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Title: Estudio del tiempo de estado transitorio en cristales fonónicos para posibles aplicaciones biomédicas
Authors: Betancur Sánchez, David
Adviser: Villa Arango, Simón
Keywords : Estado transitorio
Cristales fonónicos
Ultrasonido
Sensores acústicos
Sensores resonantes
Pruebas cerca al paciente
Transient state
Phononic crystals
Ultrasound
Acoustic sensors
Resonant sensors
Tests near the patient
Issue Date: 2017
Publisher: Universidad EIA
Abstract: Las pruebas cerca al paciente, PoCT por sus siglas en inglés, son uno de los temas de mayor interés técnico y científico en el área de la salud en los últimos años. Dentro de los beneficios que estas pruebas traen, está la obtención de información relevante para determinar un diagnóstico o tratamiento de manera rápida, económica y en cualquier lugar. Unos de los sensores más interesantes y prometedores para el desarrollo de nuevas pruebas cerca al paciente son los sensores resonantes, ya que permiten obtener información partiendo de un principio físico fundamentalmente diferente a los tradicionales y además su escalabilidad y portabilidad es muy factible. Los sensores con base en cristales fonónicos hacen parte de esta nueva línea de sensores acústicos y resonantes. Los sensores fonónicos se muestran como una tecnología muy prometedora y los grupos de investigación alrededor del mundo continúan desarrollando estudios en los cuales se busca mejorar la toma de la señal acústica, aunque solo teniendo en cuenta la información de ganancia de la señal. Si bien esta característica de transmisión tiene buena información para determinar las propiedades del analito, ambientes ruidosos pueden dificultar su adquisición y disminuir la precisión de las mediciones. En este informe de proyecto se presenta un estudio sobre el uso de una característica alternativa a la ganancia de la señal, el tiempo de estado transitorio de la señal acústica al ser transmitida a través de la estructura del sensor fonónico. La metodología utilizada para dar cumplimiento a los objetivos del proyecto incluye la creación de una herramienta de simulación de cristales fonónicos, el diseño y construcción de una estructura periódica que cuenta con una reducción en la simetría para facilitar las mediciones, el diseño y construcción de un sistema de adquisición y visualización que permita observar el comportamiento de una onda a través de un PnC; y finalmente, las pruebas experimentales con el dispositivo funcional. Adicional a estas etapas se incluyó el estudio de la influencia de la temperatura en este tipo de estructuras ya que al llevar los sensores a pruebas cerca al paciente se hace importante tener en cuenta el efecto de las variables ambientales en la medición. Entre los resultados se encuentra un aplicativo Web, una serie de simulaciones con temperatura y varias pruebas con soluciones de diferentes características que permiten evaluar el desempeño del sensor desarrollado. Dentro del proyecto se incluyeron una serie de estudios que permitirán la disminución de errores en las medidas tomadas con cristales fonónicos. Los estudios incluyen simulaciones del comportamiento del sistema cuando hay cambios pequeños en las dimensiones del cristal fonónico por errores de manufactura y simulaciones tomando en cuenta el espesor de las capas que se usan como medio de acople entre los transductores y la estructura para observar su impacto en el funcionamiento del sistema.
Abstract (English): Point of care testing, PoCT, is one of the topics of greater technical and scientific interest in the health sector in the last years. Among the benefits that these tests bring is obtaining relevant information to diagnose or determine treatment quickly, economically and anywhere. Among the most interesting and promising sensors for the development of new point of care tests are the resonant sensors, since they allow to obtain information starting from a physical principle fundamentally different from the traditional ones and that its scalability and portability is very feasible. The sensors based on phononic crystals are part of this new line of acoustic and resonant sensors. The phononic sensors are shown as a very promising technology and research groups around the world continue to develop studies in which they seek to improve the acoustic signal acquisition, but only taking into account the signal gain information. Although this transmission characteristic has good information to determine the properties of the analyte, noisy environments can make it difficult to acquire and decrease the accuracy of measurements. In this project a study is presented on the use of an alternative feature to signal amplitude, the transient state time of the acoustic signal to be transmitted through the structure of the phononic sensor. The methodology used to fulfill the objectives of the project includes the creation of a tool for the simulation of phononic crystals, the design and construction of a periodic structure that has a reduction in symmetry to facilitate measurements, design and construction of a system of acquisition and visualization that allows to observe the behavior of a wave through a PnC and finally the experimental tests with the functional device. In addition to these stages, the study of the influence of temperature on this type of structure was included, since it is important to take into account the effect of the environmental variables on the measurement when taking the sensors near the patient. Among the results are a Web application, a series of simulations with temperature and several tests with solutions of different characteristics that allow to evaluate the performance of the developed sensor. Within the project were included a series of studies that will allow the reduction of errors in the measurements taken with phononic crystals. The studies include simulations of the behavior of the system when there are small changes in the dimensions of the phononic crystal due to manufacturing errors and simulations taking into account the thickness of the layers that are used as a means of coupling between the transducers and the structure to observe their impact in the operation of the system.
Description: 88 páginas
URI: http://repository.eia.edu.co/handle/11190/2000
Citation: Betancur Sánchez, D. (2017) Estudio del tiempo de estado transitorio en cristales fonónicos para posibles aplicaciones biomédicas (Trabajo de grado). Recuperado de: http://repository.eia.edu.co/handle/11190/2000
Autorization: openAccess
Location: BIOM/0285
Appears in Collections:Ingeniería Biomédica

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