KR101797352B1 - Force sensor using optical fiber and capillary, manufacture method of the same, medical device including the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광섬유와 모세관을 이용한 힘 센서에 관한 것으로써, 피복 및 적어도 일부의 클래드가 제거된 일측 단부를 갖는 광섬유; 길이방향을 따라 내부공간이 형성되어 있으며, 상기 일측 단부가 상기 내부공간으로 삽입되며, 삽입된 상기 일측 단부와의 광커플링을 통해 상기 광섬유의 타측으로부터 전달된 광신호의 일부를 출력하는 모세관; 및 외력에 의해서 상기 일측 단부가 상기 내부공간을 따라 이동하는 경우, 상기 광섬유의 타측에 인가된 광신호 및 상기 광섬유의 일측 단부에서 반사되어 타측으로 돌아온 광신호를 기초로 상기 외력을 연산하는 연산부를 포함하여 이루어져 광커플링이 발생하는 코어와 모세관이 동축에 정렬될 수 있고, 이에 따라, 코어와 모세관의 이격거리가 일정하게 유지되어 외력이 보다 정확하게 센싱될 수 있다.The present invention relates to a force sensor using an optical fiber and a capillary, comprising: an optical fiber having a coating and at least one clad-free end; A capillary having an inner space formed along the longitudinal direction and having one end inserted into the inner space and outputting a part of an optical signal transmitted from the other side of the optical fiber through optical coupling with the inserted end; And an arithmetic unit for calculating the external force based on the optical signal applied to the other side of the optical fiber and the optical signal reflected at one end of the optical fiber and returned to the other side when the one end moves along the internal space by an external force So that the core and the capillary tube where the optical coupling is generated can be aligned coaxially with each other, so that the distance between the core and the capillary tube can be kept constant and the external force can be more accurately sensed.

Description

광섬유와 모세관을 이용한 힘 센서, 이의 제조방법, 이를 포함하는 의료기기{FORCE SENSOR USING OPTICAL FIBER AND CAPILLARY, MANUFACTURE METHOD OF THE SAME, MEDICAL DEVICE INCLUDING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a force sensor using an optical fiber and a capillary tube, a method of manufacturing the same, and a medical instrument including the same. [0002]

본 발명은 광섬유와 모세관을 이용한 힘 센서, 이의 제조방법, 이를 포함하는 의료기기에 관한 것으로써, 광섬유의 코어를 모세관의 길이방향을 따라 형성되는 내부공간으로 삽입하여 코어와 모세관을 동축 상에 정렬시킴으로써 힘을 보다 정확하게 센싱할 수 있는 광섬유와 모세관을 이용한 힘 센서, 이의 제조방법, 이를 포함하는 의료기기에 관한 것이다.The present invention relates to a force sensor using an optical fiber and a capillary tube, a method of manufacturing the same, and a medical instrument including the same, wherein the core of the optical fiber is inserted into an inner space formed along the longitudinal direction of the capillary tube, To a force sensor using an optical fiber and a capillary tube capable of sensing a force more accurately, a method of manufacturing the same, and a medical instrument including the same.

일반적으로 카테터는 환자의 체내로 튜브를 삽입하여 환부에 고주파 치료를 하거나, 의료용 물질을 체내로 주입하고 체내의 체액 등을 외부로 배출하기 위하여 사용되는 의료기기이다.Generally, a catheter is a medical device used to insert a tube into a patient's body to perform high-frequency treatment on the affected part, to inject a medical substance into the body, and to discharge body fluids and the like to the outside.

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.In the case of performing the catheter using the catheter as described above, when the peak of the catheter exerts excessive pressure on the affected part of the patient, the affected part is damaged. When the pressure is too small, the affected part may not be properly treated. It is necessary to measure the pressure applied to the affected part and perform the procedure accordingly.

특히, 혈관과 같이 섬세한 부분을 시술하는 카테터의 경우 상기 카테터가 혈관에 가하는 압력을 정밀하게 측정하지 못할 경우 혈관을 관통하면서 의료사고가 발생하는 경우도 있었다.Particularly, in the case of a catheter for performing a delicate portion such as a blood vessel, if the pressure applied to the blood vessel by the catheter can not be precisely measured, a medical accident may occur while penetrating the blood vessel.

따라서, 카테터의 첨두에 가해지는 압력을 측정하기 위한 다양한 형태의 센서들이 제시되고 있다.Accordingly, various types of sensors for measuring the pressure applied to the peak of the catheter have been proposed.

현재 일반적으로 사용되는 센서는 외부에서 가해지는 힘에 따라 출력되는 전류가 달라지는 전기적 압력 감지식 소자를 이용한 힘 센서가 주로 사용된다.Currently used sensors are usually force sensors using an electric pressure sensitive device whose output varies according to external force.

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.However, the force sensor using the electric pressure sensor does not change a large amount of current when a small external force is applied. In order to precisely measure the current change, a high-priced device is required. There is a problem in that the size of the catheter becomes large when the size of the catheter is increased by increasing the size of the catheter. Therefore, a force sensor and a catheter using the force sensor are needed.

한국등록특허공보 제10-1509397호는 광섬유를 이용한 힘 센서 및 이를 이용한 카테터를 개시하고 있다.Korean Patent Registration No. 10-1509397 discloses a force sensor using an optical fiber and a catheter using the force sensor.

한국등록특허공보 제10-1509397호에 따르면, 외력은 제1 광섬유와 제2 광섬유를 나란하게 배치한 다음, 외력이 가해질 때, 제1 광섬유와 제2 광섬유가 상호 중첩되는 길이의 변화에 따라 광신호가 변화되는 것을 이용함으로써 연산된다.According to Korean Patent Registration No. 10-1509397, external force is generated by arranging a first optical fiber and a second optical fiber side by side, and then, when an external force is applied, the first optical fiber and the second optical fiber overlap each other, Quot; is calculated by using the fact that the call is changed.

그러나 제1광섬유와 제2광섬유는 ㎛ 스케일로 마련되므로, 반데르발스 힘과 정전기력 등에 의한 인력 때문에 이들을 일정 간격을 두고 나란하게 배치하는 것은 매우 어렵다.However, since the first optical fiber and the second optical fiber are provided on the 탆 scale, it is very difficult to arrange the first optical fiber and the second optical fiber side by side at regular intervals because of the attractive force due to the van der Waals force and the electrostatic force.

이러한 문제 때문에, 한국등록특허공보 제10-1509397호에 따른 힘 센서는 제조가 어려울 뿐만 아니라, 제조된다 하더라도, 힘 측정의 오차가 매우 크다는 문제가 있다.Due to such a problem, the force sensor according to Korean Patent Registration No. 10-1509397 is not only difficult to manufacture, but also has a problem that an error of force measurement is very large even if it is manufactured.

