JP2018061665A - Light irradiation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光照射装置に関する。 The present invention relates to a light irradiation apparatus.
装置本体とプローブとが、光を導光する第1の接続配線と電気信号を伝送する第2の接続配線により接続された光計測装置が知られている。特許文献1には、第1の接続配線よりも第2の接続配線を短くすることが記載されている。この構成によれば、プローブを強く引っ張っても第2の接続配線の方に張力がかかるため、第1の接続配線がコネクタから抜ける事態を防止することができるとされている。 There is known an optical measuring device in which a device main body and a probe are connected by a first connection wiring for guiding light and a second connection wiring for transmitting an electric signal. Patent Document 1 describes that the second connection wiring is shorter than the first connection wiring. According to this configuration, since the tension is applied to the second connection wiring even when the probe is pulled strongly, a situation in which the first connection wiring is disconnected from the connector can be prevented.
しかしながら、特許文献1に記載の構成では、第1の接続配線を構成する光ケーブルが冗長性を持つことで、操作者が光ケーブルに引っかかり、その結果、光ケーブルがコネクタから脱落したり、光ケーブルが損傷したりすることが懸念される。 However, in the configuration described in Patent Document 1, since the optical cable constituting the first connection wiring has redundancy, the operator is caught by the optical cable. As a result, the optical cable is dropped from the connector, or the optical cable is damaged. There is a concern.
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、光ケーブルに張力がかかったとしても光ケーブルが損傷しにくい光照射装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a light irradiation device in which an optical cable is hardly damaged even when a tension is applied to the optical cable.
本発明の一つの側面である光照射装置は、光源から発せられた光を導く導光部材が接続される第1のコネクタを有する装置と、光を被検体に照射する光照射部を含むプローブと、前記第1のコネクタと着脱可能に接続される第2のコネクタを含み、前記光を前記光照射部に導く第1の接続配線を備え、前記第1のコネクタと前記第2のコネクタとが接続された状態において、前記第1の接続配線に加わる張力を緩和する張力緩和機構を有することを特徴とする。 A light irradiation device according to one aspect of the present invention includes a device including a first connector to which a light guide member that guides light emitted from a light source is connected, and a probe including a light irradiation unit that irradiates a subject with light. And a second connector that is detachably connected to the first connector, and includes a first connection wiring that guides the light to the light irradiation unit, and the first connector and the second connector; In a connected state, a tension relaxation mechanism that relaxes the tension applied to the first connection wiring is provided.
本発明によれば、プローブを有する光照射装置において、張力緩和機構を設けることにより、不慮の外力による光コネクタや光ケーブルに加わる張力を少なくすることができる。その結果、光ケーブルに過度な余長を持たすことなく、光コネクタの抜けや光ケーブルの損傷を防止することができる。 According to the present invention, in a light irradiation device having a probe, by providing a tension relaxation mechanism, it is possible to reduce the tension applied to the optical connector or the optical cable due to an unexpected external force. As a result, it is possible to prevent disconnection of the optical connector and damage to the optical cable without giving the optical cable an excessive length.
図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状およびそれらの相対配置などは、例示的なものに過ぎず、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されうるものである。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described below are merely exemplary, and may be appropriately changed depending on the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. is there.
以下では、プローブからパルス光を被検体に照射することで、光を照射された被検体内で発生した光音響波を受信する光音響装置について説明するが、光音響装置以外の装置にも本発明は適用できる。 In the following, a photoacoustic apparatus that receives a photoacoustic wave generated in a subject irradiated with light by irradiating the subject with pulsed light from a probe will be described. The invention is applicable.
