WO2019230713A1 - 検知システム、カテーテル装置、およびレーザ焼灼装置 - Google Patents

検知システム、カテーテル装置、およびレーザ焼灼装置 Download PDF

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WO2019230713A1
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light
optical fiber
reflected light
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reflected
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義樹 野村
松下　俊一
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古河電気工業株式会社
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    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2061—Tracking techniques using shape-sensors, e.g. fiber shape sensors with Bragg gratings

Definitions

  • the present invention relates to a detection system, a catheter device, and a laser ablation device.
  • a technique for performing treatment by inserting a catheter with an optical fiber inserted into a patient's body is known. Such a technique is used in, for example, a laser ablation apparatus.
  • a laser ablation device a catheter is inserted into a patient's body, laser light for ablation is output from the tip of an optical fiber, and irradiation is performed toward a target site such as an affected area to perform treatment.
  • Patent Documents 1 and 2 Conventionally, techniques for detecting the bending of a tubular body such as an endoscope inserted into the body and estimating the bending shape have been disclosed (see Patent Documents 1 and 2).
  • the propagation loss of the optical fiber increases, and the intensity of the ablation laser light output from the tip of the optical fiber may decrease. Depending on the case, the reduction in strength may not be a problem.
  • the optical fiber breaks in the body the ablation laser light is not output from the tip of the optical fiber, and the breakage is not recovered. If the optical fiber breaks in the body, incomplete treatment or ablation of a part other than the target part may occur. In order to prevent this, there is a demand for a technique for suitably detecting the bending and breakage of the optical fiber.
  • a technique for detecting the state of the optical fiber for example, a technique for distinguishing and detecting bending and breakage has not been disclosed.
  • a catheter equipped with an optical fiber when inserted into the body of a living organism such as a human being, it is required to detect not only the state of the optical fiber but also the surrounding conditions of the optical fiber such as the external pressure and temperature such as blood pressure and body temperature. It was done.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a detection system, a catheter device, and a laser ablation device capable of detecting the state of an optical fiber and the state around the optical fiber.
  • a detection system includes a plurality of input wavelengths that are different from each other in wavelength and bending loss of the optical fiber. At least one light source that outputs test light, at least one reflector that reflects each of the test light propagated through the optical fiber on the tip end side of the optical fiber, and reflected by the at least one reflector Based on the information of the reflected light in each of the plurality of light receiving units and the plurality of light receiving units that receive each of the plurality of reflected light that is light on the base end side, and the reference set value And a determination unit for comparing the two.
  • the information of the reflected light includes a light reception intensity of the reflected light in the light receiving unit
  • the reference setting value is a threshold value of the light reception intensity
  • the determination unit includes the determination unit Whether the optical fiber is bent or broken is determined based on the received light intensity of the reflected light.
  • the determination unit includes the light when the received intensity of the first reflected light that is the reflected light of the first test light among the plurality of reflected lights is equal to or less than a first threshold value. If it is determined that the fiber is broken and the received light intensity of the first reflected light is greater than the first threshold value, it is determined that the optical fiber is not broken, and the received light intensity of the first reflected light is the first reflected light.
  • the received light intensity of the second reflected light which is the reflected light of the second test light that is larger than the threshold and has a large bending loss in the optical fiber than the first test light among the plurality of reflected lights, is equal to or lower than the second threshold. It is determined that the optical fiber is bent more than a predetermined bending amount.
  • the determination unit includes the plurality of reflections when the light reception intensity of the second reflected light that is the reflected light of the second test light among the plurality of reflected lights rapidly decreases.
  • the received intensity of the first reflected light which is the reflected light of the first test light whose bending loss in the optical fiber is smaller than that of the second test light, is less than the first threshold, the optical fiber is bent.
  • the received light intensity of the first reflected light is greater than a first threshold, it is determined that the optical fiber is bent.
  • the second reflected light when the light reception intensity of the second reflected light is rapidly decreased, the second reflected light is decreased when the light reception intensity of the first reflected light is larger than a first threshold. It is characterized in that information on the bending amount is obtained from the state of.
  • a detection system includes a plurality of the reflectors, at least one of which is configured by a fiber Bragg grating.
  • a detection system includes a plurality of the reflectors, at least one of which is configured by a reflective film.
  • the detection system is characterized in that at least one of the plurality of light receiving units is configured by a photodiode.
  • the catheter device includes the detection system, the optical fiber in which the plurality of test lights are input from the proximal end side, and the at least one reflector is provided on the distal end side. And a catheter body into which at least a part of the optical fiber is inserted.
  • a laser ablation device includes the catheter device and a laser light source that outputs ablation laser light that is input to the proximal end side of the optical fiber.
  • the present invention it is possible to detect the state of the optical fiber and the state around the optical fiber.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a laser ablation apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of bending loss characteristics of an optical fiber.
  • FIG. 3 is a flowchart of the first control example.
  • FIG. 4 is a flowchart of the second control example.
  • FIG. 5 is a flowchart of the third control example.
  • FIG. 6 is a flowchart of the fourth control example.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a laser ablation apparatus according to an embodiment.
  • the laser ablation device 1000 includes a laser light source (not shown), an optical multiplexer / demultiplexer for ablation laser (not shown), and the catheter device 100.
  • the laser light source is equipped with a laser light source such as an optical fiber laser and outputs a laser light AL for cauterization.
  • the optical multiplexer / demultiplexer for the ablation laser multiplexes and outputs the laser beam AL and first and second test beams described later.
  • the optical multiplexer / demultiplexer for the ablation laser is placed between the optical multiplexer / demultiplexer 3a and the optical multiplexer / demultiplexer 3b, which will be described later, in the present embodiment, but may be placed after the optical multiplexer / demultiplexer 3b.
  • the optical multiplexer / demultiplexer for ablation laser may be configured to multiplex a plurality of lights spatially, or may be configured to multiplex by an optical combiner or the like.
  • the catheter device 100 includes a detection system 10 related to an optical fiber and a catheter unit 110.
  • the catheter unit 110 is at least partially inserted into the patient's body.
  • the catheter unit 110 includes a catheter body 120 made of a flexible material such as a resin, and an optical fiber 130 at least partially inserted into the lumen of the catheter body 120.
  • the optical fiber 130 has a proximal end portion 131 and a distal end portion 132.
  • the optical fiber 130 is, for example, a step index type or a graded index type multimode optical fiber, or a multicore optical fiber in which a plurality of cores are provided concentrically, but is not particularly limited.
  • the catheter device 100 is a medical catheter device that is inserted into a blood vessel
  • the optical fiber 130 preferably has a small diameter.
  • the core diameter is 105 ⁇ m or less and the cladding diameter is 125 ⁇ m or less, but there is no particular limitation.
  • the detection system 10 includes a plurality of light sources and a plurality of light receiving units.
  • the detection system 10 includes a laser diode (LD) 1a having a function of a first light source, an LD 1b having a function of a second light source, and a photodiode (PD) 2a having a function of a first light receiving unit. And PD2b having the function of the second light receiving unit.
  • the detection system 10 includes optical multiplexers / demultiplexers 3a, 3b, 3c and bandpass filters 4a, 4b.
  • the detection system 10 includes a control unit 5, a display unit 6, and a fiber Bragg grating (FBG) 7.
  • the FBG 7 is provided on the distal end 132 side of the optical fiber 130 and functions as a reflector.
  • the LD 1a outputs the first test light TL1 having a predetermined wavelength from an optical fiber indicated by a solid line.
  • the LD 1b outputs the second test light TL2 from the optical fiber indicated by the solid line.
  • the second test light TL2 has a wavelength at which the bending loss of the optical fiber 130 is larger than the bending loss at the wavelength of the first test light TL1. That is, the first test light TL1 and the second test light TL2 have different wavelengths and bending losses of the optical fiber 130.
  • the wavelength ⁇ 1 of the first test light LT1 and the wavelength ⁇ 2 of the second test light LT2 are limited by the width of the reflection wavelength band in the FBG 7 that is a reflector.
  • the wavelength ⁇ 1 of the first test light LT1 is preferably 630 to 660 nm
  • the wavelength ⁇ 2 of the second test light TL2 is preferably 1260 to 1320 nm.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an example of bending loss characteristics per turn of the optical fiber.
  • the bending loss of an optical fiber is defined as an increase in transmission loss per turn when the optical fiber is bent at a predetermined bending radius, for example.
  • one turn means a state in which the optical fiber is wound once in a circle with a predetermined bending radius.
  • a white circle is a case where the bending radius is 6 mm (diameter 12 mm)
  • a black square is a case where the bending radius is 8 mm (diameter 16 mm).
  • the error bar is obtained by calculating the standard deviation from 10 data points before and after the wavelength of the white circle or black square.
  • the bending loss of an optical fiber generally increases as the wavelength increases. Therefore, by making the wavelength of the second test light TL2 longer than the wavelength of the first test light TL1, the bending loss of the second test light TL2 in the optical fiber 130 can be made larger than the bending loss of the first test light TL1.
  • the second test light TL2 in the optical fiber 130 is larger than the bending loss of the first test light TL1
  • the second test light TL2 is more sensitive to the bending of the optical fiber 130 than the first test light TL1.
  • the first test light TL1 is less sensitive to bending of the optical fiber 130 than the second test light TL2.
  • the wavelength of 1st test light TL1 is 1300 nm or less, and it is more preferable that it is a wavelength of visible light wavelength range.
  • the wavelength ⁇ 1 of the first test light TL1 and the wavelength ⁇ 2 of the second test light TL2 can be set in the 1300 nm band and the wavelength ⁇ 2 can be set in the 1500 nm band. From FIG. 2, it can be seen that the bending loss is smaller in the 1300 nm band than in the 1500 nm band (note that the band has a bandwidth of, for example, 100 nm.
  • the 1500 nm band indicates a band of 1500 to 1600 nm).
  • the band-pass filter 4a in the front stage of the PD 2a that receives the reflected light of the first test light TL1 becomes unnecessary.
  • the optical multiplexer / demultiplexer 3a combines the first test light TL1 and the second test light TL2 at a predetermined ratio, for example, a ratio of 1: 1, and cauterizes via an optical fiber indicated by a solid line.
  • a predetermined ratio for example, a ratio of 1: 1
  • the input first test light TL1 and second test light TL2 and the laser light AL are combined and passed to the optical multiplexer / demultiplexer 3b via an optical fiber indicated by a solid line. Output.
  • the optical multiplexer / demultiplexer 3b outputs the input first test light TL1, second test light TL2, and laser light AL to the optical fiber 130 through an optical fiber indicated by a solid line. Accordingly, the first test light TL1, the second test light TL2, and the laser light AL are input to the base end portion 131 side of the optical fiber 130 and propagate through the optical fiber 130.
