Name: Agarose 기반 조직 확산 반사율 분광학에 대 한 광학 환영을 흉내 낸 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-22T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 25 s
Description: 학습하세요 아가로즈 기반 조직 모방 광학 팬텀 제작 및 적분구를 이용한 확산 반사 분광법으로 광학 특성을 측정하는 방법입니다. 이 기술은 생물의학 광학 연구에 활용됩니다.

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이 작품의 일부는 선진적인 일본 사회에서 Scientific Research (C)에 대 한 과학의 승진 (25350520, 22500401, 15 K 06105) 및 미국 육군 ITC-PAC 연구와 개발 프로젝트 (FA5209-15-P-0175, FA5209-16-P-0132)에 대 한 지원 했다.

1. 기존의 확산 총 투과율 및 반사율 분 광 시스템의 건설
참고: 확산 반사율 및 광대역 백색 광원, 라이트 가이드, achromatic 렌즈, 통합 영역, 샘플 홀더, 광섬유, 그리고 멀티 채널 분석기를 사용 하 여 총 투과율 스펙트럼에 대 한 측정 시스템을 구성 합니다. 라이트 트랩의 역할 반사율 스펙트럼에서 반사 반사 구성 요소를 제거 하는 것입니다. 장착 플레이트와 사 개 포트에 대 한 샘플을 보유 하 고 스프링 클램프 어셈블리 통합 분야의 샘플 홀더에 의하여 이루어져 있다. 사 개 및 스프링 클램프 어셈블리 샘플 홀더에서 제거 되 고 발포 폴리스 티 렌의 손으로 만든 입방 받침대 대신 장착 플레이트에 연결. 그림 1a 와 1b, 광학 부품의 레이아웃 수 참조할 확산 반사율 측정 및 총 투과율 측정에 대 한 건축 절차에 대 한 각각.
<ol><li>분석기 및 제공 하는 범용 직렬 버스 (USB) 케이블을 사용 하 여 개인용 컴퓨터를 연결 합니다.</li>
	<li>통합 영역의 검출기 포트에 포트 어댑터를 연결 합니다. 분석기 및 광섬유를 사용 하 여 통합 구 포트 어댑터를 연결 합니다. 150 W 할로겐 램프 광원 및 조명 가이드 연결.</li>
	<li>통합 분야의 샘플 포트 샘플 홀더를 연결 합니다. 확산 반사율 측정을 수행할 때 빛 함정 통합 분야의 적절 한 포트에 연결 합니다. 라이트 가이드와 achromatic 렌즈는 샘플 을 통해 조명 하는 할로겐 램프 광원을 켭니다.</li>
	<li>분석기의 운영 소프트웨어를 엽니다.</li>
</ol>2입니다. 아크릴 형의 준비
참고: 두 개의 직사각형 아크릴 조각 및 U 자 모양 아크릴 조각으로 구성 된 아크릴 형 단층 젤 팬텀 만들려고 생성 됩니다. 그림 2 는이 건설 절차를 참조할 수 있습니다.
<ol><li>두 개의 직사각형 아크릴 조각 2 mm 두께 아크릴 판에서 선택적 크기를 잘라.</li>
	<li>옵션 크기가 1 mm 두께 아크릴 판에서 아크릴 조각을 잘라. 1 m m 두꺼운 표 피 환영을 금형에 사용할 U 모양 조각 된다 그래야 1 m m 두께 아크릴 조각을 잘라.</li>
	<li>옵션 크기가 5 mm 두께 아크릴 판에서 아크릴 조각을 잘라. U 자 모양의 조각 5-m m 두꺼운 피부 환영을 몰드로 사용 된다 그래야 5 mm 두께 아크릴 조각을 잘라.</li>
	<li>금속 파일을 사용 하 여 각 아크릴 조각에서 모든 털을 제거 합니다.</li>
	<li>1 m m 두께 U 자 모양의 조각을 두 2 mm 두께 아크릴 조각를 5 폴드 백 클립으로 고정 하 여 상피 유령 형을 확인 합니다.</li>
	<li>5 mm 두께 U 자 모양의 조각을 두 2 mm 두께 아크릴 조각를 5 폴드 백 클립으로 고정 하 여 피부 유령 형을 확인 합니다.</li>
</ol>3입니다. 기본 재료의 준비
<ol><li>0.9% (w/v)는 포드에 NaCl 표준 염 분의 500 mL를 넣어. 천천히 응집 방지를 혼합 교 반 하면서 agarose 분말의 5 g을 추가 합니다.</li>
