WO2020203559A1 - 光ファイバの状態検知システム - Google Patents

光ファイバの状態検知システム Download PDF

Info

Publication number
WO2020203559A1
WO2020203559A1 PCT/JP2020/013355 JP2020013355W WO2020203559A1 WO 2020203559 A1 WO2020203559 A1 WO 2020203559A1 JP 2020013355 W JP2020013355 W JP 2020013355W WO 2020203559 A1 WO2020203559 A1 WO 2020203559A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
optical fiber
monitor
detection system
state detection
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/013355
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
義樹 野村
健吾 渡辺
松下　俊一
Original Assignee
古河電気工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 古河電気工業株式会社 filed Critical 古河電気工業株式会社
Priority to JP2021511871A priority Critical patent/JPWO2020203559A1/ja
Priority to EP20783586.9A priority patent/EP3949887A4/en
Priority to CN202080023719.0A priority patent/CN113631114A/zh
Publication of WO2020203559A1 publication Critical patent/WO2020203559A1/ja
Priority to US17/478,120 priority patent/US20220003634A1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/30—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
    • G01M11/33—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter being disposed at one fibre or waveguide end-face, and a light receiver at the other end-face
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B18/22—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor
    • A61B18/24—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor with a catheter
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/30—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
    • G01M11/31—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter and a light receiver being disposed at the same side of a fibre or waveguide end-face, e.g. reflectometers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00571—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for achieving a particular surgical effect
    • A61B2018/00577—Ablation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00642—Sensing and controlling the application of energy with feedback, i.e. closed loop control
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00666—Sensing and controlling the application of energy using a threshold value
    • A61B2018/00672—Sensing and controlling the application of energy using a threshold value lower
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00696—Controlled or regulated parameters
    • A61B2018/00702—Power or energy
    • A61B2018/00708—Power or energy switching the power on or off
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00773—Sensed parameters
    • A61B2018/00779—Power or energy
    • A61B2018/00785—Reflected power
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00898—Alarms or notifications created in response to an abnormal condition
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B18/22—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor
    • A61B2018/2244—Features of optical fibre cables, e.g. claddings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B18/22—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor
    • A61B2018/2247—Fibre breakage detection