(第1の実施形態)
図1に、本実施形態に係る光音響装置の構成例を示す図である。図1において、装置本体1は、プローブ7、モニタ5、および入力部6と接続される。装置本体1は、光源2、処理部3、および制御部4を備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of the photoacoustic apparatus according to the present embodiment. In FIG. 1, the apparatus main body 1 is connected to a probe 7, a
光源2は、被検体に照射する光を生成する装置であって、測定対象によって適宜設計される。たとえば、生体を測定対象とする場合には、生体を構成する成分のうち特定の成分(例.ヘモグロビン)に吸収される、例えば近赤外領域の波長の光が用いられる。光源2は、数ナノから数百ナノ秒オーダーのパルス光を発生することが好ましい。具体的には、固体レーザ、ガスレーザ、色素レーザ、半導体レーザ等のレーザや発光ダイオードを光源2として使用することができる。光照射装置は、複数の光源2を含んで構成されても良い。同じ波長の光を発生できる光源を複数用いることで、実効的な光照射間隔を狭めたり、光照射強度を上げたりすることができる。互いに異なる波長の光を発生できる複数の光源であれば、波長により異なる光学特性値の分布を取得できる。たとえば、2以上の波長で得られた光吸収係数分布の情報から、被検体内の酸素飽和度を求めることができる。
The
光源2で発生した光は、導光部材である光ケーブル21を介して本体側光コネクタ22へと導かれる。本体側光コネクタ22は、光ケーブル21により導かれた光が射出される光射出部を有し、張力緩和機構の一部である可動部材20に設けられている。本体側光コネクタ22は、後述するプローブ側光コネクタ23と結合することで、光源2で発生した光をプローブ7に導くことができる。以下では、本体側光コネクタ22およびプローブ側光コネクタ23を、光コネクタあるいはコネクタとも表記する。
The light generated by the
処理部3は、プローブ7から受信した電気信号に基づいて信号処理を行い、得られた情報を表示部5に表示させる。また、制御部4からの指示を受けて、プローブ7の動作を制御する機能を有する。処理部3は、電気ケーブル31、本体側電気コネクタ32、プローブ側電気コネクタ33、および電気ケーブル34を介してプローブ7と接続される。電気コネクタ32は、可動部材30に設けられており、電気ケーブル31を介して処理部3と接続されている。電気ケーブルは、音響波検出素子から出力された電気信号を処理部3に伝達する第2の接続配線である。以下では、本体側電気コネクタ32およびプローブ側電気コネクタ33を、光コネクタあるいはコネクタとも表記する。
The
制御部4は、光源2および処理部3を制御する制御部である。
The control unit 4 is a control unit that controls the
表示部5は、CRTやLCD等のディスプレイ装置を利用できる。
The
入力部6は、操作者の指示を受け付けるユーザインターフェイスであり、例えばマウス、トラックボール、タッチパネル、キーボードである。タッチ機能を有するディスプレイを用いて、表示部5と入力部6とを一体的に構成することもできる。
The input unit 6 is a user interface that receives an instruction from an operator, and is, for example, a mouse, a trackball, a touch panel, or a keyboard. The
プローブ7は、光ケーブル24によって導光された光を被検体に照射するための照明光学系と、光が照射された被検体の内部で発生した光音響波を受信する音響波検出素子を有する。音響波検出素子が光音響波を受信して発生する電気信号は、電気ケーブル34を介して処理部3へと伝送される。プローブ7はさらに、超音波の送受信を行えるように構成し、被検体から反射された反射超音波により、被検体の形態学的情報を得るようにしてもよい。この場合、超音波の送受信には専用の変換素子を用いても良いし、光音響波を受信する音響波検出素子と兼用しても良い。本実施形態において、プローブ7は、操作者が手で掴んで位置を動かすことのできるハンドヘルドプローブとして説明する。ただし、ハンドヘルド型のプローブに限らず、機械的なステージに取り付けられ、ステージによって移動されるような、機械走査型のプローブにも、本発明は適用できる。
The probe 7 has an illumination optical system for irradiating the subject with light guided by the
仮に被検体を生体と仮定すると、生体から発生する光音響波は100KHzから100MHzの超音波であるため、音響波検出素子はこの周波数帯を受信できることが望ましい。このような音響波検出素子としては、例えば、ピエゾ素子等の圧電現象を用いたトランスデューサ、光の共振を用いたトランスデューサ、CMUT(Capacitive Micromachined Ultrasound Transducer)等の容量の変化を用いたトランスデューサ等が利用できる。 Assuming that the subject is a living body, since the photoacoustic wave generated from the living body is an ultrasonic wave of 100 KHz to 100 MHz, it is desirable that the acoustic wave detecting element can receive this frequency band. As such an acoustic wave detecting element, for example, a transducer using a piezoelectric phenomenon such as a piezo element, a transducer using optical resonance, a transducer using a change in capacitance such as a CMUT (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer), or the like is used. it can.
