JPH0610620B2 - ファイバーオプティック変換装置 - Google Patents
ファイバーオプティック変換装置Info
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- JPH0610620B2 JPH0610620B2 JP59106315A JP10631584A JPH0610620B2 JP H0610620 B2 JPH0610620 B2 JP H0610620B2 JP 59106315 A JP59106315 A JP 59106315A JP 10631584 A JP10631584 A JP 10631584A JP H0610620 B2 JPH0610620 B2 JP H0610620B2
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow
- A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
- A61B5/0215—Measuring pressure in heart or blood vessels by means inserted into the body
- A61B5/02154—Measuring pressure in heart or blood vessels by means inserted into the body by optical transmission
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
- G01D3/02—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups with provision for altering or correcting the law of variation
-
- G—PHYSICS
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-
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- G01L9/0033—Transmitting or indicating the displacement of bellows by electric, electromechanical, magnetic, or electromagnetic means
- G01L9/0039—Transmitting or indicating the displacement of bellows by electric, electromechanical, magnetic, or electromagnetic means using photoelectric means
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は物理的変数を測定するトランスジューサシステ
ムに一般に係るものであり、更に詳しくいえばオプティ
カルファイバーに沿って変調した光ビームを伝える物理
的変数測定用トランスジューサシステムに係るものであ
る。
ムに一般に係るものであり、更に詳しくいえばオプティ
カルファイバーに沿って変調した光ビームを伝える物理
的変数測定用トランスジューサシステムに係るものであ
る。
この種のオプティカルトランスジューサシステムは医学
の分野で、例えば患者の血圧、頭蓋内圧、体温等を測定
するのにこれまでも使用されていた。その典型的なシス
テムは、患者の体内へ挿入するのに適したしなやかにシ
ース内に２組のオプティカルファイバーを配置して成る
カテーテルである。一組のファイバーはカテーテルの遠
い方の端のトランスジューサへ光ビームを送り、そして
他方の組のファイバーはこのトランスジューサからの変
調された光ビームを戻す。測定している変数に従って変
化する光ビームの一部を第２組のファイバーへ反射する
ことによりトランスジューサはビームを変調する。ホト
センサはこの戻された光ビームの強度を感知して変数を
表わす信号をつくる。
の分野で、例えば患者の血圧、頭蓋内圧、体温等を測定
するのにこれまでも使用されていた。その典型的なシス
テムは、患者の体内へ挿入するのに適したしなやかにシ
ース内に２組のオプティカルファイバーを配置して成る
カテーテルである。一組のファイバーはカテーテルの遠
い方の端のトランスジューサへ光ビームを送り、そして
他方の組のファイバーはこのトランスジューサからの変
調された光ビームを戻す。測定している変数に従って変
化する光ビームの一部を第２組のファイバーへ反射する
ことによりトランスジューサはビームを変調する。ホト
センサはこの戻された光ビームの強度を感知して変数を
表わす信号をつくる。
上に説明したようなファイバーオプティックトランスジ
ューサシステムは完全に満足すべきものではないという
ことがはっきりしており、そして広く受け入れられるよ
うなものではないのである。このように受け入れられな
いことに対する理由は、カテーテルの屈曲がトランスジ
ューサから戻った光ビームの強度に影響するということ
であると考えられる。使用者は、信号レベルの低下が測
定している変数の実際の変化か、又はカテーテルの屈曲
によるものかを判定できない。更に、カテーテルの動き
がその戻った光ビームの強度を変調し、そしてそれによ
り変数を精確に測定することを困難としている。
ューサシステムは完全に満足すべきものではないという
ことがはっきりしており、そして広く受け入れられるよ
うなものではないのである。このように受け入れられな
いことに対する理由は、カテーテルの屈曲がトランスジ
ューサから戻った光ビームの強度に影響するということ
であると考えられる。使用者は、信号レベルの低下が測
定している変数の実際の変化か、又はカテーテルの屈曲
によるものかを判定できない。更に、カテーテルの動き
がその戻った光ビームの強度を変調し、そしてそれによ
り変数を精確に測定することを困難としている。
ファイバーの動きや屈曲により出力信号が変動すること
のないファイバーオプティックトランスジューサ装置に
