JPWO2007015467A1

JPWO2007015467A1 - 光ファイバの欠損や詰りを検出する方法及びその装置

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Publication number: JPWO2007015467A1
Application number: JP2007529260A
Authority: JP
Inventors: 坂本　秀一; 秀一坂本
Original assignee: Niigata University NUC
Current assignee: Niigata University NUC
Priority date: 2005-08-01
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2009-02-19
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Abstract

中空光ファイバの自由度を損なうことなく中空光ファイバの欠損や詰りを検出する。炭酸ガスレーザ発生装置５に中空光ファイバ１の入口である１次側を接続すると共に、出口である２次側をハンドピース６に接続している。炭酸ガスレーザ発生装置５には、ラウドスピーカー７を接続すると共に、このラウドスピーカー７には発振器８が接続されている。一方、ハンドピース６には中空光ファイバ１に２次側マイクロホン９が接続している。中空光ファイバ１の途中に穴が開くか、折れた場合は、欠陥部分の穴から音響パワーが漏れ、２次側マイクロホン９に伝わる音響パワーが極端に減衰するために、異常が２次側マイクロホン９により確認できる。

Description

本発明は、光ファイバの欠損や詰りを検出する方法及びその装置に関するものである。

レーザ治療するために、赤外域に波長を持つ炭酸ガスレーザ（ＣＯ₂レーザ）を使用したレーザ治療装置が知られている。このようなレーザ治療装置においては、レーザ光源から導光光学系を介してハンドピースまで導光するようになっている。

中空光ファイバは、ビームの拡がり角が小さく、集光特性に優れ、さらに赤外波長域のレーザの伝送が可能であり、例えば医療用レーザの伝送システムとして優れている。この背景としては外科、皮膚科或いは歯科医療などにおいて、出血が少ない、治りが早い、手術時間が短い、さらには適応患者の幅が広い利点があり、レーザ手術装置の一つに炭酸ガスレーザ治療器としての炭酸ガスレーザ手術装置が知られている。

従来の炭酸ガスレーザ治療器では、複数の光学ミラーを取り付けた多関節アームを用いて反射させることにより光伝送している。この方法は光学ミラーや精密な多関節アームなどによるコスト高と、アームの存在による術者のハンドリング性が問題であった。

これらを解決するため、光ファイバ健全性検査装置、光ファイバの破断検出方法、医療用光ケーブルのように内面を鏡面にした中空光ファイバの中で炭酸ガスレーザを伝送する方法が知られている（例えば特許文献１〜３）。
特開２０００−２２１１０８号公報特開平６−３００６６４号公報特開平７−２８４５３９号公報

前記中空光ファイバを導光光学系に用いたものにおいては、中空光ファイバ内面の鏡面に欠陥が生じた場合は、炭酸ガスレーザがガラスを溶かして穴が開き想定外の箇所を焼損させる危険性がある。この危険性は中空光ファイバが折れた場合も同様に存在する。

このような問題を解決する手段として中空光ファイバ出口に光学系を設置することで、レーザ出力をモニタする方式が考えられるが、このような方法では中空光ファイバを用いる最大の利点であるハンドリング性、すなわち操作の自由度を損なう問題があり、また光学系部品の増加によるコスト増も問題となるおそれがある。

さらに、中空光ファイバにおいて穴が開かなくともファイバの溶融の段階で溶けて詰まった場合も中空光ファイバは健全でなくなる。

解決しようとする問題点は、炭酸ガスレーザ光を中空光ファイバを用いて伝送させるタイプの炭酸ガスレーザ治療器における中空光ファイバの穴あきや折れ或いは詰りなどの検出に利用する中空光ファイバの欠損を検出する方法及びその装置に関するものにおいて、中空光ファイバの自由度を損なうことなく中空光ファイバの欠損や詰りを検出する点である。

本発明の請求項１は、中空光ファイバを用いてレーザ光を伝送させる方法において、前記中空光ファイバの１次側から音波を入射させると共に２次側より前記音波を検知することで中空光ファイバの欠損や詰りを検出する方法である。

本発明の請求項２は、中空光ファイバを用いてレーザ光を伝送させる方法において、前記中空光ファイバの１次側から音波を入射させると共に２次側より前記音波を検知し、前記１次側音波と前記２次側音波を比較して中空光ファイバの欠損や詰りを検出する方法である。

