JPH08166298A - 光ファイバ式触覚センサ - Google Patents

光ファイバ式触覚センサ

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JPH08166298A
JPH08166298A JP33311394A JP33311394A JPH08166298A JP H08166298 A JPH08166298 A JP H08166298A JP 33311394 A JP33311394 A JP 33311394A JP 33311394 A JP33311394 A JP 33311394A JP H08166298 A JPH08166298 A JP H08166298A
Authority
JP
Japan
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optical fiber
tip
cover
lever
catheter
Prior art date
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Pending
Application number
JP33311394A
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English (en)
Inventor
Shigeo Maeda
重雄 前田
Keisuke Yamamoto
啓介 山本
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Mitsubishi Cable Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH08166298A publication Critical patent/JPH08166298A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 小形化することが容易で測定系も簡素なもの
で済み、医療用カテ−テルチュ−ブやファイバスコ−プ
に組み込むのに好適な光ファイバ式触覚センサを提供す
る。 【構成】 カテ−テル1と周囲に装着した光ファイバ2
の先端部周囲をカバ−3で覆い、該カバ−3の先端部に
肉厚の受圧体3aを形成し、該カバ−3の先端部の受圧
体3a内側と光ファイバ2との間には弾性変形可能で先
端部に突部を設けたレバ−4を設け、該レバ−の突部4
aの前記光ファイバ端部2cに対向する面には反射膜5
を形成してある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、光ファイバを用いた
触覚センサに関し、特に医療用カテ−テルチュ−ブやフ
ァイバスコ−プに組み込むのに好適な光ファイバ式触覚
センサに関する。
【0002】
【従来の技術】生体内に医療用カテ−テルチュ−ブや光
ファイバスコ−プを挿入するにあたっては、これら器具
の先端部が血管内壁や臓器等に過大な力で接触してダメ
−ジを与えることを防止するために、前記先端部が過大
な力で体内組織と接する前に察知できるよう、先端部の
受圧力を察知できるセンシング要素を付加することが望
ましい。このようなセンシング要素としては触覚センサ
が挙げられるが従来提案されている触覚センサの中で、
先ず分布型のものはサイズ的に適用不可であり、さらに
体内に挿入する関係上電気式のものは感電の恐れが拭い
去れないため、上記の用途には基本的に不向きである。
【0003】そこで光学式で集中型(ポイント型)の触
覚センサの利用が考えられる。従来、このような触覚セ
ンサとしては、2本の光ファイバの先端部に受圧力によ
り機械的に変形するような素子を取り付けて光の投受光
を行い、その変形による反射光量の変化から受圧力を知
見するものなどがある。また、反射光量でなく受圧面の
変位を光の干渉を用いて計測する方法も提案されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】カテ−テルや光ファイ
バスコ−プ先端部に装着するセンサは分布型よりも集中
型のセンサが好ましい。しかしながら、このような集中
型の触覚センサは、2本の光ファイバを用いたり、端面
に検知用素子を被着する必要があることから小形化には
限界があり、またセンサのアッセンブリが困難であると
いう欠点がある。なお、光の干渉を利用する場合は使用
する光ファイバは1本でよいが、逆に測定用の光学系が
非常に複雑化し且つ大型化するという不都合がある。
【0005】この発明は上記する課題に着目してなされ
たものであり、小形化することが容易で測定系も簡素な
もので済み、医療用カテ−テルチュ−ブやファイバスコ
−プに組み込むのに好適な光ファイバ式触覚センサを提
供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】即ち、この発明は上記す
る課題を解決するために光ファイバ式触覚センサが、
カテ−テル及び該カテ−テル周囲に装着した光ファイバ
の先端部周囲をカバ−で覆うと共に、該カバ−の先端部
に滑らかな曲面状とした肉厚の受圧体を形成し、該カバ
−の先端部の受圧体内側と光ファイバとの間には弾性変
形可能で先端部に突部を設けたレバ−を設け、該レバ−
の突部の前記光ファイバ端部に対向する面には反射膜を
形成してなることを特徴とする。また前記カバ−の先
端部の一部がレバ−を兼ねるよう一体に形成して成るこ
とを特徴とする。或いは光ファイバ式触覚センサが、
光ファイバを埋設して通したカテ−テルの先端部の該光
ファイバと同一角度方向に突出部を形成し、該突出部に
先端外周囲が曲面状となるような肉厚の受圧体を形成し
たレバ−を形成し、更に該受圧体の前記光ファイバの端
部と対向する面に反射膜を形成して成ることを特徴とす
る。
【0007】
【作用】光ファイバ式触覚センサを上記手段とした場
合、乃至いずれの手段であっも、カテ−テル1の先
端部に形成した受圧体3a(の手段ではカテ−テル1
の先端部に形成した受圧体1d)に力がかかった場合、
レバ−4(の手段ではカテ−テル1の先端部に形成し
たレバ−の梁1f)が弾性変形することになる。この結
果、光ファイバ2に入射された光とレバ−4の突部4a
(の手段ではカテ−テル1の先端部に形成した受圧体
1dの裏側)に設置された反射膜5によって反射し再び
該光ファイバ2内を戻る反射光量との間に変化が生じる
ので、これにより受圧体3a(の手段では受圧体1
d)に力がかかったか否かを検知することが出来る。ま
た、横方向から力が加わった場合、カテ−テル1の周囲
に設置した光ファイバ2の入射光量と反射光量の割合の
うちどの光ファイバの変化量が大きいかを検知すれば力
の方向も検出することが出来る。例えば、カテ−テル1
先端部に横方向から力が加わった場合、片側の光ファイ
バ2の戻りの光の強度が大きくなり、反対側は強度が低
下するから力の方向を検出することができる。
【0008】
【実施例】以下、この発明の具体的実施例について図面
を参照しながら説明する。図1はこの発明の光ファイバ
