Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Cảm biến gương Bragg một chiều để phát hiện nồng độ glucose trong nước tiểu
Tóm tắt
Trong nghiên cứu này, một cấu trúc gương Bragg có khoang khuyết lỗi theo lớp được đề xuất lý thuyết nhằm tìm ra sự hiện diện của bệnh tiểu đường trong mẫu đã cho. Việc mô hình hóa, thiết kế và phân tích cảm biến được thực hiện bằng phương pháp ma trận đặc trưng. Cấu trúc được đề xuất có một khoang khuyết trung tâm với 6 cặp vùng chỉ số khúc xạ thấp-cao (RI) ở cả hai bên khoang. Để tăng cường độ nhạy của cảm biến, tia sáng chiếu vào có tần số trong dải hồng ngoại giữa. Chỉ số khúc xạ của nồng độ glucose trong nước tiểu của bệnh nhân bình thường và bệnh nhân tiểu đường được phân tích để đánh giá hiệu suất của cảm biến. Công cụ MATLAB được sử dụng để thiết kế và mô phỏng cảm biến được đề xuất. Đặc điểm mới của cấu trúc được đề xuất bao gồm việc sử dụng PC 1D đơn giản với độ nhạy và hệ số Q rất cao. Hệ số Q thu được là 2898 và độ nhạy là 4700 nm/RIU. Cảm biến được đề xuất ở đây là sự lựa chọn tốt nhất cho cảm biến quang học để phát hiện bệnh tiểu đường trong mẫu thử đã cho với phân tích chính xác trong các ứng dụng y tế.
Từ khóa
#Cảm biến quang học #Gương Bragg #Nồng độ glucose trong nước tiểu #Bệnh tiểu đường #Chỉ số khúc xạ.Tài liệu tham khảo
A. Heller, B. Feldman, Electrochemical glucose sensors and their applications in diabetes management. Chem. Rev. 108(7), 2482–2505 (2008). https://doi.org/10.1021/cr068069y
O.M. de la S. OMS, Diabetes @ www.Who.Int. p. 2 (2017). http://www.who.int/en/news-room/fact-sheets/detail/diabetes
C. Zecchin, A. Facchinetti, G. Sparacino, G. De Nicolao, C. Cobelli, A new neural network approach for short-term glucose prediction using continuous glucose monitoring time-series and meal information, in Proceedings Annual International Conference of the IEEE Engineering Medicine and Biology Soceity EMBS (2011), pp. 5653–5656. https://doi.org/10.1109/IEMBS.2011.6091368
M. Zanon et al., Assessment of linear regression techniques for modeling multisensor data for non-invasive continuous glucose monitoring, in Proceeding Annual International Conference of the IEEE Engineering Medicine Biology Society EMBS (2011), pp. 2538–2541. https://doi.org/10.1109/IEMBS.2011.6090702
WHO, Estimates for the year 2000 and projections for 2030. World Health 27(5), 1047–1053 (2004)
A.H. Aly, Z.A. Zaky, Ultra-sensitive photonic crystal cancer cells sensor with a high-quality factor. Cryogenics (Guildf) (2019). https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2019.102991
O.A. Abd El-Aziz, H.A. Elsayed, M.I. Sayed, One-dimensional defective photonic crystals for the sensing and detection of protein. Appl. Opt. 58(30), 8309 (2019). https://doi.org/10.1364/ao.58.008309
R.B. Gowda, H.N. Gayathri, P. Sharan, K. Saara, Theoretical investigation of Bragg reflector optical sensor for the measurement of cryogenic temperature. Mater. Today Proc. 58, 451–455 (2022). https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.02.482
R.B. Gowda, M.S. Manna, K. Saara, P. Sharan, Detection of plasmodium falciparum parasite intraerythrocytic stages using one dimensional distributed bragg reflector biosensor, in IEEE Region 10 Humanitarian Technology Conference R10-HTC, vol. 2021-Sept (2021). https://doi.org/10.1109/R10-HTC53172.2021.9641586
P. Gérardin et al., Multidisciplinary prospective study of mother-to-child chikungunya virus infections on the island of La Réunion. PLoS Med. 5(3), 0413–0423 (2008). https://doi.org/10.1371/journal.pmed.0050060
R.B. Gowda, K. Saara, P. Sharan, Detection of oral cancerous cells using highly sensitive one-dimensional distributed Bragg’s reflector Fabry Perot microcavity. Optik (Stuttg) 244, 167599 (2021). https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2021.167599
G. Guida, An introduction to photonic band gap ( PBG ) materials. Prog. Electromagn. Res. (2003). https://doi.org/10.2528/PIER02010801
X Tao, Wearable photonics based on integrative polymeric photonic fibres, (Woodhead Publishing Limited, 2002). https://doi.org/10.1533/9781845690441.136
S.A. Taya, Opto-Electronics Review Ternary photonic crystal with left-handed material layer for refractometric application. Opto-Electron. Rev. 26(3), 236–241 (2018). https://doi.org/10.1016/j.opelre.2018.05.002
J.N. Winn, Y. Fink, S. Fan, J.D. Joannopoulos, Omnidirectional reflection from a one-dimensional photonic crystal. Opt. Lett. 23(20), 1573–1575 (1998)
O. Paper, S.A. Taya, S.A. Shaheen, Binary photonic crystal for refractometric applications (TE case ). Indian J. Phys. (2018). https://doi.org/10.1007/s12648-017-1130-z
V.E. Rogalin, I.A. Kaplunov, G.I. Kropotov, Optical materials for the THz range. Opt. Spectrosc. 125(6), 1053–1064 (2018). https://doi.org/10.1134/S0030400X18120172
Optical_Windows.Pdf.
R.S. Dubey, V. Ganesan, Results in Physics Fabrication and characterization of TiO2/SiO2 based Bragg reflectors for light trapping applications. Result Phys. 7, 2271–2276 (2017). https://doi.org/10.1016/j.rinp.2017.06.041
J.S. FengI, J. Li, J. Lin, H. Jiang, SiO2/TiO2 distributed Bragg reflector near 1.5 l m fabricated by e-beam evaporation. J. Vac. Sci. Technol. A Vac. Sur. Film 061514, 2–6 (2013). https://doi.org/10.1116/1.4823705
V. Yepuri, R.S. Dubey, B. Kumar, Rapid and economic fabrication approach of dielectric reflectors for energy harvesting applications. Sci. Rep. 10, 1–9 (2020)
T. Hemati, B. Weng, The Mid-Infrared Photonic Crystals for Gas Sensing Applications. Photonic Cryst. A Glimpse Curr. Res. Trends. (2019). https://doi.org/10.5772/intechopen.80042
A.B. Seddon, A Prospective for New Mid-Infrared Medical Endoscopy Using Chalcogenide Glasses. Int. J. Appl. Glass. Sci. 191, 177–191 (2011). https://doi.org/10.1111/j.2041-1294.2011.00059.x
A. Yadav, A. Kumar, P. Sharan, Sensitivity enhancement of a plasmonic biosensor for urine glucose detection by employing black phosphorous. J. Opt. Soc. Am. B 39(1), 200 (2022). https://doi.org/10.1364/josab.444838
A. Panda, P.P. Devi, Optical Fiber Technology Photonic crystal biosensor for refractive index based cancerous cell detection. Opt. Fiber. Technol. 54, 102123 (2020). https://doi.org/10.1016/j.yofte.2019.102123