本発明の請求項３は、前記１次側の音波と前記２次側の音波の信号を電気的に検出することを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載の光ファイバの欠損を検出する方法である。

本発明の請求項４は、前記音波をスピーカーにより発生させ、前記２次側音波をマイクロホンにより検知することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバの欠損や詰りを検出する方法である。

本発明の請求項５は、前記１次側音波を１ｋＨｚ以下の低い周波数とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ファイバの欠損や詰りを検出する方法である。

本発明の請求項６は、前記１次側音波を複数の周波数とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光ファイバの欠損や詰りを検出する方法である。

本発明の請求項７は、中空光ファイバの１次側に音波を入射させる音源を設けると共に、２次側に前記音波を検知する検知手段を設けたことを特徴とする中空光ファイバの欠損や詰り検出装置である。

本発明の請求項８は、ガスレーザ発生装置にスピーカーを接続し、前記中空光ファイバに２次側マイクロホンが接続していることを特徴とする請求項７記載の中空光ファイバの欠損や詰り検出装置である。

本発明の請求項９は、中空光ファイバ１に１次側マイクロホンを設けることを特徴とする請求項８記載の中空光ファイバの欠損や詰り検出装置である。

本発明の請求項10は、前記２次側が、中空光ファイバに接続されレーザ光が出るハンドピース側であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の中空光ファイバの欠損検出装置である。

請求項１の発明では、音響を利用して中空光ファイバの穴あきや折れを検出する方法では、光ファイバの１次側から音波を入射させ、２次側より前記音波を検知する。もし、中空光ファイバに穴あきや折れや詰りが生じた場合は、中空光ファイバ内の音波の伝搬状態が変化するため、これにより中空光ファイバの穴あきや折れや詰りを検知する。したがって、中空光ファイバの２次側の高価な光学系が不要となり、また術者のハンドリング性を損なうことがない。

請求項２の発明では、１次側音波と２次側音波とを測定しゲインを測定して光ファイバの欠損や詰りを検出できる。

請求項３の発明では、電圧計などによって欠損や詰りを検出することができる。

請求項４の発明では、前記音波をスピーカーにより発生させ、前記２次側音波をマイクにより検知することで、比較的安価に製造することができる。

請求項５の発明では、中空部の内径が細い中空光ファイバであっても、このような中空部は音の周波数に対してローパスフィルタの働きをすることがあっても確実に音を通すことができる。

請求項６の発明では、１つの周波数だけでなく、複数の周波数を用いて監視することで測定の信頼性を増すことができる。

請求項７の発明では、中空光ファイバの１次側から音波を入射させると共に２次側より前記音波を検知することで、中空光ファイバ内の音波の伝搬状態が変化を検知して、これにより中空光ファイバの穴あきや折れや詰りを検知することができる。

請求項８の発明では、中空光ファイバの１次側からスピーカーにより音波を入射させると共に２次側より前記音波を２次側マイクロホンにより検知する。

このように請求項９の発明では、１次側マイクロホンの検出と２次側マイクロホンの検出を比較して中空光ファイバの穴あきや折れや詰りを検知することができる。

請求項10の発明では、音波は光ファイバの中空部を通ってハンドピース６の出口より出るようになっている。

本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。

図１〜図２は実施例１を示しており、この実施例はレーザ治療に利用されるものである。レーザ治療の利点としては、出血が少ない、直りが早い、手術時間が短い、適用患者の幅が広いというものである。そしてレーザ手術装置の一つに炭酸ガスレーザ手術装置が知られている。

炭酸ガスレーザにあって、中空光ファイバ１を導光部に用いることによって、フレキシブル性、ハンドリング性を優れたものとすることができる。図１に示すように中空光ファイバ１は中空なガラスパイプ２の内面に金属製鏡面層３を形成し、外面に外被覆層４を形成したものである。そして、炭酸ガスレーザ光Ｂは鏡面層３で反射しながら進行するようになっている。