  • the FBG 7 is provided on the distal end 132 side of the optical fiber 130 and is, for example, fusion-connected to the distal end 132 of the optical fiber 130.
  • the FBG 7 reflects the first test light TL1 and the second test light TL2 propagated through the optical fiber 130, and transmits the laser light AL.
  • the laser beam AL is output from the distal end portion 132 side of the optical fiber 130 (the distal end side of the catheter portion 110).
  • the first reflected light RL1 that is the light reflected from the first test light TL1 and the second reflected light RL2 that is the light reflected from the second test light TL2 are transmitted through the optical fiber 130 through the first test light TL1 and the second test light TL1. It propagates in the opposite direction to the test light TL2, and is output from the base end 131 to the optical multiplexer / demultiplexer 3b.
  • the optical multiplexer / demultiplexer 3b outputs the input first reflected light RL1 and second reflected light RL2 to the optical multiplexer / demultiplexer 3c.
  • the optical multiplexer / demultiplexer 3c demultiplexes the first reflected light RL1 and the second reflected light RL2, and outputs the first reflected light RL1 to the bandpass filter 4a via the optical fiber indicated by the solid line.
  • the optical multiplexer / demultiplexer 3c outputs the second reflected light RL2 to the bandpass filter 4b via the optical fiber indicated by the solid line.
  • the bandpass filter 4a is designed so as to selectively transmit light having the wavelength of the first reflected light RL1 and hardly transmit light having the wavelength of the second reflected light RL2.
  • the bandpass filter 4a is designed so as to selectively transmit light having the wavelength of the second reflected light RL2 and hardly transmit light having the wavelength of the first reflected light RL1.
  • the band-pass filters 4a and 4b may be configured to block light having the wavelength of the laser light AL.
  • the power of the laser beam AL is high, there is a possibility that light obtained by Fresnel reflection of the laser beam AL by the atmosphere at the end of the FBG 7 reaches the PDs 2a and 2b.
  • Bandpass filters 4a and 4b may be used to remove this.
  • the PD2a receives the first reflected light RL1 that has passed through the bandpass filter 4a, and outputs a current signal corresponding to the received light intensity.
  • the PD 2b receives the second reflected light RL2 that has passed through the band pass filter 4b, and outputs a current signal corresponding to the received light intensity.
  • the bandpass filters 4a and 4b may be unnecessary depending on the configuration.
  • the band-pass filters 4a and 4b are unnecessary in principle because the extinction ratio is high and demultiplexing can be performed efficiently.
  • PD2a of PD2a, 2b is a photodiode made of Si and PD2b is a photodiode made of InGaAs.
  • the sensitivity of Si is extremely poor at a wavelength of 1100 nm band or more.
  • the band pass filter 4a is not required for the PD 2a that is a photodiode made of Si that receives the first reflected light RL1 in the 800 nm band.
  • the optical multiplexers / demultiplexers 3a, 3b, and 3c are preferably composed of a 50:50 TAP coupler, an asymmetric TAP coupler, a WDM coupler, or a combination of these appropriately.
  • the control unit 5 has a function of a determination unit.
  • the control unit 5 includes a calculation unit and a storage unit.
  • the arithmetic unit performs various arithmetic processes for realizing the control executed by the control unit 5 and the functions of the control unit.
  • a CPU Central Processing Unit
  • FPGA field-programmable gate array
  • the storage unit includes a part configured by, for example, a ROM (Read Only Memory) in which various programs and data used by the arithmetic unit to perform arithmetic processing are stored.
  • the storage unit is used to store the work space when the arithmetic unit performs arithmetic processing, the result of arithmetic processing of the arithmetic unit, and the like, for example, a part composed of RAM (Random Access Memory). I have.
  • control unit 5 includes an input unit that receives an input of a current signal from the PDs 2a and 2b and an operation state signal indicating the operation state of the laser light source from the laser light source. Specifically, the control unit 5 can acquire at least one of the received light intensity and the reflected wavelength of the first reflected light RL1 and the second reflected light RL2 as information of the reflected light by the PDs 2a and 2b and the band pass filters 4a and 4b. That is, the control unit 5 monitors the shift of the wavelength of the reflected light by the FBG 7.
  • the temperature (body temperature) and pressure (blood pressure) of the portion where the catheter unit 110 is inserted are monitored by acquiring information from the reflected light reflected by the reflector such as FBG7. Is possible.
  • the control unit 5 also determines the drive current to the LDs 1a and 1b, the laser beam output stop signal for stopping the output of the laser beam AL of the laser light source, and the instruction signal to the display unit 6 based on the results of various arithmetic processes. Is provided.
  • the display unit 6 is a part that displays characters, symbols, and the like for notifying the operator of the laser ablation apparatus 1000 of various information in response to an instruction signal from the control unit 5, and is configured by, for example, a liquid crystal display.
  • FIG. 3 is a flowchart of the first control example. This control flow is executed in a state where the control unit 5 supplies drive current to the LDs 1a and 1b and the first test light TL1 and the second test light TL2 are output.
  • step S101 the control unit 5 determines the received light intensity of the first reflected light RL1 (hereinafter referred to as intensity as appropriate) and the received light intensity of the second reflected light RL2 based on the current signals from the PDs 2a and 2b. Is detected. Subsequently, in step S102, the control unit 5 determines whether or not the intensity of the first reflected light RL1 is equal to or less than the first threshold value.
  • the first threshold value as the reference setting value is a value that is small enough to determine that the optical fiber 130 is broken.
  • step S103 the control unit 5 determines whether or not the laser light AL is output from the laser light source based on the operation state signal from the laser light source. If the laser beam AL is being output (step S103: Yes), the control proceeds to step S104. In step S104, the control unit 5 outputs a laser light output stop signal to the laser light source. Thereby, the output of the laser beam AL is stopped. When the laser beam AL is not output (step S103: No), and after the end of step S104, the control proceeds to step S105.
  • step S105 the control unit 5 outputs an instruction signal to the display unit 6 to display characters, symbols, and the like for notifying the optical fiber 130 of breakage. Control then ends.
  • step S102 when the intensity of the first reflected light RL1 is larger than the first threshold (step S102: No), the control proceeds to step S106. At this time, the control unit 5 determines that the optical fiber 130 is not broken.
  • step S106 the control unit 5 determines whether or not the intensity of the second reflected light RL2 is equal to or less than a predetermined bending threshold. If the intensity of the second reflected light RL2 is equal to or less than the predetermined bending threshold (step S106: Yes), the control proceeds to step S107.
  • the bending threshold is a reference setting value when the catheter unit 110 is inserted into an incorrect part that is not assumed.
  • the reference set values are stored in the storage unit of the control unit 5 as a table or function according to an array or the like. Thereby, the control part 5 can calculate the bending amount of the optical fiber 130 from the input value, and can judge the magnitude
  • the control unit 5 determines that the optical fiber 130 is bent with a bending amount in an abnormal state that is greater than or equal to an assumed bending amount.
  • the bending amount is an amount indicating the degree of bending of the optical fiber 130.
  • the amount of bending can be expressed as an increase in transmission loss (bending loss) caused by bending of the optical fiber 130, for example, and can be expressed as the sum of bending loss generated over the entire length of the optical fiber 130. is there.
  • the bending threshold is a value corresponding to the light intensity when receiving a bending loss of 1 dB, for example.
  • step S107 the control unit 5 outputs an instruction signal to the display unit 6 to display characters, symbols, and the like for notifying that the bending amount of the optical fiber 130 is in an abnormal state. Control then returns to step S101.
  • step S106 when the intensity of the second reflected light RL2 is larger than the predetermined bending threshold (step S106: No), the control proceeds to step S108.
  • step S108 the control unit 5 determines whether or not the intensity of the second reflected light RL2 is equal to or less than the second threshold value. If the intensity of the second reflected light RL2 is less than or equal to the second threshold (step S108: Yes), the control proceeds to step S109. At this time, the control unit 5 determines that the optical fiber 130 is bent with a bending amount greater than or equal to a predetermined bending amount.
  • the definition of the bending amount is the same as the definition described above.
  • step S109 the control unit 5 outputs an instruction signal to the display unit 6 to display characters, symbols, and the like for notifying that the bending amount of the optical fiber 130 is large. Control then returns to step S101. On the other hand, when the intensity of the second reflected light RL2 is greater than the second threshold (step S108: No), the control returns to step S101.
  • the optical fiber 130 is broken. to decide.
  • the received light intensity of the first test light TL1 is greater than the first threshold, it is determined that the optical fiber 130 is not broken. Thereby, the effect that it is possible to distinguish and detect breakage and bending of the optical fiber 130 is obtained.
  • the first threshold value which is a reference setting value for making a determination, is set to a value that is small enough to determine that the optical fiber 130 is broken based on a result of a prior experiment or the like, and is stored in the storage unit of the control unit 5. Yes.
  • the optical fiber 130 it is determined that the optical fiber 130 is broken, and when the laser beam AL is output, the output of the laser beam AL is stopped. As a result, it is possible to prevent the laser light AL from being unintentionally output from the broken portion of the optical fiber 130. Further, when it is determined that the optical fiber 130 is broken, an effect that the operator of the laser ablation apparatus 1000 can be notified of the breakage of the optical fiber 130 is obtained.
  • the catheter unit 110 is inserted into a human body or a living body, the airway, the esophagus, or the portion where the blood vessel is bent sharply is almost common. Therefore, the bending loss of the optical fiber 130 in the passage path normally assumed in the catheter unit 110 can be almost derived. From this point, when a bending loss greater than the bending loss of the optical fiber 130 in the normally assumed passage path occurs, there is a possibility that the catheter unit 110 is inserted in an incorrect part that is not supposed to be inserted. There is.
  • the catheter unit 110 when the received light intensity of the first reflected light RL1 is greater than the first threshold and the intensity of the second reflected light RL2 is less than or equal to the bending threshold, the catheter unit 110 is inserted in the wrong direction. Thus, it can be detected whether or not the optical fiber 130 is bent more rapidly than the expected bending amount, or whether or not the bending is caused by being caught at any place of the inserted portion. Therefore, when it is determined that the bending is performed with the bending amount in the abnormal state, this can be notified to the operator, and the effect of improving the safety when using the catheter unit 110 can be obtained.
  • the bending threshold value which is a reference setting value for making a determination, is set to a value corresponding to a case where the bending amount of the optical fiber 130 is such that the operator should be notified of an abnormal state based on a result of a prior experiment or the like. , Stored in the storage unit of the control unit 5.
  • the optical fiber 130 is predetermined. Therefore, it is possible to determine that the bending is performed with the bending amount equal to or greater than the bending amount, and to notify the operator of this.
