Ứng dụng của hệ thống giám sát nhiệt độ cảm biến cách tử sợi Bragg trong cộng hưởng từ hạt nhân y tế

Cảm biến y tế là cảm biến được ứng dụng trong lĩnh vực y sinh, có thể chuyển đổi tín hiệu sinh lý của cơ thể con người thành thông tin hình ảnh kỹ thuật số dễ đọc. Chúng là những công cụ quan trọng được các bác sĩ sử dụng để chẩn đoán và điều trị. Do ứng dụng các cảm biến y tế trong cơ thể con người, Việc thiết kế và ứng dụng các cảm biến y tế phải xem xét tính đặc hiệu và độ phức tạp của các tín hiệu sinh học, đồng thời xem xét khả năng tương thích sinh học, Độ tin cậy, và an toàn. Trong những năm gần đây, Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng các đặc tính của cách tử sợi quang có thể đáp ứng nhu cầu đặc biệt của các cảm biến y tế, Vì vậy, một số lượng lớn các cảm biến y tế dựa trên cách tử sợi quang đã được đề xuất bởi các nhà nghiên cứu. Do đó, Cần giới thiệu các nguyên tắc cảm biến cơ bản của cách tử sợi quang, Phân tích các đặc tính ứng dụng của cảm biến cách tử sợi quang, và tóm tắt tiến độ ứng dụng của họ trong các lĩnh vực thiết bị y tế như theo dõi tim, theo dõi hô hấp, Giám sát nhiệt độ, siêu âm, và y học phẫu thuật.

Do ứng dụng thiết bị y tế vào cơ thể con người, Nó cần tuân thủ các đặc điểm cấu trúc sinh lý phức tạp khác nhau của cơ thể con người, và đặc điểm của cảm biến cách tử sợi quang có thể đáp ứng các yêu cầu đặc biệt của cảm biến trong lĩnh vực thiết bị y tế. Các đặc tính của lưới sợi Bragg đảm bảo an toàn cho việc sử dụng thực tế của chúng và rất phù hợp với lĩnh vực cảm biến của thiết bị y tế.

Phân tích ứng dụng của lưới sợi Bragg trong lĩnh vực thiết bị y tế

Ứng dụng trong lĩnh vực theo dõi tim

Hiệu quả tim là một trong những thông số quan trọng để theo dõi tim, và một cảm biến cách tử sợi quang để đo hiệu quả tim đã được đề xuất trong 1997. Trong phương pháp đo này, Người dùng đưa ống thông pha loãng nhiệt định hướng vào tâm nhĩ phải của đối tượng và bơm chất lỏng đông lạnh. Bằng cách đo nhiệt độ và nhịp đập của máu động mạch phổi của đối tượng, Việc đo thể tích bơm tim cuối cùng đã đạt được.
Một cảm biến cách tử sợi quang được sử dụng để đo âm thanh tim người và tần số nhịp tim. Lưới sợi quang được đóng gói trong một loại vải như một đầu cảm biến. Khi vải được gắn chặt vào cơ thể con người, Âm thanh tim và nhịp tim tác động lên đầu cảm biến cách tử sợi quang, Thực hiện quá trình điều chế tín hiệu ánh sáng biến dạng âm thanh. Cuối cùng, bằng cách theo dõi những thay đổi trong trung tâm, Việc cảm nhận âm thanh tim người và tần số nhịp tim đạt được.

Ứng dụng trong lĩnh vực theo dõi hô hấp

A respiratory monitoring system based on fiber optic grating, cố định cảm biến biến dạng lưới sợi quang vào ngực của đối tượng thông qua băng thun. Cảm biến đo phổ quá trình hô hấp bằng cách theo dõi những thay đổi trong khoang ngực. Trong quá trình sử dụng điện cực cao thế hỗ trợ bệnh nhân hô hấp nhân tạo, Phóng điện cao thế thường được sử dụng để kích thích dây thần kinh cơ hoành giúp bệnh nhân thở. Do đó, Ngực của bệnh nhân cần được trang bị điện cực điện áp cao. Cảm biến điện thông thường không phù hợp với môi trường điện áp cao này, và lưới sợi Bragg có đặc tính chống nhiễu điện áp cao. Do đó, dựa trên cảm biến cách tử sợi Bragg, Nó có thể được sử dụng trong môi trường điện áp cao này. Trong loại quy trình sử dụng điện cực điện áp cao để hỗ trợ bệnh nhân hô hấp nhân tạo, Nó được sử dụng để kiểm soát việc kích hoạt phóng điện cao áp và đạt được theo dõi thời gian thực về tình trạng thở của bệnh nhân.
Phát triển hệ thống cảm biến đeo được để theo dõi thời gian thực tình trạng hô hấp của người dùng. Cảm biến này sử dụng lưới sợi quang để may vào hàng dệt may, được đeo trên ngực và bụng của người dùng. Bằng cách theo dõi những thay đổi trong áp lực ngực và bụng, theo dõi chuyển động hô hấp theo thời gian thực đạt được. Cảm biến đeo được này tạo điều kiện theo dõi thời gian thực hơi thở của người dùng bởi nhân viên tổ chức y tế.

