれば、比較的細径の湾曲被測定体であっても広く一般的に適用することができる湾曲センサを提供することができる。

図１は、第１の実施形態の湾曲センサを概略的に示す図である。図２は、湾曲センサの第１の弾性部材を取り除いた状態を概略的に示す斜視図である。図３は、図１のＡ−Ａ線における第１の実施形態の湾曲センサの横断面図である。図４は、第１の実施形態の第１の変形例の湾曲センサを概略的に示す図である。図５（ａ）は、図１のＡ−Ａ線における第１の実施形態の第２の変形例の湾曲センサの横断面図であり、（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ線における横断面図である。図６は、第１の実施形態の第３の変形例の湾曲センサを示す横断面図である。図７は、第１の実施形態の第３の変形例の湾曲センサが装着されたカテーテルを概略的に示す縦断面図である。図８は、図７のＣ−Ｃ線における第１の実施形態の第３の変形例の湾曲センサの横断面図である。図９は、第１の実施形態の第４の変形例の湾曲センサを概略的に示す図である。図１０は、図１のＡ−Ａ線に対応する第２の実施形態の湾曲センサの横断面図である。図１１は、第２の実施形態の湾曲センサの基端側を概略的に示す図である。図１２は、図１のＡ−Ａ線に対応する第２の実施形態の変形例の湾曲センサの横断面図である。図１３は、第３の実施形態の湾曲センサを概略的に示す図である。図１４は、第４の実施形態の湾曲センサを概略的に示す図である。図１５は、図１のＡ−Ａ線に対応する第４の実施形態の湾曲センサの横断面図である。図１６は、第５の実施形態の湾曲センサの第２の弾性部材を概略的に示す図である。図１７は、第６の実施形態の湾曲センサの第１の弾性部材を概略的に示す図である。図１８は、図１７のＤ−Ｄ線における第６の実施形態の湾曲センサの横断面図である。図１９は、第７の実施形態の湾曲センサの一態様を概略的に示す図である。図２０は、第７の実施形態の湾曲センサの他の態様を概略的に示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の湾曲センサ１を概略的に示す図である。湾曲センサ１は、円筒状の第１の弾性部材２及び第２の弾性部材３を有している。第１の弾性部材２の内径は、第２の弾性部材３の外径に略適合するように設定され、第１の弾性部材２の内周面が第２の弾性部材３の外周面に係合されている。第２の弾性部材３の内側には、湾曲被測定体１００、例えば、可撓湾曲部を有する軟性内視鏡、鉗子あるいはカテーテルが挿入される。第２の弾性部材３の内径は、挿入される湾曲被測定体１００の外径に略適合するように設定されている。

湾曲センサ１を湾曲被測定体１００に装着する際には、第２の弾性部材３の内周面が湾曲被測定体１００の外周面に当接し、第１及び第２の弾性部材２、３の弾性力によって湾曲センサ１が湾曲被測定体１００の外周面に保持され、固定される。

図２は、湾曲センサ１の第１の弾性部材２を取り除いた状態を概略的に示す斜視図である。図３は、図１のＡ−Ａ線における湾曲センサ１の横断面図である。湾曲センサ１は、光供給部としての光供給ファイバ４と、湾曲状態検出部５が設けられた湾曲測定部としてのセンサファイバ６と、光伝達部としての反射部材７とを有している。光供給ファイバ４、センサファイバ６及び反射部材７は、第１の弾性部材２と第２の弾性部材３との間に、第１及び第２の弾性部材２、３の弾性力によって挟持され、固定されている。さらに、図示しない接着剤で固定されてもよい。

光供給ファイバ４及びセンサファイバ６は、例えば、ガラス製のコアと樹脂製のクラッドとからなる光ファイバである。湾曲状態検出部５は、例えば、センサファイバ６の所定の位置に所望の光学特性を有する樹脂（例えば、特定の波長の光を吸収する吸収体あるいは蛍光体）を充填することにより形成されている。

