ファイバーブラッググレーティングセンサー温度監視システムの医療用核磁気共鳴装置への応用-INNO

医療用センサーは生物医学分野に応用されるセンサーです, 人体の生理信号を読みやすいデジタル画像情報に変換することができます。. これらは医師が診断と治療に使用する重要なツールです. 人体への医療センサーの応用により, 医療センサーの設計と応用では、生体信号の特異性と複雑さを考慮する必要があります, 生体適合性も考慮しながら, 信頼性, そして安全性. 近年では, 研究者らは、光ファイバーグレーティングの特性が医療センサーの特別なニーズを満たすことができることを発見しました。, そのため、光ファイバーグレーティングに基づく多数の医療センサーが研究者によって提案されています。. したがって, 光ファイバーグレーティングの基本的なセンシング原理を導入する必要がある, 光ファイバーグレーティングセンサーのアプリケーション特性を分析する, 心臓モニタリングなどの医療機器分野における応用の進捗状況を要約する, 呼吸モニタリング, 温度監視, 超音波, そして外科医学.

医療機器を人体に応用することにより、, 人体のさまざまな複雑な生理学的構造特性に準拠する必要があります, そしてその特徴 光ファイバーグレーティングセンサー 医療機器分野のセンサーの特別な要件を満たすことができます. ファイバーブラッググレーティングの特性は、実際の使用における安全性を確保しており、医療機器のセンシング分野に非常に適しています。.

医療機器分野におけるファイバーブラッググレーティングの応用解析

心臓モニタリング分野での応用

心臓効率は心臓モニタリングの重要なパラメータの 1 つです, そして心臓効率を測定するための光ファイバーグレーティングセンサーが提案されました。 1997. この測定方法では, ユーザーは指向性熱希釈カテーテルを被験者の右心房に挿入し、凍結した液体を注入します。. 被験者の肺動脈血の温度と拍動数を測定することで, 心臓ポンプ量の測定が最終的に達成されます.
光ファイバーグレーティングセンサーは人間の心音と心拍数の測定に使用されます。. 光ファイバーグレーティングは、センシングヘッドとしてテキスタイルにパッケージ化されています。. 繊維が人体に密着している場合, the heart sound and heartbeat act on the fiber optic grating sensing head, realizing the modulation process of sound strain light signals. ついに, by monitoring the changes in the center, the sensing of human heart sound and heartbeat frequency is achieved.

Application in respiratory monitoring field

A respiratory monitoring system based on fiber optic grating, which fixes the fiber optic grating strain sensor to the chest of the subject through elastic tape. The sensor measures the respiratory process spectrum by monitoring changes in the chest cavity. In the process of using high-voltage electrodes to assist patients in artificial respiration, high-voltage discharge is usually used to stimulate the diaphragm nerve to help patients breathe. したがって, the patient’s chest needs to be equipped with high-voltage electrodes. Ordinary electrical sensors are not suitable for this high-voltage environment, and fiber Bragg grating has anti high-voltage interference characteristics. したがって, based on fiber Bragg grating sensors, it can be used in this high-voltage environment. In this type of process of using high-voltage electrodes to assist patients in artificial respiration, it is used to control the triggering of high-voltage discharge and achieve real-time monitoring of the patient’s breathing situation.
Develop a wearable sensor system for real-time monitoring of user breathing conditions. This sensor uses fiber optic gratings to sew into textiles, which are worn on the user’s chest and abdomen. By monitoring changes in chest and abdominal pressure, リアルタイムの呼吸運動モニタリングを実現. 医療機関スタッフによるユーザーの呼吸のリアルタイムモニタリングを容易にするウェアラブルセンサー.

超音波分野での応用

ある研究ユニットが光ファイバーグレーティングセンサーに基づいて超音波場を検出. を測定するためのセンシングヘッドとして長さ 1 mm の光ファイバーグレーティングを提案します。 2 MHzの高周波超音波場, 圧力分解能10-3Hz.

医療機器には超音波診断装置が数多くあります, 超音波砕石術など, 超音波温熱療法, そして超音波手術. 超音波装置を使用する場合, その出力電力は通常、センサーによってリアルタイムで監視する必要があります, 一方、従来の圧電デバイスは電磁場の影響を受けやすい, しかし、プローブのサイズが一致しません, 体内の超音波場を正確に測定することが困難になる. 光ファイバーグレーティングセンサーは、小型で電磁干渉に対する耐性を備えています。, 医療用超音波診断装置のセンシングに適しており、超音波場の多点測定が可能です。.

温度監視分野での応用

あ 光ファイバー格子温度検知システム 核磁気共鳴装置の実際の温度を監視するために適用されます。. システムのセンシングヘッドは、直列に接続された 4 つの光ファイバーグレーティングで構成されています。. 使用中, 感知ヘッドは核磁気共鳴装置の容器内に配置されます, 磁場の値は 4.7 T. あ 25 プローブと復調器の接続にはメートル長の光ファイバーケーブルが使用されます. 感知システムの温度分解能は次のとおりです。 0.1 ℃, 精度は±です 0.5 ℃, 測定範囲は 25-60 ℃. このセンシングシステムは、電磁干渉に耐える光ファイバーグレーティングセンサーの利点を完全に体現しています。, 従来の熱電対センサーでは強磁場環境に適用できなかった温度監視を実現.
医療用温熱療法中の温度監視に適用される新しいタイプの医療用温度感知ファイバーブラッググレーティングセンシングシステム.

この検知システムの温度測定結果は、従来の熱電対センサーの温度測定結果と一致しています。, の解像度で 0.1 ℃, ±の精度 0.2 ℃, 測定範囲は 30-60 ℃. The stable physical characteristics of fiber optic grating sensors are very suitable for their application in some medical fields with complex detection environments.

Based on the basic sensing principle of fiber Bragg grating, the application characteristics of fiber Bragg grating sensors are small volume, 軽量, 耐食性, high temperature and high pressure resistance, magnetic field interference resistance, high sensitivity and accuracy. The application of fiber Bragg grating sensors in medical equipment fields such as heart monitoring, 呼吸モニタリング, 温度監視, 超音波, and surgery are summarized. しかし, the application of fiber optic grating sensors in the field of actual medical equipment still needs to consider the complexity and specificity of medical applications. 現在, most research is only in the laboratory research stage. 研究者によるさらなる研究と実験により、, 医療機器分野で本格的に応用できる光ファイバーグレーティング医療センサーを開発.