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光纖織物在醫療領域的應用
   光導纖維(簡稱“光纖”)作為一種光波導工具已經被大眾熟知,除了在大家都比較熟知的通信領域,光纖在醫療領域有哪些應用呢?



按照制造材料的不同,光纖通常分為無機光纖和有機光纖兩類。無機光纖包括玻璃光纖和石英光纖,通常用于通信、建筑、航空航天等領域。有機光纖主要指由高透明度的有機高分子材料制成的聚合物光纖(又稱“塑料光纖”,簡稱“POF”),較為柔軟的質地賦予其較無機光纖更廣泛的應用領域。

光纖織物是光纖與紡織織物相結合而形成的一種復合織物產品,屬于智能紡織品(Smart Textiles)。光纖織物一般采用聚合物光纖,因此兼具紡織品的柔軟和光纖的導光性能。光纖織物的應用涵蓋通信、照明、裝飾、娛樂、醫療等多個領域,其中在醫療領域的應用正成為其重要的發展方向。按照光纖的作用不同,可將用于醫療領域的光纖織物細分為信號傳輸光纖織物、表面發光光纖織物和光纖傳感織物等 3 類。


1、信號傳輸光纖織物

光纖織物可以作為可穿戴智能設備的一部分,承擔起功能器件之間的物理連接和信號傳輸功能。1996年,JAYARAMAN等率先開始了智能服裝方面的研究。他們利用光纖作為智能服裝(Smart Shirt)的信號傳輸總線(bus),將嵌入到織物中的電子器件及電子導線連接起來構成了“可穿戴主板(WearableMotherboard)”,首次實現了無干擾環境下的人體生理信號監測,開創了“可穿戴電子”的新領域。


JAYARAMAN研制的智能服裝原型


2、發光光纖織物

光纖發光織物是指利用光纖的光傳導性能,將光源的光信號釋放出來形成發光效果的一種光纖紡織品,可應用在照明、裝飾、醫療等領域。醫用光纖發光織物主要作為光動力療法的裝備來使用。通過調制不同波長的光源信號可獲得預期的治療光波,還可通過適當的光纖排列或使用透鏡裝置獲得不同面積、不同光強分布的發光面,滿足多種疾患的治療要求,如新生兒黃疸的藍光照射治療、促進傷口愈合的光照治療以及角化病的治療等。


可用于光療的側面發光織物及發光效果


3、傳感光纖織物

光纖傳感織物是光纖織物的另一類應用,通常將光纖作為傳感器,以紡織原料的角色加入到織物中,構成織物的一部分。常用于制作傳感織物的光纖傳感器有光柵傳感器、宏彎傳感器和微彎傳感器等3種。

(1)光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating,FBG)是光柵傳感器的典型代表,從20世紀70年代以來,已經作為一種光纖器件,可檢測溫度、濕度、位移、加速度等信號,用于航空航天、軍事國防、生物醫學等領域。


光纖可穿戴系統


(2)光纖彎曲的曲率半徑比光纖直徑大得多的彎曲叫做宏彎,由此引起的附加損耗為宏彎損耗。該損耗隨外界干擾(溫度、壓力、折射率等)的變化會發生改變。利用這個原理對外界干擾信息進行檢測的器件稱為光纖宏彎傳感器。目前光纖宏彎傳感織物在醫療領域大多用于人體呼吸特征的監測。


經編結構的光纖宏彎傳感織物


(3)光纖微彎損耗是指光纖軸產生極小彎曲(微彎)引起的附加損耗。與宏彎相似,也可利用光纖微彎損耗原理開發出光纖微彎傳感器。目前光纖微彎傳感織物在醫療領域也有應用。

來源:紡織導報

詳情請查閱《紡織導報》第5期“光纖織物在醫療領域的應用”一文。

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