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DE60001561T2 - Faseroptischer lichtmischer - Google Patents

Faseroptischer lichtmischer

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Publication number
DE60001561T2
DE60001561T2 DE60001561T DE60001561T DE60001561T2 DE 60001561 T2 DE60001561 T2 DE 60001561T2 DE 60001561 T DE60001561 T DE 60001561T DE 60001561 T DE60001561 T DE 60001561T DE 60001561 T2 DE60001561 T2 DE 60001561T2
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DE
Germany
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light
mixer
optical
fibers
fiber
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Application number
DE60001561T
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S. Lewandowski
E. Myers
R. Quast
A. Schmidt
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Hutchinson Technology Inc
Original Assignee
Hutchinson Technology Inc
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Publication date
Application filed by Hutchinson Technology Inc filed Critical Hutchinson Technology Inc
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Publication of DE60001561T2 publication Critical patent/DE60001561T2/de
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Description

    Hintergrund der Erfindung
  • Fotospektrometrische Instrumente sind bekannt und werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Ein Instrument dieser Art ist beispielsweise in Anderson et al. U. S. Patent 5,879,294 beschrieben. Diese Instrumente übertragen Licht für eine Anzahl von vorbestimmten Wellenlängen durch das zu messende Gewebe, sammeln anschließend das Licht und verarbeiten dieses. Messungen von relevanten Gewebeparametern werden als eine Funktion der Abschwächung des Lichts dieser Wellenlängen durch das Gewebe generiert. Verschiedene Ansätze zur Gewinnung von Signalen unterschiedlicher Wellenlänge werden verwendet. Ein Ansatz besteht darin, Licht mit einer breiten Wellenlänge durch das Gewebe zu übertragen und von diesem zu sammeln, und die Signale verschiedener Wellenlänge von dem gesammelten Licht vor der Verarbeitung zu trennen. Ein weiterer Ansatz besteht darin lichtemittierende Dioden (LEDs) oder andere Quellen zu verwenden, um einen Lichtstrahl mit schmaler Bandbreite zu erzeugen (d. h. Signale bei den interessierenden Wellenlängen). Die Strahlen geringer Bandbreite werden einzeln zu dem zu messenden Gewebe durch unabhängige optische Fasern übertragen, die gelegentlich auch als Sendefasern bezeichnet werden. Ein Nachteil bei der Verwendung von einzelnen Sendefasern besteht darin, das Licht von einen oder mehreren dieser Fasern anders gedämpft wird als das Licht von anderen Fasern aufgrund von Inhomogenitäten auf der Oberfläche des Gewebes, wo das Licht aus den Sendefasern austritt und in das Gewebe übertragen wird (d. h. das Gewebeziel). Dieser Nachteil kann auftreten, obwohl die Enden der Sendefaser angrenzend aneinander angeordnet sind. Beispielsweise könnte das Ende einer der Fasern über einem Leberfleck oder einem Haar liegen, während die anderen dies nicht tun. Ungenaue Messungen können hierdurch entstehen.
  • Eine Reihe von Ansätzen zur Kombination des Lichts von verschiedenen einzelnen optischen Fasern sind bekannt. Ein Ansatz besteht darin, die individuellen Fasern zu einer gemeinsamen Faser zusammenzufügen. Ein weiterer Ansatz besteht darin, die LEDs auf einer integrierenden Kugelschale zu befestigen, die das Licht mischt. Eine optische Faser an der Ausgangsöffnung der integrierenden Kugelschale transportiert das Licht zu dem Gewebeziel. Eine weitere Methode ist es, den wellenleitenden Effekt von Halbleitern und anderen Materialien auszunutzen.
  • Jedoch verbleibt ein andauerndes Bedürfnis für verbesserte Lichtmischer zur Verwendung bei fotospektrometrischen Instrumenten. Ein Lichtmischer wird angestrebt, der Licht schmaler Bandbreite von verschiedenen optischen Fasern effektiv mischen kann. Um kommerziell rentabel zu sein, sollte der Lichtmischer effektiv hergestellt werden können.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung ist eine optische Gewebesonde nach Anspruch 1. Sie schließt eine Vielzahl von optischen Sendefasern ein, die Eingangs- und Ausgangsenden besitzen und einen optischen Mischer, der Eingangs- und Ausgangsenden aufweist. Die Ausgangsenden der Sendefasern sind mit den Eingangsenden optisch verbunden. Die Sonde schafft einen hohen Grad von Lichtmischung und kann effektiv zusammengebaut werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 zeigt eine auseinandergezogene Seitenquerschnittsansicht einer Ausführungsform der optischen Sonde und einer entfernbaren Spitze, die einen erfindungsgemäßen Lichtmischer in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform einschließt.
