JP5244541B2 - 医療機器 - Google Patents
医療機器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5244541B2 JP5244541B2 JP2008277088A JP2008277088A JP5244541B2 JP 5244541 B2 JP5244541 B2 JP 5244541B2 JP 2008277088 A JP2008277088 A JP 2008277088A JP 2008277088 A JP2008277088 A JP 2008277088A JP 5244541 B2 JP5244541 B2 JP 5244541B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- light
- interference
- sensor
- medical device
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Active
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 129
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 26
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 26
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 26
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 25
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 12
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 7
- 238000002168 optical frequency-domain reflectometry Methods 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/005—Flexible endoscopes
- A61B1/009—Flexible endoscopes with bending or curvature detection of the insertion part
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Surgery (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Endoscopes (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
以下、図面を参照して本発明の第1の実施の形態の医療機器1について説明する。
図1は、本実施の形態の医療機器を使用している状態を説明するための説明図であり、図2は、本実施の形態の医療機器の説明図であり、図3は本実施の形態の医療機器の光ファイバセンサの構成を示す構成図であり、図3(B)は図3(A)のIIIB−IIIB線の断面図である。図4は本実施の形態の医療機器の構成図であり、図5および図6は本実施の形態の医療機器のFBGセンサ部の構造を説明するための構造図である。
また、医療機器1は、カプラ7により干渉光を電気信号に変換し検出する検出手段である検出部8と、検出部8が検出した信号から各FBGセンサ部3の波長シフト量(FBGセンサ部3が存在する部分の変形がないときの波長と、変形があったときの波長との差)を算出し、算出した波長シフト量からFBGセンサ部3の変形量を求め、各FBGセンサ部3の変形量から光ファイバセンサ2の形状を算出する算出手段である算出部9Aと、医療機器1全体の制御する制御部9Bとを有している。
λB=2×n×d
ここで、nはコア部4Aの屈折率である。
L22=LK+LK1+LK―L12
…
L2n=LK+LK1+LK―L1n
なお、LKは光源6から光ファイバセンサ2Aの終端までの距離と光源6から反射器5までの距離との差である。
L32=LK+LK1+LK+LK2+L12
…
L3n=LK+LK1+LK+LK2+L1n
以上のように、本実施の形態の光ファイバセンサ2では、3n個のそれぞれのFBGセンサ部3からカプラ7までの距離と、カプラ7から反射器5までの距離との距離差が互いに異なり、かつ、距離差は既知である。
k=2π/λ
そして、FBGセンサ部3の反射光と反射器5からの反射光とは、光路差2πLi(i=1、2、、、n)を有する。光路差を有する2つの反射光は干渉を起こし、干渉光強度の直流成分を除いた変動成分は、光波数kに依存して、図8(B)に示す形であり、以下のように表される。
DITF=Acos(2nLik)
ここで、nは光ファイバの屈折率を表す。前述した2つの作用により、検出部8で検出される光強度DDTCは、図8(C)に示すように、光波数kに対してある周期とピークを持った形で変化する。つまり、次式のような形で表される。
DDTC=RFBG(k)cos(2nLik)
ここで、RFBG(k)はFBGセンサ部3の反射特性を表す光波数(波長)の関数である。この検出部8で検出される信号の周期から光路差Li、つまりFBGセンサ部3の位置を、また、ピークを示す光波数kから変形量を計測することが可能となる。実際には検出部8で検出された信号を周波数解析し、変形が発生しないときの周波数解析の結果と比較することによりFBGセンサ部3の位置と変形量とを周波数差から算出する。FBGセンサ部3全体としては、光路差Li、つまり周期が異なる波形の和として光強度が観測されることとなる。
ただし、rij(i=1、2、3 : j=1、2、3)は座標系XYZnから座標系XYZn−1への回転(座標系XYZnのZ軸と向き(vxn、vyn、vzn)から回転行列を算出)、tx、ty、tzは平行移動(位置(xn、yn、zn)と同じ)を表す。
算出部9Aは同様に全ての位置の3つのFBGセンサ部3の中心位置をXYZn座標系に変換し、変換された座標を接続することにより光ファイバセンサ2の3次元形状、すなわち、光ファイバセンサ2が配設された挿入部12の3次元形状を算出し、モニタ14に表示する。術者はモニタ14に表示された内視鏡画像と同じ画面上に表示された挿入部12の形状を確認しながら処置を行うことができる。
