一种内窥镜镜体光纤光路质量检测装置及方法与流程

1.本技术涉及内窥镜检测领域，具体而言，涉及一种内窥镜镜体光纤光路质量检测装置及方法。


背景技术：

2.微创手术由于创伤小、疼痛轻、恢复快的优点得到了广泛的推广和普及。在诊断和微创手术过程中，通常会采用内窥镜对人体内环境进行观察。内窥镜是一种光学成像设备，由于人体内环境为暗环境，因此照明装置为内窥镜成像的重要组成部分。内窥镜进入人体内进行图像采集时需要外部光源通过导光介质将光线传导至内窥镜前端进行照明来保证图像的清晰，照明质量直接影响到内窥镜的成像效果。
3.目前内窥镜的导光介质主要使用光纤，通过在内窥镜镜体中装配光纤来实现照明光线由冷光源端至内窥镜前端的传导，由于内窥镜大视场角的特点，对内窥镜照明端的光照均匀性提出一定的要求，光照均匀性较差时会严重影响成像质量进而影响手术进程，因此为了保证内窥镜的照明质量需要对内窥镜镜体内部的光纤进行控制。内窥镜镜体中的照明光纤在装配时需要保证不产生断裂且光纤分布均匀，由于照明光纤弯折后容易损坏，且断裂后的光纤无法传导光线降低照明质量，影响照明均匀性，同时断裂后的光纤会将光能转化为热能，使内窥镜对应位置处温度升高，容易引发手术风险。
4.目前尚没有一种简单有效的内窥镜光纤光路质量检测装置及方法。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种内窥镜镜体光纤光路质量检测装置及方法，其能够快速、高效、准确的识别存在照明问题的内窥镜，直观的反应内窥镜的装配质量和照明光纤的光路质量，从而保证内窥镜的照明光纤使用安全有效。
6.本技术是这样实现的：
7.本技术提供一种内窥镜镜体光纤光路质量检测装置，其包括：
8.光发生器，用于产生照明光；
9.光纤耦合器，用于接收光发生器产生照明光的光信号并等分后传输；
10.第一导光单光纤，一端连接光纤耦合器，另一端伸入内窥镜的入光端内并抵压照明光纤端面，用于接收和传输光纤耦合器等分后传输的探测路光信号；
11.光纤定位调节装置，用于驱动第一导光单光纤抵压照明光纤端面的一端沿照明光纤的第一径向和垂直于第一径向的第二径向移动；
12.第一光探测器，用于检测内窥镜的出光端的光信号的功率值；
13.第二光探测器，用于检测光纤耦合器等分后传输的参考路光信号的功率值；
14.控制器，分别用于接收第一光探测器和第二光探测器检测的功率值数据并计算得到内窥镜内照明光纤对应位置处的导光率。
15.在一些可选的实施方案中，，还包括第二导光单光纤，第二导光单光纤用于接收光
发生器产生的照明光并将光信号传输至光纤耦合器接收。
16.在一些可选的实施方案中，，还包括第三导光单光纤，第三导光单光纤用于接收光纤耦合器等分后的参考路光信号并传输至第二光探测器检测。
17.在一些可选的实施方案中，，光纤定位调节装置包括用于固定第一导光单光纤的光纤固定筒、用于驱动光纤固定筒沿第一径向移动的第一直线移动机构及用于驱动第一直线移动机构沿第二径向移动的第二直线移动机构。
18.在一些可选的实施方案中，光发生器使用激光光源或led光源生成照明光。
19.本技术还提供了一种内窥镜镜体光纤光路质量检测方法，包括以下步骤：
20.将照明光等分成探测路光信号和参考路光信号；
21.将探测路光信号使用一端抵压照明光纤端面的第一导光单光纤传输至内窥镜的入光端，测量内窥镜出光端的探测路光信号的功率值并测量参考路光信号的功率值，根据探测路光信号的功率值和参考路光信号的功率值计算得到照明光纤端面对应位置处的导光率；
22.控制第一导光单光纤抵压照明光纤端面的一端绕照明光纤轴线旋转及沿照明光纤径向移动，计算得到照明光纤端面不同位置处的导光率，进而得到照明光纤端面不同位置处的导光率的二维矩阵数据检测结果；
23.根据二维矩阵数据检测结果分析照明光纤的光路质量。
24.在一些可选的实施方案中，使用激光光源或led光源生成照明光。
25.在一些可选的实施方案中，使用光纤耦合器接收照明光并等分成探测路光信号和参考路光信号。
26.在一些可选的实施方案中，使用第二导光单光纤接收照明光并将光信号传输至光纤耦合器接收和等分。
27.在一些可选的实施方案中，根据二维矩阵数据检测结果分析照明光纤的光路质量包括以下步骤：
28.将检测到的照明光纤的导光率的二维矩阵数据关联内窥镜序列号储存到电脑端数据库中；