そして、図２に示すように炭酸ガスレーザ発生装置５に中空光ファイバ１の入口である１次側を接続すると共に、出口である２次側をハンドピース６に接続している。炭酸ガスレーザ発生装置５には、スピーカーであるラウドスピーカー７を接続すると共に、このラウドスピーカー７には発振器（ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）８が接続されている。一方、ハンドピース６には中空光ファイバ１に直接或いは間接的に２次側マイクロホン９が接続して、中空部１Ａの音をとらえることができるようになっている。この２次側マイクロホン９は１次側に対して下流側である２次側の意味をなし、１次側で入射した音を受波する２次側マイクロホン９は出口ではなく中空光ファイバ１の途中に設けられていてもよいものであり、この２次側マイクロホン９には、アンプ回路10、フィルター回路11、さらに電圧計12が接続されている。尚、図中10Ａはラウドスピーカー７に接続したアンプ回路を示している。

尚、レーザ光Ｂの影響がないようにラウドスピーカー７や２次側マイクロホン９が中空光ファイバ１に設ける必要がある。このためにラウドスピーカー７や２次側マイクロホン９は光学的に陰になる領域に設置する。これはレーザ光Ｂの中空光ファイバ１内への管入口１Ｉ側からの入射時や管出口１Ｏ側からの出力時は、レンズ（図示せず）によって絞られている。よって，光学的に陰になる領域から、ラウドスピーカー７により音を入射、あるいは２次側マイクロホン９により音を受波できるようにする。実施例ではラウドスピーカー７を炭酸ガスレーザ発生装置５又は管入口１Ｉ側における中空部１Ａに音通路７Ａを介して臨ませて音を入射しており、一方２次側マイクロホン９においては該２次側マイクロホン９の受波する部位に一端を接続した音通路９Ａの他端を中空部１Ａに臨ませて音を受波している。尚、音通路９Ａにおける中空部１Ａ側はほぼ管出口１Ｏ側に向けてレ接続している。

前記構成についてその作用を説明する。炭酸ガスレーザ発生装置５により発生された炭酸ガスレーザ光Ｂは中空光ファイバ１の中空部１Ａを通ってハンドピース６の出口より出る。さらに、発振器（ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）８によりラウドスピーカー７が作動して音波が発生し、この音波は光ファイバ１の中空部１Ａを通ってハンドピース６の出口より出るようになっている。そして、この音波は２次側マイクロホン９でとらえられ、この２次側マイクロホン９に入力した音波の信号は電気的に変換されてアンプ回路10、フィルター回路11を介して電圧計12によって表示される。尚、前記音波は、空気或いはその他の音の媒体が、発生体（ラウドスピーカー７）の振動を受けて生ずる弾性波動であって、可聴周波数領域に限らずそれ以外の周波数領域を含むものである。

そして、中空光ファイバ１に中空部１Ａから外部に連通する穴Ｐが仮に形成されてしまったときには、この穴Ｐによって炭酸ガスレーザＢが漏洩して、人的、物的な焼損事故を招く危険性が生ずるが、このようなときには、穴Ｐより音波の一部が漏洩することで、低下した音波が２次側マイクロホン９でとらえられ、この２次側マイクロホン９に入力した音波の信号は電気的に変換されてアンプ回路10、フィルター回路11を介して電圧計12によって通常時よりも低い電圧となって表示されるようになる。したがって、通常時よりも低い電圧が表示されたときには、炭酸ガスレーザＢの漏洩のおそれがあるので、例えば炭酸ガスレーザ発生装置５に接続した制御手段（図示せず）を作動してレーザを停止するなど直ちに適正な対応を取ることができる。

このように中空部１Ａの内径が１ｍｍに満たない細い中空光ファイバ１では、中空部１Ａは音の周波数に対してローパスフィルタの働きをするため、低い周波数しか通さない。そこで、本方法では主に１ｋＨｚ以下の低い周波数を採用する。これらの周波数において、正常時は音源から中空光ファイバ１の１次側から入射された音は、２次側で２次側マイクロホン９により十分な強度で確認することができる。ここで、中空光ファイバ１の途中に穴Ｐが開くか、折れた場合は、欠陥部分の穴Ｐから音響パワーが漏れるために、２次側マイクロホン９に伝わる音響パワーが極端に減衰するために、異常が２次側マイクロホン９により確認できる。そこで、直ちにレーザを停止すればよい。

尚、中空光ファイバ１は自由に曲げることが出来るが，曲げた状態では音圧は変化してしまうおそれがあるが、仮に影響はあったとしてもこのような非常に緩い曲率では微小で、測定誤差以下である。もし、中空光ファイバ１が鋭角に曲がっていれば，少なからず影響が考えられるが，当該中空光ファイバ１では内径の200倍以上が曲率限界であり、非常に緩い曲がり方であり、実用上差し支えないものである。

