香港理工大學(xué)研發(fā)用于健康檢測(cè)的高靈敏度微型光纖傳感器

這種具有生物相容性的微型光纖傳感器對(duì)于人體內(nèi)的微小壓力變化具有超高的靈敏度。

圖片來(lái)源：香港理工大學(xué)

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，香港理工大學(xué)的一支研究團(tuán)隊(duì)基于過(guò)去用于鐵路安全監(jiān)測(cè)的光纖傳感器技術(shù)，成功研制出一種具有生物相容性的高靈敏度超微型光纖傳感器，可以應(yīng)用于醫(yī)療健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。

它的原理是什么?

在一篇報(bào)道中，香港理工大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)關(guān)于其開(kāi)發(fā)的新型側(cè)孔聚合物光纖傳感器表示，這種傳感器“具有生物相容性、柔韌性，并且對(duì)人體內(nèi)微小的壓力變化具有超高的靈敏度”。

香港理工大學(xué)電氣工程系主任兼首席研究員Hwa-yaw Tam教授表示：“這款傳感器具有足夠高的靈敏度，能夠檢測(cè)到小于大氣壓力1%的極其細(xì)微的變化，也能夠測(cè)量人體在呼吸時(shí)肺部產(chǎn)生的僅僅幾千帕斯卡(kPa)的壓力變化?！?/p>

在光纖內(nèi)部的光束傳輸路徑中添加平行的側(cè)孔有助于提高傳感器的靈敏度。

此外，由于光纖由具有低吸水性和高耐熱性的先進(jìn)聚合物ZEONEX制成，因此這種新型光纖傳感器突破了基于玻璃或塑料材料的傳統(tǒng)光纖的局限性。

有關(guān)新型光纖傳感器的研究成果發(fā)表在光學(xué)學(xué)會(huì)期刊Optics Letters上。

為什么這很重要?

從提高手術(shù)精度到提供從內(nèi)部監(jiān)測(cè)人體恢復(fù)的新方法，香港理工大學(xué)最新研發(fā)的光纖傳感器可應(yīng)用于各種醫(yī)療用途。香港理工大學(xué)提供的應(yīng)用范例包括智能人工耳蝸植入、骨折恢復(fù)監(jiān)測(cè)和心導(dǎo)管插入術(shù)中的導(dǎo)航監(jiān)測(cè)等。

這種光纖傳感器通過(guò)觀測(cè)光束反射來(lái)檢測(cè)外部變化。光纖技術(shù)在外科器械、診斷和成像設(shè)備、基于傳感器的可穿戴醫(yī)療設(shè)備中已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。

Tam教授的研究團(tuán)隊(duì)正在探索這種新型光纖傳感器在醫(yī)療監(jiān)測(cè)方面的更多應(yīng)用，包括它們?cè)谛膶?dǎo)管插入術(shù)中的精確導(dǎo)航和形狀檢測(cè)。他們還致力于擴(kuò)展該光纖傳感器測(cè)量酸度和溫度等其他物理或化學(xué)參數(shù)的能力。

此外，該研究團(tuán)隊(duì)正在研究將新型光纖傳感器與無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)集成化。Tam教授說(shuō)：“傳感網(wǎng)絡(luò)能夠提供人體內(nèi)部變化的全面精確的數(shù)據(jù)，從而通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新來(lái)幫助世界各地的患者?！?/p>

更廣闊的前景

香港理工大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)已與來(lái)自澳洲和日本大學(xué)的同行們合作，聯(lián)合開(kāi)發(fā)應(yīng)用于醫(yī)療監(jiān)測(cè)的各種光纖傳感器。其中一個(gè)實(shí)例是智能人工耳蝸植入，光纖傳感器可以在手術(shù)植入過(guò)程中實(shí)時(shí)向外科醫(yī)生提供有關(guān)位置和力度的關(guān)鍵信息。該設(shè)備的體外試驗(yàn)將在墨爾本大學(xué)和皇家維多利亞眼耳醫(yī)院進(jìn)行。

該研究團(tuán)隊(duì)還與墨爾本莫納什大學(xué)的研究人員合作，將其光纖傳感器與骨科植入物結(jié)合在一起以監(jiān)測(cè)骨折的恢復(fù)情況。

在亞太地區(qū)的其他與健康監(jiān)測(cè)相關(guān)新聞中，三星研究人員最近的一項(xiàng)研究展示了一種新的皮膚貼片，該貼片將光電容積描記(PPG)傳感器與可伸縮的有機(jī)LED顯示屏相結(jié)合來(lái)實(shí)時(shí)測(cè)量和顯示用戶的心率。

Tam教授說(shuō)：“這種新型光纖傳感器對(duì)濕度不敏感、柔韌且不易破碎。它們還具有化學(xué)惰性、生物相容性，并且可以制成超微小的尺寸。這些獨(dú)特的特性使新型光纖傳感器成為與醫(yī)療植入物集成的理想選擇?！?/p>