対する要請があることは理解されよう。
のないファイバーオプティックトランスジューサ装置に
対する要請があることは理解されよう。
発明の概要 所定の物理変数を測定し、そしてそれに対応する測定信
号をつくるのに使用するオプティカルトランスジューサ
装置として本発明を具現している。この装置は、遠くへ
そして遠い処から光を送るオプティカルファイバーと、
測定している変数の大きさに従って光ビームの強度を変
調する、その遠い処のトランスジューサとを含んでい
る。オプティカルファイバーが戻してきた変調された光
に応答するホトセンサが変調強度を示す測定信号をつく
る。オプティカルファイバーの望ましくない特性は、そ
れか屈曲するとき光の透過率を変えてしまうことであ
る。本発明の装置はオプティカルファイバーの透過率の
変動を修正するよう測定信号を調整する補正手段を含ん
でおり、その修正された信号は測定されている信号を更
に正確に表わすようにしている。このことにより本発明
の装置は、例えオプティカルファイバーが未知量だけ屈
曲したとしても変数を正確に測定することができる。
号をつくるのに使用するオプティカルトランスジューサ
装置として本発明を具現している。この装置は、遠くへ
そして遠い処から光を送るオプティカルファイバーと、
測定している変数の大きさに従って光ビームの強度を変
調する、その遠い処のトランスジューサとを含んでい
る。オプティカルファイバーが戻してきた変調された光
に応答するホトセンサが変調強度を示す測定信号をつく
る。オプティカルファイバーの望ましくない特性は、そ
れか屈曲するとき光の透過率を変えてしまうことであ
る。本発明の装置はオプティカルファイバーの透過率の
変動を修正するよう測定信号を調整する補正手段を含ん
でおり、その修正された信号は測定されている信号を更
に正確に表わすようにしている。このことにより本発明
の装置は、例えオプティカルファイバーが未知量だけ屈
曲したとしても変数を正確に測定することができる。
更に詳しくいえば、本発明のファイバーオプティックト
ランスジューサはシース内に入れた少なくとも２本のオ
プティカルファイバーから成るカテーテルを含んでい
る。一方のファイバーはそれの遠い方の端に配置したト
ランスジューサへ光ビームを送り、そして他方のファイ
バーはトランスジューサによる編徴後ビームを戻す。こ
の構成は、患者の管系統に、又は患者の頭蓋骨と脳との
間の空間に挿入して血圧、体温又は頭蓋内圧というよう
な変数を測定する医療の応用面で特に有用である。血圧
トランスジューサの場合には、血圧につれて動くベロー
のような光反射ダイヤフラムをトランスジューサに含
め、第１のファイバーから第２のファイバーへ反射され
た光の部分をそれに応えて変えるようにすると都合がよ
い。
ランスジューサはシース内に入れた少なくとも２本のオ
プティカルファイバーから成るカテーテルを含んでい
る。一方のファイバーはそれの遠い方の端に配置したト
ランスジューサへ光ビームを送り、そして他方のファイ
バーはトランスジューサによる編徴後ビームを戻す。こ
の構成は、患者の管系統に、又は患者の頭蓋骨と脳との
間の空間に挿入して血圧、体温又は頭蓋内圧というよう
な変数を測定する医療の応用面で特に有用である。血圧
トランスジューサの場合には、血圧につれて動くベロー
のような光反射ダイヤフラムをトランスジューサに含
め、第１のファイバーから第２のファイバーへ反射され
た光の部分をそれに応えて変えるようにすると都合がよ
い。
上記の応用例において、シースと光ファイバのは少なく
とも限られた範囲で必然的に曲げられ、ファイバの光の
透過量に変化を生ずるのを避けることができない。残念
なことに、戻りの光ビームの強度を単純に監視するだけ
では、使用者には強度の変化が圧力の変化によるものか
曲げによるものかは判らない。
とも限られた範囲で必然的に曲げられ、ファイバの光の
透過量に変化を生ずるのを避けることができない。残念
なことに、戻りの光ビームの強度を単純に監視するだけ
では、使用者には強度の変化が圧力の変化によるものか
曲げによるものかは判らない。
このため、修正手段には、第１光ファイバ手段の同じシ
ースの中に第２の光ファイバ手段が配置されている。こ
の第２の光ファイバ手段は、光ビームを離れた位置に送
る少なくとも１つのファイバと、その離れた位置から光
を戻す別のファイバと、前記離れた位置に配置され、第
１のファイバによって与えられたビームを所定の割合で
第２のファイバに送る反射手段とを備えている。更に、
修正手段には、第２の光ファイバ手段によって戻った光
ビームの強度を測定しこれにより測定信号を調整できる
ようにする第２のフォトセンサ手段が設けられている。
反射手段は、第２光ファイバ手段を成す２つのファイア
の遠い側の端部とともに接合された半透明のエポキシ材
料を含むのが好ましい。
ースの中に第２の光ファイバ手段が配置されている。こ
の第２の光ファイバ手段は、光ビームを離れた位置に送
る少なくとも１つのファイバと、その離れた位置から光
を戻す別のファイバと、前記離れた位置に配置され、第
１のファイバによって与えられたビームを所定の割合で
第２のファイバに送る反射手段とを備えている。更に、
修正手段には、第２の光ファイバ手段によって戻った光
ビームの強度を測定しこれにより測定信号を調整できる
ようにする第２のフォトセンサ手段が設けられている。
反射手段は、第２光ファイバ手段を成す２つのファイア
の遠い側の端部とともに接合された半透明のエポキシ材
料を含むのが好ましい。
第１光ファイバ手段及び第２光ファイバ手段によって送
られるそれぞれの光ビームは１個の光源によって発生さ
せられ、修正手段はこの光源に接続されているのが好ま
しく、これにより、光ファイバ手段の光透過量の変化を
修正するように２つのビームの強度を調整できる。特
に、各光ファイバの曲げの程度にかかわらず第２の光フ
ァイバ手段によって戻される第２光ビームが実質的に一
定の強度を有するように光源は調整されている。第１及
び第２光ファイバ手段のファイバは全て同じシース内に
配置されほぼ同じ量の曲げとなるので、この曲げは第１
光ファイバ手段に生じるのと同じ効果が第２光ファイバ
手段に生じるのであろう。従って、戻りの基準光ビーム
の強度を規定の固定レベルに調整することにより、どん