	<li>5 분에 대 한 1000 W 전원 설정 전기 요리 히터에 의해 agarose 분말과 염 분의 혼합물을 열.</li>
	<li>혼합물의 종 기, 일단 3 분 동안 낮은 열에 혼합물을 유지.</li>
	<li>약 70 ° c.의 온도에 혼합물을 냉각 그런 다음 컨테이너에 혼합물을 부 어 하 고 유령 하기 전에 30 분 동안 60 ° C에서 일정 한 온도 목욕에 계속.</li>
</ol>4. 피부를 흉내 낸 광학 환영의 준비
참고: 커피 솔루션은 멜 라 닌의 흡수 스펙트럼을 모방 하는 데 사용 됩니다. 커피 솔루션 melanoidin 라는 갈색 안료를 포함 되어 있습니다. 흡수 스펙트럼 melanoidin의 멜 라 닌10의 수를 보고 되었습니다.
<ol><li>
표 피 팬텀 준비
	<ol>
<li>커피 메이커 저수지에 순수한 물 100 mL를 붓으십시오. 커피 메이커 바구니에 필터를 배치 합니다. 필터에 원두 커피의 24 g을 추가 합니다. 켜고 커피 메이커 양조 시작 brew 단추를 누릅니다.</li>
		<li>커피 솔루션 유리 병에 양조 커피와 염 분의 16 mL 4 mL를 넣어.</li>
		<li>지질 에멀젼 (예를 들어, intralipid 10%)의 5 mL을 넣어 10 ml는 투명 한 플라스틱 컵에 커피 솔루션의. 천천히 교 반 하면서이 혼합물에 기본 물자의 35 mL를 추가 합니다.</li>
		<li>주사기로 혼합물을 발음 하 고 어떤 거품 형성을 피하고 있는 동안 표 피 유령 형으로 그것을 천천히 주사. 20 분 동안 5 ° C에 혼합물을 포함 하는 아크릴 금형을 냉각 한다.</li>
		<li>금형에서 폴드 백 클립을 제거 합니다. 슬라이드 바깥쪽 아크릴 조각 중 고 금형에서 제거 합니다. 1 m m 두께 응고 젤은 금형 팬텀 고 수술 메스를 사용 하 여 원하는 크기로 잘라.</li>
		<li>장소 두 슬라이드 유리 사이 젤 팬텀을 누르고 있습니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
산소를 혈액을 포함 하는 피부 팬텀 준비
	<ol>
<li>지질 유화 액 5.0 mL 및 45%가 전체 말 혈액의 0.4 mL 고 투명 플라스틱 컵에 넣어. 천천히 혼합 교 반 하면서 기본 물자의 44.6 mL를 추가 합니다.</li>
		<li>주사기로 혼합물을 발음 하 고 주사 천천히 피부 팬텀 금형에 어떤 거품 형성을 피하고 있는 동안. 20 분 동안 5 ° C에 혼합물을 포함 하는 아크릴 금형을 냉각 한다.</li>
		<li>금형에서 폴드 백 클립을 제거 합니다. 슬라이드 바깥쪽 아크릴 조각 중 고 금형에서 제거 합니다. 5 mm 두께 응고 젤은 금형 팬텀 고 수술 메스를 사용 하 여 원하는 크기로 잘라.</li>
		<li>장소 두 슬라이드 유리 사이 젤 팬텀을 누르고 있습니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Deoxygenated 혈액을 포함 하는 피부 팬텀 준비
	<ol>
<li>팬텀 유리 접시 (4.2.3 단계)에서 산소를 혈액을 포함 하는 피부 젤 넣어.</li>
		<li>20 mL 유리병에 식 염 수로 나트륨 dithionite (나2S2O4)의 1 g을 분해.</li>
		<li>팬텀에 혈액 deoxygenate를 주사기를 사용 하 여 팬텀에 나2S2O4 솔루션의 0.05 g/mL를 추가 합니다.</li>
		<li>장소 밖으로 건조 방지 하기 위해 두 개의 슬라이드 유리 사이 팬텀을 누르고 있습니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
2 층 팬텀 준비
	<ol>
<li>표 피 및 진 레이어 간의 광 결합 되도록 피부 팬텀에 염 분의 0.1 mL 드롭. 피부 팬텀에 상피 팬텀을 놓습니다.</li>
		<li>어떤 기포 레이어 간에 존재 하는 경우 밀어 그들 밖으로 손가락 끝을 가진 2 층 팬텀의 표면을 쓰 다듬어에 의해.</li>
