Актуальность темы оптические приборы

Индивидуальный итоговый проект по теме «Оптическая голография в современной жизни человека»

Актуальность темы оптические приборы

Работа посвящена исследованию феномена голографии с научной точки зрения и воссозданию псевдоголографическое изображение с помощью четырехугольной усеченной призмы, собранной в домашних условиях.

Автором выдвинута идея о том, с развитием науки и техники человечество прошло путь от использования голографических изображений в кино и индустрии развлечений до создания полноценных голографических лекториев, в которых один человек может вести трансляцию с эффектом присутствия на многомиллионную аудиторию, находящуюся в разных концах света. Оцифровать разрушающиеся объекты культурного наследия для потомков, создать объемные изображения внутренних органов для будущих врачей — все это возможности голографии. Количество объектов дополненной реальности, которые окружают нас в повседневной жизни, растет с каждым днем. Чтобы взаимодействовать с этими объектами, важно понимать их сущность и происхождение, знать, как они работают. В своем проекте мы хотим исследовать истоки появления первых голографических изображений, понять принципы их работы и воссоздать собственное голографическое изображение в экспериментальных условиях.

Скачать:

Предварительный просмотр:

МУНИЦИПАЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ГИМНАЗИЯ № 1 г. БЛАГОВЕЩЕНСКА»

Итоговый индивидуальный проект

Тема: «Оптическая голография в современной жизни человека»

Предметная область: «физика»

Руководитель: Юдина Татьяна Анатольевна,

I.4. Применение и реализация голограмм 9

I.5. Развитие голографии в будущем 10

Оптика — раздел физики, в котором изучаются оптическое излучение (свет), его распространение и явления, наблюдаемые при взаимодействии света с веществом, — относится к числу наиболее старых и хорошо освоенных областей науки. Интерес к оптическим явлениям понятен. Около 85% информации об окружающем мире человек получает через зрение. Оптические явления воспринимаются совершенным оптическим прибором — человеческим глазом, который является основным орудием познания мира. Оптические явления всегда наглядны и поддаются количественному анализу. Очень многие основополагающие понятия, такие, как интерференция, дифракция, поляризация пришли в физику из оптики и в настоящее время широко используются в областях, далеких от оптики. Одним из таких разделов оптики является голография.

Цель проекта: Изучить феномен голографии с научной точки зрения и воссоздать псевдоголографическое изображение с помощью четырехугольной усеченной призмы, собранной в домашних условиях.

1. Изучить теорию голографии

2. Изучить принципы работы голографической пирамиды

3. Создать голографическую пирамиду в домашних условиях

С развитием науки и техники человечество прошло путь от использования голографических изображений в кино и индустрии развлечений до создания полноценных голографических лекториев, в которых один человек может вести трансляцию с эффектом присутствия на многомиллионную аудиторию, находящуюся в разных концах света. Оцифровать разрушающиеся объекты культурного наследия для потомков, создать объемные изображения внутренних органов для будущих врачей — все это возможности голографии. Количество объектов дополненной реальности, которые окружают нас в повседневной жизни, растет с каждым днем. Чтобы взаимодействовать с этими объектами важно понимать их сущность и происхождение, знать как они работают. В своем проекте мы хотим исследовать истоки появления первых голографических изображений, понять принципы их работы и воссоздать собственное голографическое изображение в экспериментальных условиях.

Примерно до середины XX столетия казалось, что оптика как наука закончила развитие. Однако в последние десятилетия в этой области физики произошли революционные изменения, связанные как с открытием новых закономерностей (принципы квантового усиления, лазеры), так и с развитием идей, основанных на классических и хорошо проверенных представлениях. Здесь, прежде всего, имеется в виду голография, которая значительно расширяет область практического использования волновых явлений и дает толчок теоретическим исследованиям.

Первая голограмма была получена в 1947 году Денешом Габором в ходе экспериментов по повышению разрешающей способности электронного микроскопа. Габор придумал само слово «голография», от греческого слова «holos» — «полный» и «graphe» — «пишу», которым хотел подчеркнуть полную запись оптических свойств объекта. Голограммы Габора отличались низким качеством, поскольку в качестве когерентного источника света Габор использовал единственно доступные ему газоразрядные лампы с очень узкими линиями в спектре испускания. Но это никак не уменьшает значения его работы, за которую автор получил Нобелевскую премию по физике в 1971 году.

