JPWO2016117090A1 - ファイバセンサシステム及びそれを搭載した内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

モバイル検出装置（２）は、少なくとも一つの被検出部（２１１Ａ）での湾曲形状検出に必要な波長成分を少なくとも有する光を発生する光源（２１２）と、上記光源（２１２）からの上記光を導光する、上記少なくとも一つの被検出部（２１１Ａ）を備える可撓性の導光部材（２１１）と、上記導光部材（２１１）から出射された光を検出する光検出器（２１３）と、を有するファイバセンサ（２１）を備える。上記モバイル検出装置（２）は、上記光検出器（２１３）の出力信号、または、当該出力信号から上記被検出部（２１１Ａ）での湾曲形状を求める信号処理における少なくとも中間処理情報の信号を、通信部（２２８）により固定信号処理装置（３）に無線送信する信号処理部（２２）を備える。上記固定信号処理装置（３）は、通信部（３１３）により受信した信号から上記被検出部（２１１Ａ）での湾曲形状に係わる情報を求める信号処理部（３１）を備える。

Description

本発明は、光ファイバにて被検出部の湾曲形状を検出するファイバセンサシステム及びそれを搭載した内視鏡装置に関する。

国際公開第２０１０／０５０５２６号パンフレット（以下、特許文献１と記す）には、内視鏡の挿入部にＦＢＧ（波長のシフト量から歪を検出するファイバセンサ）センサを搭載し、挿入部の形状を検出するシステムが開示されている。

この特許文献１に開示されたシステムでは、内視鏡から延びるケーブルを、当該内視鏡とは別体に構成された形状検出装置が備える光コネクタに接続することで、ＦＢＧセンサの光信号が形状検出装置に伝送される構成となっている。そのため、光源（チューナブルレーザ）及び検出器は、その形状検出装置内に搭載されている。

上記特許文献１に記載されたシステムのように、ファイバセンサの光信号を光コネクタにより外部装置に伝送する構成では、内視鏡などのファイバセンサを搭載した機器の取り扱い性が低下するというだけでなく、光コネクタ部分において光信号の損失が発生し、微小な形状変化を検出し難くなるという問題がある。また、光コネクタ部分において光信号のスペクトル変化が発生する場合もある。正確に且つ精度良く形状検出を行うためには、ファイバセンサの光信号に対する光コネクタ部分での影響が無視できない。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、正確に且つ精度良く形状検出を行うことが可能なファイバセンサシステム及びそれを搭載した内視鏡装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、ファイバセンサを備えた検出装置と、上記検出装置から出力される信号について信号処理を行う信号処理装置と、からなるファイバセンサシステムであって、
上記検出装置は、
少なくとも一つの被検出部での湾曲形状検出に必要な波長成分を少なくとも有する光を発生する光源と、上記光源からの上記光を導光する、上記少なくとも一つの被検出部を備える可撓性の導光部材と、上記導光部材から出射された光を検出する光検出器と、を有するファイバセンサと、
上記信号処理装置との間で信号を無線で送受信する第１の通信部を有し、当該第１の通信部により、上記ファイバセンサの上記光検出器の出力信号、または、当該出力信号から上記少なくとも一つの被検出部での湾曲形状を求める信号処理における少なくとも中間処理情報の信号を、上記信号処理装置に無線送信する第１の信号処理部と、
を備え、
上記信号処理装置は、
上記検出装置との間で信号を無線で送受信する第２の通信部を有し、当該第２の通信部により受信した信号から上記少なくとも一つの被検出部での湾曲形状に係わる情報を求める第２の信号処理部と、
上記第２の信号処理部で求めた上記少なくとも一つの被検出部での湾曲形状に係わる情報を出力する出力部と、
を備える、ことを特徴とするファイバセンサシステムが提供される。
また、本発明の第２の態様によれば、
本発明の第１の態様のファイバセンサシステムを搭載した内視鏡装置であって、
被挿入体に挿入される挿入部を備え、
上記挿入部の長手軸方向に沿って上記ファイバセンサの上記導光部材を延在配置した、ことを特徴とする内視鏡装置が提供される。

本発明によれば、正確に且つ精度良く形状検出を行うことが可能なファイバセンサシステム及びそれを搭載した内視鏡装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るファイバセンサシステムの概略構成を示すブロック図である。 図２Ａは、導光部材の一例の形状を示す断面図である。 図２Ｂは、導光部材の別の例の形状を示す断面図である。 図３Ａは、図２Ａの導光部材における被検出部の構成の一例を示す断面図である。 図３Ｂは、図３Ａの導光部材の被検出部部分の長手方向に沿った断面図である。 図４Ａは、ファイバセンサの原理を説明するための、紙面上方向に導光部材が湾曲した場合を示す図である。 図４Ｂは、ファイバセンサの原理を説明するための、導光部材が湾曲していな場合を示す図である。 図４Ｃは、ファイバセンサの原理を説明するための、紙面下方向に導光部材が湾曲した場合を示す図である。 図５Ａは、導光部材に入射する光のスペクトルの一例を示す図である。 図５Ｂは、被検出部に配した吸収波長特徴領域発生部材の吸収スペクトルの一例を示す図である。 図５Ｃは、導光部材から出射する光のスペクトルの一例例を示す図である。 図６Ａは、透過型のファイバセンサの構成を説明するための図である。 図６Ｂは、反射型のファイバセンサの構成を説明するための図である。 図７Ａは、被検出部を複数備える透過型のファイバセンサの構成を説明するための図である。 図７Ｂは、被検出部を複数備える反射型のファイバセンサの構成を説明するための図である。 図８は、導光部材における被検出部の構成の別の例を示す断面図である。 図９Ａは、被検出部に配した複数の吸収波長特徴領域発生部材についての吸収波長特徴領域を説明するための図である。 図９Ｂは、吸収波長特徴領域の別の例を説明するための図である。 図１０Ａは、理想的な光源からの光のスペクトルと吸収波長特徴領域との関係を示す図である。 図１０Ｂは、離散光を出射する光源からの光のスペクトルと吸収波長特徴領域との関係を示す図である。 図１０Ｃは、波長スペクトルが連続的な光を射出する光源からの光のスペクトルと吸収波長特徴領域との関係を示す図である。 図１０Ｄは、図１０Ｂの光源からの光のスペクトルと吸収波長特徴領域の別の例との関係を示す図である。 図１１Ａは、光源のスペクトルに対する光検出器の検出帯域を説明するための図である。 図１１Ｂは、別の光源のスペクトルに対する光検出器の検出帯域を説明するための図である。 図１２Ａは、被検出部の数が２の場合の光検出器の波長帯域の例を示す図である。 図１２Ｂは、被検出部の数が３の場合の光検出器の波長帯域の例を示す図である。 図１３Ａは、被検出部の別の例として蛍光部材を用いた場合を示す導光部材の断面図である。 図１３Ｂは、蛍光部材の吸収特性及び発光特性を示す図である。 図１４は、複数の被検出部の例として、複数の吸収波長特徴領域発生部材と蛍光部材と積層誘電体膜とを用いた場合を示す導光部材の断面図である。 図１５は、誘電体膜の反射スペクトル特性の例を示す図である。 図１６Ａは、ファイバセンサ個体情報の伝送タイミングを起動時とした場合のファイバセンサの動作を説明するためのタイミングチャートを示す図である。 図１６Ｂは、ファイバセンサ個体情報の伝送タイミングをファイバセンサの出力信号の送信毎とした場合のファイバセンサの動作を説明するためのタイミングチャートを示す図である。 図１６Ｃは、ファイバセンサ個体情報の伝送タイミングを固定信号処理装置からの要求に応じた任意時点とした場合のファイバセンサの動作を説明するためのタイミングチャートを示す図である。 図１７は、モバイル検出装置の動作モードの遷移を説明するための図である。 図１８は、一実施形態に係るファイバセンサシステムを内視鏡装置に搭載する場合の構成の一例を説明するための図である。 図１９は、一実施形態に係るファイバセンサシステムを内視鏡装置に搭載する場合の構成の別の例を説明するための図である。 図２０は、一実施形態に係るファイバセンサシステムを内視鏡装置に搭載する場合の構成の更に別の例を説明するための図である。 図２１Ａは、モバイル検出装置の電力供給部の構成の一例を示す図である。 図２１Ｂは、モバイル検出装置の電力供給部の構成の別の例を示す図である。 図２２は、モバイル検出装置の通信部の動作状態の一例を示す図である。 図２３は、モバイル検出装置の通信部の動作状態の別の例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。

本発明の一実施形態に係るファイバセンサシステム１は、図１に示すように、モバイル検出装置２と固定信号処理装置３とを備える。上記モバイル検出装置２は、操作者の操作による移動を伴って利用するモバイル装置である。上記固定信号処理装置３は、天井からの吊り下げラックやトロリーなどのラックに搭載され、又は壁面への埋め込み機器などに設けられている。上記固定信号処理装置３は、上記モバイル検出装置２の操作者の操作が開始される前に上記ラックを移動することで移動可能ではあるが、上記モバイル検出装置２の操作動作に伴っては、その位置が変化しない、固定装置である。