反射部材７は、光供給ファイバ４及びセンサファイバ６の長手方向先端側に配置され、光供給ファイバ４から導光された光をセンサファイバ６に反射させる。即ち、光供給ファイバ４とセンサファイバ６とは、反射部材７を介して光学的に接続されている。反射部材７は、例えば、プリズムで、直交した２枚のミラーからなり光の向きを１８０°反転させる部材である。

光供給ファイバ４の長手方向基端側には、光源８が接続されている。光源８は、例えば、レーザ光源であり、所定の波長のレーザ光を光供給ファイバ４に出射する。また、センサファイバ６の長手方向基端側には、光検出器９が接続されている。光検出器９は、光供給ファイバ４を導光され、反射部材７で反射され、センサファイバ６を導光された光を受光する。つまり、光検出器９は、センサファイバ６からの湾曲信号を受信する受信部である。

図１乃至図３には、２本の光供給ファイバ４ａ、４ｂと、湾曲状態検出部５ａ、５ｂがそれぞれ設けられた２本のセンサファイバ６ａ、６ｂと、２つの反射部材７ａ、７ｂとが示されている。光供給ファイバ４ａ、４ｂの基端側には、それぞれ、光源８ａ、８ｂが接続されている。また、センサファイバ６ａ、６ｂの基端側には、それぞれ、光検出器９ａ、９ｂが接続されている。

湾曲状態検出部５ａと湾曲状態検出部５ｂとは、図３に示すように、湾曲センサ１の径方向で互いに直交する位置に配置されており、それぞれ、上下方向の湾曲と左右方向の湾曲とを検出する。即ち、湾曲センサ１は、湾曲状態検出部５ａ、５ｂにより直交する２軸方向の湾曲を測定可能である。

しかしながら、本実施形態は湾曲状態検出部５ａと湾曲状態検出部５ｂとの位置関係が９０°に限定されるものでなく、湾曲状態検出部５ａ、５ｂが９０°以外の位置関係で配置されてもよい。また、例えば、湾曲状態検出部５ａのみ構成され、１軸方向の湾曲を測定する構成であってもよい。

湾曲被測定体１００の湾曲状態を検出する際には、まず、湾曲センサ１の第２の弾性部材３の内側に湾曲被測定体１００を挿入して、第１及び第２の弾性部材２、３の弾性力により湾曲被測定体１００の外周面に湾曲センサ１を装着する。つまり、第１及び第２の弾性部材２、３が、光供給ファイバ４、センサファイバ６及び反射部材７を含む湾曲検出機構を湾曲被測定体１００上の所定の位置に保持する保持部として機能する。

そして、光源８から出射された光が光供給ファイバ４を導光され、光供給ファイバ４の先端側に配置された反射部材７で反射され、反射光がセンサファイバ６に導光される。反射光がセンサファイバ６の湾曲状態検出部５を通過したとき、その湾曲角度や湾曲方向に応じて湾曲状態検出部５から外部に漏れる光の光量が変化し、その変化した光量がセンサファイバ６の基端側の光検出器９で受光される。かくして、湾曲状態検出部５近傍の湾曲被測定体１００の湾曲状態が検出される。

本実施形態によれば、第１の弾性部材２と第２の弾性部材３との弾性力によって、光供給ファイバ４及び湾曲状態検出部５が設けられたセンサファイバ６が湾曲被測定体１００上の所定の位置に保持される。これにより、湾曲被測定体に湾曲状態検出部を含む湾曲検出機構を容易に固定することができ、比較的細径の湾曲被測定体であっても広く一般的に装着可能な湾曲センサを提供することができる。

本実施形態の湾曲センサは、例えば、内視鏡の鉗子チャンネルなどの内視鏡の内部ではなく、内視鏡の外周面に装着することができる。従って、湾曲被測定体が鉗子チャンネルなどの長手方向に延伸した貫通孔を備えていなくても、湾曲被測定体に湾曲センサを容易に組み込むことができる。

