(57)【要約】【課題】  光ケーブルが冗長性を持つことで、操作者が光ケーブルに引っかかり、その結果、光ケーブルがコネクタから脱落したり、光ケーブルが損傷したりすることが懸念される。【解決手段】  光照射装置は、光ケーブルに加わる張力を緩和する張力緩和手段を備える。【選択図】  図２
2018061665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から発せられた光を導く導光部材が接続される第１のコネクタを有する装置と、
光を被検体に照射する光照射部を含むプローブと、
前記第１のコネクタと着脱可能に接続される第２のコネクタを含み、前記光を前記光照射部に導く第１の接続配線を備え、
前記第１のコネクタと前記第２のコネクタとが接続された状態において、前記第１の接続配線に加わる張力を緩和する張力緩和機構を有すること
を特徴とする光照射装置。
【請求項２】
前記張力緩和機構は、前記第１のコネクタと前記第２のコネクタとが接続された状態において、前記第１の接続配線に加わる張力が所定の閾値を超えると、前記第１の接続配線の移動に伴って移動する機構を有することを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
【請求項３】
前記張力緩和機構は、前記装置に設けられた開口と、
前記前記開口に対して移動可能な可動部材と、を含んで構成され、
前記第１のコネクタが前記可動部材に設けられたこと
を特徴とする請求項２に記載の光照射装置。
【請求項４】
前記可動部材は、前記第１の接続配線の移動に伴って摺動または回転することを特徴とする請求項３に記載の光照射装置。
【請求項５】
前記可動部材の移動を規制する規制手段をさらに有することを特徴とする請求項３または４に記載の光照射装置。
【請求項６】
前記規制手段は、前記装置と前記可動部材とを接続する弾性部材であることを特徴とする請求項５に記載の光照射装置。
【請求項７】
前記規制手段は、前記可動部材を前記開口に対して係止させる突起であることを特徴とする請求項５または６に記載の光照射装置。
【請求項８】
前記可動部材の変位を検知する変位検知手段をさらに有することを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の光照射装置。
【請求項９】
前記変位検知手段の検知結果に応じた通知を行う通知手段をさらに有することを特徴とした請求項８に記載の光照射装置。
【請求項１０】
前記プローブは、ハンドヘルド型プローブであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の光照射装置。
【請求項１１】
前記プローブは、前記被検体からの音響波を受信して電気信号を出力する音響波検出素子をさらに有するとともに、
前記装置は、前記電気信号に基づいて処理を行う処理部と、
前記処理部と電気的に接続された第３のコネクタと、をさらに有し、
前記プローブは、第４のコネクタに結合された、前記電気信号を伝達する第２の接続配線と、前記第３のコネクタを介して前記処理部と接続されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光照射装置。
【請求項１２】
前記第３のコネクタと前記第４のコネクタとが接続された状態において、前記第２の接続配線に加わる張力を緩和する張力緩和機構をさらに有することを特徴とする請求項１１に記載の光照射装置。
【請求項１３】
前記第１の接続配線に加わる張力を緩和する張力緩和機構は、前記第２の接続配線に加わる張力を緩和する張力緩和機構よりも小さな張力で移動することを特徴とする請求項１１または１２に記載の光照射装置。
【請求項１４】
前記処理部は、前記電気信号に基づいて、被検体情報を取得することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
装置本体とプローブとが、光を導光する第１の接続配線と電気信号を伝送する第２の接続配線により接続された光計測装置が知られている。特許文献１には、第１の接続配線よりも第２の接続配線を短くすることが記載されている。この構成によれば、プローブを強く引っ張っても第２の接続配線の方に張力がかかるため、第１の接続配線がコネクタから抜ける事態を防止することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２５５７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、第１の接続配線を構成する光ケーブルが冗長性を持つことで、操作者が光ケーブルに引っかかり、その結果、光ケーブルがコネクタから脱落したり、光ケーブルが損傷したりすることが懸念される。
