三、傳光光纖傳感器在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用
在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用醫(yī)用光纖傳感器目前主要是傳光型的。以其小巧、絕緣、不受射頻和微波干擾、測(cè)量精度高及與生物體親合性好等優(yōu)點(diǎn)備受重視。本文將主要介紹傳光光纖在壓力測(cè)量、血流速度測(cè)量、pH值測(cè)量三個(gè)方面的應(yīng)用。此外，它還可以應(yīng)用于測(cè)量溫度和醫(yī)用圖像傳輸上面。
1、壓力測(cè)量
目前臨床上應(yīng)用的壓力傳感器主要用來測(cè)量血管內(nèi)的血壓、顱內(nèi)壓、心內(nèi)壓、膀胱和尿道壓力等。用來測(cè)量血壓的壓力傳感器示意見圖1。其中對(duì)壓力敏感的部分是在探針導(dǎo)管末端側(cè)壁上的一塊防水薄膜，一面帶有懸臂的微型反射鏡與薄膜相連，反射鏡對(duì)面是一束光纖，用來傳遞入射光到反射鏡，同時(shí)也將反射光傳送出來。當(dāng)薄膜上有壓力作用時(shí)。薄膜發(fā)生形變且能帶動(dòng)懸臂使反射鏡角度發(fā)生改變，從光纖傳來的光束照射到反光鏡上，再反射到光纖的端點(diǎn)。由于反射光的方向隨反射鏡角度的變化而改變，因此光纖接收到的反射光的強(qiáng)度也隨之變化。這一變化通過光纖傳到另一端的光電探測(cè)器變成電信號(hào)，這樣通過電壓的變化便可知探針處的壓力大小。
圖1光纖體壓計(jì)探針
2、血流速度測(cè)量
多普勒型光纖速度傳感器測(cè)量皮下組織血流速度的示意見圖2此裝置利用了光纖的端面反射現(xiàn)象，測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
光纖體壓計(jì)探針
圖2光纖體壓計(jì)探針
發(fā)光頻率為f的激光經(jīng)透鏡，光纖被送到表皮組織。對(duì)于不動(dòng)的組織，例如血管壁，所反射的光不產(chǎn)生頻移;而對(duì)于皮層毛細(xì)血管里流速為的紅細(xì)胞，反射光要產(chǎn)生頻移，其頻率變化為△f;發(fā)生頻移的反射光強(qiáng)度與紅細(xì)胞的濃度成比例，頻率的變化值可與紅細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)速度成正比。發(fā)射光經(jīng)光纖收集后，先在光檢測(cè)器上進(jìn)行混頻，然后進(jìn)人信號(hào)處理儀，從而得到紅細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)速度和濃度。
3、pH值測(cè)量
用來測(cè)定活體組織和血液值pH光纖光譜傳感器示意圖，如圖3所示。其工作原理是利用發(fā)射光、透射光的強(qiáng)度隨波長(zhǎng)的分布光譜來進(jìn)行測(cè)量。這種傳感器將兩根光纖插入可透過離子的纖維素膜盒中。膜盒內(nèi)裝有試劑，當(dāng)把針頭插入組織或血管后，體液滲入試劑，導(dǎo)致試劑吸收某種波長(zhǎng)的光。用光譜分析儀測(cè)出此種變化，即可求得血液或組織的pH值。
測(cè)定pH值的光纖光譜儀
圖3測(cè)定pH值的光纖光譜儀