Agarosio-basata del tessuto che imita Phantoms ottico per spettroscopia di riflettanza diffusa

Questo missile può aiutare ad affrontare questioni chiave nel campo dell'ottica biomedica, come lo sviluppo di missili ottici basati sulla spettroscopia a riflettore diffuso. Il vantaggio principale di questa tecnica è che lo spettro riflettore diffuso aiuta i tessuti biologici viventi invisibili alla regione del cervello del vicino infrarosso a rappresentare utilizzando materiali facilmente disponibili. La creazione di fantocci in gel monostrato richiede l'utilizzo di stampi.

Lo stampo fantasma epidermico è costituito da una lastra acrilica spessa un millimetro tagliata a forma di U. C'è anche una lastra acrilica spessa al millimetro per coprire la prima lastra. Questa piastra forma un lato dello stampo.

Una seconda piastra spessa due millimetri forma l'altro lato dello stampo. Con i componenti in posizione, fissarli utilizzando cinque clip. Costruisci lo stampo fantasma dermico in modo simile con una lastra acrilica a forma di U spessa cinque millimetri tra piastre spesse due-due millimetri.

Fissa questi pezzi con le clip. La produzione del materiale di base richiede una soluzione salina e polvere di agarosio. Metti 500 millilitri di soluzione salina in una pentola.

Quindi mescolate aggiungendo lentamente cinque grammi di agarosio. Aggiungi un termometro e posiziona la pentola su una piastra calda a 1000 watt per cinque minuti. Una volta che il composto bolle, accendi la fiamma al minimo per tre minuti.

Attendere che il composto si raffreddi a una temperatura di circa 70 gradi Celsius prima di versarlo in un contenitore. Conservalo in un bagno a temperatura costante a 60 gradi Celsius per 30 minuti. La melanina nell'epidermide è imitata da una soluzione di caffè nel fantasma epidermico.

Creane mescolando quattro millilitri di caffè preparato e 16 millilitri di soluzione salina in una bottiglia di vetro. Successivamente, metti cinque millilitri di emulsione lipidica in un bicchiere di plastica trasparente e aggiungi 10 millilitri di soluzione di caffè. Mescolare il composto aggiungendo 35 millilitri di materiale di base.

Tenere pronto lo stampo fantasma epidermico e aspirare la miscela in una siringa. Iniettare lentamente il composto nello stampo evitando la formazione di bolle. Questo stampo riempito è pronto per essere raffreddato per creare il gel.

Portalo a raffreddare a cinque gradi Celsius per 20 minuti. Al termine del raffreddamento, rimuovere le clip dallo stampo. Fai scorrere uno dei pezzi acrilici verso l'esterno per rimuoverlo.

Prendi il fantoccio di gel solidificato di un millimetro di spessore dallo stampo. Usa un bisturi chirurgico per tagliare il fantasma alla dimensione desiderata. Quindi, posiziona e tieni premuto il fantasma di gel tra due vetrini.

Inizia con cinque millilitri di emulsione lipidica in un bicchiere di plastica trasparente. Per il sangue ossigenato, aggiungere sangue equino intero. Quindi, mescola il composto aggiungendo il materiale di base.

Tenere pronto lo stampo fantasma dermico e aspirare la miscela in una siringa. Iniettare lentamente il composto nello stampo ed evitare la formazione di bolle. Ecco lo stampo dopo che è stato riempito ed è pronto per il raffreddamento.

Prendete lo stampo da raffreddare a cinque gradi per 20 minuti. Recuperare lo stampo dopo il raffreddamento e rimuovere le clip e un pezzo acrilico esterno. Prendi il fantasma di gel solidificato di cinque millimetri di spessore esposto dallo stampo.

Usa un bisturi chirurgico per tagliarlo alla dimensione desiderata. Posizionare e tenere il fantasma tra due vetrini. Per il fantasma deossigenato, iniziare con un fantasma di sangue ossigenato.

Utilizzare una siringa per far cadere la soluzione di ditionito di sodio sul fantasma per deossigenare il sangue. Posizionare e tenere il fantasma tra due vetrini per evitare che si asciughi. Ottenere un epidermico e un fantasma dermico.