【０００５】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、光ケーブルに張力がかかったとしても光ケーブルが損傷しにくい光照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの側面である光照射装置は、光源から発せられた光を導く導光部材が接続される第１のコネクタを有する装置と、光を被検体に照射する光照射部を含むプローブと、前記第１のコネクタと着脱可能に接続される第２のコネクタを含み、前記光を前記光照射部に導く第１の接続配線を備え、前記第１のコネクタと前記第２のコネクタとが接続された状態において、前記第１の接続配線に加わる張力を緩和する張力緩和機構を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、プローブを有する光照射装置において、張力緩和機構を設けることにより、不慮の外力による光コネクタや光ケーブルに加わる張力を少なくすることができる。その結果、光ケーブルに過度な余長を持たすことなく、光コネクタの抜けや光ケーブルの損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】光音響装置の構成例を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る張力緩和部の構成例を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る張力緩和部の構成例を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る張力緩和部の構成例を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る張力緩和部の構成例を示す図である。
【図６】第２の実施形態に係る張力緩和部の構成例を示す図である。
【図７】第２の実施形態に係る張力緩和部の構成例を示す図である。
【図８】第３の実施形態に係る張力緩和部の構成例を示す図である。
【図９】第４の実施形態に係る張力緩和部の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状およびそれらの相対配置などは、例示的なものに過ぎず、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されうるものである。
【００１０】
以下では、プローブからパルス光を被検体に照射することで、光を照射された被検体内で発生した光音響波を受信する光音響装置について説明するが、光音響装置以外の装置にも本発明は適用できる。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１に、本実施形態に係る光音響装置の構成例を示す図である。図１において、装置本体１は、プローブ７、モニタ５、および入力部６と接続される。装置本体１は、光源２、処理部３、および制御部４を備える。
【００１２】
光源２は、被検体に照射する光を生成する装置であって、測定対象によって適宜設計される。たとえば、生体を測定対象とする場合には、生体を構成する成分のうち特定の成分（例．ヘモグロビン）に吸収される、例えば近赤外領域の波長の光が用いられる。光源２は、数ナノから数百ナノ秒オーダーのパルス光を発生することが好ましい。具体的には、固体レーザ、ガスレーザ、色素レーザ、半導体レーザ等のレーザや発光ダイオードを光源２として使用することができる。光照射装置は、複数の光源２を含んで構成されても良い。同じ波長の光を発生できる光源を複数用いることで、実効的な光照射間隔を狭めたり、光照射強度を上げたりすることができる。互いに異なる波長の光を発生できる複数の光源であれば、波長により異なる光学特性値の分布を取得できる。たとえば、２以上の波長で得られた光吸収係数分布の情報から、被検体内の酸素飽和度を求めることができる。
【００１３】
光源２で発生した光は、導光部材である光ケーブル２１を介して本体側光コネクタ２２へと導かれる。本体側光コネクタ２２は、光ケーブル２１により導かれた光が射出される光射出部を有し、張力緩和機構の一部である可動部材２０に設けられている。本体側光コネクタ２２は、後述するプローブ側光コネクタ２３と結合することで、光源２で発生した光をプローブ７に導くことができる。以下では、本体側光コネクタ２２およびプローブ側光コネクタ２３を、光コネクタあるいはコネクタとも表記する。