한국등록특허 제10-1509397호Korean Patent No. 10-1509397

본 발명의 목적은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 광섬유의 코어를 모세관의 길이방향을 따라 형성되는 내부공간으로 삽입하여 코어와 모세관을 동축 상에 정렬시킴으로써 정렬이 용이하고, 힘을 보다 정확하게 센싱할 수 있는 광섬유와 모세관 커플러를 이용한 힘 센서, 이의 제조방법, 이를 포함하는 의료기기를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide an optical fiber which is easy to align by inserting a core of an optical fiber into an inner space formed along a length direction of the capillary, A force sensor using the optical fiber and a capillary coupler capable of sensing more accurately, a method of manufacturing the same, and a medical instrument including the same.

본 발명의 상기 및 기타 목적들은, 본 발명에 따른 광섬유와 모세관을 이용한 힘 센서, 이의 제조방법, 이를 포함하는 의료기기에 의해 모두 달성될 수 있다.The above and other objects of the present invention can be achieved by a force sensor using an optical fiber and a capillary tube according to the present invention, a method of manufacturing the same, and a medical instrument including the same.

본 발명의 일 실시예에 따른 힘 센서는, 피복 및 적어도 일부의 클래드가 제거된 일측 단부를 갖는 광섬유; 길이방향을 따라 내부공간이 형성되어 있으며, 상기 일측 단부가 상기 내부공간으로 삽입되며, 삽입된 상기 일측 단부와의 광커플링을 통해 상기 광섬유의 타측으로부터 전달된 광신호의 일부를 출력하는 모세관; 및 외력에 의해서 상기 일측 단부가 상기 내부공간을 따라 이동하는 경우, 상기 광섬유의 타측에 인가된 광신호 및 상기 광섬유의 일측 단부에서 반사되어 타측으로 돌아온 광신호를 기초로 상기 외력을 연산하는 연산부를 포함하여 이루어진다.A force sensor according to an embodiment of the present invention includes: an optical fiber having a coating and at least one clad-free end; A capillary having an inner space formed along the longitudinal direction and having one end inserted into the inner space and outputting a part of an optical signal transmitted from the other side of the optical fiber through optical coupling with the inserted end; And an arithmetic unit for calculating the external force based on the optical signal applied to the other side of the optical fiber and the optical signal reflected at one end of the optical fiber and returned to the other side when the one end moves along the internal space by an external force .

상기 광섬유의 외경과 상기 모세관의 외경의 크기가 대응하며, 일측에 상기 광섬유가 삽입되고 타측에 상기 모세관이 삽입됨으로써 상기 광섬유의 일측 단부가 상기 모세관의 내부공간으로 삽입되는 것을 가이드하는 가이드부를 더 포함할 수 있다.And a guiding part for guiding one end of the optical fiber to be inserted into the internal space of the capillary tube, the optical fiber corresponding to the outer diameter of the optical fiber and the outer diameter of the capillary tube, the optical fiber being inserted into one side and the capillary tube being inserted into the other side can do.

또한 상기 광섬유에서 피복과 클래드가 제거된 상기 일측 단부와 나머지 영역 사이의 경계에 도포된 보강재를 더 포함할 수 있다.The optical fiber may further include a stiffener applied to a boundary between the one end and the remaining area from which the cladding and the clad are removed.

또한 탄성소재로 마련되어 상기 가이드부와 상기 클래드의 외면을 접착시키며, 상기 가이드부와 상기 모세관의 외면을 접착시키는 접착부를 더 포함할 수 있다.The capillary tube may further include an adhesive portion which is provided as an elastic material to adhere the guide portion to the outer surface of the clad and to adhere the outer surface of the capillary to the guide portion.

상기 일측 단부의 끝부분에 형성된 반사층을 더 포함할 수 있다.And a reflective layer formed at an end of the one end.

또한 상기 모세관의 외면에 형성된 코팅층을 더 포함할 수 있다.And a coating layer formed on an outer surface of the capillary.

또한 상기 내부공간의 지름은 상기 일측 단부의 지름에 대응되도록 마련될 수 있다.The diameter of the inner space may correspond to the diameter of the one end.

또한 상기 일측단부는 피복 및 클래드가 모두 제거되고 코어만 노출되어 있을 수 있다.In addition, the one end may have both the cladding and the clad removed and only the core exposed.

본 발명의 일 실시예에 따른 힘 센서 제조방법은, 광섬유 일측 단부의 피복을 제거하는 피복 제거단계; 상기 피복 제거단계에 의해 노출된 적어도 일부의 클래드를 제거하는 클래드 제거단계; 길이방향을 따라 피복 및 클래드가 제거된 광섬유의 일측 단부가 삽입되는 내부공간이 형성된 모세관을 준비하는 모세관 준비단계; 상기 광섬유의 외경 및 상기 모세관의 외경에 대응하는 내경을 갖는 가이드부의 일측에 일측 단부의 피복 및 클래드가 제거된 광섬유를 삽입하고 탄성 접착제를 이용하여 광섬유와 모세관을 접착시키는 광섬유 조립 단계; 및 상기 모세관을 상기 가이드부의 타측에 삽입하고 탄성 접착제를 이용하여 모세관과 가이드부를 접착시키는 모세관 조립 단계를 포함하고, 상기 광섬유 조립 단계 및 상기 모세관 조립 단계를 통해 상기 광섬유의 일측 단부가 상기 모세관의 내부공간에 삽입되는 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing a force sensor according to an embodiment of the present invention includes: a coating removal step of removing a coating on one end of an optical fiber; A clad removing step of removing at least a part of the clad exposed by the clad removing step; A capillary preparing step of preparing a capillary along which the cladding and the cladding-free optical fiber are inserted; An optical fiber assembling step of inserting an optical fiber having a cladding and clad at one end thereof on one side of a guide part having an inner diameter corresponding to an outer diameter of the optical fiber and an outer diameter of the capillary, and bonding the optical fiber and the capillary using an elastic adhesive; And a capillary assembling step of inserting the capillary tube into the other side of the guide section and bonding the capillary tube to the guide section using an elastic adhesive, wherein one end of the optical fiber is inserted into the capillary through the optical fiber assembling step and the capillary assembling step, And is inserted into the space.

상기 클래드 제거단계 이후, 피복과 클래드가 제거된 상기 일측 단부와 나머지 영역 사이의 경계에 보강재를 도포하는 보강단계를 더 포함할 수 있다.After the clad removing step, the method may further include a step of applying a stiffener to a boundary between the one end and the remaining region from which the clad and the clad are removed.

본 발명의 일 실시예에 따른 의료기기는 본 발명의 일 실시예에 따른 힘 센서를 포함하며, 상기 힘 센서를 이용하여 단부에 가해지는 힘을 측정할 수 있는 것을 특징으로 한다.A medical device according to an embodiment of the present invention includes a force sensor according to an embodiment of the present invention, and can measure a force applied to an end portion using the force sensor.