光ケーブル24は、その一端がプローブ7に接続され、他端はプローブ側光コネクタ23に接続されている。プローブ側光コネクタ23が本体側光コネクタ22と接続された状態においては、コネクタ22に設けられた光射出部から射出された光が、第1の接続配線である光ケーブル24を介してプローブ7の光照射部へと導かれる。本体側光コネクタ22およびプローブ側光コネクタ23は、着脱可能に結合でき、その結合の仕方は、機械的に係合してもよいし、磁力や接着力を利用しても良い。コネクタ32および33についても同様である。
The
次に、本実施形態に係る光音響装置の動作を、図1を用いて説明する。図1の光音響装置において、制御部4はユーザインターフェイス6により入力された操作者の指示に従って、光音響による計測を開始する。初めに、制御部4の指示に従い光源2はパルス光を出力する。出力されたパルス光は、本体内光ケーブル21、本体側光コネクタ22、プローブ側光コネクタ23、光ケーブル24によりプローブ7内の照明光学系に導光さる。そして、プローブ7の光照射部71から被検体にパルス光を照射する。被検体内部の光吸収体が測定光のエネルギーを吸収すると、光エネルギーの吸収率に応じた音響波(光音響波)を発生する。発生した光音響波は、音響波検出素子により電気信号に変換され、電気ケーブル34を介して処理部3に入力される。電気信号(光音響信号)は、処理部3によってデジタル信号に変換され、信号処理により、被検体情報が取得される。取得された被検体情報は、分布情報として画像化されたものが表示部5に表示され得る。被検体情報とは、被検体内部の光音響波の発生源分布や、被検体内の初期音圧分布、あるいは初期音圧分布から導かれる光エネルギー吸収密度分布や、光吸収係数分布、組織を構造する物質の濃度分布である。光源2が2つの波長の光を発生できる光源であれば、酸素飽和度分布や酸化・還元ヘモグロビン濃度分布を求めることもできる。生成された画像データは、表示部5に表示される。
Next, the operation of the photoacoustic apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the photoacoustic apparatus of FIG. 1, the control unit 4 starts photoacoustic measurement in accordance with an operator instruction input from the user interface 6. First, the
次に、張力緩和機構について、図2を用いて説明する。 Next, the tension relaxation mechanism will be described with reference to FIG.
図2は、図1のうち、コネクタ22、23の付近を拡大して示した装置本体1の断面図である。
2 is a cross-sectional view of the apparatus main body 1 in which the vicinity of the
筐体100は、装置本体1の外装となる部分を表わす。図中右側が装置本体の外側で、図中左側が装置本体1の内側を示す。筐体100は開口を有し、その開口内に、可動部材20が図中左右方向に摺動可能に設けられている。コネクタ22は、可動部材20に固定されており、可動部材20の移動に伴ってコネクタ22も移動する。コネクタ22は、可動部材20と一体的に構成されていても良い。可動部材20は、たとえば円筒形状や四角柱として構成されるが、後述する条件を満たす限りにおいては、その形状は任意である。
The
本実施形態において、コネクタ22とコネクタ23とが結合された状態で、光ケーブル24が、図中x軸の正方向である方向Aに向かって引っ張られると、図2に示すように、可動部材20もそれに伴って方向Aに移動する。図2に示した筐体100に設けられた開口と可動部材20の接触面N1には摩擦力が生じる。本実施形態においては、接触面N1における可動部材20と筐体との間の最大静止摩擦力をT1とすると、最大静止摩擦力をT1は、本体側光コネクタ22とプローブ側光コネクタ23が外れるために要する張力T2よりも小さく、かつ、光ケーブル24が破損する張力より小さくなる値とする。接触面N1における静止摩擦係数と垂直抗力から最大静止摩擦力T1は容易に算出することができる。
In the present embodiment, when the
この様な構造とすることによって、光ケーブル24に不慮の外力が加わった場合、最大静止摩擦力(第1の閾値)を超えると、可動部材101がA方向に移動し、本体側光コネクタ22とプローブ側光コネクタ23と光ケーブル24に加わる張力は、接触面N1の動摩擦力とほぼ等しくなる。すなわち、光ケーブル24に加わる張力は、可動部材101が静止している状態の最大静止摩擦力(第1の閾値)以下であり、可動部材101が移動している状態の張力は、おおよそ動摩擦力と等しくなるので、本体側光コネクタ22とプローブ側光コネクタ23と光ケーブル24に加わる張力を緩和することが可能である。A方向に移動する質量(ここでは可動部材20、本体側光コネクタ22、プローブ側光コネクタ23、光ケーブル21および光ケーブル24の移動する部分の質量)をM、移動する質量の加速度をα、動摩擦力をN、光コネクタと光ケーブル24に加わる張力をFとすれば、
F−N=M×α ・・・(1)
であるから、動摩擦力Nが光コネクタ22、23と光ケーブル24に加わる張力とほぼ等しくなるためには、M×αが、動摩擦力をN、光コネクタと光ケーブル24に加わる張力をFに比べ十分小さくなるように設計する。A方向に移動する質量を小さくすれば、想定される加速度内で、動摩擦力が光コネクタと光ケーブル24に加わる張力とを実質的に等しくできる。
With such a structure, when an unexpected external force is applied to the
F−N = M × α (1)
Therefore, in order for the dynamic frictional force N to be substantially equal to the tension applied to the
以上で説明した通り、本構成によれば不慮の外力により光ケーブル24が引っ張られたとしても、その張力を最大静止摩擦力(第1の閾値)以下にすることが可能である。
As described above, according to the present configuration, even if the