		<li>그것은 밖으로 건조를 방지 하기 위해 두 개의 슬라이드 안경 사이 2 층 팬텀을 잡으십시오.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5입니다. 확산 반사율 스펙트럼의 수집
<ol><li>
어두운 스펙트럼의 수집 참고: 전 하 결합 소자 (CCD) 센서는 분석기에 입사광에 대 한 응답에서을 생성 하는 전기 신호에 따라 빛의 강도 추정할 수 있다. 그러나, 어두운 잡음37 독립적인 광자에 의해 생성 된 신호는 하지만 센서는 빛을 감지 하지 않는 경우에 장치 온도에 따라 달라 집니다 있다. 정확 하 게 측정 하려면 빛의 스펙트럼 강도, 어두운 전류 신호 한다 어두운 스펙트럼으로 측정 되며 다음 샘플 스펙트럼에서 뺍니다. 어두운 스펙트럼은 스펙트럼 빛 경로 차단와 함께 찍은.<ol>
<li>통합 영역 확산 반사율 측정 (그림 1a)에 대 한 최적의 위치에 배치 합니다.</li>
		<li>할로겐 램프 광원을 해제 합니다. 포트 플러그 또는 차폐 플레이트를 사용 하 여 분 광 계에 빛 경로 차단 합니다.</li>
		<li>어두운 스펙트럼을 저장 하려면 파일 메뉴에서 어두운 저장 명령을 선택 합니다.</li>
		<li>측정된 샘플 스펙트럼 (아래 참조)에서 어두운 스펙트럼을 파일 메뉴에서 빼기 어두운 스펙트럼 명령을 선택 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
참고 스펙트럼의 취득 참고: 광원, 라이트 가이드, achromatic 렌즈, 광섬유, 분석기, 등이 실험에 사용 되는 부품의 광학 속성 있다 그들의 자신의 파장 의존. 따라서, 이러한 광학 부품을 통과 하는 빛의 스펙트럼 강도 참조 스펙트럼으로 측정 되어야 한다. 확산 반사율 스펙트럼의 측정을 위한 참조 스펙트럼 광원에서 빛으로 조명 표준 흰색 디퓨저와 함께 찍은 스펙트럼이 이다.<ol>
<li>할로겐 램프 광원 전원 버튼을 눌러 켭니다. 워밍업-참조 스펙트럼을 취득 하기 전에 적어도 10 분 동안 램프.</li>
		<li>통합 분야의 샘플 포트에서 표준 흰색 디퓨저 (예, Spectralon)를 배치 합니다.</li>
		<li>계의 통합 시간 피크 신호 강도 분석기 강도 최대의 약 75% 분석기 운영 소프트웨어에 드롭-다운 목록에서 적당 한 값을 선택 하 여 조정 합니다.</li>
		<li>참조 스펙트럼을 저장 하 고 파일 메뉴에서 참조를 저장 명령을 선택 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
샘플 스펙트럼의 취득 참고: 샘플의 확산 반사율 스펙트럼은 취득 하 고 같은 인수 조건을 사용 하 여 개인 컴퓨터의 하드 드라이브에 저장.<ol>
<li>표 피 팬텀 샘플 포트에 두 개의 슬라이드 안경으로 샌드위치를 놓습니다. 확산 반사율 스펙트럼 파일에 저장 하려면 파일 메뉴에서 저장 명령을 선택 합니다.</li>
		<li>반복 단계 5.3.1 고 2 층은 피부에 대 한 환영 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>6입니다. 총 투과율 스펙트럼의 인수
<ol><li>
어두운 스펙트럼의 수집 참고: 센서는 분석기에 입사광에 대 한 응답에서을 생성 하는 전기 신호에 따라 빛의 강도 추정할 수 있다. 그러나, 어두운 잡음을 광자에 의해 생성 된 신호는 독립적 이지만 센서는 빛을 감지 하지 않는 경우에 장치 온도에 따라 달라 집니다 있다. 정확 하 게 측정 하려면 빛의 스펙트럼 강도, 어두운 전류 신호 한다 어두운 스펙트럼으로 측정 되며 다음 샘플 스펙트럼에서 뺍니다. 어두운 스펙트럼은 스펙트럼 빛 경로 차단와 함께 찍은.<ol>
<li>통합 영역 총 투과율 측정 (그림 1b)에 대 한 최적의 위치에 배치 합니다.</li>
		<li>통합 영역의 포트에서 라이트 트랩을 제거 하 고 포트에 포트 플러그 부착.</li>
		<li>할로겐 램프 광원을 해제 합니다. 통합 영역 포트 플러그를 사용 하 여 또는 차폐 판에 빛 경로 차단 합니다.</li>