본 발명에 따르면, 광섬유의 코어가 모세관의 길이방향을 따라 형성되는 내부공간으로 삽입되어 코어와 모세관이 동축에 정렬될 수 있다. 이에 의해서, 코어와 모세관의 이격거리가 일정하게 유지되기 때문에 외력이 보다 정확하게 센싱될 수 있다.According to the present invention, the core of the optical fiber is inserted into the inner space formed along the longitudinal direction of the capillary so that the core and the capillary can be coaxially aligned. As a result, the distance between the core and the capillary is kept constant, so that the external force can be more accurately sensed.

또한, 클래드의 단부에 도포되는 보강재에 의해서, 클래드의 단부에 위치하는 코어의 일부분에 응력이 집중되어 파손되는 것이 방지될 수 있다.Further, the stress applied to the end portion of the clad can prevent the stress from being concentrated on a part of the core located at the end portion of the clad and being broken.

또한, 클래드의 외면과 모세관의 외면을 연결하는 가이드부에 의해서, 내부공간에 코어가 용이하게 삽입될 수 있다.Further, the core can be easily inserted into the inner space by the guide portion connecting the outer surface of the clad and the outer surface of the capillary tube.

또한, 코어의 단부에 형성되는 반사층에 의해서, 광신호가 코어의 끝단에서 효과적으로 반사됨으로써 외력이 보다 용이하게 측정될 수 있다.Further, by the reflection layer formed at the end of the core, the optical signal can be effectively reflected at the end of the core, so that the external force can be measured more easily.

또한, 내부공간을 형성하는 모세관의 외면에 형성되는 코팅층에 의해서, 모세관의 파손이 효과적으로 방지된다.Moreover, the capillary is effectively prevented from being damaged by the coating layer formed on the outer surface of the capillary forming the inner space.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유와 모세관을 이용한 힘 센서를 전체적으로 도시한 것이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유와 모세관을 이용한 힘 센서의 단면도를 도시한 것이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유와 모세관을 이용한 힘 센서를 포함하는 의료기기를 도시한 것이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유와 모세관을 이용한 힘 센서의 제조방법의 순서도를 도시한 것이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유와 모세관을 이용한 힘 센서의 제조방법의 피복 제거단계를 도시한 것이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유와 모세관을 이용한 힘 센서의 제조방법의 클래드 제거단계를 도시한 것이고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유와 모세관을 이용한 힘 센서의 제조방법의 보강단계를 도시한 것이고,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유와 모세관을 이용한 힘 센서의 제조방법의 모세관 준비단계를 도시한 것이고,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유와 모세관을 이용한 힘 센서의 제조방법의 광섬유 조립단계를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유와 모세관을 이용한 힘 센서의 제조방법의 모세관 조립단계를 도시한 것이다.
FIG. 1 is a perspective view of a force sensor using an optical fiber and a capillary according to an embodiment of the present invention,
2 is a cross-sectional view of a force sensor using an optical fiber and a capillary tube according to an embodiment of the present invention,
FIG. 3 illustrates a medical device including a force sensor using an optical fiber and a capillary tube according to an embodiment of the present invention,
4 is a flowchart of a method of manufacturing a force sensor using an optical fiber and a capillary tube according to an embodiment of the present invention,
5 is a view illustrating a step of removing a cover of a method of manufacturing a force sensor using an optical fiber and a capillary tube according to an embodiment of the present invention,
6 is a diagram illustrating a clad removing step in a method of manufacturing a force sensor using an optical fiber and a capillary tube according to an embodiment of the present invention,
7 is a view showing a reinforcing step of a method of manufacturing a force sensor using an optical fiber and a capillary tube according to an embodiment of the present invention,
8 is a diagram illustrating a capillary preparation step of a method of manufacturing a force sensor using an optical fiber and a capillary tube according to an embodiment of the present invention,
9 illustrates an optical fiber assembly step of a method of manufacturing a force sensor using an optical fiber and a capillary tube according to an embodiment of the present invention.
10 illustrates a capillary assembling step of a method of manufacturing a force sensor using an optical fiber and a capillary tube according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유와 모세관을 이용한 힘 센서, 이의 제조방법, 이를 포함하는 의료기기에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a force sensor using an optical fiber and a capillary tube according to an embodiment of the present invention, a method for manufacturing the same, and a medical instrument including the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

하기의 설명에서는 본 발명을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략될 수 있다.In the following description, only parts necessary for understanding the present invention will be described, and descriptions of other parts may be omitted so as not to disturb the gist of the present invention.

또한, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명을 가장 적절하게 표현할 수 있도록 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.In addition, terms and words used in the following description and claims should not be construed to be limited to ordinary or dictionary meanings, but are to be construed in a manner consistent with the technical idea of the present invention As well as the concept.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유와 모세관을 이용한 힘 센서를 전체적으로 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유와 모세관 이용한 힘 센서의 단면도를 도시한 것이다.FIG. 1 is a perspective view of a force sensor using an optical fiber and a capillary according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a force sensor using an optical fiber and a capillary tube according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유와 모세관 커플러를 이용한 힘 센서는 광섬유(110), 모세관(120), 연산부(130), 보강재(140), 가이드부(150), 접착부(160), 반사층(170)을 포함하여 이루어질 수 있다.1 and 2, a force sensor using an optical fiber and a capillary coupler according to an exemplary embodiment of the present invention includes an optical fiber 110, a capillary 120, a calculator 130, a stiffener 140, (150), a bonding portion (160), and a reflective layer (170).

광섬유(110)는 코어(111), 클래드(112), 피복(113)의 3중 구조로 이루어진 일반적이 광섬유로서 모세관과의 광커플링을 위해 일측 단부의 코어(111)가 외부로 노출되도록 일측 단부에 형성된 클래드(112) 및 피복(113)이 제거되어 있다. The optical fiber 110 is a general optical fiber composed of a triple structure of a core 111, a clad 112 and a clad 113. The optical fiber 110 is an optical fiber having a triple structure of a core 111, The clad 112 and the clad 113 formed on the end portion are removed.

클래드(112)와 피복(113)은 일측 단부의 코어(111) 가 외부로 노출되도록 각각 약 1mm 내지 2mm 길이만큼 제거되는 것이 바람직하다.The clad 112 and the cover 113 are preferably removed by a length of about 1 mm to 2 mm, respectively, so that the core 111 at one end is exposed to the outside.

