Özel tabanlı doku optik hayaletler diffüz yansıma spektroskopisi için taklit

Bu füze, dağınık reflektör spektroskopisine dayalı optik füzelerin geliştirilmesi gibi Biyomedikal Optik alanındaki temel sorunların ele alınmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, dağınık reflektör hayaletinin canlı, yakın kızılötesi ışın beyin bölgesine görünmeyen biyolojik dokuların kolayca bulunabilen malzemeler kullanılarak temsil edilebilmesidir. Tek katmanlı jel fantomların oluşturulması, kalıpların kullanılmasını gerektirir.

Epidermal fantom kalıbı, U şeklinde kesilmiş bir milimetre kalınlığında akrilik plakadan oluşur. İlk plakayı kaplamak için milimetre kalınlığında bir akrilik plaka boyutu da vardır. Bu plaka kalıbın bir tarafını oluşturur.

İki milimetre kalınlığındaki ikinci bir plaka, kalıbın diğer tarafını oluşturur. Bileşenler yerindeyken, beş klips kullanarak sabitleyin. Dermal fantom kalıbını, iki-iki milimetre kalınlığındaki plakalar arasında beş milimetre kalınlığında U-şekilli bir akrilik plaka ile benzer şekilde oluşturun.

Bu parçaları klipslerle sabitleyin. Temel malzemenin üretilmesi, tuzlu su çözeltisi ve Agaroz tozu gerektirir. Bir tencereye 500 mililitre tuzlu su koyun.

Daha sonra yavaşça beş gram agaroz ekleyerek karıştırın. Bir termometre ekleyin ve tencereyi beş dakika boyunca 1000 watt ayarında sıcak bir tabağa yerleştirin. Karışım kaynadıktan sonra, ısıyı üç dakika kısık ateşe getirin.

Karışımı bir kaba dökmeden önce yaklaşık 70 santigrat dereceye kadar soğumasını bekleyin. 30 dakika boyunca 60 santigrat derecede sabit bir sıcaklık banyosunda tutun. Epidermisteki melanin, epidermal fantomdaki bir kahve çözeltisi ile taklit edilir.

Bunu, dört mililitre demlenmiş kahveyi ve 16 mililitre salini bir cam şişede karıştırarak oluşturun. Daha sonra, şeffaf bir plastik bardağa beş mililitre lipit emülsiyonu koyun ve 10 mililitre kahve çözeltisi ekleyin. 35 mililitre temel malzeme eklerken karışımı karıştırın.

Epidermal fantom kalıbını hazırlayın ve karışımı bir şırıngaya aspire edin. Kabarcık oluşumunu önleyerek karışımı kalıba yavaşça enjekte edin. Bu doldurulmuş kalıp, jeli oluşturmak için soğutulmaya hazırdır.

20 dakika boyunca beş santigrat derecede soğutulmaya bırakın. Soğutma bittiğinde klipsleri kalıptan çıkarın. Çıkarmak için akrilik parçalardan birini dışarı doğru kaydırın.

Bir milimetre kalınlığındaki katılaşmış jel fantomu kalıptan çıkarın. Fantomu istenen boyutta kesmek için cerrahi bir neşter kullanın. Ardından, jel fantomu iki cam slayt arasına yerleştirin ve tutun.

Şeffaf plastik bir kapta beş mililitre lipit emülsiyonu ile başlayın. Oksijenli kan için bütün at kanı ekleyin. Ardından, temel malzemeyi eklerken karışımı karıştırın.

Dermal fantom kalıbını hazırlayın ve karışımı bir şırıngaya aspire edin. Karışımı yavaşça kalıba enjekte edin ve kabarcık oluşturmaktan kaçının. İşte kalıp doldurulduktan ve soğumaya hazır hale geldikten sonra.

Kalıbı 20 dakika boyunca beş santigrat derecede soğutulmaya alın. Soğuduktan sonra kalıbı geri alın ve klipsleri ve bir dış akrilik parçayı çıkarın. Açıkta kalan beş milimetre kalınlığındaki katılaşmış jel fantomu kalıptan çıkarın.

İstenilen boyutta kesmek için cerrahi bir neşter kullanın. Fantomu iki cam slayt arasına yerleştirin ve tutun. Oksijensiz fantom için, oksijenli bir kan fantomu ile başlayın.

Kanın oksijenini gidermek için sodyum ditiyonit çözeltisini fantomun üzerine damlatmak için bir şırınga kullanın. Kurumasını önlemek için fantomu iki cam sürgü arasına yerleştirin ve tutun. Elde edin ve epidermal ve bir dermal fantom.