  • Fig. 2 zeigt eine geschnittene Seitenansicht von Sonde und Lichtmischer ohne optische Fasern aus Fig. 1.
  • Fig. 3 zeigt eine geschnittene Seitenansicht von Sonde und des Lichtmischer mit optischen Fasern aus Fig. 1.
  • Fig. 4 zeigt eine auseinandergezogene dreidimensionale Ansicht von Sonde und Lichtmischer aus Fig. 1, mit einer entfernbaren Spitze, wobei die oberen Flächen der Bauteile gezeigt sind.
  • Fig. 5 zeigt eine auseinandergezogene dreidimensionale Ansicht der in Fig. 1 gezeigten Sonde und des Lichtmischers mit eine entfernbaren Spitze, wobei die unteren Flächen der Bauteile gezeigt sind.
  • Fig. 6 zeigt eine geschnittene Seitenansicht der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Sonde, Lichtmischer und entfernbaren Spitze.
  • Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht des Lichtmischers und optische Sendefasern, die in den Fig. 1 bis 6 dargestellt sind.
  • Fig. 8 zeigt eine Ansicht von hinten des in Fig. 7 gezeigten Lichtmischers.
  • Fig. 9 zeigt eine Seitenansicht einer Sonde, die einen Lichtmischer in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einschließt.
  • Fig. 10 zeigt eine dreidimensionale Ansicht der in Fig. 9 gezeigten Sonde mit dem Lichtmischeraufbau in auseinandergezogener Form.
  • Fig. 11 zeigt eine detaillierte auseinandergezogene dreidimensionale Ansicht der in Fig. 10 dargestellten Sonde.
  • Fig. 12 zeigt eine geschnittene Seitenansicht des in den Fig. 9 bis 11 dargestellten Lichtmischeraufbaus.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Fig. 1 bis 6 zeigen eine optische Sonde 12, die in Verbindung mit dem in dem US-Patent 5,879,294 von Anderson et al. benutzt werden kann und die einen Lichtmischer 10 in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist. Die Sonde 12 besitzt wie dargestellt einen Einsatz 14, um eine Anzahl von optischen Fasern 16, 18 und 20 zu halten, ein Gehäuse 22, in dem der Einsatz befestigt ist, und eine entfernbare elastomere Spitze 24, die lösbar in dem Gehäuse befestigt ist. Die optischen Fasern 16, 18 und 20, die an der zum Gewebe weisenden Fläche 26 des Spitzeneinsatzes 14 enden, sind zwischen dem Gehäuse 22 und dem Instrument (nicht dargestellt) innerhalb eines Kabelmantels 28 befestigt. Die dargestellte Ausführungsform der Sonde 12 besitzt vier Sendfasern 16, die Licht verschiedener Wellenlängen von dem Instrument (ausgerüstet mit LEDs geringer Bandbreite) zu der Sonde übertragen. Die Enden der Sendfasern 16 sind in einem Ring 30 abgeschirmt. Der Lichtmischer 10 ist ein Abschnitt aus optischen Fasern, die zwischen dem Faserring 30 und der zum Gewebe weisenden Oberfläche 26 der Sonde 12 angeordnet sind. Die unterschiedlichen Wellenlängen des von den Enden der Sendfasern 16 emittierten Lichts werden innerhalb der Faser des Mischers 10 gemischt und dadurch über die Oberfläche der Faser auf der zum Gewebe weisenden Oberfläche 26 gemischt. Jede Wellenlänge des Lichts wird hierdurch durch ein ähnliches Gewebevolumen treten, nachdem sie aus der Sonde 12 ausgetreten ist. Eine Aufnahmefaser 18 und eine Kalibrationserkennungsfaser 20 besitzen, wie dargestellt, ebenfalls Enden, die an der zum Gewebe weisenden Oberfläche 26 der Sonde 12 enden. Die Aufnahmefaser 18 sammelt Licht, das durch das analysierte Gewebe gelaufen ist und überträgt das gesammelte Licht zu dem Instrument zur Verarbeitung. Licht, das von der Kalibrierungserkennungsfaser 20 ausgesendet ist, wird von dem Instrument zur Steuerung des Kalibrierungsvorgangs verwendet.