또한, 코어만 노출되도록 클래드(112)가 전부 제거되는 것이 바람직하나, 광커플링이 이루어질 수 있도록 9㎛ 이하의 두께로 남아 있을 수도 있다. 따라서 이하에서 일측 단부로 노출된 코어는 순수코어뿐만 아니라 광커플링이 가능한 두께로 클래드가 남아있는 것까지 포함하는 의미이다. In addition, although it is preferable that the clad 112 is entirely removed so as to expose only the core, it may remain at a thickness of 9 탆 or less so that optical coupling can be performed. Therefore, in the following description, the core exposed at one end includes not only the pure core but also the remaining cladding with a thickness capable of optical coupling.

모세관(120)은 길이방향을 따라 내부공간(sp)을 형성하는 것으로써, 상술한 코어(111)가 내부공간(sp)으로 삽입되며, 모세관과 코어의 중첩 영역에서의 광커플링에 의해 광신호의 일부(제1 광신호: s1)가 모세관(120)으로 빠져나간다.The capillary tube 120 forms an internal space sp along the longitudinal direction so that the core 111 described above is inserted into the internal space sp and the optical coupling by the optical coupling in the overlapping region of the capillary and the core A part (first optical signal: s1) of the signal exits to the capillary 120.

이를 위해 모세관은 광신호를 전달할 수 있도록 코어와 같은 실리카 소재인 것이 바람직하다.For this purpose, the capillary is preferably a silica material such as a core so as to be able to transmit an optical signal.

상술한 바와 같이, 모세관(120)에 형성된 내부공간(sp)에 코어(111)가 삽입되는 것에 의해서, 코어(111)와 모세관(120)이 용이하게 동축 상에 배치 즉, 직렬로 배치될 수 있다.As described above, by inserting the core 111 into the inner space sp formed in the capillary tube 120, the core 111 and the capillary tube 120 can be easily arranged coaxially, that is, have.

본 발명의 선행기술인 한국등록특허공보 제10-1509397호에 따르면, 광섬유(110)는 ㎛ 스케일으로 마련되므로, 반데르발스 힘과 정전기력 등에 의한 인력 때문에 복수개의 광섬유(110)가 상호 일정한 이격간격을 가지도록 나란하게 배치하는 것은 매우 어려운 문제가 있다.According to Korean Patent Registration No. 10-1509397, which is a prior art of the present invention, since the optical fiber 110 is provided in a 탆 scale, a plurality of optical fibers 110 are spaced apart from each other by a certain distance due to van der Waals force, There is a very difficult problem to arrange to have side by side.

상술한 본 발명에 따른 코어(111)와 모세관(120)의 커플링 구조에 따르면, 코어(111)를 모세관(120)에 형성된 내부공간(sp)에 삽입하는 것으로 코어(111)와 모세관(120)을 동축상에 배치하는 것이 용이하게 구현되며, 이에 의해서, 코어(111)와 모세관(120)의 이격거리가 일정하게 유지되기 때문에 외력이 보다 정확하게 센싱될 수 있다.According to the coupling structure of the core 111 and the capillary tube 120 according to the present invention described above, by inserting the core 111 into the inner space sp formed in the capillary tube 120, the core 111 and the capillary tube 120 The external force can be more accurately sensed because the distance between the core 111 and the capillary tube 120 is kept constant.

비록 도 1에는 모세관(120)의 내부공간(sp)에 코어가 이격거리 없이 도시되어 있으나 모세관(120)의 내주면은 코어(111)의 외면으로부터 소정간격 이격되는 것이 바람직하다. 모세관(120)과 코어(111)가 너무 가까운 경우 모세관(120)의 이동시 모세관(120)과 코어(111)가 접촉되어 코어(111)가 파손될 수 있기 때문이다. 하지만 코어와 모세관 사이의 광커플링을 위해 수㎛ 이내의 거리로 이격되어 있는 것이 바람직하다.Although the inner space sp of the capillary tube 120 is shown without a gap in FIG. 1, it is preferable that the inner circumferential surface of the capillary tube 120 is spaced apart from the outer surface of the core 111 by a predetermined distance. When the capillary tube 120 and the core 111 are too close to each other, the capillary tube 120 and the core 111 are in contact with each other when the capillary tube 120 is moved. However, it is preferable to be spaced within a few micrometers for optical coupling between the core and the capillary.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 카테터(1000)의 상단부인 팁(1100)에 수직력(F)이 인가되는 경우, 모세관(120)에 외력이 전달되는데, 이러한 외력에 의해 모세관(120)이 수직방향으로 이동된다. 이러한 모세관(120)의 이동에 의해서, 내부공간(sp)을 형성하는 모세관(120)의 면에 마주하는 삽입된 코어(111)의 면의 길이 즉, 모세관과 중첩된 코어(111)의 길이가 변화된다. 이러한 길이의 변화에 따라 광커플링에 따라 모세관(120)을 통해 빠져나가는 제1 광신호(s1)의 양이 변화된다.3, when a vertical force F is applied to the tip 1100 of the catheter 1000, an external force is transmitted to the capillary tube 120. By this external force, the capillary tube 120 moves vertically Direction. The movement of the capillary 120 causes the length of the surface of the inserted core 111 facing the surface of the capillary tube 120 forming the inner space sp, that is, the length of the core 111 overlapping with the capillary tube Change. The amount of the first optical signal s1 that exits through the capillary 120 is changed according to the change of the length according to the optical coupling.

연산부(130)는 외력에 의해서 모세관(120)이 코어(111)의 길이방향을 따라 이동하는 경우, 광섬유에 공급된 광신호와 코어의 끝단에서 반사되어 돌아오는 제2 광신호(s2)를 기초로 내부공간(sp)에 삽입된 코어(111)의 길이를 연산하며, 코어(111)의 길이를 기초로 외력을 연산하는 것으로써, 광섬유(110)의 타단에 연결된다.When the capillary 120 moves along the longitudinal direction of the core 111 by the external force, the calculating unit 130 calculates the optical signal s2 based on the optical signal supplied to the optical fiber and the second optical signal s2 reflected from the end of the core, The length of the core 111 inserted into the inner space sp is calculated and the external force is calculated based on the length of the core 111 to be connected to the other end of the optical fiber 110.

상술한 바와 같이, 외력에 의해 모세관(120)이 이동하면, 모세관(120)과 중첩되는 코어(111)의 길이가 변화되고, 이에 의해서, 코어(111)의 끝단으로부터 반사되어 돌아오는 제2 광신호(s2)의 광량이 변화된다. 연산부(130)는 이러한 제2 광신호(s2)의 광량을 기초로 모세관(120)과 중첩되는 코어(111)의 변화된 길이를 연산하며, 그 연산 결과를 이용하여 외력을 연산한다.As described above, when the capillary tube 120 is moved by the external force, the length of the core 111 overlapping with the capillary tube 120 is changed, The light amount of the signal s2 is changed. The calculation unit 130 calculates the changed length of the core 111 overlapping with the capillary 120 based on the light quantity of the second optical signal s2 and calculates the external force using the calculation result.