Optik bağlantıya yardımcı olmak için dermal fantomun üzerine 0.1 mililitre salin solüsyonu damlatın. Ardından epidermal fantomu dermal fantom ve salin solüsyonunun üzerine yerleştirin. Katmanlar arasındaki hava kabarcıklarını dışarı itmek için yüzeyi okşayın.

Kurumasını önlemek için iki katmanlı fantomu iki cam slayt arasına yerleştirin. Yansıma spektrumlarını ölçmek için cihazı kurun. Ölçümlerin anahtarı, bir tarafında numune tutucu bulunan entegre bir küredir.

Diğer tarafta bir ışık tuzağı ve gelen ışık için bir giriş portu vardır. Bir spektrometre, kürenin dedektör portundan bir optik fiber ile ışığı toplar. Bu şema, kuruluma genel bir bakış sağlar.

Işığın küreye girmesini önlemek için kullanılmayan bağlantı noktalarının takılı olduğunu unutmayın. Işık kaynağı, ışığı numuneye odaklamak için akromatik lens kullanan bir ışık kılavuzuna sahip 150 watt halojen lambadır. Halojen lambayı açın.

Isınırken, entegre kürenin numune portuna gidin. Orada, numune tutucuya standart bir beyaz difüzör yerleştirin ve bir ölçüm için hazırlanın. Spektrometre entegrasyon süresini ayarlayın ve bir referans spektrumu kaydedin.

Fantomlardan birini numune tutucuya götürün. Hala iki cam slayt arasına sıkıştırılmış olan fantomu numune yuvasına yerleştirin ve başka bir ölçüm için hazırlanın. İletilen bir spektrumu ölçün ve verileri bir dosyaya kaydedin.

Geçirgenlik spektrumlarını ölçmek için, kurulumu bu şemayla tutarlı olacak şekilde değiştirin. Işığın artık numune portundaki numune aracılığıyla entegre küreye girdiğine dikkat edin. Diğer bağlantı noktaları takılı.

Bu, geçirgenlik spektrumlarını ölçmek için hazır entegre küredir. Bir ölçüm için, numune tutucusundaki iki cam slayt arasına sıkıştırılmış bir fantom yerleştirin. Ölçümü gerçekleştirin ve verileri kaydedin.

Bu spektrumlar, %3'lük bir konsantrasyona sahip dermal tabakada oksijenli kan içeren iki katmanlı bir fantomdan alınmıştır Spektrumlar, epidermal tabakada iki farklı kahve çözeltisi konsantrasyonuna sahip numuneler içindir. Melanini taklit eden kahve çözeltisi arttıkça yaygın yansıma azalır. Bu özellikle kısa dalga boylarında fark edilir.

İşte epidermal tabakada %7'lik sabit bir kahve çözeltisi konsantrasyonu ve dermal tabakada değişen bir kan konsantrasyonu için spektrumlar. Hemoglobinin güçlü ışık emilimi, 500 ila 600 nanometre aralığındaki spektrumlardaki farklılıkları açıklar. Yaygın yansıma spektrumları kanın oksijenlenme durumuna göre farklılık gösterir.

Bu spektrumların her biri için, epidermal tabakadaki kahve çözeltisi konsantrasyonu %7'de sabitlenir ve dermal tabakadaki kan konsantrasyonu %3'te sabitlenirToplanan veriler, ters Monte Carlo simülasyonu yoluyla fantomların optik özelliklerini tahmin etmek için kullanışlıdır. Bunlar, hesaplanan ortalama indirgenmiş saçılma katsayısı spektrumunun ve epidermal ve dermal tabakaların absorpsiyon katsayısının örnekleridir. Bir kez ustalaştıktan sonra, bu teknik doğru şekilde programlanırsa altı saat içinde yapılabilir.

Fantomları yaparken, temel malzemeyi 60 santigrat derecede sabit bir sıcaklık banyosunda tutmayı unutmamak önemlidir. Bu prosedürü yaparak, daha karmaşık şemalara sahip biyolojik dokular için önceki yansıma spektrumlarının temsilleri gibi diğer konuları keşfetmek için üç veya dört katmanlı fantomlar oluşturulabilir. Geliştirildikten sonra, bu teknik, Biyomedikal Optik alanındaki araştırmacıların yeni optik füzeler ve sistemler için yetki devretmelerinin yolunu açtı.

Bu videoyu izledikten sonra, biyolojik dokularda ışık taşınmasını taklit eden bir optik fantomun nasıl oluşturulacağını ve optik özelliklerini karakterize etmeyi iyi anlamalısınız. Sodyum ditiyonit ile çalışmanın tehlikeli olabileceğini ve oksijenli kanı içeren dermal bir fantom yapılırken google, eldiven ve yüz maskesi gibi uygun ekipmanların takılması gerektiğini unutmayın.