図2では、筐体100と可動部20とが接する面に平行な方向Aに光ケーブル24が引っ張られる場合を説明した。しかし、プローブ7を操作者が取り扱う中で、方向A以外の向きにも力が加えられることがある。方向Aの交差する向きの力が光ケーブル24に加わると、接触面N1における垂直抗力が増加するので、接触面N1の静止摩擦力が増加する。この結果、最大静止摩擦力を上回る張力が光ケーブル24に加わることが起こり得る。そこで、図3に示すように、光ケーブル24の移動方向を制限するガイド25を設けると良い。ガイド25は、光ケーブル24が図中のa方向やb方向のように、方向Aとは異なる方向の張力を受けても、プローブ側光コネクタ23に加わる力の方向をA方向に変換することができる。光ケーブル24は、ガイド25とは開口opにおいて接触し得る構成である。つまり、光ケーブル24が方向Aおよび方向Aを中心とする一定の角度範囲の向きに引っ張られる場合には、光ケーブル24はガイド25に触れないようにすると、その範囲においては開口opでの摩擦力が生じない。開口opの光ケーブル24との接触部分は摩擦係数が小さいことが望ましく、張力の方向のみを変更する構造であることが望ましい。図3では、光ケーブル24に加わる図中yz平面内のどのような方向の力も図中x軸方向に変換できるように、ガイド25の開口は光ケーブル24をyz平面内の全周にわたって囲む構造としている。しかし、光ケーブル24が引っ張られる方向が特定の方向に限られる場合には、C字状や凹状の断面を持つ、雨樋のような構造としても良い。たとえば、光照射装置の使用においては、光ケーブル24を操作者が踏んだり、手で上から押し下げたり、光ケーブル24の上に物を落としたりすることが多いと考えられるので、その方向に光ケーブル24に張力が加わることが想定される。逆に、下から上に向かって強く光ケーブル24が引っ張られることは起こりにくいと考えられる。そこで、光ケーブル24に重力方向に加わる力を、可動部の移動可能な方向Aに変換するような雨樋型のガイドとしてもよい。雨樋型のガイドは、図3に示す円錐台の形状よりも、本体側光コネクタ22とプローブ側光コネクタ23とを接続しやすいという利点がある。
In FIG. 2, the case where the
このように、光ケーブル24の移動方向を制限するガイド25を設けることによって、可動部材20に加わる力の方向をA方向に変換できるので、光ケーブル24に対してどのような方向の張力が加わっても、光ケーブル24に加わる張力を緩和することができる。
As described above, by providing the
図2に示した構成により、光ケーブル24に加わる張力を緩和して、可動部材20と筐体100との接触面N1における最大静止摩擦力以下にすることが可能である。しかしながら、図2に示した構造において、可動部材21が光コネクタを介して光ケーブル24によって引っ張られることで、筐体100の開口部から可動部材21が脱落する可能性がある。そこで、図4においてに示すように、可動部材の移動を規制する構成をさらに加えることが考えられる。図4では、可動部材20は突起102に持たせるとともに、筐体100にはスリット状の凹部103を設けた構成を示している。突起102が凹部103の端部103aおよび103bに接触することで係止されるので、可動部材20の可動範囲を制限することができる。突起102が端部103bに突き当たると、可動部材20はそれよりも図中x軸方向には移動できないので、可動部材20が筐体100から脱落することを避けられる。
With the configuration shown in FIG. 2, the tension applied to the
図4に示した構成において、突起102が端部103bに突き当たった状態では、それ以上、光ケーブル24に加わる張力を緩和できない。そこで、操作者に対して、張力緩和機構の状態を認識させる手段が有効である。図5(a)は、図4で示した構成に対して、変位検知手段である変位センサ104をさらに設けた構成である。変位センサ104は、可動部材20の変位を検知する。図5(a)に示す変位センサ104は、光センサであり、たとえば可動部材20の端面21aに光を照射してその反射光が受信されるまでの時間を測定することにより、可動部材20の位置を把握することができる。変位センサ104の検知結果に基づいて、制御部4は、処理部3に対して表示部5に通知を行わせる。たとえば、凹部103の幅で規定される可動部材20の移動範囲の50%以上可動部材20が移動した場合には、表示部5に、注意を促す通知を表示させる。さらに、突起102が端部103bに接触する位置まで可動部材20が移動したと判定した場合には、それ以上光ケーブル24を引っ張らないように指示するメッセージを表示部5に表示させる。また、プローブ7に通知手段を設けると、プローブ7を操作する操作者が、より状況を認識しやすいという点で好ましい。一例としては、プローブ7にLEDランプを設け、変位センサ104の検知結果に応じてLEDランプの点灯パターンや色を変えることができる。このようにすると、操作者はプローブ7を操作しながら、自らの手元にあるLEDランプにより可動部材20の移動範囲を認識できるので、不注意で光ケーブル24を過剰に引っ張ってしまうことを低減できる。また、変位センサ104の検知結果から、可動部材21が所定の位置(たとえば凹部103の90%以上の位置)まで可動部材20が変位したと判断された場合には、光源2の発光を停止したり、プローブ7からの光の照射を停止したりするように制御部4が制御してもよい。
In the configuration shown in FIG. 4, the tension applied to the
なお、変位センサ104は光センサに限らず、容量型センサやメカニカルスイッチなど他の種類のセンサを利用しても良い。
The
変位センサ104は、可動部材20の端部21aを検出する構成に限らず、図5(b)に示すように、突起102の位置を検知するものでも良い。図5(b)に示す構成では2つの変位センサ104a、104bが設けられており、それぞれは突起102との接触を検知する検知センサである。変位センサ104bが突起102との接触を検知した場合、それ以上光ケーブル24をx軸方向に引っ張ると、光ケーブル24に加わる張力は緩和されずにプローブ側光コネクタ23が本体側光コネクタ22から脱落する。そこで、操作者に対して変位センサによる検知結果に応じた通知を行うことで、光ケーブル24の破損や光コネクタが外れる可能性を低減できる。