Definitions

  • the present invention relates to an optical fiber state detection system.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose techniques for detecting the curvature of a tubular body such as an endoscope to be inserted into the body and estimating the curvature.
  • the optical fiber is strongly bent when the catheter is inserted, light will leak at the curved part. Therefore, for example, when performing ablation treatment with a laser beam, the light power to reach a desired portion may decrease, or light may leak out at a curved portion to ablate an unnecessary portion.
  • the present invention has been made in view of the above, and is an optical fiber state detection system capable of accurately measuring bending loss during operation of an optical fiber and determining whether or not the optical fiber is bent.
  • the purpose is to provide.
  • the optical fiber state detection system includes a first light source that outputs monitoring light for monitoring the state of the optical fiber, and the light.
  • a reflection mechanism that reflects the monitor light propagating through the fiber, a light receiving unit that receives the reflected light reflected by the reflection mechanism, and the first light source and between the light receiving unit and the reflection mechanism are provided.
  • a tap coupler to which the first light source and the light receiving unit are connected, and a control unit are provided, and the control unit detects that the light receiving intensity of the reflected light is greater than 0 and falls below a predetermined threshold value. In this case, it is characterized in that information with reduced light reception intensity is output to the outside.
  • the optical fiber state detection system includes a first light source that outputs monitoring light that monitors the state of the optical fiber, and a reflection mechanism that reflects the monitoring light that has propagated through the optical fiber.
  • a light receiving unit that receives the reflected light reflected by the reflection mechanism is provided between the first light source and the light receiving unit and the reflection mechanism, and the first light source and the light receiving unit are connected to each other. It includes a tap coupler, a second light source that outputs a caulking light, a combiner that combines the monitoring light and the ablation light, and a control unit, and includes the first light source and the second light source.
  • the light source is connected to the combiner, the combiner and the light receiving portion are connected to the tap coupler, and the monitoring light and the cauterizing light have different wavelengths, and the reflection mechanism Is transmitted through the cauterizing light, and the control unit shuts down the second light source when it detects that the received intensity of the reflected light is greater than 0 and falls below a predetermined threshold. ..
  • the optical fiber state detection system is characterized in that the wavelength of the monitoring light is a wavelength in the visible light wavelength band.
  • the optical fiber state detection system is characterized in that the monitoring light is a flat top beam.
  • the optical fiber state detection system is characterized in that the monitoring light and the cauterizing light have the same beam shape.
  • the optical fiber state detection system is characterized in that a mechanism for cutting the wavelength of the cauterizing light is provided on the front side of the light receiving portion.
  • the present invention it is possible to accurately measure the bending loss when operating the optical fiber and determine whether or not the optical fiber is bent.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a configuration example of an optical fiber state detection system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an example of bending loss characteristics of an optical fiber, and is a graph showing a relationship between a wavelength of light and bending loss of an optical fiber.
  • FIG. 3 is a schematic view showing a first configuration example for converting the monitor light into a flat top beam in the optical fiber state detection system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic view showing a second configuration example for converting the monitor light into a flat top beam in the optical fiber state detection system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a configuration example of an optical fiber state detection system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an example of bending loss characteristics of an optical fiber, and is a graph showing a relationship between a wavelength of light and bending loss of an optical fiber.
  • FIG. 3 is a
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an example of the bending loss characteristic of the optical fiber according to the core diameter of the optical fiber, and is a graph showing the relationship between the bending radius of the optical fiber and the bending loss.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the device configuration of Example 1 of FIG.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the device configuration of Example 2 of FIG.
  • FIG. 8 is a schematic view showing a configuration example of an optical fiber state detection system according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic view showing a configuration example for making the monitor light and the cauterizing light have the same beam shape in the optical fiber state detection system according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the device configuration of Example 1 of FIG.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the device configuration of Example 2 of FIG.
  • FIG. 8 is a schematic view showing a configuration example of an optical fiber state detection system according to a second embodiment of the present
  • FIG. 10 is a schematic view showing a first configuration example of the optical fiber state detection system according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic view showing a second configuration example of the optical fiber state detection system according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic view showing a third configuration example of the optical fiber state detection system according to the third embodiment of the present invention.
  • optical fiber state detection system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the present invention is not limited to the following embodiments.
  • the components in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art, or those that are substantially the same.
  • the optical fiber state detection system (hereinafter, simply referred to as “state detection system”) 1 according to the present embodiment includes a laser device 10, an optical fiber probe 30 including a reflection mechanism 31, and a laser device. It includes a connector 40 for connecting the 10 and the optical fiber probe 30, an optical fiber 50, a control unit 60, and a display unit 70.
  • the connector 40 is not essential and may be omitted.
  • the optical fiber 50 is shown by a solid line.
  • the laser device 10 includes a monitor LD11, a monitor PD12, a tap coupler 13, and an optical fiber 50 connecting them.
  • LD indicates a laser diode
  • PD indicates a photodiode.
  • the monitor LD11 is a light source (first light source) that outputs a monitor optical TL for monitoring the state of the optical fiber 50.
  • the monitor LD 11 is connected to the input side of the tap coupler 13 via an optical fiber 50.
  • a plurality of monitor LD11s that output light having different wavelengths may be arranged. Further, as the monitor LD11, a plurality of LDs that output light having different wavelengths may be used together. Further, the output of the monitor LD11 is set to, for example, 1 mW or less.
  • the wavelength of the monitoring light TL is a wavelength in the visible light wavelength band to the near infrared wavelength band (400 nm to 1500 nm), preferably a wavelength in the visible light wavelength band (400 nm to 700 nm).
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an example of bending loss characteristics of the optical fiber 50, and is a graph showing the relationship between the wavelength of light and the bending loss of the optical fiber 50.
  • the bending loss (bending loss) is defined as, for example, the amount of increase in the transmission loss when the optical fiber 50 is bent with a predetermined bending radius.
  • the bending loss of the optical fiber 50 is small on the short wavelength side and large on the long wavelength side. This is because, for example, the bending loss of the optical fiber 50 is measured by a short wavelength (visible light wavelength band) monitoring optical TL, and when it is determined to be "bent", a long wavelength (a wavelength band longer than the visible light wavelength band) is determined. ) Means that even if the optical TL for monitoring is used, it is determined that there is a bend.
  • the monitor light TL by using the light in the visible light wavelength band as the monitor light TL, it is also determined whether or not the optical fiber 50 is bent when the monitor light TL having a longer wavelength band is used. It becomes possible. For example, when it is judged that there is no bending when the monitoring light of the visible light wavelength band is used, and when it is judged that there is "bending" when the monitoring light of a longer wavelength band is used, the monitor is used. Bending loss may be overestimated by using light in a wavelength band longer than the visible light wavelength band as the optical TL.
  • the optical TL for the monitor is composed of a flat top beam (top hat beam).
  • a method of arranging a combiner 14 between the monitor LD 11 and the tap coupler 13 as shown in FIG. 3 or an optical fiber as shown by a circle in FIG. A method of applying bending to the fiber 50 to perform mode mixing, a method of applying vibration to the optical fiber 50, or the like is used.
  • the optical fiber probe 30, the connector 40, the control unit 60, and the display unit 70 are not shown.
  • the number of combiners 14 shown in FIG. 3 is not particularly limited, and may be two or more.
  • the monitor PD12 is a light receiving unit for receiving and monitoring the reflected light RL reflected by the reflection mechanism 31.
  • the monitor PD 12 is connected to the input side of the tap coupler 13 via the optical fiber 50.
  • a plurality of monitor PD12s may be arranged in the same manner as the monitor LD11, and for example, the plurality of monitors PD12 may be configured to receive light having different wavelengths output from the plurality of monitor LD11s.
  • the tap coupler 13 is arranged between the monitor LD11 and the monitor PD12 and the reflection mechanism 31.
  • a monitor LD11 and a monitor PD12 are connected to the input side of the tap coupler 13 via an optical fiber 50.
  • a connector 40 is connected to the output side of the tap coupler 13.
  • the tap coupler 13 is preferably an asymmetric tap coupler, and its synthesis ratio can be set to, for example, 99: 1, 95: 5, 90:10, 75:25, or the like. Further, in FIG. 1, the ratio of the input port to the output port of the tap coupler 13 is 2: 1, but it may be 2: 2.
  • the reflection mechanism 31 reflects the monitor light TL propagating through the optical fiber 50.
  • the reflection mechanism 31 is composed of, for example, an FBG (fiber bragg grating) or a reflection film, and is provided on the tip end side of the optical fiber 50 in the optical fiber probe 30.
  • the reflection mechanism 31 is composed of a reflection film, it is preferable that the reflection mechanism 31 is provided at the tip of the optical fiber 50.
  • the reflection mechanism 31 is composed of an FBG, it is preferable that the reflection mechanism 31 is provided slightly inside the tip of the optical fiber 50.
  • the optical fiber 50 is, for example, a multimode optical fiber.
  • the optical fiber 50 has, for example, a core diameter of 105 ⁇ m and a clad diameter of 125 ⁇ m, and is composed of a step index type optical fiber having a coating such as an acrylate coating or a polyimide coating.
  • the core diameter of the optical fiber 50 on the laser device 10 side (hereinafter referred to as “device side”) and the core diameter of the optical fiber 50 on the optical fiber probe 30 side (hereinafter referred to as “probe side”) are different from each other. You may. In this case, it is preferable that the core diameter of the optical fiber 50 on the device side is smaller than the core diameter of the optical fiber 50 on the probe side.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an example of bending loss characteristics of the optical fiber 50 according to the core diameter of the optical fiber 50, and is a graph showing the relationship between the bending radius of the optical fiber 50 and the bending loss. is there.
  • Example 1 of the figure for example, as shown in FIG. 6, a light source is provided on the device side and a power meter is provided on the probe side, the core diameter of the optical fiber 50 on the device side is 105 ⁇ m, and the optical fiber 50 on the probe side. It is assumed that the core diameter of the device is 150 ⁇ m.
  • a cauterizing line in which a cauterizing LD described later is arranged instead of the monitor LD11 in FIG. 1 is assumed.
  • Example 2 of FIG. 5 for example, as shown in FIG. 7, a light source is provided on the device side and a power meter is provided on the probe side, the core diameter of the optical fiber 50 on the device side is 105 ⁇ m, and two connectors on the probe side. It is assumed that the core diameter of the optical fiber 50 between the 40s is 150 ⁇ m, and the core diameter of the optical fiber 50 between the connector 40 on the probe side and the power meter is 105 ⁇ m. In this example 2, the reflection monitor system line shown in FIG. 1 is assumed. Further, in Example 3 of the figure, for example, in FIG. 6, it is assumed that the core diameters of the optical fibers 50 on the device side and the probe side are both 105 ⁇ m.