これらの上記モバイル検出装置２と上記固定信号処理装置３とは、セットで利用するが、どちらか一方が他の個体と入れ替わっても利用できる。例えば、上記モバイル検出装置２が複数台あり、それらの一つを適宜、１台の上記固定信号処理装置３と組み合わせて利用することも可能である。組み合わされた一つの上記モバイル検出装置２と上記１台の固定信号処理装置３との間は、無線により接続されている。

上記モバイル検出装置２は、ファイバセンサ２１と、信号処理部２２と、モニタ２３と、電力供給部２４と、を備えている。

上記ファイバセンサ２１は、導光部材２１１と、光源２１２と、光検出器２１３と、光分岐部２１４と、光源モニタ部及び／又は反射防止部材２１５と、から構成される。

ここで、上記導光部材２１１は、当該ファイバセンサシステム１により湾曲形状を検出するべき搭載部、例えば内視鏡の挿入部の長手軸方向に沿って延在配置され、上記搭載部の湾曲状態に倣って湾曲するような可撓性を有している。

具体的には、上記導光部材２１１は、光ファイバによって構成されることができる。図２Ａは、この光ファイバの長手軸方向に直交する方向である径方向の断面構造を示している。すなわち、上記光ファイバは、中心に存在する、光を導光するコア２１１１と、当該コア２１１１の周りに設けられた、光を安定的にコア２１１１に閉じ込めるクラッド２１１２と、更にこれらコア２１１１及びクラッド２１１２を物理的な衝撃及び熱的な衝撃から保護するためのジャケット２１１３と、によって構成されている。

あるいは、上記導光部材２１１は、光導波路によって構成されても良い。上記光導波路は、図２Ｂに示すように、フレキシブル基板２１１４上に、上記光ファイバのそれらと同等の役割をするコア２１１１とクラッド２１１２とを設けたものである。

以下、上記導光部材２１１を上記のような光ファイバによって構成した場合を例に取って、上記ファイバセンサ２１の構成を更に詳しく説明する。

上記ファイバセンサ２１の上記導光部材２１１である上記光ファイバは、湾曲形状を検出するべき上記搭載部の位置に対応する箇所に、図３Ａ及び図３Ｂに示すような被検出部２１１Ａが少なくとも一つ設けられている。すなわち、上記被検出部２１１Ａは、上記光ファイバの長手軸方向の所望位置において、上記ジャケット２１１３と上記クラッド２１１２を除去して上記コア２１１１の一部を露出させ、この露出させた上記コア２１１１の部分に、吸収波長特徴領域を発生させるための吸収波長特徴領域発生部材２１１５を形成したものである。上記吸収波長特徴領域発生部材２１１５は、略クラッド厚程度に形成する。なお、上記ジャケット２１１３及び上記クラッド２１１２の除去は、レーザ加工によって、あるいは、フォト工程及びエッチング工程などを利用して行う。このとき、上記コア２１１１にミクロな傷を付けてしまうと、光を漏らし、導光する光を損失させてしまったり、曲げに弱くなったりしたりするので、上記コア２１１１に極力傷を付けない方法で加工することが望ましい。

このような被検出部２１１Ａでは、上記導光部材２１１である上記光ファイバが湾曲すると、これに伴って光ファイバ内を伝達する光の極々一部が上記被検出部２１１Ａ内に漏れる。すなわち、上記被検出部２１１Ａは、上記光ファイバの一側面に設けられ、上記光ファイバの湾曲に応じて上記漏れる光（滲み出す程度の光）の量が変化する。つまり、上記被検出部２１１Ａは、上記光ファイバの光学特性、例えば光伝達量を変化させるものである。

図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃは、上記光ファイバの湾曲に応じた光伝達量の模式図を示すものである。ここで、図４Ａは、上記光ファイバを上記被検出部２１１Ａが設けられた側に湾曲したときの光伝達量を示し、図４Ｂは、上記光ファイバを湾曲しないときの光伝達量を示し、図４Ｃは、上記光ファイバを上記被検出部２１１Ａが設けられた側とは反対側に湾曲したときの光伝達量を示す。これら図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃに示すように、上記光ファイバを上記被検出部２１１Ａが設けられた側に湾曲したときの光伝達量が最も多く、次に上記光ファイバを湾曲しないときの光伝達量、次に上記光ファイバを上記被検出部２１１Ａが設けられた側とは反対側に湾曲したときの光伝達量の順である。よって、上記光ファイバから出射される光の光強度を測定することで、上記被検出部２１１Ａにおける湾曲量を検出することができる。そして、上記被検出部２１１Ａが設けられている上記光ファイバにおける径方向の位置つまり上記被検出部２１１Ａの向きが既知であるので、湾曲方向も知ることができ、この湾曲方向と上記湾曲量とにより、湾曲形状が検出されることができる。

また、上記光ファイバの上記被検出部２１１Ａに設けられた上記吸収波長特徴領域発生部材２１１５は、例えば図５Ａに示すような波長帯域λＬ〜λＵの間で略均一な光スペクトルを有する理想的な光源からの光に対し、図５Ｂに示すような吸収スペクトルを有している。ここで、Ｗは上記理想的な光源の発光波長領域である。上記理想的な光源からの光は、上記吸収波長特徴領域発生部材２１１５に当たると、上記吸収波長特徴領域発生部材２１１５は、上記コア２１１１に接した光に対して、さらに、クラッド２１１２へしみ出したエバネッセント光や漏れだした光に対して、上記吸収スペクトルの割合で吸収し、残った光を上記コア２１１１に戻す。このことを分かり易くイメージで描くと、図３Ｂとなる。実線の矢印が上記光源から供給された光であり、上記被検出部２１１Ａに当たった光が被検出部固有の吸収スペクトルで吸収され、残りが点線の矢印として上記コア２１１１に戻されている。

この被検出部２１１Ａでの効果としては、コア−クラッドとの屈折率差により光ファイバを曲げたことによる臨界角以上の角度となった光をロスさせることもでき、上記コア２１１１の屈折率ｎ１に対する上記クラッド２１１２の屈折率をｎ１以下で調整することにより、制御することも可能である。光源から供給された略均一な光は、図５Ｃに示すスペクトルのように、上記被検出部２１１Ａの吸収スペクトルで光学的な影響を受けたスペクトルとなる。

よって、上記被検出部２１１Ａの上記吸収波長特徴領域発生部材２１１５の前後で光強度を測定することで、上記被検出部２１１Ａの部分の湾曲量の変化を検出することができる。このとき、特に光強度が大きく変化する波長において光強度を測定するようにすれば、より良い分解能で上記被検出部２１１Ａの部分の湾曲量の変化を検出することができる。

そのため、上記ファイバセンサ２１は、上記導光部材２１１である上記光ファイバに光を入射させる上記光源２１２と、上記光ファイバから出射された光を検出する上記光検出器２１３と、を備えている。ここで、上記ファイバセンサ２１の構成としては、透過型と反射型の二つのタイプがある。

透過型は、図６Ａに示すように、上記導光部材２１１である上記光ファイバの一端に配した上記光源２１２から上記光ファイバに光を供給し、上記光ファイバで導光した光に対し上記光ファイバの途中にある上記被検出部２１１Ａの上記吸収波長特徴領域発生部材２１１５により光学的な影響を与え、上記光ファイバの他端に配した上記光検出器２１３で、上記光ファイバを透過してきた光を受光する構成である。このように、透過型は、上記光ファイバの両側に、上記光源２１２と上記光検出器２１３とを分配配置している。なお、上記光検出器２１３によって検出される光強度から求められる湾曲量は、上記被検出部２１１Ａが配された部分だけではなく、上記被検出部２１１Ａを含めた前後所定の長さの測定範囲Ｌに関するものである。

これに対して、反射型は、図６Ｂに示すように、上記導光部材２１１である上記光ファイバの同一側に上記光源２１２と上記光検出器２１３とを配置し、上記光ファイバの他端には反射部材２１６を設けて、上記光ファイバの一端から入射された光を上記反射部材２１６で反射して、上記光ファイバの上記一端から出射させる構成である。そのため、上記光源２１２及び上記光検出器２１３と上記光ファイバの上記一端とを光分岐部２１４を介して光学的に接続している。この光分岐部２１４は、光分配器（光カプラ）、ハーフミラー、ビームスプリッタ、などであり、ここでは、２×２ポートの光分岐部としている。上記光源２１２、上記光検出器２１３及び上記導光部材２１１である上記光ファイバが光学的に接続されていない残りのポートには、上記光源モニタ部及び／又は反射防止部材２１５としての反射防止部材２１５Ａが光学的に接続されている。また、上記反射部材２１６は、例えば光ファイバにアルミなどを蒸着して形成したミラーである。つまり、上記反射部材２１６は、上記光源２１２から供給された光が上記被検出部２１１Ａを経て光ファイバの端に達した光を上記光検出器２１３側に戻すものとなっている。