Известный российский учёный Юрий Денисюк разработал метод записи отражающих 2-D голограмм на прозрачных фотопластинках, позволяющих записывать голограммы самого высокого качества.

В 1977 году Ллойд Кросс, американский ученый, создал мультиплексную голограмму – или, как мы говорим сегодня, изображение в 3-D формате. Такая голограмма принципиально отличается от всех остальных голограмм тем, что состоит из десятков или даже сотен отдельных плоских ракурсов, видимых под разными углами.

Мультиплексная голография превосходит по качеству все остальные способы создания объёмных изображений на основе отдельных ракурсов.

Голография — это один из способов регистрации информации. С ее помощью можно записывать, а потом воспроизводить изображения трехмерных объектов, которые похоже на реальные.

Голограмма фиксирует не само изображение предмета, а структуру отраженной от него световой волны, ее амплитуду и фазу. Для получения голограммы необходимо, чтобы на фотографическую пластинку одновременно попали два когерентных световых пучка: предметный, отраженный от снимаемого объекта, и опорный – приходящий непосредственно от лазера. Свет обоих пучков интерферирует, создавая на пластинке чередование очень узких темных и светлых полос – картину интерференции.

На экспонированной и проявленной, таким образом, пластинке отсутствует какое-либо изображение, однако его в зашифрованном виде содержит система интерференционных полос, и если голограмму просветить, как диапозитив, лазерным светом той же частоты, что была использована при записи, возникнет «восстановленная голограмма» – объемное изображение снятого предмета, словно висящего в пространстве. Меняя точку наблюдения, можно заглянуть за предметы на первом плане и увидеть детали, ранее скрытые от взгляда. Свет, проходя сквозь систему черно-белых полос голограммы, испытывает дифракцию и воспроизводит волновой фронт, исходивший от снятого предмета. Аналогичным образом лазерный луч, пропущенный сквозь отверстие очень малого диаметра, даст на фотопластинке, поставленной за отверстием, систему колец, так называемые «кольца Френеля». А световой пучок, проходящий сквозь их изображение — «зонную пластинку», сойдется в точку. Кольца Френеля представляют собой простейшую голограмму – голограмму точки.

голографической пирамиды и ее создание

Для того чтобы изготовить голографическую картину своими руками, требуется современное дорогостоящее, труднодоступное оборудование. Поэтому мною было решено изготовить мультиплексную 3D-голограмму с помощью самодельной пирамиды.

Голографическая пирамида — это устройство, которое позволяет создавать трёхмерные изображения внутри прозрачного визора — пирамиды. Принцип её действия основан на псевдоголографии — отражении изображения, созданного по специальной раскладке по количеству сторон пирамиды на черном фоне. Голографическая 3D-пирамида представляет собой проекционную поверхность, на которую проецируется созданное по специальной раскладке видео или изображение.

Пирамида дает плоское отображение действительных предметов, когда ее прозрачная поверхность преломляет попадающий на него свет, так получается эффект объемности. В голографической пирамиде можно продемонстрировать любой объект, предварительно спроектировав его в 3D.

Голограмма, которую мы получаем в собранной мною голографической установке, представляет собой четыре плоских изображения одного объекта, созданные с четырех различных сторон. Эти четыре изображения, попадая в одну точку, воспринимаются человеческим глазом как единое объемное изображение. Процесс получения одного из этих четырех изображений аналогичен процессу получения изображения в плоском зеркале.

Большинство зеркал делают из листов стекла, задняя сторона которых покрыта тонким слоем отражающих материалов или металлов, в том числе серебра. Мы видим все вокруг, потому что световые волны отражаются от объектов и попадают нам в глаза, создавая образы, которые распознает наш мозг. Но такое двойное отражение создает странный эффект – все кажется повернутым в обратную сторону. Если мы, например, поднесем к зеркалу раскрытую книгу, то увидим напечатанный в ней текст не слева направо, а, наоборот, справа налево. Таким же образом создается голограмма: четыре части видео отражаются в четырех гранях призмы, сливаясь в одно объемное изображение. Наилучшего качества изображения можно достичь, когда голограмма рассматривается в затемненном помещении.

