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理大研发超微细高敏度光纤传感器 创新医疗监测应用

理大光子学讲座教授丶电机工程学系系主任谭华耀教授带领的团队取得研究突破,将用於监测铁路安全的光纤传感技术应用到医疗监测领域。

理大研发的「塑料边孔光纤传感器」,具有柔软丶微型兼能感应极微小压力变化的特点,能於医疗用途上发挥重要作用,例如安装於这支微小的智能人工耳蜗内。

理大成功将先进光学塑料ZEONEX应用到光纤传感器上,得以克服传统玻璃和塑料光纤的缺点。新的传感器质地柔软,而且能抗折断,不受湿度影响。

理大研究团队与澳洲莫纳什大学合作,研究将理大研发的超微细光纤传感器植入骨折病人患处周边的骨骼,以监测愈合进度。

在微小的人工耳蜗安装理大研发的光纤传感器,帮助医生在植入手术时,掌握关键及时的位置和力度资讯。


香港理工大学(理大)在光导纤维传感器的研究取得突破性进展。理大光子学讲座教授丶电机工程学系系主任谭华耀教授带领的团队,将用於监测铁路安全的光纤传感技术应用到医疗监测领域,研发出超微细丶对压力变化灵敏度极高兼具生物相容性的「塑料边孔光纤传感器」。

新传感器具有柔软丶微型兼能感应极微小压力变化的特点,能於医疗用途上发挥重要作用,例如用於智能人工耳蜗丶骨折修复监测,以及心脏微创手术导管的导航监测等,有助改善手术的准确度和提升治疗成效。

光纤的应用广泛,除了作通讯之用外,也可以用作感应外部变化的传感器。原理是外部环境变化会令光纤变形,而通过观测其传导光线的变化,就可以推算外围的改变。

另一方面,尽管光纤在医学领域上的应用愈来愈广泛,包括手术或诊断仪器等,但传统光纤的缺点窒碍了光纤传感器在医疗的应用,尤其是体内监测方面。常见的玻璃光纤硬度太高且容易折断,不易用以监测人体状况的微小变化,也不安全;至於旧式的塑料光纤往往又容易吸收水分,影响传感器运作。

经过多年研究,谭华耀教授团队终於取得突破,成功将先进光学塑料ZEONEX应用到光纤传感器上,得以克服传统玻璃和塑料光纤的缺点。研究人员也在光纤内加入对工艺要求极高的光纤边孔以提升其对压力的敏感度,最终研发出微米大小丶相较传统光纤传感器的压力敏感度高达20倍丶具生物相容性的「塑料边孔光纤传感器」。

谭教授说,以光纤传感器植入体内进行医疗监测是前所未有。他说:「新的超微细塑料光纤传感器质地柔软丶富有弹性,而且能抗折断兼抗化学腐蚀,不受湿度影响,具有生物相容性,十分适合用来监测体内的状况。」

他又说:「新的传感器可以探测到小至不足大气压力1%的变化,足以监测如呼吸时肺内压力的些微改变。」

理大团队目前正与澳洲和日本的大学合作,致力将新的塑料光纤传感器应用在不同的医疗监测场景中。其中一个例子是在微小的人工耳蜗安装光纤传感器,帮助医生在植入手术时,掌握关键及时的位置和力度资讯;现正於澳洲墨尔本大学和当地医院筹备测试该款耳蜗。团队亦同澳洲莫纳什大学合作,研究将理大研发的超微细光纤传感器植入骨折病人患处周边的骨骼,以监测愈合进度。

研究团队未来会继续开拓光纤传感器在更多医疗监测场景中应用,例如在微创手术中使用的导管,加入传感器以监测导管本身及其与体内组织接触的情况。

谭教授指,团队同时会研究扩大传感器的监测范畴,如涵盖温度和酸硷度等。他说:「我们并将会进一步结合其他新兴技术如无线物联网,形成可以监测人体全面状况的体内微型光纤传感网络,帮助创新医疗监测技术,惠及全球更多病患者。」

「塑料边孔光纤传感器」研究成果早前刊登於美国学术期刊Optics Letters。部分合作研究成果已获授专利。

 

***完***

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何孟志先生

理大传讯及公共事务高级经理

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