		<li>어두운 스펙트럼을 저장 하려면 파일 메뉴에서 어두운 저장 명령을 선택 합니다.</li>
		<li>측정된 샘플 스펙트럼 (아래 참조)에서 어두운 스펙트럼을 파일 메뉴에서 빼기 어두운 스펙트럼 명령을 선택 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
참고 스펙트럼의 취득 참고: 광원, 라이트 가이드, achromatic 렌즈, 광섬유, 분석기, 등이 실험에 사용 되는 부품의 광학 속성 있다 그들의 자신의 파장 의존. 따라서, 이러한 구성 요소를 통해 전달 하는 빛의 스펙트럼 강도 참조 스펙트럼으로 측정 되어야 한다. 총 투과율 스펙트럼의 측정을 위한 참조 스펙트럼 광원에서 빛은 직접 샘플 포트를 통해 통합 영역을 입력할 때 찍은 스펙트럼이 이다.<ol>
<li>할로겐 램프 광원 전원 버튼을 눌러 켭니다. 워밍업-참조 스펙트럼을 취득 하기 전에 적어도 10 분 동안 램프.</li>
		<li>계의 통합에 가장 큰 빛의 강도 표시는 최대의 약 75%는 신호는 분석기의 운영 소프트웨어에 통합의 드롭-다운 목록에서 적당 한 값을 선택 하 여 조절 값입니다.</li>
		<li>참조 스펙트럼을 저장 하 고 파일 메뉴에서 참조를 저장 명령을 선택 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
샘플 스펙트럼의 취득 참고: 샘플의 총 투과율 스펙트럼 인수 이며 동일한 인수 조건을 사용 하 여 개인 컴퓨터의 하드 드라이브에 저장 합니다.<ol>
<li>표 피 팬텀 샘플 포트에 두 개의 슬라이드 안경으로 샌드위치를 놓습니다. 총 투과율 스펙트럼 파일에 저장 하려면 파일 메뉴에서 저장 명령을 선택 합니다.</li>
		<li>반복 단계 6.3.1 고 2 층은 피부에 대 한 환영 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>7. 흡수 및 빛 산란 특성 예측
참고: 확산 반사율 스펙트럼 및 총 투과율 스펙트럼의 집합은 개인용 컴퓨터의 하드 드라이브에 저장 하 고 오프 라인 분석. 반대 몬테카를로 시뮬레이션8,38,,3940 다음는 흡수 계수 스펙트럼 µa(λ)와 감소 된 산란 계수 추정을 수행합니다 스펙트럼 µs'(λ). 이 역 몬테카를로 시뮬레이션에서에서 예상된 산란 계수 μs, 이방성 계수 g 0, 가정에서 감소 된 산란 계수 μs로 간주 됩니다 ' . 모두는 반사율과 투과율 데이터 단일 시뮬레이션 실행에 사용 됩니다. 이 프로토콜에 사용 되는 자세한 알고리즘은 이전 문학8,39에 알려졌다. 우리는 흡수 계수 스펙트럼 µa(λ)와 감소 된 산란 계수 스펙트럼 µs'(λ) 확산 반사율의 집합에서 표 피 층의 추정 스펙트럼 그리고 표 피 층에서 얻은 총 투과율 스펙트럼. 같은 방식으로, 우리가 예상 µa(λ)와 μs'(λ)는 피부에서 얻은 총 투과율 스펙트럼 확산 반사율 스펙트럼의 집합에서 피부 층의 레이어입니다.
<ol><li>몬테카를로 시뮬레이션에 대 한 입력된 파일을 엽니다.</li>
	<li>측정된 확산 반사율과 특정 파장 범위 400에서 700에서 총 투과율의 값 입력 nm 간격 10 nm-입력된 데이터 파일에. 입력된 데이터 파일에서 팬텀 두께 값을 입력 합니다.</li>
	<li>입력된 데이터 파일에 적절 한 값에 레이어의 굴절률 n 을 설정 (예를 들어, n = 1.33 550 nm). 입력된 데이터 파일에는 0을 이방성 계수 g 의 값을 설정 합니다.</li>
	<li>흡수 계수 μ를 입력된 데이터 파일에 적절 한 값을 산란 계수 μs 의 초기 값을 설정 (예를 들어, μ는 0.01 µs = = 0.1 ).</li>
	<li>역 몬테카를로 시뮬레이션 프로그램을 실행 합니다.</li>
	<li>입력된 파일 이름을 입력 하 고 시뮬레이션을 실행 합니다.</li>
	<li>출력 파일을 열고 반복 시뮬레이션 종료 후 µa 와 µs 의 최종 값을 확인 합니다.</li>
	<li>다른 원하는 파장 7.1-7.7 단계를 반복 합니다.</li>
</ol>