なに曲っても戻りの第１光ビームの強度への影響が最少
にされる。
られるそれぞれの光ビームは１個の光源によって発生さ
せられ、修正手段はこの光源に接続されているのが好ま
しく、これにより、光ファイバ手段の光透過量の変化を
修正するように２つのビームの強度を調整できる。特
に、各光ファイバの曲げの程度にかかわらず第２の光フ
ァイバ手段によって戻される第２光ビームが実質的に一
定の強度を有するように光源は調整されている。第１及
び第２光ファイバ手段のファイバは全て同じシース内に
配置されほぼ同じ量の曲げとなるので、この曲げは第１
光ファイバ手段に生じるのと同じ効果が第２光ファイバ
手段に生じるのであろう。従って、戻りの基準光ビーム
の強度を規定の固定レベルに調整することにより、どん
なに曲っても戻りの第１光ビームの強度への影響が最少
にされる。
本発明の別の特徴において、トランスジューサ手段に
は、好ましくはスリーブの形状で剛性の終端手段が設け
られ、このスリーブにはシースと第１光ファイバ手段と
の遠い側の端部を該スリーブへ取付けるエポキシ材料の
ような取付け手段が設けられている。更に、カテーテル
にはシースの内部にその全長に渡って延びるワイヤが配
置されている。このワイヤはその遠い側の端部が前記の
取付け手段によってまた近い側の端は装置本体の一部を
構成する回路板へ取付けられている。また、ワイヤはシ
ースの第１光ファイバ手段の長さより僅かに短かくさ
れ、これによりカテーテルの引張り応力が加えられても
先ずこのワイヤがその応力に抗するようになっている。
これにより、ファイバやシースが損傷するのを保護でき
る。第２光ファイバ手段のファイバはスリーブよりほん
の少し短かく終端するのが好ましい。
は、好ましくはスリーブの形状で剛性の終端手段が設け
られ、このスリーブにはシースと第１光ファイバ手段と
の遠い側の端部を該スリーブへ取付けるエポキシ材料の
ような取付け手段が設けられている。更に、カテーテル
にはシースの内部にその全長に渡って延びるワイヤが配
置されている。このワイヤはその遠い側の端部が前記の
取付け手段によってまた近い側の端は装置本体の一部を
構成する回路板へ取付けられている。また、ワイヤはシ
ースの第１光ファイバ手段の長さより僅かに短かくさ
れ、これによりカテーテルの引張り応力が加えられても
先ずこのワイヤがその応力に抗するようになっている。
これにより、ファイバやシースが損傷するのを保護でき
る。第２光ファイバ手段のファイバはスリーブよりほん
の少し短かく終端するのが好ましい。
本発明の他の特徴及び利点は、添付図面を参照しながら
本発明の原理を説明する好ましい実施例に関する以下の
説明から明らかになるであろう。
本発明の原理を説明する好ましい実施例に関する以下の
説明から明らかになるであろう。
好ましい実施例の説明 図面、特に第１、２図に付いて説明すると、こゝには患
者の血管系に挿入して血圧を測る光ファイバ圧力トラン
スジューサを示す。本装置はカテーテル１１より成るが
これはポリウレタンシース１３（第２図）とこのシース
内に配置される第１組光ファイバとより成る。この第１
組光ファイバは第１の光をカテーテルの遠方端と結合す
る光射出ファイバ１５と戻りファイバ１７とより成る。
圧力トランスジューサは光反射面２１をもったベロー１
９を有しこのベロー１９はカテーテル遠方端に存在する
圧力に基づき動き、第１の光ビームの強さを変える。
者の血管系に挿入して血圧を測る光ファイバ圧力トラン
スジューサを示す。本装置はカテーテル１１より成るが
これはポリウレタンシース１３（第２図）とこのシース
内に配置される第１組光ファイバとより成る。この第１
組光ファイバは第１の光をカテーテルの遠方端と結合す
る光射出ファイバ１５と戻りファイバ１７とより成る。
圧力トランスジューサは光反射面２１をもったベロー１
９を有しこのベロー１９はカテーテル遠方端に存在する
圧力に基づき動き、第１の光ビームの強さを変える。
光放射ダイオード（ＬＥＤ）２３は第１組光ファイバに
依り伝送される光ビームを発生し、第１フォトトランジ
スタ２５は戻りビームの変調された強度を検出する。こ
のフォトトランジスタは線路２７に光強度信号を発生し
この信号電流が患者の血圧を指示する。この信号は前置
増巾器２９で増巾され次に線路３１を経てチョッパデモ
ジュレータ３３に結合されるのがこの作用は後述する。
このデモジュレータ３３は線路３５にアナログ圧力信号
出力を発生する。
依り伝送される光ビームを発生し、第１フォトトランジ
スタ２５は戻りビームの変調された強度を検出する。こ
のフォトトランジスタは線路２７に光強度信号を発生し
この信号電流が患者の血圧を指示する。この信号は前置
増巾器２９で増巾され次に線路３１を経てチョッパデモ
ジュレータ３３に結合されるのがこの作用は後述する。
このデモジュレータ３３は線路３５にアナログ圧力信号
出力を発生する。
カテーテルは１１は患者の静脈か動脈かに挿入されるも
のであるから少く共或る程度の撓曲は受けるものであ
る。これは具合の悪い事に光射出ファイバ１５と戻りフ
ァイバ１７との光伝達に影響しひいては第１フォトトラ
ンジスタ２５に依り発生される強度信号の大きさに影響
する光伝達度は温度によっても変る。更にＬＥＤ２３の
効率も温度及び使用時間によっても変る事があり、且つ
又フォトトランジスタの効率も温度と共に変る。これら
の変化は光強度信号にそれ相応の変化を生じる事にな
る。
のであるから少く共或る程度の撓曲は受けるものであ
る。これは具合の悪い事に光射出ファイバ１５と戻りフ
ァイバ１７との光伝達に影響しひいては第１フォトトラ
ンジスタ２５に依り発生される強度信号の大きさに影響
する光伝達度は温度によっても変る。更にＬＥＤ２３の
効率も温度及び使用時間によっても変る事があり、且つ
又フォトトランジスタの効率も温度と共に変る。これら
の変化は光強度信号にそれ相応の変化を生じる事にな
る。
本発明によれば、トランスジューサ装置に第２組光ファ
ィバより成る基準チャンネルを含ませ、こらがシース１
３内に配置され且つこのシース全体にわたりのびてい
る。この基準チャンネルは撓曲に依る光伝達度の影響を
定め且つＬＥＤ２３及びフォトトランジスタ２５の効率
に及ぼす温度及び経年変化の影響を定める。第１及び第