以下、図面を参照して本発明の第2の実施の形態の医療機器1Bについて説明する。医療機器1Bの構成および動作は、第1の実施の形態の医療機器1と類似しているため、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
図12は、本発明の第2の実施の形態の医療機器の構成を示す構成図であり、図13は、本発明の第2の実施の形態の医療機器の光源の出射光の帯域を示す図である。
以下、図面を参照して本発明の第3の実施の形態の医療機器1Cについて説明する。医療機器1Cの構成および動作は、第1の実施の形態の医療機器1と類似しているため、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
図14は、本発明の第3の実施の形態の医療機器の構成を示す構成図である。
2〜2H…光ファイバセンサ
2M…金属ワイヤ
2P…樹脂
3…FBGセンサ部
4…光ファイバ
4A…コア部
4B2、4B3…光路延長部
5〜5C…反射器
6、6B…光源
7〜7E…カプラ
8、8A…検出部
9A…算出部
9B…制御部
10…内視鏡システム
11…被検者
12…挿入部
12A…チャンネル
13…操作部
14…モニタ
15…本体部
Claims (5)
- 被検体に挿入する挿入体に配設される、複数のファイバブラッググレーティングセンサ部が形成された3本以上の光ファイバセンサが、その端部が折り返し部を介して互いに接続された1本の光ファイバセンサと、
前記光ファイバセンサに広帯域光を供給する光源と、
干渉光を形成するための反射手段と、
前記光源から供給される広帯域光を、同時に、3本以上の前記光ファイバセンサと前記反射手段とに導光する光分割手段と、前記光ファイバセンサからの反射光と前記反射手段からの反射光とから干渉光を生成する干渉手段と、を構成する光学部品と、
前記干渉手段からの干渉光を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づき、前記挿入体の形状を算出する形状算出部と、
を有することを特徴とする医療機器。 - 複数のファイバブラッググレーティングセンサ部が形成された光ファイバセンサと、
前記光ファイバセンサを3本以上設け被検体に挿入するための挿入体を具備する医療器具と、
前記3本以上の光ファイバセンサが、
広帯域光を供給する光源と、
前記3本以上のそれぞれの光ファイバセンサに対応した、それぞれの干渉光を形成するための3個以上のそれぞれの反射手段と、
前記光源から供給される広帯域光を、同時に、前記3本以上の光ファイバセンサと前記3個以上の反射手段とに導光する光分割手段と、
前記3本以上のそれぞれの前記光ファイバセンサからの反射光と、前記3個以上のそれぞれの反射手段からの反射光とから、それぞれの干渉光を生成する3個以上の干渉手段と、
前記3個以上の干渉手段からの干渉光を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づき、前記挿入体の形状を算出する形状算出部と、
を有し、
それぞれの前記ファイバブラッググレーティングセンサ部からそれぞれの前記干渉手段までの距離と、それぞれの前記反射手段からそれぞれの前記干渉手段までの距離との距離差が互いに異なることを特徴とする医療機器。 - 2本以上の前記光ファイバセンサが、前記干渉手段に最も近接した前記ファイバブラッググレーティングセンサ部から前記干渉手段までの間に、光路延長手段を有することを特徴とする請求項2に記載の医療機器。
- 前記3本以上の光ファイバセンサが、軸方向の同位置に前記ファイバブラッググレーティングセンサ部が形成されている状態で、前記挿入体に配設されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の医療機器。
- 前記挿入体が、内視鏡システムの挿入部であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の医療機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008277088A JP5244541B2 (ja) | 2008-10-28 | 2008-10-28 | 医療機器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008277088A JP5244541B2 (ja) | 2008-10-28 | 2008-10-28 | 医療機器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010104427A JP2010104427A (ja) | 2010-05-13 |
JP5244541B2 true JP5244541B2 (ja) | 2013-07-24 |
Family
ID=42294485
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008277088A Active JP5244541B2 (ja) | 2008-10-28 | 2008-10-28 | 医療機器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5244541B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5514633B2 (ja) * | 2010-05-28 | 2014-06-04 | 富士フイルム株式会社 | 内視鏡システム |
JP5619571B2 (ja) * | 2010-11-05 | 2014-11-05 | 三菱重工業株式会社 | ライザー管及びライザー管の応答分布計測システム |
US11445934B2 (en) | 2014-07-28 | 2022-09-20 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Systems and methods for intraoperative segmentation |
JP6413011B2 (ja) * | 2015-03-13 | 2018-10-24 | オリンパス株式会社 | 光学式曲がり測定装置及び管状挿入体 |
WO2017085879A1 (ja) | 2015-11-20 | 2017-05-26 | オリンパス株式会社 | 曲率センサ |