Ứng dụng trong lĩnh vực siêu âm

Một đơn vị nghiên cứu nhất định phát hiện các trường siêu âm dựa trên cảm biến cách tử sợi quang. Đề xuất một cách tử sợi quang dài 1mm làm đầu cảm biến để đo một 2 Trường siêu âm tần số cao MHz, với độ phân giải áp suất 10-3Hz.

Có rất nhiều thiết bị chẩn đoán siêu âm trong thiết bị y tế, chẳng hạn như siêu âm tán sỏi, siêu âm tăng thân nhiệt, và phẫu thuật siêu âm. Khi sử dụng thiết bị siêu âm, Công suất đầu ra của nó thường cần được theo dõi trong thời gian thực bằng các cảm biến, trong khi các thiết bị áp điện thông thường nhạy cảm với trường điện từ, nhưng kích thước đầu dò không phù hợp với nó, gây khó khăn cho việc đo chính xác trường siêu âm bên trong cơ thể. Cảm biến cách tử sợi quang có đặc điểm là kích thước nhỏ và khả năng chống nhiễu điện từ, phù hợp để cảm nhận thiết bị chẩn đoán siêu âm y tế và có thể đạt được phép đo đa điểm của trường siêu âm.

Ứng dụng trong lĩnh vực giám sát nhiệt độ

Một Hệ thống cảm biến nhiệt độ lưới sợi quang được áp dụng để theo dõi nhiệt độ thực tế của máy cộng hưởng từ hạt nhân. Đầu cảm biến của hệ thống bao gồm bốn cách tử sợi quang được kết nối nối tiếp. Trong quá trình sử dụng, Đầu cảm biến được đặt trong một thùng chứa của máy cộng hưởng từ hạt nhân, với giá trị từ trường là 4.7 T. Một 25 cáp quang dài mét được sử dụng để kết nối đầu dò và bộ giải điều chế. Độ phân giải nhiệt độ của hệ thống cảm biến là 0.1 °C, Độ chính xác là ± 0.5 °C, và phạm vi đo là 25-60 °C. Hệ thống cảm biến này thể hiện đầy đủ những ưu điểm của cảm biến cách tử sợi quang trong việc chống nhiễu điện từ, Đạt được giám sát nhiệt độ mà cảm biến cặp nhiệt điện truyền thống không thể được áp dụng cho môi trường từ trường mạnh.
Một loại hệ thống cảm biến cách tử Bragg sợi cảm biến nhiệt độ y tế mới được áp dụng để theo dõi nhiệt độ trong quá trình tăng thân nhiệt y tế.

Kết quả đo nhiệt độ của hệ thống cảm biến này phù hợp với kết quả đo nhiệt độ của cảm biến cặp nhiệt điện truyền thống, với độ phân giải là 0.1 °C, độ chính xác của ± 0.2 °C, và phạm vi đo lường 30-60 °C. Các đặc tính vật lý ổn định của cảm biến cách tử sợi quang rất phù hợp cho ứng dụng của chúng trong một số lĩnh vực y tế với môi trường phát hiện phức tạp.

Dựa trên nguyên lý cảm biến cơ bản của lưới sợi Bragg, đặc điểm ứng dụng của cảm biến cách tử Bragg sợi là khối lượng nhỏ, trọng lượng nhẹ, chống ăn mòn, nhiệt độ cao và khả năng chịu áp suất cao, khả năng chống nhiễu từ trường, độ nhạy và độ chính xác cao. Ứng dụng của cảm biến cách tử sợi Bragg trong các lĩnh vực thiết bị y tế như theo dõi tim, theo dõi hô hấp, Giám sát nhiệt độ, siêu âm, và phẫu thuật được tóm tắt. Tuy nhiên, Việc ứng dụng cảm biến cách tử sợi quang trong lĩnh vực thiết bị y tế thực tế vẫn cần xem xét tính phức tạp và đặc hiệu của các ứng dụng y tế. Hiện nay, Hầu hết các nghiên cứu chỉ trong giai đoạn nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. Người ta tin rằng với nhiều nghiên cứu và thử nghiệm của các nhà nghiên cứu, Cảm biến y tế lưới sợi quang thực sự có thể được áp dụng trong lĩnh vực thiết bị y tế sẽ được phát triển.

Cảm biến nhiệt độ sợi quang, Hệ thống giám sát thông minh, Nhà sản xuất cáp quang phân phối tại Trung Quốc