Axée sur l’agarose tissus imitant les fantômes optiques pour la spectroscopie de réflectance Diffuse

Ce missile peut aider à résoudre des problèmes clés dans le domaine de l’optique biomédicale, tels que le développement de missiles optiques basés sur la spectroscopie à réflecteur diffus. Le principal avantage de cette technique est que le spectre réflecteur diffus aide les tissus biologiques vivants invisibles à la région du cerveau des rayons infrarouges proches peut être représenté à l’aide de matériaux facilement disponibles. La création de fantômes de gel monocouches nécessite l’utilisation de moules.

Le moule fantôme épidermique se compose d’une plaque acrylique d’un millimètre d’épaisseur découpée en forme de U. Il existe également une plaque acrylique d’une épaisseur millimétrique près pour couvrir la première plaque. Cette plaque forme un côté du moule.

Une seconde plaque de deux millimètres d’épaisseur forme l’autre côté du moule. Une fois les composants en place, fixez-les à l’aide de cinq clips. Construisez le moule fantôme dermique de la même manière avec une plaque acrylique en forme de U de cinq millimètres d’épaisseur entre des plaques de deux ou deux millimètres d’épaisseur.

Fixez ces pièces avec des clips. La production du matériau de base nécessite une solution saline et de la poudre d’agarose. Mettez 500 millilitres de solution saline dans une casserole.

Remuez ensuite tout en ajoutant lentement cinq grammes d’agarose. Ajoutez un thermomètre et placez la casserole sur une plaque chauffante à 1000 watts pendant cinq minutes. Une fois le mélange bouillant, baissez le feu à feu doux pendant trois minutes.

Attendez que le mélange refroidisse à une température d’environ 70 degrés Celsius avant de le verser dans un récipient. Conservez-le dans un bain à température constante à 60 degrés Celsius pendant 30 minutes. La mélanine de l’épiderme est imitée par une solution de café dans le fantôme de l’épiderme.

Pour ce faire, mélangez quatre millilitres de café infusé et 16 millilitres de solution saline dans une bouteille en verre. Ensuite, mettez cinq millilitres d’émulsion lipidique dans un gobelet en plastique transparent et ajoutez 10 millilitres de la solution de café. Remuez le mélange tout en ajoutant 35 millilitres de matériau de base.

Préparez le moule fantôme épidermique et aspirez le mélange dans une seringue. Injectez lentement le mélange dans le moule tout en évitant la formation de bulles. Ce moule rempli est prêt à être refroidi pour créer le gel.

Laissez-le refroidir à cinq degrés Celsius pendant 20 minutes. Lorsque le refroidissement est terminé, retirez les clips du moule. Faites glisser l’un des morceaux d’acrylique vers l’extérieur pour le retirer.

Prenez le fantôme de gel solidifié d’un millimètre d’épaisseur du moule. Utilisez un scalpel chirurgical pour couper le fantôme à la taille souhaitée. Ensuite, placez et maintenez le fantôme de gel entre deux lames de verre.

Commencez avec cinq millilitres d’émulsion lipidique dans un gobelet en plastique transparent. Pour du sang oxygéné, ajoutez du sang équin entier. Ensuite, remuez le mélange tout en ajoutant le matériau de base.

Préparez le moule fantôme dermique et aspirez le mélange dans une seringue. Injectez lentement le mélange dans le moule et évitez de former des bulles. Voici le moule une fois qu’il a été rempli et qu’il est prêt à être refroidi.

Prenez le moule à refroidir à cinq degrés Celsius pendant 20 minutes. Récupérez le moule après refroidissement et retirez les clips et une pièce extérieure en acrylique. Retirez le fantôme de gel solidifié de cinq millimètres d’épaisseur exposé du moule.

Utilisez un scalpel chirurgical pour le couper à la taille souhaitée. Placez et tenez le fantôme entre deux lames de verre. Pour un fantôme désoxygéné, commencez par un fantôme de sang oxygéné.

À l’aide d’une seringue, versez une solution de dithionite de sodium sur le fantôme afin de désoxygéner le sang. Placez et tenez le fantôme entre deux lames de verre pour l’empêcher de sécher. Obtenir et épidermique et un fantôme dermique.

