バイオメディカルおよびバイオメカニクスアプリケーション向け光ファイバー圧力センサーのレビュー
引用
Roriz, P., Frazão, O., Lobo-Ribeiro, AB, Santos, JL, & Simões, JA (2013).バイオメディカルおよびバイオメカニクスアプリケーション向けの光ファイバー圧力センサーのレビュー。 バイオメディカルオプティクスジャーナル、18 （5）、050903。
キーワード
- 光ファイバーセンサー
- プレッシャー
- バイオメカニクス
- バイオメディカル
簡単な
光ファイバー センサー (FOS) は、生体医学および生体力学アプリケーションにおける圧力測定用の従来のセンサーに代わる有望な代替品であり、低侵襲性処置、遠隔操作、小型、生体適合性などの利点があります。FOSは約 40 年前から存在し、多くの物理的および化学的量を感知できますが、市販されている製品はほとんどありません。これらの製品に関する査読済み出版物や標準化されたテストが不足しているため、医療市場への投入が困難になっています。
まとめ
光ファイバー センサー (FOS) は、侵襲性が最小限で、正確かつ精密な圧力評価が可能であるため、バイオメディカルおよびバイオメカニクスの用途でますます重要になっています。Millar Mikro-Tip® 圧力トランスデューサー カテーテルなどの従来の圧力センサーは、正確ではあるものの、壊れやすい、コストが高い、電磁干渉を受けやすいなどの制限があります。一方、FOS、特にファイバー ブラッグ グレーティング (FBG) センサーは、これらの制限に対処しています。直径が小さく、電磁場の影響を受けず、絶対的なひずみ測定が可能です。さまざまな種類の FOS が、次のような体内のさまざまな圧力を監視するために使用されています。- 血管内圧: 研究者は、1960 年代から 1970 年代にかけて、強度変調 FOS を使用して犬と人間の血管内圧を監視していました。最近では、FOP-MIV などの FP センサーが左心室圧の測定に使用されています。
- 筋肉内圧 (IMP) : 研究者は、動物およびヒトの研究において、光ファイバー トランスデューサー チップ付きカテーテルを使用して IMP を測定することに成功しました。これらのセンサーは、長期間にわたって圧力を継続的に測定でき、静水圧アーティファクトの影響を受けません。
- 関節内圧 (IAP) : 光ファイバー圧力センサーは、膝関節運動中および肘部管症候群の患者の IAP を測定するために使用されてきました。特に、FBG センサーは関節圧マッピングに効果があることが示されています。
- 椎間板内圧: FBG センサーは、椎間板内の圧力を測定する能力について研究されてきました。これらの低侵襲センサーは、従来の大型センサーの限界に対処し、脊椎の状態を診断および監視する可能性を提供します。
- 頭蓋内圧 (ICP) : FOS、特に小型で侵襲性の低いものは、ICP モニタリングを強化する上で有望です。FOP-MIV や OPP-M シリーズなどの市販の FOS は、従来の ICP トランスデューサーと競合する可能性があります。
FOS の利点にもかかわらず、機械的な脆弱性の可能性、生体内アプリケーションのための生体適合性保護層の必要性、一部の光電子部品に関連する高コストなど、課題が残っています。
この記事では、バイオメディカルおよびバイオメカニクスの用途における圧力測定における FOS の使用について包括的にレビューします。著者らは、FOS はこれらの用途にとって有望な技術であると結論付けていますが、残された課題に対処するにはさらなる研究が必要です。