Far cadere 0,1 millilitri di soluzione salina sul fantoccio dermico per facilitare l'accoppiamento ottico. Quindi posizionare il fantasma epidermico sopra il fantasma dermico e la soluzione salina. Accarezza la superficie per espellere eventuali bolle d'aria tra gli strati.

Costruisci il fantasma a due strati tra due vetrini per evitare che si asciughi. Impostare l'apparecchio per misurare gli spettri di riflettanza. La chiave per le misurazioni è una sfera integratrice che ha un supporto per campioni su un lato.

Dall'altro lato ci sono una trappola per la luce e una porta d'ingresso per la luce incidente. Uno spettrometro raccoglie la luce con una fibra ottica dalla porta del rivelatore della sfera. Questo schema fornisce una panoramica della configurazione.

Si noti che le porte inutilizzate sono tappate per evitare che la luce entri nella sfera. La sorgente luminosa è una lampada alogena da 150 watt con una guida di luce che utilizza una lente acromatica per focalizzare la luce sul campione. Accendere la lampada alogena.

Man mano che si riscalda, spostarsi sulla porta di campionamento della sfera integratrice. Lì, posiziona un diffusore bianco standard sul supporto del campione e preparati per una misurazione. Regolare il tempo di integrazione dello spettrometro e memorizzare uno spettro di riferimento.

Portare uno dei fantasmi al supporto del campione. Posizionare il fantoccio, ancora inserito tra due vetrini, sulla porta del campione e prepararsi per un'altra misurazione. Misura uno spettro trasmesso e memorizza i dati in un file.

Per misurare gli spettri di trasmittanza, modificare la configurazione in modo che sia coerente con questo schema. Si noti che la luce ora entra nella sfera di integrazione attraverso il campione nella porta del campione. Le altre porte sono collegate.

Questa è la sfera integratrice pronta per misurare gli spettri di trasmittanza. Per una misurazione, posizionare un fantasma inserito tra due vetrini nel portacampioni. Eseguire la misurazione e salvare i dati.

Questi spettri provengono da un fantasma a due strati con sangue ossigenato nello strato dermico che ha una concentrazione del 3%Gli spettri sono per campioni con due diverse concentrazioni di soluzione di caffè nello strato epidermico. La riflettanza diffusa diminuisce con l'aumentare della soluzione di caffè che imita la melanina. Ciò è particolarmente evidente a lunghezze d'onda corte.

Ecco gli spettri per una concentrazione costante di soluzione di caffè nello strato epidermico del 7% e una concentrazione ematica variabile nello strato dermico. Il forte assorbimento della luce dell'emoglobina spiega le differenze negli spettri nell'intervallo da 500 a 600 nanometri. Gli spettri di riflettanza diffusa differiscono con lo stato di ossigenazione del sangue.

Per ciascuno di questi spettri la concentrazione della soluzione di caffè nello strato epidermico è fissata al 7% e la concentrazione ematica nello strato dermico è fissata al 3%I dati raccolti sono utili per stimare le proprietà ottiche dei fantocci tramite la simulazione Monte Carlo inversa. Questi sono gli esempi dello spettro del coefficiente di dispersione ridotto medio calcolato e del coefficiente di assorbimento degli strati epidermico e dermico. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere eseguita in sei ore se è programmata correttamente.

Durante la realizzazione dei fantocci è importante ricordare di mantenere il materiale di base in un bagno a temperatura costante a 60 gradi Celsius. Eseguendo questa procedura, è possibile costruire fantocci a tre o quattro strati per esplorare altri argomenti come le rappresentazioni dei precedenti spettri di riflettanza per tessuti biologici con schemi più complicati. Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori nel campo dell'ottica biomedica per delegare nuovi modi di missili e sistemi ottici.

Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come creare un fantoccio ottico che imita il trasporto della luce nei tessuti biologici e di caratterizzare le sue proprietà ottiche. Non dimenticare che lavorare con il ditionito di sodio può essere pericoloso e che è necessario indossare attrezzature adeguate come occhiali, guanti e una maschera facciale durante la creazione di un fantasma dermico contenente il sangue ossigenato.