29.在使用内窥镜的过程中间隔检测并计算得到照明光纤的导光率的二维矩阵数据储存到电脑端数据库中；
30.利用内窥镜序列号索引内窥镜的导光率的二维矩阵数据，根据内窥镜的使用次数或使用时间，建立内窥镜的照明光纤的寿命预测模型；
31.利用照明光纤的寿命预测模型预测照明光纤的剩余使用期限或使用次数。
32.本技术的有益效果是：本技术提供的内窥镜镜体光纤光路质量检测装置及方法通过将光发生器产生的照明光使用光纤耦合器等分后形成探测路光信号和参考路光信号，使用第一导光单光纤将探测路光信号传输至内窥镜入光端内并抵压照明光纤端面后使用第一光探测器检测内窥镜出光端功率值，并使用第二光探测器检测参考路光信号的功率值，最后将第一光探测器和第二光探测器检测的功率值数据计算得到照明光纤截面对应位置处的导光率，从而评估照明光纤的光路质量，能够快速、高效、准确的识别存在照明问题的内窥镜，直观的反应内窥镜的装配质量和照明光纤的光路质量，从而保证内窥镜的照明光纤使用安全有效。
附图说明
33.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
34.图1为本技术实施例提供的内窥镜镜体光纤光路质量检测装置的结构示意图；
35.图2为本技术实施例提供的内窥镜镜体光纤光路质量检测装置检测的内窥镜的结构示意图；
36.图3为本技术实施例提供的光纤定位调节装置的结构示意图；
37.图4为本技术实施例提供的内窥镜镜体光纤光路质量检测方法的流程示意图；
38.图5为本技术实施例提供的内窥镜镜体光纤光路质量检测方法中使用原始导光率数据建立模型对照明光纤的使用寿命进行评估的流程示意图。
39.图中：100、光发生器；110、光纤耦合器；120、第一导光单光纤；130、第二导光单光纤；140、第三导光单光纤；150、光纤定位调节装置；151、光纤固定筒；152、第一直线移动机构；153、第二直线移动机构；160、第一光探测器；170、第二光探测器；180、控制器；200、内窥镜；201、照明光纤；202、镜筒；203、入光端；204、出光端。
具体实施方式
40.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
41.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
42.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
43.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
44.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
45.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一
体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
46.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
47.以下结合实施例对本技术的内窥镜镜体光纤光路质量检测装置及方法的特征和性能作进一步的详细描述。
48.如图1、图2和图3所示，本技术实施例提供了一种内窥镜镜体光纤光路质量检测装置，其用于对内窥镜200的镜筒202内的照明光纤201的光路质量进行检测；本实施例提供的内窥镜镜体光纤光路质量检测装置包括光发生器100、光纤耦合器110、第一导光单光纤120、第二导光单光纤130、第三导光单光纤140、光纤定位调节装置150、第一光探测器160、第二光探测器170及控制器180；