２組光ファイバが実質的に同軸に延び実質的に同じ撓曲
を受けるのであるから夫々の光伝達度への撓曲に依る影
響は実質的に等しいと見る事が出来る。ＬＥＤ２３に依
り発射された第２光ビームは第２組光ファイバに依り伝
送され、この光伝達度及びＬＥＤの効率変化を決定し
得、光強度信号に相応の補正がなし得る。
ィバより成る基準チャンネルを含ませ、こらがシース１
３内に配置され且つこのシース全体にわたりのびてい
る。この基準チャンネルは撓曲に依る光伝達度の影響を
定め且つＬＥＤ２３及びフォトトランジスタ２５の効率
に及ぼす温度及び経年変化の影響を定める。第１及び第
２組光ファイバが実質的に同軸に延び実質的に同じ撓曲
を受けるのであるから夫々の光伝達度への撓曲に依る影
響は実質的に等しいと見る事が出来る。ＬＥＤ２３に依
り発射された第２光ビームは第２組光ファイバに依り伝
送され、この光伝達度及びＬＥＤの効率変化を決定し
得、光強度信号に相応の補正がなし得る。
第２組光ファイバは射出ファイバ３７を含み、これは第
２の光ビームをＬＥＤ２３からカテーテル１１の端末近
くの位置へ伝達し、又戻りファイバ３９を含み、これは
光ビームを上記端末近くの位置から戻す。第２フォトト
ランジスタ４１はこの戻り光ビームの強度を検出し、線
路４３に補正信号を発生するが、この線路の電流は強度
に比例する。２つのフォトトランジスタ２５及び４１は
通常同一温度に保たれ、夫々の効率は同一のまゝであ
る。
２の光ビームをＬＥＤ２３からカテーテル１１の端末近
くの位置へ伝達し、又戻りファイバ３９を含み、これは
光ビームを上記端末近くの位置から戻す。第２フォトト
ランジスタ４１はこの戻り光ビームの強度を検出し、線
路４３に補正信号を発生するが、この線路の電流は強度
に比例する。２つのフォトトランジスタ２５及び４１は
通常同一温度に保たれ、夫々の効率は同一のまゝであ
る。
白い顔料を含むエポキシの半透明の小滴４５が２本の光
ファイバの遠方端を共に接合してあり、従って、射出フ
ァイバからの光ビームの或る所定割合の光ビームを戻り
ファイバへと反射する。このエポキシの小滴は不透明の
銀ペイントで被膜されるのが好ましく、この不透明さは
隣接エレメントの動きが戻りビームに影響するのを阻止
し、又銀着色は戻りビームの強度を強くする。
ファイバの遠方端を共に接合してあり、従って、射出フ
ァイバからの光ビームの或る所定割合の光ビームを戻り
ファイバへと反射する。このエポキシの小滴は不透明の
銀ペイントで被膜されるのが好ましく、この不透明さは
隣接エレメントの動きが戻りビームに影響するのを阻止
し、又銀着色は戻りビームの強度を強くする。
好ましい実施例に於ては、第２組光ファイバはフィート
バックコントロール系の１部となし、ＬＥＤ２３に与え
られる電流を調節して、ファイバの光伝達度の変動及び
ＬＥＤ２３、フォトトランジスタ２５、４１の効率の変
動を補償するのが好ましい。
バックコントロール系の１部となし、ＬＥＤ２３に与え
られる電流を調節して、ファイバの光伝達度の変動及び
ＬＥＤ２３、フォトトランジスタ２５、４１の効率の変
動を補償するのが好ましい。
従って、例えば第２組光ファイバの光伝達度が下がった
り、ＬＥＤの効率が下がった時には、制御系がＬＥＤに
与えられる駆動電流を自動的に大きくして第２フォトト
ランジタ４１に依り検出される戻りビームの強さを実質
的に一定にする。
り、ＬＥＤの効率が下がった時には、制御系がＬＥＤに
与えられる駆動電流を自動的に大きくして第２フォトト
ランジタ４１に依り検出される戻りビームの強さを実質
的に一定にする。
第２光ファイバセットの他に、フィードバック制御装置
には、ＬＥＤ２３、第２フォトトランジスタ４１、プリ
アンプ４６、チョッパ復調器４７、差動増巾器４９、及
びチョッパ変調器５１が含まれる。第２フォトトランジ
スタから発生した修正信号はライン４３を介してプリア
ンプに送られて増巾された後、ライン５３を介してチョ
ッパ復調器４７に送られる。以下、チョッパ復調器の作
用について述べる。このチョッパ復調器４７は、戻って
きた第２光ビームの強度に比例した信号を出力し、その
信号をライン５５を介して差動増巾器の負入力端子に送
る。差動増巾器の正入力端子にはラインを介して所定の
基準電圧が供給されている。この結果、得られたエラー
信号はライン５９を介して差動増幅器からチョッパ変調
器に転送された後、さらにライン６１を介してＬＥＤへ
送られる。チョッパ変調器の作用については後述する。
には、ＬＥＤ２３、第２フォトトランジスタ４１、プリ
アンプ４６、チョッパ復調器４７、差動増巾器４９、及
びチョッパ変調器５１が含まれる。第２フォトトランジ
スタから発生した修正信号はライン４３を介してプリア
ンプに送られて増巾された後、ライン５３を介してチョ
ッパ復調器４７に送られる。以下、チョッパ復調器の作
用について述べる。このチョッパ復調器４７は、戻って
きた第２光ビームの強度に比例した信号を出力し、その
信号をライン５５を介して差動増巾器の負入力端子に送
る。差動増巾器の正入力端子にはラインを介して所定の
基準電圧が供給されている。この結果、得られたエラー
信号はライン５９を介して差動増幅器からチョッパ変調
器に転送された後、さらにライン６１を介してＬＥＤへ
送られる。チョッパ変調器の作用については後述する。
実施例に示す装置には、さらにチョッパ回路が含まれ、
このチョッパ回路は、種々の回路素子における直流オフ
セットが実行中の圧力測定に影響を及ぼすのを防止す
る。このチョッパ回路は、前記チョッパ復調器３３、４
７及びチョッパ変調器５１で構成され、さらにラインを
介して各復調器及び変調器に送られる５００Hzのクロッ
ク信号を発生する５００Hz発振器も有している。上記変
調器は、基本的にはアナログゲートであり、ＬＥＤ２３
を５００Hzの速度でオン・オフして、それに応じて第１
フォトトランジスタ２５及び第２フォトトランジスタ４
１から発生した電流信号を変調する。また上記復調器
は、基本的にはサンプル・ホールド回路であり、ＬＥＤ
が付勢されたときのみ対応した電圧信号をゲートする。
前述したように、このチョッパ回路によって、種々の回
路素子における直流オフセットが実行中の圧力測定の精
度に影響を及ぼさないようにすることができる。