さらに、レーザＢによって，中空光ファイバ１が溶け，溶けたもので中空光ファイバ１内が塞がった場合、出口側に全く音が届かなくなり，リークによる音圧低下よりも、もっと音圧が下がるので、リーク時と同様に異常として検出できる。これは中空光ファイバ１内に音が入射されていない状態と全く同様なものになる。

特にレーザ手術装置に前述の音響による検知にあっては、レーザ手術装置と同時に使用可能となり、手元に邪魔な装置が付かなくなり、さらに小型ハンドピースへの内蔵が可能でハンドリング性を損ねないものである。

しかも、中空光ファイバ１の途中に穴Ｐが開いてリークした瞬間にリーク検出でき，それにより直ちにレーザを遮断することが出来るので，リーク事故を防ぐ方法として，十分に有効である。

また、例えば実際の術中の騒音は検出に影響を与えるおそれがあるが、２次側マイクロホン９が拾った信号にフィルター回路11によるフィルターを掛けて周波数弁別を行うので，他の周波数の騒音は問題にならない。さらに、音の種類を例えば「250Hzと400Hz」の様に複数の周波数を用いて検出を行えば誤動作の可能性は殆ど無くすことが出来る。

尚、中空光ファイバ１の途中に穴Ｐが開いたリーク位置によって，２次側マイクロホン９によるGainの波形が変化するので，リーク位置の検出も可能である。

図３は実施例２を示しており、前記実施例１と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

中空光ファイバ１の出口に設けた２次側マイクロホン９の他に、中空光ファイバ１の入口である１次側に１次側マイクロホン13を設ける。１次側マイクロホン13は中空光ファイバ１に直接或いは間接的に接続して、中空部１Ａの音をとらえることができるようになっている。そして、ラウドスピーカー７に発信器17を接続し、分析器（ＦＦＴアナライザー）14のＡチャンネル15に１次側マイクロホン13を接続すると共に、分析器（ＦＦＴアナライザー）14のＢチャンネル16に２次側マイクロホン９を接続したものである。尚、図中10Ａはラウドスピーカー７と発振器17間のアンプ回路、10Ｂは１次側マイクロホン13とＡチャンネル15間のアンプ回路を示している。

尚、実施例１と同様にレーザ光Ｂの影響がないように１次側マイクロホン13を光学的に陰になる領域に設置する。例えば２次側マイクロホン９と同様に音通路（図示せず）を設けるなどしてもよい。

したがって、炭酸ガスレーザ発生装置５により発生された炭酸ガスレーザは中空光ファイバ１の中空部１Ａを通ってハンドピース６の出口より出る。さらに、発振器17によりラウドスピーカー７が作動して音波が発生し、この音波も中空部１Ａを通ってハンドピース６の出口より出るようになっている。

そして、中空光ファイバ１に中空部１Ａから外部に連通する穴Ｐが仮に形成されてしまったときには、穴Ｐより音波の一部が漏洩することで、低下した音波が２次側マイクロホン９でとらえられ、この２次側マイクロホン９に入力した音波の信号は電気的に変換されて分析器14に入力される。一方１次側マイクロホン13に入力した音波の信号は電気的に変換されて分析器14に入力される。そして２次側マイクロホン９からの入力信号と１次側マイクロホン13からの入力信号とを、分析器14が比較演算することで、穴がない状態とある状態を分析することができる。

このようにすることで、前記実施例と同様な効果などを奏することができる。

図４は実施例３を示しており、前記実施例と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

中空光ファイバ１の入口である１次側に１次側マイクロホン13を設け、ラウドスピーカー７に発信器17を接続し、分析器（ＦＦＴアナライザー）14のＡチャンネル15に１次側マイクロホン13を接続したものである。

したがって、炭酸ガスレーザ発生装置５により発生された炭酸ガスレーザは中空光ファイバ１の中空部１Ａを通ってハンドピース６の出口より出る。さらに、発信器７Ａによりラウドスピーカー７が作動して音波が発生し、この音波も中空部１Ａを通ってハンドピース６の出口より出るようになっている。

