A observação de jatos de água em experimentos e os esquemas do mecanismo de formação de jatos. Crédito:Junnosuke Okajima, Tohoku University
Quando uma fibra óptica é imersa em líquido, uma temperatura alta, jato de alta velocidade é descarregado. Os pesquisadores esperam que isso seja aplicado ao tratamento médico no futuro. Agora, uma equipe de pesquisa da Rússia e do Japão explorou mais esse fenômeno e revelou as razões por trás da formação do jato.
Lasers usando uma fibra óptica fina e combinados com um endoscópio e cateter podem ser facilmente transportados para áreas profundas do corpo ou dentro de vasos sanguíneos. Tradicionalmente, as áreas ou lesões afetadas são removidas pela geração de calor dentro do tecido por meio da absorção a laser - um processo conhecido como efeito fototérmico.
Ainda, fenômenos hidrodinâmicos, como a formação de microbolhas ou geração de jato de alta velocidade a partir da fibra óptica, mostram uma imensa promessa médica.
O processo de formação do jato acontece quando o laser é irradiado para a água, fazendo com que a água ferva e uma bolha de vapor se forme na ponta da fibra óptica. A bolha de vapor cresce até que a energia do laser absorvida no líquido seja consumida. Por causa do líquido frio circundante, a condensação diminui repentinamente a bolha de vapor.
Usando uma simulação numérica, Dr. Junosuke Okajima do Instituto de Ciência dos Fluidos da Universidade de Tohoku, junto com seus colegas na Rússia, estabelecido para esclarecer o mecanismo de formação de jato. Sua simulação investigou a relação entre a deformação da bolha e o campo de fluxo induzido.
A simulação numérica resulta da deformação da bolha na ponta da fibra óptica e do campo de fluxo induzido. Crédito:Roman Fursenko
A observação de jatos de água em experimentos. Crédito:Junnosuke Okajima, Tohoku University
Quando a bolha encolher, o fluxo em direção à ponta da fibra óptica é formado. O fluxo deforma a bolha em uma forma cilíndrica. Esta deformação induz a colisão de fluxo em uma direção radial. Esta colisão gera o jato para a frente. Como resultado da colisão e formação de jato, o vórtice se forma na ponta da bolha deformada e fica maior.
"Descobrimos que a velocidade do jato depende da relação entre o tamanho da bolha de vapor logo antes do encolhimento e o raio da fibra, "disse Okajima." Vamos continuar a desenvolver este estudo e tentar encontrar a condição ideal que maximize a velocidade e a temperatura do jato, tornando as técnicas cirúrgicas a laser mais eficazes e seguras. "