  • the second threshold value serving as a reference setting value for making a determination is set to a value corresponding to a case where the bending amount of the optical fiber 130 is such that it should be notified to the operator based on a result of a preliminary experiment or the like, and the control unit 5 Is stored in the storage unit.
  • FIG. 4 is a flowchart of the second control example. This control flow is executed in a state where the control unit 5 supplies drive current to the LDs 1a and 1b and the first test light TL1 and the second test light TL2 are output.
  • step S201 the control unit 5 detects the intensity of the first reflected light RL1 and the intensity of the second reflected light RL2 as in step S101 of the first control example. Subsequently, in step S202, the control unit 5 determines whether or not the intensity of the first reflected light RL1 is equal to or less than the first threshold value, as in step S102 of the first control example. If the intensity of the first reflected light RL1 is equal to or lower than the first threshold (step S202: Yes), the control proceeds to step S203. At this time, the control unit 5 determines that the optical fiber 130 is broken.
  • step S203 the control unit 5 determines whether or not the intensity of the second reflected light RL2 is equal to or less than a third threshold value.
  • the control proceeds to step S204. At this time, the control unit 5 maintains the determination that the optical fiber 130 is broken.
  • step S204 the control unit 5 determines whether or not the laser beam AL is output, as in step S103 of the first control example. If the laser beam AL is being output (step S204: Yes), the control proceeds to step S205. In step S205, the control unit 5 outputs a laser light output stop signal to the laser light source, as in step S104 of the first control example. When the laser beam AL is not output (step S204: No), or after the end of step S205, the control proceeds to step S206.
  • step S206 similarly to step S105 of the first control example, the control unit 5 causes the display unit 6 to display characters or symbols for notifying the optical fiber 130 of breakage. Control then ends.
  • step S203 determines whether the intensity of the second reflected light RL2 is greater than the third threshold (step S203: No). If the intensity of the second reflected light RL2 is greater than the third threshold (step S203: No), the control proceeds to step S207. At this time, the control unit 5 cancels the determination that the optical fiber 130 is broken, and determines that a system abnormality has occurred in the detection system 10, the catheter device 100, or the laser ablation device 1000.
  • step S207 the control unit 5 determines whether or not the laser beam AL is being output. If the laser beam AL is being output (step S207: Yes), the control proceeds to step S208. In step S208, the control unit 5 outputs a laser light output stop signal to the laser light source. When the laser beam AL is not output (step S207: No), or after the end of step S208, the control proceeds to step S209.
  • step S209 the control unit 5 outputs an instruction signal to the display unit 6 to display characters and symbols for notifying the occurrence of the system abnormality. Control then ends.
  • step S202 when the intensity of the first reflected light RL1 is larger than the first threshold (step S202: No), the control proceeds to step S210. At this time, the control unit 5 determines that the optical fiber 130 is not broken.
  • step S210 the control unit 5 determines whether or not the intensity of the second reflected light RL2 is equal to or less than the second threshold, as in step S108 of the first control example. If the intensity of the second reflected light RL2 is equal to or lower than the second threshold (step S210: Yes), the control proceeds to step S211. At this time, the control unit 5 determines that the optical fiber 130 is bent with a bending amount greater than or equal to a predetermined bending amount.
  • step S211 the control unit 5 outputs an instruction signal to the display unit 6 to display characters, symbols, and the like for notifying that the bending amount of the optical fiber 130 is large. Control then returns to step S201. On the other hand, when the intensity of the second reflected light RL2 is greater than the second threshold value (step S210: No), the control returns to step S201.
  • the second control example various effects similar to those in the first control example can be obtained. Furthermore, in the second control example, when the received light intensity of the first reflected light RL1 is equal to or lower than the first threshold value, it is determined that the optical fiber 130 is broken. However, when the received light intensity of the second reflected light RL2 is larger than the third threshold, the determination that the optical fiber 130 is broken is canceled, and a system abnormality occurs in the detection system 10, the catheter device 100, or the laser ablation device 1000. Judge that Even though the light receiving intensity of the first reflected light RL1 insensitive to bending of the optical fiber 130 is equal to or lower than the first threshold, the light receiving intensity of the second reflected light RL2 sensitive to bending of the optical fiber 130 is larger than the third threshold.
  • This state does not correspond to a state in which the optical fiber 130 is bent or broken, and is considered to be a situation in which some system abnormality has occurred. Therefore, in the second control example, it can be determined that a system abnormality has occurred, and the operator can be notified.
  • the third threshold value serving as the reference setting value for making the determination is set to the same value as the second threshold value, for example, and stored in the storage unit of the control unit 5.
  • FIG. 5 is a flowchart of the third control example. This control flow is executed in a state where the control unit 5 supplies drive current to the LDs 1a and 1b and the first test light TL1 and the second test light TL2 are output.
  • step S301 the control unit 5 detects the intensity of the first reflected light RL1 and the intensity of the second reflected light RL2. Subsequently, in step S302, the control unit 5 determines whether or not the intensity of the second reflected light RL2 is equal to or less than a second threshold value. When the intensity of the second reflected light RL2 is equal to or lower than the second threshold (step S302: Yes), the control proceeds to step S303. At this time, the control unit 5 determines that the optical fiber 130 is bent with a bending amount greater than or equal to a predetermined bending amount.
  • step S303 the control unit 5 determines whether or not the intensity of the first reflected light RL1 is equal to or less than the first threshold value. If the intensity of the first reflected light RL1 is equal to or lower than the first threshold (step S303: Yes), the control proceeds to step S304. At this time, the control unit 5 cancels the determination that the optical fiber 130 is bent with a bending amount equal to or larger than a predetermined bending amount, and determines that the optical fiber 130 is broken.
  • step S304 the control unit 5 determines whether or not the laser beam AL is being output. If the laser beam AL is being output (step S304: Yes), the control proceeds to step S305. In step S305, the control unit 5 outputs a laser light output stop signal to the laser light source. When the laser beam AL is not output (step S304: No), or after the end of step S305, the control proceeds to step S306.
  • step S306 the control unit 5 causes the display unit 6 to display characters or symbols for notifying the optical fiber 130 of breakage. Control then ends.
  • step S303 when the intensity
  • step S307 the control unit 5 determines whether or not the intensity of the first reflected light RL1 is equal to or less than the first threshold value.
  • step S307: Yes the control proceeds to step S308. At this time, the control unit 5 determines that a system abnormality has occurred in the detection system 10, the catheter device 100, or the laser ablation device 1000.
  • step S308 the control unit 5 determines whether or not the laser beam AL is output. If the laser beam AL is being output (step S308: Yes), the control proceeds to step S309. In step S309, the control unit 5 outputs a laser light output stop signal to the laser light source. When the laser beam AL is not output (step S308: No), or after the end of step S309, the control proceeds to step S310.
  • step S310 the control unit 5 outputs an instruction signal to the display unit 6 to display characters and symbols for notifying the occurrence of the system abnormality. Control then ends.
  • step S307 when the intensity of the first reflected light RL1 is larger than the first threshold (step S307: No), the control returns to step S301. At this time, the control unit 5 determines that the optical fiber 130 is not broken.
  • the detection system 10 when the light reception intensity of the second reflected light RL2 is greater than the second threshold value and the light reception intensity of the first reflected light RL1 is equal to or less than the first threshold value, the detection system 10, the catheter device 100, or It is determined that a system abnormality has occurred in the laser ablation apparatus 1000.
  • the detection system 10 even though the light reception intensity of the first reflected light RL1 is equal to or lower than the first threshold value, a state where the light reception intensity of the second reflected light RL2 is larger than the second threshold value is a certain system. It is considered that an abnormality has occurred. Therefore, in the third control example, it can be determined that a system abnormality has occurred, and the operator can be notified.
  • FIG. 6 is a flowchart of the fourth control example. This control flow is executed in a state where the control unit 5 supplies a drive current to the LDs 1a and 1b and the first test light TL1 and the second test light TL2 are output.
  • step S401 the control unit 5 detects the intensity of the first reflected light RL1 and the intensity of the second reflected light RL2. Subsequently, in step S402, the control unit 5 determines whether or not the intensity of the second reflected light RL2 has rapidly decreased. When it determines with the intensity
  • Judgment of rapid decrease is performed as follows, for example. That is, the control unit 5 repeatedly detects the intensity of the first reflected light RL1 and the intensity of the second reflected light RL2 in step S401 at a predetermined time period, and determines the intensity of the second reflected light RL2 per one time period. When the decrease is equal to or greater than a predetermined amount, it is determined that the intensity of the second reflected light RL2 has rapidly decreased.
  • strength of 2nd reflected light RL2 having fallen rapidly is not limited to this.
  • the catheter device 100 includes a mechanism for detecting the insertion length of the catheter unit 110 into the body
  • the decrease in the intensity of the second reflected light RL2 per unit insertion length is a predetermined amount or more.
  • step S403 the control unit 5 determines whether or not the intensity of the first reflected light RL1 is equal to or less than the first threshold value. If the intensity of the first reflected light RL1 is less than or equal to the first threshold (step S403: Yes), the control proceeds to step S404. At this time, the control unit 5 determines that the optical fiber 130 is broken.
  • step S404 the control unit 5 determines whether or not the laser beam AL is being output. If the laser beam AL is being output (step S404: Yes), the control proceeds to step S405. In step S405, the control unit 5 outputs a laser light output stop signal to the laser light source. When the laser beam AL is not output (step S404: No), or after the end of step S405, the control proceeds to step S406.
  • step S406 the control unit 5 causes the display unit 6 to display characters and symbols for notifying the optical fiber 130 of breakage. Control then ends.
  • step S403 when the intensity of the first reflected light RL1 is larger than the first threshold (step S403: No), the control returns to step S401. At this time, the control unit 5 determines that the optical fiber 130 is bent.
  • the fourth control example it is possible to detect the breakage and the bending of the optical fiber 130 separately. Furthermore, in the fourth control example, there is an effect that the laser light AL is prevented from being output unintentionally from the broken portion of the optical fiber 130. Further, when it is determined that the optical fiber 130 is broken, an effect that the operator of the laser ablation apparatus 1000 can be notified of the breakage of the optical fiber 130 is obtained.
  • the received light intensity of the first reflected light RL1 is greater than the first threshold value
  • the intensity of the second reflected light RL2 is the second threshold value.
  • the received light intensity of the first reflected light RL1 is larger than the first threshold value
  • the intensity of the second reflected light RL2 is the bending threshold value.
  • the optical fiber 130 is bent with a small bending radius. Is shown.
  • the catheter device 100 including the detection system 10 is a catheter device inserted into blood
  • this situation indicates that the distal end portion of the catheter portion 110 is approaching a portion where a blood vessel is bent sharply.
  • Information on the amount of bending can be obtained from the state of decrease in the second reflected light RL2.