В сети Интернет я нашла несколько готовых видео, обработанных с помощью компьютерных программ для создания мультиплексных голограмм и представляющих собой четыре изображения одного объекта с разных сторон. Изображения для голограммы должны быть исключительно на черном фоне.

I.4. Применение и реализация голограмм

Наиболее широкое применение голография находит в науке и технике. Голографическими методами контролируют точность изготовления изделий сложной формы, исследуют их деформации и вибрации. Для этого деталь, подлежащую контролю, облучают светом лазера, и отраженный свет пропускают сквозь голограмму эталонного образца. При отклонении размеров от эталонных, искажении формы и появлении поверхностных напряжений возникают полосы интерференции, число и расположение которых характеризует степень отличия изделия от образца или величину деформаций. Аналогичным образом исследуют обтекание тел потоками жидкости и газа: голограммы позволяют не только увидеть в них вихри и области уплотнений, но и оценить их интенсивность.

Голографическими методами можно распознавать образы, т.е. искать объекты, идентичные заданному, среди множества других, похожих на него. Такими объектами могут быть геометрические фигуры, фотографии людей, буквы или слова, отпечатки пальцев. На пути лазерного луча устанавливают сначала кадр, на котором может находиться искомый объект, а за ним – голограмму этого объекта. Появление яркого пятна на выходе говорит, что объект в кадре присутствует. Такая оптическая фильтрация может производиться автоматически и с большой скоростью.

Методами акустической голографии удается получать объемные изображения предметов в мутной воде, где обычная оптика бессильна.

Голограммы музейных редкостей уже стали довольно обыденной вещью: они не только экспонируются на выставках, но и продаются в сувенирных ларьках. Начинают появляться объемные книжные иллюстрации.

Разновидность пропускающих голограмм, изобретенных американцем Стивеном Бентоном, называют радужными, потому что трехмерные изображения на таких голограммах наблюдаются на фоне радуги. Они ориентированы на массовое производство. Их используют в рекламе, из них делают акцизные марки, пломбы сохранности. Вообще радужные голограммы используют для защиты от подделок, потому что мошенники пока плохо освоили метод голографии (в отличие от полиграфического способа нанесения рисунков).

I.5. Развитие голографии в будущем

Активнее всего развивается область голографии, связанная с head-up дисплеями. Их устанавливают в шлемах, самолетах, автомобилях (технологии HMD (head-mounted дисплей) — это размещение дисплея непосредственно на голове зрителя или лобовом стекле автомобиля или самолета — это HUD (Head-Up Display). Когда человека полностью изолируют от окружающей обстановки — это дисплеи VR, виртуальной реальности (virtual reality). Голографические дисплеи уже делают для пилотов, чтобы датчики целеуказания находились перед глазами. Но их конструируют на базе объемной оптики и обычного плоского зеркального бим-сплиттера. Это громоздкая система, и на новом этапе разрабатываются более простые конструкции, которые можно было бы применять и в быту.

Есть разработки дисплея для автомобилей с голографическим и оптическим бим-сплиттером. Такой дисплей прозрачный и наклеивается на лобовое стекло. Сейчас изображение монохромное, но скоро появится и многоцветное. Габаритную и точную оптику заменяют голограммами, чтобы снизить финальную стоимость изделия, к тому же это гораздо безопаснее.

Использование оптических приборов в медицине

Оптическая неинвазивная диагностика и ее применение. Очковая линза, предназначенная для коррекции зрения. Типы и функции эндоскопов, предназначенных для введения во внутренние полости тела человека с целью осмотра и проведения различных манипуляций.

Актуальность темы оптические приборы

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (ГБОУ ВПО КГМУ МИНЗДРАВА РОССИИ)

КАФЕДРА БИОЛОГИИ, МЕДИЦИНСКОЙ ГЕНЕТИКИ И ЭКОЛОГИИ

на тему: Использование оптических приборов в медицине

Беленко Эльвира Викторовна

доктор биологических наук,

Королев Владимир Анатольевич

Оптическая неинвазивная диагностика и ее применение

Применение линз в медицине. Очковая линза

Классификация очковых линз

Оптика —наука, которая изучает оптические явления. Физики по праву гордятся ей. Однако немногие знают, что на заре развития науки в ее создании активно участвовали врачи. И самих врачей называли «физиками», от греческого physis — «природа». Еще в XVIII—XIX веках органы управления здравоохранением в Петербурге и Москве именовались «физикатами», а в английском языке до сих пор «врач» — physician.