  • Der Lichtmischer 10 kann mit Bezug auf die Fig. 1 bis 8 beschrieben werden. Der Mischer 10 empfängt auf seiner Eingangsseite Licht von den individuellen Sendfasern 16. Der Lichtmischer verstärkt die Homogenität des emittierten Lichts auf seiner Eingangsseite und überträgt dies zu dem Gewebe. Im Ergebnis sind Abweichungen (z. B. in der Intensität) in der Wellenlänge des übertragenen Lichts von dem Mischer 10 gegenüber der Position an dem Ausgangsende des Mischer minimiert. Sämtliche Wellenlängen des in das Gewebe eintretenden Lichts werden daher allgemein gleich durch das Gewebe gedämpft, da ein gemeinsamer Eintrittspunkt in das Gewebe keine Wellenlänge hin zu einem längeren oder kürzeren Pfad gegenüber den anderen Wellenlängen beeinflußt. Diese Merkmal wird in den Fig. 7 und 8 im Diagramm durch die Lichtstrahlreflektionen dargestellt. Jede Wellenlänge des Lichts wird über den gesamten Querschnittbereich der Faser des Mischer 10 gestreut, wodurch jeder Wellenlänge des Lichts ermöglicht wird, durch ein ähnliches Gewebevolumen zu treten.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Ausgangsende des Mischers 10 in direktem Kontakt mit dem Gewebe, das durch ein Sondenfenster 32 gemessen wird. Ein gekrümmter Abschnitt der optischen Faser (z. B. Glas oder Kunststoff) mit einer numerischen Öffnung (Einfallswinkel) größer als die Sendfasern 26 kann für den Mischer 10 eingesetzt werden. Beide Enden des Mischers 10 können klar poliert werden. Die Ausgangsenden der Sendfasern 16 können nahezu im direkten Kontakt (beispielsweise innerhalb von 0,025 mm) mit dem Eingangsende des Mischers 10 stehen. Das Ausgangsende des Mischers 10 kann an der Sondenspitze 12 flach poliert werden. Der minimale Durchmesser des Mischers 10 sollte nicht größer als der insgesamt gepackte Durchmesser der Eingangsfasern 16 sein. Endflächen der Faser des Mischers 10 können mit einem nicht reflektierenden Material beschichtet sein, um den Durchgang zu verstärken. Ein Vorteil des Mischers 10 mit dem größeren Durchmesser gegenüber einer einzelnen Faser besteht in einer Verminderung der Leistungsdichte am Eintrittspunkt des Gewebes und reduziert daher Regelprobleme (beispielsweise weil weniger Gefahr besteht, das Gewebe lokal zu erwärmen oder zu verbrennen).
  • Der Mischer 10 kann aus Materialien hergestellt sein, die Glas und Kunststoffasern und ebenfalls seine polierten Seitenwinkel aufweisen. Das Mischmedium muß nicht notwendig aus Fasern hergestellt sein, da es in einem freien Raumbereich sein kann, hinter den die Fasern von der zur Gewebe weisenden Fläche der Sondenspitze 12 zurückstehen. Das Mischen kann nach Art einer Wellenführung vor dem Eintreten in das Gewebe erfolgen. Wie oben angegeben kann der Mischer 10 ebenfalls in einem von der Sondenspitze 12 verschiedenen Bereich angeordnet sein. Beispielsweise kann er in dem Kabelmantel 28, näher an dem Instrument selbst angeordnet sein. Jedoch würde die Steifigkeit der Biegeradius der Kabelaufbaus durch das Vorhandensein eines Kabel mit großem Durchmessern steigen. Eine Kunststoffaser kann ebenfalls verwendet werden, jedoch wenn diese verwendet wird, wäre es besonders vorteilhaft in kleinen Längen aufgrund seiner Dämpfungseigenschaft für Wellenlängen die üblicherweise für fotospektrometrische Instrumente eingesetzt werden. Es wäre not wendig, daß der Mischer 20 im Durchmesser größer als die Sendfasern 16 wäre oder das er eine größere numerische Apertur besitzt, jedoch wäre die Intensität des vom Ausgang des Mischers ausgegebenen Lichts unter diesen Umständen reduziert. Ähnlich ist eine Antireflexbeschichtung des Mischers 10 nicht erforderlich, jedoch ist die Durchlaßeffizienz wahrscheinlich ohne eine solche Beschichtung geringer.
