Monitoramento da temperatura e impedância acústica do sangue em fibra óptica revestida de alumínio por dispersão Brillouin estimulada direta

HOU Shanglin ,  

SHAN Hang ,  

DONG jie ,  

WU Gang ,  

YAN Zuyong ,  

摘要

Este artigo baseia-se na teoria de detecção de temperatura e impedância acústica da dispersão Brillouin estimulada direta (Forward Stimulated Brillouin Scattering, FSBS) em fibras ópticas revestidas de alumínio, explorando o efeito da espessura do revestimento na frequência e largura de linha dos modos acústicos, realizando a medição síncrona da temperatura e impedância acústica. Propõe um método inovador e de alta sensibilidade para a detecção de doenças no sangue. Os resultados mostram uma relação linear entre as variações de frequência e largura de linha do modo acústico radial R0,m com a temperatura e impedância acústica; a sensibilidade à temperatura e à impedância acústica varia com a espessura do revestimento das fibras, com sensibilidades máximas à largura de linha para impedância acústica de 3,90 MHz/(kg·mm²·s) e à frequência para temperatura de 51,44 kHz/℃ para fibras com revestimentos de 3 µm e 5 µm, respectivamente. O erro de medição de temperatura e impedância acústica pode ser tão baixo quanto 0,015 ℃, 0,033 kg/(mm2·s) e 0,008 ℃, 0,027 kg/(mm2·s); com uma variação de espessura do revestimento dentro de ±0,5 μm, os intervalos de variação dos erros de temperatura e impedância acústica para fibras com essas duas espessuras de revestimento são respectivamente 0,003~0,020 ℃, 0,021~0,032 kg/(mm2·s) e 0,003~0,009 ℃, 0,004~0,058 kg/(mm²·s). Este sistema de detecção pode realizar monitoramento em tempo real da temperatura e impedância acústica do sangue, com potencial aplicação na distinção entre o estado fisiológico normal do sangue e várias condições patológicas (como hiperproteinemia, anemia, etc.), oferecendo um novo método para diagnóstico precoce de doenças e medicina de precisão.

关键词

dispersão Brillouin estimulada direta;fibra óptica revestida de alumínio;sensor de temperatura e impedância acústica;monitoramento de sangue;diagnóstico de doenças

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