Оптика — всего лишь одна из частей физики, но заметим, что многие из перечисленных выше работ врачей-физиков касались изучения именно оптических явлений. Явления, связанные с распространением света, разнообразны, соответственно и «оптик» в физике несколько: фотометрия, геометрическая и волновая оптика, оптическая спектроскопия, нелинейная оптика, квантовая оптика. Разнообразны и оптические приборы и методы, применяемые в медицине как с лечебными, так и с диагностическими целями.

Прежде чем приступать к лечению, надо понять, чем болен пациент, изучить особенности протекания болезни именно у него. Большинство анализов выполняют при участии оптических методов. Любой осмотр проводится с помощью уникального природного оптического прибора — глаза врача. Лабораторные исследования образцов крови и других биологических препаратов — это спектрофотометрия и оптическая микроскопия.

Значит, анализируя это оптическое явление, можно попытаться получить информацию о состоянии человека.

Оптическая неинвазивная диагностика и ее применение

Оптическая неинвазивная диагностика появилось примерно в середине 1980-х годов, когда стали доступными персональные компьютеры, световоды и лазеры. Некоторые его методы схожи с методами лабораторной спектрофотометрии и люминесцентного анализа, но освещению и последующему изучению здесь подвергаются не образцы крови или отдельные фрагменты биотканей, а непосредственно живые ткани — тело пациента. Благо свет при не слишком большой его яркости безвреден.

Наш организм по отношению к лучу света — оптически мутная среда. Поэтому для обработки результатов измерений нужны серьезные методы физики и математики, а именно методы теории переноса и рассеяния света в мутных средах. Они пришли в медицину из астрофизики (теория переноса излучения в звездах), а теперь успешно развиваются в биомедицинской оптике.

Оказалось возможным не только оценивать изменение силы и спектра рассеянного в тканях света, то есть проводить спектрофотометрию, но и регистрировать плотность рассеивателей (неоднородностей) в тканях по глубине, а также вычислять допплеровский сдвиг частоты света при рассеянии света на том, что движется, — на эритроцитах, лейкоцитах и т. д. и, стало быть, оценивать скорость движения крови и ряд других параметров гемодинамики в мелких сосудах кожи и слизистых оболочках органов.

С точки зрения врача, процедура проста: поднести к обследуемому участку тела пациента оптический датчик (световод), затем считать показания с экрана компьютера. По световоду к пациенту подводится излучение (как правило, монохроматическое, лазерное), и по световоду же рассеянный и отраженный пациентом свет возвращается в прибор. Там он преобразуется в электрический сигнал, который обрабатывает программа.

Это позволяет в реальном времени наблюдать изменения биохимических и морфологических показателей у пациента и корректировать с их учетом ход курса лечения.

Оптическая неинвазивная диагностика решает десятки задач. Это дифференциальная диагностика в дерматологии и хирургии, контроль нарушений периферического кровообращения, мониторинг ожогов, гнойных процессов, оценка оптической неоднородности ткани на предмет поиска опухолевых процессов и многое другое.

Сегодня интенсивно развиваются несколько направлений такой диагностики — лазерная когерентная и диффузионная томография, флюоресцентная диагностика, лазерная допплеровская флоуметрия и ряд других направлений. Наиболее развиты методы оптической пульсоксиметрии, позволяющие измерять частоту пульса и содержание в артериальной крови фракций гемоглобина, насыщенных кислородом (сатурация). Последнее стало возможным благодаря открытию того самого врача-физика Майера — цвет крови зависит от насыщения ее кислородом. Быстрая и неинвазивная оценка сатурации очень важна в задачах реаниматологии и анестезиологии.

Применение линз в медицине. Очковые линзы

оптический медицина линза эндоскоп

Очковая оптика является разделом офтальмологической оптики, в котором рассматривается оптические средства коррекции зрения, а также разделом прикладной оптики и оптического приборостроения. В настоящие время действуют три основных стандарта, определяющих основную терминологию в очковой оптике.

Согласно этим стандартам принята следующая терминология:

Очковая линза-линза, предназначенная для коррекции зрения. Для определения оптической силы применяется термин «рефракция».