The
また、筐体100が可動部材20に向かって突出する突起を有し、この突起の移動を制限する凹部を可動部材20が有するように構成しても良い。
Further, the
なお、変位センサは突起102が設けられた構成に限らず、図2および図3に示した構成においても有効である。
The displacement sensor is not limited to the configuration in which the
以上で説明した本実施形態によれば、光ケーブル24に加わる張力を緩和する張力緩和機構を備えることにより、不慮の外力が加わった場合であっても、光コネクタが外れることや光ケーブルが損傷する可能性を低減できる。
According to the present embodiment described above, by providing a tension relaxation mechanism that reduces the tension applied to the
(第2の実施形態)
第1の実施形態で説明した構成では、図中x軸の正方向に可動部材20が移動した後、可動部材20は外力が作用しない限りはその位置に留まる。たとえば、図4に示した構成で、突起102が端部103bに接触する位置に留まると、張力緩和機能が働かない。そこで、本実施形態では、可動部材20を元の位置に復帰させるための復帰手段を設ける。
(Second Embodiment)
In the configuration described in the first embodiment, after the
図6は、図2に示した構成に、復帰手段としてコイルばね106を設けた構成を示す図である。コイルばね106は、ピン等の固定部材107および108により両端が可動部材20と装置本体1に固定されている。復帰手段はコイルばねに限らず、板ばね等、他の弾性部材を用いても良いことは言うまでもない。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration in which a
図6を参照しながら、本実施形態における張力緩和機構を説明する。筐体100の穴と可動部材101との接触面N2における摩擦は小さいことが好ましい。本実施形態において、コイルばね106は、張力緩和機構と復帰手段の二つの機能を担う。
The tension relaxation mechanism in the present embodiment will be described with reference to FIG. The friction at the contact surface N2 between the hole of the
コイルばね106のばね定数をk、伸びをdとし、方向Aに移動する質量(可動部材20、本体側光コネクタ22、プローブ側光コネクタ23、光ケーブル21の可動部分、および光ケーブル24の可動部分の質量)をM、移動する質量の加速度をαとすれば、光ケーブル24に加わる張力をFとして、
F−k×d=M×α・・・(2)
であるから、コイルばね106の弾性力を、光ケーブル24に加わる張力Fとほぼ等しくするために、M×αが、コイルばね106による弾性力k×dおよび光ケーブル24に加わる張力をFに比べ十分小さくなるように設計する。方向Aに移動する質量を小さくすることで、想定される加速度内で、コイルばね106の弾性力が光コネクタ23と光ケーブル24に加わる張力とほぼ等しくできる。この条件が成立する場合、式(2)は
F=k×d・・・(3)
となる。言い換えれば、光ケーブル24に不慮の外力が加わり引っ張られたとしても、可動部材101が距離dだけ移動した場合には、式(3)で示したコイルばね106の弾性力しかプローブ側光コネクタ23、光ケーブル24に加わらない。よって、光ケーブル24に加わる張力を緩和することができる。本実施形態によれば、可動部材20は、外力が無くなればコイルばね106の弾性力により元の位置に戻るため、操作者が可動部材20を元の位置に復帰させる必要がなくなる。
The spring constant of the
F−k × d = M × α (2)
Therefore, in order to make the elastic force of the
It becomes. In other words, even if an unexpected external force is applied to the
図6において、方向A以外の力が加わった際には、接触面N2における垂直抗力が増加するので、接触面N2での摩擦力が増加する。摩擦力がコイルばね106の弾性力より十分に小さくなるような摩擦係数となるように筐体100および可動部材20を設計すれば、方向aや、方向bの向きに光ケーブル24に力が加わったとしても前述した式(3)に示した張力が、プローブ側光コネクタ23および光ケーブル24に加わる。第1の実施形態では、筐体100と可動部材101との間の摩擦力により張力緩和機構を実現していたが、第3の実施形態ではコイルばね106により張力緩和機構を実現しているため、接触面N2の摩擦係数は小さく設計することができる。
In FIG. 6, when a force other than the direction A is applied, the vertical drag on the contact surface N2 increases, so the frictional force on the contact surface N2 increases. If the
また、図7に示すように、実施形態1と同様の突起102を可動部材20に設けても良い。
Further, as shown in FIG. 7, the
ここで、突起102が端部103aに接している時のコイルばね106の伸びをd1、光ケーブル24に加わる張力をF1とし、突起102が端部103bに接している時のコイルばね106の伸びをd2、光ケーブル24に加わる張力をF2とし、コイルばね106のばね定数をkとすると、下記の関係が成立する。
F1=k×d1・・・(4)
F2=k×d2・・・(5)
また、d1<d2であるから、
F1<F2・・・(6)
の関係が成り立つ。したがって、光ケーブル24に加わる張力を、可動部材20の可動範囲において、F1からF2の間に抑えることができる。なお、張力F1は、可動部材20が移動し始める力であって、第1の閾値に対応する。
Here, the extension of the
F1 = k × d1 (4)
F2 = k × d2 (5)
