Nové trendy využití optovláknových Braggovských senzorů v biomedicíně
Braggovské senzory díky svým malým rozměrům, imunitě vůči elektromagnetickému rušení a možnosti vícebodového současného měření hrají velmi podstatnou roli a nachází uplatnění v biomedicíně a to pro monitorování vitálních funkcí lidského těla, ale také dalších fyziologických parametrů jako jsou pohybové artefakty, křeče, záchvaty apod.
Klíčové otázky: Jak efektivně monitorovat vitální funkce a další fyziologické parametry lidského těla, a nejenom jednoho, ale několik desítek současně?
Optovláknové řešení vyvinuté v FBGLab
Braggovský senzor zapouzdřený do polymeru
Jedním z řešeni je využití polymerních materiálů jako zapouzdřovacích materiálů optovláknových Braggovských mřížek. Výsledný senzor se umisťuje na hruď lidského těla pomocí elastického pásu a vlivem rozpínání hrudníku dochází k deformačním účinkům na samotný senzor. Uvedené řešení je duševně chráněno národním patentem s názvem Optovláknový měřicí systém pro monitorování vitálních funkcí lidského těla, publikované v časopisu Sensors s názvem Non-invasive multichannel hybrid fiber-optic sensor system for vital sign monitoring a umožňuje monitorovat pomocí jediného senzoru jak dechovou a tepovou frekvenci, tak i teplotu lidského těla.
Popis: Senzor je tvořen dvojicí optovláknových Braggovských mřížek zapouzdřených v polymeru Polydimethylsiloxane (PDMS) se specifikckým tvarem, který umožňuje monitorovat mechanické chování (dechová a tepová frekvence), ale i teplotu lidského těla.
Výhody: Odolnost vůči elektromagnetickému rušení, díky čemuž je možné tyto senzory využít při vyšetřování v magnetické rezonanci. S ohledem na vyšší odolnost vůči tomuto rušení poskytují komfortnější vyšetření pacientů a to díky přesnějšímu trigrování magnetické rezonance a tím snížení celkové doby vyšetření.
Braggovský senzor zapouzdřený pomocí technologie 3D tisku
Optovláknový Braggovský senzor duševně chráněn národním patentem s názvem Senzor pro monitorování vitálních funkcí lidského těla v elektromagneticky zarušených prostředích a způsob jeho výroby a publikován v časopise IEEE ACCESS s názvem FBG Sensor for Heart Rate Monitoring Using 3D Printing Technology.
Popis: Senzor je tvořen Braggovskou mřížkou zapouzdřenou pomocí technologie 3D tisku, který se implementuje na hruď lidského těla pomocí elastického pásu nebo hypoalergenní pásky. Senzor je možné využít pro monitorování tepové a dechové frekvence lidského těla, a to i v prostředí magnetické rezonance.
Výhody: odolnost vůči elektromagnetickému rušení, možnost využití v prostředí magnetické rezonanci.
Braggovský senzor zapouzdřený do kyslíkových brýlí
Optovláknový Braggovský senzor byl publikován v časopise IEEE ACCESS s názvem Fully compatible and safe FBG breathing sensor: A practical solution for respiratory triggering.
Popis: Senzor je tvořen Braggovskou mřížkou zapouzdřenou do kyslíkových brýlí, které se implementují do nosní dutiny. Senzor je možné využít pro monitorování dechové frekvence lidského těla, a to i v prostředí magnetické rezonance.
Výhody: odolnost vůči elektromagnetickému rušení, možnost využití v prostředí magnetické rezonanci.
Výzkumné cíle FBGLab v oblasti monitorování vitálních funkcí lidského těla
Budoucí výzkum
- Výzkum nových typů optovláknových senzorů založených na FBG pro monitorování vitálních funkcí lidského těla
- Výzkum optovláknových FBG senzorů zapouzdřených do nositelných textilií pro monitorování dlouhodobě nemocných a imobilních pacientů
- Výzkum senzorického řešení využívající FBG senzory pro monitorování dalších kritických fyziologických parametrů lidského těla jako jsou záchvaty, křeče, rozvoj apnoe, pády imobilních pacientů apod.
- Rozvoj v oblasti zpracování signálů s využitím strojového učení a umělé inteligence pro predikci kritických stavů pacientů