【００１４】
処理部３は、プローブ７から受信した電気信号に基づいて信号処理を行い、得られた情報を表示部５に表示させる。また、制御部４からの指示を受けて、プローブ７の動作を制御する機能を有する。処理部３は、電気ケーブル３１、本体側電気コネクタ３２、プローブ側電気コネクタ３３、および電気ケーブル３４を介してプローブ７と接続される。電気コネクタ３２は、可動部材３０に設けられており、電気ケーブル３１を介して処理部３と接続されている。電気ケーブルは、音響波検出素子から出力された電気信号を処理部３に伝達する第２の接続配線である。以下では、本体側電気コネクタ３２およびプローブ側電気コネクタ３３を、光コネクタあるいはコネクタとも表記する。
【００１５】
制御部４は、光源２および処理部３を制御する制御部である。
【００１６】
表示部５は、ＣＲＴやＬＣＤ等のディスプレイ装置を利用できる。
【００１７】
入力部６は、操作者の指示を受け付けるユーザインターフェイスであり、例えばマウス、トラックボール、タッチパネル、キーボードである。タッチ機能を有するディスプレイを用いて、表示部５と入力部６とを一体的に構成することもできる。
【００１８】
プローブ７は、光ケーブル２４によって導光された光を被検体に照射するための照明光学系と、光が照射された被検体の内部で発生した光音響波を受信する音響波検出素子を有する。音響波検出素子が光音響波を受信して発生する電気信号は、電気ケーブル３４を介して処理部３へと伝送される。プローブ７はさらに、超音波の送受信を行えるように構成し、被検体から反射された反射超音波により、被検体の形態学的情報を得るようにしてもよい。この場合、超音波の送受信には専用の変換素子を用いても良いし、光音響波を受信する音響波検出素子と兼用しても良い。本実施形態において、プローブ７は、操作者が手で掴んで位置を動かすことのできるハンドヘルドプローブとして説明する。ただし、ハンドヘルド型のプローブに限らず、機械的なステージに取り付けられ、ステージによって移動されるような、機械走査型のプローブにも、本発明は適用できる。
【００１９】
仮に被検体を生体と仮定すると、生体から発生する光音響波は１００ＫＨｚから１００ＭＨｚの超音波であるため、音響波検出素子はこの周波数帯を受信できることが望ましい。このような音響波検出素子としては、例えば、ピエゾ素子等の圧電現象を用いたトランスデューサ、光の共振を用いたトランスデューサ、ＣＭＵＴ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）等の容量の変化を用いたトランスデューサ等が利用できる。
【００２０】
光ケーブル２４は、その一端がプローブ７に接続され、他端はプローブ側光コネクタ２３に接続されている。プローブ側光コネクタ２３が本体側光コネクタ２２と接続された状態においては、コネクタ２２に設けられた光射出部から射出された光が、第１の接続配線である光ケーブル２４を介してプローブ７の光照射部へと導かれる。本体側光コネクタ２２およびプローブ側光コネクタ２３は、着脱可能に結合でき、その結合の仕方は、機械的に係合してもよいし、磁力や接着力を利用しても良い。コネクタ３２および３３についても同様である。
【００２１】
次に、本実施形態に係る光音響装置の動作を、図１を用いて説明する。図１の光音響装置において、制御部４はユーザインターフェイス６により入力された操作者の指示に従って、光音響による計測を開始する。初めに、制御部４の指示に従い光源２はパルス光を出力する。出力されたパルス光は、本体内光ケーブル２１、本体側光コネクタ２２、プローブ側光コネクタ２３、光ケーブル２４によりプローブ７内の照明光学系に導光さる。そして、プローブ７の光照射部７１から被検体にパルス光を照射する。被検体内部の光吸収体が測定光のエネルギーを吸収すると、光エネルギーの吸収率に応じた音響波（光音響波）を発生する。発生した光音響波は、音響波検出素子により電気信号に変換され、電気ケーブル３４を介して処理部３に入力される。電気信号（光音響信号）は、処理部３によってデジタル信号に変換され、信号処理により、被検体情報が取得される。取得された被検体情報は、分布情報として画像化されたものが表示部５に表示され得る。被検体情報とは、被検体内部の光音響波の発生源分布や、被検体内の初期音圧分布、あるいは初期音圧分布から導かれる光エネルギー吸収密度分布や、光吸収係数分布、組織を構造する物質の濃度分布である。光源２が２つの波長の光を発生できる光源であれば、酸素飽和度分布や酸化・還元ヘモグロビン濃度分布を求めることもできる。生成された画像データは、表示部５に表示される。