  • Eine Reihe von Ansätzen kann verwendet werden, um den Lichtmischer 10 herzustellen, beispielsweise können die Enden der Sendefasern 16 in den Kombinierring 30 mit einem optisch geeigneten Epoxydharz gehalten und ausgehärtet werden. Der Kombinierring 30 kann anschließend durchtrennt und poliert werden. Die Faser des Mischer 10 kann auf die gewünschte ungefähre Länge geschnitten und an einem Ende poliert werden. Das polierte Ende kann nachfolgend an dem polierten Ende des Kombinierrings 30 unter Verwendung eines Epoxydklebstoffes befestigt werden. Das Ausgangsende Faser des Mischers 10 ist an dem distalen Spitzeneinsatz 14 befestigt, beispielsweise mit Epoxydklebstoff, und anschließend durchtrennt. Schließlich kann das distale Ende der Faser des Mischers 10 auf der zum Gewebe weisenden Seite 26 der Sonde 12 durchtrennt und poliert werden.
  • Ein Sondenaufbau 100, der einen Lichtmischeraufbau 110 und eine Sondenspitze 112 nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist, kann mit Bezug auf die Fig. 9 bis 12 beschrieben werden. Der Aufbau 100 weist eine Kabelummantelung 128 auf, durch die eine Vielzahl von Sendefasern 116 zwischen dem Lichtmischaufbau 110 und Lichtquellen (nicht dargestellt) erstrecken. In einer Ausführungsform beträgt die Länge der Sendefaser 116 in dem Kabelmantel 128 ungefähr 270 cm. Ein zweiter Kabelmantel 150 nimmt eine Mischerfaser 152 auf, die sich zwischen dem Aufbau 110 und der zum Gewebe weisenden Oberfläche 126 des Sondeneinsatzes 114 erstreckt. Die Mischerfaser 152 ist ungefähr 30,5 cm lang, in einer Ausgestaltung der Erfindung. Der Lichtmischeraufbau 110 teilt die Sendefasern 116 in die Mischerfaser 152 und schließt eine aus einer größeren Schale 160, einer inneren Schale 162, einen Sendefaserring 164, Mischerfasersendering 166 und Ausrichtstifte 168 auf. Die Sendefasern 116 erstrecken sich durch das äußere Gehäuse 160 des Verbinders in den Sendefaserring 164 hinein. Die Enden der Sendefasern 116 sind (beispielsweise durch einen optischen Übergangsklebstoff) in einer Öffnung 170 in dem Sendefaserring 164 gesichert, gespalten und poliert, um eine Anlagefläche optischer Qualität zu erzielen. Ähnlich erstreckt sich das Ende der Mischerfaser 152 durch das innere Gehäuse 162 des Verbindungsstücks und in den Mischerfaserring 166. Das Ende der Mischerfaser 152 ist in einer Öffnung 172 in dem Mischerfaserring 166 angeordnet und aufgespalten und poliert, um eine Anlagefläche optischer Qualität bereitzustellen. Optischer Übergangsklebstoff oder andere Ansätze können verwendet werden, um die Enden der Mischfaser 152 in der Öffnung 172 des Mischerfaserrings 166 zu halten.