このチョッパ回路は、種々の回路素子における直流オフ
セットが実行中の圧力測定に影響を及ぼすのを防止す
る。このチョッパ回路は、前記チョッパ復調器３３、４
７及びチョッパ変調器５１で構成され、さらにラインを
介して各復調器及び変調器に送られる５００Hzのクロッ
ク信号を発生する５００Hz発振器も有している。上記変
調器は、基本的にはアナログゲートであり、ＬＥＤ２３
を５００Hzの速度でオン・オフして、それに応じて第１
フォトトランジスタ２５及び第２フォトトランジスタ４
１から発生した電流信号を変調する。また上記復調器
は、基本的にはサンプル・ホールド回路であり、ＬＥＤ
が付勢されたときのみ対応した電圧信号をゲートする。
前述したように、このチョッパ回路によって、種々の回
路素子における直流オフセットが実行中の圧力測定の精
度に影響を及ぼさないようにすることができる。
第５図には、ＬＥＤ２３及びフォトトランジスタ２５、
４１に第１光ファイバセットと第２光ファイバセットと
を接続した状態を表わす斜視図が示されている。第１図
に概略的に示された電気回路は回路板６７上に取付けら
れ、この回路板６７は装置本体の外部を構成するハウジ
ング６９内に配置されかつ別の処理回路（図示せず）に
接続するのに適する複数の端子ピン７１を有している。
第１光ファイバセット及び第２光ファイバセットの各種
ファイバは、透明な光学ゲルポッティング材料７３によ
りＬＥＤ及びフォトトランジスタに光学的に接続されて
いる。特に、各光ファイバの端部はＬＥＤの発光面又は
フォトトランジスタの感光面と当接するように位置決め
されている。このポッティング材料は光ファイバの端部
の周囲に置かれ、その一部は光ファイバと上記面との間
の空間に流れ込んでいる。これによって、上記面とそれ
らに対応する光ファイバとの効率良い結合を達成でき
る。
４１に第１光ファイバセットと第２光ファイバセットと
を接続した状態を表わす斜視図が示されている。第１図
に概略的に示された電気回路は回路板６７上に取付けら
れ、この回路板６７は装置本体の外部を構成するハウジ
ング６９内に配置されかつ別の処理回路（図示せず）に
接続するのに適する複数の端子ピン７１を有している。
第１光ファイバセット及び第２光ファイバセットの各種
ファイバは、透明な光学ゲルポッティング材料７３によ
りＬＥＤ及びフォトトランジスタに光学的に接続されて
いる。特に、各光ファイバの端部はＬＥＤの発光面又は
フォトトランジスタの感光面と当接するように位置決め
されている。このポッティング材料は光ファイバの端部
の周囲に置かれ、その一部は光ファイバと上記面との間
の空間に流れ込んでいる。これによって、上記面とそれ
らに対応する光ファイバとの効率良い結合を達成でき
る。
ベローズ、シース１３の遠い側の端部及び第１と第２の
光ファイバセットは、第２図、第４図及び第３図に詳細
に図示されている。第１光ファイバセットの発光ダイオ
ード側ファイバ１５及び帰還側光ファイバ１７の遠い側
の端部はシースと同軸のステンレススチール製スリーブ
７５の内側にエポキシ樹脂で接着されている。そのスリ
ーブの内径は、２つのファイバの直径を結合したものよ
りもわずかに大きく（第４図参照）、その結果、これら
のファイバは容易にスリーブ内に嵌合できる。エポキシ
樹脂７７は、スリーブ長の約半分の長さだけファイバと
スリーブ内壁との間の空間に引き込まれている。２つの
光ファイバの遠い側の端部は、スリーブの遠い側の端部
とぴったり合うように研磨され、ファイバとベローズの
光反射面２１との間に良好な光結合を与えるようになっ
ている。この表面は、第２図に示されるように、スリー
ブ開口の周辺部を越えて延びており、スリーブ内の２つ
のファイバの遠い側の端部のためにあらゆる可能な位置
をとるようになっている。
光ファイバセットは、第２図、第４図及び第３図に詳細
に図示されている。第１光ファイバセットの発光ダイオ
ード側ファイバ１５及び帰還側光ファイバ１７の遠い側
の端部はシースと同軸のステンレススチール製スリーブ
７５の内側にエポキシ樹脂で接着されている。そのスリ
ーブの内径は、２つのファイバの直径を結合したものよ
りもわずかに大きく（第４図参照）、その結果、これら
のファイバは容易にスリーブ内に嵌合できる。エポキシ
樹脂７７は、スリーブ長の約半分の長さだけファイバと
スリーブ内壁との間の空間に引き込まれている。２つの
光ファイバの遠い側の端部は、スリーブの遠い側の端部
とぴったり合うように研磨され、ファイバとベローズの
光反射面２１との間に良好な光結合を与えるようになっ
ている。この表面は、第２図に示されるように、スリー
ブ開口の周辺部を越えて延びており、スリーブ内の２つ
のファイバの遠い側の端部のためにあらゆる可能な位置
をとるようになっている。
シース１３の遠い側の反歩は、スリーブ７５の外面にエ
ポキシ樹脂で接着されている。特に、エポキシ樹脂７８
がスリーブ外面を囲む一対の溝79及び８１内に配置され
ている。環状フランジ８３は、便宜上シースの遠い側端
部のためのストッパとして作用する。フランジの外径
は、実質的にシースの外径として等しく、すなわち約
１．２mm（0.49インチ）であり、これにより直径が不連
続とならないようにして、患者の血管すなわち動脈にカ
テーテル１１を挿入する際の妨げとならないようにして
いる。
ポキシ樹脂で接着されている。特に、エポキシ樹脂７８
がスリーブ外面を囲む一対の溝79及び８１内に配置され
ている。環状フランジ８３は、便宜上シースの遠い側端
部のためのストッパとして作用する。フランジの外径
は、実質的にシースの外径として等しく、すなわち約
１．２mm（0.49インチ）であり、これにより直径が不連
続とならないようにして、患者の血管すなわち動脈にカ
テーテル１１を挿入する際の妨げとならないようにして
いる。
外装１３と光ファイバの第１の組の２つのファイバ１
５、１７の引張り強さには限界があり、これらは大きな
引張り応力に耐えることができない。この問題を軽減す
るため、カテーテル１１は、さらに外装１３内に配置さ
れ、装置本体の一部を構成する回路板６７とスリーブ７
５とを接続する０．００６インチ（約0.15mm）径のワイ
ヤ８５を備えている。該ワイヤ８５は、エポキシ材料７
