In questo lavoro, ho studiato una piattaforma di rilevamento optoelettronico per misurare l'indice di rifrazione dei fluidi per la nutrizione artificiale. Sono state testate due configurazioni: la prima è basata su un canale con una profondità dell'ordine delle centinaia di µm e la seconda è basata su una cuvetta standard con sezione 1 cm x 1 cm. Nella configurazione strumentale, un raggio laser attraversa obliquamente il canale fluidico, ed è guidato a zig-zag tra due specchi nel caso del micro-canale, attraversando così più volte il fluido. La configurazione basata sulla cuvetta incorpora uno specchio e il raggio attraversa il fluido nel canale solo due volte. Quando vengono testati campioni con indici di rifrazione diversi, il raggio di luce viene deviato ad angoli diversi all'interno del canale: di conseguenza, la posizione del raggio di uscita si sposta lungo la superficie del canale. La variazione di posizione del punto luminoso in uscita viene quindi misurata utilizzando un rivelatore monodimensionale sensibile alla posizione. Quindi, con una corretta calibrazione è possibile recuperare la variazione dell'indice di rifrazione scegliendo un fluido di riferimento. La configurazione di un prototipo preliminare utilizza una cuvetta con riflettore integrato per distinguere l'indice di rifrazione di sei fluidi per nutrizione artificiale, poiché il cammino ottico nella cuvetta è più lungo di quello nel micro-capillare, quindi la sensibilità è maggiore. Inoltre, la struttura a base di una cuvetta è più robusta e adatta ad essere integrata in una pompa fluidica. La tecnica di lettura proposta è label-free, senza contatto e non invasiva, ed è quindi altamente adatta per applicazioni cliniche.
In this work, I studied an optoelectronic detection platform to measure the refractive index of fluids for artificial nutrition. Two configurations were tested: the first one is based on a channel with a depth of the order of hundreds of µm and the second one is based on a standard cuvette with 1 cm x 1 cm section. In the instrumental configuration, a laser beam travels obliquely towards the fluidic channel, and it is zig-zag guided between two mirrors in the case of the microchannel, thus crossing the fluid several times. The cuvette-based Controllo della somministrazione di fluidi per nutrizione artificiale di tipo parenterale tramite misura inlinea di indice di rifrazione e rivelazione di bolle in flusso. Configuration incorporates a mirror and the beam crosses the fluid in the channel only twice. When samples with different refractive indices are tested, the light beam is deflected at different angles inside the channel: as a consequence, the output beam position shifts along the channel surface. The position change of the output light point is then measured by using a 1-dimension Position Sensitive Detector. Hence, by proper calibration it is possible to retrieve refractive index variation by choosing a reference fluid. The configuration of a preliminary prototype uses a cuvette with an integrated reflector to distinguish the refractive index of six artificial nutrition fluids, because the optical path in the cuvette is longer than that one in the micro-capillary, therefore the sensitivity is higher. In addition, the cuvette-based structure is more rugged and suitable to be integrated in a fluidic pump. The proposed reading technique is label-free, contactless, and non-invasive being therefore highly suitable for clinical applications.
Control of the administration of fluids for artificial parenteral nutrition through inline measurement of refractive index and in-flow detection of bubbles
CALVARUSO, ROSANNA
2020/2021
Abstract
In questo lavoro, ho studiato una piattaforma di rilevamento optoelettronico per misurare l'indice di rifrazione dei fluidi per la nutrizione artificiale. Sono state testate due configurazioni: la prima è basata su un canale con una profondità dell'ordine delle centinaia di µm e la seconda è basata su una cuvetta standard con sezione 1 cm x 1 cm. Nella configurazione strumentale, un raggio laser attraversa obliquamente il canale fluidico, ed è guidato a zig-zag tra due specchi nel caso del micro-canale, attraversando così più volte il fluido. La configurazione basata sulla cuvetta incorpora uno specchio e il raggio attraversa il fluido nel canale solo due volte. Quando vengono testati campioni con indici di rifrazione diversi, il raggio di luce viene deviato ad angoli diversi all'interno del canale: di conseguenza, la posizione del raggio di uscita si sposta lungo la superficie del canale. La variazione di posizione del punto luminoso in uscita viene quindi misurata utilizzando un rivelatore monodimensionale sensibile alla posizione. Quindi, con una corretta calibrazione è possibile recuperare la variazione dell'indice di rifrazione scegliendo un fluido di riferimento. La configurazione di un prototipo preliminare utilizza una cuvetta con riflettore integrato per distinguere l'indice di rifrazione di sei fluidi per nutrizione artificiale, poiché il cammino ottico nella cuvetta è più lungo di quello nel micro-capillare, quindi la sensibilità è maggiore. Inoltre, la struttura a base di una cuvetta è più robusta e adatta ad essere integrata in una pompa fluidica. La tecnica di lettura proposta è label-free, senza contatto e non invasiva, ed è quindi altamente adatta per applicazioni cliniche.È consentito all'utente scaricare e condividere i documenti disponibili a testo pieno in UNITESI UNIPV nel rispetto della licenza Creative Commons del tipo CC BY NC ND.
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https://hdl.handle.net/20.500.14239/13940