49.其中，光发生器100内设有单色led光源用于产生照明光；第二导光单光纤130的两端分别连接光发生器100和光纤耦合器110，用于接收光发生器100内单色led光源产生的照明光并将光信号传输至光纤耦合器110接收；光纤耦合器110分别与第一导光单光纤120和第三导光单光纤140的一端连接，用于接收第二导光单光纤130传输的光信号并进行光能量1：1的等分后分别使用第一导光单光纤120和第三导光单光纤140进行传输，本实施例中，光纤耦合器110为y型的波导式光纤耦合器；第一导光单光纤120的另一端伸入内窥镜200的入光端203内并抵压照明光纤201靠近入光端203的一端端面，用于接收光纤耦合器110等分后传输的探测路光信号并传输至照明光纤201进行照明；光纤定位调节装置150包括光纤固定筒151、与光纤固定筒151连接的第一直线移动机构152及与第一直线移动机构152连接的第二直线移动机构153，光纤固定筒151中心设有供第一导光单光纤120穿过的固定孔，第一直线移动机构152用于驱动光纤固定筒151沿照明光纤201截面的第一径向移动，第二直线移动机构153用于驱动第一直线移动机构152沿照明光纤201的第二径向移动，第一径向垂直于第二径向；第一光探测器160设于内窥镜200的出光端204，用于检测内窥镜200的出光端204的光信号的功率值；第二光探测器170与第三导光单光纤140的另一端连接，用于检测第三导光单光纤140接收的光纤耦合器110等分后传输的参考路光信号的功率值；本实施例中，控制器180为分别与第一光探测器160和第二光探测器170电连接的电脑，控制器180分别用于接收第一光探测器160和第二光探测器170检测的功率值数据并计算得到内窥镜200内照明光纤201截面对应位置处的导光率。本实施例中，第一直线移动机构152和第二直线移动机构153均为交叉滚子导轨。在其他可选的实施例中，第一直线移动机构152和第二直线移动机构153还可以为现有的其他直线移动机构。
50.如图4所示，本技术实施例还提供了一种内窥镜镜体光纤光路质量检测方法，其实采用上述内窥镜镜体光纤光路质量检测装置进行的，主要包括以下步骤：
51.步骤101，光发生器100内设有单色led光源产生一路照明光，耦合入光发生器100
连接的第二导光单光纤130中进行输送。
52.光发生器100中选用单色led光源可有效避免不同色光在光纤中传导引入的差异性，有利于提高检测的精度及准确性。在其他可选的实施例中，还可以在光发生器100中选用单色的激光光源产生照明光。
53.步骤102，光纤耦合器110接收第二导光单光纤130传输的照明光并按1：1等分出探测路光信号和参考路光信号。
54.光纤耦合器110将第二导光单光纤130、第一导光单光纤120和第三导光单光纤140光纤的端面精密对接起来，使第二导光单光纤130输出的光能量能最大限度的耦合到第一导光单光纤120和第三导光单光纤140中，并将连接过程导致的影响减到最小。
55.步骤103，第一导光单光纤120输出的光信号作为探测路连接至内窥镜200的入光端203内并与照明光纤201端面抵压进行输送，并在内窥镜200的出光端204通过第一光探测器160对出射光的功率值进行测量。
56.选用第一导光单光纤120传输的光信号作为探测光路，通过与内窥镜200的入光端203的光纤定位调节装置150固定后，第一导光单光纤120的光信号传导至内窥镜200内的照明光纤201中并从内窥镜200的出光端204射出，在内窥镜200的出光端204处放置第一光探测器160对探测路的光信号的功率进行测量。
57.步骤104，第三导光单光纤140输出的光信号作为参考路连接至第二光探测器170对参考路光信号的功率进行测量。
58.为了避免光发生器100自身产生的光能量差异对探测结果的影响，在检测光路之外设置参考光路，使得在检测过程中探测光路和参考光路的光信号能量保持一致。
59.步骤105，使用控制器180接收第一光探测器160和第二光探测器170检测的光信号的功率并根据两路光信号的功率测量结果计算，得到照明光纤201截面对应位置处的光纤导光率。
60.第一光探测器160检测得到的探测路光信号功率值为探测路光信号经过内窥镜200的照明光纤201传导后在出光端204的光信号功率值，第二光探测器170检测得到的参考路光信号的功率值可作为探测路光信号进入内窥镜200的入光端203前的功率值，根据探测路和参考路的光功率结果，可以计算得到内窥镜200的照明光纤201中目标光纤位置处光纤光路的导光率，具体计算公式如下：k＝w1/w2，其中，k表示目标光纤导光率，w1表示探测光路的光功率值，w2表示参考光路的光功率值。