７のまわりのスリーブ７５の内壁に取付けられている。
そのワイヤのエポキシ材料に収容された部分は、該エポ
キシ材料内部である程度曲がりをつけることができ、こ
れによって、より強力な結合力を得ることができる。こ
のワイヤは光ファイバの第１の組よりも、好ましくは、
約1/８インチ（約３．２mm）だけ短かく、これによって
ファイバではなく該ワイヤが任意の引張り応力に耐える
ことができる。余分な長さのファイバは外装内で少し巻
き込むことにより簡単に処理することができる。
５、１７の引張り強さには限界があり、これらは大きな
引張り応力に耐えることができない。この問題を軽減す
るため、カテーテル１１は、さらに外装１３内に配置さ
れ、装置本体の一部を構成する回路板６７とスリーブ７
５とを接続する０．００６インチ（約0.15mm）径のワイ
ヤ８５を備えている。該ワイヤ８５は、エポキシ材料７
７のまわりのスリーブ７５の内壁に取付けられている。
そのワイヤのエポキシ材料に収容された部分は、該エポ
キシ材料内部である程度曲がりをつけることができ、こ
れによって、より強力な結合力を得ることができる。こ
のワイヤは光ファイバの第１の組よりも、好ましくは、
約1/８インチ（約３．２mm）だけ短かく、これによって
ファイバではなく該ワイヤが任意の引張り応力に耐える
ことができる。余分な長さのファイバは外装内で少し巻
き込むことにより簡単に処理することができる。
第２の光ファイバの放射ファイバ３７と戻りファイバ３
９の遠い方の端部はスリーブ７５の近い方の端部の僅か
に手前にあり、従って、第２の光ファイバの組は、第１
を光ファイバの組と実質的に同一の範囲に拡っている。
既述のように、ファイバはエポキシの半透明の小滴によ
って結合されており、放射ファイバから戻りファイバへ
の第２光線を所定の割合で反射する。
９の遠い方の端部はスリーブ７５の近い方の端部の僅か
に手前にあり、従って、第２の光ファイバの組は、第１
を光ファイバの組と実質的に同一の範囲に拡っている。
既述のように、ファイバはエポキシの半透明の小滴によ
って結合されており、放射ファイバから戻りファイバへ
の第２光線を所定の割合で反射する。
感圧ベローズ１９は、ステンレスカバー８７によって、
第１の光ファイバの組の遠い方の端部から既述の距離だ
け離れた位置に配置されている。特に、ベローズ１９は
上記カバーの一端の開口内に配置され、エポキシ材料８
９によって係止されている。次に、該カバーはエポキシ
材料９１によってスリーブ７５の外表面に係止されてお
り、該エポキシ材料９１はスリーブの外表面を取り囲ん
でいるチャンネル９３の内部に配置されている。環状フ
ランジ８３はスリーブ内に固定されたファイバ１５及び
１７に関連して該カバーを配置するためのストッパとし
て作用する。該カバーとフランジとは同じ外径を有して
いる。
第１の光ファイバの組の遠い方の端部から既述の距離だ
け離れた位置に配置されている。特に、ベローズ１９は
上記カバーの一端の開口内に配置され、エポキシ材料８
９によって係止されている。次に、該カバーはエポキシ
材料９１によってスリーブ７５の外表面に係止されてお
り、該エポキシ材料９１はスリーブの外表面を取り囲ん
でいるチャンネル９３の内部に配置されている。環状フ
ランジ８３はスリーブ内に固定されたファイバ１５及び
１７に関連して該カバーを配置するためのストッパとし
て作用する。該カバーとフランジとは同じ外径を有して
いる。
感圧ベローズ１９の頂面２１は第１の光ファイバの組の
放射ファイバ１５と戻りファイバ１７の遠い側端部と対
面しており、好ましくは、第１光線の反射性を増大させ
るように金メッキされている。この金メッキは、無電解
処理により、ベローズがカバー８７に対してエポキシ樹
脂により接着された後、行なわれる。
放射ファイバ１５と戻りファイバ１７の遠い側端部と対
面しており、好ましくは、第１光線の反射性を増大させ
るように金メッキされている。この金メッキは、無電解
処理により、ベローズがカバー８７に対してエポキシ樹
脂により接着された後、行なわれる。
好ましい実施例においては、光ファイバの第１の組の放
射ファイバ１５と戻りファイバ１７は、共に、０．０１
０インチ（約0.25mm）の径であり、ベローズ１９の光反
射表面２１は、これらのファイバの遠い方の端部から約
0.03インチ（0.76mm）のところに配置されている。この
間隔においては、ベローズの相対的な軸方向の動きによ
って、２つのファイバの間に大きな光結合の変化が現わ
れる。
射ファイバ１５と戻りファイバ１７は、共に、０．０１
０インチ（約0.25mm）の径であり、ベローズ１９の光反
射表面２１は、これらのファイバの遠い方の端部から約
0.03インチ（0.76mm）のところに配置されている。この
間隔においては、ベローズの相対的な軸方向の動きによ
って、２つのファイバの間に大きな光結合の変化が現わ
れる。
カテーテル１１の製造上のいくつかの固有の要因によ
り、患者の現実の血圧と出力信号の圧力との関係に一定
の不確実性あるいは不正確性が生じる。これらの要因に
は、ベローズ１９の感度の不確実さ及びスリーブ７５内
のファイバ１５及び17の遠い方の端部の相対位置におけ
る不確実さが含まれる。圧力出力信号に影響を与えるそ
のような任意の不正確性は、各カテーテルを適当に修正
することによって補償することができる。特に、回路基
板６７上に各カテーテルと協働する特別の符号回路機構
（図示せず）を設けることによって補償することができ
る。修正測定信号を発生するような符号回路機構及びそ
の回路機構を使用する装置の例は米国特許出願第385,49
2 号に記載されている。
り、患者の現実の血圧と出力信号の圧力との関係に一定
の不確実性あるいは不正確性が生じる。これらの要因に
は、ベローズ１９の感度の不確実さ及びスリーブ７５内
のファイバ１５及び17の遠い方の端部の相対位置におけ
る不確実さが含まれる。圧力出力信号に影響を与えるそ
のような任意の不正確性は、各カテーテルを適当に修正
することによって補償することができる。特に、回路基
板６７上に各カテーテルと協働する特別の符号回路機構
（図示せず）を設けることによって補償することができ
る。修正測定信号を発生するような符号回路機構及びそ
の回路機構を使用する装置の例は米国特許出願第385,49
