Approaches to the creation of optical temperature sensors  based on Bragg structures for biomedical research

Wójcik, W.; Martyniuk, T.; Nikitchuk, T.; Yeraliyeva, B.; Shtofel, D.; Longyin, Ya.; Вуйцік, В.; Мартинюк, Т.; Нікітчук, Т.; Єралієва, Б.; Штофель, Д.; Лунінь, Я.

Approaches to the creation of optical temperature sensors based on Bragg structures for biomedical research

Wójcik, W.; Martyniuk, T.; Nikitchuk, T.; Yeraliyeva, B.; Shtofel, D.; Longyin, Ya.; Вуйцік, В.; Мартинюк, Т.; Нікітчук, Т.; Єралієва, Б.; Штофель, Д.; Лунінь, Я.

URI: http://eztuir.ztu.edu.ua/123456789/8779

Дата: 2024

Анотація:

Запропонована структурна реалізація оптико-електронного пристрою для визначення тканинної мікроциркуляції та температури тіла дозволяє мініатюризувати волоконний сенсор, забезпечує моніторинг, діагностику та скринінг стану тканинної мікроциркуляції в різних оптичних режимах з високою точністю та надійністю, забезпечуючи портативність, мобільність, доступ до важкодоступних ділянок біологічної тканини. Адаптивні умови для діагностики стану мікроциркуляції забезпечуються за рахунок амплітудно-імпульсного режиму роботи лазерного джерела оптичного випромінювання на основі семишарової гетероструктури, що дозволяє комбінувати випромінювання різних довжин хвиль і змінювати інтенсивність потоків світла, що своєю чергою дозволяє досліджувати різні типи біологічних тканин із застосуванням набору режимів опромінення, а також забезпечувати фізіотерапевтичний вплив. Локальний контроль температури за допомогою оптоволоконного каналу зі сформованою бреггівською решіткою в досліджуваній зоні дозволяє отримати більш повну та комплексну інформацію про рівень тканинної мікроциркуляції та стан біологічної тканини без збільшення розміру чутливої частини оптичного датчика. Продемонстровано можливість застосування оптичних перетворювачів на основі бреггівських волоконних граток як оптичних датчиків для вимірювання температури в різних областях тіла людини. Продемонстровано можливість застосування оптичних перетворювачів на основі бреггівських волоконних граток як датчиків, вбудованих у композитні матеріали, для вимірювання та моніторингу температурних полів.

Анотація (англ.):

The proposed structural implementation of an optoelectronic device for determining tissue microcirculation and body temperature allows miniaturizing a fiber sensor, providing monitoring, diagnostics and screening of the state of tissue microcirculation in various optical modes with high accuracy and reliability, ensuring portability, mobility, access to hard-to-reach areas of biological tissue. Adaptive conditions for diagnosing the state of microcirculation are provided by the amplitude-pulse mode of operation of a laser source of optical radiation based on a seven-layer heterostructure, which allows combining radiation of different wavelengths and changing the intensity of light. Flows, which in its case allows studying different types of biological tissues using a set of radiation modes, as well as providing physiotherapeutic effects. Local temperature control using a fiber optic channel with a formed Bragg grating in the studied area allows you to obtain more complete and complex information about the level of tissue microcirculation and the state of biological tissue without increasing the size of the sensitive part of the optical sensor. The possibility of using optical transducers based on Bragg fiber gratings as optical sensors for measuring temperature in different parts of the human body has been demonstrated. The possibility of using optical transducers based on Bragg fiber gratings as sensors embedded in composite materials for measuring and monitoring temperature fields has been demonstrated.

Показати повний опис матеріалу