즉, 연산부(130)는 미리 저장된 광량에 따른 중첩된 길이 테이블에 현재 코어(111)의 끝단으로부터 전달되는 제2 광신호(s2)의 광량을 대입함으로써 중첩된 길이를 구하며, 미리 저장된 중첩된 코어(111)의 변화된 길이에 따른 외력 테이블에 연산된 중첩되는 코어(111)의 길이를 대입함으로써 현재 가해지는 외력을 연산한다. 물론 광량에 따른 외력 테이블을 이용하여 측정된 광량으로 외력을 바로 연산할 수도 있다.That is, the calculating unit 130 calculates the overlapped length by substituting the light amount of the second optical signal s2 transmitted from the end of the current core 111 into the overlapped length table according to the amount of light stored in advance, And calculates the external force currently applied by substituting the length of the superposed core 111 calculated in the external force table according to the changed length of the core 111. Of course, it is also possible to directly calculate the external force with the light amount measured using the external force table according to the light amount.

보강재(140)는 피복과 클래드가 제거된 영역과 제거되지 않은 나머지 영역 사이의 경계에 위치하는 코어(111)에 응력이 집중되는 것을 방지하는 것으로써, 경계에 위치한 코어를 둘러싸도록 도포된다. 이러한 보강재(140)는 탄성소재로 마련될 수 있으며, 이러한 보강재의 탄성에 의해 경계지점에서 코어(111)에 응력이 집중되는 것이 효과적으로 방지된다.The stiffener 140 is applied to surround the core located at the boundary by preventing stress from concentrating on the core 111 located at the boundary between the area where the cladding and the clad are removed and the remaining area that is not removed. The reinforcing material 140 may be made of an elastic material, and the elasticity of the reinforcing material effectively prevents the stress from concentrating on the core 111 at the boundary.

가이드부(150)는 광섬유(110)의 외면과 모세관(120)의 외면을 연결하는 것으로써, 모세관의 내부공간(sp)에 코어(111)가 삽입되는 것을 가이드 한다. 이러한 가이드부(150)에 의해서, 코어(111)를 내부공간(sp)에 삽입하는 것이 매우 용이한 효과가 있다.The guide unit 150 connects the outer surface of the optical fiber 110 and the outer surface of the capillary tube 120 to guide the insertion of the core 111 into the inner space sp of the capillary tube. With this guide portion 150, it is very easy to insert the core 111 into the inner space sp.

이러한 가이드부(150)는 모세관(120)과 마찬가지로 실리카 소재로 마련될 수 있다. 따라서, 코어(111)와 가이드부(150)가 너무 가까운 경우, 가이드부(150)와 코어(111)와의 광커플링이 발생될 수 있으므로, 가이드부(150)와 코어(111)는 적어도 9㎛ 이상 이격되는 것이 바람직하다.The guide portion 150 may be made of silica as in the case of the capillary tube 120. Therefore, when the core 111 and the guide 150 are too close to each other, optical coupling between the guide 150 and the core 111 may be generated, so that the guide 150 and the core 111 are at least 9 Mu] m or more.

따라서, 가이드부(150)의 직경은 코어(111)와 충분한 거리로 이격될 수 있도록 광섬유(110)의 전체의 외경(약 250㎛)에 대응되도록 마련, 즉, 광섬유(110)의 외경(약 250㎛) 보다 약간 크게 마련되는 것이 바람직하다.The diameter of the guide portion 150 is set to correspond to the entire outer diameter (about 250 μm) of the optical fiber 110 so that the guide portion 150 can be spaced apart from the core 111 by a sufficient distance, 250 占 퐉).

접착부(160)는 상술한 가이드부(150)와 광섬유(110)의 외면을 접착시키며, 가이드부(150)와 모세관(120)의 외면을 접착시키는 것으로써, 탄성소재로 마련된다.The adhesive portion 160 adheres the outer surface of the optical fiber 110 to the guide portion 150 and adheres the outer surface of the capillary tube 120 to the guide portion 150 and is made of an elastic material.

즉, 접착부에 의해 가이드부(150)에 모세관(120)이 고정되면서도 외력이 가해졌을 때 모세관이 이동할 수 있고 외력이 제거되었을 때 처음의 자리로 되돌아갈 수 있도록 광경화 수지 또는 PDMS와 같은 탄성이 있는 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.That is, when the capillary tube 120 is fixed to the guide portion 150 by the adhesive portion, the capillary tube can be moved when an external force is applied, and elasticity such as a photo-curable resin or PDMS can be returned to the original position It is preferable to use an adhesive.

반사층(170)은 모세관과의 광커플링에 의해 모세관으로 빠져나가지 않은 광신호를 효과적으로 반사시키기 위해 코어(111)의 끝단에 형성된다. 이러한 반사층(170)를 구비할 경우 반사층 없이 코어의 끝단에서 반사되는 것보다 많은 양의 광신호가 반사되어 광섬유의 타단으로 효과적으로 되돌아오기 때문에 광신호의 측정이 용이하여 외력의 측정이 더욱 용이해지는 효과가 있다.The reflective layer 170 is formed at the end of the core 111 to effectively reflect the optical signal that has not escaped to the capillary by optical coupling with the capillary. When such a reflective layer 170 is provided, a larger amount of optical signal than that reflected from the end of the core is reflected without the reflective layer, and effectively returns to the other end of the optical fiber, so that measurement of the optical signal is facilitated, have.

비록 도면에 도시되어 있지 않으나 모세관(120)이 외력에 의해 이동하는 경우, 가이드부와 모세관 사이의 마찰에 의해 모세관이 파손되는 것을 받지하기 위해 모세관의 외면에 코팅층이 형성될 수도 있다. Although not shown in the drawing, a coating layer may be formed on the outer surface of the capillary tube to receive the damage of the capillary tube due to friction between the guide portion and the capillary tube when the capillary tube 120 is moved by an external force.

지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 힘 센서에 대해 설명하였으며, 광섬유(110), 모세관(120), 및 연산부(130)를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 힘 센서는 광섬유(110)의 코어(111)가 모세관(120)의 길이방향을 따라 형성되는 내부공간(sp)으로 삽입되어 코어(111)와 모세관(120)이 동축에 정렬될 수 있다. 이에 의해서, 코어(111)와 모세관(120)의 이격거리가 일정하게 유지되기 때문에 외력이 보다 정확하게 센싱될 수 있다.A force sensor according to an embodiment of the present invention including an optical fiber 110, a capillary tube 120, and a calculation unit 130 may include a force sensor according to an embodiment of the present invention, The core 111 of the capillary tube 120 may be inserted into the inner space sp formed along the longitudinal direction of the capillary tube 120 so that the core 111 and the capillary tube 120 are coaxially aligned. Thus, the external force can be more accurately sensed because the distance between the core 111 and the capillary tube 120 is kept constant.

