理大研發超微細高敏度光纖傳感器 創新醫療監測應用

香港理工大學（理大）在光導纖維傳感器的研究取得突破性進展。理大光子學講座教授、電機工程學系系主任譚華耀教授帶領的團隊，將用於監測鐵路安全的光纖傳感技術應用到醫療監測領域，研發出超微細、對壓力變化靈敏度極高兼具生物相容性的「塑料邊孔光纖傳感器」。

新傳感器具有柔軟、微型兼能感應極微小壓力變化的特點，能於醫療用途上發揮重要作用，例如用於智能人工耳蝸、骨折修復監測，以及心臟微創手術導管的導航監測等，有助改善手術的準確度和提升治療成效。

光纖的應用廣泛，除了作通訊之用外，也可以用作感應外部變化的傳感器。原理是外部環境變化會令光纖變形，而通過觀測其傳導光線的變化，就可以推算外圍的改變。

另一方面，儘管光纖在醫學領域上的應用愈來愈廣泛，包括手術或診斷儀器等，但傳統光纖的缺點窒礙了光纖傳感器在醫療的應用，尤其是體內監測方面。常見的玻璃光纖硬度太高且容易折斷，不易用以監測人體狀況的微小變化，也不安全；至於舊式的塑料光纖往往又容易吸收水分，影響傳感器運作。

經過多年研究，譚華耀教授團隊終於取得突破，成功將先進光學塑料ZEONEX應用到光纖傳感器上，得以克服傳統玻璃和塑料光纖的缺點。研究人員也在光纖內加入對工藝要求極高的光纖邊孔以提升其對壓力的敏感度，最終研發出微米大小、相較傳統光纖傳感器的壓力敏感度高達20倍、具生物相容性的「塑料邊孔光纖傳感器」。

譚教授說，以光纖傳感器植入體內進行醫療監測是前所未有。他說：「新的超微細塑料光纖傳感器質地柔軟、富有彈性，而且能抗折斷兼抗化學腐蝕，不受濕度影響，具有生物相容性，十分適合用來監測體內的狀況。」

他又說：「新的傳感器可以探測到小至不足大氣壓力1%的變化，足以監測如呼吸時肺內壓力的些微改變。」

理大團隊目前正與澳洲和日本的大學合作，致力將新的塑料光纖傳感器應用在不同的醫療監測場景中。其中一個例子是在微小的人工耳蝸安裝光纖傳感器，幫助醫生在植入手術時，掌握關鍵及時的位置和力度資訊；現正於澳洲墨爾本大學和當地醫院籌備測試該款耳蝸。團隊亦同澳洲莫納什大學合作，研究將理大研發的超微細光纖傳感器植入骨折病人患處周邊的骨骼，以監測癒合進度。

研究團隊未來會繼續開拓光纖傳感器在更多醫療監測場景中應用，例如在微創手術中使用的導管，加入傳感器以監測導管本身及其與體內組織接觸的情況。

譚教授指，團隊同時會研究擴大傳感器的監測範疇，如涵蓋溫度和酸鹼度等。他說：「我們並將會進一步結合其他新興技術如無線物聯網，形成可以監測人體全面狀況的體內微型光纖傳感網絡，幫助創新醫療監測技術，惠及全球更多病患者。」

「塑料邊孔光纖傳感器」研究成果早前刊登於美國學術期刊Optics Letters。部分合作研究成果已獲授專利。

 

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