据中国激光杂志网，于2023年07月14日报道，随着全球人口老龄化，大脑退行性疾病的治疗与康复将是未来医疗卫生事业的重难点。例如，帕金森病是一种与运动症状（动作迟缓，震颤，僵硬，行走不平衡）以及非运动并发症相关的大脑退行性疾病，那么如何精准有效地实时监控帕金森患者的运动能力和健康状况呢？

       可穿戴式传感技术或许可以提供思路。

       可穿戴式传感器通过捕捉运动中的肢体角度、位移、足底的压力分布以及获取身体的生理信号，如血氧饱和度、动脉压和心率等，让临床医生能够远程监测患者的健康状况，还可以在日常生活中随时记录健康参数。这些参数可作为评估不同疾病的指标，适用于老年人群和运动障碍患者。

       近期，巴西圣埃斯皮里图联邦大学的研究团队创新性地在可穿戴式传感器中利用光纤传感技术。光纤传感技术是指当光在光纤中传播时，外界因素（如温度、压力、位移等）会改变光纤中传输的光波的物理特征参量，如功率、波长、频率、相位和偏振态。光纤将改变后的信号光传输到光电探测器，将光信号转化为电信号，最后经过信号处理来检测外界因素的物理量。

       光纤传感器相对于传统电子传感器的优势在于体积小、重量轻、抗电磁干扰、安全性能高以及传感器端无需供电。近些年，光纤传感技术迅速发展并广泛应用于医疗保健、机器人、环境监测、医学和工业技术等领域。更为重要的是，聚合物光纤（POF）可以应用于纺织品中，并不会影响使用者的活动。

       基于POF传感器的光纤智能裤通过一种非侵入性的方式来记录分析一个人的动作、并在发现问题时发出警报。

       设计光纤智能裤，避免图像采集隐私问题

       该研究专注于开发用于低成本可穿戴传感器的光纤纺织品。虽然智能手表可以判断一个人是否在移动，但研究人员希望开发一种技术，可以检测特定类型的活动而不会以任何方式阻碍运动。他们通过将依赖于强度变化的聚合物光纤（POF）传感器直接整合到纺织物中，然后用纺织物制作了一条光纤裤。

       该传感器基于直径为1毫米的聚甲基丙烯酸甲酯光纤。研究人员通过去除外包层和光纤芯的一小部分创建了敏感区域。当光纤因运动而弯曲时，穿过光纤的光功率发生变化，并可用于识别在光纤敏感区域发生的物理变化。

       通过在各个位置创建这些敏感的光纤区域，研究人员创建了一个复合传感器系统，每条腿上有30个测量点。他们还开发了一种新的机器学习算法，对不同类型的活动进行分类，并根据传感器数据对步态参数进行分类。研究人员还开发了一种便携式信号采集单元，可以放在裤子口袋里。

       “我们的聚合物光纤智能裤可用于检测坐、蹲、走或踢等活动，而不会限制穿戴者的运动，”巴西圣埃斯皮里图联邦大学的研究团队负责人Arnaldo Leal-Junior表示，“同时也避免了图像采集带来的隐私问题，可用于监测家中的老年患者或测量康复治疗中的运动参数。”

       光纤智能裤识别分类活动准确度达到100%

       为了评估新型光纤智能裤识别不同动作的准确度，研究人员让志愿者穿上光纤智能裤并进行了7项涉及下肢的不同活动：慢走，快走，蹲下，坐在椅子上，坐在地板上，前踢和后踢。光纤智能裤在对这些活动进行分类时达到了100%的准确性。

       Leal-Junior表示：“光纤传感器有几个优点，包括它们不受电或磁干扰，并且由于其重量轻和体积小，可以很容易地集成到不同的服装配件中，成本低且安全可靠。这项研究表明，利用光学技术开发低成本的可穿戴传感系统是可现实的。同时还表明，新的机器学习算法可用于扩展智能纺织品的传感能力，实现更多新参数的测量。”

       研究人员现在正在努力将信号采集单元连接到云平台，这将使数据能够远程访问。他们还计划在家庭环境中测试智能纺织品。

       国际上，生物医学光子学的发展日新月异，国内不少科技期刊也在追踪相关成果的进展。《中国激光》坚持追踪和服务该学科的发展，并策划了多个系列专题。2022年起，该期刊聚焦生物医学光子学前沿热点，打造了“生物医学光子学”专题子刊，并创办同名会议，为国内外生物光子学研究提供一个全新、高水平展示平台。