Підходи до створення оптичних температурних сенсорів на основі структури Брега для біомедичних досліджень
DOI:
https://doi.org/10.26642/ten-2024-2(94)-298-304Ключові слова:
оптичні волоконні сенсори, брегівські гратки, біомедична діагностика, тканинна мікроциркуляція, температурні сенсориАнотація
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.
Посилання
Vavilov, V. and Burleigh, D. (2020), Infrared Thermography and Thermal Nondestructive Testing, Springer International Publishing, New York, USA.
Vollmer, M. (2018), Infrared Thermal Imaging: Fundamentals, Research and Applications, 2nd ed., Wiley, Hoboken, NJ, USA.
Ruddock, R.W. (2010), Basic Infrared Thermography Principles, 1st ed., Reliabilityweb.com Press, Fort Myers, FL, USA.
Saadlaoui, Y., Sijobert, J., Doubenskaia, M. et al. (2020), «Experimental Study of Thermomechanical Processes: Laser Welding and Melting of a Powder Bed», Crystals, Vol. 10.
Altenburg, S.J., Straße, A., Gumenyuk, A. and Maierhofer, C. (2020), «In-situ monitoring of a laser metal deposition (LMD) process: Comparison of MWIR, SWIR and high-speed NIR thermography», Quant. InfraRed Thermogr. J., рр. 1–18.
Yadav, P., Rigo, O., Arvieu, C. et al. (2020), «In Situ Monitoring Systems of The SLM Process: On the Need to Develop Machine Learning Models for Data Processing», Crystals, Vol. 10.
Advanced Energy (2020), Understanding Two-Color (Ratio) Pyrometer Accuracy, Technical Note, Denver, CO, USA.
Rockett, T., Boone, N., Richards, R. and Willmott, J.R. (2021), «Thermal imaging metrology using high dynamic range near-infrared photovoltaic-mode camera», Sensors, Vol. 21.
Gotra, Z.Yu. and Holyaka, R.L. (2009), «Differential thermometer with high resolution», Technology and construction in electronic equipment, No. 6 (84), рр. 19–23.
Pavlov, S.V., Wójcik, W. and Smolarz, A. (2017), Information Technology in Medical Diagnostics, CRC Press, 210 р.
Wójcik, W., Pavlov, S. and Kalimoldayev, M. (2019), Information Technology in Medical Diagnostics II, London, Taylor & Francis Group, CRC Press, Balkema book, 336 р.
Wojcik, W. and Pavlov, S. (2022), Highly linear Microelectronic Sensors Signal Converters Based on Push-Pull Amplifier Circuits, monograph, Vol. 181, Comitet Inzynierii Srodowiska PAN, Lublin, 283 р.
Kukharchuk, V., Pavlov, S. et al. (2022), «Information Conversion in Measuring Channels with Optoelectronic Sensors», Sensors, Vol. 22, No. 1, doi: 10.3390/s22010271.
Menga, E., Li, P.-Y. and Tai, Y.-C. (2008), «A biocompatible Parylene thermal flow sensing array», Sensors and Actuators A., No. 144, рр. 18–28.
Avrunin, O.G., Nosova, Y.V., Pavlov, S.V. et al. (2021), «Research Active Posterior Rhinomanometry Tomography Method for Nasal Breathing Determining Violations», Sensors, Vol. 21, doi: 10.3390/s21248508.
Avrunin, O.G., Nosova, Y.V., Pavlov, S.V. et al. (2021), «Possibilities of Automated Diagnostics of Odontogenic Sinusitis According to the Computer Tomography Data», Sensors, Vol. 21, doi: 10.3390/ s21041198.
Kukharchuk, V., Pavlov, S., Katsyv, S. et al. (2021), «Transient analysis in 1st order electrical circuits in violation of commutation laws», Przegląd Elektrotechniczny, pр. 26–29, doi: 10.15199/48.2021.09.05.
Osadchuk, O.V. (2000), Microelectronic frequency converters on the base of the transistor structures with negative resistance, UNIVERSUM, Vinnytsia, 303 p.
Desing, J. and Lindgren, P. (2005), «Sensor communication technology towards ambient intelligence», Measurement Science and Technology, Vol. 16, рр. 37–46.
Desing, J. (2005), «Sensor communication technology for the ambient intelligence creation», Sensors and system, No. 12, рр. 63–74.
Wojcik, W. (2024), «Schematic implementation of signal converters of thermal sensors for biomedical purposes», Opt-el. inf-energy tech., Vol. 47, Issue 1, pр. 187–197.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 В. Вуйцік, Т. Мартинюк, Т. Нікітчук, Б. Єралієва, Д. Штофель, Ян Лунінь
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автор, який подає матеріали до друку, зберігає за собою всі авторські права та надає відповідному виданню право першої публікації, дозволяючи розповсюджувати даний матеріал із зазначенням авторства та джерела первинної публікації, а також погоджується на розміщення її електронної версії на сайті Національної бібліотеки ім. В.І. Вернадського.