  • the control unit 60 includes a calculation unit and a storage unit (not shown).
  • the arithmetic unit performs various arithmetic processes for controlling the control executed by the control unit 60 and realizing the functions of the control unit 60.
  • the CPU Central Processing Unit
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • the storage unit is, for example, a part composed of a ROM (Read Only Memory) in which various programs and data used by the arithmetic unit for performing arithmetic processing are stored, and work when the arithmetic unit performs arithmetic processing. It is provided with a part composed of a RAM (Random Access Memory) used for storing the space and the result of the arithmetic processing of the arithmetic unit.
  • RAM Random Access Memory
  • control unit 60 has an input unit (not shown) that receives an input such as a current signal from the monitor PD12, a drive current to the monitor LD11, and a display unit 70 based on the results of various arithmetic processes. It is equipped with an output unit (not shown) that outputs instruction signals and various information.
  • the display unit 70 displays various information such as characters and symbols for outputting various information to the operator of the laser device 10 and warns the operator by an alarm. It is a part to be performed, and is composed of, for example, a liquid crystal display.
  • the control unit 60 when the control unit 60 detects that the light receiving intensity of the reflected light RL received by the monitor PD12 is greater than 0 and falls below a predetermined threshold value, the light receiving intensity is reduced. Outputs the reduced information to the outside. Specifically, the control unit 60 outputs information to the display unit 70 that the light receiving intensity has decreased. In this case, the control unit 60 can determine that the optical fiber 50 in the optical fiber probe 30 is bent. The control unit 60 may notify the outside (operator) of a decrease in the light receiving intensity, that is, the occurrence of bending of the optical fiber 50 by sounding an alarm or the like by the display unit 70. As the above-mentioned predetermined threshold value, the value of the light receiving intensity when 10% or 1 dB is attenuated can be set from the value of the light receiving intensity in the normal state.
  • control unit 60 increases the light receiving intensity of the reflected light RL when the rate of change in the light receiving intensity of the reflected light RL is large within a certain period of time, for example, when the light receiving intensity of the reflected light RL suddenly decreases within a short time. Even if it does not fall below the predetermined threshold value, it may be determined that the optical fiber 50 in the optical fiber probe 30 is bent.
  • the bending loss during operation of the optical fiber 50 is accurately measured, and when the received light intensity of the reflected light decreases, the light is received. Since the information on the decrease in strength can be output, it is possible to determine whether or not the optical fiber 50 is bent.
  • the optical fiber state detection system 1 includes a laser device 10A, an optical fiber probe 30A, a connector 40 for connecting the laser device 10A and the optical fiber probe 30A, and an optical fiber 50.
  • a control unit 60 and a display unit 70 are provided.
  • the configurations of the connector 40, the optical fiber 50, the control unit 60, and the display unit 70 in the figure are the same as those in the first embodiment (see FIG. 1) described above.
  • the laser device 10A includes a monitor LD11, a cauterization LD15, a combiner 16, a monitor PD12, a tap coupler 13, and an optical fiber 50 connecting them. Further, the optical fiber probe 30A includes a reflection mechanism 31. The optical fiber probe 30A further includes a side irradiation mechanism that changes the traveling direction of the ablation light TL2 that has passed through the reflection mechanism 31 to a different direction from the traveling direction before passing through the reflection mechanism 31. You may be.
  • the monitor LD11 is a light source (first light source) that outputs a monitor optical TL1 for monitoring the state of the optical fiber 50.
  • the LD11 for monitoring is connected to the input side of the combiner 16 via an optical fiber 50.
  • the monitor PD 12 is connected to the input side of the tap coupler 13 via the optical fiber 50.
  • a plurality of monitor LD11s that output light having different wavelengths may be arranged. Further, for example, when two monitor LD11s are used, one monitor LD11 outputs light having a wavelength band shorter than the wavelength band of the cauterizing light TL2, and the other monitoring LD11 outputs light having a wavelength band shorter than that of the cauterizing light TL2. It is preferable that the light is output in a wavelength band longer than that in the wavelength band. In this way, bending loss is estimated by outputting light having a shorter wavelength than the cauterizing light TL2 from one monitor LD11 and outputting light having a longer wavelength than the cauterizing light TL2 from the other monitor LD11. The accuracy is improved.
  • the cauterizing LD15 is a light source (second light source) that outputs the cauterizing light TL2.
  • the ablation LD15 is connected to the input side of the combiner 16 via an optical fiber 50.
  • the ablation light TL2 output from the ablation LD15 is light in a wavelength band called a so-called "living body window", that is, a wavelength band of 600 nm to 1500 nm. It is the light of.
  • the cauterizing light TL2 has a wavelength different from that of the monitor light TL1.
  • the output of the ablation LD15 is set to, for example, 0.1 W or more.
  • the monitor light TL1 and the cauterization light TL2 have the same beam shape. This is because the bending loss of the optical fiber 50 is mode-dependent, and the value may change when the bending loss is measured by different light sources having different beam shapes.
  • the monitor light TL1 and the beam shape of the ablation light TL2 are on the upstream side of the laser device 10B.
  • the specific configuration of the optical component 17 shown in the figure is not particularly limited, and may be, for example, an isolator, a filter, or other component made of an optical fiber.
  • the combiner 16 combines the monitor light TL1 and the cauterization light TL2.
  • the combiner 16 is composed of, for example, a WDM (wavelength division multiplexing) coupler, a combiner, a tap coupler, a space-coupled optical system, and the like.
  • the combiner 16 is connected to the input side of the tap coupler 13 via an optical fiber 50.
  • the reflection mechanism 31 is composed of, for example, an FBG or a reflective film, reflects the monitor light TL1, transmits the cauterizing light TL2, and irradiates the cauterizing light TL2 to the outside.
  • the control unit 60 when the control unit 60 detects that the light receiving intensity of the reflected light RL received by the monitor PD12 is greater than 0 and falls below a predetermined threshold value, the light receiving intensity is reduced. Outputs the reduced information to the outside. Specifically, the control unit 60 outputs information to the display unit 70 that the light receiving intensity has decreased. In this case, the control unit 60 can determine that the optical fiber 50 in the optical fiber probe 30A is bent. The control unit 60 may notify the outside (operator) of the decrease in the light receiving intensity, that is, the occurrence of bending of the optical fiber 50 by sounding an alarm or the like by the display unit 70. Alternatively, the control unit 60 may stop the output of the ablation light TL2 by shutting down the ablation LD15.
  • the predetermined threshold value described above can be set by the same method as in the first embodiment.
  • the bending loss during operation of the optical fiber 50 is accurately measured, and when the received light intensity of the reflected light decreases, the light receiving intensity is reduced. Since it is possible to output the reduced information, it is possible to determine whether or not the optical fiber 50 is bent. Further, according to the state detection system 1A, when the optical fiber 50 is bent, the LD15 for ablation is shut down and the output of the optical TL2 for ablation is stopped, so that an unnecessary part is ablated. It can be suppressed from being damaged.
  • the laser device 10C of the optical fiber state detection system 1C which is the first configuration example, includes a light source 18, a monitor PD 12, a cauterizing optical cut mechanism 19, and a tap coupler 13. ing.
  • the configuration of the monitor PD 12 and the tap coupler 13 in the figure is the same as that of the first embodiment (see FIG. 1) described above.
  • the light source 18 outputs the monitor light TL1 and the cauterizing light TL2.
  • the light source 18 is connected to the input side of the tap coupler 13 via an optical fiber 50. Further, the monitor PD 12 is connected to the cauterizing optical cut mechanism 19 via the optical fiber 50.
  • the ablation optical cut mechanism 19 is arranged between the monitor PD12 and the tap coupler 13.
  • the ablation optical cut mechanism 19 is composed of, for example, a filter, a WDM coupler, or the like.
  • a part of the caulking optical TL2 propagates toward the monitor PD12. It may end up.
  • the monitor PD12 has a light receiving sensitivity even at the wavelength of the ablation light TL2, when the ablation light TL2 covers the monitor light TL1 and inputs to the monitor PD12, the monitor PD12 displays the monitor light TL1.
  • the cauterizing light cut mechanism 19 on the front side of the monitor PD12, it is possible to input only the light of a specific wavelength (reflected light RL caused by the monitor light TL1) to the monitor PD12.
  • the laser device 10D of the optical fiber state detection system 1D which is the second configuration example, includes a light source 18, a monitor PD12, a cauterization PD20, a cauterization optical cut mechanism 19, and a tap coupler 13A. , 13B, and so on.
  • the configuration of the light source 18, the monitor PD12, and the cauterizing light cut mechanism 19 in the figure is the same as that of the first configuration example (see FIG. 10) described above.
  • the light source 18 is connected to the tap coupler 13B via the optical fiber 50. Further, the monitor PD 12 is connected to the cauterizing optical cut mechanism 19 via the optical fiber 50. Further, the ablation PD 20 is connected to the tap coupler 13A via an optical fiber 50.
  • the tap coupler 13A branches the return light coming from the tap coupler 13B side into the first return light RL1 and the second return light RL2.
  • the return light includes the reflected light of the monitor light TL1 reflected by the reflection mechanism 31 (not shown) and a part of the ablation light TL2.
  • the tap coupler 13A outputs the first return light RL1 to the ablation optical cut mechanism 19 and outputs the second return light RL2 to the ablation PD20 via the optical fiber 50.
  • the output side of the tap coupler 13A is connected to the input side of the tap coupler 13B via an optical fiber 50.
  • the cauterizing light cut mechanism 19 on the front side of the monitor PD12, it is possible to input only the light of a specific wavelength (first return light RL1) to the monitor PD12.
  • the light receiving intensity of the ablation PD20 can be used to measure the intensity of the ablation light TL2.
  • the laser device 10E of the optical fiber state detection system 1E which is a third configuration example, includes a light source 18, a monitor PD12, a cauterization PD20, a WDM coupler 21, and a tap coupler 13B.
  • the configuration of the light source 18, the monitor PD12, the ablation PD20, and the tap coupler 13B in the figure is the same as that of the second configuration example (see FIG. 11) described above.
  • the light source 18 is connected to the tap coupler 13B via the optical fiber 50. Further, the monitor PD12 is connected to the WDM coupler 21 via the optical fiber 50. Further, the ablation PD 20 is connected to the WDM coupler 21 via an optical fiber 50.
  • the WDM coupler 21 demultiplexes the first return light RL1 and the second return light RL2. Then, the WDM coupler 21 outputs the first return light RL1 to the monitor PD12 and outputs the second return light RL2 to the ablation PD20 via the optical fiber 50.
  • the output side of the WDM coupler 21 is connected to the input side of the tap coupler 13B via an optical fiber 50.
  • optical fiber bending detection system according to the embodiment of the present invention has been specifically described above in terms of the embodiment of the invention, but the gist of the present invention is not limited to these descriptions, and the patent. It must be broadly interpreted based on the statement of claims. Needless to say, various changes, modifications, etc. based on these descriptions are also included in the gist of the present invention.
  • the laser devices 10, 10A, 10B, 10C, 10D, and 10E have been described assuming that they are used in a medical catheter or the like, but the laser devices 10, 10A, 10B, 10C, 10D have been described. , 10E is not limited to medical use.
  • the reflection mechanism 31 is the tip and base end of the optical fiber 50 in the optical fiber probe 30. It may be provided between (on the way). Thereby, it is possible to determine whether or not the optical fiber 50 at which the reflection mechanism 31 is provided is bent.
  • the present invention is suitable for application to the bending detection of an optical fiber used in a medical optical fiber probe.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