Since d1 <d2,
F1 <F2 (6)
The relationship holds. Therefore, the tension applied to the
凹部103の幅、すなわち可動部材20の可動範囲をLとすると、
L=d2−d1・・・(7)
であるから、
F2−F1=k×L・・・(8)
となり、式(8)を変形して、
k=(F2−F1)/L・・・(9)
と求めることができる。
When the width of the
L = d2-d1 (7)
Because
F2−F1 = k × L (8)
And transform equation (8)
k = (F2-F1) / L (9)
It can be asked.
本体側光コネクタ22とプローブ側光コネクタ23の結合が解除されるのに要する力と、光ケーブル24が破損する張力のうちの小さい方の力をMとし
0≦F1=q1×M・・・(10)
F1≦F2=q2×M<M・・・(11)
となる関係を満たすようにパラメータq1、q2を設計すればよい。なお、式(10)および式(11)から、q1およびq2は、
0≦q1≦q2<1・・・(12)
となる。
The smaller force of the force required to release the coupling between the main body side
F1 ≦ F2 = q2 × M <M (11)
The parameters q1 and q2 may be designed so as to satisfy the following relationship. In addition, from Formula (10) and Formula (11), q1 and q2 are
0 ≦ q1 ≦ q2 <1 (12)
It becomes.
図7で示した構成によれば、可動部材20の移動範囲を規制できるとともに、光ケーブル24に不慮の張力が加わったとしても、その張力をq2×Mまで緩和することができる。
According to the configuration shown in FIG. 7, the moving range of the
以上で説明した通り、本実施形態によっても光ケーブル24に加わる張力を緩和する張力緩和機構を備えることにより、不慮の外力が加わった場合であっても、光コネクタが外れることや光ケーブルが損傷する可能性を低減できる。
As described above, the present embodiment also includes a tension relaxation mechanism that relaxes the tension applied to the
(第3の実施形態)
本発明に係る別の実施形態を説明する。図8に示す構成では、装置本体1の筐体100に対して、可動部材101が結合手段105によって結合されている。本体側光コネクタ22は可動部材に固定されており、可動部材101とともに移動する。
(Third embodiment)
Another embodiment according to the present invention will be described. In the configuration shown in FIG. 8, the
本実施形態における可動部材101は、筐体100の開口を覆う板状の部材である。結合手段105は、たとえばピン、リベット、ねじである。結合手段105が筐体100から脱落するのに必要な力は、本体側光コネクタ22からプローブ側光コネクタ23が抜けるために要する張力より小さく、かつ、光ケーブル24が破損する張力より小さくなるように構成する。具体的には、装置取り付けねじ105は、リベットの胴部と頭部との間の首の部分の断面積を他よりも小さくすることで他の部分よりも強度を下げ、光コネクタの脱落および光ケーブル24の破損が生じる張力よりも小さい張力(第1の閾値)で首部分が破壊する構造が考えられる。これにより、光ケーブル24に不慮の外力が加わったとしても、結合手段105が破壊されることで、可動部材101が筐体100に対して移動するので、光ケーブル24に加わる張力を緩和することができる。
The
結合手段105は、光ケーブル24に張力が加わることで不可逆的に破壊されるものに限らず、プッシュリベットのように繰り返し着脱可能な部材を用いても良い。
The coupling means 105 is not limited to a member that is irreversibly broken when a tension is applied to the
また、本実施形態においても、実施形態1と同様に可動部材101の変位を検知するための検知センサを設けても良く、さらに、検知センサによる検知結果に基づいて、操作者に通知を行っても良い。
Also in the present embodiment, a detection sensor for detecting the displacement of the
本実施形態によっても、光ケーブル24に加わる張力を緩和する張力緩和機構を備えることにより、不慮の外力が加わった場合であっても、光コネクタが外れることや光ケーブルが損傷する可能性を低減できる。
Also according to the present embodiment, by providing a tension relaxation mechanism that relaxes the tension applied to the
(第4の実施形態)
上述の各実施形態では、可動部材が筐体に対して直線的に移動することにより光ケーブルに加わる張力を緩和する構成であった。本実施形態では、可動部材が回転運動することにより、張力を緩和する構成を説明する。
(Fourth embodiment)
In each of the above-described embodiments, the movable member linearly moves with respect to the housing to reduce the tension applied to the optical cable. This embodiment demonstrates the structure which relieves tension | tensile_strength by a movable member rotating.