従って、このような反射型の上記ファイバセンサ２１では、上記光源２１２からの光は上記光分岐部２１４により分岐されて、上記光ファイバの上記一端と上記反射防止部材２１５Ａとに入射される。上記光ファイバに供給されて導光した光は、上記光ファイバの途中にある上記被検出部２１１Ａの上記吸収波長特徴領域発生部材２１１５により光学的な影響が与えられ、上記光ファイバの上記他端に配した上記反射部材２１６によって反射される。この反射した光は、上記光ファイバを反対方向に導光される戻り光となり、上記被検出部２１１Ａの上記吸収波長特徴領域発生部材２１１５によって再び光学的な影響が与えられ、上記光ファイバの上記一端から出射される。この光ファイバから出射された戻り光は、上記光分岐部２１４に入射され、上記光分岐部２１４により分岐されて、上記光源２１２と上記光検出器２１３とに入射される。そして、上記光検出器２１３は、この入射された戻り光の光強度を検出する。この光検出器２１３出力信号は、上記信号処理部２２に送られる。なお、特に図示はしないが、上記光分岐部２１４と上記光ファイバの上記一端との間に、集光レンズを配置しても良い。この場合には、上記光分岐部２１４からの光が上記集光レンズにより集光されて上記光ファイバの上記一端に入射され、また、上記光ファイバの上記一端からの戻り光が上記集光レンズにより平行光に整えられた後に上記光分岐部２１４に入射される。

なお、上記光分岐部２１４により分岐されて上記光源２１２に入射される、上記光ファイバからの戻り光の他方は、上記光源２１２に影響を与えることはなく、無視される。また、上記光分岐部２１４により分岐された上記光源２１２からの光の他方は、上記反射防止部材２１５Ａに入射されるので、その光が上記光検出器２１３に入射されることはなく、上記光検出器２１３の検出に影響を及ぼすことはない。また、上記光源モニタ部及び／又は反射防止部材２１５として、上記反射防止部材２１５Ａではなくて光源モニタ部を設けても良い。この光源モニタ部により、分岐されて入射された上記光源２１２からの光を検出することで、上記光源２１２の発光量をフィードバック制御することが可能になる。もちろん、この光源モニタ部に入射されなかった光が反射されて上記光検出器２１３に影響を及ぼさないように、光源モニタ部と上記反射防止部材２１５Ａとの両方を設けることが、より望ましい。

また、上記透過型の上記ファイバセンサ２１においても、上記光源２１２と上記光ファイバとの間に上記光分岐部２１４を設けて、分岐された上記光源２１２からの光を上記光源モニタ部及び／又は反射防止部材２１５にも入射させるようにしても良い。

また、上記被検出部２１１Ａの数は、複数にすることも可能である。図７Ａは、第１の被検出部２１１Ａ１と第２の被検出部２１１Ａ２との二つを持つ透過型のファイバセンサ２１を示している。この例では、測定範囲Ｌ１と測定範囲Ｌ２とが離間しているが、それらが隣接するように、上記第１及び第２の被検出部２１１Ａ１，２１１Ａ２を配置しても良い。また、図７Ｂは、第１乃至第ｎの被検出部２１１Ａ１〜２１１Ａｎのｎ個の被検出部２１１Ａを持つ反射型のファイバセンサ２１を示している。

ここで、複数の被検出部２１１Ａを設ける場合、図７Ａ及び図７Ｂに示すように上記光ファイバの長手軸に沿って並べて配置するだけで無く、図８に示すように、一つの被検出部（第ｉの被検出部２１１Ａｉ）に対して、長手軸の略同じ箇所で、直交方向に或いは径方向の軸が異なる向きに、もう一つの被検出部（第ｊの被検出部２１１Ａｊ）を設けても良い。この構造では、被検出部に対応する測定範囲の湾曲量だけではなく、湾曲の方向も検出可能となる。

なお、各被検出部は、図３Ａ及び図３Ｂのように上記吸収波長特徴領域発生部材２１１５を剥き出しのままとしても良いが、図８に示す上記第ｉの被検出部２１１Ａｉのように、上記吸収波長特徴領域発生部材２１１５上の上記ジャケット２１１３と上記クラッド２１１２とを除去した部分に対してジャケット様の部材を被検出部保護部材２１１６を満たして、光ファイバの元の形状に回復させても良い。あるいは、図８に示す上記第ｊの被検出部２１１Ａｊのように、上記ジャケット２１１３と上記クラッド２１１２を除去した部分を満たすように、上記吸収波長特徴領域発生部材２１１５を形成することで、光ファイバの元の形状に回復させても良い。

以上のように上記導光部材２１１である上記光ファイバに被検出部２１１Ａを複数、例えば図７Ｂに示すように第１乃至第ｎの被検出部２１１Ａ１〜２１１Ａｎのｎ個形成した場合、それぞれの被検出部２１１Ａに対応する測定範囲の湾曲量及び湾曲方向を検出するためには、個々の被検出部２１１Ａによる光学的な影響を分離して検出することが必要となる。

そのために、それぞれの被検出部２１１Ａにおける上記吸収波長特徴領域発生部材２１１５に、それぞれ異なる吸収スペクトルを持つものを使用する。以下、これを説明するが、簡略化のために、第ｉの被検出部２１１Ａｉ及び第ｊの被検出部２１１Ａｊの２つのみを例に説明する。

図９Ａは、２つの被検出部２１１Ａｉ，２１１Ａｊに設定した吸収波長特徴領域発生部材２１１５の光の吸収スペクトルを示す図であり、実線は第ｉの被検出部２１１Ａｉに、破線は第ｊの被検出部２１１Ａｊに、それぞれ対応するものである。例えば図５Ａに示すようなスペクトルを有する理想的な光が入射された場合、各被検出部２１１Ａｉ，２１１Ａｊの吸収波長特徴領域発生部材２１１５では、図９Ａに示す実線と点線のスペクトル比率で光強度を減衰させる。吸収波長特徴領域とは、例えば図９Ａのλ１やλ２の箇所を示す。λ１，λ２の領域は、異なる被検出部２１１Ａｉ，２１１Ａｊが有している吸収率αが、互いに異なっている。第ｉの被検出部２１１Ａｉのスペクトルでは、λ１のときα１ｉの吸収率、一方λ２のときα２ｉである。第ｊの被検出部２１１Ａｊのスペクトルでは、λ１のときα１ｊの吸収率、一方λ２のときα２ｊである。α１ｉとα１ｊ、及びα２ｉとα２ｊは、波長λ１、波長λ２において、それぞれ異なる吸収率を示していて、かつ吸収率の比が異なっていることを特徴としている。このように、吸収波長特徴領域とは、利用する波長帯域の中にλ１及びλ２のような被検出部２１１Ａを複数の波長の吸収率の比率により特徴付けられている領域があることを示している。波長λ１及びλ２は、特定の波長でも良いし、図９Ｂのように波長帯域に幅を有していても構わない。

各被検出部２１１Ａの分離は、光源２１２の光強度と光検出器２１３で検出した光強度との差分を、各被検出部２１１Ａが吸収波長特徴領域の強度比を維持し、各湾曲量分の変化が与えられた合計であるとした数式を立てて解くことにより行う。よって、吸収波長特徴領域は、被検出部の数以上とするのが好ましい。

次に、上記光源２１２について説明する。上記光源２１２は、レーザダイオード（ＬＤ）、ＬＥＤ、ランプ、またはこれらの光により蛍光材を発光させた光などが利用でき、これら複数の組み合わせにより、ファイバセンサ２１に必要な波長特性の光（例えば白色光）を整えて出射する。なお、ここで言う光源とは、上記光分岐部２１４がファイバカプラの場合であれば、ファイバカプラのファイバに光を集光して入射させるレンズ系なども含めている。上記光分岐部２１４がハーフミラーまたはビームスプリッタの場合は、光を平行光に整えるレンズ系なども含めている。さらに、レーザダイオードのように戻り光が出力に影響を与える場合、アイソレータなども含める。

上記光源２１２は、少なくとも上記吸収波長特徴領域の一部を含む必要がある。具体的には、上記光源２１２は、図１０Ａに示すように、上記被検出部２１１Ａが２つの場合、上記吸収波長特徴領域λ１とλ２を含むように、比較的狭帯域な光を合成して出射する光源とすることができる。この場合の上記光源２１２の例としては、ＬＥＤやＬＤなどがある。また、図１０Ｂに示すように、蛍光体を低波長の光で励起し、発生した光を出射する光源であっても良い。このようなスペクトルの光であれば、複数の吸収波長特徴領域を容易に含むことができる。また、上記吸収波長特徴領域λ１及びλ２が図９Ｂのように波長帯域に幅を有している場合には、上記光源２１２は、図１０Ｃに示すように、複数の吸収波長特徴領域の一部を含んでいれば良い。検出し易い光として、図１０Ｄに示すように、複数の吸収波長特徴領域において略均一なスペクトル特性を有する光を出射する光源が望ましい。このような光源の場合、検出精度にばらつきが発生する可能性が減り、好ましい。

また、上記光源２１２としては、図１０Ａに示すように比較的狭帯域な光を合成して出射するのではなく、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、光の波長が離散した複数の光源を順次発光させて、上記導光部材２１１である光ファイバに供給するようにしても構わない。このようにすれば、上記光検出器２１３の検出帯域Ｄは、全ての吸収波長特徴領域の波長の光を検出できるものとすれば良く、分光器のような波長毎の光強度を分離して検出するものを使用する必要が無い。このような構成では、上記光検出器２１３のコストが非常に安くすることが可能となる。