2 号に記載されている。
使用に当たり、カテーテル１１は患者の静脈または動脈
に配置され、血液がベローズ１９の中空コア９５に入
り、その頂部の下側を押圧する。頂壁の反対側の面、す
なわち、光反射表面２１は、スリーブ７５内に位置する
エポキシ７７内に形成されたポート９７を介し、次に、
外装１３内の空間９９を介して大気に開放されている。
ポート97は、まず、エポキシが挿入されるとき、スリー
ブを介してワイヤを配置し、エポキシが硬化し、ファイ
バ１５及び１７の端部を研磨した後、該ワイヤを除去す
ることにより、形成される。
に配置され、血液がベローズ１９の中空コア９５に入
り、その頂部の下側を押圧する。頂壁の反対側の面、す
なわち、光反射表面２１は、スリーブ７５内に位置する
エポキシ７７内に形成されたポート９７を介し、次に、
外装１３内の空間９９を介して大気に開放されている。
ポート97は、まず、エポキシが挿入されるとき、スリー
ブを介してワイヤを配置し、エポキシが硬化し、ファイ
バ１５及び１７の端部を研磨した後、該ワイヤを除去す
ることにより、形成される。
上述の記載から明らかなように、本発明は、光ファイバ
カテーテルを有し、例えば血圧及び体温測定のような医
学的用途において特別に使用する優れた変換器を提供す
るものである。該装置は、外装内に配置され、遠く離れ
た変換器に及び変換器から光線を伝送する光ファイバの
第１の組を備えており、該光ファイバの組は、測定され
るべき変数に応じて光線を調節する。光ファイバの第２
の組は、同様に外装の中に配置されているとともに第１
の組とほぼ同じ範囲に拡がっており、曲折といった要因
によるファイバの光伝送における任意の変化を検知する
のに使用される。そして、該装置はその変数の測定が制
御可能なように調整され、伝送性に変化を与える影響に
対して矯正される。
カテーテルを有し、例えば血圧及び体温測定のような医
学的用途において特別に使用する優れた変換器を提供す
るものである。該装置は、外装内に配置され、遠く離れ
た変換器に及び変換器から光線を伝送する光ファイバの
第１の組を備えており、該光ファイバの組は、測定され
るべき変数に応じて光線を調節する。光ファイバの第２
の組は、同様に外装の中に配置されているとともに第１
の組とほぼ同じ範囲に拡がっており、曲折といった要因
によるファイバの光伝送における任意の変化を検知する
のに使用される。そして、該装置はその変数の測定が制
御可能なように調整され、伝送性に変化を与える影響に
対して矯正される。
本発明は、好ましい実施例を参照して詳細に説明されて
いるが、当業者が、本発明から逸脱することなく、種々
の修正を行い得ることを理解されたい。従って、本発明
は、特許請求の範囲の記載にのみ限定されるべきではな
い。
いるが、当業者が、本発明から逸脱することなく、種々
の修正を行い得ることを理解されたい。従って、本発明
は、特許請求の範囲の記載にのみ限定されるべきではな
い。
第１図は本発明を実施した圧力変換装置の概略回路図で
ある。 第２図は第１図の光ファイバカテーテルの遠い側の端部
の断面図であり、光ファイバの遠い側の端部と感圧ベロ
ーとを示している。 第３図は第２図の矢印３−３方向にみた、カテーテルの
断面図である。 第４図は第２図の矢印４−４方向にみた、カテーテルの
断面図である。 第５図は圧力変換装置の一部の斜視図であり、光ファイ
バカテーテルの近い側の端部と、光ファイバ及び発光ダ
イオード、フォトトランジスタの接続とを示している。 １１……カテーテル、１３……シース、１５……光放射
ファイバ、１７……戻りファイバ、１９……ベロー、２
１……光反射面、２３……光放射ダイオード、２５……
第１フォトトランジスタ、２９……前置増巾器、３３…
…チョッパ復調器、３７……光放射ファイバ、３９……
戻りファイバ、４１……第２フォトトランジスタ、４６
……前置増巾器、４７……チョッパ復調器、５１……チ
ョッパ変調器、７５……スリーブ、７７……エポキシ樹
脂、７８……エポキシ樹脂、８５……ワイヤ
ある。 第２図は第１図の光ファイバカテーテルの遠い側の端部
の断面図であり、光ファイバの遠い側の端部と感圧ベロ
ーとを示している。 第３図は第２図の矢印３−３方向にみた、カテーテルの
断面図である。 第４図は第２図の矢印４−４方向にみた、カテーテルの
断面図である。 第５図は圧力変換装置の一部の斜視図であり、光ファイ
バカテーテルの近い側の端部と、光ファイバ及び発光ダ
イオード、フォトトランジスタの接続とを示している。 １１……カテーテル、１３……シース、１５……光放射
ファイバ、１７……戻りファイバ、１９……ベロー、２
１……光反射面、２３……光放射ダイオード、２５……
第１フォトトランジスタ、２９……前置増巾器、３３…
…チョッパ復調器、３７……光放射ファイバ、３９……
戻りファイバ、４１……第２フォトトランジスタ、４６
……前置増巾器、４７……チョッパ復調器、５１……チ
ョッパ変調器、７５……スリーブ、７７……エポキシ樹
脂、７８……エポキシ樹脂、８５……ワイヤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 6/00 (72)発明者 ウイルバー エイチ ベイリー アメリカ合衆国カリフオルニア州ルーカデ イアハイメツタス アベニユー1015 (56)参考文献 特開 昭53−107381（ＪＰ，Ａ) 実願 昭55−80389号（実開 昭57− 4733号）の願書に添付した明細書及び図面 の内容を撮影したマイクロフィルム（Ｊ Ｐ，Ｕ)
Claims (8)
- 【請求項１】ある離れた場所における所定の変数を測定
するための光学的変換装置において、 装置本体と、 該装置本体から前記離れた場所まで延長する可撓性のあ
るシースとを備えており、 前記装置本体から前記離れた場所まで前記シース内に沿
って延長して前記離れた場所へ第１の光ビームを伝送す
る第１の放射光ファイバーおよび前記離れた場所から前
記装置本体まで前記シース内に沿って延長して前記離れ
た場所から前記第１の光ビームを戻す第１の戻り光ファ
イバーを含む第１光ファイバー手段と、 前記シースの先端に固定された前記離れた場所に配置さ
れて測定すべき前記所定の変数に従って前記第１の光ビ
