118
большее значение. В то же время недавние достижения в области малоинвазивной хирургии
(MIS) требуют меньших одноразовых зондирующих катетеров.
Применения волоконной оптики в эндоскопической визуализации хорошо известны, но
внутренние физические характеристики оптических волокон также делают их чрезвычайно
привлекательными для биомедицинского восприятия. Несвязанные волокна (обычно
диаметром менее 250 мкм) могут быть вставлены непосредственно в иглы для подкожных
инъекций и катетеры, так что их использование может быть малоинвазивным и сильно
локализованным, а волоконно-оптические датчики (FOS), выполненные с ними, могут
выполнять удаленное многоточечное и многопараметрическое зондирования. Оптические
волокна невосприимчивы к электромагнитным помехам (EMI), химически инертным,
нетоксичным и искробезопасным. Их использование не вызовет вмешательства в обычную
электронику, обнаруженную в медицинских театрах. И, что более важно, иммунитет волокон к
электромагнитным и радиочастотным (RF) сигналам делает их идеальными для использования
в реальном времени при диагностической визуализации с помощью МРТ, КТ, ПЭТ.
Датчики оптического волокна включают источник света, оптическое волокно, внешний
преобразователь и фотоприемник. Они чувствуют, обнаруживая модуляцию одного или
нескольких свойств света, которые, например, направляются внутри интенсивности волокна,
длины волны или поляризации. Модуляция создается прямым и повторяемым способом
внешним возмущением, вызванным измеряемым физическим параметром. Предметом
измерения является вывод из изменений, обнаруженных в световом свойстве.
Волоконно-оптические датчики (ВОД) могут быть внутренними или внешними. В
встроенном датчике свет никогда не покидает волокно, и интересующий параметр влияет на
свойство света, распространяющегося через волокно, воздействуя непосредственно на сам
волокно. Во внешнем датчике возмущение воздействует на преобразователь, и оптическое
волокно просто передает свет в и из места обнаружения.
Много различных волоконно-оптических датчиков были продемонстрированы уже для
промышленного применения [1, 2], а некоторые для биомедицинских применений [3-5], среди
которых решетки волокна Брэгга (FBG), полости Фабри - Перо или наружный волоконный
интерферометр Фабри-Перо (EFPI) датчики, экранирующая волна, интерферометр Саньяка,
интерферометр Маха-Цендера и другие. Тем не менее, наиболее распространенные, однако,
основаны на EFPI и FBG. Широко распространены спектроскопические датчики, основанные
на поглощении света и флуоресценции. Биомедицинские ВОД можно разделить на четыре
основных типа: физическое, визуальное, химическое и биологическое.
Физические датчики измеряют различные физиологические параметры, такие как
температура тела, кровяное давление и мышечное смещение. Датчики изображения включают в
себя как эндоскопические устройства для внутреннего наблюдения и визуализации, так и более
совершенные методы, такие как оптическая когерентная томография (ОКТ) и фотоакустическая
визуализация, где внутреннее сканирование и визуализация могут быть сделаны неинтуитивно.
Химические датчики полагаются на флуоресцентные, спектроскопические и индикаторные
методы для определения и измерения присутствия конкретных химических соединений и
метаболических переменных (таких как рН, кислород крови или уровень глюкозы). Они
обнаруживают конкретные химические вещества в диагностических целях, а также
контролируют химические реакции и активность организма. Биологические датчики, как
правило, более сложны и полагаются на биологические реакции распознавания, такие как
фермент – субстрат.
С точки зрения разработки датчиков основные датчики изображения являются наиболее
развитыми. Оптоволоконные датчики для измерения физических параметров являются
наиболее распространенными, а наименее развитая область с точки зрения успешных
продуктов – это датчики для биохимического зондирования, хотя многие концепции ВОД были
продемонстрированы в таблице 1.
Do'stlaringiz bilan baham: 