もちろん、上記光検出器２１３は、複数の被検出部２１１Ａに付与した吸収波長特徴領域の特徴を検出することができれば、どのようなものでも良い。波長帯域で上記光検出器２１３の構成を記載すると、上記被検出部２１１Ａが２箇所の場合、図１２Ａに示すように、吸収波長特徴領域に対応した、または吸収波長特徴領域を含む帯域Ｄ１，Ｄ２の２つの帯域を検出できることが特徴となる。検出の帯域は、吸収波長特徴領域の特徴を残存させておければ良い。例えば、上記被検出部２１１Ａが３箇所の場合、吸収波長特徴領域の特徴を有する波長領域によるが、図１２Ｂに示すように、上記光検出器２１３の帯域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３に、互いに重なる帯域が含まれていても問題ない。

なお、上記被検出部２１１Ａにおいて光学的な影響を与える構成としては、前述したような上記吸収波長特徴領域発生部材２１１５による以外の手法を用いても良い。さらには、上記吸収波長特徴領域発生部材２１１５とその他の手法とを組み合わせて用いても構わない。このような組み合せを用いれば、更に被検出部２１１Ａの数を増加することが可能になる。すなわち、上記被検出部２１１Ａは、上記光ファイバの光学特性である光伝達量を変化させるものに限定されるものではなく、例えば、スペクトルや偏波などの光の状態を変更させるものであっても良い。また、光検出器２１３は、上記のように光強度、例えばスペクトルや偏波などの光の状態に対応した光学特性を検出するものであれば良い。

例えば、図１３Ａに示すように、上記被検出部２１１Ａに、上記吸収波長特徴領域発生部材２１１５の代わりに、蛍光部材２１１７などの発光体を形成する。図１３Ｂに示すように、この蛍光部材２１１７は、実線で示すような短波長側の光を吸収して、破線で示すような長波長側に発光を発生させる特性を有している。このような蛍光部材２１１７の場合、光の変換方法が上記吸収波長特徴領域発生部材２１１５と異なり、上記被検出部２１１Ａに当たった光が吸収され、上記被検出部２１１Ａが散乱光を発光する。この発光の発光量は、曲げの湾曲量により蛍光部材２１１７に当たる光の量が増減するので、湾曲方向と湾曲量に伴って変化する。このような蛍光部材２１１７を用いた場合は、上記吸収波長特徴領域発生部材２１１５を用いた場合と比較すると、若干、検出感度が悪い場合が多い。

また、上記吸収波長特徴領域発生部材２１１５の代わりに、積層誘電体膜を設けても良い。例えば、図１４は、第１の被検出部２１１Ａ１に第１の吸収波長特徴領域発生部材２１１５Ａを形成し、第２の被検出部２１１Ａ２に積層誘電体膜２１８を形成し、第３の被検出部２１１Ａ３に上記第１の吸収波長特徴領域発生部材２１１５Ａとは吸収波長特徴領域が異なる第２の吸収波長特徴領域発生部材２１１５Ｂを形成し、第４の被検出部２１１Ａ４に上記蛍光部材２１１７を形成した上記導光部材２１１としての上記光ファイバを示している。なお、上記積層誘電体膜２１８上には、さらに、誘電体膜効果増大樹脂２１９が形成されている。図１５は、上記積層誘電体膜２１８に対し或る入射角ａで光が入射した場合を実線で、上記入射角ａとは異なる入射角ｂで光が入射した場合を破線で、更に、それら入射角ａ，ｂとは異なる入射角ｃで光が入射した場合を二点鎖線で、それぞれ示している。このように、上記積層誘電体膜２１８は、光の入射角つまり光ファイバの曲げに伴って、特定のスペクトルを光ファイバ外へ損失させる特性を有している。

なお、上記ファイバセンサ２１は、上記のような構成以外にも、例えば上記特許文献１に記載のファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）方式や、レーリー散乱、ブリルアン散乱などの散乱光の波長シフトなどを検出して歪に換算する方式でも構わない。ＦＢＧのようなセンサは、入射スペクトルに対して湾曲量に従って波長シフトしたスペクトルが反射波として上記光検出器２１３に戻る。よって、上記光検出器２１３は、上記被検出部２１１Ａを設けた光ファイバ中の光特性（波長、スペクトル）もしくは上記光源２１２の光に感度を有することが必要である。

次に、上記モバイル検出装置２の上記ファイバセンサ２１以外の部分の構成について説明する。

上記信号処理部２２は、図１に示すように、制御部２２１、光源制御回路２２２、光検出器制御回路２２３、デジタル変換部（Ａ／Ｄ）２２４、タイミング部２２５、メモリ２２６、演算処理部２２７及び通信部２２８を有している。

上記制御部２２１は、上記信号処理部２２の各部を制御するためのアルゴリズムが搭載されており、そのアルゴリズに従って上記各部を制御することで、上記固定信号処理装置３に伝送する信号を準備する。なお、上記伝送する信号としては、詳細は後述するが、上記デジタル変換部２２４による変換後情報であっても良いし、湾曲量情報、検出点の位置及び方向情報（形状）、ビデオ信号などであっても良い。

上記光源制御回路２２２は、上記制御部２２１の制御の下、上記ファイバセンサ２１の上記光源２１２の発光量及び発光タイミングを制御する。上記光源２１２を制御することで、上記光検出器２１３のダイナミックレンジを有効に活用することが可能となり、精度や分解能が向上する。なお、上記ファイバセンサ２１が上記光源モニタ部及び／又は反射防止部材２１５として光源モニタ部を含む場合には、その光源モニタ部での検出光量が所定光量となるように上記光源２１２の発光量をフィードバック制御する。また、光源モニタ部を有しない場合には、上記ファイバセンサ２１を所定の状態（例えば、直線状態や所定半径の円状態など）にしたときの戻り光から光強度を検出し、所定光量となるように上記光源２１２の発光量を制御しても良い。この場合、上記所定光量は、上記光検出器２１３のレンジを有効に活かすことが出来る最適な値とすると良い。

上記光検出器制御回路２２３は、上記制御部２２１の制御の下、上記ファイバセンサ２１の上記光検出器２１３の動作を制御する。すなわち、上記光検出器２１３が秒当たり必要な回数分の検出を行うように制御する。上記光検出器２１３を適切に制御すれば、より検出速度を速める、または必要に応じた分解能や精度を得ることに対応することが可能となる。

上記デジタル変換部２２４は、上記制御部２２１により制御されて、アナログ信号である上記ファイバセンサ２１の上記光検出器２１３の出力信号をデジタル信号に変換する。なお、上記光検出器２１３がデジタル変換機能を含む場合には、信号処理部２２に上記デジタル変換部２２４は設けず、上記制御部２２１が直接、上記光検出器２１３を制御することにより、検出値をデジタル信号として受信するようにしても良い。

上記タイミング部２２５は、上記信号処理部２２の駆動に利用したり、上記通信部２２８での通信タイミング信号として利用したりする、タイミング信号を発生する。必要に応じて、逓倍処理などの周波数変換を行い、適切なタイミングを発生する。なお、ここで発生するタイミングは、固定信号処理装置３より受信した信号を利用しても良い。

上記メモリ２２６は、上記ファイバセンサ２１の複数の被検出部２１１Ａを分離するため、あるいは上記ファイバセンサ２１の上記光検出器２１３の出力信号を他の情報に変換するために必要な各種情報であるファイバセンサ個体情報を不揮発性に記憶する。このファイバセンサ個体情報は、上記ファイバセンサ２１毎に固有の情報であり、センサ情報２２６Ａ、検出点分離情報２２６Ｂ、検出点位置情報２２６Ｃ、形状変換情報２２６Ｄ、キャリブレーション情報２２６Ｅなどを含む。なお、これらの情報の全てが記憶される必要は無く、当該モバイル検出装置２から上記固定信号処理装置３にどのような情報を伝送するかにより、記憶すべき情報が決まる。

ここで、上記センサ情報２２６Ａは、当該モバイル検出装置２が備える上記ファイバセンサ２１に関する情報である個体識別情報（ロットＮｏ．）、履歴情報（利用時間、修理又は修正情報）、初期特性などを含む。

上記検出点分離情報２２６Ｂは、上記ファイバセンサ２１の上記導光部材２１１である上記光ファイバが有する多数の被検出部２１１Ａについて、歪や湾曲量を夫々分離するのに必要な複数検出点の検出分離情報（湾曲状態−光スペクトル情報を含む）である。

上記検出点位置情報２２６Ｃは、上記ファイバセンサ２１の上記光ファイバに形成されている上記被検出部２１１Ａの位置や、当該ファイバセンサシステム１により湾曲形状を検出するべき搭載部、例えば内視鏡の挿入部に対する上記被検出部２１１Ａの配置情報である。すなわち、上記少なくとも一つの被検出部２１１Ａの配置情報及び向き情報を含む。