ームを変調させるためのトランスジューサ手段と、 前記装置本体に配置され前記第１の光ファイバー手段に
よって戻される前記第１の光ビームの変調された強度を
感知しそれに対応する測定信号を発生するための第１の
フォトセンサ手段と、 前記装置本体から前記離れた場所まで前記シース内に沿
って前記第１の放射光ファイバーと実質的に同じ長さに
亘って延長して前記離れた場所へ第２の光ビームを伝送
する第２の放射光ファイバーと、前記離れた場所から前
記装置本体まで前記シース内に沿って前記第１の戻り光
ファイバーと実質的に同じ長さに亘って延長して前記離
れた場所から前記第２の光ビームを戻す第２の戻り光フ
ァイバーと、前記第２の放射光ファイバと前記第２の戻
り光ファイバーの遠い端部を取り囲み前記第２の放射光
ファイバーからの前記第２の光ビームのうちの所定の割
合の部分を前記第２の戻り光ファイバーへと向けるため
の反射手段とを含む第２の光ファイバー手段と、 前記装置本体に配置され前記第２の光ファイバー手段に
よって戻される前記第２の光ビームの強度を感知してそ
れに対応する修正信号を発生するための第２のフォトセ
ンサ手段とを備えており、 前記装置本体に配置され前記測定信号を前記修正信号に
て調整して前記第１の光ファイバー手段の伝達率の変動
によって生ぜしめられる前記測定信号の誤差を最少とす
るための修正手段とを備えており、 前記第１の放射光ファイバーおよび戻り光ファイバーと
前記第２の放射光ファイバーおよび戻り光ファイバーと
は、実質的に同じ光学的特性を有しており、且つ前記シ
ースの撓曲時に実質的に同じ量の曲げを受けるようにさ
れたことを特徴とする光学的変換装置。 - 【請求項２】前記第１および第２の光ビームを発生する
ための光源が前記装置本体に配置されており、前記修正
手段は、前記光源に接続され、この光源の発生する前記
第１および第２の光ビームの強度を前記修正信号に従っ
て調整して前記第２の光ファイバー手段によって戻され
る前記第２の光ビームが実質的に一定の強度を有するよ
うにする特許請求の範囲第(1)項記載の光学的変換装
置。 - 【請求項３】前記トランスジューサ手段は前記第１の光
ビームを変調する光反射性表面を含む特許請求の範囲第
(1)項記載の光学的変換装置。 - 【請求項４】前記反射手段は、前記第２の放射ファイバ
ーと前記第２の戻りファイバーの両者の前記遠い端部と
接触するようにして配置される特許請求の範囲第(1)項
記載の光学的変換装置。 - 【請求項５】前記反射手段は、前記第２の放射ファイバ
ーと前記第２の戻りファイバーの両者の前記遠い端部と
接触させて配置された反射性物質の第１の層と、実質的
に不透明な物質である第２の層とを備える特許請求の範
囲第(4)項記載の光学的変換装置。 - 【請求項６】前記第２の光ファイバー手段の前記反射手
段は、前記第２の光ファイバー手段の前記第２の放射光
ファイバーおよび戻り光ファイバーの前記遠い端部を共
に接合する半透明なエポキシ手段を含んでいる特許請求
の範囲第(1)項に記載の光学的変換装置。 - 【請求項７】前記第１の放射光ファイバーおよび第１の
戻り光ファイバーの前記遠い端部に堅固に取り付けられ
たスリーブと、前記シース内部に配置され且つ前記スリ
ーブの内部に一端を固定し他端を前記装置本体に固定し
たワイヤとを更に含み、前記ワイヤの長さは、本装置に
加えられる引張り応力がどのようなものでも主としてこ
のワイヤによって支えられるように、前記シースおよび
前記第１の放射光ファイバー手段および第１の戻り光フ
ァイバーよりも短くされている特許請求の範囲第(1)項
に記載の光学的変換装置。 - 【請求項８】前記シースは、患者の血管系内へ挿入しう
るものであり、前記測定すべき所定の変数は、前記患者
の血圧である特許請求の範囲第(1)項から第(7)項のうち
のいずれかに記載の光学的変換装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US49809283A | 1983-05-25 | 1983-05-25 | |
| XX498092 | 1983-05-25 | ||
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|---|---|
| JPS6057211A JPS6057211A (ja) | 1985-04-03 |
| JPH0610620B2 true JPH0610620B2 (ja) | 1994-02-09 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP59106315A Expired - Lifetime JPH0610620B2 (ja) | 1983-05-25 | 1984-05-25 | ファイバーオプティック変換装置 |
Country Status (8)
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| JP (1) | JPH0610620B2 (ja) |
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| CA (1) | CA1237914A (ja) |
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- 1984-05-25 AT AT84303583T patent/ATE58790T1/de active
- 1984-05-25 AU AU28702/84A patent/AU580733B2/en not_active Ceased
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- 1984-05-25 IL IL71935A patent/IL71935A/xx not_active IP Right Cessation
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| EP0127476A3 (en) | 1985-10-30 |
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