La observación de chorros de agua en experimentos y los esquemas del mecanismo de formación del chorro. Crédito:Junnosuke Okajima, Universidad de Tohoku
Cuando una fibra óptica se sumerge en líquido, una temperatura elevada, se descarga un chorro de alta velocidad. Los investigadores esperan que esto se aplique al tratamiento médico en el futuro. Ahora, un equipo de investigación de Rusia y Japón ha explorado este fenómeno más a fondo y ha revelado las razones detrás de la formación del chorro.
Los láseres que utilizan una fibra óptica delgada y se combinan con un endoscopio y un catéter se pueden transportar fácilmente a áreas profundas del cuerpo o al interior de los vasos sanguíneos. Tradicionalmente, Las áreas o lesiones afectadas se eliminan generando calor dentro del tejido a través de la absorción láser, un proceso conocido como efecto fototérmico.
Todavía, fenómenos hidrodinámicos, como la formación de microburbujas o la generación de chorros de alta velocidad a partir de la fibra óptica, muestran una inmensa promesa médica.
El proceso de formación del chorro ocurre cuando el láser se irradia al agua, haciendo que el agua hierva y se forme una burbuja de vapor en la punta de la fibra óptica. La burbuja de vapor crece hasta que se consume la energía láser absorbida en el líquido. Debido al líquido frío circundante, La condensación encoge repentinamente la burbuja de vapor.
Usando una simulación numérica, Dr. Junosuke Okajima del Instituto de Ciencias de los Fluidos de la Universidad de Tohoku, junto con sus colegas en Rusia, se propuso aclarar el mecanismo de formación del chorro. Su simulación investigó la relación entre la deformación de la burbuja y el campo de flujo inducido.
La simulación numérica resulta de la deformación de la burbuja en la punta de la fibra óptica y el campo de flujo inducido. Crédito:Roman Fursenko
La observación de chorros de agua en experimentos. Crédito:Junnosuke Okajima, Universidad de Tohoku
Cuando la burbuja se contrae, se forma el flujo hacia la punta de la fibra óptica. El flujo deforma la burbuja en forma cilíndrica. Esta deformación induce la colisión del flujo en dirección radial. Esta colisión genera el jet hacia adelante. Como resultado de la colisión y la formación de chorros, el vórtice se formó en la punta de la burbuja deformada y se hace más grande.
"Descubrimos que la velocidad del chorro depende de la relación entre el tamaño de la burbuja de vapor justo antes de la contracción y el radio de la fibra, ", dijo Okajima." Continuaremos desarrollando este estudio e intentaremos encontrar la condición óptima que maximice la velocidad y la temperatura del chorro, haciendo que otras técnicas quirúrgicas con láser sean más efectivas y seguras ".