また、例えば、鉗子チャンネルを備えた内視鏡において、鉗子チャンネルで作業をしつつ内視鏡の湾曲状態をモニタする必要のある場合がある。このような作業の一例として、膀胱用内視鏡において、鉗子チャンネルから膀胱に給水／排水しつつ、内視鏡が膀胱のどこを向いているのか把握するために内視鏡の湾曲状態をモニタする作業が挙げられる。このような場合にも、鉗子チャンネルとは関係なく、湾曲センサを湾曲被測定体に装着して湾曲被測定体の湾曲状態を検出することができる。つまり、鉗子チャンネルを使って作業をしながら、湾曲被測定体の湾曲状態を容易に検出することができる。

なお、本実施形態では、既存の湾曲被測定体にユーザが湾曲センサを自由に着脱することができることを想定している。この場合、ユーザが湾曲被測定体を購入後、別の湾曲被測定体を改めて購入し直すことなく、湾曲センサを後付けで装着することができるという効果を奏する。また、ユーザが湾曲被測定体から湾曲センサを取り外すことができ、湾曲センサが湾曲被測定体を有さない状態に戻せる、つまりユーザの選択肢が広がるという効果を奏する。

また、比較的細径の湾曲被測定体に湾曲センサを装着する場合、湾曲被測定体が細くなればなるほど、後付けの湾曲センサの構成部材の剛性等による湾曲への機械的あるいは光学的な悪影響が無視できなくなる。本実施形態によれば、比較的細径の湾曲被測定体であっても、その湾曲性を阻害することなく装着することができる湾曲センサを提供することができる。さらに、湾曲状態検出部が保持部としての第１及び第２の弾性部材により適切に保護されることができる。

なお、本実施形態は、以上の説明に限定されるものではなく、ユーザに委ねず、メーカが予め既存の湾曲被測定体に湾曲センサを取り付けてもよい。この場合、例えば、湾曲センサを接着剤、はんだなどで湾曲被測定体に固定するなどして、湾曲センサが湾曲被測定体に対して着脱できないようになっていてもよい。このような構成は、例えば、ディスポーザルの湾曲被測定体や超小型の湾曲被測定体に対するユーザの利便性を参酌したときに好ましい。

なお、光供給ファイバ４及びセンサファイバ６のコアは、ガラス製に限定されるものではなく、樹脂製であってもよい。これらが樹脂製であれば、ファイバの弾性が大きくなるため、ファイバが第１の弾性部材２と第２の弾性部材３との湾曲に追従して湾曲しやすくなる。従って、湾曲センサ１が湾曲した際に光供給ファイバ４とセンサファイバ６とが第１の弾性部材２と第２の弾性部材３との間で湾曲を阻害しにくくなる。これにより、大きな湾曲角度に対応しやすくなることができる。

（第１の実施形態の第１の変形例）
図４は、第１の実施形態の第１の変形例の湾曲センサ１ａを概略的に示す図である。本変形例では、湾曲センサ１ａは、第１の弾性部材２と第２の弾性部材３との一端側の内径がその一端に向かって広くなったテーパ形状部１０を有している。

本変形例では、湾曲被測定体１００を第２の弾性部材３の内側に挿入する際に、湾曲被測定体１００がテーパ形状部１０に案内される。これにより、湾曲被測定体１００を第２の弾性部材３の内側に挿入するのが容易になる。

なお、テーパ形状部１０は、湾曲センサ１ａの一端側のみならず、両端側に設けられてもよい。また、テーパ形状部１０の外径が大きくなりすぎないように、第１及び第２の弾性部材２、３の一端側でテーパ形状部１０に切り込みが入っていてもよい。

また、テーパに限定されず、例えば、第１及び第２の弾性部材２、３の一端に切り込みを入れて、その一端が大きく弾性変形しやすいようにし、湾曲被測定体１００を第２の弾性部材３の内側に挿入するのがより容易になる構造にしてもよい。

