생체 의학 및 생체 역학 응용 분야를 위한 광섬유 압력 센서 검토
소환
Roriz, P., Frazão, O., Lobo-Ribeiro, AB, Santos, JL, & Simões, JA (2013). 생체 의학 및 생체 역학 응용 분야를 위한 광섬유 압력 센서에 대한 검토입니다. 생체의학 광학 저널, 18 (5), 050903.
키워드
- 광섬유 센서
- 압력
- 생체역학
- 생물의학
짧은
광섬유 센서(FOS)는 생체 의학 및 생체 역학 응용 분야에서 압력을 측정하기 위한 기존 센서에 대한 유망한 대안으로 최소 침습적 절차, 원격 작동, 작은 크기 및 생체 적합성과 같은 이점을 제공합니다. FOS는 약 40년 동안 존재해 왔으며 많은 물리적, 화학적 양을 감지할 수 있지만 상업적으로 이용 가능한 제품은 거의 없습니다. 이러한 제품에 대한 동료 검토 간행물과 표준화된 테스트가 부족하여 의료 시장에 출시하기가 어렵습니다.
요약
광섬유 센서(FOS) 는 최소 침습적이며 정밀하고 정확한 압력 평가를 제공하기 때문에 생체 의학 및 생체 역학 응용 분야에서 점점 더 중요해지고 있습니다. Millar Mikro-Tip® 압력 변환기 카테터와 같은 기존 압력 센서는 정확하지만 취약성, 높은 비용, 전자기 간섭에 대한 민감성 등의 한계가 있습니다. 반대로 FOS, 특히 광섬유 브래그 격자(FBG) 센서는 이러한 제한 사항을 해결합니다. 직경이 작고 전자기장에 영향을 받지 않으며 절대 변형률 측정 기능을 제공합니다. 다양한 유형의 FOS가 다음을 포함하여 신체의 다양한 압력을 모니터링하는 데 사용되었습니다.- 혈관내압 : 연구자들은 1960년대와 1970년대에 개와 인간의 혈관내 혈압을 모니터링하기 위해 강도 변조 FOS를 사용했습니다. 최근에는 FOP-MIV와 같은 FP 센서가 좌심실 압력을 측정하는 데 사용되었습니다.
- 근육 내 압력(IMP) : 연구원들은 동물 및 인간 연구에서 IMP를 측정하기 위해 광섬유 변환기가 달린 카테터를 성공적으로 사용했습니다. 이러한 센서는 장기간 동안 지속적으로 압력을 측정할 수 있으며 정수압 인공물에 민감하지 않습니다.
- 관절 내 압력(IAP) : 광섬유 압력 센서는 무릎 관절 운동 중 및 팔뚝 터널 증후군 환자의 IAP를 측정하는 데 사용되었습니다. 특히 FBG 센서는 관절 압력 매핑의 가능성을 보여주었습니다.
- 디스크 내 압력 : FBG 센서는 추간판 내 압력을 측정하는 능력에 대해 연구되었습니다. 이러한 최소 침습 센서는 대형 기존 센서의 한계를 해결하여 척추 상태를 진단하고 모니터링할 수 있는 가능성을 제공합니다.
- 두개내압(ICP) : FOS, 특히 작고 덜 침습적인 FOS는 ICP 모니터링을 향상시키는 데 유망함을 보여줍니다. FOP-MIV 및 OPP-M 시리즈와 같이 상업적으로 이용 가능한 FOS는 기존 ICP 변환기와 경쟁할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
FOS의 장점에도 불구하고 기계적 취약성 가능성, 생체 내 응용을 위한 생체 적합성 보호 층의 필요성, 일부 광전자 부품과 관련된 높은 비용 등의 과제가 남아 있습니다 .
이 기사에서는 생체 의학 및 생체 역학 응용 분야에서 압력을 측정하는 데 FOS를 사용하는 방법에 대한 포괄적인 검토를 제공합니다. 저자들은 FOS가 이러한 응용 분야에 유망한 기술이라고 결론을 내렸습니다. 그러나 남은 과제를 해결하려면 추가 연구가 필요합니다.