  • the information regarding the shape of the blood vessel in which the distal end portion of the catheter section 110 is located that is, the information regarding the shape of the target into which the optical fiber is inserted can be obtained from the information regarding the bending amount.
  • the detection system includes two light sources and two light receiving units, but the detection system may include three or more light sources and three or more light receiving units.
  • each light source outputs test light having a different wavelength and bending loss of the optical fiber.
  • the reflector reflects each of the test light propagated through the optical fiber on the tip end side of the optical fiber.
  • Each light-receiving unit receives each of a plurality of reflected lights, which are light reflected by the reflector, on the base end side.
  • the determination unit determines whether the optical fiber is bent or broken based on the received light intensity of the reflected light in each of the light receiving units.
  • a broadband light source that outputs broadband light may be used.
  • a broadband light source When a broadband light source is used, only one light source may be used. In this case, a plurality of wavelength components included in the broadband light correspond to a plurality of test lights. In this case, a reflector or band pass filter suitable for use with a broadband light source is used.
  • ⁇ 1 ⁇ 2 ⁇ 3 holds for the wavelength
  • ⁇ 1 is in the 400 nm band
  • ⁇ 2 is in the 1300 nm band
  • ⁇ 3 is in the 1500 nm band.
  • the bending radius can be estimated in more detail by using a plurality of test lights having different wavelengths and bending losses.
  • the reflector is constituted by one FBG, but may be constituted by one reflective film.
  • the detection system may include a plurality of reflectors, and each reflector may reflect each of a plurality of test lights to form a plurality of reflected lights.
  • a certain reflector may be a reflective film, and another reflector may be an FBG.
  • Such a reflective film can be provided on the tip 132 of the optical fiber 130 or the end face of the FBG.
  • the reflectance of the reflector is higher than that of Fresnel reflection with the atmosphere.
  • the test light is reflected 10 times or more than 40% of the Fresnel reflection with the atmosphere.
  • the reflection band of the reflector is not particularly limited, but when a broadband light source is used as the light source, it is necessary to be able to separate and reflect at least two wavelength components.
  • the reflection bandwidth is, for example, a bandwidth of plus or minus 10 nm with respect to the central reflection wavelength.
  • a configuration in which a part of the 1300 nm band and a part of the 1500 nm band are reflected is not particularly limited to this.
  • a reflector that reflects a plurality of test lights may be formed by forming a band-pass filter that transmits only the wavelength of the laser light AL and reflects other wavelengths.
  • both the first light receiving unit and the second light receiving unit are configured by PD, but one of the first light receiving unit and the second light receiving unit may be configured by PD.
  • the abnormal condition in order to detect the abnormal condition in which the catheter part 110 is inserted in the wrong part, the abnormal condition is detected using the intensity of the second reflected light.
  • An abnormal state may be detected by using the intensity of.
  • the reference setting value is stored in the storage unit, but the reference setting value can be held by other methods. Specifically, it is possible to hold a value after conversion by the AD converter in a circuit inside the control unit 5. Further, in the circuit inside the control unit 5, by applying a voltage corresponding to a threshold value for determining breakage in an analog circuit manner, a reference set value (first threshold value) for determining breakage is set in the circuit. Can be retained.
  • reference setting values bending threshold value, second threshold value, third threshold value for determining bending may be stored in the storage unit as a table or a function expression.
  • the FBG 7 is used as the reflector, but the reflector can also be composed of a reflective film.
  • the reflector is made of a reflective film, there is an effect that the detection system 1 according to the embodiment does not depend on the external environment. Moreover, it can be used without adjustment even in liquids such as gas and blood, which are substances having different refractive indexes.
  • the reflector is made of other than the reflective film, it is possible to determine whether it is in the air or in the liquid by the detection system 1 by using Fresnel reflection, so that it can be used as a fluid detector. .
  • an optical fiber having a concentric core is used, and light propagating through a single mode (SM) portion formed by the core at the center of the cross section of the optical fiber 130 is used for detecting the bending amount.
  • SM single mode
  • MM multi-mode
  • the light used for detecting breakage is set so that the fundamental mode (Gaussian mode) is dominant, and the light used for detecting the bending amount is, for example, clad.
  • a detection system, a catheter device, and a laser ablation device insert a catheter into a patient's body, output laser light for ablation from the tip of an optical fiber, and irradiate it toward a target location such as an affected area. Useful for performing treatment.