또한 선택적으로 보강재(140), 가이드부(150), 접착부(160), 반사층(170), 코팅층(180)을 더 포함함으로써 힘 센서의 조립을 용이하게 하고, 파손을 방지하며, 외력 센싱을 더 용이하게 하는 효과를 구비할 수 있다. Further, since the reinforcing member 140, the guide unit 150, the adhesion unit 160, the reflection layer 170, and the coating layer 180 are further included, it is possible to easily assemble the force sensor, to prevent breakage, It is possible to provide an effect of facilitating the operation.

지금부터는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유와 모세관을 이용한 힘 센서를 포함하는 의료기기를 카테터를 예로 들어 상세히 설명한다.Hereinafter, a medical device including a force sensor using an optical fiber and a capillary tube according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to a catheter as an example.

도 3는 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유와 모세관을 이용한 힘 센서를 포함하는 카테터를 도시한 것이다.FIG. 3 illustrates a catheter including a force sensor using an optical fiber and a capillary tube according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유와 모세관을 이용한 힘센서를 포함하는 카테터(1000)는 팁(1100)과 배관(1200)과 본 발명의 일실시예에 따른 힘센서(100)를 포함한다.3, a catheter 1000 including a force sensor using an optical fiber and a capillary tube according to an embodiment of the present invention includes a tip 1100 and a pipe 1200, and a force according to an embodiment of the present invention. Sensor 100 as shown in FIG.

팁(1100)은 후술하는 배관(1200)의 상단부에 연결되는 것으로써, 금속제로 마련된다. 이러한 팁(1100)의 내부에는 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유와 모세관 커플러를 이용한 힘센서(100)가 설치된다. The tip 1100 is connected to the upper end of the piping 1200, which will be described later, and is made of metal. Inside the tip 1100, a force sensor 100 using an optical fiber and a capillary coupler according to an embodiment of the present invention is installed.

배관(1200)은 상술한 팁(1100)의 하단부에 연결되는 것으로써, 탄성제로 마련된다. 이러한 배관(1200)의 내부에는 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유와 모세관 커플러를 이용한 힘센서(100)의 광섬유(110)가 설치된다.The pipe 1200 is connected to the lower end of the tip 1100 and is provided with an elastic agent. An optical fiber 110 of a force sensor 100 using an optical fiber and a capillary coupler according to an embodiment of the present invention is installed in the pipe 1200.

상술한 팁(1100)에 수직력(F)이 인가되면, 팁(1100)과 배관(1200)의 상대적인 변위에 의해서, 모세관(120)이 이동되며, 이에 의해서, 모세관과 중첩된 코어(111)의 길이가 변화된다. 이러한 중첩된 코어(111)의 길이 변화는 코어(111)의 끝단에서 반사되어 전달되는 제2 광신호(s2)의 광량을 변화시키고, 연산부(130)를 이를 이용하여 수직력, 즉, 외력을 연산한다.When the normal force F is applied to the tip 1100 described above, the capillary 120 is moved by the relative displacement of the tip 1100 and the pipe 1200, The length is changed. The change in the length of the superimposed core 111 changes the amount of light of the second optical signal s2 reflected and transmitted from the end of the core 111. The calculating unit 130 calculates the vertical force, do.

따라서, 팁(1100)과 배관(1200)과 본 발명의 일실시예에 따른 힘센서(100)를 포함하는 본 발명의 일실시예에 따른 카테터(1000)에 의하면, 카테터의 팁(1100)에 인가되는 외력을 보다 정확하게 센싱할 수 있다.Thus, according to the catheter 1000 according to one embodiment of the present invention including the tip 1100, the plumbing 1200, and the force sensor 100 according to one embodiment of the present invention, the tip 1100 of the catheter The applied external force can be more accurately sensed.

지금부터는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유와 모세관을 이용한 힘 센서의 제조방법에 대해서 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a force sensor using an optical fiber and a capillary tube according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유와 모세관을 이용한 힘 센서의 제조방법의 순서도를 도시한 것이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유와 모세관을 이용한 힘 센서의 제조방법의 피복 제거단계를 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유와 모세관을 이용한 힘 센서의 제조방법의 클래드 제거단계를 도시한 것이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유와 모세관 을 이용한 힘 센서의 제조방법의 보강단계를 도시한 것이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유와 모세관을 이용한 힘 센서의 제조방법의 광섬유 조립단계를 도시한 것이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유와 모세관 커플러를 이용한 힘 센서의 제조방법의 모세관 조립단계를 도시한 것이다.FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a force sensor using an optical fiber and a capillary tube according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a view illustrating a method of manufacturing a force sensor using an optical fiber and a capillary tube according to an embodiment of the present invention. 6 is a view illustrating a clad removal step of a method of manufacturing a force sensor using an optical fiber and a capillary tube according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a view illustrating a clad removal step of the optical fiber according to an embodiment of the present invention. And FIG. 8 is a view illustrating a step of assembling an optical fiber in a method of manufacturing a force sensor using an optical fiber and a capillary tube according to an embodiment of the present invention. FIG. The capillary assembling step of the method of manufacturing a force sensor using an optical fiber and a capillary coupler according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유와 모세관 커플러를 이용한 힘 센서의 제조방법은 피복 제거단계(S110), 클래드 제거단계(S120), 보강단계(S130), 모세관 준비단계(S140), 광섬유 조립단계(S150)와 모세관 조립단계(S160)를 포함한다.As shown in FIG. 4, a method of fabricating a force sensor using an optical fiber and a capillary coupler according to an embodiment of the present invention includes a covering removal step (S110), a clad removing step (S120), a reinforcing step (S130) Step S140, an optical fiber assembly step S150, and a capillary assembly step S160.

도 5에 도시된 바와 같이, 피복 제거단계(S110)는 광섬유(110)의 일측 단부에 형성된 피복(113)을 제거하는 단계이다. 이러한 피복 제거단계(S110)에서는 광섬유(110)의 일측 끝단으로부터 약 1mm 내지 2mm 정도 길이로 피복(113)을 완전히 제거한다.As shown in FIG. 5, the coating removal step (S110) is a step of removing the coating 113 formed at one end of the optical fiber 110. [ In this coating removal step (S110), the coating 113 is completely removed from the one end of the optical fiber 110 to a length of about 1 mm to 2 mm.

도 6에 도시된 바와 같이, 클래드 제거단계(S120)는 광섬유(110)의 일측 단부에서 코어(111)가 노출되도록 피복 제거단계(S110)에 의해 노출되는 클래드(112)를 식각함으로써 클래드(112)의 일부를 제거하는 단계이다.6, the clad removing step S120 includes etching the clad 112 exposed by the cladding removing step S110 so that the core 111 is exposed at one end of the optical fiber 110, Is removed.