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</ol>

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이 프로토콜의 가장 중요 한 단계는 기본 재료의 온도 조절입니다. 58에서 60 ° c.에 배열 했다 기본 자료를 유지 하기 위해 온도 온도 70 ° C 이상, 지질 에멀젼과 전체 혈액의 변성 발생 합니다. 결과적으로, 팬텀의 광학 특성 저하 됩니다. 온도가 40 ° C 보다는 더 적은 인 경우에, 기본 재료 ununiformly gelled 것입니다 그리고, 따라서, 빛 산란 및 흡수 에이전트 배포 될 것입니다 heterogeneously 팬텀에. 기본 재료는 60 ° C에서 보관, 주사기와 suctioning 온도 낮춘 다. 혈액 솔루션에 추가 될 때 기본 물자의 온도 50 ° C에 낮춘 다.
이 문서에서 설명 하는 광학 환영입니다 일반적으로 더 이상 하루에 제한 된 짧은 유용한 수명에서 고통. 밀봉된 한 콘테이너에서 기본 물자와 팬텀을 캡슐화 하거나 방부 제를 사용 하 여 유용한 수명은 확장할 수 있습니다. 팬텀 1 m m 두께 표 피 레이어 인간의 표 피 두께 보다 큰 크...

광학 환영은 개체 생물 학적 조직의 광학 속성을 흉내 낸 하 고 생물 의학 광학 분야에서 널리 사용 되었습니다. 그들은 살아있는 인간과 동물 조직의 산란 및 흡수 계수 등의 광학 속성을 일치 되도록 설계 되었습니다. 광학 환영은 일반적으로 다음과 같은 목적을 위해 사용 됩니다: 생물학 조직, 새로 개발된 된 광 시스템 디자인, 품질 및 성능 비교 기존 시스템의 성능 평가 보정 빛 전송 시뮬레이션 사이 시스템, 및 광학 속성1,2,3,,45척도를 광학 방법의 능력을 확인 합니다. 따라서, 쉽게--get 물질, 간단한 제조 공정, 높은 재현성 및 광 안정성은 광학 환영을 만드는 필요 합니다.
다양 한 형태의 수성 현 탁 액6, 젤라틴 등 서로 다른 기본 재료로 광학 환영 젤7, agarose 젤8,,910, polyacrylamide 젤11, 수 지12, 13,,1415,16, 그리고 실리콘 방 온도가 무제17 이전 문학에서 보고 되었다. 그것은 젤라틴 및 alginate 기반 젤은 이종 구조18와 광학 환영에 대 한 유용한 보고 되었습니다. Alginate 팬텀 레이저 절제 연구 등 고 열 레이저 기반 연구18photothermal 효과 평가 하기 위한 적합 한 기계적 및 열 안정성이 있다. Agarose 젤 이종 구조를 조작 하는 능력 있고 그들의 기계적 및 물리적 특성은 오랜 시간18에 대 한 안정. 고 순도 agarose 젤 매우 낮은 탁도 있고 약한 광 흡수. 따라서, agarose 기반 환영의 광학 속성 쉽게 적절 한 빛 산란 및 흡수 하는 에이전트 설계 수 있습니다. 최근, 스 티 렌-에틸렌-부 틸 렌-스 티 렌 (SEBS) 블록 공중 합체19 및 폴 리 염화 비닐 (PVC) 젤20 보고 되었습니다에 대 한 흥미로운 가상 자료로 광학 및 photoacoustic 기법.
폴리머 스피어7,12,,2122, 티타늄 산화물 파우더1및 지질 유화 액23,,2425,26 우유 등 지질 에멀젼 검정 잉크27,28 및 분자 염료29,30 는 빛 흡수로 사용 하는 반면 산란 요원으로 사용 됩니다. 장기는 적혈구에 산소와 deoxygenated 헤모글로빈의 흡수에 의해 지배 된다 대부분 생활의 반사율 스펙트럼 확산 한다. 따라서 헤모글로빈 솔루션31,32 와 전체 혈액8,9,10,,3336 으로 자주 사용에 빛 흡수는 확산 반사율 분광학 및 multispectral 이미징에 대 한 환영.
이 문서에서 설명 하는 방법은 광 속성의 특성을 흉내 낸 생물 학적 조직의 빛 전송 광학 팬텀을 만드는 데 사용 됩니다. 예를 들어, 한 2 층 광 팬텀 mimicking 광학 속성 인간의 피부 조직의 시연입니다. 대체 기술을 통해이 방법의 장점은 보이는 가까운 적외선 파장 영역으로 그것을 사용 하 여 쉽게 사용할 수 있도록 단순에 생활 생물 학적 조직의 확산 반사율 스펙트럼을 나타낼 수 재료 및 기존의 광학 기기입니다. 따라서,이 방법으로 만든 광학 환영 확산 반사율 분광학 및 multispectral 영상에 따라 광학 방법의 개발을 위해 유용할 것 이다.