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Abstract

光ファイバの状態を検知することを目的として、検知システムは、光ファイバの基端部側に入力される、互いに波長および該光ファイバの曲げ損失が異なる複数の試験光を出力する少なくとも一つの光源と、光ファイバを伝搬した試験光のそれぞれを該光ファイバの先端部側で反射する少なくとも一つの反射体と、少なくとも一つの反射体により反射された光である複数の反射光のそれぞれを基端部側で受光する複数の受光部と、複数の受光部のそれぞれにおける反射光の情報に基づいて、反射光の情報と参照設定値とを比較する判断部と、を備える。

Description

検知システム、カテーテル装置、およびレーザ焼灼装置
　本発明は、検知システム、カテーテル装置、およびレーザ焼灼装置に関する。
　光ファイバが挿入されたカテーテルを患者の体内に挿入し、治療を行う技術が知られている。このような技術は、たとえばレーザ焼灼装置において用いられる。レーザ焼灼装置では、カテーテルを患者の体内に挿入し、光ファイバの先端から焼灼用のレーザ光を出力させて患部などの対象箇所に向かって照射し、治療を行うものである。
　従来、体内に挿入する内視鏡などの管状体の湾曲を検知したり、湾曲形状を推定したりする技術が開示されている（特許文献１、２参照）。
特開２００１－１６９９９８号公報 特開２０１５－１８１６４３号公報
　カテーテルに挿入された光ファイバが体内で屈曲した場合には、光ファイバの伝搬損失が増加し、光ファイバの先端から出力される焼灼用レーザ光の強度が低下する場合があるが、屈曲の程度によっては、その強度低下は問題ない程度の場合もある。一方、光ファイバが体内で折損した場合には、焼灼用レーザ光が光ファイバの先端から出力されなくなるし、折損が回復することはない。光ファイバが体内で折損した場合、不完全治療や対象箇所以外の部位の焼灼などが生じるおそれがある。これを防止するため、光ファイバの屈曲および折損を好適に検知する技術が求められている。しかしながら、光ファイバの状態を検知する技術、例えば屈曲と折損とを区別して検知する技術は開示されていなかった。
　さらに、人間などの生物の体内に光ファイバを備えたカテーテルが挿入された場合、光ファイバの状態のみならず、血圧や体温などの外圧や温度といった光ファイバの周囲の状態を検知することも求められていた。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、光ファイバの状態や光ファイバの周囲の状態を検知できる検知システム、カテーテル装置、およびレーザ焼灼装置を提供することにある。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る検知システムは、光ファイバの基端部側に入力される、互いに波長および該光ファイバの曲げ損失が異なる複数の試験光を出力する少なくとも一つの光源と、前記光ファイバを伝搬した前記試験光のそれぞれを該光ファイバの先端部側で反射する少なくとも一つの反射体と、前記少なくとも一つの反射体により反射された光である複数の反射光のそれぞれを前記基端部側で受光する複数の受光部と、前記複数の受光部のそれぞれにおける前記反射光の情報に基づいて、前記反射光の情報と参照設定値とを比較する判断部と、を備えることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る検知システムは、前記反射光の情報は前記受光部における前記反射光の受光強度を含み、前記参照設定値は前記受光強度の閾値であって、前記判断部は、前記反射光の受光強度に基づいて、前記光ファイバが曲がっているか折れているかを判断することを特徴とする。
　本発明の一態様に係る検知システムは、前記判断部は、前記複数の反射光のうち第１試験光の反射光である第１反射光の受光強度が第１閾値以下の場合は、前記光ファイバが折れていると判断し、前記第１反射光の受光強度が前記第１閾値より大きい場合は、前記光ファイバが折れていないと判断し、前記第１反射光の受光強度が前記第１閾値より大きく、前記複数の反射光のうち前記第１試験光よりも前記光ファイバにおける曲げ損失が大きい第２試験光の反射光である第２反射光の受光強度が第２閾値以下の場合は、前記光ファイバが所定の曲げ量以上に曲がっていると判断することを特徴とする。
　本発明の一態様に係る検知システムは、前記判断部は、前記複数の反射光のうち第２試験光の反射光である第２反射光の受光強度が急激に低下した場合、前記複数の反射光のうち前記第２試験光よりも前記光ファイバにおける曲げ損失が小さい第１試験光の反射光である第１反射光の受光強度が第１閾値以下のときは、前記光ファイバが折れていると判断し、前記第１反射光の受光強度が第１閾値より大きいときは、前記光ファイバが曲がっていると判断することを特徴とする。
　本発明の一態様に係る検知システムは、前記第２反射光の受光強度が急激に低下した場合、前記第１反射光の受光強度が第１閾値より大きいときに、前記第２反射光の低下の状態から曲げ量に関する情報を得ることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る検知システムは、前記反射体を複数備え、その少なくとも一つがファイバブラッググレーティングによって構成されていることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る検知システムは、前記反射体を複数備え、その少なくとも一つが反射膜によって構成されていることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る検知システムは、前記複数の受光部の少なくとも一つは、フォトダイオードによって構成されていることを特徴とする。
　本発明の一態様に係るカテーテル装置は、前記検知システムと、前記複数の試験光が基端部側から入力されるとともに、前記少なくとも一つの反射体が先端部側に設けられた前記光ファイバと、前記光ファイバの少なくとも一部が挿入されるカテーテル本体と、を備えることを特徴とする。
　本発明の一態様に係るレーザ焼灼装置は、前記カテーテル装置と、前記光ファイバの基端部側に入力される、焼灼用のレーザ光を出力するレーザ光源と、を備えることを特徴とする。
　本発明によれば、光ファイバの状態や光ファイバの周囲の状態を検知できるという効果を奏する。
図１は、実施形態に係るレーザ焼灼装置の概略構成を示す模式図である。 図２は、光ファイバの曲げ損失特性の一例を説明する図である。 図３は、第１制御例のフロー図である。 図４は、第２制御例のフロー図である。 図５は、第３制御例のフロー図である。 図６は、第４制御例のフロー図である。
　以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。
　図１は、実施形態に係るレーザ焼灼装置の概略構成を示す模式図である。レーザ焼灼装置１０００は、不図示のレーザ光源と、不図示の焼灼レーザ用光合分波器と、カテーテル装置１００とを備えている。
　レーザ光源は、光ファイバレーザなどのレーザ光源を備えており、焼灼用のレーザ光ＡＬを出力する。焼灼レーザ用光合分波器は、レーザ光ＡＬと後述する第１試験光、第２試験光とを合波して出力する。焼灼レーザ用光合分波器は、本実施形態では後述する光合分波器３ａと光合分波器３ｂとの間に置かれるが、光合分波器３ｂの後段に置かれてもよい。焼灼レーザ用光合分波器は、空間的に複数の光を合波するように構成してもよく、また光コンバイナなどによって合波するように構成してもよい。
　カテーテル装置１００は、光ファイバに関する検知システム１０と、カテーテル部１１０とを備えている。カテーテル部１１０は、少なくとも一部が患者の体内に挿入されるものである。カテーテル部１１０は、樹脂などの可撓性を有する材質からなるカテーテル本体１２０と、カテーテル本体１２０のルーメンに少なくとも一部が挿入された光ファイバ１３０とを備えている。
　光ファイバ１３０は、基端部１３１と先端部１３２とを有する。光ファイバ１３０は、たとえばステップインデックス型やグレーテッドインデックス型のマルチモード光ファイバや、コアが同心円状に複数設けられたマルチコア光ファイバであるが、特に限定されない。またカテーテル装置１００が血管に挿入する医療用カテーテル装置である場合、光ファイバ１３０は細径であるほうが好ましく、例えばコア径が１０５μｍ以下、クラッド径が１２５μｍ以下であるが、特には限定されない。
　検知システム１０は、複数の光源および複数の受光部を備えている。本実施形態では、検知システム１０は、第１光源の機能を有するレーザダイオード（ＬＤ）１ａと、第２光源の機能を有するＬＤ１ｂと、第１受光部の機能を有するフォトダイオード（ＰＤ）２ａと、第２受光部の機能を有するＰＤ２ｂと、を備えている。また、検知システム１０は、光合分波器３ａ，３ｂ，３ｃと、バンドパスフィルタ４ａ，４ｂとを備える。さらに、検知システム１０は、制御部５と、表示部６と、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）７とを備えている。ＦＢＧ７は、光ファイバ１３０の先端部１３２側に設けられており、反射体として機能する。
　ＬＤ１ａは、所定波長を有する第１試験光ＴＬ１を実線で示す光ファイバから出力する。ＬＤ１ｂは、第２試験光ＴＬ２を実線で示す光ファイバから出力する。第２試験光ＴＬ２は、光ファイバ１３０の曲げ損失が第１試験光ＴＬ１の波長における曲げ損失よりも大きい波長を有する。すなわち、第１試験光ＴＬ１と第２試験光ＴＬ２とは、互いに波長および光ファイバ１３０の曲げ損失が異なる。ここで、第２試験光ＴＬ２の波長λ２は、第１試験光ＴＬ１の波長λ１の整数倍（λ２＝ｎλ１、ｎは２以上の整数）にすることが好ましい。第１試験光ＬＴ１の波長λ１および第２試験光ＬＴ２の波長λ２は、反射体であるＦＢＧ７などにおける反射波長帯域の幅によって制限される。具体的に例えば、反射波長帯域が６３０～６６０ｎｍである場合、第１試験光ＬＴ１の波長λ１は６３０～６６０ｎｍ、第２試験光ＴＬ２の波長λ２は１２６０～１３２０ｎｍにすることが好ましい。これにより、ＦＢＧ７や反射膜などを共有できる可能性が向上する。
　図２は、光ファイバの１ターン当たりの曲げ損失特性の一例を説明する図である。光ファイバの曲げ損失は、たとえば所定の曲げ半径で曲げた場合の、１ターン当たりの伝送損失の増加量で定義される。ここで、１ターンとは、光ファイバを所定の曲げ半径で円状に１周巻いた状態を意味する。図２では、白丸が曲げ半径６ｍｍ（直径１２ｍｍ）の場合であり、黒四角が曲げ半径８ｍｍ（直径１６ｍｍ）の場合である。また、エラーバーは、白丸または黒四角の波長の前後１０点のデータ点から標準偏差を計算したものである。
　図２に示すように、一般的に光ファイバの曲げ損失は波長が長くなる程大きくなる。したがって、第２試験光ＴＬ２の波長を第１試験光ＴＬ１の波長よりも長くすることで、光ファイバ１３０における第２試験光ＴＬ２の曲げ損失を第１試験光ＴＬ１の曲げ損失よりも大きくできる。
　光ファイバ１３０における第２試験光ＴＬ２の曲げ損失が第１試験光ＴＬ１の曲げ損失よりも大きい場合、第２試験光ＴＬ２は、第１試験光ＴＬ１よりも、光ファイバ１３０の曲げに対して敏感であるといえる。同様に、第１試験光ＴＬ１は、第２試験光ＴＬ２よりも、光ファイバ１３０の曲げに対して鈍感であるといえる。なお、第１試験光ＴＬ１の波長は１３００ｎｍ以下であることが好ましく、可視光波長領域の波長であることがより好ましい。
　第１試験光ＴＬ１の波長λ１、および第２試験光ＴＬ２の波長λ２の一例として、波長λ１を１３００ｎｍ帯の中に、波長λ２を１５００ｎｍ帯の中に設定可能である。図２から曲げ損失については１３００ｎｍ帯のほうが１５００ｎｍ帯に比べて小さいことがわかる（なお、帯域は、例えば１００ｎｍの帯域幅を有する。例えば１５００ｎｍ帯は１５００～１６００ｎｍの帯域を指す）。
　別の一例として、波長λ１を１０００ｎｍ帯の中に、波長λ２を１５００ｎｍ帯の中に設定することも可能である。この場合、後述するが第１試験光ＴＬ１の反射光を受光するＰＤ２ａの前段にあるバンドパスフィルタ４ａが不要になる。