Déposez une solution saline de 0,1 millilitre sur le fantôme dermique pour faciliter le couplage optique. Placez ensuite le fantôme épidermique sur le fantôme dermique et la solution saline. Caressez la surface pour expulser les bulles d’air entre les couches.

Construisez le fantôme à deux couches entre deux lames de verre pour l’empêcher de sécher. Installez l’appareil pour mesurer les spectres de réflectance. La clé des mesures est une sphère d’intégration qui a un porte-échantillon d’un côté.

De l’autre côté se trouvent un piège lumineux et un port d’entrée pour le feu incident. Un spectromètre collecte la lumière à l’aide d’une fibre optique à partir du port du détecteur de la sphère. Ce schéma fournit une vue d’ensemble de la configuration.

Notez que les ports inutilisés sont bouchés pour empêcher la lumière de pénétrer dans la sphère. La source lumineuse est une lampe halogène de 150 watts avec un guide de lumière utilisant une lentille achromatique pour concentrer la lumière sur l’échantillon. Allumez la lampe halogène.

Au fur et à mesure qu’il se réchauffe, déplacez-vous vers le port d’échantillonnage de la sphère d’intégration. Là, placez un diffuseur blanc standard sur le porte-échantillon et préparez-vous pour une mesure. Ajustez le temps d’intégration du spectromètre et stockez un spectre de référence.

Apportez l’un des fantômes au porte-échantillon. Placez le fantôme, toujours pris en sandwich entre deux lames de verre, au niveau de l’orifice d’échantillonnage et préparez-vous pour une autre mesure. Mesurez un spectre transmis et stockez les données dans un fichier.

Pour mesurer les spectres de transmittance, modifiez la configuration pour qu’elle soit cohérente avec ce schéma. Notez que la lumière pénètre maintenant dans la sphère d’intégration par l’intermédiaire de l’échantillon dans le port d’échantillon. Les autres ports sont branchés.

Il s’agit de la sphère d’intégration prête à mesurer les spectres de transmittance. Pour une mesure, placez un fantôme pris en sandwich entre deux lames de verre dans le porte-échantillon. Effectuez la mesure et enregistrez les données.

Ces spectres proviennent d’un fantôme à deux couches avec du sang oxygéné dans la couche dermique qui a une concentration de 3 %Les spectres concernent des échantillons avec deux concentrations différentes de solution de café dans la couche épidermique. La réflectance diffuse diminue avec l’augmentation de la solution de café qui imite la mélanine. Cela est particulièrement visible aux courtes longueurs d’onde.

Voici les spectres pour une concentration constante de solution de café dans la couche épidermique de 7 % et une concentration sanguine variable dans la couche dermique. La forte absorption de la lumière de l’hémoglobine explique les différences de spectres dans la gamme de 500 à 600 nanomètres. Les spectres de réflectance diffuse diffèrent avec l’état d’oxygénation du sang.

Pour chacun de ces spectres, la concentration de la solution de café dans la couche épidermique est fixée à 7 % et la concentration sanguine dans la couche dermique est fixée à 3 %. Les données collectées sont utiles pour estimer les propriétés optiques des fantômes via la simulation de Monte Carlo inverse. Ce sont les exemples du spectre moyen calculé du coefficient de diffusion réduit et du coefficient d’absorption des couches épidermiques et dermiques. Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en six heures si elle est correctement programmée.

Lors de la fabrication des fantômes, il est important de ne pas oublier de maintenir le matériau de base dans un bain à température constante à 60 degrés Celsius. En procédant à cette procédure, des fantômes à trois ou quatre couches peuvent être construits pour explorer d’autres sujets tels que les représentations des spectres de réflectance précédents pour les tissus biologiques avec des schémas plus complexes. Après son développement, cette technique a ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine de l’optique biomédicale pour déléguer de nouvelles voies de missiles et de systèmes optiques.

Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de créer un fantôme optique qui imite le transport de la lumière dans les tissus biologiques et de caractériser ses propriétés optiques. N’oubliez pas que travailler avec de la dithionite de sodium peut être dangereux et que des équipements appropriés tels que des lunettes, des gants et un masque facial doivent être portés lors de la fabrication d’un fantôme dermique contenant le sang oxygéné.