生物傳感器的工作原理是什么

激光束消蝕微加工▼

光束焦點可編程上下左右前后移動

光纖位置可編程上下左右移動和旋轉(zhuǎn)

可在光纖或套管上加工曲面, 小孔, 開槽, 字母, 圖形….

光纖特殊處理技術(shù)在生物醫(yī)療中的應(yīng)用

高靈敏度透射式光纖錐形生物傳感器

標(biāo)題拗口？劃重點，看到高靈敏幾個字就行啦，生物傳感器越靈敏測試結(jié)果越準(zhǔn)！什么什么，生物傳感器干啥的？！

生物傳感器(biosensor)，是一種對生物物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號進(jìn)行檢測的儀器。是由固定化的生物敏感材料作識別元件(包括酶、抗體、抗原、微生物、細(xì)胞、組織、核酸等生物活性物質(zhì))、適當(dāng)?shù)睦砘瘬Q能器(如氧電極、光敏管、場效應(yīng)管、壓電晶體等等)及信號放大裝置構(gòu)成的分析工具或系統(tǒng)。

拿血液舉例，從血液的黏稠，成分等指標(biāo)可以檢測出人是否生病或者趨向某種病變，這時候就會用到生物傳感器檢測，在儀器內(nèi)部，有一根光纖，將血液滴上去，打入不同波長的光，看折射率，最后發(fā)現(xiàn)光纖拉細(xì)到一定的程度的時候（見圖1），將血液滴到這個極細(xì)錐區(qū)（見圖2），再打入不同波長的光，光折射率越高，越適合生物傳感器，使其靈敏度越高，檢測結(jié)果越準(zhǔn)！

圖1▲

圖2▲

超細(xì)拉錐用于生物傳感器

通過不同的保偏光纖熔接及拉錐組成馬赫-曾德爾干涉儀，利用極細(xì)錐區(qū)部分對待測實驗樣品的折射率進(jìn)行測試

最終達(dá)到近2000nm/RIU高靈敏度的測試精度，線性度0.99達(dá)以上實驗結(jié)果

3種不同錐區(qū)半徑長度的干涉譜第一個特征波長均隨著折射率的升高而發(fā)生紅移

激光器的跨界應(yīng)用，對生物傳感器的需求能做到無縫切入，將是未來的趨勢。未來10年內(nèi)“即時檢測”的潮流會到來。生物傳感器的物理形態(tài)和應(yīng)用情景將實現(xiàn)個性化。

接觸式生物液體傳感器

液體傳感器需要細(xì)長的錐度

使用SMF28光纖制作了20mm長，4um直徑的光纖錐形

利用拋物線拉錐方制作并測試了直徑3um，長度為230mm的光纖錐

（點擊查看大圖）

拋物線拉錐測試軟件對光纖錐形測試

激光燒損治療青少年癲癇手術(shù)

MRI引導(dǎo)的激光消融系統(tǒng)，可通過3.2mm的麻花鉆對不需要的組織進(jìn)行熱破壞，從而實現(xiàn)微創(chuàng)、圖像引導(dǎo)和消融手術(shù)使用情況

商業(yè)產(chǎn)品是一個導(dǎo)管加上一個30W激光用于燒蝕人體組織，并在FMRI(實時活動MRI)指導(dǎo)下。該產(chǎn)品在很大程度上治愈了年輕人的癲癇，并使小腫瘤腦外科手術(shù)成為2小時的門診手術(shù)

使用情況光擴(kuò)散尖端：現(xiàn)有的尖端，使用二氧化鈦片懸浮在硅基體擴(kuò)散980nm的光到各個方向

治愈癲癇或者小腫瘤腦外科，現(xiàn)在要將顱內(nèi)不需要的組織進(jìn)行熱破壞，光在光纖傳輸，是往一個方向傳，若是導(dǎo)管進(jìn)去定位后，只能將光方向的組織破壞掉，其他方向的還得繼續(xù)定位，來回移動，所以這一方案并不可行。而將導(dǎo)管頂部拉成錐形，打出來的光將是四散的，直接將定位附近的組織破壞掉，一步到位。如下圖，光纖尖端直徑由∞→10um，光就越向四面發(fā)散。

SMF-28光纖直角切割，測試光源1550nm，光纖端面曲率半徑=∞。▲

SMF-28光纖燒球，光纖球半徑=200um?！?/p>

SMF-28光纖先拉錐，然后在錐尖上燒球，光纖球半徑=25um?！?/p>

SMF-28光纖特種工藝?yán)乒饫w錐尖，尖端直徑20um。▲

SMF-28光纖特種工藝?yán)乒饫w錐尖，尖端直徑10um?！?/p>

光纖上附著二氧化鈦 錐形光纖透鏡

錐形光纖透鏡光束傳輸測試

錐形光纖擴(kuò)散透鏡可替二氧化鈦產(chǎn)品

實現(xiàn)360°光束傳輸

輸出功率可達(dá)30W，980nm激光

制作成本更低

一致性更好

血流儲備分?jǐn)?shù)(FFR)光纖測壓頭的制作

基于法布里珀羅腔干涉的測壓傳感器

血栓兩側(cè)血流壓力比稱為血流儲備分?jǐn)?shù)(FFR)

FFR>0.75正常，否則需要治療

許多不同方法制作測壓頭，包括消蝕法（主流制作測壓頭的方法為用專門的儀器刻槽，生產(chǎn)較復(fù)雜，而消蝕法操作相對簡單，縮減環(huán)節(jié)，節(jié)約成本）

球囊心血管成形術(shù)脂肪斑塊的側(cè)光消蝕

當(dāng)前球囊成形術(shù)

一種長導(dǎo)管，頂端有一個氣球，有或沒有支架

從腿部或手臂插入后，動脈阻塞處的尖端會膨脹

球囊壓縮動脈中的脂肪物質(zhì)或斑塊，使血液正常流動

傳統(tǒng)治療法▲

傳統(tǒng)心血管阻塞治療術(shù)，是利用支架把阻塞血管的脂肪斑塊頂?shù)窖鼙谥車?，使血液流通，但是脂肪并沒有消失，且有支架脫落的風(fēng)險。

側(cè)面激光消蝕法的構(gòu)想★

CO2燒蝕在纖維上形成微孔

脂肪斑塊可以去除

研發(fā): 脂肪斑塊也許可以被光纖小孔側(cè)向漏光所消蝕。

University of Houston, Opt Lett. 2017 May 01; 42(9): 1808–1811▲

二氧化碳系列激光熔接加工平臺，以其自身特點和功能，為層出不窮的的新型生物醫(yī)療領(lǐng)域的生產(chǎn)和開發(fā)助力！

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公司戰(zhàn)略聚焦機(jī)器視覺業(yè)務(wù)，堅持“為機(jī)器植入眼睛和大腦”，為客戶提供可配置視覺系統(tǒng)、智能視覺裝備與核心視覺器件等高端產(chǎn)品與解決方案。

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