<table><tbody><tr><td>150-W 할로겐 램프 광원</td><td>Hayashi Watch Works Co., Ltd, Tokyo, Japan</td><td>LA-150SAE</td><td></td></tr><tr><td>라이트 가이드</td><td>Hayashi Watch Works Co., Ltd, Tokyo, Japan</td><td>LGC1-5L1000</td><td></td></tr><tr><td>Integrating Sphere</td><td>Labsphere Incorporated, North Sutton, NH, USA</td><td>RT-060-SF</td><td></td></tr><tr><td>포트 어댑터</td><td>Labsphere Incorporated, North Sutton, NH, USA</td><td>PA-050-SMA-SF</td><td></td></tr><tr><td>라이트 트랩</td><td>Labsphere Incorporated, North Sutton, NH, USA</td><td>LTRP-100-C</td><td></td></tr><tr><td>Spectralon white standard with 99% diffuse reflectance</td><td>Labsphere Incorporated, North Sutton, NH, USA</td><td>SRS-99-020</td><td></td></tr><tr><td>Optical fiber</td><td>Ocean Optics Inc., Dunedin, Florida, USA</td><td>P400-2-VIS-NIR</td><td></td></tr><tr><td>Miniature fiber optic spectrometer</td><td>Ocean Optics Inc., Dunedin, Florida, USA</td><td></td><td></td>USB2000</tr><tr><td>무채색 렌즈</td><td>Chuo Precision Industrial Co., Ltd, Tokyo, Japan</td><td>ACL-50-75M</td><td></td></tr><tr><td>Intralipid</td><td>Fresenius Kabi AB, 웁살라, 스웨덴</td><td>Intralipid 10%</td><td></td></tr><tr><td>Coffee (Blendy Mocha Blend Regular Coffee)</td><td>Ajinomoto AGF, Inc. Tokyo, Japan</td><td>사용할 수 없음</td><td></td></tr><tr><td>전혈</td><td>Nippon Bio-Test Laboratories Inc. 일본 사이타마현</td><td>0103-2</td><td></td></tr><tr><td>Agarose</td><td>Nippon Genetics Co., Ltd, Tokyo, Japan</td><td>NE-AG02</td><td></td></tr><tr><td>쿠킹 히터</td><td>TOSHIBA CORPORATION 일본 도쿄</td><td>HP-103K</td><td></td></tr></tbody></table>

agarose 기반 조직 확산 반사율 분광학에 대 한 광학 환영을 흉내 낸

Agarose-based Tissue Mimicking Optical Phantoms for Diffuse Reflectance Spectroscopy

이 프로토콜 agarose 기반 조직 흉내 낸 유령 개체를 확인 하는 방법을 설명 하 고 통합 영역을 기존의 광학 시스템을 사용 하 여 그들의 광학 속성을 확인 하는 방법을 보여 줍니다. 확산 반사율과 총 투과율 스펙트럼의 인수는 광대역 백색 광원, 라이트 가이드, achromatic 렌즈, 통합 영역, 샘플 홀더, 광 조사, 건설에 대 한 측정 시스템 및 멀티 채널 분석기입니다. 두 개의 직사각형 아크릴 조각 및 U 자 모양 아크릴 조각으로 구성 된 아크릴 형 전체 혈액 상피 팬텀과 피부 팬텀을 만들려고 생성 됩니다. 피부 팬텀에 나트륨 dithionite (나2S2O4) 솔루션의 응용 프로그램 deoxygenate 피부 팬텀에 배포 적혈구에서 헤모글로빈에 연구원을 수 있습니다. 흡수 계수 스펙트럼 µa(λ) 결정 하 역 확산 반사율 및 총 투과율 스펙트럼 분석기와 통합 영역에 의해 측정 몬테카를로 시뮬레이션 수행 및 산란 계수 스펙트럼 µs감소 ' (λ) 각 레이어의 팬텀. 인간의 피부 조직의 확산 반사율을 흉내 낸 2 층 팬텀도 늘어나고 피부 팬텀 상피 팬텀으로 시연 했다.

그림 3 감소 산란 계수와 상피 팬텀과 팬텀은 피부에 대 한 흡수 계수의 대표 예상된 스펙트럼을 보여준다. 그림 3 에 표시 된 결과 반사율과 투과율 스펙트럼의 10 측정의 평균입니다. 감소 된 산란 계수 μs' 는 광범위 한 분산 스펙트럼, 짧은 파장에서 더 높은 크기를 전시. 스펙트럼 기능 부드러운 조직의 일반적인 분산 스펙트럼에 해당합니다. 흡수 계수 μ는 상피 팬텀 자연 붕괴의 파장으로 기 하 급수적으로 증가, 비슷한 멜 라 닌의 흡수 스펙트럼. 표 피 유령 계층의 흡수 계수 스펙트럼과 멜 라 닌41 의 지 수 함수로 의해 적합 했다: <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/57578/5...