式触覚センサの第1の実施例の要部を示す縦断面図、図
2は正面図、図3は図1のA−A矢視拡大断面図であ
る。1はカテ−テルであって内部には撮像装置用パイプ
の挿入孔1aと照明装置用パイプの挿入孔1b及び食塩
水等を注入・吸引するためのパイプ挿入用の孔1c等の
中空孔が設けられている。
【0009】2は光ファイバであってコア2aと該コア
外周囲を覆うクラッド2bとで形成されている。該光フ
ァイバ2は前記カテ−テル1外周囲に半分程度埋設した
形で軸方向に等間隔に装着してあるが、後述するように
カテ−テル1内部に挿通し埋設しても良い。この光ファ
イバ2としては、例えば直径50μm〜200μm程度
の石英ガラスからなるシングルモ−ドファイバやマルチ
モ−ドファイバ、ポリマ−クラッドファイバ、プラスチ
ックファイバ等を用いることが出来る。
【0010】前記カテ−テル1及び該カテ−テル周囲に
等間隔に装着した光ファイバ2の周囲全体はカバ−3で
覆ってあるが、該カバ−3の先端部は血管や臓器等を傷
つけないよう滑らかな曲面状とした肉厚の受圧体3aが
形成されている。更に、該カバ−3の先端部の受圧体3
a内側と光ファイバ2との間には弾性変形可能で先端部
に突部4aを設けたカンチレバ−4(以下、単にレバ−
4とする)が設けられている。即ち、該レバ−4の突部
4aは光ファイバ端部2cに対向する前記受圧体3aの
裏側に設けられていることになる。なお、該カバ−3の
先端部の一部が該レバ−4を兼ねた状態となるよう一体
に形成加工しても良い。前記カテ−テル1とカバ−3及
びレバ−4の材料としては、例えばシリコ−ンゴム、ポ
リ塩化ビニ−ル、セグメント化ポリウレタン、ポリウレ
タン、エチレンビニルアセテ−ト、等を例示することが
でき、特にシリコ−ンゴム、ポリ塩化ビニ−ル、セグメ
ント化ポリウレタンが生体適合の観点から好ましく、こ
れらの仲でもとりわけセグメント化ポリウレタンがどの
体内組織と接触しても生体に悪影響を与えないという利
点があるので好ましい。更に、各種金属の加工物やシリ
コン等の半導体ウエハの加工物でもレバ−4を構成する
ことができる。
【0011】前記レバ−4の突部4aの光ファイバ端部
2cに対向する面には反射膜5が形成されている。該反
射膜5は図示しない光ファイバ2の他端部から入射させ
た光を反射させて戻すために設置するものである。この
反射膜5は、例えば金属や無機物質原料を、スパッタリ
ングやプラズマCVD法、若しくは真空蒸着法等の手段
で成膜して形成することが出来る。とりわけ、原料とし
てAu,Al,Cr等を用いてスパッタリング法により
形成された暑さ0.1μm〜0.2μm程度の反射膜5
が高い反射率の反射膜とすることができ且つ形成も容易
である。
【0012】次に、この実施例では反射膜5は、光ファ
イバ端部2cの半分がかかるように設置してあるが、こ
れは光ファイバ2を入射して来た光と反射光(戻り光)
とが一定の光量となっている状態を基準として、若し受
圧体3aに何らかの力がかかるとレバ−4(特に、先端
部の突部4a)が変位し、その結果反射膜5が変位して
入射光と反射光(戻り光)との光量に変化が生じるので
これを検出するためである。しかし、反射膜5は光ファ
イバ2の端面2cの全面にかかるように設けても反射光
量の変化は検出することができるので該光ファイバ2の
端面2cの全面に反射膜5がかかるように形成しても良
い。
【0013】次に、図4はこの発明の光ファイバ式触覚
センサの第2の実施例の正面図であり、図5は図4のB
−O−C矢視断面図である。上記第1の実施例では、カ
テ−テル1の外周囲に光ファイバ2を半分埋設した状態
で設置し、これらのカテ−テル1及び光ファイバ2を包
囲した形で外側にカバ−3を設けた。しかし、生体内の
より細い血管内壁や腹腔等の一部を通す必要がある場合
には全体の径を小さくする必要がある。
【0014】前記カテ−テル1には撮像装置用パイプの
挿入孔1aと照明装置用パイプの挿入孔1b及び食塩水
等を注入・吸引するためのパイプ挿入用の孔1c等の中
空孔が設けられているが、これらの挿入孔1aと挿入孔
1b及び挿入孔1cの中間位置に光ファイバ2、2、2
を埋設して通してある。そして該カテ−テル1の先端部
の前記光ファイバ2、2、2と同一角度方向に突出部を
形成し、この突出部に外周囲が曲面状の受圧体1dを形
成する。更に、該受圧体1dを形成したカテ−テル1先
端部の表面の一部を少し削除することにより隙間(或い
は凹部)1eと梁1fが形成されるように加工する。即
ち、該受圧体1d自体がカンチレバ−となるように形成
してある。また、前記受圧体1dの裏側、即ち、光ファ
イバ2の端部2cと対向する面に反射膜5が形成されて
いる。尚、前記テ−テル1の周囲や内部に設置する光フ
ァイバ2は1本でも良いがこの実施例では4本又は3本
設置してある。このように光ファイバ2はカテ−テル1
の周囲に等角度間隔に設置すると力のかかる方向を検出
することができるので光ファイバ2の設置本数は適宜増
減しても良い。
【0015】上記した構成の光ファイバ式触覚センサに
よれば、カテ−テル1の先端部に形成した受圧体3a
(或いはカテ−テル1の先端部に形成した受圧体1d)
に力がかかった場合、レバ−4(或いはカテ−テル1の
先端部に形成したレバ−の梁1f)が弾性変形すること
になる。この結果、光ファイバ2に入射された光とレバ
−4の突部4a(或いはカテ−テル1の先端部に形成し
た受圧体1dの裏側)に設置された反射膜5によって反
射し再び該光ファイバ2内を戻る反射光量との間に変化
が生じるので、これにより受圧体3a(或いは1d)に
力がかかったか否かを検知することが出来る。また、横
方向から力が加わった場合、カテ−テル1の周囲に設置
した光ファイバ2の入射光量と反射光量の割合のうちど
の光ファイバの変化量が大きいかを検知すれば力の方向
も検出することが出来る。例えば、カテ−テル1先端部
に横方向から力が加わった場合、片側の光ファイバ2の
戻りの光の強度が大きくなり、反対側は強度が低下する
から力の方向を検出することができる。
【0016】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明の光ファイ
バ式触覚センサによれば、センサ自体をコンパクトに且
つ簡単な構成の光ファイバ式触覚センサとすることがで
きる。特に、体内に挿入して治療する場合体内の組織に
損傷を与える恐れや感電の恐れもなく安全な光ファイバ
式触覚センサとすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の光ファイバ式触覚センサの第1の実
施例の要部を示す縦断面図である。
【図2】この発明の光ファイバ式触覚センサの正面図で
ある。
【図3】図1のA−A矢視断面図である。
【図4】この発明の光ファイバ式触覚センサの第2の実
施例の正面図である。
【図5】図4のB−O−C矢視断面図である。
【符号の説明】
1 カテ−テル 1d 受圧体 1f 梁 2 光ファイバ 2c 光ファイバ端部 3 カバ− 3a 受圧体 4 カンチレバ− 4a 突部 5 反射膜

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カテ−テル及び該カテ−テル周囲に装着
    した光ファイバの先端部周囲をカバ−で覆うと共に、該
    カバ−の先端部に滑らかな曲面状とした肉厚の受圧体を
    形成し、該カバ−の先端部の受圧体内側と光ファイバと
    の間には弾性変形可能で先端部に突部を設けたレバ−を
    設け、該レバ−の突部の前記光ファイバ端部に対向する
    面には反射膜を形成してなる光ファイバ式触覚センサ。
  2. 【請求項2】 カバ−の先端部の一部がレバ−を兼ねる
    よう一体に形成して成る請求項第1項記載の光ファイバ
    式触覚センサ。
  3. 【請求項3】 光ファイバを埋設して通したカテ−テル
    の先端部の該光ファイバと同一角度方向に突出部を形成
    し、該突出部に先端外周囲が曲面状となるような肉厚の
    受圧体を形成したレバ−を形成し、更に該受圧体の前記
    光ファイバの端部と対向する面に反射膜を形成して成る
    光ファイバ式触覚センサ。
JP33311394A 1994-12-13 1994-12-13 光ファイバ式触覚センサ Pending JPH08166298A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012514514A (ja) * 2009-01-09 2012-06-28 エンドーセンス エスアー 光ファイバー力感知カテーテル

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012514514A (ja) * 2009-01-09 2012-06-28 エンドーセンス エスアー 光ファイバー力感知カテーテル
JP2014140622A (ja) * 2009-01-09 2014-08-07 Endosense Sa 光ファイバー力感知カテーテル

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