Рефракция -величина, обратная фокусному расстоянию очковой линзы, измеренному в метрах.Единицей рефракции является диоптрия.

Также для характеристики линзы используют такие понятия как:

Передняя вершинная рефракция — это величина, обратная переднему фокальному отрезку очковой линзы, измеренному в метрах.

Задняя вершинная рефракция -это величина, обратная переднему фокальному расстоянию отрезку очковой линзы, измеренному в метрах.

Очень часто корригирующая очковая линза является стигматической.Стигматическая линза-линза, сводящая пучок параксиальных световых лучей в один фокус.

Астигматическая линза- линза, которая имеет в параксиальной области два фокуса для двух взаимно перпендикулярных плоскостей сечений, падающего пучка.

Классификация очковых линз

По своему оптическому действию линзы подразделяются на: * сферические * астигматические (цилиндрические, торические) * афокальные (призматические, эйконические)

По форме преломляющей поверхности: сферические, асферические, ретикулярные.

* стигматические линзы, которые имеют две полностью сферические преломляющиеся поверхности. Они обладают одинаковой преломляющей силой в каждом из меридианов;

* астигматические линзы обладают одной торической поверхностью, а другой — сферической. Они имеют разную преломляющую силу в двух перпендикулярных сечениях главных относительно друг друга;

* афокальные линзы вовсе не обладают оптической силой и применяются для солнцезащитных очков.

По количеству оптических зон линзы для очков классифицируются по следующим категориям: монофокальные и мультифокальные (бифокальные, трифокальные, прогрессивные).

Монофокальная линза имеет один фокус (точку пересечения световых лучей, преломлённых ею), чему и обязана своим названием. Она дает возможность чётко видеть предметы на определённом расстоянии. Данные линзы используются для коррекции миопии, гиперметропии, астигматизма, могут также назначаться при возрастном ослаблении аккомодации (пресбиопии).

Страдающие пресбиопией могут использовать бифокальные линзы, которые состоят из двух частей: верхняя используется для зрения вдаль, а нижняя — для близи (чтения, шитья и т.д.). Они разделяются чёткой границей, что не позволяет чётко видеть предметы, расположенные между дальней и ближней точкой видения.

В этом плане более удобны трифокальные линзы, которые помимо зон для дали и близи имеют таковую для средней дистанции (50-70 см). Однако и они не лишены такого ощутимого недостатка, как резкие переходы между зонами, что не позволяет глазу плавно переходить от объекта к объекту, расположенным на разных расстояниях .

«Офисные» линзы эффективны на оптических дистанциях до 3 метров и позволяют без труда работать за компьютером, общаться с коллегами за столом, подписывать или читать документы. С «офисными» линзами вы будете ощущать существенный зрительный комфорт.

Компьютерные линзы чаще всего используются для медицинских и эстетических целей. Такие очки отличаются особой технологией, предполагающей использование мульти-фильтров, которые угнетают попадание голубого цвета спектра, позволяя значительно снижать нагрузку на глаза и делать пребывание перед монитором комфортным.

Рис. 1 Классификация очковых линз

Элементами оптических систем является: световой пучок, линзы, зеркала, призмы и плоские параллельные пластины, волоконно-оптические детали.Волоконно-оптические детали-детали, которые способны передавать свет по каналам, которые называются светопроводами.

Волоконной оптикой называется раздел оптики, в котором рассматривается передачу света и изображений по светопроводам.

В общем случае эндоскопом называется устройство, имеющее осветительную, наблюдательную системы и приспособления. Это устройство предназначено для введения во внутренние полости тела человека машин и механизмов с целью осмотра и проведения различных манипуляций. Все эндоскопы делятся на два больших класса: технические и медицинские. Медицинским эндоскопом называется эндоскоп, вводимый во внутренние полости и органы человека через естественные каналы или хирургическим путем.В зависимости от назначения, медицинские эндоскопы делятся на следующие типы:

* смотровой — медицинский эндоскоп, предназначенный для исследования внутренних полостей и органов человека путем осмотра;

* биопсийный — медицинский эндоскоп, предназначенный для взятия пробы ткани с требуемого участка под визуальным контролем с целью последующего гистологического анализа;

* операционный — медицинский эндоскоп, предназначенный для проведения диагностических, лечебных и хирургических манипуляций путем введения инструментов под визуальным контролем.