여기, 우리가 방법을 보여 줍니다 agarose 기반 조직 흉내 낸 광학 환영 만든 방법 그들의 광학 속성 통합 영역을 기존의 광학 시스템을 사용 하 여 결정 됩니다.

Agarose 기반 조직 확산 반사율 분광학에 대 한 광학 환영을 흉내 낸

This protocol describes how to make agarose-based tissue-mimicking phantoms and demonstrates how to determine their optical properties using a ...

이 미사일은 확산 반사 분광법을 기반으로 한 광학 미사일 개발과 같은 생물 의학 광학 분야의 주요 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 확산 반사체 유령이 근적외선으로 뇌 영역에 보이지 않는 생체 조직을 쉽게 구할 수 있는 재료를 사용하여 표현할 수 있다는 것입니다. 단층 겔 팬텀을 만들려면 금형을 사용해야 합니다.표피 팬텀 몰드는 U자형으로 자른 1mm 두께의 아크릴 판으로 구성됩니다. 첫 번째 플레이트를 덮는 밀리미터 두께의 아크릴 플레이트 크기도 있습니다. 이 플레이트는 금형의 한쪽 면을 형성합니다.두 번째 2mm 두께의 판이 금형의 다른 면을 형성합니다. 구성 요소가 제자리에 있으면 5개의 클립을 사용하여 고정합니다. 2-2mm 두께의 판 사이에 5mm 두께의 U자형 아크릴 판을 사용하여 피부 팬텀 몰드를 유사하게 구성합니다.클립으로 이 조각을 고정하십시오. 모재를 생산하려면 식염수와 아가로스 분말이 필요합니다. 냄비에 식염수 500ml를 넣으십시오.그런 다음 아가로스 5g을 천천히 넣으면서 저어줍니다. 온도계를 추가하고 냄비를 1000와트 설정의 핫 플레이트에 5분 동안 놓습니다. 혼합물이 끓으면 불을 약한 불로 3분 동안 돌립니다.혼합물을 용기에 붓기 전에 약 섭씨 70도의 온도로 식을 때까지 기다리십시오. 섭씨 60도의 항온 수조에 30분 동안 보관하십시오. 표피의 멜라닌은 표피 환상체의 커피 용액에 의해 모방됩니다.유리병에 4ml의 양조 커피와 16ml의 식염수를 섞어 만듭니다. 다음으로 투명 플라스틱 컵에 5ml의 지질 에멀젼을 넣고 10ml의 커피 용액을 추가합니다. 모재 35밀리리터를 첨가하면서 혼합물을 저어줍니다.표피 팬텀 몰드를 준비하고 혼합물을 주사기에 흡인합니다. 기포 형성을 피하면서 혼합물을 금형에 천천히 주입하십시오. 이 채워진 주형은 젤을 만들기 위해 냉각될 준비가 되었습니다.섭씨 5도에서 20분 동안 식히십시오. 냉각이 끝나면 금형에서 클립을 제거합니다. 아크릴 조각 중 하나를 바깥쪽으로 밀어 제거합니다.금형에서 1mm 두께의 응고 젤 팬텀을 가져옵니다. 외과용 메스를 사용하여 팬텀을 원하는 크기로 자릅니다. 그런 다음 두 개의 유리 슬라이드 사이에 젤 팬텀을 놓고 유지합니다.투명한 플라스틱 컵에 5ml의 지질 에멀젼으로 시작하십시오. 산소가 공급된 혈액의 경우 말 혈액을 통째로 첨가하십시오. 그런 다음 기본 재료를 추가하면서 혼합물을 저어줍니다.피부 팬텀 곰팡이를 준비하고 혼합물을 주사기로 흡인합니다. 혼합물을 금형에 천천히 주입하고 기포가 형성되지 않도록 합니다. 다음은 채워지고 냉각될 준비가 된 후의 금형입니다.금형을 섭씨 5도에서 20분 동안 냉각합니다. 냉각 후 금형을 회수하고 클립과 외부 아크릴 조각 하나를 제거합니다. 곰팡이에서 노출 된 5mm 두께의 응고 젤 팬텀을 가져 가라.외과용 메스를 사용하여 원하는 크기로 자릅니다. 두 개의 유리 슬라이드 사이에 팬텀을 놓고 잡습니다. 탈산소화된 팬텀의 경우 산소가 공급된 혈액 팬텀으로 시작하십시오.주사기를 사용하여 디티오나이트 나트륨 용액을 팬텀에 떨어뜨려 혈액의 산소를 탈산소화합니다. 팬텀이 건조되지 않도록 두 개의 유리 슬라이드 사이에 팬텀을 놓고 잡으십시오. 얻고 표피와 피부 팬텀.0.1ml의 식염수를 피부 팬텀에 떨어뜨려 광학 결합을 돕습니다. 