Técnicas de secccionado óptico utiliza...

La interferometría óptica autorrealimentada (OFI, Optical Feedback Interferometry) es una técnica de sensado óptico que se ha convertido en el tema central de nuestro equipo de investigación. En OFI, el haz de luz emitido por un diodo láser se refleja en un objeto difusor, y en parte es reinyectado en la cavidad láser, causando batidos en la emisión del láser que se interpretan como franjas de interferencia. Esos batidos son sensados mediante el fotodiodo de control presente en la mayoría de láseres de diodo. Es, por tanto, un sensor intrínsecamente compacto, autoalineado, económico, y de alta resolución (nanómetros) útil en muchas aplicaciones. Al aplicarlo a tejidos en aplicaciones biomédicas, sin embargo, la técnica carece de capacidades para discriminar en profundidad, ya que el haz de retorno incluye luz dispersada a diferentes profundidades, limitando sus aplicaciones potenciales. La medida del flujo sanguíneo, la microfluídica e incluso la pulsioximetría, son aplicaciones biomédicas al alcance de los sensores OFI que ganarían valor en caso de disponer de capacidad de seccionado, es decir, de resolver en profundidad la información obtenida en distintas capas. El seccionado óptico tiene un número de estrategias bien conocidas en ingeniería óptica y biomédica para discriminar en profundidad. Hasta el momento, esas técnicas no se han implementado en OFI, posiblemente por el origen de la técnica en el campo de la electrónica.

El objetivo principal del proyecto es desarrollar dos prototipos de montajes experimentales que implementen capacidades de seccionado óptico en montajes basados en OFI, para conseguir dispositivos médicos más compactos y económicos. Para ello, dos tecnologías ópticas bien conocidas por sus capacidades de seccionado óptico, la microscopía confocal (CM) y la tomografía fotoacústica (PAT), se adaptarán a montajes de detección coherente basados en OFI que se imnplementarán en el laboratorio. El proceso de desarrollo de al menos dos prototipos experimentales complejos, y la duración limitada del proyecto excluye de éste las pruebas clínicas. Los prototipos se validarán utilizando modelos de tejido ("phantoms"), ya que presentan condiciones más controladas para la validación de los montajes experimentales en esta fase del desarrollo. Dichos modelos se producirán y caracterizarán en el CD6, para controlar en detalle sus especificaciones y adaptar su complejidad a las necesidades del proyecto.

El proyecto tiene cuatro objetivos parciales que conducen a su objetivo principal. En primer lugar, se realizará un modelado óptico y fotométrico de la propagación de luz en tejidos y su efecto en la realimentación del láser. Las simulaciones se validarán sobre modelos de tejido construidos y caracterizados en el CD6 para validar las simulaciones. Finalmente, dos prototipos operativos con propiedades de seccionado óptico utilizando OFI (OFI-CM y OFIPAT) se construirán y validarán sobre distintos modelos de tejido.

En nuestros dos últimos proyectos del Plan Nacional hemos desarrollado prototipos de equipos de medida basados en OFI con resoluciones micro y nanométricas, aplicadas a biofotónica (medida de la onda de presión arterial) y ultrasonidos láser (detección óptica de la onda ultrasónica), una aplicación próxima a PAT. Esta experiencia nos permite afrontar los retos del presente proyecto, reforzados por la participación del LAAS-CNRS de Toulouse, un centro puntero a nivel mundial en investigación en OFI.