（第１の実施形態の第２の変形例）
図５（ａ）並びに（ｂ）は、第１の実施形態の第２の変形例の湾曲センサ１ｂを示す横断面図である。本変形例では、光供給ファイバ４及びセンサファイバ６が、第１の弾性部材２と第２の弾性部材３との間に図示しない接着剤で固定された円筒状の弾性管１１に挿通されている。また、センサファイバ６の湾曲状態検出部５が設けられた部分は、図５（ａ）に示すように、弾性管１１に被覆されていない。弾性管１１の内径は、光供給ファイバ４及びセンサファイバ６の外径よりも大きいため、光供給ファイバ４及びセンサファイバ６は、弾性管１１中をファイバの光軸方向（長手方向）に摺動可能である。

なお、弾性管１１は、第１の弾性部材２の両端まで延伸していない。従って、光供給ファイバ４及びセンサファイバ６は、その両端で、例えば接着剤により第１及び第２の弾性部材２、３に固定されている。

本変形例によれば、光供給ファイバ４及びセンサファイバ６が弾性管１１中で光軸方向に摺動するため、光供給ファイバ４及びセンサファイバ６が第１及び第２の弾性部材２、３の湾曲に追従して湾曲しやすい。従って、光供給ファイバ４及びセンサファイバ６が湾曲センサ１ｂ全体の湾曲を阻害しにくくなる。それ故、湾曲センサ１ｂは、大きな湾曲角度に対応しやすくなることができる。

（第１の実施形態の第３の変形例）
図６は、第１の実施形態の第３の変形例の湾曲センサ１ｃを示す横断面図である。本変形例では、第１及び第２の弾性部材１２、１３の横断面が、円形ではなくＣ形状である。即ち、第１及び第２の弾性部材１２、１３には、切り欠き１４が形成されている。

本変形例によれば、第１及び第２の弾性部材１２、１３に切り欠き１４が形成されていることにより、湾曲センサ１ｃを湾曲被測定体に装着しやすい。本変形例は、弾性部材が金属製のばね材のときなどに特に適している。

また、本変形例においても、湾曲状態検出部５が切り欠き１４のないところに配置されているため、保持部としての第１及び第２の弾性部材１２、１３により保護されている。また、切り欠き１４が形成されていることにより、第１及び第２の弾性部材１２、１３の剛性が小さくなり、湾曲が容易になる。

本変形例の湾曲センサ１ｃは、内視鏡よりも細径の湾曲被測定体、例えば、生体組織内に穿刺されるカテーテルへの装着に適している。図７は、湾曲センサ１ｃが装着されたカテーテル１０１を概略的に示す縦断面図である。図８は、図７のＣ−Ｃ線における横断面図である。カテーテル１０１の外周面には、外周面を径方向に貫通している貫通孔１０２が形成されている。貫通孔１０２は、例えば、カテーテル１０１を用いて薬剤等を生体組織に投与する際の薬剤等の吐出口、あるいは、生体組織から体液等を吸引する際の吸引口である。

装着の際には、カテーテル１０１の貫通孔１０２を湾曲センサ１ｃが覆わないように、湾曲センサ１ｃの第１及び第２の弾性部材１２、１３の切り欠き１４とカテーテル１０１の貫通孔１０２とを位置合わせして、カテーテル１０１に湾曲センサ１ｃを装着する。

このように、カテーテルの貫通孔と湾曲センサの切り欠きとを位置合わせして装着することにより、カテーテルの機能を阻害することなく、カテーテルに湾曲センサを適用することができる。

（第１の実施形態の第４の変形例）
図９は、第１の実施形態の第４の変形例の湾曲センサ１ｄを概略的に示す図である。本変形例では、第１及び第２の弾性部材２、３が、先端側弾性部材１５ａと基端側弾性部材１５ｂとに分離されている。センサファイバ６の湾曲状態検出部５は、先端側弾性部材１５ａと基端側弾性部材１５ｂとの少なくとも一方に位置されている。先端側弾性部材１５ａと基端側弾性部材１５ｂとは、これらに挟持され固定されている光供給ファイバ４及びセンサファイバ６により連結されている。