図9において、本体側光コネクタ22が結合された可動部材901は、回転軸110を中心にxz平面内で回動可能に筐体100に固定されている。さらに、可動部材901は、弾性部材であるコイルばね106により、筐体100と結合されている。可動部材901には突起102aおよび102bが設けられており、筐体100の面103cおよび103dと当接することにより可動部材901の回動範囲が規制される。
In FIG. 9, the
図9において、説明を簡単化するために、コイルばね106を可動部材901に固定する固定部材107の位置と本体側光コネクタ22の位置は、回転軸110から等距離にあるものとする。すなわち、コイルばね106の張力は不慮の外力にほぼ等しくなると仮定する。なお、固定部材107の位置と本体側光コネクタ22の位置が、回転軸110から等距離で無い場合は、両者のモーメントが等しくなるよう考えればよい。例えば、固定部材107の位置と回転軸110の間の距離が、本体側光コネクタ22の位置と回転軸110の間の距離の1/2倍であれば、コイルばね106の張力の1/2倍が不慮の外力にほぼ等しくなる。
In FIG. 9, in order to simplify the description, it is assumed that the position of the fixed
本実施形態においても、光ケーブル24に加わる張力が、突起102aと面103cが接触している時のコイルばね106の伸びによる弾性力である第1の閾値を上回ると、可動部材901が光ケーブル24に従って移動(ここでは回転)することにより、光ケーブル24に加わる張力を低減することができる。加えてコイルばね106が復元しようとする力によって可動部材901が元の位置に復帰するという効果もある。
Also in the present embodiment, when the tension applied to the
本実施形態においてはコイルばね106を用いた張力緩和機構について説明したが、第1の実施形態で説明した構成と同様に摩擦力を利用した構造とすることも可能である。この場合、コイルばね106、固定部材107、108は省略できる。摩擦力は例えば可動部材101と筐体100の接触面における摩擦力を用いても良いし、回転軸110の摩擦力を用いて実現しても良い。
Although the tension relaxation mechanism using the
本実施形態においても、先の各実施形態で説明した技術的思想を適用することができる。たとえば、光ケーブル24の移動する方向を制限するガイドを設けたり、可動部材901の変位を検知する検知センサを設けたり、検知センサの検知結果に応じて操作者に通知を行ったりしても良い。
Also in this embodiment, the technical idea described in each of the previous embodiments can be applied. For example, a guide for limiting the moving direction of the
また、図9の構成では、可動部材901の回転範囲が、端部103cおよび103dによって規制されている。しかし、可動部材901を連続的に360度以上回転できるように構成することも可能である。
In the configuration of FIG. 9, the rotation range of the
たとえば、可動部材901に、光ケーブルが張架されるリールのような張架部を設け、可動部材901の回転に伴って、光ケーブルが張架部に巻き取られるような構成が考えられる。可動部材901は渦巻ばねに結合され、光ケーブル24に加わる張力が第1の閾値を超えると、可動部材901が渦巻ばねの弾性力に逆らって、光ケーブル24に従動することで、光ケーブル24に加わる張力を緩和することができる。
For example, a configuration in which the
本実施形態によっても、光ケーブル24に加わる張力を緩和する張力緩和機構を備えることにより、不慮の外力が加わった場合であっても、光コネクタが外れることや光ケーブルが損傷する可能性を低減できる。
Also according to the present embodiment, by providing a tension relaxation mechanism that relaxes the tension applied to the
(その他)
上記の各実施形態では、光ケーブル24に着目して説明してきたが、同様の構成を電気ケーブル34についても適用することができる。その場合には、光ケーブル24と電気ケーブル34とで、本体側のコネクタを別々の可動部材に設けてもよいし、同一の可動部材に本体側光コネクタ22と本体側電気コネクタ32とを設けてもよい。いずれの場合においても、上記の各実施形態で説明した技術的思想を適宜組み合わせることができる。
(Other)
In each of the above embodiments, the description has been given focusing on the
また、光ケーブル24の長さは、電気ケーブル34よりも長くても良いし、逆に短くても良い。また、光ケーブル24の長さを電気ケーブル34の長さと等しくしても良い。光ケーブル24の長さが電気ケーブル34と等しい場合には、どちらのーブルにも余長がないために、プローブ7の取り扱いが容易になる。
Further, the length of the
また、上記の各実施形態では、張力緩和機構が装置本体に設けられた構成を説明したが、プローブ7に、上記で説明したのと同様の張力緩和機構を持たせるようにしてもよい。プローブに張力緩和機構を持たせると、特にハンドヘルド型のプローブでは、仮にコネクタが脱落しても、操作者が再びコネクタを結合させることが容易になる。 In each of the above embodiments, the configuration in which the tension relaxation mechanism is provided in the apparatus main body has been described. However, the probe 7 may be provided with the same tension relaxation mechanism as described above. If the probe is provided with a tension relaxation mechanism, especially in the case of a handheld probe, even if the connector is dropped, it is easy for the operator to reconnect the connector.
