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光纤织物在医疗领域的应用

集萃印花网 2020-06-08

【集萃网观察】

光导纤维（简称“光纤”）作为一种光波导工具已经被大众熟知，除了在大家都比较熟知的通信领域，光纤在医疗领域有哪些应用呢？

按照制造材料的不同，光纤通常分为无机光纤和有机光纤两类。无机光纤包括玻璃光纤和石英光纤，通常用于通信、建筑、航空航天等领域。有机光纤主要指由高透明度的有机高分子材料制成的聚合物光纤（又称“塑料光纤”，简称“POF”），较为柔软的质地赋予其较无机光纤更广泛的应用领域。

光纤织物是光纤与纺织织物相结合而形成的一种复合织物产品，属于智能纺织品（SmartTextiles）。光纤织物一般采用聚合物光纤，因此兼具纺织品的柔软和光纤的导光性能。光纤织物的应用涵盖通信、照明、装饰、娱乐、医疗等多个领域，其中在医疗领域的应用正成为其重要的发展方向。按照光纤的作用不同，可将用于医疗领域的光纤织物细分为信号传输光纤织物、表面发光光纤织物和光纤传感织物等3类。

1、信号传输光纤织物

光纤织物可以作为可穿戴智能设备的一部分，承担起功能器件之间的物理连接和信号传输功能。1996年，JAYARAMAN等率先开始了智能服装方面的研究。他们利用光纤作为智能服装（SmartShirt）的信号传输总线（bus），将嵌入到织物中的电子器件及电子导线连接起来构成了“可穿戴主板（WearableMotherboard）”，首次实现了无干扰环境下的人体生理信号监测，开创了“可穿戴电子”的新领域。

2、发光光纤织物

光纤发光织物是指利用光纤的光传导性能，将光源的光信号释放出来形成发光效果的一种光纤纺织品，可应用在照明、装饰、医疗等领域。医用光纤发光织物主要作为光动力疗法的装备来使用。通过调制不同波长的光源信号可获得预期的治疗光波，还可通过适当的光纤排列或使用透镜装置获得不同面积、不同光强分布的发光面，满足多种疾患的治疗要求，如新生儿黄疸的蓝光照射治疗、促进伤口愈合的光照治疗以及角化病的治疗等。

3、传感光纤织物

光纤传感织物是光纤织物的另一类应用，通常将光纤作为传感器，以纺织原料的角色加入到织物中，构成织物的一部分。常用于制作传感织物的光纤传感器有光栅传感器、宏弯传感器和微弯传感器等3种。

（1）光纤布拉格光栅（FiberBraggGrating，FBG）是光栅传感器的典型代表，从20世纪70年代以来，已经作为一种光纤器件，可检测温度、湿度、位移、加速度等信号，用于航空航天、军事国防、生物医学等领域。

光纤可穿戴系统

（2）光纤弯曲的曲率半径比光纤直径大得多的弯曲叫做宏弯，由此引起的附加损耗为宏弯损耗。该损耗随外界干扰（温度、压力、折射率等）的变化会发生改变。利用这个原理对外界干扰信息进行检测的器件称为光纤宏弯传感器。目前光纤宏弯传感织物在医疗领域大多用于人体呼吸特征的监测。

（3）光纤微弯损耗是指光纤轴产生极小弯曲（微弯）引起的附加损耗。与宏弯相似，也可利用光纤微弯损耗原理开发出光纤微弯传感器。目前光纤微弯传感织物在医疗领域也有应用。

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