【００２２】
次に、張力緩和機構について、図２を用いて説明する。
【００２３】
図２は、図１のうち、コネクタ２２、２３の付近を拡大して示した装置本体１の断面図である。
【００２４】
筐体１００は、装置本体１の外装となる部分を表わす。図中右側が装置本体の外側で、図中左側が装置本体１の内側を示す。筐体１００は開口を有し、その開口内に、可動部材２０が図中左右方向に摺動可能に設けられている。コネクタ２２は、可動部材２０に固定されており、可動部材２０の移動に伴ってコネクタ２２も移動する。コネクタ２２は、可動部材２０と一体的に構成されていても良い。可動部材２０は、たとえば円筒形状や四角柱として構成されるが、後述する条件を満たす限りにおいては、その形状は任意である。
【００２５】
本実施形態において、コネクタ２２とコネクタ２３とが結合された状態で、光ケーブル２４が、図中ｘ軸の正方向である方向Ａに向かって引っ張られると、図２に示すように、可動部材２０もそれに伴って方向Ａに移動する。図２に示した筐体１００に設けられた開口と可動部材２０の接触面Ｎ１には摩擦力が生じる。本実施形態においては、接触面Ｎ１における可動部材２０と筐体との間の最大静止摩擦力をＴ１とすると、最大静止摩擦力をＴ１は、本体側光コネクタ２２とプローブ側光コネクタ２３が外れるために要する張力Ｔ２よりも小さく、かつ、光ケーブル２４が破損する張力より小さくなる値とする。接触面Ｎ１における静止摩擦係数と垂直抗力から最大静止摩擦力Ｔ１は容易に算出することができる。
【００２６】
この様な構造とすることによって、光ケーブル２４に不慮の外力が加わった場合、最大静止摩擦力（第１の閾値）を超えると、可動部材１０１がＡ方向に移動し、本体側光コネクタ２２とプローブ側光コネクタ２３と光ケーブル２４に加わる張力は、接触面Ｎ１の動摩擦力とほぼ等しくなる。すなわち、光ケーブル２４に加わる張力は、可動部材１０１が静止している状態の最大静止摩擦力（第１の閾値）以下であり、可動部材１０１が移動している状態の張力は、おおよそ動摩擦力と等しくなるので、本体側光コネクタ２２とプローブ側光コネクタ２３と光ケーブル２４に加わる張力を緩和することが可能である。Ａ方向に移動する質量（ここでは可動部材２０、本体側光コネクタ２２、プローブ側光コネクタ２３、光ケーブル２１および光ケーブル２４の移動する部分の質量）をＭ、移動する質量の加速度をα、動摩擦力をＮ、光コネクタと光ケーブル２４に加わる張力をＦとすれば、
Ｆ−Ｎ＝Ｍ×α       ・・・（１）
であるから、動摩擦力Ｎが光コネクタ２２、２３と光ケーブル２４に加わる張力とほぼ等しくなるためには、Ｍ×αが、動摩擦力をＮ、光コネクタと光ケーブル２４に加わる張力をＦに比べ十分小さくなるように設計する。Ａ方向に移動する質量を小さくすれば、想定される加速度内で、動摩擦力が光コネクタと光ケーブル２４に加わる張力とを実質的に等しくできる。
【００２７】
以上で説明した通り、本構成によれば不慮の外力により光ケーブル２４が引っ張られたとしても、その張力を最大静止摩擦力（第１の閾値）以下にすることが可能である。
【００２８】
図２では、筐体１００と可動部２０とが接する面に平行な方向Ａに光ケーブル２４が引っ張られる場合を説明した。しかし、プローブ７を操作者が取り扱う中で、方向Ａ以外の向きにも力が加えられることがある。方向Ａの交差する向きの力が光ケーブル２４に加わると、接触面Ｎ１における垂直抗力が増加するので、接触面Ｎ１の静止摩擦力が増加する。この結果、最大静止摩擦力を上回る張力が光ケーブル２４に加わることが起こり得る。そこで、図３に示すように、光ケーブル２４の移動方向を制限するガイド２５を設けると良い。ガイド２５は、光ケーブル２４が図中のａ方向やｂ方向のように、方向Ａとは異なる方向の張力を受けても、プローブ側光コネクタ２３に加わる力の方向をＡ方向に変換することができる。光ケーブル２４は、ガイド２５とは開口ｏｐにおいて接触し得る構成である。つまり、光ケーブル２４が方向Ａおよび方向Ａを中心とする一定の角度範囲の向きに引っ張られる場合には、光ケーブル２４はガイド２５に触れないようにすると、その範囲においては開口ｏｐでの摩擦力が生じない。開口ｏｐの光ケーブル２４との接触部分は摩擦係数が小さいことが望ましく、張力の方向のみを変更する構造であることが望ましい。