　図１に戻って、光合分波器３ａは、第１試験光ＴＬ１と第２試験光ＴＬ２とを所定の比、たとえば１：１の比で合波し、実線で示す光ファイバを介して焼灼レーザ用光合分波器に出力する。焼灼レーザ用光合分波器焼は、入力された第１試験光ＴＬ１および第２試験光ＴＬ２とレーザ光ＡＬとを合波して、実線で示す光ファイバを介して、光合分波器３ｂに出力する。光合分波器３ｂは、入力された第１試験光ＴＬ１と第２試験光ＴＬ２とレーザ光ＡＬとを、実線で示す光ファイバを介して光ファイバ１３０に出力する。これにより、第１試験光ＴＬ１、第２試験光ＴＬ２およびレーザ光ＡＬは、光ファイバ１３０の基端部１３１側に入力され、光ファイバ１３０を伝搬する。
　ＦＢＧ７は、光ファイバ１３０の先端部１３２側に設けられており、たとえば光ファイバ１３０の先端部１３２に融着接続されている。ＦＢＧ７は、光ファイバ１３０を伝搬した第１試験光ＴＬ１と第２試験光ＴＬ２とを反射し、レーザ光ＡＬは透過する。これにより、レーザ光ＡＬは光ファイバ１３０の先端部１３２側（カテーテル部１１０の先端側）から出力される。
　第１試験光ＴＬ１が反射された光である第１反射光ＲＬ１と第２試験光ＴＬ２が反射された光である第２反射光ＲＬ２とは、光ファイバ１３０を第１試験光ＴＬ１、第２試験光ＴＬ２とは反対方向に伝搬し、基端部１３１から光合分波器３ｂに出力される。光合分波器３ｂは、入力された第１反射光ＲＬ１と第２反射光ＲＬ２とを光合分波器３ｃに出力する。
　光合分波器３ｃは、第１反射光ＲＬ１と第２反射光ＲＬ２とを分波して、実線で示す光ファイバを介して第１反射光ＲＬ１をバンドパスフィルタ４ａに出力する。また、光合分波器３ｃは、実線で示す光ファイバを介して第２反射光ＲＬ２をバンドパスフィルタ４ｂに出力する。バンドパスフィルタ４ａは、第１反射光ＲＬ１の波長の光を選択的に透過し、第２反射光ＲＬ２の波長の光は殆ど透過しないように設計されている。これにより、光合分波器３ｃによって分波できなかった第２反射光ＲＬ２の成分は、バンドパスフィルタ４ａによって遮断される。同様の理由で、バンドパスフィルタ４ｂは、第２反射光ＲＬ２の波長の光を選択的に透過し、第１反射光ＲＬ１の波長の光は殆ど透過しないように設計されている。
　また、バンドパスフィルタ４ａ，４ｂはレーザ光ＡＬの波長の光も遮断するように構成されてもよい。レーザ光ＡＬのパワーが高い場合、ＦＢＧ７の端部においてレーザ光ＡＬが大気によりフレネル反射された光がＰＤ２ａ，２ｂに到達する可能性がある。これを除去するためにバンドパスフィルタ４ａ，４ｂが使用されてもよい。
　ＰＤ２ａは、バンドパスフィルタ４ａを透過した第１反射光ＲＬ１を受光し、その受光強度に応じた電流信号を出力する。ＰＤ２ｂは、バンドパスフィルタ４ｂを透過した第２反射光ＲＬ２を受光し、その受光強度に応じた電流信号を出力する。
　バンドパスフィルタ４ａ，４ｂは構成によっては不要となる場合もある。例えば光合分波器３ｂがＷＤＭカプラの場合、消光比が高く効率よく分波できるため、バンドパスフィルタ４ａ，４ｂは原理的には不要である。
　あるいはＰＤ２ａ，２ｂのうちＰＤ２ａがＳｉで構成されたフォトダイオードでありＰＤ２ｂがＩｎＧａＡｓで構成されたフォトダイオードの場合を考える。一般にＳｉは１１００ｎｍ帯以上の波長では感度が極めて悪くなるため、例えば第１試験光ＴＬ１の波長λ１を８００ｎｍ帯の中にし、第２試験光のＴＬ２の波長λ２を１５００ｎｍ帯の中とした場合、８００ｎｍ帯の第１反射光ＲＬ１を受光するＳｉで構成されたフォトダイオードであるＰＤ２ａに対してバンドパスフィルタ４ａは不要である。
　なお、光合分波器３ａ，３ｂ，３ｃは、５０：５０のＴＡＰカプラ、非対称ＴＡＰカプラ、ＷＤＭカプラ、あるいはこれらを適宜組み合わせたもので構成されることが好ましい。
　制御部５は、判断部の機能を有している。制御部５は、演算部と、記憶部とを備えている。演算部は、制御部５が実行する制御や制御部の機能の実現のための各種演算処理を行うものであり、たとえばＣＰＵ（Central　Processing　Unit）やＦＰＧＡ（field-programmable　gate　array）、またはＣＰＵとＦＰＧＡの両方で構成される。記憶部は、演算部が演算処理を行うために使用する各種プログラムやデータなどが格納される、たとえばＲＯＭ（Read　Only　Memory）で構成される部分を備えている。また、記憶部は、演算部が演算処理を行う際の作業スペースや演算部の演算処理の結果などを記憶するなどのために使用される、たとえばＲＡＭ（Random　Access　Memory）で構成される部分を備えている。
　また、制御部５は、ＰＤ２ａ，２ｂからの電流信号や、レーザ光源からの、レーザ光源の動作状態を示す動作状態信号の入力を受け付ける入力部を備えている。具体的に、ＰＤ２ａ，２ｂおよびバンドパスフィルタ４ａ，４ｂによって、制御部５は、反射光の情報として第１反射光ＲＬ１、第２反射光ＲＬ２の受光強度および反射波長の少なくとも一方を取得できる。すなわち、制御部５はＦＢＧ７による反射光の波長のシフトをモニタしていることになる。これにより、折損や曲げ量以外にも、ＦＢＧ７などの反射体で反射した反射光から情報を取得することによって、カテーテル部１１０が挿入された部分の温度（体温）や圧力（血圧）などもモニタ可能である。
　また、制御部５は、各種演算処理の結果に基づいて、ＬＤ１ａ，１ｂへの駆動電流や、レーザ光源のレーザ光ＡＬの出力を停止するレーザ光出力停止信号や、表示部６への指示信号を出力する出力部を備えている。
　表示部６は、制御部５からの指示信号に応じて、レーザ焼灼装置１０００のオペレータに対して各種情報を報知するための文字や記号などの表示を行う部分であり、たとえば液晶ディスプレイで構成される。
（第１制御例）
　つぎに、制御部５が実行する制御の例について説明する。図３は、第１制御例のフロー図である。この制御フローは、制御部５がＬＤ１ａ，１ｂへ駆動電流を供給し、第１試験光ＴＬ１および第２試験光ＴＬ２が出力されている状態で実行される。
　はじめに、ステップＳ１０１において、制御部５は、ＰＤ２ａ，２ｂからの電流信号に基づいて、第１反射光ＲＬ１の受光強度（以下、適宜、強度と記載する）と第２反射光ＲＬ２の受光強度とを検知する。つづいて、ステップＳ１０２において、制御部５は、第１反射光ＲＬ１の強度が第１閾値以下であるか否かを判定する。なお、参照設定値としての第１閾値は、光ファイバ１３０が折れていると判断できる程度の小さい値である。第１反射光ＲＬ１の強度が第１閾値以下である場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）は、制御はステップＳ１０３に進む。このとき、制御部５は、光ファイバ１３０が折れていると判断していることになる。
　ステップＳ１０３において、制御部５は、レーザ光源からの動作状態信号に基づいて、レーザ光源からレーザ光ＡＬが出力されているか否かを判定する。レーザ光ＡＬが出力されている場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）は、制御はステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４において、制御部５は、レーザ光源にレーザ光出力停止信号を出力する。これにより、レーザ光ＡＬの出力が停止する。レーザ光ＡＬが出力されていない場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、およびステップＳ１０４の終了後は、制御はステップＳ１０５に進む。
　ステップＳ１０５において、制御部５は、表示部６へ指示信号を出力し、光ファイバ１３０の折損を報知するための文字や記号などを表示させる。その後制御は終了する。
　一方、第１反射光ＲＬ１の強度が第１閾値より大きい場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）は、制御はステップＳ１０６に進む。このとき、制御部５は、光ファイバ１３０が折れていないと判断していることになる。
　ステップＳ１０６において、制御部５は、第２反射光ＲＬ２の強度が所定の屈曲閾値以下であるか否かを判定する。第２反射光ＲＬ２の強度が所定の屈曲閾値以下の場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、制御はステップＳ１０７に進む。ここで、屈曲閾値は、カテーテル部１１０が想定していない誤った部分に挿入されている場合の参照設定値である。なお、参照設定値は配列などによってテーブルまたは関数として制御部５の記憶部に記憶されている。これにより、制御部５は、入力された値から光ファイバ１３０の曲げ量を算出でき、曲げ量に関する参照設定値との比較によって曲げ量の大きさを判断できる。ここでは、制御部５は、光ファイバ１３０が想定される曲げ量以上の異常状態の曲げ量で曲がっていると判断していることになる。ここで、曲げ量とは、光ファイバ１３０の曲げの程度を示す量である。曲げ量は、たとえば光ファイバ１３０が曲がっていることによって生じる伝送損失（曲げ損失）の増加量として表すことができ、光ファイバ１３０の全長において生じている曲げ損失の総和として表すことができるものである。本実施形態において屈曲閾値は、例えば１ｄＢの曲げ損失を受けた場合の光強度に相当する値である。
　ステップＳ１０７において、制御部５は、表示部６へ指示信号を出力し、光ファイバ１３０の曲げ量が異常状態であることを報知するための文字や記号などを表示させる。その後制御はステップＳ１０１に戻る。
　一方、第２反射光ＲＬ２の強度が所定の屈曲閾値より大きい場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、制御はステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８において、制御部５は、第２反射光ＲＬ２の強度が第２閾値以下であるか否かを判定する。第２反射光ＲＬ２の強度が第２閾値以下である場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、制御はステップＳ１０９に進む。このとき、制御部５は、光ファイバ１３０が所定の曲げ量以上の曲げ量で曲がっていると判断していることになる。ここで、曲げ量の定義は、上述した定義と同様である。
　ステップＳ１０９において制御部５は、表示部６へ指示信号を出力し、光ファイバ１３０の曲げ量が大きいことを報知するための文字や記号などを表示させる。その後制御はステップＳ１０１に戻る。一方、第２反射光ＲＬ２の強度が第２閾値より大きい場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）は、制御はステップＳ１０１に戻る。
　第１制御例では、光ファイバ１３０の曲げに対して第２試験光ＴＬ２よりも鈍感である第１試験光ＴＬ１の受光強度が第１閾値以下である場合に、光ファイバ１３０が折れていると判断する。一方、第１試験光ＴＬ１の受光強度が第１閾値より大きい場合には、光ファイバ１３０は折れていないと判断する。これにより、光ファイバ１３０の折損と屈曲とを区別して検知できるという効果が得られる。判断を行うための参照設定値となる第１閾値は、事前実験などの結果によって、光ファイバ１３０が折れていると判断できる程度の小さい値に設定され、制御部５の記憶部に記憶されている。
　また、第１制御例では、光ファイバ１３０が折れていると判断し、かつレーザ光ＡＬが出力されている場合は、レーザ光ＡＬの出力を停止する。これにより、光ファイバ１３０の折損箇所から意図せずレーザ光ＡＬが出力されることが防止されるという効果が得られる。また、光ファイバ１３０が折れていると判断した場合は、光ファイバ１３０の折損をレーザ焼灼装置１０００のオペレータに報知できるという効果が得られる。
　また、カテーテル部１１０を人体や生物の体内に挿入した場合を想定すると、気道、食道、または血管が急激に曲がる箇所はほぼ共通である。そのため、カテーテル部１１０において通常想定される通過経路での光ファイバ１３０の曲げ損失はほぼ導出できる。この点から、通常想定される通過経路における光ファイバ１３０の曲げ損失以上の曲げ損失が生じた場合、カテーテル部１１０が本来挿入されることが想定されていない誤った部分に挿入されている可能性がある。そのため、第１制御例では、第１反射光ＲＬ１の受光強度が第１閾値より大きく、かつ第２反射光ＲＬ２の強度が屈曲閾値以下である場合に、カテーテル部１１０が誤った方向に挿入されて光ファイバ１３０が想定される曲げ量以上に急激に曲がっているか否か、または挿入した部分のいずれかの場所で引っかかって急な曲げが生じているか否かを検知できる。したがって、異常状態の曲げ量で曲がっていると判断した場合に、これをオペレータに報知でき、カテーテル部１１０を使用する際の安全性を向上できるという効果が得られる。なお、判断を行うための参照設定値となる屈曲閾値は、事前実験などの結果によって、光ファイバ１３０の曲げ量が、オペレータに異常状態を報知すべき程度である場合に相当する値に設定され、制御部５の記憶部に記憶されている。