上記形状変換情報２２６Ｄは、上記ファイバセンサ２１の上記被検出部２１１Ａによって検出した歪や湾曲量から、形状や状態などの湾曲形状に係わる情報に変換する際に必要となる変換方式や変換に必要な情報である。または、上記モバイル検出装置２の規制情報（例えば、曲がり難さ、特定の形状となり易い、などの変換演算に必要な情報）である。これは、湾曲状態−形状変換情報、検出長、検出点構造、変換時近似法、などの情報を含む。なお、本実施形態で言う「状態」とは、直線状やＵ字状などの形状的な状態だけで無く、当該モバイル検出装置２が搭載された機器特有の正常／異常を判断する状態も含む。上記機器特有の異常とは、例えば、内視鏡の分野において座屈と称されるような、進行していくべき挿入部がその位置で止まって湾曲形状が変化していくような状態であり、上記機器の用途、使用状態、使用環境などによって異なっている。また、例えば、被検体が軟性を有していたりした場合の、被検体の伸展などの動き状態も含む。被検体の動きによって挿入部を進行させようとする力が吸収されて、進行していくべき挿入部が平行移動するだけで、挿入部の先端が進行してかなかったり、挿入部の湾曲形状が変化しななかったりする、所謂横滑りが起こり得る。上記「状態」とは、このような被検体の動きの状態も含む。さらに、上記湾曲形状に係わる情報は、当該モバイル検出装置２が搭載された機器の挿入操作などを支援する操作支援情報も含むことができる。

上記キャリブレーション情報２２６Ｅは、上記ファイバセンサ２１の利用や経過に伴う変化情報、Ｘ線照射、滅菌などにより特性が変化していく場合の所定の特性変化情報、メンテナンス時に記憶させた情報、などを含む。

上記演算処理部２２７は、制御部２２１により制御され、上記デジタル変換部２２４によりデジタル信号に変換された上記ファイバセンサ２１の上記光検出器２１３の出力信号と、上記メモリ２２６に記憶された上記センサ情報２２６Ａや検出点分離情報２２６Ｂを利用して、当該モバイル検出装置２側で上記ファイバセンサ２１の歪や湾曲量を演算する機能を有する。すなわち、被検出部２１１Ａの検出結果を基に、実際に湾曲している部分の湾曲形状を演算する。さらに、この演算した湾曲形状より、上記ファイバセンサ２１の湾曲形状に係わる情報を演算する機能を有していても良い。また、上記通信部２２８で受信した信号を所定アルゴリズムにより変換演算を行った後、上記メモリ２２６の各情報を書き換える機能を有することもできる。なお、この演算処理部２２７は、上記制御部２２１の機能として搭載することも可能である。

上記通信部２２８は、上記モバイル検出装置２から上記固定信号処理装置３へ信号を無線で少なくとも送信するための信号送受信モジュールである。この通信部２２８は、一方的に上記固定信号処理装置３に信号を転送しても良いが、上記固定信号処理装置３から動作設定や通信内容の選択や要求を受ける送受信機能を備えても良い。

無線により上記モバイル検出装置２から上記固定信号処理装置３へ伝送する内容は、少なくとも上記ファイバセンサ２１の歪や湾曲量に関する最終、または中間処理情報や、ほぼ上記光検出器２１３の出力情報（複数の被検出部の信号が合成されたままの情報）であり、その他、上記ファイバセンサ２１の信号を処理するのに必要な各種情報も含む。なお、上記中間処理情報は、複数の被検出部２１１Ａから個々の被検出部２１１Ａ１，２１１Ａ２，…の歪や湾曲量（曲率値）に変換した後の情報などである。上記ファイバセンサ２１を歪センサとする場合には、複数本を束ねて歪の方向検出や温度の影響分離などを行う処理が必要となる。また、上記メモリ２２６に記憶されている上記ファイバセンサ個体情報も含むことができる。

逆に、上記ファイバセンサ個体情情報を、無線により上記固定信号処理装置３から上記モバイル検出装置２に送信して、上記通信部２２８によって受信し、それを上記メモリ２２６に書き込んで保存するようにしても良い。また、上記通信部２２８が受信する受信信号には、上記ファイバセンサ２１の検出を最適化するためのリセット信号があっても良い。

上記モニタ２３は、上記ファイバセンサ２１の湾曲形状に係わる情報を表示するものであり、正常または異常を示すレベルであれば、ＬＥＤなどの発光表示デバイスで良い。また、当該ファイバセンサ２１の形状や状態、つまりは当該ファイバセンサシステム１により湾曲形状を検出するべき搭載部または被検体の形状や状態を文字や絵で示す場合、文字や画像を表示可能な表示デバイスを搭載する。

このように上記モニタ２３を設けることで、上記ファイバセンサ２１が正常に動作しているか、どのような異常ができているかが判別できるようになる。また、上記のように形状や状態を示すと、固定信号処理装置３との通信が断線した場合にも、応急として利用することが可能となる。

なお、上記モニタ２３を搭載する代わりに、当該モバイル検出装置２の外部に配置された図示しない外部モニタを接続するためのコネクタなどを設けておき、そのような外部モニタに接続可能な構成としても良い。

上記電力供給部２４は、一次電池又は二次電池などのバッテリから、あるいは、外部無線供給による電磁波や磁界などから、又はこれらを組み合わせて使用して、電力を生成し、上記モバイル検出装置２の各部を駆動するためにそれを各部に供給する。バッテリは、着脱可能としておくことが望ましい。その理由は、当該モバイル検出装置２がバッテリに好ましくない状態（高温、高湿、大きな圧力変動など）に置かれる場合に、バッテリを着脱式にしておくと装置の利用範囲を拡げることができるからである。

一方、上記固定信号処理装置３は、信号処理部３１と、出力部３２と、電力供給部３３と、を備えている。

上記信号処理部３１は、上記モバイル検出装置２から無線で伝送されてきた信号に対する信号処理を行って、上記ファイバセンサ２１の湾曲量や湾曲形状などの情報に変換する。上記信号処理部３１は、制御部３１１、タイミング部３１２、通信部３１３、メモリ３１４及び演算処理部３１５を有している。

上記制御部３１１は、上記信号処理部３１の各部を制御するためのアルゴリズムが搭載されており、そのアルゴリズに従って上記各部を制御する。

上記タイミング部３１２は、上記信号処理部３１の駆動に利用したり、上記通信部３１３での通信タイミング信号として利用したりする、タイミング信号を発生する。必要に応じて、逓倍処理などの周波数変換を行い、適切なタイミングを発生する。

上記通信部３１３は、上記モバイル検出装置２から上記ファイバセンサ２１の信号を無線で少なくとも受信するための信号送受信モジュールである。

上記メモリ３１４は、モバイル伝送情報３１４Ａとモバイル側共通情報３１４Ｂとを記憶する。上記モバイル伝送情報３１４Ａは、上記ファイバセンサ個体情報などの上記通信部３１３で受信した内容であり、上記メモリ３１４に書き換え可能に保存される。上記モバイル側共通情報３１４Ｂは、複数のモバイル検出装置２に共通する情報であり、上記メモリ３１４に予め不揮発性に記憶されている。

上記演算処理部３１５は、上記メモリ３１４に記憶された上記モバイル伝送情報３１４Ａ及び上記モバイル側共通情報３１４Ｂを利用して、上記ファイバセンサ２１の検出値演算や、形状変換、状態（上記モバイル検出装置２が搭載された機器特有の正常／異常を判断する状態情報など）検出などを行って、湾曲形状に係わる情報を演算生成する。この演算処理部３１５で行う演算は、上記モバイル検出装置２から伝送されてくる内容が、少なくとも上記ファイバセンサ２１の歪や湾曲量に関する最終、または中間処理情報なのか、ほぼ上記光検出器２１３の出力情報（複数の被検出部の信号が合成されたままの情報）であるのかにより、異なることは言うまでも無い。なお、上記演算処理部３１５は、上記通信部３１３によって受信した上記モバイル検出装置２の上記タイミング部２２５で発生したタイミングで動作する。

上記出力部３２は、ディスプレイ３２１と、メモリ３２２と、ファイバセンサシステム信号伝送部３２３と、を含むことができる。上記ディスプレイ３２１は、上記信号処理部３１で演算生成した湾曲形状や状態などの湾曲形状に係わる情報を出力する。この湾曲形状に係わる情報の出力は、表示に限らず、音、振動、光又は熱など、人間が判別できる形態であれば、どのようなものでも良い。上記メモリ３２２は、そのような情報を保存する。上記ファイバセンサシステム信号伝送部３２３は、そのような情報を、当該ファイバセンサシステム１の出力信号Ｓとして他のシステムへ伝送する。上記出力部３２は、これらディスプレイ３２１、メモリ３２２及びファイバセンサシステム信号伝送部３２３の内、少なくとも一つを有していれば良い。

上記電力供給部３３は、ＡＣ電源やＤＣ電源などから供給された電力Ｗを当該ファイバセンサシステム１に必要な電力源に変換する機能を有する。上記モバイル検出装置２に無線で電力を伝送する場合には、上記電力供給部３３は、その信号（電磁波や磁界など）の発生機能も有する。