  • Der Flächen der Ringe 164 und 166 mit den Enden der Sendefasern 116 bzw. Mischerfaser 152 sind zueinander ausgerichtet und eine Drehbewegung relativ zueinander ist durch Ausrichtstifte 168 verhindert, die in Schlitze 174 und 176 der Ringe passen. Sendefaserring 164 weist einen Hauptausrichtungsschlitz 180 auf, in den ein Hauptvorsprung 184 in dem inneren Gehäuse 162 der Verbindungsstücke eingreift, um Ring und Verbindungsstück miteinander auszurichten. Ähnlich besitzt der Mischerfaserring 166 einen Hauptausrichtungsschlitz 182, in den ebenfalls ein Hauptvorsprung 184 eingreift, der in die innere Hülle 182 des Verbindungsstücks vorsteht, um Ring und Verbindungsstück miteinander auszurichten. Wenn inneres und äußeres Gehäuse 162 und 160 aneinander angeschlossen sind, werden die Flächen der Ringe 164 und 166 mit den Enden der Fasern 116 bzw. 152 in optischen Kontakt aneinander gedrückt. Kräfte, um die Flächen der Ringe 164 und 166 in Eingriff miteinander zu halten, können durch das Gewinde 190 und 192 auf das äußere bzw. innere Verbindungsgehäuse 160 bzw. 162 gebracht werden. Epoxyd oder andere Klebstoffe können ebenfalls verwendet werden, um die Verbindungsgehäuse 160 und 162 aneinander zu sichern und dadurch die Sendefasern 116 mit der Mischfaser 152 optisch in Einklang zu bringen. Eine gespannte Verstärkungsfaser (beispielsweise ein Stück einer geflochtenen Polyethylenleitung, nicht dargestellt), die sich zwischen den Kabelmanteln 128 und 150 und durch den Mischeraufbau 110 erstreckt, kann um die Umfangsnute 194 gewunden und gezogen sein, um eine Zugentlastung für die Fasern 116 und 152 zu bilden.
  • Der hier beschriebene Lichtmischer besitzt ein größere Effizienz (mindestens 3 bis 4) als ein 4 : 1 optischer Faserverbinder und Wellenleitmaterial, und einen ungefähr 1000fachen Effizienzzuwachs gegenüber den integrierenden Hüllenansätzen.
  • Die Sondenspitze 24 besteht aus einem elastomeren Befestigungsgerät, das verwendet wird, um die optische Sonde an der Meßstelle des, Patientengewebes (beispielsweise die Haut des Patienten) reversibel zu befestigen. Kurz beschrieben, kann die Spitze aus einem einstückigen elastomeren Basiselement bestehen, das aus flexiblem Material besteht wie beispielsweise Silikongummi (beispielsweise 50 shore A Durometer von Applied Silicon) oder Polyethylenschaum (beispielsweise Plastasote von Zotefoams Limited). Andere geeignete Materialien schließen Isopren/EPDM/Nitril Gummi, PVC, Polyurethan, Gummimischungen und Vinylacetatschäume ein. Ein optisch klares Fenster (d. h. ein Fenster, daß das Licht der interessierenden Wellenlänge transmittiert) trennt die Sonde von der Patientenhaut, wodurch sie als eine Flüssigkeits-/Infektionsschranke dient. Ein drucksensitiver Klebstoff auf dem. Grund oder der dem Gewebe zugewandten Seite des Basiselements hält die Spitze an der Meßstelle. Einmal von der Patientenhaut entfernt, kann die Spitze entsorgt werden. Eine an der Sonde anliegende Ausnehmung in dem Basiselement ist angepaßt, um die Spitze der Sonde herausnehmbar zu sichern. Die dargestellte Ausführungsform der Spitze besitzt einen zulaufenden Hohlraumbereich, der zu der entsprechenden zulaufenden Außenfläche des Spitzengehäuses paßt und eng sitzt. Der beschriebene Verbindungsaufbau ermöglicht es, die optische Sonde in die Spitze einzusetzen und von dieser zu entfernen ohne das die Spitze von den Patienten entfernt werden muß.
  • In einer Ausführungsform ist das Material der Spitze optisch undurchlässig und besitzt eine Anlagefläche, die die wiederverwendbare Sondenspitze überdeckt, um das Umgebungslicht einzufangen. Die Spitze verhindert bevorzugt oder minimiert die Menge an Umgebungslicht, die auf das zu messende Gewebe nahe dem Meßplatz trifft. Die Eigenschaft wird durch die langgestreckte dem Gewebe zugesandte Seite des Basiselements von dem Fenster erzielt. Die Befestigung kann mit einem Sattel oder einer anderen Form so geformt sein, die es ermöglicht, sich an die Krümmung des Beins, Arms oder anderer anatomischen Bereichen des Patienten anzupassen.