図３では、光ケーブル２４に加わる図中ｙｚ平面内のどのような方向の力も図中ｘ軸方向に変換できるように、ガイド２５の開口は光ケーブル２４をｙｚ平面内の全周にわたって囲む構造としている。しかし、光ケーブル２４が引っ張られる方向が特定の方向に限られる場合には、Ｃ字状や凹状の断面を持つ、雨樋のような構造としても良い。たとえば、光照射装置の使用においては、光ケーブル２４を操作者が踏んだり、手で上から押し下げたり、光ケーブル２４の上に物を落としたりすることが多いと考えられるので、その方向に光ケーブル２４に張力が加わることが想定される。逆に、下から上に向かって強く光ケーブル２４が引っ張られることは起こりにくいと考えられる。そこで、光ケーブル２４に重力方向に加わる力を、可動部の移動可能な方向Ａに変換するような雨樋型のガイドとしてもよい。雨樋型のガイドは、図３に示す円錐台の形状よりも、本体側光コネクタ２２とプローブ側光コネクタ２３とを接続しやすいという利点がある。
【００２９】
このように、光ケーブル２４の移動方向を制限するガイド２５を設けることによって、可動部材２０に加わる力の方向をＡ方向に変換できるので、光ケーブル２４に対してどのような方向の張力が加わっても、光ケーブル２４に加わる張力を緩和することができる。
【００３０】
図２に示した構成により、光ケーブル２４に加わる張力を緩和して、可動部材２０と筐体１００との接触面Ｎ１における最大静止摩擦力以下にすることが可能である。しかしながら、図２に示した構造において、可動部材２１が光コネクタを介して光ケーブル２４によって引っ張られることで、筐体１００の開口部から可動部材２１が脱落する可能性がある。そこで、図４においてに示すように、可動部材の移動を規制する構成をさらに加えることが考えられる。図４では、可動部材２０は突起１０２に持たせるとともに、筐体１００にはスリット状の凹部１０３を設けた構成を示している。突起１０２が凹部１０３の端部１０３ａおよび１０３ｂに接触することで係止されるので、可動部材２０の可動範囲を制限することができる。突起１０２が端部１０３ｂに突き当たると、可動部材２０はそれよりも図中ｘ軸方向には移動できないので、可動部材２０が筐体１００から脱落することを避けられる。
【００３１】
図４に示した構成において、突起１０２が端部１０３ｂに突き当たった状態では、それ以上、光ケーブル２４に加わる張力を緩和できない。そこで、操作者に対して、張力緩和機構の状態を認識させる手段が有効である。図５（ａ）は、図４で示した構成に対して、変位検知手段である変位センサ１０４をさらに設けた構成である。変位センサ１０４は、可動部材２０の変位を検知する。図５（ａ）に示す変位センサ１０４は、光センサであり、たとえば可動部材２０の端面２１ａに光を照射してその反射光が受信されるまでの時間を測定することにより、可動部材２０の位置を把握することができる。変位センサ１０４の検知結果に基づいて、制御部４は、処理部３に対して表示部５に通知を行わせる。たとえば、凹部１０３の幅で規定される可動部材２０の移動範囲の５０％以上可動部材２０が移動した場合には、表示部５に、注意を促す通知を表示させる。さらに、突起１０２が端部１０３ｂに接触する位置まで可動部材２０が移動したと判定した場合には、それ以上光ケーブル２４を引っ張らないように指示するメッセージを表示部５に表示させる。また、プローブ７に通知手段を設けると、プローブ７を操作する操作者が、より状況を認識しやすいという点で好ましい。一例としては、プローブ７にＬＥＤランプを設け、変位センサ１０４の検知結果に応じてＬＥＤランプの点灯パターンや色を変えることができる。このようにすると、操作者はプローブ７を操作しながら、自らの手元にあるＬＥＤランプにより可動部材２０の移動範囲を認識できるので、不注意で光ケーブル２４を過剰に引っ張ってしまうことを低減できる。また、変位センサ１０４の検知結果から、可動部材２１が所定の位置（たとえば凹部１０３の９０％以上の位置）まで可動部材２０が変位したと判断された場合には、光源２の発光を停止したり、プローブ７からの光の照射を停止したりするように制御部４が制御してもよい。
【００３２】
なお、変位センサ１０４は光センサに限らず、容量型センサやメカニカルスイッチなど他の種類のセンサを利用しても良い。
【００３３】