1 装置本体
2 光源
3 処理部
4 制御部
5 表示装置
6 入力部
7 プローブ
20 可動部材
21 光ケーブル
22 本体側光コネクタ
23 プローブ側光コネクタ
24 光ケーブル
31 本体内電気配線
32 本体側電気コネクタ
33 プローブ側電気コネクタ
34 電気配線
71 光照射部
901 可動部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Apparatus
Claims (14)
光を被検体に照射する光照射部を含むプローブと、
前記第1のコネクタと着脱可能に接続される第2のコネクタを含み、前記光を前記光照射部に導く第1の接続配線を備え、
前記第1のコネクタと前記第2のコネクタとが接続された状態において、前記第1の接続配線に加わる張力を緩和する張力緩和機構を有すること
を特徴とする光照射装置。 An apparatus having a first connector to which a light guide member for guiding light emitted from a light source is connected;
A probe including a light irradiation unit that irradiates the subject with light;
A second connector that is detachably connected to the first connector, and includes a first connection wiring that guides the light to the light irradiation unit;
A light irradiation apparatus comprising: a tension relaxation mechanism that relaxes a tension applied to the first connection wiring in a state where the first connector and the second connector are connected.
前記前記開口に対して移動可能な可動部材と、を含んで構成され、
前記第1のコネクタが前記可動部材に設けられたこと
を特徴とする請求項2に記載の光照射装置。 The tension relaxation mechanism includes an opening provided in the device;
A movable member movable with respect to the opening,
The light irradiation apparatus according to claim 2, wherein the first connector is provided on the movable member.
前記装置は、前記電気信号に基づいて処理を行う処理部と、
前記処理部と電気的に接続された第3のコネクタと、をさらに有し、
前記プローブは、第4のコネクタに結合された、前記電気信号を伝達する第2の接続配線と、前記第3のコネクタを介して前記処理部と接続されることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の光照射装置。 The probe further includes an acoustic wave detection element that receives an acoustic wave from the subject and outputs an electrical signal,
The apparatus includes a processing unit that performs processing based on the electrical signal;
A third connector electrically connected to the processing unit;
The probe is connected to the processing unit via a third connection wire coupled to a fourth connector for transmitting the electrical signal, and the third connector. The light irradiation apparatus according to any one of 10.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016201169A JP2018061665A (en) | 2016-10-12 | 2016-10-12 | Light irradiation device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016201169A JP2018061665A (en) | 2016-10-12 | 2016-10-12 | Light irradiation device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018061665A true JP2018061665A (en) | 2018-04-19 |
Family
ID=61966122
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016201169A Pending JP2018061665A (en) | 2016-10-12 | 2016-10-12 | Light irradiation device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2018061665A (en) |
-
2016
- 2016-10-12 JP JP2016201169A patent/JP2018061665A/en active Pending
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