  • Ein doppelseitiger druckempfindlicher Klebstoff kann an die untere Oberfläche der Spitze geklebt sein. Alternativ kann der Kleber ein Übertragungsband (nicht unterstützter druckempfindlicher Klebstoff sein. Ein einzeln beschichtetes Band (druckempfindlicher Klebstoff ausschließlich an der am Gewebe anliegenden Seite) kann ebenfalls verwendet werden, wenn der Unterstützungsträger wärmebeschichtet oder sonstwie mit dem elastomeren Element verbunden ist. Der Klebstoff und irgendein zugehöriges Unterstützungssubstrat sollten optisch klar sein, wenn sie als Fenster dienen. Alternativ kann ein separater Abschnitt eines optisch klären Materials, das keine Klebeeigenschaften besitzt, an der Spitze befestigt sein, um als Fenster zu dienen. Solch ein Fensterelement kann in dem Hohlraum der Spitze befestigt sein. Beispielsweise kann das Fenster dünn sein (z. B. ungefähr 5 mil), wärmegeformtes, transparentes (z. B. Polyester, Polyethylen oder Polycarbonat) Kunststoffmaterial, das geformt ist, um das Loch um das elastomere Spitzenelement zu bilden. Das Fenster kann dann dauerhaft an dem elastomeren Basiselement durch Klebstoff befestigt werden.
  • Eine Rückhalteschicht kann verwendet werden, um den Klebstoff und das Fenster zu schützen, während die Spitze vor einer Benutzung gelagert wird. Die Schicht sollte einfach von der Spitze abziehbar sein, um den druckempfindlichen Klebstoff freizugeben. Die Schutzschicht kann ebenfalls aus einem optisch klaren Material bestehen, wodurch die Spitze mit Unterbrechungen an dem Patienten verwendet werden kann, bevor die Schutzschicht entfernt und die Spitze an dem Patienten für kontinuierliche Messungen befestigt werden kann. Alternative kann eine nicht transparente Papierschutzschicht verwendet werden, wenn das Klebeelement nicht ausgelegt ist, um das Fenster zwischen der Spitze und der Sonde zu bilden.
  • Andere Ansätze zum Aufbau als der oben beschriebene elastomere Preßsitz können verwendet werden, um die Spitze an dem optischen Sensor lösbar zu befestigen. Beispielsweise können Schnappmechanismen oder andere Knopf oder Laschenverbindungen für diesen Zweck verwendet werden.
  • Die Sondenspitze befestigt die optischen Einheiten der Sonde nicht dauerhaft in einem "Patientensensor". Stattdessen können die optischen (und relativ teuren und wiederverwendbaren) Elemente von dem Patienten entfernt werden, ohne die Befestigung der Spitze an den Patienten zu beeinflussen. Die Wiederverwendbarkeit der Sondenverbindung mit dem Patienten erlaubt es, die Sonde zu entfernen und an demselben Patienten wieder zu verwenden, ohne eine neue wegwerfbare Spitze einzusetzen. In Situationen, in denen ein Patient zeitweise von dem Instrument entfernt ist (beispielsweise Röntgen oder Chirurgie), bleibt die Spitze an dem Patienten befestigt und die Messung kann später fortgesetzt werden.
  • Zusammengefaßt bildet die vorliegende Erfindung einen Lichtmischer zur Verwendung in Verbindung mit einem Instrument fotospektrometrischer Art, das eine Vielzahl von optischen Sendefasern zur Übertragung von Licht einer geringen Bandbreite von verschiedenen Wellenlängen besitzt. Der Lichtmischer kombiniert das Licht einzelner Fasern wirkungsvoll in allgemein homogenen Strahl zur Ausstrahlung in das zu messende Gewebe. In einer beschriebenen Ausführungsform ist der Lichtmischer hierbei in der Sonde angeordnet, die zum Aussenden des Lichts in das Gewebe eingesetzt wird. In einer anderen Ausführungsform kann der Lichtmischer an einem anderen Ort zwischen der Sonde und den LEDs oder anderer Lichtquellen mit geringer Bandbreite positioniert sein.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, erkennen die Fachleute, daß Änderungen in Form und Detail gemacht werden können, ohne die Ansprüche zu verlassen.