　また、第１制御例では、第１試験光ＴＬ１の受光強度が第１閾値より大きく、かつ第２反射光ＲＬ２の強度が屈曲閾値より大きく第２閾値以下である場合に、光ファイバ１３０が所定の曲げ量以上の曲げ量で曲がっていると判断し、これをオペレータに報知できるという効果が得られる。判断を行うための参照設定値となる第２閾値は、事前実験などの結果によって、光ファイバ１３０の曲げ量が、オペレータに報知すべき程度である場合に相当する値に設定され、制御部５の記憶部に記憶されている。
（第２制御例）
　図４は、第２制御例のフロー図である。この制御フローは、制御部５がＬＤ１ａ，１ｂへ駆動電流を供給し、第１試験光ＴＬ１および第２試験光ＴＬ２が出力されている状態で実行される。
　はじめに、ステップＳ２０１において、制御部５は、第１制御例のステップＳ１０１と同様に、第１反射光ＲＬ１の強度と第２反射光ＲＬ２の強度とを検知する。つづいて、ステップＳ２０２において、制御部５は、第１制御例のステップＳ１０２と同様に、第１反射光ＲＬ１の強度が第１閾値以下であるか否かを判定する。第１反射光ＲＬ１の強度が第１閾値以下である場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）は、制御はステップＳ２０３に進む。このとき、制御部５は、光ファイバ１３０が折れていると判断していることになる。
　つづいて、ステップＳ２０３において、制御部５は、第２反射光ＲＬ２の強度が第３閾値以下であるか否かを判定する。第２反射光ＲＬ２の強度が第３閾値以下である場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）は、制御はステップＳ２０４に進む。このとき、制御部５は、光ファイバ１３０が折れているという判断を維持していることになる。
　ステップＳ２０４において、制御部５は、第１制御例のステップＳ１０３と同様に、レーザ光ＡＬが出力されているか否かを判定する。レーザ光ＡＬが出力されている場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）は、制御はステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５において、制御部５は、第１制御例のステップＳ１０４と同様に、レーザ光源にレーザ光出力停止信号を出力する。レーザ光ＡＬが出力されていない場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、またはステップＳ２０５の終了後は、制御はステップＳ２０６に進む。
　ステップＳ２０６において、制御部５は、第１制御例のステップＳ１０５と同様に、表示部６に、光ファイバ１３０の折損を報知するための文字や記号などを表示させる。その後制御は終了する。
　一方、第２反射光ＲＬ２の強度が第３閾値より大きい場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）は、制御はステップＳ２０７に進む。このとき、制御部５は、光ファイバ１３０が折れているという判断を取り消し、検知システム１０、カテーテル装置１００、またはレーザ焼灼装置１０００にシステム異常が発生していると判断していることになる。
　ステップＳ２０７において、制御部５は、レーザ光ＡＬが出力されているか否かを判定する。レーザ光ＡＬが出力されている場合（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）は、制御はステップＳ２０８に進む。ステップＳ２０８において、制御部５は、レーザ光源にレーザ光出力停止信号を出力する。レーザ光ＡＬが出力されていない場合（ステップＳ２０７：Ｎｏ）、またはステップＳ２０８の終了後は、制御はステップＳ２０９に進む。
　ステップＳ２０９において、制御部５は、表示部６へ指示信号を出力し、システム異常の発生を報知するための文字や記号などを表示させる。その後制御は終了する。
　一方、第１反射光ＲＬ１の強度が第１閾値より大きい場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）は、制御はステップＳ２１０に進む。このとき、制御部５は、光ファイバ１３０が折れていないと判断していることになる。
　つづいて、ステップＳ２１０において、制御部５は、第１制御例のステップＳ１０８と同様に、第２反射光ＲＬ２の強度が第２閾値以下であるか否かを判定する。第２反射光ＲＬ２の強度が第２閾値以下である場合（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）は、制御はステップＳ２１１に進む。このとき、制御部５は、光ファイバ１３０が所定の曲げ量以上の曲げ量で曲がっていると判断していることになる。
　ステップＳ２１１において、制御部５は、表示部６へ指示信号を出力し、光ファイバ１３０の曲げ量が大きいことを報知するための文字や記号などを表示させる。その後制御はステップＳ２０１に戻る。一方、第２反射光ＲＬ２の強度が第２閾値より大きい場合（ステップＳ２１０：Ｎｏ）は、制御はステップＳ２０１に戻る。
　第２制御例では、第１制御例と同様の各種効果が得られる。さらに、第２制御例では、第１反射光ＲＬ１の受光強度が第１閾値以下である場合に、光ファイバ１３０が折れていると判断する。しかし、第２反射光ＲＬ２の受光強度が第３閾値より大きい場合は、光ファイバ１３０が折れているという判断を取り消し、検知システム１０、カテーテル装置１００、またはレーザ焼灼装置１０００にシステム異常が発生していると判断する。光ファイバ１３０の曲げに鈍感な第１反射光ＲＬ１の受光強度が第１閾値以下であるにもかかわらず、光ファイバ１３０の曲げに敏感な第２反射光ＲＬ２の受光強度が第３閾値より大きいという状態は、光ファイバ１３０に屈曲または折損が生じている状態には該当せず、何らかのシステム異常が発生している状況と考えられる。したがって、第２制御例では、システム異常が発生していると判断し、オペレータに報知できる。判断を行うための参照設定値となる第３閾値は、たとえば第２閾値と同じ値に設定され、制御部５の記憶部に記憶されている。
（第３制御例）
　図５は、第３制御例のフロー図である。この制御フローは、制御部５がＬＤ１ａ，１ｂへ駆動電流を供給し、第１試験光ＴＬ１および第２試験光ＴＬ２が出力されている状態で実行される。
　はじめに、ステップＳ３０１において、制御部５は、第１反射光ＲＬ１の強度と第２反射光ＲＬ２の強度とを検知する。つづいて、ステップＳ３０２において、制御部５は、第２反射光ＲＬ２の強度が第２閾値以下であるか否かを判定する。第２反射光ＲＬ２の強度が第２閾値以下である場合（ステップＳ３０２：Ｙｅｓ）は、制御はステップＳ３０３に進む。このとき、制御部５は、光ファイバ１３０が所定の曲げ量以上の曲げ量で曲がっていると判断していることになる。
　つづいて、ステップＳ３０３において、制御部５は、第１反射光ＲＬ１の強度が第１閾値以下であるか否かを判定する。第１反射光ＲＬ１の強度が第１閾値以下である場合（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）は、制御はステップＳ３０４に進む。このとき、制御部５は、光ファイバ１３０が所定の曲げ量以上の曲げ量で曲がっているという判断を取り消し、光ファイバ１３０が折れていると判断していることになる。
　ステップＳ３０４において、制御部５は、レーザ光ＡＬが出力されているか否かを判定する。レーザ光ＡＬが出力されている場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）は、制御はステップＳ３０５に進む。ステップＳ３０５において、制御部５は、レーザ光源にレーザ光出力停止信号を出力する。レーザ光ＡＬが出力されていない場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、またはステップＳ３０５の終了後は、制御はステップＳ３０６に進む。
　ステップＳ３０６において、制御部５は、表示部６に、光ファイバ１３０の折損を報知するための文字や記号などを表示させる。その後制御は終了する。
　なお、第１反射光ＲＬ１の強度が第１閾値より大きい場合（ステップＳ３０３：Ｎｏ）は、制御はステップＳ３０１に戻る。このとき、制御部５は、光ファイバ１３０が所定の曲げ量以上の曲げ量で曲がっているという判断を維持していることになる。
　一方、第２反射光ＲＬ２の強度が第２閾値より大きい場合（ステップＳ３０２：Ｎｏ）は、制御はステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０７において、制御部５は、第１反射光ＲＬ１の強度が第１閾値以下であるか否かを判定する。第１反射光ＲＬ１の強度が第１閾値以下である場合（ステップＳ３０７：Ｙｅｓ）は、制御はステップＳ３０８に進む。このとき、制御部５は、検知システム１０、カテーテル装置１００、またはレーザ焼灼装置１０００にシステム異常が発生していると判断していることになる。
　ステップＳ３０８において、制御部５は、レーザ光ＡＬが出力されているか否かを判定する。レーザ光ＡＬが出力されている場合（ステップＳ３０８：Ｙｅｓ）は、制御はステップＳ３０９に進む。ステップＳ３０９において、制御部５は、レーザ光源にレーザ光出力停止信号を出力する。レーザ光ＡＬが出力されていない場合（ステップＳ３０８：Ｎｏ）、またはステップＳ３０９の終了後は、制御はステップＳ３１０に進む。
　ステップＳ３１０において、制御部５は、表示部６へ指示信号を出力し、システム異常の発生を報知するための文字や記号などを表示させる。その後制御は終了する。
　他方、第１反射光ＲＬ１の強度が第１閾値より大きい場合（ステップＳ３０７：Ｎｏ）は、制御はステップＳ３０１に戻る。このとき、制御部５は、光ファイバ１３０が折れていないと判断していることになる。
　第３制御例では、第１制御例と同様の各種効果が得られる。さらに、第３制御例では、第２反射光ＲＬ２の受光強度が第２閾値より大きく、かつ第１反射光ＲＬ１の受光強度が第１閾値以下の場合は、検知システム１０、カテーテル装置１００、またはレーザ焼灼装置１０００にシステム異常が発生していると判断する。第２制御例の場合と同様に、第１反射光ＲＬ１の受光強度が第１閾値以下であるにもかかわらず、第２反射光ＲＬ２の受光強度が第２閾値より大きいという状態は、何らかのシステム異常が発生している状況と考えられる。したがって、第３制御例では、システム異常が発生していると判断し、オペレータに報知できる。
（第４制御例）
　図６は、第４制御例のフロー図である。この制御フローは、制御部５がＬＤ１ａ、１ｂへ駆動電流を供給し、第１試験光ＴＬ１および第２試験光ＴＬ２が出力されている状態で実行される。
　はじめに、ステップＳ４０１において、制御部５は、第１反射光ＲＬ１の強度と第２反射光ＲＬ２の強度とを検知する。つづいて、ステップＳ４０２において、制御部５は、第２反射光ＲＬ２の強度が急激に低下したか否かを判定する。第２反射光ＲＬ２の強度が急激に低下していないと判定した場合（ステップＳ４０２：Ｎｏ）は、制御はステップＳ４０１に戻る。第２反射光ＲＬ２の強度が急激に低下したと判定した場合（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）は、制御はステップＳ４０３に進む。
　急激な低下の判定は、たとえば以下のように行う。すなわち、制御部５は、ステップＳ４０１における第１反射光ＲＬ１の強度と第２反射光ＲＬ２の強度との検知を所定の時間周期で繰り返し行い、１時間周期当たりの第２反射光ＲＬ２の強度の低下が所定量以上である場合に、第２反射光ＲＬ２の強度が急激に低下したと判定する。なお、第２反射光ＲＬ２の強度が急激に低下したと判定する基準は、これに限定されない。たとえば、カテーテル装置１００が、カテーテル部１１０の体内への挿入長さを検知する機構を備えている場合は、単位挿入長さ当たりの第２反射光ＲＬ２の強度の低下が所定量以上である場合に、第２反射光ＲＬ２の強度が急激に低下したと判定してもよい。
　つづいて、ステップＳ４０３において、制御部５は、第１反射光ＲＬ１の強度が第１閾値以下であるか否かを判定する。第１反射光ＲＬ１の強度が第１閾値以下である場合（ステップＳ４０３：Ｙｅｓ）は、制御はステップＳ４０４に進む。このとき、制御部５は、光ファイバ１３０が折れていると判断していることになる。