WO2017085878A1 (ja) | 2015-11-20 | 2017-05-26 | オリンパス株式会社 | 曲率センサ |
CN109115380B (zh) * | 2017-06-23 | 2019-11-08 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 用于微创医疗器械的三维力传感器 |
CN107990837A (zh) * | 2017-12-14 | 2018-05-04 | 北京遥测技术研究所 | 一种光纤光栅应变传感器 |
CN111839442B (zh) * | 2020-06-08 | 2021-09-07 | 北京交通大学 | 一种光纤光栅传感器及输尿管软镜 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3663903B2 (ja) * | 1998-04-13 | 2005-06-22 | 富士電機システムズ株式会社 | 波長検出装置 |
JP3736156B2 (ja) * | 1998-11-27 | 2006-01-18 | 富士電機システムズ株式会社 | ブラッググレーティング圧力センサ |
CA2325036A1 (en) * | 1999-10-29 | 2001-04-29 | Advanced Sensor Technology, Llc | Optical fiber navigation system |
JP2002310729A (ja) * | 2001-04-09 | 2002-10-23 | Hitachi Cable Ltd | 分布型物理量計測方法及び計測装置 |
JP3740500B2 (ja) * | 2002-12-25 | 2006-02-01 | 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 | Ofdr方式の多点歪計測装置 |
JP2004251779A (ja) * | 2003-02-20 | 2004-09-09 | Fuji Photo Optical Co Ltd | 長尺可撓部材の三次元形状検出装置 |
-
2008
- 2008-10-28 JP JP2008277088A patent/JP5244541B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010104427A (ja) | 2010-05-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5244541B2 (ja) | 医療機器 | |
JP5185773B2 (ja) | 形状測定装置 | |
JP5259340B2 (ja) | 医療機器 | |
JP5628779B2 (ja) | Fbgセンサの多点計測方法および多点計測装置 | |
JP4759654B2 (ja) | 医療機器 | |
JP2004251779A (ja) | 長尺可撓部材の三次元形状検出装置 | |
JP5514633B2 (ja) | 内視鏡システム | |
WO2010140440A1 (ja) | 光センシングシステムおよび内視鏡システム | |
JP2011200341A (ja) | 内視鏡形状検出装置及び内視鏡システム | |
JP2011104053A (ja) | 三次元形状検出装置、及び、挿入部材の三次元形状を検出する方法 | |
JP7247446B2 (ja) | マルチコア光ファイバセンシングシステム | |
JP2011030735A (ja) | 内視鏡形状検出装置及び内視鏡システム | |
JP6346852B2 (ja) | 光ファイバの曲げ形状測定装置及びその曲げ形状測定方法 | |
JP6290798B2 (ja) | Ofdr装置 | |
JP6500096B2 (ja) | 湾曲情報導出装置、湾曲情報導出装置を備えた内視鏡システム、湾曲情報導出方法及び湾曲情報導出のためのプログラム | |
WO2017085879A1 (ja) | 曲率センサ | |
Pinzón et al. | Dual-wavelength speckle-based SI-POF sensor for cost-effective detection of microvibrations | |
JP7249362B2 (ja) | オーバーラップするファイバ回折格子 | |
JP2009229134A (ja) | 光センサシステム | |
JP6413011B2 (ja) | 光学式曲がり測定装置及び管状挿入体 | |
KR20100090590A (ko) | 다수의 광섬유 격자를 이용한 다중 물리량 측정 방법 및 시스템 | |
JP2002257520A (ja) | 光ファイバひずみ検出装置 | |
KR20120114190A (ko) | 다수의 광섬유 격자를 이용한 다중 물리량 측정 방법 및 시스템 | |
JP2002048517A (ja) | 歪みセンシング用ケーブル及び歪み計測方法 | |
WO2017085878A1 (ja) | 曲率センサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110324 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121221 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130108 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130304 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130319 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130408 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160412 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5244541 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160412 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |