KR101509397B1

KR101509397B1 - 광섬유를 이용한 힘 센서 및 이를 이용한 카테터

Info

Publication number: KR101509397B1
Application number: KR20140052511A
Authority: KR
Inventors: 김태성; 김장아; 황태현
Original assignee: 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2015-04-08

Abstract

본 발명은 외력을 더욱 정밀하게 측정할 수 있는 광섬유를 이용한 힘 센서 및 이를 이용한 카테터를 개시한다. 본 발명에 따른 힘 센서는 일단으로 광신호를 인가받는 제1 광섬유, 상기 제1 광섬유와 나란히 배치되며, 일단과 상기 제1 광섬유의 타단이 중첩되도록 위치하여 상기 제1 광섬유의 타단으로부터 광신호를 전달받되, 외력에 따라 상기 제1 광섬유와 중첩되는 길이 또는 상기 제1 광섬유와의 이격 거리가 달라지도록 형성되는 제2 광섬유, 상기 제1 광섬유의 일단으로 광신호를 보내며 상기 제1 광섬유 또는 상기 제2 광섬유를 통과한 광신호를 측정하는 송수신모듈 및 상기 송수신모듈에서 측정된 광신호를 이용하여 상기 제1 광섬유와 상기 제2 광섬유가 중첩된 길이 또는 이격 거리를 계산하고, 이를 이용하여 상기 제2 광섬유에 가해진 외력을 계산하는 계산부를 포함하여 이루어지며, 상기 제1 광섬유와 상기 제2 광섬유는 서로 중첩되어 마주보는 면의 클래드의 적어도 일부가 제거됨으로써, 광신호의 변화를 측정하여 정밀하게 외력을 계산한다.

Description

광섬유를 이용한 힘 센서 및 이를 이용한 카테터{FORCE SENSOR USING OPTICAL FIBER AND CATHETHER USING THE SAME}

본 발명은 광섬유를 이용한 힘 센서 및 이를 이용한 카테터에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 광섬유를 통과하는 광신호의 손실을 이용하여 외력을 측정할 수 있는 힘 센서 및 이를 이용한 카테터에 관한 것이다.

일반적으로 카테터는 환자의 체내로 튜브를 삽입하여 환부에 고주파 치료를 하거나, 의료용 물질을 체내로 주입하고 체내의 체액 등을 외부로 배출하기 위하여 사용되는 의료용 기구이다.

상기와 같은 카테터를 이용하여 시술을 행하는데 있어서 카테터의 첨두가 환자의 환부에 과다한 압력을 가할 경우 환부를 손상시키는 경우가 발생하였으며, 압력이 너무 작을 경우 환부가 제대로 치료되지 않는 경우가 발생하므로 카테터가 환부에 가하는 압력을 측정하고 그에 따라 시술을 행할 필요가 있었다.

특히, 혈관과 같이 섬세한 부분을 시술하는 카테터의 경우 상기 카테터가 혈관에 가하는 압력을 정밀하게 측정하지 못할 경우 혈관을 관통하면서 의료사고가 발생하는 경우도 있었다.

따라서, 카테터의 첨두에 가해지는 압력을 측정하기 위한 다양한 형태의 센서들이 제시되고 있다.

현재 일반적으로 사용되는 센서는 외부에서 가해지는 힘에 따라 출력되는 전류가 달라지는 전기적 압력 감지식 소자를 이용한 힘 센서가 주로 사용된다.

하지만 상기 전기적 압력 감지식 소자를 이용한 힘 센서는 미세한 외력이 가해졌을 때 출력되는 전류의 변화가 크지 않고, 상기 전류 변화를 정밀하게 측정하기 위해서는 고가의 장비가 필요하며, 전기적 압력 감지식 소자의 크기를 늘려 전류량을 늘릴 경우 카테터의 크기가 커지는 문제점이 있으므로 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있는 힘 센서와 이를 이용한 카테터가 요구되었다.

한국공개특허 제10-2010-0127815호(2010년 12월 06일 공개)

본 발명의 목적은 광섬유를 이용한 힘 센서 및 이를 이용한 카테터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 광섬유를 이용하여 정밀한 이동 변화를 측정하고 이를 이용하여 외력을 계산할 수 있는 힘 센서를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 혈관과 같이 협소한 곳에 삽입하여 외력을 정밀하게 측정할 수 있는 카테터를 제공하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 발명에 따른 광섬유를 이용한 힘 센서는 일단으로 광신호를 인가받는 제1 광섬유, 상기 제1 광섬유와 나란히 배치되며, 일단과 상기 제1 광섬유의 타단이 중첩되도록 위치하여 상기 제1 광섬유의 타단으로부터 광신호를 전달받되, 외력에 따라 상기 제1 광섬유와 중첩되는 길이 또는 상기 제1 광섬유와의 이격 거리가 달라지도록 형성되는 제2 광섬유, 상기 제1 광섬유의 일단으로 광신호를 보내며 상기 제1 광섬유 또는 상기 제2 광섬유를 통과한 광신호를 측정하는 송수신모듈 및 상기 송수신모듈에서 측정된 광신호를 이용하여 상기 제1 광섬유와 상기 제2 광섬유가 중첩된 길이 또는 이격 거리를 계산하고, 이를 이용하여 상기 제2 광섬유에 가해진 외력을 계산하는 계산부를 포함하여 이루어지며, 상기 제1 광섬유와 상기 제2 광섬유는 서로 중첩되어 마주보는 면의 클래드의 적어도 일부가 제거된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 계산부는 상기 송수신모듈에서 측정된 광신호의 광량을 이용하여 상기 제1 광섬유와 상기 제2 광섬유 사이의 이격 거리를 계산하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 계산부는 상기 송수신모듈에서 측정된 광신호의 광량을 이용하여 상기 제1 광섬유와 상기 제2 광섬유가 서로 중첩된 길이를 계산하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 계산부는 상기 송수신모듈에서 측정된 광신호의 광량 및 광신호의 파장을 이용하여 상기 제1 광섬유와 상기 제2 광섬유가 서로 중첩된 길이를 계산하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 광섬유는 상기 타단의 끝부분에 형성된 반사층을 더 포함하며, 상기 송수신모듈은 상기 반사층에 반사되어 상기 제1 광섬유의 일단으로 되돌아온 광신호를 측정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 광섬유는 굴절률이 서로 다른 3개의 코어를 포함하며, 상기 제2 광섬유는 상기 3개의 코어와 각각 마주보도록 형성된 3개의 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 송수신 모듈은 상기 제1 광섬유의 일단으로 다색광을 인가하며, 상기 제1 광섬유의 3개의 코어는 상기 다색광을 분리하여 자신과 마주보는 각각의 상기 제2 광섬유로 분리된 광신호를 전달하는 것을 특징으로 한다.

또한, 360도/n 간격으로 이격된 n쌍의 상기 제1 광섬유 및 제2 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 n=3인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 광섬유는 외부에서 가해진 토크에 따라 회전 동작을 하며, 상기 회전 동작에 따라 상기 제1 광섬유와의 이격 거리가 달라지도록 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기와 같은 광섬유를 이용한 힘 센서를 포함하여 이루어지며 상기 힘 센서를 이용하여 첨단부에 가해지는 힘의 측정이 가능한 카테터에 있어서, 상기 힘 센서의 제2 광섬유는 상기 첨단부와 연결되어 첨단부의 움직임에 따라 함께 동작하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 힘은 카테터의 길이 방향으로 가해지는 힘 또는 토크인 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 커플링 된 두 개의 광섬유 사이에서 발생하는 광신호의 광량 및 파장의 변화를 측정함으로써, 광섬유의 이동을 정밀하게 계산할 수 있으며 이를 이용해 외력을 계산할 수 있는 광섬유를 이용한 힘 센서가 제공된다.

또한, 광섬유를 이용한 힘 센서를 포함함으로써, 혈관과 같이 협소한 곳에 삽입하여 외력을 정밀하게 측정할 수 있는 카테터가 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 다른 광섬유를 이용한 힘 센서의 구성도이다.
도 2는 광섬유에 광신호가 전달되는 예를 도시한 것이다.
도 3은 광섬유에 광신호가 전달되는 다른 예를 도시한 것이다.
도 4는 광섬유에 광신호가 전달되는 또 다른 예를 도시한 것이다.
도 5는 3축의 힘을 측정할 수 있는 광섬유의 구성을 도시한 것이다.
도 6은 3축의 힘과 토크를 측정할 수 있는 광섬유의 구성을 도시한 것이다.
도 7은 광섬유로 이루어진 힘 센서를 이용한 카테터를 도시한 것이다.

본 발명은 광섬유를 이용한 힘 센서 및 이를 이용한 카테터에 관한 것으로 도 1 내지 도 7을 참고로 본 발명에 따른 장치를 상세히 설명하기로 한다.

우선, 도 1에 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유를 이용한 힘 센서의 구성이 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 장치는 제1 광섬유(100), 제2 광섬유(200), 송수신모듈(300) 및 계산부(400)를 포함하여 이루어진다.

제1 광섬유(100)는 후술할 송수신모듈(300)로부터 광신호를 인가받아 이를 도통하는 장치이다.

제1 광섬유의 구성은 일반적인 광섬유의 구성과 같이 광 밀도가 높은 재료로 형성되어 광신호가 도통되는 코어(110), 광 밀도가 낮은 재료로 형성되며 상기 광신호를 반사시키는 클래드(120) 및 상기 코어(110)와 클래드(120)을 보호하는 피복(130)으로 이루어진다.

제2 광섬유(200)는 상기 제1 광섬유와 나란히 배치되되, 일단과 상기 제1 광섬유의 타단이 중첩되도록 위치하며, 상기 제1 광섬유의 구성과 같이 코어(210), 클래드(220) 및 피복(230)으로 이루어진다.

그리고, 상기 제1 광섬유 및 상기 제2 광섬유는 서로 중첩되어 마주보는 면에 형성된 클래드(120, 220)를 도 1에 도시된 것과 같이 모두 제거하거나, 적어도 상기 클래드의 일부를 제거함으로써 상기 제1 광섬유에 도통되던 광신호 중 일부가 제2 광섬유로 전달될 수 있도록 한다.

이때, 상기와 같이 구성된 제1 광섬유(100) 및 제2 광섬유(200)에 있어서, 제2 광섬유(200)에 길이 방향에서 수직으로 가해진 힘(F1)에 따라 이격 거리(L1)가 달라지고 길이 방향으로 가해지는 힘(F2)에 따라 서로 중첩된 길이(L2)가 달라지면서, 상기 L1, L2에 의하여 제1 광섬유(100)와 제2 광섬유(200)에 흐르는 광신호의 광량과 파장에 큰 변화가 발생하게 된다.

도 2 내지 도 4는 제1 광섬유(100) 및 제2 광섬유(200)의 서로 중첩된 길이와 이격 거리에 따라 달라지는 광신호의 변화를 도시한 것이다.

도 2는 제1 광섬유(100)와 제2 광섬유(200) 사이의 이격 거리가 20㎛이고 서로 중첩된 길이가 10㎜일 때 광신호의 모습을 도시한 것으로, 제1 광섬유에 흐르던 광신호 중 40%가 측면에 형성된 제2 광섬유로 전달되는 것을 확인할 수 있었다.

도 3은 제2 광섬유(200)가 제1 광섬유(100)로 접근함에 따라, 제1 광섬유와 제2 광섬유 사이의 이격 거리가 10㎛이고 서로 중첩된 길이가 10㎜일 때 광신호의 변화를 도시한 것으로, 상기 도 2와 비교하여 이격 거리가 더 가까워짐에 따라 제2 광섬유로 전달되는 광신호가 더 많아지면서 제1 광섬유에 흐르던 광신호 중 80%가 측면에 형성된 제2 광섬유로 전달되는 것을 확인할 수 있었다.

도 4는 제2 광섬유(200)와 제1 광섬유(100)가 서로 중첩된 길이가 길어짐에 따라, 제1 광섬유와 제2 광섬유 사이의 이격 거리가 20㎛이고 서로 중첩된 길이가 20㎜일 때 광신호의 변화를 도시한 것으로, 상기 도 2와 비교하여 서로 중첩된 길이가 길어지면서 광신호가 제2 광섬유로 전달되었다가 다시 제1 광섬유로 리턴되는 패턴을 보이며, 상기 패턴에 따라 광신호의 광량과 파장도 변하게 되었다.

이와 같이 커플링 된 두 광섬유가 서로 중첩되는 길이 또는 이격 거리에 따라 광섬유를 통과하는 광신호의 광량 또는 파장이 변하게 되므로, 상기 광신호의 광량과 파장을 측정할 수 있다면 상기 광섬유의 이동 거리를 측정할 수 있다.

송수신모듈(300)은 상기 제1 광섬유(100)에 광신호를 보내는 발광부(미도시) 및 상기 제1 광섬유 또는 상기 제2 광섬유를 통과한 광신호의 광량 또는 파장을 측정하는 수광부(미도시)를 포함하여 이루어지는 장치이다.

이때, 상기 수광부는 상기 광신호를 측정하기 위하여 상기 발광부와 별도로 제2 광섬유의 끝 부분에 수광부를 형성할 수도 있지만, 상기와 같은 수광부를 별도로 형성할 경우 장치의 구조가 복잡해 질 수 있다.

따라서, 도 1에 도시된 것과 같이 제1 광섬유(100)의 상기 타단의 끝부분에 반사층(140)을 형성하여 상기 광신호를 반사해 제1 광섬유의 일단으로 광신호가 되돌아가도록 함으로써, 상기 발광부와 상기 수광부가 제1 광섬유의 일단에 함께 형성될 수 있도록 송수신모듈(300)을 구성할 수 있다.

계산부(400)는 상기 송수신모듈(300)이 측정된 광신호를 이용하여 제1 광섬유(100)와 제2 광섬유(200)의 이격 거리(L1) 또는 서로 중첩된 길이(L2)를 계산하고 이를 이용하여 상기 힘(F1, F2)을 구하는 장치이다.

더욱 상세히 설명하면, 먼저 상기 계산부(400)는 제1 광섬유와 제2 광섬유의 이격 거리(L1)를 구하기 위하여 상기 송수신모듈(300)의 수광부가 측정한 광신호의 광량 값을 전달받는다. 그리고 미리 저장된 광량에 따른 이격 거리 테이블에 상기 광량 값을 대입함으로써 상기 이격 거리 값을 출력할 수 있다.

또한, 상기 계산부는 제1 광섬유와 제2 광섬유의 서로 중첩된 길이(L2)를 구하기 위하여 상기 송수신모듈(300)의 수광부가 측정한 광신호의 광량 값을 전달받는다. 그리고 미리 저장된 광량에 따른 중첩된 길이 테이블에 상기 광량 값을 대입함으로써 서로 중첩된 길이 값을 출력할 수 있다.

이때, 상기 중첩된 길이(L2)를 구하는데 있어서 측정된 광량 만을 이용하여 구하고자 할 경우 상기 이격 거리(L1)에 따른 광량의 변화에 영향을 받을 수 있으므로, 상기 계산부는 상기 송수신모듈에서 측정된 광신호의 광량뿐만 아니라 광신호의 파장을 함께 이용하여 상기 중첩된 길이를 계산한다.

그리고, 계산부(400)는 상기와 같이 계산된 이격 거리(L1) 및 중첩된 길이(L2) 값을 미리 저장된 이격 거리 또는 중첩된 길이에 따른 외력 테이블에 대입함으로써 제2 광섬유에 가해진 외력 값을 출력할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 광섬유를 이용한 힘 센서는 제1 광섬유와 제2 광섬유의 구성에 따라 다양한 종류의 힘을 측정할 수 있다.

먼저, 도 5는 3축(x,y,z 축)의 힘을 측정할 수 있는 제1 광섬유 및 제2 광섬유의 구성을 도시한 것이다.

도 5에 도시된 것과 같이 3축의 힘을 측정하기 위하여 제1 광섬유(100)는 확대도 (S)에 도시된 것과 같이 굴절률이 서로 다른 3개의 코어(core)로 형성되며, 제2 광섬유(200a, 200b, 200c)는 상기 제1 광섬유의 3개의 코어와 각각 마주보도록 형성된다.

그리고, 상기와 같이 구성된 제1 광섬유와 제2 광섬유에 있어서, 도 5의 (a)와 같이 상기 송수신모듈(미도시)이 상기 제1 광섬유(100)에 다색광인 광신호를 인가하면 상기 3개의 코어의 굴절률 차이에 의해 상기 다색광이 분리되면서 각 코어에 각각 마주보도록 형성된 제2 광섬유(200a, 200b, 200c)로 분리된 광신호가 전달되게 된다.

이때, 도 5의 (b)와 같이 외력에 의해 제2 광섬유가 이동할 경우 제1 광섬유와 서로 중첩된 길이가 달라지며, 그에 따라 제1 광섬유에서 제2 광섬유로 전달되는 광신호의 광량과 파장도 변하게 된다.

특히, 도 5의 (b)에 도시된 것과 같이 대각선으로 가해지는 힘(F)에 따라 3개의 제2 광섬유는 서로 다른 움직임을 가지며, 그에 따라 광신호가 제2 광섬유에 전달되는 정도도 서로 차이가 발생하므로, 상기 차이를 이용하여 3축에서의 힘의 방향과 크기를 알 수 있다.

도 6은 3축의 힘뿐만 아니라 토크도 측정할 수 있는 제1 광섬유 및 제2 광섬유의 구성을 도시한 것으로, 도 6의 (a)는 사시도이고 도 6의 (b)는 단면도이다.

도 6에서는 120도 간격으로 이격된 3쌍의 제1 광섬유(100) 및 제2 광섬유(200)로 이루어진 힘 센서를 도시하고 있다.

상기와 같이 구성된 제1 광섬유(100) 및 제2 광섬유(200)에 있어서, 도 6의 (a)에 도시된 것과 같이 제2 광섬유(200)는 외부에서 가해진 힘(F2)에 의해 제1 광섬유(100)와 서로 중첩된 길이가 달라지고, 도 6의 (b)에 도시된 것과 같이 제2 광섬유(200)에 토크(F2)가 가해질 경우 제1 광섬유(100)와의 이격 거리가 가까워지거나 멀어지게 된다.

따라서, 상기와 같은 움직임에 의해 달라지는 광신호의 변화를 측정함으로써, 외부에서 가해지는 힘에 의한 제2 광섬유의 이동 거리를 구할 수 있으며 이를 이용하여 3축에서의 힘과 토크를 구할 수 있다.

이때, 360도/n 간격으로 이격된 n쌍의 상기 제1 광섬유(100) 및 상기 제2 광섬유(200)를 형성하는데 있어서 3축의 힘을 구하기 위해서는 최소 3쌍 이상의 제1 광섬유(100) 및 제2 광섬유(200)로 구성해야 하며, 상기 제1 광섬유(100) 및 제2 광섬유(200)의 쌍을 더 많이 형성할수록 상기 힘의 방향과 크기를 더욱 정밀하게 측정할 수 있다.

그리고, 상기와 같은 광섬유로 이루어진 힘 센서를 이용한 카테터에 대해 도 7을 참조로 설명하면 다음과 같다.

도 7에 도시된 것과 같이 본 발명에 따른 카테터는 체내에 삽입되는 튜브(10), 튜브의 끝단에 형성된 첨단부(20), 상기 튜브와 첨단부 사이에 형성되며 첨단부에 가해지는 압력에 따라 수축 및 복원 동작을 하는 탄성부(30) 및 상기 탄성부가 수축 및 복원 동작을 하면서 발생하는 변화를 측정하는 측정부(40)로 이루어지며, 이때 상기 측정부(40)는 상기 탄성부(30)의 동작을 측정하기 위하여 탄성부(30)에 본 발명에 따른 힘 센서의 구성요소인 제1 광섬유(100) 및 제2 광섬유(200)를 형성하는 것을 특징으로 한다.

탄성부(30)의 확대도 (C)에 도시된 것과 같이 상기 제1 광섬유(100)의 타단과 제2 광섬유(200)의 일단이 중첩되도록 형성되며, 상기 제2 광섬유(200)는 상기 첨단부(20)와 연결됨으로써 첨단부의 움직임(M1, M2)에 따라 함께 움직이게 되며, 상기 움직임에 따라 상기 탄성부(30)가 수축 및 복원 동작을 하면서 상기 제1 광섬유(100)와의 이격 거리와 서로 중첩된 길이가 달라지도록 한다.

그리고, 상기 측정부(40)는 본 발명에 따른 힘 센서의 구성요소인 송수신모듈(300)과 계산부(400)를 이용하여 상기 제1 광섬유와 상기 제2 광섬유를 통하는 광신호의 광량과 파장을 측정하고, 이를 이용해 상기 이격 거리와 서로 중첩된 길이를 구한 후 미리 저장된 이격 거리와 서로 중첩된 길이에 따른 외력 값 테이블에 대입함으로써, 상기 첨단부(20)에 가해지는 외력을 구할 수 있다.

물론, 상기 탄성부(30)에 형성되는 제1 광섬유(100) 및 제2 광섬유(200)는 상기 도 6 및 도 7에 도시된 것과 다수 개를 형성하여 더욱 정밀하게 첨단부(20)의 움직임을 측정할 수 있으며, 이러한 변형 예는 당업자들이 극히 용이하게 이해할 수 있다.

또한, 상기 측정부(40)를 구성하는 힘 센서의 송수신모듈(300)은 상기 튜브(10)를 사이에 두고 상기 첨단부(20)와 반대 측에 형성되도록 함으로써, 상기 첨단부(20)에 송수신모듈(300)의 구성을 제거하여 두께를 더 얇게 형성할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 광섬유를 이용한 힘 센서는 제1 광섬유와 제2 광섬유를 커플링 시키고 상기 커플링 된 광섬유들 사이를 통하는 광신호의 변화를 측정함으로써 제2 광섬유의 이동을 정밀하게 측정할 수 있으며, 이를 이용하여 미세한 외력도 계산할 수 있다.

또한, 상기 광섬유를 이용한 힘 센서를 이용해 카테터를 구성함으로써, 기존 전기적 압력 감지식 소자를 이용한 카테터와 비교하여 첨단부의 크기를 줄일 수 있으며, 그에 따라 카테터의 튜브를 더욱 협소한 곳에 삽입하여 환부를 치료할 수 있는 효과가 있다.

지금까지 본 발명에 따른 광섬유를 이용한 힘 센서 및 이를 이용한 카테터를 첨부된 도면을 참조로 구체적인 실시예로 한정되게 설명하였으나 이는 하나의 실시예일 뿐이며, 첨부된 특허청구범위에서 청구된 발명의 사상 및 그 영역을 이탈하지 않으면서 다양한 변화 및 변경이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

10 : 튜브 20 : 첨단부
30 : 탄성부 40 : 측정부
100 : 제1 광섬유 200 : 제2 광섬유
110, 210 : 코어 120, 220 : 클래드
130, 230 : 피복 140 : 반사층
300 : 송수신모듈 400 : 계산부

Claims

일단으로 광신호를 인가받는 제1 광섬유;
상기 제1 광섬유와 나란히 배치되며, 일단과 상기 제1 광섬유의 타단이 중첩되도록 위치하여 상기 제1 광섬유의 타단으로부터 광신호를 전달받되, 외력에 따라 상기 제1 광섬유와 중첩되는 길이 또는 상기 제1 광섬유와의 이격 거리가 달라지도록 형성되는 제2 광섬유;
상기 제1 광섬유의 일단으로 광신호를 보내며 상기 제1 광섬유 또는 상기 제2 광섬유를 통과한 광신호를 측정하는 송수신모듈; 및
상기 송수신모듈에서 측정된 광신호를 이용하여 상기 제1 광섬유와 상기 제2 광섬유가 중첩된 길이 또는 이격 거리를 계산하고, 이를 이용하여 상기 제2 광섬유에 가해진 외력을 계산하는 계산부;
를 포함하여 이루어지며,
상기 제1 광섬유와 상기 제2 광섬유는 서로 중첩되어 마주보는 면의 클래드의 적어도 일부가 제거된 광섬유를 이용한 힘 센서.
제1항에 있어서,
상기 계산부는 상기 송수신모듈에서 측정된 광신호의 광량을 이용하여 상기 제1 광섬유와 상기 제2 광섬유 사이의 이격 거리를 계산하는 광섬유를 이용한 힘 센서.
제1항에 있어서,
상기 계산부는 상기 송수신모듈에서 측정된 광신호의 광량을 이용하여 상기 제1 광섬유와 상기 제2 광섬유가 서로 중첩된 길이를 계산하는 광섬유를 이용한 힘 센서.
제3항에 있어서,
상기 계산부는 상기 송수신모듈에서 측정된 광신호의 광량 및 광신호의 파장을 이용하여 상기 제1 광섬유와 상기 제2 광섬유가 서로 중첩된 길이를 계산하는 광섬유를 이용한 힘 센서.
제1항에 있어서,
상기 제1 광섬유는 상기 타단의 끝부분에 형성된 반사층을 더 포함하며, 상기 송수신모듈은 상기 반사층에 반사되어 상기 제1 광섬유의 일단으로 되돌아온 광신호를 측정하는 광섬유를 이용한 힘 센서.
제1항에 있어서,
상기 제1 광섬유는 굴절률이 서로 다른 3개의 코어를 포함하며, 상기 제2 광섬유는 상기 3개의 코어와 각각 마주보도록 형성된 3개의 광섬유를 포함하는 광섬유를 이용한 힘 센서.
제6항에 있어서,
상기 송수신 모듈은 상기 제1 광섬유의 일단으로 다색광을 인가하며, 상기 제1 광섬유의 3개의 코어는 상기 다색광을 분리하여 자신과 마주보는 각각의 상기 제2 광섬유로 분리된 광신호를 전달하는 광섬유를 이용한 힘 센서.
제1항에 있어서,
360도/n 간격으로 이격된 n쌍의 상기 제1 광섬유 및 제2 광섬유를 포함하는 광섬유를 이용한 힘 센서(n은 3이상의 정수).
제8항에 있어서,
상기 제2 광섬유는 외부에서 가해진 토크에 따라 회전 동작을 하며, 상기 회전 동작에 따라 상기 제1 광섬유와의 이격 거리가 달라지도록 형성된 광섬유를 이용한 힘 센서.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 힘 센서를 포함하여 이루어지며, 상기 힘 센서를 이용하여 첨단부에 가해지는 힘의 측정이 가능한 카테터.
제10항에 있어서,
상기 힘 센서의 제2 광섬유는 상기 첨단부와 연결되어 첨단부의 움직임에 따라 함께 동작하는 카테터.
제10항에 있어서,
상기 힘은 카테터의 길이 방향으로 가해지는 힘 또는 토크인 카테터.