以上のような構成のファイバセンサシステム１では、モバイル検出装置２から、上記ファイバセンサ２１の上記光検出器２１３の出力信号、または、当該出力信号から上記少なくとも一つの被検出部２１１Ａでの湾曲形状を求める信号処理における少なくとも中間処理情報の信号を、上記固定信号処理装置３に無線送信し、上記固定信号処理装置３において、上記モバイル検出装置２から無線送信されてきた信号から上記少なくとも一つの被検出部２１１Ａでの湾曲形状を求めて、出力する。

以上のように、本実施形態に係るファイバセンサシステム１は、ファイバセンサ２１を備えたモバイル検出装置２と、上記モバイル検出装置２から出力される信号について信号処理を行う固定信号処理装置３と、から構成される。ここで、上記モバイル検出装置２は、少なくとも一つの被検出部２１１Ａでの湾曲形状検出に必要な波長成分を少なくとも有する光を発生する光源２１２と、上記光源２１２からの上記光を導光する、上記少なくとも一つの被検出部２１１Ａを備える可撓性の導光部材２１１と、上記導光部材２１１から出射された光を検出する光検出器２１３と、を有するファイバセンサ２１を備える。さらに、上記モバイル検出装置２は、上記固定信号処理装置３との間で信号を無線で送受信する第１の通信部である通信部２２８を有し、当該通信部２２８により、上記ファイバセンサ２１の上記光検出器２１３の出力信号、または、当該出力信号から上記少なくとも一つの被検出部２１１Ａでの湾曲形状を求める信号処理における少なくとも中間処理情報の信号を、上記固定信号処理装置３に無線送信する第１の信号処理部である信号処理部２２を備える。また、上記固定信号処理装置３は、上記モバイル検出装置２との間で信号を無線で送受信する第２の通信部である通信部３１３を有し、当該通信部３１３により受信した信号から上記少なくとも一つの被検出部２１１Ａでの湾曲形状に係わる情報を求める第２の信号処理部である信号処理部３１を備える。さらに、上記固定信号処理装置３は、上記信号処理部３１で求めた上記少なくとも一つの被検出部２１１Ａでの湾曲形状に係わる情報を出力する出力部３２を備える。

このようなファイバセンサシステム１は、光検出器２１３により上記ファイバセンサ２１の光信号を電気信号として取り出し、該電気信号を、あるいは該電気信号に対する信号処理における少なくとも中間処理情報の信号を、無線により上記固定信号処理装置３に送信するので、上記光信号を光コネクタにより外部装置に伝送する構成ではない。従って、上記ファイバセンサ２１の光信号に対する光コネクタ部分での影響は存在せず、正確に且つ精度良く形状検出を行うことが可能になる。

さらに、上記モバイル検出装置２と上記固定信号処理装置３との間の信号の授受は無線により行われるため、それらの間に配線が不要となり、上記ファイバセンサシステム１を搭載する機器の操作や移動の自由度が向上すると共に、配線による荷重や抗力などによる人体への負担を低減させることが可能となる。

また、本実施形態に係るファイバセンサシステム１においては、上記ファイバセンサ２１の上記導光部材２１１が複数の被検出部２１１Ａを備え、上記複数の被検出部２１１Ａは、互いに異なる吸収スペクトル、発光スペクトル、反射スペクトル、または損失スペクトルを有している。

よって、１本の導光部材２１１に多数の被検出部２１１Ａを設けることで、狭い空間に設置しようとした場合、設置上の有利さに加え、より正確に導光部材２１１を設置した箇所に対応する複数の湾曲量を検出することができ、湾曲量を用いた形状検出に応用すれば、より正確な形を検出することが可能となる。

さらに、１本の導光部材２１１で多数の被検出部２１１Ａの検出が可能となるので、光源及び光検出器の数を減らすことが可能となり、上記モバイル検出装置２が小型化でき、モバイル化上も有利となる。

また、本実施形態に係るファイバセンサシステム１においては、上記ファイバセンサ２１の上記導光部材２１１は、光ファイバであり、上記複数の被検出部２１１Ａは、上記光ファイバの少なくとも上記クラッド２１１２の層に、互いに異なる吸収スペクトル、発光スペクトル、反射スペクトル、または損失スペクトルを有するように構成している。

よって、上記コア２１１１を加工するタイプのファイバセンサよりも光ファイバの強度を劣化させること無く、システムを構成することが可能となる。

また、本実施形態に係るファイバセンサシステム１においては、上記モバイル検出装置２の上記信号処理部２２は、上記ファイバセンサ毎に固有の情報であるファイバセンサ個体情報（上記センサ情報２２６Ａ（個体識別情報（ロットＮｏ．）、履歴情報（利用時間、修理又は修正情報）、初期特性）、上記検出点分離情報２２６Ｂ（複数検出点の検出分離情報（湾曲状態−光強度の変化量情報を含む））、上記検出点位置情報２２６Ｃ（上記被検出部２１１Ａの配置情報及び向き情報）、上記形状変換情報２２６Ｄ（湾曲状態−形状変換情報、検出長、検出点構造、変換時近似法、など）、上記キャリブレーション情報２２６Ｅ）を記憶するメモリ２２６を有している。

よって、上記固定信号処理装置３が一つに対して上記モバイル検出装置２が複数あった場合にも、各モバイル検出装置に合った情報に基いて上記ファイバセンサ２１の出力信号を処理することができる。上記固定信号処理装置３に新たな情報を入力する手間やメンテナンスなどが不要であり、機器の利便性が向上する。

また、本実施形態に係るファイバセンサシステム１においては、上記モバイル検出装置２の上記信号処理部２２は、さらに、上記通信部２２８により上記ファイバセンサ個体情報を上記固定信号処理装置３に無線送信する。

よって、上記固定信号処理装置３で上記ファイバセンサ２１の情報を把握していなくても、上記ファイバセンサ２１により検出した歪や湾曲量から、上記ファイバセンサ２１の搭載機器の湾曲形状や状態（機器特有の正常／異常を判断する状態情報）に変換することが可能となる。

なお、本実施形態に係るファイバセンサシステム１においては、上記モバイル検出装置２の上記信号処理部２２は、上記ファイバセンサ個体情報を、上記通信部２２８による上記光検出器２１３の上記出力信号または上記少なくとも中間処理情報の信号の送信毎、上記モバイル検出装置２の立ち上げ時、及び、必要に応じて、の少なくとも一つのタイミングで、上記通信部２２８により上記固定信号処理装置３に無線送信する。

即ち、図１６Ａに示すように、上記モバイル検出装置２の立ち上げ時に、上記ファイバセンサ個体情報を送信することができる。

あるいは、図１６Ｂに示すように、上記通信部２２８による上記光検出器２１３の上記出力信号または上記少なくとも中間処理情報の信号の送信毎に、上記ファイバセンサ個体情報を送信することができる。

また、図１６Ｃに示すように、必要に応じて、上記ファイバセンサ個体情報を送信することができる。

なお、このように必要に応じて送信する場合には、上記モバイル検出装置２の上記信号処理部２２は、上記通信部２２８により受信した上記固定信号処理装置３からの要求に応じて、上記ファイバセンサ個体情報を上記通信部２２８により上記固定信号処理装置３に無線送信するようにしても良い。

これにより、必要な情報のみを送信に利用することができるので、通信速度を高速に保つことができる。または、形状などを得る際の更新回数を増加させることができる。

また、本実施形態に係るファイバセンサシステム１においては、上記モバイル検出装置２の上記信号処理部２２は、上記ファイバセンサ２１の上記光検出器２１３の上記出力信号をデジタル信号に変換するデジタル変換部２２４と、上記デジタル変換部２２４により変換された上記デジタル信号と上記メモリ２２６に記憶された上記ファイバセンサ個体情報とに基づいて、上記ファイバセンサの上記少なくとも一つの被検出部の湾曲形状または状態を演算する演算処理部２２７と、を更に有している。

このように、上記モバイル検出装置２側で演算処理を行うことにより、上記固定信号処理装置３との通信ができないときの上記モバイル検出装置２の状態を把握できると共に、通信不通時の対応をより適切に（単独動作、経過状態保存、停止など）行うことが可能となる。

また、本実施形態に係るファイバセンサシステム１においては、上記モバイル検出装置２の上記信号処理部２２は、少なくとも上記ファイバセンサ２１の上記光源２１２及び上記光検出器２１３と上記通信部２２８とを制御する制御部２２１を更に有している。

よって、上記制御部２２１によりモバイル検出装置２の各部をより適切に制御することが可能となる。例えば、上記光源２１２を制御することで、上記光検出器２１３のダイナミックレンジを有効に活用することが可能となり、精度や分解能が向上する。また、上記光検出器２１３を適切に制御すれば、より検出速度を速める、または必要に応じた分解能や精度を得ることに対応することが可能となる。

また、本実施形態に係るファイバセンサシステム１においては、上記モバイル検出装置２は、バッテリまたは外部無線供給によって電力を生成し、当該電力を上記ファイバセンサ２１の上記光源２１２及び上記光検出器２１３と上記信号処理部２２とへ供給する電力供給部２４を更に備えている。