光ファイバを動作させている際の曲げロスを正確に測定し、光ファイバの曲がりの有無を判定することができる光ファイバの状態検知システムの提供を目的とする。光ファイバの状態検知システム１は、光ファイバ５０の状態をモニタするモニタ用光ＴＬを出力するモニタ用ＬＤ１１と、光ファイバ５０を伝搬したモニタ用光ＴＬを反射する反射機構３１と、反射機構３１によって反射された反射光ＲＬを受光するモニタＰＤ１２と、モニタ用ＬＤ１１およびモニタＰＤ１２と、反射機構３１との間に設けられ、モニタ用ＬＤ１１およびモニタＰＤ１２が接続されたタップカプラ１３と、制御部６０と、を備え、制御部６０が、反射光ＲＬの受光強度が所定の閾値を下回ったことを検知した場合、光ファイバ５０に曲がりが発生していると判定する。

Description

光ファイバの状態検知システム
　本発明は、光ファイバの状態検知システムに関する。
　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。このような医療用の光ファイバプローブ等では、カテーテルの細径化に伴って光ファイバの径も細くなるため、患者の体内に挿入する際に光ファイバが強く曲げられたり、折れたりする危険がある。
　例えば特許文献１，２には、体内に挿入する内視鏡等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。
特開２００１－１６９９９８号公報 特開２０１５－１８１６４３号公報
　カテーテルの挿入時に光ファイバが強く曲げられた場合、湾曲部で光が漏れ出してしまう。そのため、例えばレーザ光による焼灼治療を行う際に、所望の部位に到達する光パワーが低下したり、湾曲部における光の漏れ出しによって不必要な部位の焼灼が行われたりする可能性がある。
　そのため、カテーテルの挿入時、すなわち光ファイバを動作させている際の曲げロスを正確に測定し、光ファイバの曲がりの有無を判定する技術が求められていた。しかしながら、前記した特許文献１，２には、このような技術は開示されていなかった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光ファイバを動作させている際の曲げロスを正確に測定し、光ファイバの曲がりの有無を判定することができる光ファイバの状態検知システムを提供することを目的とする。
　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光ファイバの状態検知システムは、光ファイバの状態をモニタするモニタ用光を出力する第一の光源と、前記光ファイバを伝搬した前記モニタ用光を反射する反射機構と、前記反射機構によって反射された反射光を受光する受光部と、前記第一の光源および前記受光部と前記反射機構との間に設けられ、前記第一の光源および前記受光部が接続されたタップカプラと、制御部と、を備え、前記制御部は、前記反射光の受光強度が０より大きく所定の閾値を下回ったことを検知した場合、受光強度が低下した情報を外部に出力することを特徴とする。
　本発明の一態様に係る光ファイバの状態検知システムは、光ファイバの状態をモニタするモニタ用光を出力する第一の光源と、前記光ファイバを伝搬した前記モニタ用光を反射する反射機構と、前記反射機構によって反射された反射光を受光する受光部と、前記第一の光源および前記受光部と前記反射機構との間に設けられ、前記第一の光源および前記受光部が接続されたタップカプラと、焼灼用光を出力する第二の光源と、前記モニタ用光と前記焼灼用光を合波する合波器と、制御部と、を備え、前記第一の光源および前記第二の光源は、前記合波器に接続され、前記合波器および前記受光部は、前記タップカプラに接続され、前記モニタ用光と前記焼灼用光とは、異なる波長を有し、前記反射機構は、前記焼灼用光を透過し、前記制御部は、前記反射光の受光強度が０より大きく所定の閾値を下回ったことを検知した場合、前記第二の光源をシャットダウンすることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る光ファイバの状態検知システムは、前記モニタ用光の波長が、可視光波長帯域の波長であることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る光ファイバの状態検知システムは、前記モニタ用光が、フラットトップビームであることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る光ファイバの状態検知システムは、前記モニタ用光および前記焼灼用光が、同じビーム形状であることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る光ファイバの状態検知システムは、前記受光部の手前側に、前記焼灼用光の波長をカットする機構が設けられていることを特徴とする。
　本発明によれば、光ファイバを動作させている際の曲げロスを正確に測定し、光ファイバの曲がりの有無を判定することができる。
図１は、本発明の第１実施形態に係る光ファイバの状態検知システムの構成例を示す概略図である。 図２は、光ファイバの曲げロス特性の一例を説明するための図であり、光の波長と光ファイバの曲げロスとの関係を示すグラフである。 図３は、本発明の第１実施形態に係る光ファイバの状態検知システムにおいて、モニタ用光をフラットトップビームにするための第１の構成例を示す概略図である。 図４は、本発明の第１実施形態に係る光ファイバの状態検知システムにおいて、モニタ用光をフラットトップビームにするための第２の構成例を示す概略図である。 図５は、光ファイバのコア径に応じた光ファイバの曲げロス特性の一例を説明するための図であり、光ファイバの曲げ半径と曲げロスとの関係を示すグラフである。 図６は、図５の例１の装置構成例を示す図である。 図７は、図５の例２の装置構成例を示す図である。 図８は、本発明の第２実施形態に係る光ファイバの状態検知システムの構成例を示す概略図である。 図９は、本発明の第２実施形態に係る光ファイバの状態検知システムにおいて、モニタ用光および焼灼用光を同じビーム形状にするための構成例を示す概略図である。 図１０は、本発明の第３実施形態に係る光ファイバの状態検知システムの第１の構成例を示す概略図である。 図１１は、本発明の第３実施形態に係る光ファイバの状態検知システムの第２の構成例を示す概略図である。 図１２は、本発明の第３実施形態に係る光ファイバの状態検知システムの第３の構成例を示す概略図である。
　本発明に係る光ファイバの状態検知システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、以下の実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
（第１実施形態）
　本実施形態に係る光ファイバの状態検知システム（以下、単に「状態検知システム」という）１は、図１に示すように、レーザ装置１０と、反射機構３１を備える光ファイバプローブ３０と、レーザ装置１０および光ファイバプローブ３０を接続するコネクタ４０と、光ファイバ５０と、制御部６０と、表示部７０と、を備えている。なお、コネクタ４０は必須ではなく、省略してもよい。また、同図において、光ファイバ５０は実線で示している。
　レーザ装置１０は、モニタ用ＬＤ１１と、モニタＰＤ１２と、タップカプラ１３と、これらを接続する光ファイバ５０と、を備えている。なお、「ＬＤ」はレーザダイオードのことを示し、「ＰＤ」はフォトダイオードのことを示している。
　モニタ用ＬＤ１１は、光ファイバ５０の状態をモニタするためのモニタ用光ＴＬを出力する光源（第一の光源）である。モニタ用ＬＤ１１は、光ファイバ５０を介してタップカプラ１３の入力側に接続されている。
　レーザ装置１０では、波長の異なる光を出力する複数のモニタ用ＬＤ１１を配置してもよい。また、モニタ用ＬＤ１１として、波長の異なる光を出力する複数のＬＤをまとめたものを用いてもよい。また、モニタ用ＬＤ１１の出力は、例えば１ｍＷ以下に設定する。また、モニタ用光ＴＬの波長は、可視光波長帯域～近赤外波長帯域（４００ｎｍ～１５００ｎｍ）の波長とし、好ましくは可視光波長帯域（４００ｎｍ～７００ｎｍ）の波長とする。
　ここで、図２は、光ファイバ５０の曲げロス特性の一例を説明するための図であり、光の波長と光ファイバ５０の曲げロスとの関係を示すグラフである。なお、曲げロス（曲げ損失）とは、例えば所定の曲げ半径で光ファイバ５０を曲げた場合の伝送損失の増加量で定義される。
　図２に示すように、光ファイバ５０の曲げロスは、短波長側では小さく、長波長側では大きい。これは、例えば短波長（可視光波長帯域）のモニタ用光ＴＬによって光ファイバ５０の曲げロスを測定し、「曲がりあり」と判定された場合、長波長（可視光波長帯域よりも長い波長帯）のモニタ用光ＴＬを用いたとしても、「曲がりあり」と判定されるということを意味する。
　そのため、前記したように、モニタ用光ＴＬとして可視光波長帯域の光を用いることにより、それよりも長い波長帯域のモニタ用光ＴＬを用いた場合の光ファイバ５０の曲がりの有無についても判定することが可能となる。なお、例えば可視光波長帯域のモニタ用光を用いた場合は「曲がりなし」、それよりも長い波長帯域のモニタ用光を用いた場合は「曲がりあり」と判定されるような場合は、モニタ用光ＴＬとして可視光波長帯域よりも長い波長帯域の光を用いることにより、曲げロスを過大に見積もってもよい。
　モニタ用光ＴＬは、フラットトップビーム（トップハットビーム）で構成する。モニタ用光ＴＬをフラットトップビームにするには、例えば図３に示すように、モニタ用ＬＤ１１とタップカプラ１３との間にコンバイナ１４を配置する方法や、図４に円で示すように、光ファイバ５０に曲げを付与してモードミキシングを行う方法、あるいは光ファイバ５０に振動を加える方法等を用いる。
