光ファイバー織物の医療分野での応用

光ファイバー（光ファイバと略称する）は光波ガイドとして広く知られていますが、皆様がよく知っている通信分野以外に、光ファイバは医療分野でどのような応用がありますか？

作製した材料によって，ファイバは通常無機ファイバと有機ファイバの2種類に分類される。無機光ファイバはガラス光ファイバと石英光ファイバを含み、通信、建築、航空宇宙などの分野に一般的に用いられる。有機光ファイバとは、主に高透明性の有機高分子材料から作られた高分子光ファイバ（「プラスチック光ファイバ」ともいう。「POF」ともいう）を指し、より柔軟なテクスチャで無機光ファイバより幅広い応用分野に与えられる。

光ファイバー織物は光ファイバと紡績織物を結合して形成される複合織物製品で、スマート織物に属しています。光ファイバ織物は一般に高分子光ファイバを用いており，そのため織物の柔軟性と光ファイバの導光性能を兼ね備えている。光ファイバー織物の応用は通信、照明、装飾、娯楽、医療などの多くの分野をカバーしています。光ファイバの役割に応じて、医療分野に用いる光ファイバ織物を信号伝送ファイバ織物、表面発光光ファイバ織物、光ファイバセンシング織物など3種類に細分化することができる。

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シグナル伝送光ファイバ

光ファイバ織物は，装着可能なスマートデバイスの一部として機能デバイス間の物理的接続と信号伝送機能を担うことができる。1996年にはJAYARAM ANなどが率先してスマートウェアに関する研究を始めました。彼らは光ファイバをスマートウェア（Smart Shart）の信号伝送バスとして利用し、織物に埋め込まれた電子部品と電子線を接続して「マザーボード（Wearable Motherboard）を着用することができる」となり、干渉のない環境下での人体生理信号監視を初めて実現し、「装着可能電子」の新たな分野を切り開いた。

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光ファイバー織物

光ファイバ発光織物とは、光ファイバの光伝導性能を利用して、光源の光信号を放出して発光効果をもたらす光ファイバ織物のことで、照明、装飾、医療などの分野に応用できる。医用光ファイバー発光織物は主に光力療法の装備として使われています。異なる波長の光源信号を変調することにより、予想される治療光波が得られ、また、適切な光ファイバ配列またはレンズ装置を使用して異なる面積、異なる光強度分布の発光面を得ることができ、新生児黄疸のブルーレイ照射治療、傷の癒合を促進する光照射治療、角化病の治療などの様々な疾患の治療要求を満たすことができる。

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センシング光ファイバ織物

光ファイバセンシング織物は光ファイバ織物の別の応用であり、通常は光ファイバをセンサーとして用い、繊維原料の役割を織物に加えて、織物の一部を構成する。センシング織物を作るのによく使われる光ファイバセンサは、ラスタセンサー、マクロカーブセンサー、マイクロカーブセンサーの3種類があります。

（1）光ファイバプラハラスタ（FiberBragg Grating，FBG）は、ラスターセンサーの典型的な代表であり、1970年代以降、光ファイバデバイスとして、温度、湿度、変位、加速度などの信号を検出し、航空宇宙、軍事防衛、生物医学などの分野に用いられてきた。

光ファイバ装着可能システム

（2）ファイバの曲率半径がファイバ直径よりもはるかに大きい曲がりをマクロベンディングと呼び，これによる付加損失はマクロベンディング損失である。この損失は外部干渉（温度、圧力、屈折率など）によって変化します。この原理を利用して外部干渉情報を検出するデバイスを光ファイバマクロカーブセンサと呼ぶ。現在の光ファイバーマクロ曲げセンシングは医療分野で多くの人の呼吸特徴の監視に使われています。

（3）ファイバマイクロ曲げ損失とは、光ファイバ軸に極小の曲げ（マイクロベンディング）を発生させた追加損失をいう。マクロベンディングと同様に，光ファイバマイクロベンド損失原理を用いて光ファイバマイクロベンディングセンサを開発することもできる。光ファイバマイクロベンディングセンシングは医療分野でも応用されている。