　ステップＳ４０４において、制御部５は、レーザ光ＡＬが出力されているか否かを判定する。レーザ光ＡＬが出力されている場合（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）は、制御はステップＳ４０５に進む。ステップＳ４０５において、制御部５は、レーザ光源にレーザ光出力停止信号を出力する。レーザ光ＡＬが出力されていない場合（ステップＳ４０４：Ｎｏ）、またはステップＳ４０５の終了後は、制御はステップＳ４０６に進む。
　ステップＳ４０６において、制御部５は、表示部６に、光ファイバ１３０の折損を報知するための文字や記号などを表示させる。その後制御は終了する。
　一方、第１反射光ＲＬ１の強度が第１閾値より大きい場合（ステップＳ４０３：Ｎｏ）は、制御はステップＳ４０１に戻る。このとき、制御部５は、光ファイバ１３０が曲がっていると判断していることになる。
　第４制御例では、光ファイバ１３０の折損と屈曲とを区別して検知できるという効果が得られる。さらに、第４制御例では、光ファイバ１３０の折損箇所から意図せずレーザ光ＡＬが出力されることが防止されるという効果が得られる。また、光ファイバ１３０が折れていると判断した場合は、光ファイバ１３０の折損をレーザ焼灼装置１０００のオペレータに報知できるという効果が得られる。
　なお、第３制御例や第４制御例に対して、第１制御例と同様に、第１反射光ＲＬ１の受光強度が第１閾値より大きく、かつ第２反射光ＲＬ２の強度が第２閾値以下である場合に、光ファイバ１３０が所定の曲げ量以上の曲げ量で曲がっていると判断し、これをオペレータに報知する制御を追加してもよい。
　なお、第２、第３、第４制御例に対して、第１制御例と同様に、第１反射光ＲＬ１の受光強度が第１閾値より大きく、かつ第２反射光ＲＬ２の強度が屈曲閾値以下である場合に、光ファイバ１３０が異常状態の曲げ量で曲がっていると判断し、これをオペレータに報知する制御を追加してもよい。
　また、第４制御例においては、第２反射光ＲＬ２の強度が急激に低下する一方、第１反射光ＲＬ１の強度が第１閾値より大きい場合、光ファイバ１３０が小さい曲げ半径で曲がっていることを示している。本検知システム１０を備えるカテーテル装置１００が血液に挿入するカテーテル装置である場合、この状況はカテーテル部１１０の先端部が、血管が急激に曲がっている部分に差し掛かっていることを示す。第２反射光ＲＬ２の低下の状態から曲げ量に関する情報が得られる。これにより、曲げ量に関する情報からカテーテル部１１０の先端部が位置する血管の形状に関する情報、すなわち光ファイバが挿入される対象の形状に関する情報を得ることもできる。
　上記実施形態では、検知システムは２つの光源と２つの受光部とを備えているが、検知システムは３つ以上の光源と３つ以上の受光部とを備えていてもよい。この場合、各光源は互いに波長および光ファイバの曲げ損失が異なる試験光をそれぞれ出力する。反射体は光ファイバを伝搬した試験光のそれぞれを該光ファイバの先端部側で反射する。各受光部は反射体により反射された光である複数の反射光のそれぞれを基端部側で受光する。判断部は、受光部のそれぞれにおける反射光の受光強度に基づいて、光ファイバが曲がっているか折れているかを判断する。また、光源については、広帯域の光を出力する広帯域光源を用いてもよい。広帯域光源を用いる場合は、光源は１つでもよい。この場合、広帯域の光に含まれる複数の波長成分が複数の試験光に相当する。この場合、広帯域光源の使用に適した反射体やバンドパスフィルタを用いる。
　たとえば、３つの光源と３つの受光部とを備え、３つの試験光（第１試験光、第２試験光、第３試験光、波長はそれぞれλ１、λ２、λ３とする）を用いる場合について説明する。波長についてλ１＜λ２＜λ３が成り立つとし、λ１が４００ｎｍ帯の中、λ２が１３００ｎｍ帯の中、λ３が１５００ｎｍ帯の中であるとする。この場合、第１試験光で光ファイバの折損を検知し、第２試験光で例えば曲げ径が１２ｍｍ以下の屈曲を検知し、第３試験光で例えば曲げ径が１６ｍｍ以下の屈曲を検知できる。このように、互いに波長および曲げ損失が異なる複数の試験光を用いることによって、より詳細に曲げ半径を推定できる。
　また、上記実施形態では、反射体が１つのＦＢＧによって構成されているが、１つの反射膜によって構成されていてもよい。また、検知システムは、複数の反射体を備え、各反射体が複数の試験光のそれぞれを反射し、複数の反射光とするように構成してもよい。複数の反射体を備える場合、たとえば或る反射体が反射膜であり、他の反射体がＦＢＧであってもよい。このような反射膜は、光ファイバ１３０の先端部１３２や、ＦＢＧの端面に設けることができる。
　ここで、反射体の反射率は大気とのフレネル反射よりも高いことが望ましい。例えば大気とのフレネル反射の１０倍すなわち４０％以上、試験光を反射する構成であること好ましい。反射体の反射帯域は特に制限されないが、光源として広帯域光源を用いる場合、少なくとも２つの波長成分を分離して反射できる必要がある。例えば反射体が複数のＦＢＧの場合、その反射バンド幅は中心反射波長に対してプラスマイナス１０ｎｍのバンド幅などが例として挙げられ、例えば１３００ｎｍ帯の一部と１５００ｎｍ帯の一部を反射する構成となるが、特にこれに限定されない。
　また、レーザ光ＡＬの波長のみ透過し、その他の波長を反射するバンドパスフィルタのようなものを形成することで、複数の試験光を反射する反射体を構成してもよい。
　また、上記実施形態では、第１受光部および第２受光部のいずれもがＰＤによって構成されているが、第１受光部および第２受光部の一方がＰＤによって構成されていてもよい。
　また、上記実施形態では、カテーテル部１１０が誤った部分に挿入されている異常状態を検知するために、第２反射光の強度を用いて異常状態の検知を行っているが、第１反射光の強度を用いて異常状態の検知を行うようにしてもよい。
　上記実施形態では、参照設定値を記憶部に記憶させているが、その他の方法によって、参照設定値を保持可能である。具体的に、制御部５の内部の回路において、ＡＤコンバータによる変換後の値を保持しておくことが可能である。また、制御部５の内部の回路において、折損を判断する閾値に相当する電圧などをアナログ回路的に印加しておくことにより、折れを判断する場合の参照設定値（第１閾値）を回路内に保持しておくことができる。また、曲げを判断する場合の参照設定値（屈曲閾値、第２閾値、第３閾値）を、テーブルまたは関数式として記憶部に記憶させておいてもよい。
　上記実施形態においては、反射体としてＦＢＧ７を用いているが、反射体を反射膜から構成することも可能である。反射体を反射膜から構成した場合、実施形態による検知システム１が外部の環境に依存しなくなるという効果を奏する。また、屈折率が異なる物質である、気体中や血液などの液体中においても調整することなく使用することが可能である。また、反射体を反射膜以外から構成した場合、フレネル反射を利用することによって、検知システム１によって空気中か液体中かの判断が可能になるため、流体検知器として使用することが可能である。
　また、光ファイバ１３０として、コアが同心円状に設けられた光ファイバを用い、光ファイバ１３０の断面中央のコアにより構成されるシングルモード（ＳＭ）部分を伝播する光を曲げ量の検知に利用することにより、モード依存性が低減できるので、曲げ量の検知の精度を向上できる。一方、ＳＭ部分よりも径が大きいコアにより構成されるマルチモード（ＭＭ）部分から出射する光を焼灼光として利用できる。このように構成された光ファイバ１３０において、感度を重視する場合、折損の検知に用いる光を基底モード（ガウシアンモード）が支配的となるように設定し、曲げ量の検知に用いる光を例えばクラッドモードなどの高次モードが支配的となるように設定してもよい。高次モードは基底モードに対して曲げに敏感であるため、感度を向上できる。反対に、精度を重視する場合は、折損の検知に用いる光を高次モードが支配的となるように設定し、曲げ量の検知に用いる光を基底モードが支配的となるように設定することが好ましい。これにより、基底モードは、曲げ損失のモード依存性を考慮しなくてもよいため、精度を向上できる。
　また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各実施形態の構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
　本発明に係る検知システム、カテーテル装置、およびレーザ焼灼装置は、カテーテルを患者の体内に挿入し、光ファイバの先端から焼灼用のレーザ光を出力させて患部などの対象箇所に向かって照射し、治療を行うのに有用である。
１ａ，１ｂ　ＬＤ
２ａ，２ｂ　ＰＤ
３ａ，３ｂ，３ｃ　光合分波器
４ａ，４ｂ　バンドパスフィルタ
５　制御部
６　表示部
１０　検知システム
１００　カテーテル装置
１１０　カテーテル部
１２０　カテーテル本体
１３０　光ファイバ
１３１　基端部
１３２　先端部
１０００　レーザ焼灼装置
ＡＬ　レーザ光
ＲＬ１　第１反射光
ＲＬ２　第２反射光
ＴＬ１　第１試験光
ＴＬ２　第２試験光

Claims (10)

  1. 　光ファイバの基端部側に入力される、互いに波長および該光ファイバの曲げ損失が異なる複数の試験光を出力する少なくとも一つの光源と、
    　前記光ファイバを伝搬した前記試験光のそれぞれを該光ファイバの先端部側で反射する少なくとも一つの反射体と、
    　前記少なくとも一つの反射体により反射された光である複数の反射光のそれぞれを前記基端部側で受光する複数の受光部と、
    　前記複数の受光部のそれぞれにおける前記反射光の情報に基づいて、前記反射光の情報と参照設定値とを比較する判断部と、
    　を備えることを特徴とする検知システム。
  2. 　前記反射光の情報は前記受光部における前記反射光の受光強度を含み、前記参照設定値は前記受光強度の閾値であって、
    　前記判断部は、前記反射光の受光強度に基づいて、前記光ファイバが曲がっているか折れているかを判断する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の検知システム。
  3. 　前記判断部は、前記複数の反射光のうち第１試験光の反射光である第１反射光の受光強度が第１閾値以下の場合は、前記光ファイバが折れていると判断し、前記第１反射光の受光強度が前記第１閾値より大きい場合は、前記光ファイバが折れていないと判断し、前記第１反射光の受光強度が前記第１閾値より大きく、前記複数の反射光のうち前記第１試験光よりも前記光ファイバにおける曲げ損失が大きい第２試験光の反射光である第２反射光の受光強度が第２閾値以下の場合は、前記光ファイバが所定の曲げ量以上に曲がっていると判断する
    　ことを特徴とする請求項２に記載の検知システム。
  4. 　前記判断部は、前記複数の反射光のうち第２試験光の反射光である第２反射光の受光強度が急激に低下した場合、前記複数の反射光のうち前記第２試験光よりも前記光ファイバにおける曲げ損失が小さい第１試験光の反射光である第１反射光の受光強度が第１閾値以下のときは、前記光ファイバが折れていると判断し、前記第１反射光の受光強度が第１閾値より大きいときは、前記光ファイバが曲がっていると判断する
    　ことを特徴とする請求項２に記載の検知システム。
  5. 　前記第２反射光の受光強度が急激に低下した場合、前記第１反射光の受光強度が第１閾値より大きいときに、前記第２反射光の低下の状態から曲げ量に関する情報を得る
    　ことを特徴とする請求項４に記載の検知システム。
  6. 　前記反射体を複数備え、その少なくとも一つがファイバブラッググレーティングによって構成されていることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の検知システム。
  7. 　前記反射体を複数備え、その少なくとも一つが反射膜によって構成されていることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の検知システム。
  8. 　前記複数の受光部の少なくとも一つは、フォトダイオードによって構成されている
    　ことを特徴とする請求項１～７のいずれか一つに記載の検知システム。
  9. 　請求項１～８のいずれか一つに記載の検知システムと、
    　前記複数の試験光が基端部側から入力されるとともに、前記少なくとも一つの反射体が先端部側に設けられた前記光ファイバと、
    　前記光ファイバの少なくとも一部が挿入されるカテーテル本体と、を備える
    　ことを特徴とするカテーテル装置。
  10. 　請求項９に記載のカテーテル装置と、
    　前記光ファイバの基端部側に入力される、焼灼用のレーザ光を出力するレーザ光源と、を備える
    　ことを特徴とするレーザ焼灼装置。
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