そして、中空光ファイバ１に中空部１Ａから外部に連通する穴が仮に形成されてしまったときには、穴より音波の一部が漏洩することで、低下した音波が２次側マイクロホン９でとらえられ、この２次側マイクロホン９に入力した音波の信号は電気的に変換されて分析器14に入力される。そして２次側マイクロホン９からの入力信号の変化を通常時と比較演算することで、穴Ｐがない状態とある状態を分析することができる。

図５は実施例４を示しており、前記実施例と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。実施例４においては、中空光ファイバ１の管入口１Ｉにラウドスピーカー７を音通路７Ａを介して接続したものであり、管出口１Ｏ側に音通路９Ａを介して２次側マイクロホン９を設けたものである。

このような実施例４においても前記実施例と同様な効果を奏することができる。

次に実験例について説明する。実験例は中空光ファイバ１に代えてステンレス製パイプにより行ったものである。これは管の材料は剛体の境界条件（音は伝搬せず反射する）として扱っており、前述のガラスパイプ２もステンレス製パイプも空気から見れば４桁ほどインピーダンスが大きく、空気から見れば音響的には等価なためである。

実験例１

図６〜図８は実験例１を示しており、ステンレス製パイプ21の入口にラウドスピーカー７を接続し、パイプ21の入口に１次側マイクロホン13を設け、そしてパイプ21の入口から模擬リーク穴Ｐを形成し、１次側マイクロホン13からのスペクトルをあらわしたものを図８に示したものである。

実験例２

図９〜図１３は実験例２を示しており、ステンレス製パイプ21の入口にラウドスピーカー７を接続し、パイプ21の出口と入口に、２次側マイクロホン９と１次側マイクロホン13を設け、そしてパイプ21の入口から模擬リーク穴Ｐを形成し、２次側マイクロホン９と１次側マイクロホン13の２本を用いたゲインをあらわしたものを図１０〜図１３に示したものである。

実験例３

図１４〜図１８は実験例３を示しており、ステンレス製パイプ21の入口にラウドスピーカー７を接続し、パイプ21の入口に２次側マイクロホン９を設け、そしてパイプ21の入口から模擬リーク穴Ｐを形成し、２次側マイクロホン９からのスペクトルをあらわしたものを図１５〜図１８に示したものである。

以上の実験より、前述の中空部１Ａの内径が１ｍｍに満たない細い中空光ファイバ１では、中空部１Ａは音の周波数に対してローパスフィルタの働きをするため、低い周波数しか通さないので、本方法では主に１ｋＨｚ以下の低い周波数を採用する、とした根拠は、非常に低い周波数から１ｋＨｚ程度まで、広い周波数に亘って現れる。そのため、１つの周波数だけでなく、複数の周波数、或いは周波数範囲、を用いて監視することができる。このことで測定の信頼性を増すことができる。実験では２本のマイクロホンを用いたデータを採取したが、マイクロホンは音源と反対側に一つでも十分である。

実験例４

さらに、他の実験例について説明する。尚、前記実施例、実験例と同一部分については同一符号を付して説明する。

図１９〜図２４は実験例４を示しており、パイプ21に１次側マイクロホン13を接続する場合、１次側マイクロホン13の先端、すなわち集音部13Ａとパイプ21に形成した穴21Ａとの間に、振動絶縁を図るためにシリコンやゴムなどのパイプ状の振動絶縁用中継部材22を介在するようにしている。同様にラウドスピーカー７とパイプ21に形成した穴との間に、振動絶縁を図るためにシリコンやゴムなどのパイプ状の振動絶縁用中継部材23を介在すると共に、２次側マイクロホン９の先端、すなわち集音部９Ａとパイプ21に形成した穴との間に、振動絶縁を図るためにシリコンやゴムなどのパイプ状の振動絶縁用中継部材24を介在するようにしている。

そして、図２１に示すように2本のマイクロホン９，13を用いた実験結果、リーク穴から音圧が漏れることにより、出口側での音圧が下がり，伝達関数（Gain）の低下が見られる。

図２２、図２３はパイプ21の気柱を波動方程式を用いた伝達マトリクスで表したもので、入口側（１次側）と出口側（２次側）の音圧比Ｇ（ゲイン）を理論的に求める式の導出を示している。

尚、図中Ｐは音圧、Ｕは体積速度、Ｚはインピーダンス、Ｌ１は、パイプ21におけるラウドスピーカー７（又はマイクロホン13）から穴Ｐまでの長さ、
Ｌ２は、パイプ21における穴Ｐからマイクロホン９までの長さ、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、四端子定数を示している。

図２４は理論値と実験結果の比較を示したものであり、リーク位置200mm，500mm，1000mmの場合の理論値と先の実験値の比較．各リーク位置における理論値と実験値は，約200〜800Hzの周波数帯において，傾向が一致している．そして出口の２次側マイク９がパイプ21内に入射された音を拾えている周波数帯ではよく一致している。

左の円で囲んだ低周波数帯での理論値と測定値の差異について．
本来は実験値も（理論値のように）大きくGainが低下するものと考えられるが，リークにより出口マイク（２次側マイクロホン９）の信号がノイズフロアより小さくなってしまい，出口マイク（２次側マイクロホン９）の信号がノイズフロアとなっているためである。

右の円で囲んだ差異について．
1kHzまでの結果で十分であるが，参考のため2kHzまで測定している．細管（パイプ21）内では，高周波数ほど音が伝藩されにくく，結果として出口側マイク（２次側マイクロホン９）ではSN比が低下する．この領域では，出口マイク（２次側マイクロホン９）の信号の信頼性は低い．この事は，どのリーク位置においても，円で囲んだ部分で変わらない傾向を示していることからも，ノイズフロアを拾っていることが判る。

実験例５

図２５〜図２６は実験例５を示しており、出口側マイクロホン（２次側マイクロホン９）のみを使ったリーク検出時の構成図であり、出口側マイクロホン（２次側マイクロホン９）を設置すると共に、ラウドスピーカー７とパイプ21に形成した穴との間に、振動絶縁を図るためにシリコンやゴムなどのパイプ状の振動絶縁用中継部材23を介在した状態を示したものである。

そして、出口側マイクロホン（２次側マイクロホン９）のみを使ったスペクトル実験結果では、リークによって音圧が低下するため，リークが有る場合には，リークが無い場合に比べ，スペクトル（音圧レベル）が低下し，リークの検出が可能である。先の実験と同様に，グラフに無いリーク位置においても，同様な音圧の低下を確認している。

リークが有る場合には，「グラフ左右両端の赤破線のような音圧（この赤破線だけは説明のため模式的に仮想したもの）」に低下していると考えられるが，ノイズフロアのほうが，音圧が大きいために，マイクロホン（２次側マイクロホン９）はノイズフロアを拾い，実験結果のようなスペクトルになったと考えられる．また，ノイズフロアの測定は，「実験装置全体のノイズの底」を見るために、スピーカを駆動せずに，音圧を測定した。

このように、パイプ21内の、伝達関数のゲインを得ることでリークの検出が可能となる。また理論解析によってリークによるゲインの低下量を予測することもでき、さらに２次側マイクロホン９によるスペクトル測定や、電圧の変化などでもリークの検出が可能となる。

実験例６

図２７〜図２８は実験例６を示しており、出口側マイクロホン（２次側マイクロホン９）のみによるリーク検出の構成図（実用時想定）の場合であり、出口側マイクロホン（２次側マイクロホン９）のみでもリークの検出が可能なことから、簡素で実用的なリーク検出装置が構築できる。図２７はその構成図である。

ステンレス管（パイプ21）内には，一周波数音のみを入射させ，出口側のマイクロホン（２次側マイクロホン９）でその音を拾う．マイク（２次側マイクロホン９）は拾った音を電気信号に変換するので，増幅器10、フィルター25を介してその電圧を電圧計26にてモニタリングする。したがって，高価な測定機が不要であり，マイクロホン（２次側マイクロホン９）も周波数特性が平坦である必要がない。簡単で安価な機材のみでリーク検出が可能になる。

図２８に示すように、250Hzの正弦波（純音）をステンレス管（パイプ21）内に入射させたときの電圧測定結果．グラフのように，音がリークすると，どのリーク位置においても電圧が大きく低下するため，リークの検出は容易である。

以上のように本発明にかかる方法及びその装置は、種々の用途に適用できる。

本発明の実施例１を示す光ファイバの断面図であり、図１（Ａ）は通常時の断面図、図１（Ｂ）はレーザ光漏洩時の断面図、図１（Ｃ）はレーザ光漏洩時の一部切り欠き斜視図である。本発明の実施例１を示す説明図である。本発明の実施例２を示す説明図である。本発明の実施例３を示す説明図である。本発明の実施例４を示す説明図である。本発明の実験例１を示す説明図である。本発明の実験例１を示す模擬リーク穴の位置の説明図である。本発明の実験例１を示す１次側（入口側）マイクロホンでの実験のグラフである。本発明の実験例２を示す説明図である。本発明の実験例２を示すマイクロホンを２本用いたリーク位置が１００〜５００ｍｍの実験のグラフである。本発明の実験例２を示すマイクロホンを２本用いたリーク位置が６００〜１０００ｍｍの実験のグラフである。本発明の実験例２を示すマイクロホンを２本用いたリーク位置が１１００〜１５００ｍｍの実験のグラフである。本発明の実験例２を示すマイクロホンを２本用いたリーク位置が１６００〜１９００ｍｍの実験のグラフである。本発明の実験例３を示す説明図である。本発明の実験例３を示す２次側（出口側）マイクロホンでのリーク位置が１００〜５００ｍｍの実験のグラフである。本発明の実験例３を示す２次側（出口側）マイクロホンでのリーク位置が６００〜１０００ｍｍの実験のグラフである。本発明の実験例３を示す２次側（出口側）マイクロホンでのリーク位置が１１００〜１５００ｍｍの実験のグラフである。本発明の実験例３を示す２次側（出口側）マイクロホンでのリーク位置が１６００〜１９００ｍｍの実験のグラフである。本発明の実験例４を示す１次側と２次側にマイクロホンを設置した状態の実験装置の説明図である。本発明の実験例４を示す測定条件を示す説明図である。本発明の実験例４を示すマイクロホンを２本用いたゲインのグラフである。本発明の実験例４を示し、図２２（Ａ）はパイプの平面図、図２２（Ｂ）は伝達マトリクスの説明図、図２２（Ｃ）は伝達マトリクスの数式を示している。本発明の実験例４を示す他の伝達マトリクスの数式を示している。本発明の実験例４を示す理論解析と実験結果の比較を示したグラフである。本発明の実験例５を示す２次側にマイクロホンを設置した状態の実験装置の説明図である。本発明の実験例５を示す２次側マイクロホンでのスペクトルを示したグラフである。本発明の実験例６を示す実験装置の説明図である。本発明の実験例６を示す測定によるリーク検出のグラフである。

符号の説明

１中空光ファイバ
５炭酸ガスレーザ発生装置
７ラウドスピーカー
９２次側マイクロホン

Claims

中空光ファイバを用いてレーザ光を伝送させる方法において、前記中空光ファイバの１次側から音波を入射させると共に２次側より前記音波を検知することで中空光ファイバの欠損や詰りを検出する方法。
中空光ファイバを用いてレーザ光を伝送させる方法において、前記中空光ファイバの１次側から音波を入射させると共に２次側より前記音波を検知し、前記１次側音波と前記２次側音波を比較して中空光ファイバの欠損や詰りを検出する方法。
前記１次側の音波と前記２次側の音波の信号を電気的に検出することを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載の光ファイバの欠損や詰りを検出する方法。
前記音波をスピーカーにより発生させ、前記２次側音波をマイクロホンにより検知することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバの欠損や詰りを検出する方法。
前記１次側音波を１ｋＨｚ以下の低い周波数とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ファイバの欠損や詰りを検出する方法。
前記１次側音波を複数の周波数とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光ファイバの欠損や詰りを検出する方法。
中空光ファイバの１次側に音波を入射させる音源を設けると共に、２次側に前記音波を検知する検知手段を設けたことを特徴とする中空光ファイバの欠損や詰り検出装置。
ガスレーザ発生装置側にスピーカーを接続し、前記中空光ファイバに２次側マイクロホンが接続していることを特徴とする請求項７記載の中空光ファイバの欠損や詰り検出装置。
中空光ファイバに１次側マイクロホンを設けることを特徴とする請求項８記載の中空光ファイバの欠損や詰り検出装置。
前記２次側が、中空光ファイバに接続されレーザ光が出るハンドピース側であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の中空光ファイバの欠損や詰り検出装置。