変位センサ１０４は、可動部材２０の端部２１ａを検出する構成に限らず、図５（ｂ）に示すように、突起１０２の位置を検知するものでも良い。図５（ｂ）に示す構成では２つの変位センサ１０４ａ、１０４ｂが設けられており、それぞれは突起１０２との接触を検知する検知センサである。変位センサ１０４ｂが突起１０２との接触を検知した場合、それ以上光ケーブル２４をｘ軸方向に引っ張ると、光ケーブル２４に加わる張力は緩和されずにプローブ側光コネクタ２３が本体側光コネクタ２２から脱落する。そこで、操作者に対して変位センサによる検知結果に応じた通知を行うことで、光ケーブル２４の破損や光コネクタが外れる可能性を低減できる。
【００３４】
また、筐体１００が可動部材２０に向かって突出する突起を有し、この突起の移動を制限する凹部を可動部材２０が有するように構成しても良い。
【００３５】
なお、変位センサは突起１０２が設けられた構成に限らず、図２および図３に示した構成においても有効である。
【００３６】
以上で説明した本実施形態によれば、光ケーブル２４に加わる張力を緩和する張力緩和機構を備えることにより、不慮の外力が加わった場合であっても、光コネクタが外れることや光ケーブルが損傷する可能性を低減できる。
【００３７】
（第２の実施形態）
第１の実施形態で説明した構成では、図中ｘ軸の正方向に可動部材２０が移動した後、可動部材２０は外力が作用しない限りはその位置に留まる。たとえば、図４に示した構成で、突起１０２が端部１０３ｂに接触する位置に留まると、張力緩和機能が働かない。そこで、本実施形態では、可動部材２０を元の位置に復帰させるための復帰手段を設ける。
【００３８】
図６は、図２に示した構成に、復帰手段としてコイルばね１０６を設けた構成を示す図である。コイルばね１０６は、ピン等の固定部材１０７および１０８により両端が可動部材２０と装置本体１に固定されている。復帰手段はコイルばねに限らず、板ばね等、他の弾性部材を用いても良いことは言うまでもない。
【００３９】
図６を参照しながら、本実施形態における張力緩和機構を説明する。筐体１００の穴と可動部材１０１との接触面Ｎ２における摩擦は小さいことが好ましい。本実施形態において、コイルばね１０６は、張力緩和機構と復帰手段の二つの機能を担う。
【００４０】
コイルばね１０６のばね定数をｋ、伸びをｄとし、方向Ａに移動する質量（可動部材２０、本体側光コネクタ２２、プローブ側光コネクタ２３、光ケーブル２１の可動部分、および光ケーブル２４の可動部分の質量）をＭ、移動する質量の加速度をαとすれば、光ケーブル２４に加わる張力をＦとして、
Ｆ−ｋ×ｄ＝Ｍ×α・・・（２）
であるから、コイルばね１０６の弾性力を、光ケーブル２４に加わる張力Ｆとほぼ等しくするために、Ｍ×αが、コイルばね１０６による弾性力ｋ×ｄおよび光ケーブル２４に加わる張力をＦに比べ十分小さくなるように設計する。方向Ａに移動する質量を小さくすることで、想定される加速度内で、コイルばね１０６の弾性力が光コネクタ２３と光ケーブル２４に加わる張力とほぼ等しくできる。この条件が成立する場合、式（２）は
Ｆ＝ｋ×ｄ・・・（３）
となる。言い換えれば、光ケーブル２４に不慮の外力が加わり引っ張られたとしても、可動部材１０１が距離ｄだけ移動した場合には、式（３）で示したコイルばね１０６の弾性力しかプローブ側光コネクタ２３、光ケーブル２４に加わらない。よって、光ケーブル２４に加わる張力を緩和することができる。本実施形態によれば、可動部材２０は、外力が無くなればコイルばね１０６の弾性力により元の位置に戻るため、操作者が可動部材２０を元の位置に復帰させる必要がなくなる。
【００４１】
図６において、方向Ａ以外の力が加わった際には、接触面Ｎ２における垂直抗力が増加するので、接触面Ｎ２での摩擦力が増加する。摩擦力がコイルばね１０６の弾性力より十分に小さくなるような摩擦係数となるように筐体１００および可動部材２０を設計すれば、方向ａや、方向ｂの向きに光ケーブル２４に力が加わったとしても前述した式（３）に示した張力が、プローブ側光コネクタ２３および光ケーブル２４に加わる。第１の実施形態では、筐体１００と可動部材１０１との間の摩擦力により張力緩和機構を実現していたが、第３の実施形態ではコイルばね１０６により張力緩和機構を実現しているため、接触面Ｎ２の摩擦係数は小さく設計することができる。
【００４２】
また、図７に示すように、実施形態１と同様の突起１０２を可動部材２０に設けても良い。
【００４３】
ここで、突起１０２が端部１０３ａに接している時のコイルばね１０６の伸びをｄ１、光ケーブル２４に加わる張力をＦ１とし、突起１０２が端部１０３ｂに接している時のコイルばね１０６の伸びをｄ２、光ケーブル２４に加わる張力をＦ２とし、コイルばね１０６のばね定数をｋとすると、下記の関係が成立する。