이러한 식각과정은 광섬유를 PDMS (polydimethylsiloxane) 홀더에 고정시키고, 피복(113)이 제거된 일측 단부를 불화수소산(HF : Hydrofluoric Acid) 용액이나 불화암모늄(NH4F : Ammonium Fluoride) 수용액을 완충용액으로 혼합한 BOE(Buffered Oxide Etch)용액에 수용시킴으로써 실시된다.In this etching process, the optical fiber is fixed to a PDMS (polydimethylsiloxane) holder, and one end of the substrate with the coating 113 removed is immersed in an aqueous solution of HF (Hydrofluoric Acid) or ammonium fluoride (NH 4 F) In a mixed BOE (Buffered Oxide Etch) solution.

이때 클래드를 완전히 제거하거나 광커플링이 가능한 두께(약 9㎛) 이하로 남을 수 있게 식각한다.At this time, the clad is completely removed or etched so as to remain at a thickness (about 9 mu m) or less for allowing photocoupling.

도 7에 도시된 바와 같이, 보강단계(S130)는 피복과 클래드(112)가 제거된 영역과 제거되지 않은 영역 경계에 위치하는 코어(111)의 일부분에 응력이 집중되는 것이 방지되도록 탄성소재로 마련되는 보강재를 도포하는 단계로써, 상술한 클래드 제거단계(S120) 이후 실시된다.As shown in FIG. 7, the reinforcing step S130 is performed by using an elastic material such that the stress is concentrated on a portion of the core 111 located at a region where the coating and the clad 112 are removed, Is performed after the above-described clad removing step (S120).

이러한 보강단계(S130)에 의해서, 경계에 위치하는 코어에 응력이 집중되어 파손되는 문제가 효과적으로 방지된다.By this reinforcing step (S130), the problem that the stress is concentrated on the core located at the boundary and is broken is effectively prevented.

도 8에 도시된 바와 같이, 코어와 동일 또는 유사한 실리카 소재로 이루어지며, 외경은 광섬유(110)의 외경에 대응하는 모세관(120)이 준비된다(S140). 모세관 준비단계에서 모세관은 길이방향을 따라 내부공간(sp)이 형성되며, 내부공간의 직경은 피복 제거단계(S110)와 클래드 제거단계(S120)를 거쳐 노출된 코어의 직경에 대응하거나 코어의 직경보다 광커플링 가능한 거리(약 9㎛) 이하로 이격될 수 있도록 형성된다. 또한 내부공간의 중심축이 모세관의 중심축과 일치하도록 내부공간은 모세관의 중심에 형성한다.As shown in FIG. 8, a capillary 120 corresponding to the outer diameter of the optical fiber 110 is prepared (S140). The capillary 120 is made of the same or similar silica as the core. In the capillary preparation step, an inner space sp is formed along the longitudinal direction of the capillary, and the diameter of the inner space corresponds to the diameter of the exposed core through the coating removing step S110 and the clad removing step S120, (About 9 [mu] m) than a light-coupling possible distance (about 9 [mu] m). The inner space is formed at the center of the capillary so that the central axis of the inner space coincides with the central axis of the capillary.

이와 같이 광섬유(110)와 모세관(120)이 준비되면, 광섬유와 모세관의 외경에 대응하는 내경을 갖는 가이드부(150)를 이용하여 광섬유와 모세관을 조립함으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 힘센서를 완성할 수 있다.When the optical fiber 110 and the capillary tube 120 are prepared as described above, the optical fiber and the capillary tube are assembled using the guide unit 150 having an inner diameter corresponding to the outer diameter of the optical fiber and the capillary tube, Can be completed.

보다 상세히 설명하면, 도 9에 도시된 바와 같이 가이드부(150)의 일측에 광섬유를 삽입하고 접착부(160)를 이용하여 가이드부와 광섬유를 결합시킨다. More specifically, as shown in FIG. 9, the optical fiber is inserted into one side of the guide unit 150, and the guide unit and the optical fiber are coupled to each other using the adhesive unit 160.

또한 도 10에 도시된 바와 같이 가이드부(150)의 타측에 모세관을 삽입하고 접착부(160)를 이용하여 가이드부와 모세관을 결합시킨다.10, a capillary tube is inserted into the other side of the guide part 150, and the guide part and the capillary tube are coupled to each other by using the adhesive part 160.

광섬유의 코어는 광섬유의 중심에 위치하고 모세관의 내부공간(sp)도 모세관의 중심에 위치하기 때문에 광섬유와 모세관을 가이드부에 삽입하는 것만으로 코어와 내부공간은 서로 마주하게 위치되고 코어는 내부공간 안으로 용이하게 삽입될 수 있다.Since the core of the optical fiber is located at the center of the optical fiber and the inner space (sp) of the capillary is located at the center of the capillary, the core and the inner space are positioned facing each other by inserting the optical fiber and the capillary into the guide portion. It can be easily inserted.

비록 도 4에는 광섬유 조립단계 다음에 모세관 조립단계가 진행되는 것으로 도시되어 있으나 모세관 조립단계가 먼저 수행되어도 무방하다.Although FIG. 4 illustrates the capillary assembly step followed by the fiber assembly step, the capillary assembly step may be performed first.

이러한 피복 제거단계(S110), 클래드 제거단계(S120), 보강단계(S130), 모세관 준비단계(S140), 광섬유 조립단계(S150)와 모세관 조립단계(S160)를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 힘 센서의 제조방법에 따르면, 힘 센서가 용이하게 제조된다.In one embodiment of the present invention including the step of removing the coating (S110), the step of removing the clad (S120), the step of reinforcing (S130), the step of preparing the capillary (S140), the step of assembling the optical fiber (S150) According to the method of manufacturing a force sensor according to the present invention, a force sensor is easily manufactured.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be embodied in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.

100 : 힘 센서 110 : 광섬유
111 : 코어 112 : 클래드
113 : 피복 120 : 모세관
130 : 연산부 140 : 보강부
150 : 가이드부 160 : 접착부
170 : 반사층 180 : 코팅층
s1 : 제1 광신호 s2 : 제2 광신호
sp : 내부공간 1000 : 카테터
1100 : 팁 1200 : 배관
S100 : 힘 센서의 제조방법 S110 : 피복 제거단계
S120 : 클래드 제거단계 S130 : 보강단계
S140 : 모세관 준비단계 S150 : 광섬유 조립단계
S160 : 모세관 조립단계
100: force sensor 110: optical fiber
111: core 112: clad
113: cloth 120: capillary tube
130: computing unit 140:
150: guide portion 160:
170: reflective layer 180: coating layer
s1: first optical signal s2: second optical signal
sp: internal space 1000: catheter
1100: Tip 1200: Piping
S100: Method of manufacturing force sensor S110: Step of removing coating
S120: Clad removing step S130: Reinforcement step
S140: capillary preparation step S150: optical fiber assembly step
S160: capillary assembly step

