Экспериментальная часть. Используемое оборудование

Используемое оборудование

Оптические свойства образцов/фантомов биотканей определяются и исследуются с помощью спектрофотометрического прибора «OxiplexTS», (ISS Inc., США), имеющего следующие рабочие характеристики:

- частота модуляции интенсивности излучения – 110 МГц;

- длины волн источников зондирующего излучения – 692 нм и 834 нм;

- два измерительных канала: по 8 источников (лазерных диодов), по 4 - на каждую из двух длин волн, и по одному приемнику - фотоэлектронному умножителю (ФЭУ);

- кросскорреляционная частота приема излучения – 3-5 кГц;

- мультиплексирование источников по времени – от долей герц до 100 Гц;

- диаметр оптоволокна источника – 400 мкм, диаметр оптоволоконного кабеля приемника – 3 мм.

- относительная погрешность определения амплитуды не превышает 0,1 %; погрешность определения фазы – 0, 1 º

Внешний вид прибора представлен на рис. 4.

Рис. 4. Внешний вид прибора “OxiplexTS” (ISS, Inc., США)

Принцип действия и технические характеристики “OxiplexTS” приведены в [3,10].

В используемом в работе гибком датчике (рис. 5) оптоволокна источников размещены линейно на четырех расстояниях от приемного жгута (2,0 см, 2,5 см, 3,0 см и 3,5 см, что соответствует глубине зондирования образцов/фантомов примерно от 7 мм до 17 мм), по две длины волны (692 нм и 834 нм) на каждое расстояние, что позволяет реализовать многодистантный подход с мультиплексированием по времени 8 источников излучения (лазерных диодов).

Рис.5. Оптоволоконный многодистантный датчик (слева), стандартные калибровочные

блоки фирмы ISS, Inc. (в центре между двумя фантомами) и контейнеры с твердыми фантомами биотканей, изготовленными на основе водного геля, без добавления туши в качестве поглотителя (белый, справа) и с добавлением бриллиантового зеленого в качестве поглотителя

Для калибровки используются стандартные силиконовые блоки (ISS, Inc.) с добавлением в определенных концентрациях порошка оксида титана (TiO₂) в качестве рассеивателя и порошка графита в качестве поглотителя (рис. 5). Оптические параметры калибровочных блоков приведены в таблице 2. Блок “1” имеет большее поглощение, но меньшее рассеяние на длинах волн 692 нм и 834 нм, по сравнению с блоком “2”. В соответствии с инструкцией по эксплуатации “OxiplexTS”, перед измерениями на фантомах или биологических объектах рекомендуется проводить калибровку прибора на блоке с оптическими параметрами, близкими к параметрам исследуемой среды.

Таблица 2.

Оптические параметры калибровочных блоков

Встроенное программное обеспечение прибора «OxiplexTS» позволяет регистрировать в мониторном режиме и анализировать следующие оптические параметры: АС, DC, φ, μ_a и μ_s’, - и ряд производных параметров, применяемых в тканевой оксиметрии

Методика измерений

Методика измерений при экспериентальном исследовании образцов/фантомов биотканей включает следующие этапы:

1) калибровку прибора «Oxiplex TS» в соответствии с инструкцией по эксплуатации на блоке с известными оптическими параметрами (μ _a и μ _s ');

2) установку оптического датчика на поверхности исследуемого образца, плотное прижатие гибкого датчика к поверхности фантома с помощью деревянного бруска и закрепление с помошью эластичного жгута, обёртывание фантома с закрепленным датчиком плотной чёрной материей;

3) регистрацию и запись в файл параметров рассеянного в исследуемом образце в обратном направлении излучения и расчетных оптических параметров образца: 1) AC и DC для разных расстояний между источником и приёмником с учетом и без учета калибровочных коэфициентов (для регистрации экспоненциального затухания интенсивности излучения в образце); 2) μ _a и μ _s ' для длин волн 692 нм и 834 нм.

Выполнение работы

1. Изучить материал данного методического пособия.

2. Ознакомиться с инструкцией по эксплуатации прибора «Oxiplex TS» (ISS, Inc.).

3. Включить прибор за 15-30 мин. до выполнения калибровки и проведения измерений, соблюдая необходимые меры безопасности и инструкцию по эксплуатации.

4. Провести калибровку прибора, установить датчик на исследуемом образце и выполнить измерения в соответствии с методикой измерений.

5. Проанализировать полученные данные, сделать выводы, оформить отчёт.