本変形例によれば、光供給ファイバ４及びセンサファイバ６の一部、例えば、センサファイバ６の湾曲状態検出部５が設けられていない部分には保持部としての弾性部材が設けられていないため、その部分の剛性が小さくなる。従って、剛性が小さくなった分、湾曲センサの湾曲性を向上させることができる。また、本変形例においても、湾曲状態検出部は保持部としての第１及び第２の弾性部材により保護されている。

以下、本発明の第２乃至第７の実施形態について説明する。以下の説明では、第１の実施形態と同様の構成部材には同じ参照符号を付し、その説明を省略する。

（第２の実施形態）
図１０並びに図１１は、第２の実施形態の湾曲センサ２０を示す図である。本実施形態では、第１の実施形態における光供給ファイバ４の一部が、フレキシブル光配線板２１に設けられたコアとクラッドとからなる光供給路２２（２２ａ、２２ｂ）に置き換わっている。また、第１の実施形態における少なくとも湾曲状態検出部５を含むセンサファイバ６の一部が、フレキシブル光配線板２１に設けられたコアとクラッドとからなるセンサ路２３（２３ａ、２３ｂ）に置き換わっている。なお、光供給路２２及びセンサ路２３と光供給ファイバ４及びセンサファイバ６とは、それぞれ、融着等により光学的に結合されている。

第２の実施形態では、第１の実施形態における第１及び第２の弾性部材２、３は不要である。湾曲センサ２０を湾曲被測定体１００に装着する際には、フレキシブル光配線板２１が、湾曲被測定体１００上の所定の位置に湾曲状態検出部５を含む湾曲検出機構を保持する保持部として機能する。

一般的に、フレキシブル光配線板２１を湾曲センサ２０の長手方向（光軸方向）に内視鏡に対応できるぐらい長く（例えば、１ｍ）作製するのはコスト等の理由により困難である。このため、図１１に示すように、光供給ファイバ４及びセンサファイバ６を延長用光ファイバとしてフレキシブル光配線板２１に付け足して長さを稼ぐことがコスト等で有利な構成となる。

本実施形態によれば、２つの湾曲状態検出部５ａ、５ｂの位置関係がフレキシブル光配線板２１の光供給路２２とセンサ路２３との間隔精度により決定するため、組立時にセンサ路２３の位置関係を合わせる必要性をなくすことができる。また、周方向に対する湾曲状態検出部５の位置関係を合わせる必要性もなくすことができる。従って、組立工程を簡略化することができる。

また、本実施形態においても、湾曲状態検出部はフレキシブル光配線板により保護されている。フレキシブル光配線板は、光供給路及びセンサ路を束ねる機能とフレキシブル光配線板に対して光供給路及びセンサ路を保持する機能とを有し、１つの部材でこれら２つの機能を果すため、部材を増やさずに済む。従って、剛性が低く、湾曲が容易となる。

なお、コア及びクラッドが樹脂製であれば、湾曲性のさらに向上した湾曲センサを提供しやすくなる。

（第２の実施形態：変形例）
図１２は、第２の実施形態の変形例の湾曲センサ２０ａを示す横断面図である。本変形例では、フレキシブル光配線板２１は、コアとクラッドとからなる光ファイバの光供給路及びセンサ路を用いたタイプに限定されない。フレキシブル光配線板２１は、例えば、光導波路からなる光供給路２４（２４ａ、２４ｂ）と、光導波路からなるセンサ路２５（２５ａ、２５ｂ）とを用いたフレキシブル光配線板である。センサ路２５には、製造時に予め印刷などによりセンサ路２５の一部に作り込まれた湾曲状態検出部５が設けられている。