　なお、図３および図４では、光ファイバプローブ３０、コネクタ４０、制御部６０および表示部７０の図示を省略している。また、図３に示したコンバイナ１４の数は特に限定されず、２つ以上であってもよい。また、図４に示した光ファイバ５０の曲げ半径は、光ファイバ５０の長期曲げ半径（Long　Term　Bend　Radius：ＬＴＢＲ）の値（例えばｒ＝１０ｍｍ）等に設定する。図１に戻って残りの構成について説明する。
　モニタＰＤ１２は、反射機構３１によって反射された反射光ＲＬを受光してモニタするための受光部である。モニタＰＤ１２は、光ファイバ５０を介してタップカプラ１３の入力側に接続されている。また、モニタＰＤ１２は、モニタ用ＬＤ１１と同様に複数配置してもよく、例えば複数のモニタ用ＬＤ１１から出力された波長の異なる光を、複数のモニタＰＤ１２によって受光するように構成してもよい。
　タップカプラ１３は、モニタ用ＬＤ１１およびモニタＰＤ１２と、反射機構３１との間に配置されている。タップカプラ１３の入力側には、光ファイバ５０を介してモニタ用ＬＤ１１およびモニタＰＤ１２が接続されている。また、タップカプラ１３の出力側には、コネクタ４０が接続されている。タップカプラ１３は、好ましくは非対称タップカプラであり、その合成比は、例えば９９：１、９５：５、９０：１０、７５：２５等に設定することができる。また、図１では、タップカプラ１３の入力ポートと出力ポートの比が２：１であるが、２：２であってもよい。
　反射機構３１は、光ファイバ５０を伝搬したモニタ用光ＴＬを反射する。反射機構３１は、例えばＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）や反射膜により構成されており、光ファイバプローブ３０における光ファイバ５０の先端側に設けられている。なお、反射機構３１が反射膜により構成されている場合、当該反射機構３１は、光ファイバ５０の先端に設けることが好ましい。また、反射機構３１がＦＢＧにより構成されている場合、当該反射機構３１は、光ファイバ５０の先端よりもやや内側に設けることが好ましい。
　光ファイバ５０の先端側に向かって伝搬し、反射機構３１によって反射されたモニタ用光ＴＬは、反射光ＲＬとして光ファイバ５０の基端側に向かって戻るように伝搬する。そして、反射光ＲＬは、コネクタ４０およびタップカプラ１３を介してモニタＰＤ１２に入力される。
　光ファイバ５０は、例えばマルチモード光ファイバである。この光ファイバ５０は、例えばコア径１０５μｍ／クラッド径１２５μｍであり、アクリレート被膜やポリイミド被膜等の被覆を備えるステップインデックス型光ファイバにより構成される。
　なお、レーザ装置１０側（以下、「装置側」という）の光ファイバ５０のコア径と、光ファイバプローブ３０側（以下、「プローブ側」という）の光ファイバ５０のコア径とがそれぞれ異なっていてもよい。この場合、装置側の光ファイバ５０のコア径を、プローブ側の光ファイバ５０のコア径よりも小さくすることが好ましい。
　ここで、図５は、光ファイバ５０のコア径に応じた光ファイバ５０の曲げロス特性の一例を説明するための図であり、光ファイバ５０の曲げ半径と曲げロスとの関係を示すグラフである。同図の例１は、例えば図６に示すように、装置側に光源が、プローブ側にパワーメータが設けられており、装置側の光ファイバ５０のコア径が１０５μｍ、プローブ側の光ファイバ５０のコア径が１５０μｍである装置構成を想定している。この例１は、例えば図１におけるモニタ用ＬＤ１１の代わりに後記する焼灼用ＬＤを配置した、焼灼系のラインを想定している。
　図５の例２は、例えば図７に示すように、装置側に光源が、プローブ側にパワーメータが設けられており、装置側の光ファイバ５０のコア径が１０５μｍ、プローブ側の２つのコネクタ４０間の光ファイバ５０のコア径が１５０μｍ、プローブ側のコネクタ４０およびパワーメータ間の光ファイバ５０のコア径が１０５μｍである装置構成を想定している。この例２は、図１に示した反射モニタ系のラインを想定している。また、同図の例３は、例えば図６において、装置側とプローブ側の光ファイバ５０のコア径がともに１０５μｍである装置構成を想定している。
　図５に示すように、装置側の光ファイバ５０のコア径とプローブ側の光ファイバ５０のコア径とが異なる場合（例１，２参照）、両者のコア径が同じ場合（例３参照）と比較して、曲げロスがより大きくなり、曲げロスに対して敏感になることがわかる。従って、装置側とプローブ側とで光ファイバ５０のコア径を変えることにより、見かけ上の曲げロスを増加し、光ファイバ５０の曲がりの発生をより検知しやすくなる。なお、装置側とプローブ側とで光ファイバ５０のコア径が異なる場合、例えば対応表等を用いることにより、実際の曲げロスの値に対する見かけ上の曲げロスの差を補正する必要がある。
　制御部６０は、図示しない演算部および記憶部を備えている。演算部は、制御部６０が実行する制御や制御部６０の機能の実現のための各種演算処理を行うものであり、例えばＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）、またはＣＰＵおよびＦＰＧＡの両方で構成される。また、記憶部は、例えば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等が格納されるＲＯＭ（Read　Only　Memory）で構成される部分と、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等を記憶するために使用されるＲＡＭ（Random　Access　Memory）で構成される部分と、を備えている。
　また、制御部６０は、モニタＰＤ１２からの電流信号等の入力を受け付ける入力部（図示せず）と、各種演算処理の結果に基づいて、モニタ用ＬＤ１１への駆動電流や、表示部７０への指示信号や各種情報を出力する出力部（図示せず）と、を備えている。
　表示部７０は、制御部６０からの指示信号に応じて、レーザ装置１０のオペレータに対して、各種情報を出力して外部に報知するための文字や記号などの表示、またはアラームによる警告等を行う部分であり、例えば液晶ディスプレイで構成されている。
　以上のような構成を備える光ファイバの状態検知システム１において、制御部６０は、モニタＰＤ１２によって受光した反射光ＲＬの受光強度が０より大きく所定の閾値を下回ったことを検知した場合、受光強度が低下した情報を外部に出力する。具体的には、制御部６０は、表示部７０に対して受光強度が低下したという情報を出力する。この場合、制御部６０は、光ファイバプローブ３０における光ファイバ５０に曲がりが発生していると判定できる。制御部６０は、表示部７０によってアラーム等を鳴らすことにより、受光強度の低下、すなわち光ファイバ５０の曲がりの発生を外部（オペレータ）に報知してもよい。なお、上述した所定の閾値としては、正常時の受光強度の値から、１０％または１ｄＢ減衰した時の受光強度の値を設定できる。
　また、制御部６０は、例えば短い時間内で反射光ＲＬの受光強度が急激に減少した場合等、一定時間内における反射光ＲＬの受光強度の変化率が大きい場合、反射光ＲＬの受光強度が前記した所定の閾値を下回っていないとしても、光ファイバプローブ３０における光ファイバ５０に曲がりが発生していると判定してもよい。
　以上説明した第１実施形態に係る光ファイバの状態検知システム１によれば、光ファイバ５０を動作させている際の曲げロスを正確に測定し、反射光の受光光度が低下した場合に、受光強度の低下の情報を出力できるので、光ファイバ５０の曲がりの有無を判定できる。
（第２実施形態）
　本実施形態に係る光ファイバの状態検知システム１は、図８に示すように、レーザ装置１０Ａと、光ファイバプローブ３０Ａと、レーザ装置１０Ａおよび光ファイバプローブ３０Ａを接続するコネクタ４０と、光ファイバ５０と、制御部６０と、表示部７０と、を備えている。なお、同図におけるコネクタ４０、光ファイバ５０、制御部６０および表示部７０の構成は、前記した第１実施形態（図１参照）と同様である。
　レーザ装置１０Ａは、モニタ用ＬＤ１１と、焼灼用ＬＤ１５と、合波器１６と、モニタＰＤ１２と、タップカプラ１３と、これらを接続する光ファイバ５０と、を備えている。また、光ファイバプローブ３０Ａは、反射機構３１を備えている。なお、光ファイバプローブ３０Ａは、反射機構３１を透過した焼灼用光ＴＬ２の進行方向を、反射機構３１を透過する前の進行方向に対して異なる方向に変更して照射する側面照射機構を更に備えていてもよい。
　モニタ用ＬＤ１１は、光ファイバ５０の状態をモニタするためのモニタ用光ＴＬ１を出力する光源（第一の光源）である。モニタ用ＬＤ１１は、光ファイバ５０を介して合波器１６の入力側に接続されている。また、モニタＰＤ１２は、光ファイバ５０を介してタップカプラ１３の入力側に接続されている。
　レーザ装置１０では、波長の異なる光を出力する複数のモニタ用ＬＤ１１を配置してもよい。また、例えば２つのモニタ用ＬＤ１１を用いる場合、一方のモニタ用ＬＤ１１からは焼灼用光ＴＬ２の波長帯域のよりも短い波長帯域の光を出力し、他方のモニタ用ＬＤ１１からは焼灼用光ＴＬ２の波長帯域のよりも長い波長帯域の光を出力するように構成することが好ましい。このように、一方のモニタ用ＬＤ１１から焼灼用光ＴＬ２よりも短波長の光を出力し、他方のモニタ用ＬＤ１１から焼灼用光ＴＬ２よりも長波長の光を出力することにより、曲げロスの推定精度がより向上する。
　焼灼用ＬＤ１５は、焼灼用光ＴＬ２を出力する光源（第二の光源）である。焼灼用ＬＤ１５は、光ファイバ５０を介して合波器１６の入力側に接続されている。ここで、レーザ装置１０Ａを医療用カテーテルによるレーザ治療に用いる場合、焼灼用ＬＤ１５から出力される焼灼用光ＴＬ２は、いわゆる「生体の窓」と呼ばれる波長帯域の光、すなわち６００ｎｍ～１５００ｎｍの波長帯域の光である。また、焼灼用光ＴＬ２は、モニタ用光ＴＬ１とは異なる波長を有している。また、焼灼用ＬＤ１５の出力は、例えば０．１Ｗ以上に設定する。
　ここで、モニタ用光ＴＬ１および焼灼用光ＴＬ２は、同じビーム形状であることが好ましい。これは、光ファイバ５０の曲げロスにはモード依存性があるため、異なるビーム形状の光源によって曲げロスを測定すると値が変わる場合があるためである。
　モニタ用光ＴＬ１のビーム形状と焼灼用光ＴＬ２のビーム形状とを同じにするには、例えば図９に示すレーザ装置１０Ｂのように、レーザ装置１０Ｂにおける上流側でモニタ用光ＴＬ１と焼灼用光ＴＬ２とを合波（合成）させる。なお、同図に示した光学部品１７の具体的構成は特に限定されず、例えばアイソレータやフィルタ、その他光ファイバからなる部品等であってもよい。このように、モニタ用光ＴＬ１および焼灼用光ＴＬ２を同じビーム形状とすることにより、曲げロスの測定誤差を小さくすることができる。
　合波器１６は、モニタ用光ＴＬ１と焼灼用光ＴＬ２とを合波する。合波器１６は、例えばＷＤＭ（波長分割多重）カプラ、コンバイナ、タップカプラ、空間結合光学系等により構成されている。合波器１６は、光ファイバ５０を介してタップカプラ１３の入力側に接続されている。
　反射機構３１は、例えばＦＢＧや反射膜により構成されており、モニタ用光ＴＬ１を反射し、焼灼用光ＴＬ２を透過し、当該焼灼用光ＴＬ２を外部へと照射する。
　以上のような構成を備える光ファイバの状態検知システム１Ａにおいて、制御部６０は、モニタＰＤ１２によって受光した反射光ＲＬの受光強度が０より大きく所定の閾値を下回ったことを検知した場合、受光強度が低下した情報を外部に出力する。具体的には、制御部６０は、表示部７０に対して受光強度が低下したという情報を出力する。この場合、制御部６０は、光ファイバプローブ３０Ａにおける光ファイバ５０に曲がりが発生していると判定できる。制御部６０は、表示部７０によりアラーム等を鳴らすことにより、受光強度が低下、すなわち、光ファイバ５０の曲がりの発生を外部（オペレータ）に報知してもよい。または、制御部６０は、焼灼用ＬＤ１５をシャットダウンすることにより、焼灼用光ＴＬ２の出力を停止してもよい。なお、上述した所定の閾値は、第１実施形態と同様の方法で設定できる。
　以上説明した第２実施形態に係る光ファイバの状態検知システム１Ａによれば、光ファイバ５０を動作させている際の曲げロスを正確に測定し、反射光の受光光度が低下した場合に受光強度が低下した情報を出力できるので、光ファイバ５０の曲がりの有無を判定できる。また、状態検知システム１Ａによれば、光ファイバ５０に曲がりが発生している場合、焼灼用ＬＤ１５をシャットダウンして、焼灼用光ＴＬ２の出力を停止することにより、不必要な部位の焼灼が行われることを抑制することができる。
（第３実施形態）
　本実施形態に係る光ファイバの状態検知システムでは、モニタＰＤ１２の手前側に、焼灼用光ＴＬ２の波長をカットする機構が設けられている。以下、図１０～図１２を参照しながら、本実施形態の３つの構成例について説明する。なお、同図では、光ファイバプローブ３０Ａおよびコネクタ４０の図示を省略している。
＜第１の構成例＞
　第１の構成例である光ファイバの状態検知システム１Ｃのレーザ装置１０Ｃは、図１０に示すように、光源１８と、モニタＰＤ１２と、焼灼用光カット機構１９と、タップカプラ１３と、を備えている。なお、同図におけるモニタＰＤ１２およびタップカプラ１３の構成は、前記した第１実施形態（図１参照）と同様である。
　光源１８は、モニタ用光ＴＬ１および焼灼用光ＴＬ２を出力する。光源１８は、光ファイバ５０を介してタップカプラ１３の入力側に接続されている。また、モニタＰＤ１２は、光ファイバ５０を介して焼灼用光カット機構１９に接続されている。
　焼灼用光カット機構１９は、モニタＰＤ１２とタップカプラ１３との間に配置されている。焼灼用光カット機構１９は、例えばフィルタやＷＤＭカプラ等により構成される。ここで、例えば光源１８からモニタ用光ＴＬ１と焼灼用光ＴＬ２とを同時に出力しながら光ファイバプローブ３０Ａの光ファイバ５０を動かす場合に、焼灼用光ＴＬ２の一部がモニタＰＤ１２に向かって伝搬してしまう場合がある。モニタＰＤ１２が焼灼用光ＴＬ２の波長でも受光感度を有していると、焼灼用光ＴＬ２がモニタ用光ＴＬ１にかぶってモニタＰＤ１２に入力してしまったときに、モニタＰＤ１２で、モニタ用光ＴＬ１に起因する反射光ＲＬのみを適切に受光できないこととなり、曲げロスに測定誤差が生じる。そこで、モニタＰＤ１２の手前側に焼灼用光カット機構１９を配置することにより、特定の波長の光（モニタ用光ＴＬ１に起因する反射光ＲＬ）のみをモニタＰＤ１２に入力することが可能となる。
＜第２の構成例＞
　第２の構成例である光ファイバの状態検知システム１Ｄのレーザ装置１０Ｄは、図１１に示すように、光源１８と、モニタＰＤ１２と、焼灼ＰＤ２０と、焼灼用光カット機構１９と、タップカプラ１３Ａ，１３Ｂと、を備えている。なお、同図における光源１８、モニタＰＤ１２および焼灼用光カット機構１９の構成は、前記した第１の構成例（図１０参照）と同様である。
　光源１８は、光ファイバ５０を介してタップカプラ１３Ｂに接続されている。また、モニタＰＤ１２は、光ファイバ５０を介して焼灼用光カット機構１９に接続されている。また、焼灼ＰＤ２０は、光ファイバ５０を介してタップカプラ１３Ａに接続されている。
　タップカプラ１３Ａは、タップカプラ１３Ｂ側から来た戻り光を、第一戻り光ＲＬ１および第二戻り光ＲＬ２に分岐する。ここで、戻り光とは、図示しない反射機構３１によって反射されたモニタ用光ＴＬ１の反射光と、焼灼用光ＴＬ２の一部とを含むものである。タップカプラ１３Ａは、光ファイバ５０を介して、第一戻り光ＲＬ１を焼灼用光カット機構１９に出力し、第二戻り光ＲＬ２を焼灼ＰＤ２０に出力する。タップカプラ１３Ａの出力側は、光ファイバ５０を介してタップカプラ１３Ｂの入力側に接続されている。
　以上のように、モニタＰＤ１２の手前側に焼灼用光カット機構１９を配置することにより、特定の波長の光（第一戻り光ＲＬ１）のみを、モニタＰＤ１２に入力することが可能となる。なお、焼灼ＰＤ２０の受光強度は、焼灼用光ＴＬ２の強度の測定に使用できる。
＜第３の構成例＞
　第３の構成例である光ファイバの状態検知システム１Ｅのレーザ装置１０Ｅは、図１２に示すように、光源１８と、モニタＰＤ１２と、焼灼ＰＤ２０と、ＷＤＭカプラ２１と、タップカプラ１３Ｂと、を備えている。なお、同図における光源１８、モニタＰＤ１２、焼灼ＰＤ２０およびタップカプラ１３Ｂの構成は、前記した第２の構成例（図１１参照）と同様である。
　光源１８は、光ファイバ５０を介してタップカプラ１３Ｂに接続されている。また、モニタＰＤ１２は、光ファイバ５０を介してＷＤＭカプラ２１に接続されている。また、焼灼ＰＤ２０は、光ファイバ５０を介してＷＤＭカプラ２１に接続されている。
　ＷＤＭカプラ２１は、第一戻り光ＲＬ１および第二戻り光ＲＬ２を分波する。そして、ＷＤＭカプラ２１は、光ファイバ５０を介して、第一戻り光ＲＬ１をモニタＰＤ１２に出力し、第二戻り光ＲＬ２を焼灼ＰＤ２０に出力する。ＷＤＭカプラ２１の出力側は、光ファイバ５０を介してタップカプラ１３Ｂの入力側に接続されている。
　以上のように、モニタＰＤ１２および焼灼ＰＤ２０の手前側にＷＤＭカプラ２１を配置することにより、特定の波長の光（第一戻り光ＲＬ１、第二戻り光ＲＬ２）のみを、モニタＰＤ１２および焼灼ＰＤ２０に入力することが可能となる。
　以上、本発明に係る実施形態に係る光ファイバの曲げ検知システムについて、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。
　例えば、前記した実施形態では、レーザ装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅを、医療用カテーテル等で使用することを想定して説明したが、レーザ装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅの用途は医療用に限定されない。
　また、前記した実施形態では、光ファイバプローブ３０における光ファイバ５０の先端に反射機構３１が設けられている例について説明したが、反射機構３１は光ファイバプローブ３０における光ファイバ５０の先端と基端の間（途中）に設けられていてもよい。これにより、反射機構３１が設けられた先の光ファイバ５０で曲がりが発生しているか否かを判定することができる。
　本発明は、医療用の光ファイバプローブに用いられる光ファイバの曲がり検知に適用して好適なものである。
　１，１Ａ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ　状態検知システム
　１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ　レーザ装置
　１１　モニタ用ＬＤ
　１２　モニタＰＤ
　１３，１３Ａ，１３Ｂ　タップカプラ
　１４　コンバイナ
　１５　焼灼用ＬＤ
　１６　合波器
　１７　光学部品
　１８　光源
　１９　焼灼用光カット機構
　２０　焼灼ＰＤ
　２１　ＷＤＭカプラ
　３０，３０Ａ　光ファイバプローブ
　３１　反射機構
　４０　コネクタ
　５０　光ファイバ
　６０　制御部
　７０　表示部

Claims (6)

  1. 　光ファイバの状態をモニタするモニタ用光を出力する第一の光源と、
    　前記光ファイバを伝搬した前記モニタ用光を反射する反射機構と、
    　前記反射機構によって反射された反射光を受光する受光部と、
    　前記第一の光源および前記受光部と前記反射機構との間に設けられ、前記第一の光源および前記受光部が接続されたタップカプラと、
    　制御部と、を備え、
    　前記制御部は、前記反射光の受光強度が０より大きく所定の閾値を下回ったことを検知した場合、受光強度が低下した情報を外部に出力する
    　ことを特徴とする光ファイバの状態検知システム。
  2. 　光ファイバの状態をモニタするモニタ用光を出力する第一の光源と、
    　前記光ファイバを伝搬した前記モニタ用光を反射する反射機構と、
    　前記反射機構によって反射された反射光を受光する受光部と、
    　前記第一の光源および前記受光部と前記反射機構との間に設けられ、前記第一の光源および前記受光部が接続されたタップカプラと、
    　焼灼用光を出力する第二の光源と、
    　前記モニタ用光と前記焼灼用光を合波する合波器と、
    　制御部と、を備え、
    　前記第一の光源および前記第二の光源は、前記合波器に接続され、
    　前記合波器および前記受光部は、前記タップカプラに接続され、
    　前記モニタ用光と前記焼灼用光とは、異なる波長を有し、
    　前記反射機構は、前記焼灼用光を透過し、
    　前記制御部は、前記反射光の受光強度が０より大きく所定の閾値を下回ったことを検知した場合、前記第二の光源をシャットダウンする
    　ことを特徴とする光ファイバの状態検知システム。
  3. 　前記モニタ用光の波長は、可視光波長帯域の波長である
    　ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバの状態検知システム。
  4. 　前記モニタ用光は、フラットトップビームである
    　ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の光ファイバの状態検知システム。
  5. 　前記モニタ用光および前記焼灼用光は、同じビーム形状であることを特徴とする請求項２または請求項２を引用する請求項３または４に記載の光ファイバの状態検知システム。
  6. 　前記受光部の手前側に、前記焼灼用光の波長をカットする機構が設けられている
    　ことを特徴とする請求項２または請求項２を引用する請求項３～５のいずれか１項に記載の光ファイバの状態検知システム。
PCT/JP2020/013355 2019-03-29 2020-03-25 光ファイバの状態検知システム WO2020203559A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021511871A JPWO2020203559A1 (ja) 2019-03-29 2020-03-25
EP20783586.9A EP3949887A4 (en) 2019-03-29 2020-03-25 FIBER OPTIC STATE DETECTION SYSTEM
CN202080023719.0A CN113631114A (zh) 2019-03-29 2020-03-25 光纤的状态检测系统
US17/478,120 US20220003634A1 (en) 2019-03-29 2021-09-17 Optical fiber state detection system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019065799 2019-03-29
JP2019-065799 2019-03-29