61.步骤106，使用光纤定位调节装置150驱动第一导光单光纤120抵压照明光纤201端面的一端沿照明光纤201的第一径向和第二径向移动调整位置，通过控制第一直线移动机构152驱动光纤固定筒151带动沿第一导光单光纤120沿照明光纤201截面的第一径向移动，并通过第二直线移动机构153带动第一导光单光纤120及连接的光纤固定筒151和第一导光单光纤120沿照明光纤201截面的第二径向移动，同时使用控制器180实时接收第一光探测器160和第二光探测器170检测的光信号的功率计算得到照明光纤201截面不同位置处的光纤导光率，进而获取内窥镜200的照明光纤201端面不同位置的导光率的二维矩阵数据，根据照明光纤201端面不同位置的导光率的二维矩阵数据判断内窥镜镜体内部照明光纤201的装配情况及照明质量。
62.在获得照明光纤201的原始导光率的数据后，还可以使用原始导光率数据建立模
型对照明光纤的使用寿命进行评估，如图5所示，具体包括以下步骤：
63.步骤501，将检测到的照明光纤201的导光率数据储存到电脑端数据库中。
64.在内窥镜200生产后使用上述内窥镜镜体光纤光路质量检测方法进行首次照明光纤201导光率的检测，将检测完成后的导光率的二维矩阵数据利用内窥镜200序列号作为唯一标识连同生产日期信息一起储存到电脑端数据库中。
65.步骤502，当内窥镜200使用一端时间后进行维护过程中使用上述内窥镜镜体光纤光路质量检测方法再次进行检测，将检测的导光率的二维矩阵数据存储到电脑端。
66.由于内窥镜200在使用过程中与人体直接接触，使用结束后需要进行低温等离子灭菌及高温高压灭菌处理，不可避免对内窥镜200的照明光纤201存在影响，此外内窥镜200使用过程中非预期的碰撞及跌落也会加速内窥镜200的照明光纤201的损耗，因此需要对内窥镜200的镜筒202进行定期维护，内窥镜200维护时对照明光纤201利用以上内窥镜镜体光纤光路质量检测方法进行重复检测，将检测数据连续储存到电脑数据库中。
67.步骤503，利用序列号索引历史导光率数据，根据内窥镜200的使用次数或使用时间，建立内窥镜200的照明光纤寿命预测模型。
68.利用内窥镜200的序列号索引所有的历史检测数据，计算导光率均值，根据内窥镜200的使用次数或使用时长与导光率结果建立照明光纤寿命预测模型，并根据经验数据评估内窥镜200的照明光纤的截止导光率。
69.步骤504，维护过程中跟踪内窥镜200的光纤导光率检测结果，更新照明光纤寿命预测模型。
70.在内窥镜200维护过程中多次检测内窥镜200的照明光纤201的导光率数据，结合特殊使用场景及情况及时更新照明光纤寿命预测模型。
71.步骤505，根据照明光纤寿命预测模型对内窥镜200的照明光纤201的剩余使用期限或使用次数并提醒使用者。
72.根据照明光纤寿命预测模型评估出的内窥镜200的照明光纤201的截止导光率结果，预测正在使用的内窥镜200的照明光纤201的剩余使用期限及剩余使用次数，及时提醒用户方更换或更新内窥镜200，避免由于内窥镜200的照明质量下降引发医疗事故。
73.本技术实施例提供的内窥镜镜体光纤光路质量检测装置及方法通过在内窥镜生产结束后对内窥镜内的照明光纤端部进行检测，精准识别存在照明问题的内窥镜，直观的反应内窥镜的装配质量，确保利用内窥镜进行照明时能给获得均匀的照明条件，避免由于手术过程中照明不均匀引发的医疗事故；该检测装置及方法可根据不同型号内窥镜照明光纤截面积的尺寸大小，设置并调节探测单光纤的起始检测位置，可兼容各种品类、各种型号的内窥镜(腹腔镜、宫腔镜、关节镜等)镜体光纤光路质量的检测，并可实现对内窥镜从生产阶段到使用维护阶段检测数据的存储，并建立光纤寿命模型对内窥镜寿命进行预测，全程跟踪内窥镜寿命情况，并提醒用户及时更换内窥镜设备，确保内窥镜在整个生命周期内安全有效。
74.以上所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。

技术特征：
