광섬유, 내시경, 그리고 미래

광섬유는 통신부터 자동차, 국방까지 상상할 수 있는 거의 모든 산업에 영향을 미치고 있습니다. NAI에 따르면 의료용 광섬유 산업도 2024년까지 10억 달러 규모로 성장할 것으로 예상됩니다. 광섬유 및 광섬유 센서(FOS)에 대한 관심이 높아지면서 신제품에 대한 연구 개발이 급증하게 되었습니다.

EM 내성, 본질적인 안전성, 작은 크기와 무게, 오토클레이브 호환성, 다중 지점 및 다중 매개변수 감지를 원격으로 수행할 수 있는 기능을 고려할 때 광섬유 기반 센서는 레이저 전달 시스템에서 일회용 혈액 가스 센서, 대동맥 내 압력 프로브에 이르기까지 생명 과학, 임상 연구, 의료 모니터링 및 진단 분야의 침습적 및 비침습적 다양한 응용 분야에 이상적으로 적합합니다.

내시경 및 복강경을 포함한 의료 기기에 광섬유를 사용하면 환자의 수술 과정이 크게 향상되었습니다. 이 장치는 얇고 유연한 섬유를 사용해 실시간 영상과 빛을 전송해 의사가 작은 절개를 통해 수술을 할 수 있도록 해준다. 결과적으로 환자들은 회복 시간이 더 빨라지고 흉터가 덜 생기는 것을 경험하게 됩니다. 또한 심층 광섬유 연결의 고급 기능을 통해 대기 시간을 줄이고 고품질 라이브 비디오 스트리밍으로 원격 의료 및 원격 수술을 수행할 수 있습니다.

NAI는 광섬유가 '최소 침습 수술, 일회용 프로브 및 카테터의 사용 증가, 의료 절차의 자동화 모두 그 영향을 보여줍니다.'를 포함하여 수많은 의료 발전에 한몫을 했다고 지적합니다. 일반적으로 긍정적으로 여겨지지만 광섬유의 사용은 외과의사가 수동으로 수술을 수행할 경우 발생할 수 있는 촉각 피드백 감각을 감소시켰습니다.

결과적으로 연구자들은 외과의사가 이러한 도구를 사용할 때 촉각 피드백을 높이는 방법을 연구하고 있습니다. '인간의 접촉을 모방할 때 어려운 부분은... 인간이 접촉으로 이해하는 자극을 단계적으로 경험한다는 것입니다.'라고 NAI는 썼습니다. '의료용 광섬유가 장착된 로봇이 인간의 뇌와 같은 방식으로 질감, 힘, 위치를 처리하도록 하는 것은 복잡한 계산 문제입니다.'

과학자들은 현재 압전, 축전기, 광학 등 촉각 센서를 개발하기 위한 다양한 방법을 모색하고 있습니다. 이러한 센서는 의료용 광섬유와 센서를 통합하여 완전한 기능을 갖춘 인공 피부를 만드는 햅틱 피드백 시스템에 활용될 수 있습니다. 또한, 이 기술은 소재로 인한 감각을 손상시키지 않는 수술용 장갑의 개발로 이어질 가능성이 있습니다.