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US17/478,120 Continuation US20220003634A1 (en) 2019-03-29 2021-09-17 Optical fiber state detection system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020203559A1 true WO2020203559A1 (ja) 2020-10-08

Family

ID=72668906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/013355 WO2020203559A1 (ja) 2019-03-29 2020-03-25 光ファイバの状態検知システム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220003634A1 (ja)
EP (1) EP3949887A4 (ja)
JP (1) JPWO2020203559A1 (ja)
CN (1) CN113631114A (ja)
WO (1) WO2020203559A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4342403A1 (de) 2022-09-22 2024-03-27 Erbe Elektromedizin GmbH Verfahren zur ermittlung eines zustands eines lichtwellenleiters eines elektrochirurgischen instruments und system mit einem elektrochirurgischen instrument
CN117639953A (zh) * 2023-11-13 2024-03-01 无锡飞龙九霄微电子有限公司 一种非对称线性模拟均衡器、非对称线性模拟均衡技术的实现方法及其应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001169998A (ja) 1999-12-21 2001-06-26 Olympus Optical Co Ltd 内視鏡挿入形状検出装置
JP2011154001A (ja) * 2010-01-28 2011-08-11 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光通信線路監視システム及び光通信線路監視方法
JP2015181643A (ja) 2014-03-24 2015-10-22 オリンパス株式会社 湾曲形状推定システム、管状挿入システム、及び、湾曲部材の湾曲形状推定方法
JP2017213444A (ja) * 2013-05-08 2017-12-07 ボストン サイエンティフィック サイムド，インコーポレイテッドＢｏｓｔｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｓｃｉｍｅｄ，Ｉｎｃ． アブレーション処置中の温度監視および制御のための医療システムおよび医療デバイス
JP2018534110A (ja) * 2015-11-02 2018-11-22 クアンタ システム ソチエタ ペル アチオーニ ニキビの選択的治療用レーザシステム
JP2019023580A (ja) * 2017-07-24 2019-02-14 株式会社フジクラ 光線路監視システム及び光線路の監視方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002086550A2 (en) * 2001-04-19 2002-10-31 Lumenis Inc. Method of ablating biological material with electromagnetic radiation delivered by an optical fiber
JP2008036153A (ja) * 2006-08-07 2008-02-21 Hamamatsu Photonics Kk 光照射装置
US7869016B2 (en) * 2007-05-17 2011-01-11 Ams Research Corporation Fiber damage detection and protection device
US9216059B2 (en) * 2008-03-04 2015-12-22 Xintec Corporation Contact laser apparatus for ablation of tissue
US20120232534A1 (en) * 2008-07-28 2012-09-13 Rink John L Multi-wavelength laser and method for contact ablation of tissue
US10555771B2 (en) * 2010-05-14 2020-02-11 Xintec Corporation Aba Convergent Laser Technology Laser beam control and delivery system
WO2012073952A1 (ja) * 2010-11-29 2012-06-07 古河電気工業株式会社 ファイバレーザ装置およびファイバレーザ装置の異常検出方法
EP3145430B1 (en) * 2014-05-18 2019-07-03 Eximo Medical Ltd. System for tissue ablation using pulsed laser
JP7335875B2 (ja) * 2018-06-01 2023-08-30 古河電気工業株式会社 検知システム、カテーテル装置、およびレーザ焼灼装置
WO2021167085A1 (ja) * 2020-02-20 2021-08-26 古河電気工業株式会社 光ファイバの接続状態判断システム及び光ファイバの接続状態判断方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001169998A (ja) 1999-12-21 2001-06-26 Olympus Optical Co Ltd 内視鏡挿入形状検出装置
JP2011154001A (ja) * 2010-01-28 2011-08-11 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光通信線路監視システム及び光通信線路監視方法
JP2017213444A (ja) * 2013-05-08 2017-12-07 ボストン サイエンティフィック サイムド，インコーポレイテッドＢｏｓｔｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｓｃｉｍｅｄ，Ｉｎｃ． アブレーション処置中の温度監視および制御のための医療システムおよび医療デバイス
JP2015181643A (ja) 2014-03-24 2015-10-22 オリンパス株式会社 湾曲形状推定システム、管状挿入システム、及び、湾曲部材の湾曲形状推定方法
JP2018534110A (ja) * 2015-11-02 2018-11-22 クアンタ システム ソチエタ ペル アチオーニ ニキビの選択的治療用レーザシステム
JP2019023580A (ja) * 2017-07-24 2019-02-14 株式会社フジクラ 光線路監視システム及び光線路の監視方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20220003634A1 (en) 2022-01-06
JPWO2020203559A1 (ja) 2020-10-08
EP3949887A4 (en) 2022-12-14
EP3949887A1 (en) 2022-02-09
CN113631114A (zh) 2021-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7335875B2 (ja) 検知システム、カテーテル装置、およびレーザ焼灼装置
WO2020203559A1 (ja) 光ファイバの状態検知システム
US8988669B2 (en) Power monitor for optical fiber using background scattering
US20160349144A1 (en) Method and system for non-contact optical-power measurement
EP2050411B1 (en) Light irradiation apparatus
JP6862712B2 (ja) 光ファイバ評価方法及び光ファイバ評価装置
WO2013121602A1 (ja) 光プローブおよび光学的測定方法
US11553964B2 (en) Optical probe, medical laser probe, and cauterization device
EP2706388A1 (en) Optical probe
US11291376B2 (en) Fiber bragg grating multi-point pressure sensing guidewire with birefringent component
JP2014182101A (ja) ひずみ計測方法及びひずみ計測装置
US10401140B2 (en) Bending detecting system, light guide body, tubular apparatus, light detecting apparatus, light detecting method, and optical bending measuring apparatus
US20220381992A1 (en) Optical fiber connection state determination system and optical fiber connection state determination method
WO2015025932A1 (ja) 光プローブおよび光学的測定方法
JP6529466B2 (ja) 風速測定装置
JP2019174256A (ja) 光ファイバ折れ検知システムおよび光ファイバ折れ検知方法
JP2008216577A (ja) モニタリング用ファイバカプラ及びそれを用いた光ファイバ式物理量測定装置
JP2022022765A (ja) 結合モジュール及び焼灼装置
JP5505553B2 (ja) 光学的測定装置
JP5708599B2 (ja) 光プローブ
JP5545423B1 (ja) 光学的測定装置
JP2008089400A (ja) Ｏｔｄｒ特性測定方法
JP2015027531A (ja) 光学的測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20783586

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021511871

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020783586

Country of ref document: EP

Effective date: 20211029