1.一种内窥镜镜体光纤光路质量检测装置，其特征在于，其包括：光发生器，用于产生照明光；光纤耦合器，用于接收所述光发生器产生照明光的光信号并等分后传输；第一导光单光纤，一端连接所述光纤耦合器，另一端伸入内窥镜的入光端内并抵压照明光纤端面，用于接收和传输所述光纤耦合器等分后传输的探测路光信号；光纤定位调节装置，用于驱动所述第一导光单光纤抵压所述照明光纤端面的一端沿所述照明光纤的第一径向和垂直于所述第一径向的第二径向移动；第一光探测器，用于检测所述内窥镜的出光端的光信号的功率值；第二光探测器，用于检测所述光纤耦合器等分后传输的参考路光信号的功率值；控制器，分别用于接收所述第一光探测器和所述第二光探测器检测的功率值数据并计算得到所述内窥镜内照明光纤对应位置处的导光率。2.根据权利要求1所述的内窥镜镜体光纤光路质量检测装置，其特征在于，还包括第二导光单光纤，所述第二导光单光纤用于接收所述光发生器产生的照明光并将光信号传输至所述光纤耦合器接收。3.根据权利要求1所述的内窥镜镜体光纤光路质量检测装置，其特征在于，还包括第三导光单光纤，所述第三导光单光纤用于接收所述光纤耦合器等分后的参考路光信号并传输至所述第二光探测器检测。4.根据权利要求1所述的内窥镜镜体光纤光路质量检测装置，其特征在于，所述光纤定位调节装置包括用于固定所述第一导光单光纤的光纤固定筒、用于驱动所述光纤固定筒沿所述第一径向移动的第一直线移动机构及用于驱动所述第一直线移动机构沿所述第二径向移动的第二直线移动机构。5.根据权利要求1所述的内窥镜镜体光纤光路质量检测装置，其特征在于，所述光发生器使用激光光源或led光源生成所述照明光。6.一种内窥镜镜体光纤光路质量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：将照明光等分成探测路光信号和参考路光信号；将所述探测路光信号使用一端抵压照明光纤端面的第一导光单光纤传输至内窥镜的入光端，测量所述内窥镜出光端的探测路光信号的功率值并测量所述参考路光信号的功率值，根据所述探测路光信号的功率值和所述参考路光信号的功率值计算得到所述照明光纤端面对应位置处的导光率；控制所述第一导光单光纤抵压所述照明光纤端面的一端沿所述照明光纤的第一径向和垂直于所述第一径向的第二径向移动，计算得到所述照明光纤端面不同位置处的导光率，进而得到所述照明光纤端面不同位置处的导光率的二维矩阵数据检测结果；根据所述二维矩阵数据检测结果分析所述照明光纤的光路质量。7.根据权利要求6所述的内窥镜镜体光纤光路质量检测方法，其特征在于，使用激光光源或led光源生成所述照明光。8.根据权利要求6所述的内窥镜镜体光纤光路质量检测方法，其特征在于，使用光纤耦合器接收所述照明光并等分成所述探测路光信号和所述参考路光信号。9.根据权利要求8所述的内窥镜镜体光纤光路质量检测方法，其特征在于，使用第二导光单光纤接收所述照明光并将光信号传输至所述光纤耦合器接收和等分。
10.根据权利要求8所述的内窥镜镜体光纤光路质量检测方法，其特征在于，根据所述二维矩阵数据检测结果分析所述照明光纤的光路质量包括以下步骤：将检测到的所述照明光纤的导光率的二维矩阵数据关联内窥镜序列号储存到电脑端数据库中；在使用所述内窥镜的过程中间隔检测并计算得到所述照明光纤的导光率的二维矩阵数据储存到电脑端数据库中；利用内窥镜序列号索引所述内窥镜的导光率的二维矩阵数据，根据所述内窥镜的使用次数或使用时间，建立所述内窥镜的所述照明光纤的寿命预测模型；利用所述照明光纤的寿命预测模型预测所述照明光纤的剩余使用期限或使用次数。

技术总结
一种内窥镜镜体光纤光路质量检测装置及方法，涉及内窥镜检测领域。内窥镜镜体光纤光路质量检测装置包括光发生器、接收光发生器产生照明光的光纤耦合器、传输光纤耦合器等分光信号的第一导光单光纤、光纤定位调节装置、检测内窥镜的出光端光信号功率值的第一光探测器、检测光纤耦合器等分后光信号功率值的第二光探测器及将功率值数据计算得到导光率的控制器；第一导光单光纤一端抵压照明光纤入光端端面，光纤定位调节装置驱动第一导光单光纤沿照明光纤的第一径向和垂直于第一径向的第二径向移动。内窥镜镜体光纤光路质量检测装置及方法能够快速、高效、准确的评估和判断内窥镜的装配质量和照明光纤的光路质量。的装配质量和照明光纤的光路质量。的装配质量和照明光纤的光路质量。


技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：卓外(上海)医疗电子科技有限公司
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/8/24