Claims (8)

1. Eine optische Gewebesonde zur Kombination von Licht aus einer Vielzahl von einzelnen optischen Fasern in ein einziges optisches Übertragungsgerät, die folgendes aufweist:
- eine Vielzahl von optischen Sendefasern (16), die Eingangs- und Ausgangsenden sowie einen Durchmesser zur Übertragung von Licht von dem Eingangsende zu dem Ausgangsende aufweisen,
- einen optischen Lichtmischer (10), der Eingangs- und Ausgangsenden mit dem Ausgangsende in Verbindung mit der zum Gewebe weisenden Oberfläche (26) der Sonde aufweist, und
- einen Aufbau (30) zur Sicherung der Ausgangsenden der Sendefasern in optischer Verbindung mit dem Eingangsende des Lichtmischers.
2. Optische Gewebesonde nach Anspruch 1, bei der der Aufbau zur Sicherung der Sendefasern an dem Lichtmischer Klebstoff aufweist.
3. Optische Gewebesonde nach Anspruch 1, die zusätzlich einen Ring (30) aufweist, der die Ausgangsenden der Sendefasern umfaßt.
4. Optische Gewebesonde nach Anspruch 3, die zusätzlich Klebstoff zur Sicherung der Ausgangsenden der Sendefasern in dem Ring aufweist.
5. Optische Gewebesonde nach Anspruch 4, bei der der Aufbau zur Sicherung der Sendefasern an dem Lichtmischer Klebstoff aufweist.
6. Optische Gewebesonde nach Anspruch 1, bei der der Lichtmischer eine optische Faser aufweist.
7. Optische Gewebesonde nach Anspruch 6, die zusätzlich folgendes aufweist:
- einen Sendefaserring zum Umfassen des Ausgangsende der Sendefasern,
- einen Mischfaserring zum Umfassen des Eingangsendes des Lichtmischerrings und
- ein Gehäuse zur Verbindung des Sendefaserrings und des Mischerrings, um die Ausgangsenden der Sendefaser in optische Verbindung mit dem Eingangsende des Lichtmischers zu drücken.
8. Optische Gewebesonde nach Anspruch 1, bei der jede der Sendefasern Licht mit einer anderen Wellenlänge überträgt.
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Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7676194B2 (en) * 2003-08-22 2010-03-09 Rappaport Theodore S Broadband repeater with security for ultrawideband technologies
US7613489B2 (en) * 2004-05-18 2009-11-03 Hutchinson Technology Incorporated Optimized wavelength gap for improved StO2 measurement
US7239385B2 (en) * 2004-11-30 2007-07-03 Hutchinson Technology Incorporated Method and apparatus for monitoring output signal instability in a light source
US7460897B1 (en) 2005-05-16 2008-12-02 Hutchinson Technology Incorporated Patient interface for spectroscopy applications
US7596397B2 (en) * 2005-05-16 2009-09-29 Hutchinson Technology Incorporated Patient interface for spectroscopy applications
US7355688B2 (en) * 2005-09-08 2008-04-08 Vioptix, Inc. Optical probe for optical imaging system
US20080004513A1 (en) * 2006-06-30 2008-01-03 Walker Stephen D VCSEL Tissue Spectrometer
US8742368B2 (en) 2008-02-01 2014-06-03 Cambridge Consultants Limited Device and method for measuring scattering of radiation
US20090208173A1 (en) * 2008-02-20 2009-08-20 Schumann John L Fiber cable terminator
US8938279B1 (en) 2009-01-26 2015-01-20 VioOptix, Inc. Multidepth tissue oximeter
US8688186B1 (en) 2009-02-04 2014-04-01 Vioptix, Inc. Retractor device with oximeter sensor and force sensor
US9636096B1 (en) 2009-02-04 2017-05-02 Vioptix, Inc. Retractor systems with closed loop control
US9486196B1 (en) 2009-02-04 2016-11-08 Vioptix, Inc. Retractor systems with sensors
WO2010098844A2 (en) 2009-02-24 2010-09-02 Adc Telecommunications, Inc. Fiber optic cable pass-thru fitting
WO2010102081A2 (en) 2009-03-06 2010-09-10 Adc Telecommunications, Inc. Fiber optic cable pass-thru fitting