よって、上記モバイル検出装置２への給電用のケーブルも不要となり、上記ファイバセンサシステム１を搭載する機器の操作や移動の自由度がより向上すると共に、ケーブルによる荷重や抗力などによる人体への負担を低減させることが可能となる。

なお、上記モバイル検出装置２は、上記電力供給部２４の供給可能電力が少なくなってきた場合に、省電力モードとなるようにすることが望ましい。

例えば、図示しない電力検出部によって上記電力供給部２４の供給可能電力を検出し、図１７に示すように、所定の閾値１まで上記電力供給部２４の供給可能電力が低下したならば、上記信号処理部２２の制御部２２１は、当該モバイル検出装置２を省電力モードとすると共に、電力が不足していることを上記通信部２２８により上記固定信号処理装置３に送信する。省電力モードの内容は、伝送周波数の低下、上記演算処理部２２７の停止、上記光源２１２の光量低下、電力を食う上記モニタ２３の停止、等である。

そして、さらに所定の閾値２まで上記電力供給部２４の供給可能電力が低下したならば、上記信号処理部２２の制御部２２１は、停止信号を上記通信部２２８により上記固定信号処理装置３に送信して、当該モバイル検出装置２の動作を停止させる。

これにより、上記電力供給部２４の供給可能電力が少なくなってきても、省電力モードとして最低限のレベルで上記モバイル検出装置２の動作を継続することが可能となる。

また、本実施形態に係るファイバセンサシステム１においては、上記モバイル検出装置２は、上記ファイバセンサ２１の状態を表示する上記モニタ２３を備える、または、そのようなモニタを接続するための端子を備えている。

これにより、上記ファイバセンサ２１が正常に動作しているか、どのような異常ができているかが判別できるようになる。また、上記のように形状や状態を示すと、上記固定信号処理装置３との通信が断線した場合にも、応急として利用することが可能となる。

また、本実施形態に係るファイバセンサシステム１は、内視鏡装置に搭載することができる。なお、本明細書において、内視鏡装置とは、医療用内視鏡及び工業用内視鏡に限定するものではなく、鉗子やカテーテルなど、被挿入体に挿入される挿入部を備える機器一般を指している。

以下、内視鏡装置として医療用内視鏡を例に説明する。
すなわち、図１８に示すように、内視鏡装置４は、被挿入体に挿入される挿入部４１と、この挿入部４１と一体的に構成された操作部４２と、を備える。上記挿入部４１は、可撓性の管状部材であり、上記被挿入体の挿入口から上記被挿入体の内部に挿入可能となっている。特に図示はしていないが、上記挿入部４１の挿入方向の端部（以下、挿入部先端と称する。）には、撮像開口部及び照明光出射部が設けられており、また、上記挿入部４１内部の挿入部先端近傍には、撮像部が内蔵されている。上記撮像部は、上記照明光出射部から出射された照明光が上記被挿入体内部で反射されて上記撮像開口部に入射した光を受光し、撮像を行う。この撮像部が撮像した画像は、ビデオプロセッサ４３を通してディスプレイ４４に出力される。

また、上記挿入部４１は、上記挿入部先端近傍に、湾曲部を有している。この湾曲部は、上記操作部４２に設けられた操作ノブ４２１とワイヤによって繋がっている。これにより、上記操作ノブ４２１を動かすことで上記ワイヤが引かれ、上記湾曲部の湾曲操作が可能となっている。

このような内視鏡装置４に本実施形態に係るファイバセンサシステム１を搭載する場合、上記モバイル検出装置２を上記挿入部４１及び上記操作部４２に搭載する。また、上記固定信号処理装置３に上記ビデオプロセッサ４３を内蔵し、上記固定信号処理装置３に上記ディスプレイ４４を接続する。

すなわち、上記ファイバセンサ２１の上記導光部材２１１は、上記挿入部４１の長手軸方向に沿って延在配置され、上記ファイバセンサ２１の上記光源２１２及び光検出器２１３は、上記操作部４２に内蔵される。また、上記信号処理部２２及び電力供給部２４も、上記操作部４２に内蔵される。

なお、この例では、上記操作部４２は、上記ビデオプロセッサ４３とは有線接続されていない。そのため、上記操作部４２はさらに照明用光源４２２を内蔵しており、この照明用光源４２２から出射された光が上記挿入部４１内の図示しない照明用導光路により導光されて、上記挿入部先端近傍の上記照明光出射部から上記照明光として出射されるようになっている。

また、上記操作部４２が上記ビデオプロセッサ４３と有線接続されていないため、上記撮像部が撮像した画像は、上記信号処理部２２の上記通信部２２８により、上記固定信号処理装置３に送信される。

なお、上記通信部２２８は、通信部用処理回路２２８１と信号用アンテナ２２８２とを備える。上記通信部用処理回路２２８１は、上記制御部２２１からの信号に対して変調や符号化を行い、また、上記信号用アンテナ２２８２で受信した上記固定信号処理装置３からの信号に対して復号化や復調を行う。

また、上記電力供給部２４は、電力用アンテナ２４１を備える。なお、上記信号用アンテナ２２８２と上記電力用アンテナ２４１とを兼用しても良い。

上記固定信号処理装置３においては、上記信号処理部３１の上記通信部３１３も同様に通信部用処理回路３１３１と信号用アンテナ３１３２とを備え、上記電力供給部３３も同様に電力用アンテナ３３１を備えている。こちらも同様に、上記信号用アンテナ３１３２と上記電力用アンテナ３３１とを兼用しても良い。

上記信号処理部３１は、上記通信部３１３により受信した上記画像を上記ビデオプロセッサ４３に送る。そして、上記出力部３２は、上記ファイバセンサシステム信号伝送部３２３により、上記信号処理部３１で演算生成した湾曲形状や状態などの情報を出力信号Ｓとして上記ディスプレイ４４に送信してそこに表示させると共に、上記ビデオプロセッサ４３で処理された画像を上記ディスプレイ４４に送信してそこに表示させる。これら出力信号Ｓと画像との上記ディスプレイ４４での表示は、ウィンドウで並べて同時に表示するものであっても良いし、切り替え表示するようにしても良い。またこの場合、上記出力部３２は、上記ディスプレイ３２１を有しなくても良い。あるいは、上記ディスプレイ３２１は、上記信号処理部３１で演算生成した湾曲形状や状態などの湾曲形状に係わる情報を、音、振動、光又は熱など、表示以外の人間が判別できる形態で出力するようにしても良い。

このように、本実施形態に係るファイバセンサシステム１を、上記内視鏡装置４に搭載することで、挿入部４１の形状検出を正確に且つ精度良く行うことが可能になる。

また、本実施形態に係るファイバセンサシステム１においては、上記固定信号処理装置３の上記通信部３１３は、無線信号用アンテナである上記信号用アンテナ３１３２を少なくとも一つ有している。上記信号用アンテナ３１３２を電力用アンテナに兼用しても構わない。

また、本実施形態に係るファイバセンサシステム１においては、上記固定信号処理装置３の上記通信部３１３は、無線信号用のアンテナである上記信号用アンテナ３１３２と無線給電用のアンテナである上記電力用アンテナ３３１とを少なくとも一つずつ有している。

これにより、最適な無線通信環境を提供可能となる。周波数の違い、通信方式の違いに対応した最適な構成を採ることができる。また、信号と電力との分離を行う必要が無く、上記モバイル検出装置２側での消費効率が高まる。

なお、図１９に示すように、内視鏡装置４の既存の構成を大きく変更しないように、上記操作部４２と上記ビデオプロセッサ４３とを有線接続したままとしても良い。この場合には、照明用の光源装置等４３１を上記ビデオプロセッサ４３に内蔵することができる。また、上記ビデオプロセッサ４３から電力を供給することができるので、上記モバイル検出装置２の電力供給部２４を上記操作部４２に内蔵しなくても良くなる。

あるいは、図２０に示すように、内視鏡装置４の既存の操作部４２の一部に対し、必要に応じて、上記モバイル検出装置２を固定（ネジや接着の強固な固定以外にも、簡易に剥がすことの出来る部材の利用や、タイの利用でも構わない）する構成としても良い。この場合、導光部材２１１は、上記挿入部４１に設けられている鉗子チャンネル４１１等に挿して利用する。

また、上記電力供給部２４が、上記バッテリによって電力を生成する構成である場合、上記電力供給部２４は、図２１Ａに示すように、上記バッテリ２４２と該バッテリから給電されて電力を発生する電力変換部２４３とを、接点２４４を介して接続する。しかしながら、図２１Ｂに示すように、上記電力供給部２４は、上記電力変換部２４３が上記バッテリ２４２から無接点供給によって電力を発生する構成としても良い。すなわち、上記バッテリ２４２からの近距離電力無線供給構成としても良い。

また、上記電力供給部２４が、上記バッテリ２４２と上記固定信号処理装置３の電力供給部３３からの無線給電とを組み合わせ使用して電力を生成する構成である場合、上記無線給電で生成した電力により上記バッテリ２４２を充電することも可能である。

この場合、図２２に示すように、上記無線給電は、上記モバイル検出装置２を使用していない上記モバイル検出装置２の待機状態で行い、上記通信部２２８による信号伝送は上記モバイル検出装置２の使用状態で行われる。このように、上記無線給電と上記信号伝送とは、タイミングが異なる。

なお、上記電力供給部２４が上記バッテリ２４２を搭載せず、上記固定信号処理装置３の電力供給部３３からの無線給電のみを使用して電力を生成する構成である場合には、図２３に示すように、上記無線給電は、上記モバイル検出装置２を使用していない上記モバイル検出装置２の待機状態では行われず、上記モバイル検出装置２の使用状態でのみ行われる。そして、上記通信部２２８による信号伝送は、上記電力供給部２４が上記無線給電により電力を生成している時にのみ行われる。

以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。

１…ファイバセンサシステム、 ２…モバイル検出装置、 ２１…ファイバセンサ、 ２１１…導光部材、 ２１１Ａ，２１１Ａ１，２１１Ａ２，２１１Ａ３，２１１Ａ４，２１１Ａｉ，２１１Ａｊ，２１１Ａｎ…被検出部、 ２１１１…コア、 ２１１２…クラッド、 ２１１３…ジャケット、 ２１１４…フレキシブル基板、 ２１１５，２１１５Ａ，２１１５Ｂ…吸収波長特徴領域発生部材、 ２１１６…被検出部保護部材、 ２１１７…蛍光部材、 ２１２…光源、 ２１３…光検出器、 ２１４…光分岐部、 ２１５…光源モニタ部及び／又は反射防止部材、 ２１５Ａ…反射防止部材、 ２１６…反射部材、 ２１８…積層誘電体膜、 ２１９…誘電体膜効果増大樹脂、 ２２…信号処理部、 ２２１…制御部、 ２２２…光源制御回路、 ２２３…光検出器制御回路、 ２２４…デジタル変換部、 ２２５…タイミング部、 ２２６…メモリ、 ２２６Ａ…センサ情報、 ２２６Ｂ…検出点分離情報、 ２２６Ｃ…検出点位置情報、 ２２６Ｄ…形状変換情報、 ２２６Ｅ…キャリブレーション情報、 ２２７…演算処理部、 ２２８…通信部、 ２２８１…通信部用処理回路、 ２２８２…信号用アンテナ、 ２３…モニタ、 ２４…電力供給部、 ２４１…電力用アンテナ、 ２４２…バッテリ、 ２４３…電力変換部、 ２４４…接点、 ３…固定信号処理装置、 ３１…信号処理部、 ３１１…制御部、 ３１２…タイミング部、 ３１３…通信部、 ３１３１…通信部用処理回路、 ３１３２…信号用アンテナ、 ３１４…メモリ、 ３１４Ａ…モバイル伝送情報、 ３１４Ｂ…モバイル側共通情報、 ３１５…演算処理部、 ３２…出力部、 ３２１…ディスプレイ、 ３２２…メモリ、 ３２３…ファイバセンサシステム信号伝送部、 ３３…電力供給部、 ３３１…電力用アンテナ、 ４…内視鏡装置、 ４１…挿入部、 ４１１…鉗子チャンネル、 ４２…操作部、 ４２１…操作ノブ、 ４２２…照明用光源、 ４３…ビデオプロセッサ、 ４３１…光源装置等、 ４４…ディスプレイ。

国際公開第２０１０／０５０５２６号パンフレット

Claims (17)

1. ファイバセンサを備えた検出装置と、上記検出装置から出力される信号について信号処理を行う信号処理装置と、からなるファイバセンサシステムであって、
   上記検出装置は、
   少なくとも一つの被検出部での湾曲形状検出に必要な波長成分を少なくとも有する光を発生する光源と、上記光源からの上記光を導光する、上記少なくとも一つの被検出部を備える可撓性の導光部材と、上記導光部材から出射された光を検出する光検出器と、を有するファイバセンサと、
   上記信号処理装置との間で信号を無線で送受信する第１の通信部を有し、当該第１の通信部により、上記ファイバセンサの上記光検出器の出力信号、または、当該出力信号から上記少なくとも一つの被検出部での湾曲形状を求める信号処理における少なくとも中間処理情報の信号を、上記信号処理装置に無線送信する第１の信号処理部と、
   を備え、
   上記信号処理装置は、
   上記検出装置との間で信号を無線で送受信する第２の通信部を有し、当該第２の通信部により受信した信号から上記少なくとも一つの被検出部での湾曲形状に係わる情報を求める第２の信号処理部と、
   上記第２の信号処理部で求めた上記少なくとも一つの被検出部での湾曲形状に係わる情報を出力する出力部と、
   を備える、ことを特徴とするファイバセンサシステム。
2. 上記ファイバセンサの上記導光部材は、複数の被検出部を備え、
   上記複数の被検出部は、互いに異なる吸収スペクトル、発光スペクトル、反射スペクトル、または損失スペクトルを有する、ことを特徴とする請求項１に記載のファイバセンサシステム。
3. 上記ファイバセンサの上記導光部材は、光ファイバであり、
   上記複数の被検出部は、上記光ファイバの少なくともクラッド層に、互いに異なる吸収スペクトル、発光スペクトル、反射スペクトル、または損失スペクトルを有する、ことを特徴とする請求項２に記載のファイバセンサシステム。
4. 上記検出装置の上記第１の信号処理部は、上記ファイバセンサ毎に固有の情報であるファイバセンサ個体情報を記憶するメモリを有する、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のファイバセンサシステム。
5. 上記検出装置の上記第１の信号処理部は、さらに、上記第１の通信部により上記ファイバセンサ個体情報を上記信号処理装置に無線送信する、ことを特徴とする請求項４に記載のファイバセンサシステム。
6. 上記検出装置の上記第１の信号処理部は、上記ファイバセンサ個体情報を、上記第１の通信部による上記光検出器の上記出力信号または上記少なくとも中間処理情報の信号の送信毎、上記検出装置の立ち上げ時、及び、必要に応じて、の少なくとも一つのタイミングで、上記第１の通信部により上記信号処理装置に無線送信する、ことを特徴とする請求項５に記載のファイバセンサシステム。
7. 上記検出装置の上記第１の信号処理部は、上記第１の通信部により受信した上記信号処理装置からの要求に応じて、上記ファイバセンサ個体情報を上記第１の通信部により上記信号処理装置に無線送信する、ことを特徴とする請求項５に記載のファイバセンサシステム。
8. 上記検出装置の上記第１の信号処理部は、
   上記ファイバセンサの上記光検出器の上記出力信号をデジタル信号に変換するデジタル変換部と、
   上記デジタル変換部により変換された上記デジタル信号と、上記メモリに記憶された上記ファイバセンサ個体情報と、に基づいて、上記ファイバセンサの上記少なくとも一つの被検出部の湾曲形状または状態を演算する演算処理部と、
   を更に有する、ことを特徴とする請求項４に記載のファイバセンサシステム。
9. 上記検出装置の上記第１の信号処理部は、少なくとも上記ファイバセンサの上記光源及び上記光検出器と上記第１の通信部とを制御する制御部を更に有する、ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のファイバセンサシステム。
10. 上記検出装置は、バッテリ及び／又は外部無線供給によって電力を生成し、当該電力を上記ファイバセンサの上記光源及び上記光検出器と上記第１の信号処理部とへ供給する電力供給部を更に備える、ことを特徴とする請求項１乃至４、８及び９の何れかに記載のファイバセンサシステム。
11. 上記検出装置は、上記電力供給部の供給可能電力が少なくなってきた場合に、省電力モードとなる、ことを特徴とする請求項１０に記載のファイバセンサシステム。
12. 上記信号処理装置の上記第２の通信部は、無線信号用アンテナを少なくとも一つ有する、ことを特徴とする請求項１、１０及び１１の何れかに記載のファイバセンサシステム。
13. 上記信号処理装置の上記第２の通信部は、無線信号用のアンテナと無線給電用のアンテナとを少なくとも一つずつ有する、ことを特徴とする請求項１０または１２に記載のファイバセンサシステム。
14. 上記電力供給部は、上記バッテリから無接点供給によって上記電力を発生する電力変換部を有する、ことを特徴とする請求項１０に記載のファイバセンサシステム。
15. 上記電力供給部は、上記外部無線供給を、上記検出装置を使用していない上記検出装置の待機状態で行い、
    上記第１の通信部は、上記無線送信を、上記検出装置を使用している状態で行う、ことを特徴とする請求項１０に記載のファイバセンサシステム。
16. 上記検出装置は、上記ファイバセンサの状態を表示するモニタを備える、または、そのようなモニタを接続するための端子を備える、ことを特徴とする請求項１乃至４、８、９、１２及び１３の何れかに記載のファイバセンサシステム。
17. 請求項１乃至１６の何れかに記載のファイバセンサシステムを搭載した内視鏡装置であって、
    被挿入体に挿入される挿入部を備え、
    上記挿入部の長手軸方向に沿って上記ファイバセンサの上記導光部材を延在配置した、ことを特徴とする内視鏡装置。

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