Claims (11)

피복 및 적어도 일부의 클래드가 제거된 일측 단부를 갖는 광섬유;
길이방향을 따라 내부공간이 형성되어 있으며, 상기 일측 단부가 상기 내부공간으로 삽입되며, 삽입된 상기 일측 단부의 측면과의 광커플링을 통해 상기 광섬유의 타측으로부터 전달된 광신호의 일부를 출력하는 모세관; 및
상기 광섬유의 타측에 인가된 광신호 및 상기 광섬유의 일측 단부에서 반사되어 타측으로 돌아온 반사된 광신호를 기초로 상기 외력을 연산하는 연산부;
를 포함하며,
외력에 따라 상기 일측 단부와 상기 모세관이 중첩되는 길이가 변하고, 상기 반사된 광신호는 상기 일측 단부와 상기 모세관의 중첩 길이 변화에 따라 변화되는 것을 특징으로 하는 힘 센서.
An optical fiber having a coating and at least one end on which at least a part of the clad is removed;
And an inner space is formed along the longitudinal direction and the one end is inserted into the inner space and a part of the optical signal transmitted from the other side of the optical fiber through the optical coupling with the side of the inserted one end is outputted capillary; And
An operation unit for calculating the external force on the basis of the optical signal applied to the other side of the optical fiber and the reflected optical signal reflected at the one side end of the optical fiber and returned to the other side;
/ RTI >
Wherein a length of the capillary overlapping with the one end changes according to an external force, and the reflected optical signal changes according to a change in overlapping length of the capillary with the one end.
제1항에 있어서,
상기 광섬유의 외경과 상기 모세관의 외경의 크기가 대응하며, 일측에 상기 광섬유가 삽입되고 타측에 상기 모세관이 삽입됨으로써 상기 광섬유의 일측 단부가 상기 모세관의 내부공간으로 삽입되는 것을 가이드하는 가이드부를 더 포함하는 힘 센서.
The method according to claim 1,
And a guiding part for guiding one end of the optical fiber to be inserted into the internal space of the capillary tube, the optical fiber corresponding to the outer diameter of the optical fiber and the outer diameter of the capillary tube, the optical fiber being inserted into one side and the capillary tube being inserted into the other side Force sensor.
제1항에 있어서,
상기 광섬유에서 피복과 클래드가 제거된 상기 일측 단부와 나머지 영역 사이의 경계에 도포된 보강재를 더 포함하는 힘 센서.
The method according to claim 1,
Further comprising a stiffener applied to a boundary between the one end and the remaining region from which the clad and the clad are removed in the optical fiber.
제2항에 있어서,
탄성소재로 마련되어 상기 가이드부와 상기 클래드의 외면을 접착시키며, 상기 가이드부와 상기 모세관의 외면을 접착시키는 접착부를 더 포함하는 힘 센서.
3. The method of claim 2,
And a bonding portion provided in an elastic material for bonding the guide portion to the outer surface of the clad and bonding the outer surface of the capillary to the guide portion.
제1항에 있어서,
상기 일측 단부의 끝부분에 형성된 반사층을 더 포함하는 힘 센서.
The method according to claim 1,
And a reflective layer formed at an end of the one end.
제2항에 있어서,
상기 모세관의 외면에 형성된 코팅층을 더 포함하는 힘 센서.
3. The method of claim 2,
And a coating layer formed on the outer surface of the capillary.
제1항에 있어서,
상기 내부공간의 지름은 상기 일측 단부의 지름에 대응되도록 마련된 힘 센서.
The method according to claim 1,
And the diameter of the inner space corresponds to the diameter of the one end.
제1항에 있어서,
상기 일측단부는 피복 및 클래드가 모두 제거되고 코어만 노출되어 있는 힘 센서.
The method according to claim 1,
And the one end of the force sensor has both the cladding and the clad removed and the core exposed.
광섬유 일측 단부의 피복을 제거하는 피복 제거단계;
상기 피복 제거단계에 의해 노출된 적어도 일부의 클래드를 제거하는 클래드 제거단계;
피복 및 클래드가 제거된 광섬유의 일측 단부가 삽입되는 내부공간이 길이방향을 따라 형성된 모세관을 준비하는 모세관 준비단계;
상기 광섬유의 외경 및 상기 모세관의 외경에 대응하는 내경을 갖는 가이드부의 일측에 일측 단부의 피복 및 클래드가 제거된 광섬유를 삽입하고 탄성 접착제를 이용하여 광섬유와 가이드부를 접착시키는 광섬유 조립 단계; 및
상기 모세관을 상기 가이드부의 타측에 삽입하고 탄성 접착제를 이용하여 모세관과 가이드부를 접착시키는 모세관 조립 단계;
를 포함하고, 상기 광섬유 조립 단계 및 상기 모세관 조립 단계를 통해 상기 광섬유의 일측 단부가 상기 모세관의 내부공간에 삽입되며, 외력에 따라 상기 광섬유의 일측 단부와 상기 모세관이 중첩되는 길이가 변화될 수 있도록 조립하는 힘 센서 제조방법.
A coating removal step of removing a coating on one end of the optical fiber;
A clad removing step of removing at least a part of the clad exposed by the clad removing step;
A capillary preparing step of preparing a capillary in which an inner space into which one end of a fiber and a clad-removed optical fiber are inserted is formed along the longitudinal direction;
An optical fiber assembly step of inserting an optical fiber having a cladding and a clad at one end thereof on one side of a guide part having an inner diameter corresponding to an outer diameter of the optical fiber and an outer diameter of the capillary, and bonding the optical fiber and the guide part using an elastic adhesive; And
A capillary assembling step of inserting the capillary tube into the other side of the guide section and bonding the capillary to the guide section using an elastic adhesive;
Wherein one end of the optical fiber is inserted into the internal space of the capillary through the optical fiber assembling step and the capillary assembling step so that the length of overlapping the capillary at one end of the optical fiber is changed according to external force A method of manufacturing a force sensor for assembly.
제9항에 있어서,
상기 클래드 제거단계 이후, 피복과 클래드가 제거된 상기 일측 단부와 나머지 영역 사이의 경계에 보강재를 도포하는 보강단계를 더 포함하는 힘 센서 제조방법.
10. The method of claim 9,
Further comprising a reinforcement step of applying a reinforcement material to the boundary between the one end and the remaining area from which the clad and the clad have been removed after the clad removal step.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 힘 센서를 포함하며, 상기 힘 센서를 이용하여 단부에 가해지는 힘을 측정할 수 있는 의료기기.
9. A medical device comprising a force sensor according to any one of claims 1 to 8, wherein the force applied to the end portion can be measured using the force sensor.
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JP2014517740A (en) 2011-04-14 2014-07-24 エンドーセンス エスアー Small force sensor for catheter

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