그런 다음 피부 팬텀 및 식염수 용액 위에 표피 팬텀을 놓습니다. 표면을 스트로크하여 레이어 사이의 기포를 밀어냅니다.건조를 방지하기 위해 두 개의 유리 슬라이드 사이에 두 개의 겹이 있는 팬텀을 만드십시오. 반사율 스펙트럼을 측정하도록 장치를 설정합니다. 측정의 핵심은 한쪽에 샘플 홀더가 있는 적분구입니다.반대편에는 라이트 트랩과 입사광을 위한 입구 포트가 있습니다. 분광계는 구의 검출기 포트에서 광섬유로 빛을 수집합니다. 이 회로도는 설정에 대한 개요를 제공합니다.사용하지 않는 포트는 빛이 구로 들어오는 것을 방지하기 위해 연결되어 있습니다. 광원은 150와트 할로겐 램프로, 무채색 렌즈를 사용하는 광 가이드가 있어 샘플에 빛을 집중시킵니다. 할로겐 램프를 켭니다.따뜻해지면 적분구의 샘플 포트로 이동합니다. 거기에서 표준 흰색 디퓨저를 샘플 홀더에 놓고 측정을 준비합니다. 분광계 통합 시간을 조정하고 참조 스펙트럼을 저장합니다.팬텀 중 하나를 샘플 홀더로 가져갑니다. 두 개의 유리 슬라이드 사이에 끼워져 있는 팬텀을 샘플 포트에 놓고 다른 측정을 준비합니다. 전송된 스펙트럼을 측정하고 데이터를 파일에 저장합니다.투과율 스펙트럼을 측정하려면 이 회로도와 일치하도록 설정을 변경하십시오. 이제 빛은 샘플 포트의 샘플을 통해 적분구로 들어갑니다. 다른 포트는 연결되어 있습니다.이것은 투과율 스펙트럼을 측정할 준비가 된 적분구입니다. 측정을 위해 샘플 홀더의 두 유리 슬라이드 사이에 끼워진 팬텀을 놓습니다. 측정을 수행하고 데이터를 저장합니다.이 스펙트럼은 농도가 3%인 진피층에 산소가 공급된 혈액이 있는 2층 팬텀에서 비롯된 것입니다.스펙트럼은 표피층에 두 가지 다른 커피 용액 농도가 있는 샘플에 대한 것입니다. 확산 반사율은 멜라닌을 모방한 커피 용액이 증가함에 따라 감소합니다. 이것은 특히 짧은 파장에서 두드러집니다.다음은 표피층의 일정한 커피 용액 농도가 7%이고 진피층의 다양한 혈액 농도에 대한 스펙트럼입니다. 헤모글로빈의 강한 광 흡수는 500-600 나노미터 범위의 스펙트럼 차이를 설명합니다. 확산 반사 스펙트럼은 혈액의 산소화 상태에 따라 다릅니다.이러한 각 스펙트럼에 대해 표피층의 커피 용액 농도는 7%로 고정되고 진피층의 혈액 농도는 3%로 고정됩니다.수집된 데이터는 역 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 팬텀의 광학적 특성을 추정하는 데 유용합니다. 다음은 계산된 평균 감소된 산란 계수 스펙트럼과 표피층과 진피층의 흡수 계수의 예입니다. 이 기술은 일단 숙달되면 제대로 프로그래밍하면 6시간 안에 완료할 수 있습니다.팬텀을 만드는 동안 섭씨 60도의 항온 수조에서 기본 재료를 유지하는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 이 절차를 수행하면 3개 또는 4개의 레이어 팬텀을 구성하여 더 복잡한 회로도를 가진 생물학적 조직에 대한 이전 반사 스펙트럼의 표현과 같은 다른 주제를 탐색할 수 있습니다. 개발 후 이 기술은 생체 의학 광학 분야의 연구자들이 광학 미사일 및 시스템의 새로운 방법을 위임할 수 있는 길을 열었습니다.이 비디오를 시청한 후에는 생물학적 조직에서 빛 수송을 모방하는 광학 팬텀을 만들고 그 광학적 특성을 특성화하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 디티오나이트나트륨으로 작업하는 것은 위험할 수 있으므로 산소가 공급된 혈액이 포함된 피부 팬텀을 만드는 동안 구글, 장갑, 안면 마스크와 같은 적절한 장비를 착용해야 한다는 것을 잊지 마십시오.

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Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

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