Plataforma de simulación de Monte Carlo para la medición del flujo Doppler por láser

Área de la Ciencia:

• Óptica biomédica
• Modelado computacional
• Dinámica de fluidos

Sus antecedentes:

• Las simulaciones de Monte Carlo son cruciales para modelar la propagación de la luz en medios turbios para aplicaciones biomédicas.
• Las plataformas existentes basadas en voxel luchan con límites curvos y una personalización limitada de las propiedades de flujo y dispersión.
• La medición de flujo Doppler por transmisión láser (LDF) en muestras de alta dispersión está poco explorada, a pesar de su relevancia para la detección de flujo de laboratorio en un chip y en línea.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una nueva plataforma de simulación de Monte Carlo sin voxel, MC-Doppler, para la transmisión a través de LDF en medios de alta dispersión.
• Para validar la precisión de la simulación mediante la comparación de espectros de potencia Doppler simulados y experimentales.

Principales métodos:

• Desarrollado MC-Doppler utilizando vectores unitarios y trazado de rayos para la propagación de la luz.
• Funciones de fase de dispersión y campos de flujo totalmente personalizables.
• Se ensaya la plataforma con suspensiones de perlas de poliestireno en un tubo de vidrio a varias velocidades de flujo (0-15 mL/min).

Principales resultados:

• Los espectros de potencia Doppler simulados y experimentales mostraron un buen acuerdo para coeficientes de dispersión de hasta 5 mm-1.
• Se observaron discrepancias cerca de coeficientes de dispersión de 10 mm-1.

Conclusiones:

• MC-Doppler proporciona simulaciones precisas de la propagación de la luz para LDF de transmisión a través.
• La plataforma es efectiva para coeficientes de dispersión moderados, avanzando la cuantificación del flujo en aplicaciones de fluidos biológicos desafiantes.