Ｆ１＝ｋ×ｄ１・・・（４）
Ｆ２＝ｋ×ｄ２・・・（５）
また、ｄ１＜ｄ２であるから、
Ｆ１＜Ｆ２・・・（６）
の関係が成り立つ。したがって、光ケーブル２４に加わる張力を、可動部材２０の可動範囲において、Ｆ１からＦ２の間に抑えることができる。なお、張力Ｆ１は、可動部材２０が移動し始める力であって、第１の閾値に対応する。
【００４４】
凹部１０３の幅、すなわち可動部材２０の可動範囲をＬとすると、
Ｌ＝ｄ２−ｄ１・・・（７）
であるから、
Ｆ２−Ｆ１＝ｋ×Ｌ・・・（８）
となり、式（８）を変形して、
ｋ＝（Ｆ２−Ｆ１）／Ｌ・・・（９）
と求めることができる。
【００４５】
本体側光コネクタ２２とプローブ側光コネクタ２３の結合が解除されるのに要する力と、光ケーブル２４が破損する張力のうちの小さい方の力をＭとし
０≦Ｆ１＝ｑ１×Ｍ・・・（１０）
Ｆ１≦Ｆ２＝ｑ２×Ｍ＜Ｍ・・・（１１）
となる関係を満たすようにパラメータｑ１、ｑ２を設計すればよい。なお、式（１０）および式（１１）から、ｑ１およびｑ２は、
０≦ｑ１≦ｑ２＜１・・・（１２）
となる。
【００４６】
図７で示した構成によれば、可動部材２０の移動範囲を規制できるとともに、光ケーブル２４に不慮の張力が加わったとしても、その張力をｑ２×Ｍまで緩和することができる。
【００４７】
以上で説明した通り、本実施形態によっても光ケーブル２４に加わる張力を緩和する張力緩和機構を備えることにより、不慮の外力が加わった場合であっても、光コネクタが外れることや光ケーブルが損傷する可能性を低減できる。
【００４８】
（第３の実施形態）
本発明に係る別の実施形態を説明する。図８に示す構成では、装置本体１の筐体１００に対して、可動部材１０１が結合手段１０５によって結合されている。本体側光コネクタ２２は可動部材に固定されており、可動部材１０１とともに移動する。
【００４９】
本実施形態における可動部材１０１は、筐体１００の開口を覆う板状の部材である。結合手段１０５は、たとえばピン、リベット、ねじである。結合手段１０５が筐体１００から脱落するのに必要な力は、本体側光コネクタ２２からプローブ側光コネクタ２３が抜けるために要する張力より小さく、かつ、光ケーブル２４が破損する張力より小さくなるように構成する。具体的には、装置取り付けねじ１０５は、リベットの胴部と頭部との間の首の部分の断面積を他よりも小さくすることで他の部分よりも強度を下げ、光コネクタの脱落および光ケーブル２４の破損が生じる張力よりも小さい張力（第１の閾値）で首部分が破壊する構造が考えられる。これにより、光ケーブル２４に不慮の外力が加わったとしても、結合手段１０５が破壊されることで、可動部材１０１が筐体１００に対して移動するので、光ケーブル２４に加わる張力を緩和することができる。
【００５０】
結合手段１０５は、光ケーブル２４に張力が加わることで不可逆的に破壊されるものに限らず、プッシュリベットのように繰り返し着脱可能な部材を用いても良い。
【００５１】
また、本実施形態においても、実施形態１と同様に可動部材１０１の変位を検知するための検知センサを設けても良く、さらに、検知センサによる検知結果に基づいて、操作者に通知を行っても良い。
【００５２】
本実施形態によっても、光ケーブル２４に加わる張力を緩和する張力緩和機構を備えることにより、不慮の外力が加わった場合であっても、光コネクタが外れることや光ケーブルが損傷する可能性を低減できる。
【００５３】
（第４の実施形態）
上述の各実施形態では、可動部材が筐体に対して直線的に移動することにより光ケーブルに加わる張力を緩和する構成であった。本実施形態では、可動部材が回転運動することにより、張力を緩和する構成を説明する。
【００５４】
図９において、本体側光コネクタ２２が結合された可動部材９０１は、回転軸１１０を中心にｘｚ平面内で回動可能に筐体１００に固定されている。さらに、可動部材９０１は、弾性部材であるコイルばね１０６により、筐体１００と結合されている。可動部材９０１には突起１０２ａおよび１０２ｂが設けられており、筐体１００の面１０３ｃおよび１０３ｄと当接することにより可動部材９０１の回動範囲が規制される。
【００５５】
図９において、説明を簡単化するために、コイルばね１０６を可動部材９０１に固定する固定部材１０７の位置と本体側光コネクタ２２の位置は、回転軸１１０から等距離にあるものとする。すなわち、コイルばね１０６の張力は不慮の外力にほぼ等しくなると仮定する。なお、固定部材１０７の位置と本体側光コネクタ２２の位置が、回転軸１１０から等距離で無い場合は、両者のモーメントが等しくなるよう考えればよい。例えば、固定部材１０７の位置と回転軸１１０の間の距離が、本体側光コネクタ２２の位置と回転軸１１０の間の距離の１／２倍であれば、コイルばね１０６の張力の１／２倍が不慮の外力にほぼ等しくなる。