本変形例においても、湾曲性の向上した湾曲センサを提供することができる。また、湾曲状態検出部はフレキシブル光配線板により保護されている。

（第３の実施形態）
図１３は、第３の実施形態の湾曲センサ３０を概略的に示す図である。本実施形態では、光供給ファイバ４及びセンサファイバ６は、１本の光ファイバにより構成されている。従って、湾曲センサ３０には第１の実施形態における反射部材７がなく、１本の光ファイバをその途中で屈曲させた折り返し部３１（３１ａ、３１ｂ）が形成されている。つまり、反射部材７を介さずに、折り返し部３１が光供給ファイバ４とセンサファイバ６とを光学的に接続している。

なお、これに限定されず、予め折り返し部３１を形成したフレキシブル光配線板により湾曲センサを構成してもよい。

本実施形態によれば、反射部材がないため、光ファイバを導光する光の反射ロスがなく、その分感度の良い湾曲センサを提供することができる。また、湾曲センサの構成をより簡略化することができる。さらに、湾曲センサの小型化、安価化が容易になる。

（第４の実施形態）
図１４並びに図１５は、第４の実施形態の湾曲センサ４０を示す図である。本実施形態では、光供給ファイバ４とセンサファイバ６とは、光カプラ４１（４１ａ、４１ｂ）で接続されており、光供給ファイバ４とセンサファイバ６とはその途中から１本の光ファイバとなり共用されている。１本となったセンサファイバ６（６ａ、６ｂ）の先端側には、反射部材７（７ａ、７ｂ）が配置されている。

本実施形態では、光供給ファイバ４を導光する光は光カプラ４１を通ってセンサファイバ６を導光し、さらに反射部材７で反射された反射光がセンサファイバ６を導光し光カプラ４１を通って光検出器９で受光される。光検出器９は、センサファイバ６の湾曲状態に応じて湾曲状態検出部５で変化する光の光量を反映した光量を測定し、湾曲状態を検出する。

本実施形態によれば、光供給ファイバとセンサファイバとが途中から共用となり、センサファイバの少なくとも一部が光供給ファイバを兼ねているため、ファイバの本数が少なくなる。これにより、湾曲センサの小型化が容易となる。また、使用するファイバが少ないため、安価に製造することができる。さらに、湾曲状態検出部が保持部としての第１及び第２の弾性部材により保護されている。

また、光供給ファイバが湾曲被測定体と接触しないため、光供給ファイバの剛性が湾曲被測定体の湾曲を妨げにくくなる。さらに、大きな湾曲角度に対応した湾曲センサを実現するのが容易である。

（第５の実施形態）
図１６は、第５の実施形態の湾曲センサ５０の第２の弾性部材５１を概略的に示す図である。本実施形態では、湾曲センサ５０の第２の弾性部材５１が、異なる径を備えた領域、即ち第１の径ｒを備えた幅狭の第１の領域５２と、第１の径ｒよりも大きい第２の径Ｒ（ｒ＜Ｒ）を備えた幅広の第２の領域５３とを有している。

第１の領域５２は、センサファイバ６の湾曲状態検出部５が配置される領域であり、また、第２の領域５３は、湾曲状態検出部５が配置されない領域、即ち湾曲状態検出部５とが配置される領域とは異なる領域である。第１の領域５２では、第２の弾性部材５１の内側に挿入される湾曲被測定体を第２の領域５３よりも強い弾性力で保持する。第２の領域５３では、湾曲被測定体を比較的弱い弾性力で保持する。

なお、図示しないが、第２の弾性部材５１の外周面に係合される第１の弾性部材の内周面は、第２の外周面の形状に略適合し、第１及び第２の弾性部材の間に光供給ファイバ、センサファイバ等を含む湾曲検出機構を挟持し固定するように構成されている。

本実施形態によれば、湾曲状態検出部が湾曲被測定体に比較的強い弾性力で固定される領域が設けられていることにより、正確な湾曲状態を測定することができ、同時に、大きな湾曲角度に容易に対応することができる。

また、湾曲状態検出部が設けられていない領域では、比較的弱い弾性力で光ファイバが保持されているので、当該領域で光ファイバが摺動可能である。このため、湾曲が容易である。