WO2010117656A2 (en) * 2009-04-06 2010-10-14 Adc Telecommunications, Inc. Drop cable pass-thru fitting
US11179074B1 (en) * 2009-05-08 2021-11-23 Vioptix, Inc. Probe for monitoring wet or moist environments
WO2010144648A1 (en) * 2009-06-10 2010-12-16 Medtronic, Inc. Shock reduction using absolute calibrated tissue oxygen saturation and total hemoglobin volume fraction
WO2010144662A1 (en) 2009-06-10 2010-12-16 Medtronic, Inc. Absolute calibrated tissue oxygen saturation and total hemoglobin volume fraction
WO2010144670A1 (en) * 2009-06-10 2010-12-16 Medtronic, Inc. Device and method for monitoring of absolute oxygen saturation and tissue hemoglobin concentration
US8352008B2 (en) * 2009-06-10 2013-01-08 Medtronic, Inc. Active noise cancellation in an optical sensor signal
WO2010144652A1 (en) * 2009-06-10 2010-12-16 Medtronic, Inc. Tissue oxygenation monitoring in heart failure
US20110066017A1 (en) * 2009-09-11 2011-03-17 Medtronic, Inc. Method and apparatus for post-shock evaluation using tissue oxygenation measurements
US8290558B1 (en) 2009-11-23 2012-10-16 Vioptix, Inc. Tissue oximeter intraoperative sensor
JP5710767B2 (ja) 2010-09-28 2015-04-30 マシモ コーポレイション オキシメータを含む意識深度モニタ
US9775545B2 (en) 2010-09-28 2017-10-03 Masimo Corporation Magnetic electrical connector for patient monitors
US8781547B2 (en) 2011-10-28 2014-07-15 Medtronic, Inc. Method and apparatus for calibrating an absolute oxygen saturation sensor
US9907494B2 (en) 2012-04-18 2018-03-06 Hutchinson Technology Incorporated NIRS device with optical wavelength and path length correction
US10154815B2 (en) 2014-10-07 2018-12-18 Masimo Corporation Modular physiological sensors
JP6813953B2 (ja) * 2016-02-29 2021-01-13 シスメックス株式会社 血液凝固分析装置および血液凝固分析方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2205996B2 (de) 1972-02-09 1975-05-15 Rank Precision Industries Gmbh, 8500 Nuernberg Faseroptische Lichtleiteranordnung, insbesondere Reflexionsschranke
US3874781A (en) 1973-07-05 1975-04-01 Corning Glass Works Coupler for optical communication system
GB1558643A (en) * 1977-04-14 1980-01-09 Standard Telephones Cables Ltd Optical couplers
US4910539A (en) 1988-12-27 1990-03-20 General Dynamics Corporation, Electronics Division RF frequency fiber optic power coupling device
US5224478A (en) 1989-11-25 1993-07-06 Colin Electronics Co., Ltd. Reflecting-type oxymeter probe
US5212748A (en) 1990-07-11 1993-05-18 Curtiss Lawrence E Fiber optic mixer and spectrometer
JPH04126125A (ja) 1990-09-18 1992-04-27 Toshiba Corp 内視鏡
US5282466A (en) 1991-10-03 1994-02-01 Medtronic, Inc. System for disabling oximeter in presence of ambient light
WO1994012096A1 (en) 1992-12-01 1994-06-09 Somanetics Corporation Patient sensor for optical cerebral oximeters
JP2957055B2 (ja) * 1992-12-08 1999-10-04 株式会社精工技研 光分岐結合器
US5548672A (en) * 1993-02-02 1996-08-20 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Reinforced multicore optical fiber coupler
JPH09265019A (ja) 1996-03-27 1997-10-07 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 光信号分配装置
US5879294A (en) 1996-06-28 1999-03-09 Hutchinson Technology Inc. Tissue chromophore measurement system
US5978534A (en) * 1996-07-08 1999-11-02 Equitech Int'l Corporation Fiber optic raman probe and coupler assembly

Also Published As

Publication number Publication date
WO2000075701A9 (en) 2001-09-20
EP1181599B1 (de) 2003-03-05
EP1181599A2 (de) 2002-02-27
US6487343B1 (en) 2002-11-26
DE60001561D1 (de) 2003-04-10
WO2000075701A2 (en) 2000-12-14
AU7699400A (en) 2000-12-28
JP2003501691A (ja) 2003-01-14
WO2000075701A3 (en) 2001-08-23

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