【００５６】
本実施形態においても、光ケーブル２４に加わる張力が、突起１０２ａと面１０３ｃが接触している時のコイルばね１０６の伸びによる弾性力である第１の閾値を上回ると、可動部材９０１が光ケーブル２４に従って移動（ここでは回転）することにより、光ケーブル２４に加わる張力を低減することができる。加えてコイルばね１０６が復元しようとする力によって可動部材９０１が元の位置に復帰するという効果もある。
【００５７】
本実施形態においてはコイルばね１０６を用いた張力緩和機構について説明したが、第１の実施形態で説明した構成と同様に摩擦力を利用した構造とすることも可能である。この場合、コイルばね１０６、固定部材１０７、１０８は省略できる。摩擦力は例えば可動部材１０１と筐体１００の接触面における摩擦力を用いても良いし、回転軸１１０の摩擦力を用いて実現しても良い。
【００５８】
本実施形態においても、先の各実施形態で説明した技術的思想を適用することができる。たとえば、光ケーブル２４の移動する方向を制限するガイドを設けたり、可動部材９０１の変位を検知する検知センサを設けたり、検知センサの検知結果に応じて操作者に通知を行ったりしても良い。
【００５９】
また、図９の構成では、可動部材９０１の回転範囲が、端部１０３ｃおよび１０３ｄによって規制されている。しかし、可動部材９０１を連続的に３６０度以上回転できるように構成することも可能である。
【００６０】
たとえば、可動部材９０１に、光ケーブルが張架されるリールのような張架部を設け、可動部材９０１の回転に伴って、光ケーブルが張架部に巻き取られるような構成が考えられる。可動部材９０１は渦巻ばねに結合され、光ケーブル２４に加わる張力が第１の閾値を超えると、可動部材９０１が渦巻ばねの弾性力に逆らって、光ケーブル２４に従動することで、光ケーブル２４に加わる張力を緩和することができる。
【００６１】
本実施形態によっても、光ケーブル２４に加わる張力を緩和する張力緩和機構を備えることにより、不慮の外力が加わった場合であっても、光コネクタが外れることや光ケーブルが損傷する可能性を低減できる。
【００６２】
（その他）
上記の各実施形態では、光ケーブル２４に着目して説明してきたが、同様の構成を電気ケーブル３４についても適用することができる。その場合には、光ケーブル２４と電気ケーブル３４とで、本体側のコネクタを別々の可動部材に設けてもよいし、同一の可動部材に本体側光コネクタ２２と本体側電気コネクタ３２とを設けてもよい。いずれの場合においても、上記の各実施形態で説明した技術的思想を適宜組み合わせることができる。
【００６３】
また、光ケーブル２４の長さは、電気ケーブル３４よりも長くても良いし、逆に短くても良い。また、光ケーブル２４の長さを電気ケーブル３４の長さと等しくしても良い。光ケーブル２４の長さが電気ケーブル３４と等しい場合には、どちらのーブルにも余長がないために、プローブ７の取り扱いが容易になる。
【００６４】
また、上記の各実施形態では、張力緩和機構が装置本体に設けられた構成を説明したが、プローブ７に、上記で説明したのと同様の張力緩和機構を持たせるようにしてもよい。プローブに張力緩和機構を持たせると、特にハンドヘルド型のプローブでは、仮にコネクタが脱落しても、操作者が再びコネクタを結合させることが容易になる。
【符号の説明】
【００６５】
１  装置本体
２  光源
３  処理部
４  制御部
５  表示装置
６  入力部
７  プローブ
２０  可動部材
２１  光ケーブル
２２  本体側光コネクタ
２３  プローブ側光コネクタ
２４  光ケーブル
３１  本体内電気配線
３２  本体側電気コネクタ
３３  プローブ側電気コネクタ
３４  電気配線
７１  光照射部
９０１  可動部材
【図１】
2018061665.tif 000003
【図２】
2018061665.tif 000004
【図３】
2018061665.tif 000005
【図４】
2018061665.tif 000006
【図５】
2018061665.tif 000007
【図６】
2018061665.tif 000008
【図７】
2018061665.tif 000009
【図８】
2018061665.tif 000010
【図９】
2018061665.tif 000011