（第６の実施形態）
図１７並びに図１８は、第６の実施形態の湾曲センサ６０の第１の弾性部材６１を示す図である。本実施形態では、第１の弾性部材６１及び第２の弾性部材には、これら弾性部材を径方向に貫通している少なくとも１つのスリット６３が形成されている。スリット６３は、例えば、第１の弾性部材６１及び第２の弾性部材の周方向に所定の間隔で配置されている。スリット６３の形状は、図１７では矩形であるが、円形、楕円形などであってもよい。

図１７並びに図１８には第１の弾性部材６１のみを示すが、第２の弾性部材も同様に構成されている。スリット６３は、第１の弾性部材６１及び第２の弾性部材の長手方向において、湾曲状態検出部５とは異なる位置に形成されている。スリット６３は、第１の弾性部材６１と第２の弾性部材との一方にのみ設けられていてもよい。

本実施形態によれば、第１及び第２の弾性部材の湾曲状態検出部が配置される位置とは異なる位置（湾曲状態検出部が設けられていない位置）にスリットが形成されていることにより、弾性部材の剛性が低くなり、湾曲が容易となる。また、湾曲状態検出部は第１及び第２の弾性部材により適切に保護されることができる。

（第７の実施形態）
図１９は、第７の実施形態の湾曲センサ７０の一態様を概略的に示す図である。本実施形態では、湾曲センサ７０は、光供給ファイバ４と光源８とを接続する光ファイバ７１と、センサファイバ６と光検出器９とをつなぐ光ファイバ７２とを有している。光ファイバ７１、７２は、それぞれ、光コネクタ７３、７４によって第１のドライバ７５に接続されており、第１のドライバ７５は、さらに、光源８及び光検出器９を含む第２のドライバ７６に接続されている。

本実施形態によれば、湾曲センサを湾曲被測定体に容易に搭載することができる。また、湾曲センサが湾曲被測定体にコネクタで着脱可能であるので、湾曲状態検出部の洗浄が容易である。

図２０は、第７の実施形態の湾曲センサ７０の他の態様を概略的に示す図である。このように、光ファイバ７１と光ファイバ７２とは、途中で束ねられていてもよい。また、光源８及び光検出器９は、別体のケース７７に収容されていてもよい。

光ファイバが束ねられていれば、作業者による取り扱いが容易である。また、本態様では、湾曲被測定体に予め光源や光検出器を組み込んでおく必要がなく、汎用性のより高い湾曲センサを提供することができる。

以上、本発明の各実施形態並びに変形例について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でさまざまな改良及び変更が可能である。

１…湾曲センサ、２…第１の弾性部材、３…第２の弾性部材、４…光供給ファイバ、５…湾曲状態検出部、６…センサファイバ、７…反射部材、８…光源、９…光検出器、１０…テーパ形状部、１１…弾性管、１２…第１の弾性部材、１３…第２の弾性部材、１４…切り欠き、１５ａ…先端側弾性部材、１５ｂ…基端側弾性部材、２０…湾曲センサ、２１…フレキシブル光配線板、２２…光供給路、２３…センサ路、２４…光供給路、２５…センサ路、３０…湾曲センサ、３１…折り返し部、４０…湾曲センサ，４１…光カプラ、５０…湾曲センサ、５１…第２の弾性部材、５２…第１の領域、５３…第２の領域、６０…湾曲センサ、６１…第１の弾性部材、６２…第２の弾性部材、６３…スリット、７０…湾曲センサ、７１，７２…光ファイバ、７３，７４…光コネクタ、７５…第１のドライバ、７６…第２のドライバ、７７…ケース。

Claims

光を導光する光供給部と、
前記光供給部から導光された光の光量を変化させる湾曲状態検出部を備えた湾曲測定部と、
前記光供給部から前記湾曲測定部に光を伝達する光伝達部と、
前記光供給部及び前記湾曲測定部を湾曲被測定体上の所定の位置に保持する保持部と、
を具備し、湾曲被測定体の湾曲を測定することを特徴とする湾曲センサ。
前記光供給部及び前記湾曲測定部は、同じ保持部によって保持されることを特徴とする請求項１に記載の湾曲センサ。
前記保持部は、弾性力により前記光供給部及び前記湾曲測定部を前記湾曲被測定体上の所定の位置に保持する弾性部材であることを特徴とする請求項２に記載の湾曲センサ。
前記弾性部材は、
円筒状の第１の弾性部材と、
前記第１の部材の内周面に外周面が係合され、内側に前記湾曲被測定体が挿入される円筒状の第２の弾性部材と、
を有し、
前記第１の弾性部材の内周面と前記第２の弾性部材の外周面との間に、前記光供給部と前記湾曲測定部との少なくとも一方が挟持されていることを特徴とする請求項３に記載の湾曲センサ。
前記第１の弾性部材及び前記第２の弾性部材には切り欠きが形成されていることを特徴とする請求項４に記載の湾曲センサ。
前記第１の弾性部材及び前記第２の弾性部材は、少なくとも一端がテーパ状になっていることを特徴とする請求項４に記載の湾曲センサ。
前記第１の弾性部材及び前記第２の弾性部材の少なくとも一端に切り込みが形成されていることを特徴とする請求項４に記載の湾曲センサ。
前記保持部は、複数の弾性部材を有し、
前記複数の弾性部材は、前記光供給部と前記湾曲測定部との少なくとも一方によって互いに連結されていることを特徴とする請求項３に記載の湾曲センサ。
前記湾曲測定部の前記湾曲状態検出部が設けられた部分とは異なる部分の少なくとも一部が、前記湾曲測定部よりも大きな内径を有する管に挿通され、前記少なくとも一部は、前記管に対して摺動することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の湾曲センサ。
前記保持部は、前記湾曲測定部の前記湾曲状態検出部が設けられた部分を前記湾曲状態検出部が設けられていない部分よりも強い力で前記湾曲被測定体に固定して保持することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の湾曲センサ。
前記第１及び第２の弾性部材の少なくとも一方には、径方向に貫通した少なくとも１つのスリットが形成され、
前記湾曲測定部の前記湾曲状態検出部が設けられた部分は、前記第１及び第２の弾性部材の前記スリットが形成されていない部分に挟持されていることを特徴とする請求項４に記載の湾曲センサ。
前記光供給部と前記湾曲測定部とは、１本の光ファイバからなり、
前記光伝達部は、前記光ファイバが屈曲した折り返し部であることを特徴とする請求項１に記載の湾曲センサ。
前記湾曲測定部の少なくとも一部が、前記光供給部を兼ねていることを特徴とする請求項１に記載の湾曲センサ。
前記保持部は、フレキシブル光配線板であることを特徴とする請求項１又は２に記載の湾曲センサ。
前記光供給部及び前記湾曲測定部の少なくとも一部は、フレキシブル光配線板からなることを特徴とする請求項１３に記載の湾曲センサ。
前記フレキシブル光配線板の少なくとも一方の端面に延長用光ファイバが接続されていることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の湾曲センサ。
前記湾曲状態検出部は、印刷により形成されていることを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか１に記載の湾曲センサ。
前記湾曲測定部からの湾曲信号を受信する受信部と、前記光供給部に光を供給する光源とが、前記湾曲被測定体の外部に設けられた同一のケースに収容されていることを特徴とする請求項１に記載の湾曲センサ。
前記湾曲測定部と前記湾曲測定部からの湾曲信号を受信する受信部と、前記光供給部と前記光供給部に光を供給する光源と、の少なくとも一方が、着脱可能なコネクタによって接続されることを特徴とする請求項１に記載の湾曲センサ。
前記湾曲測定部と前記湾曲測定部からの湾曲信号を受信する受信部とを接続する部材と、前記光供給部と前記光供給部に光を供給する光源とを接続する部材とが束ねられていることを特徴とする請求項１８又は１９に記載の湾曲センサ。