Любой эндоскоп содержит осветительную и наблюдательную системы:

— осветительное устройство эндоскопа — функциональный узел эндоскопа, включающий источник света и другие элементы конструкции и предназначенный для освещения наблюдаемого объекта. При этом светопроводящая система эндоскопа может быть выполнена в жестком или гибком исполнении. Для передачи света от источника, установленного вне эндоскопа, к его светопроводящей системе служит световодный кабель эндоскопа — функциональный узел, состоящий из волоконного световода, в эластичной оболочке, с присоединительными элементами;

— наблюдательная система эндоскопа — части эндоскопа, предназначенные для формирования и передачи изображения объекта к наблюдателю (в жестком или гибком исполнении).

В зависимости от системы передачи изображения, эндоскопы подразделяют на следующие подгруппы:

* эндоскопы с волоконной оптикой — гибкие эндоскопы, в оптической схеме которых используются гибкие волоконные световоды для передачи изображения. Необходимо их отличать от эндоскопов с волоконным световодом, в которых освещение наблюдаемого объекта создается световым потоком, передаваемым по волоконному световоду от источника света, установленного вне исследуемой области;

* эндоскопы с линзовой оптикой — эндоскопы, оптическая наблюдательная система которых построена с применением линз;

* эндоскопы тубусные — простейшие эндоскопы, представляющие собой полую трубку, которая может быть снабжена лупой.

Для применения эндоскопа важное значение имеет исполнение его рабочей части, т.е. той части медицинского эндоскопа, которая предназначена для введения в исследуемую область и имеет форму и размеры, соответствующие анатомическому каналу, по которому вводится эндоскоп.

В зависимости от конструкции рабочей части, эндоскопы делятся на следующие типы:

* гибкие эндоскопы — медицинские эндоскопы, рабочая часть которого может плавно изгибаться в определенных пределах;

* жесткие эндоскопы — медицинские эндоскопы, рабочая часть которого выполнена жесткой.

При этом эндоскопы с волоконной оптикой также подразделяют на гибкие эндоскопы с волоконной оптикой и жесткие эндоскопы с волоконной оптикой.

В зависимости от возраста пациентов, эндоскопы подразделяют на следующие виды:

В зависимости от способа регистрации изображения, различают следующие виды эндоскопов:

* фотоэндоскоп предназначен для регистрации изображения наблюдаемого объекта на фотопленку при помощи фотографического устройства, расположенного на проксимальном конце эндоскопа;

* киноэндоскоп предназначен для регистрации изображения наблюдаемого объекта на кинопленку;

* телевизионный эндоскоп обеспечивает передачу изображения наблюдаемого объекта на телевизионный экран;

* проекционный эндоскоп предназначен для проецирования изображения наблюдаемого объекта на экран.

К оптическим относятся приборы, способные показывать окружающее в совсем другом свете. Спектры света в данных приборах преобразуются и показывают то, что мы не можем видеть в привычном для нас свете.

Для того, чтобы определить качество оптического прибора, нужно обратить внимание на его характеристики.

К ним относятся способность концентрировать силу света, силу его излучения; возможность различать соседние предметы и детали; обеспечение увеличения изображения. Кроме того, для некоторых приборов имеет значение также и угол обзора, особенно это важно для медицинских приборов.

Разрешающая сила прибора — это его способность различать такие линии и точки, которые при обычном рассмотрении увидеть невозможно.

Такие особенности прибора достигаются в том случае, если мастер тщательно совмещает различные линзы для правильного преломления света или преображения изображений. Здесь очень важно точно рассчитать и отцентрировать линзы по одной оси. Создание любого оптического прибора — очень сложный процесс, который может быть достигнут только высокой профессиональностью мастеров, работающих в данном направлении не первый год.

Даже самая незначительная ошибка может привести к тому, что изображение будет показываться совершенно в другом виде, нежели должно было бы. В создании оптических приборов обращается внимание не только на увеличение изображения, но также и на то, чтобы оставить достаточно малую светосилу.

Все оптические приборы различаются по своей конструкции.

Для изготовления каждого оптического прибора используется своё оборудование, которое совершенствуется по мере развития современных технологий. Это позволяет создавать всё более качественные и надёжные приборы, которые максимально эффективно позволяют получить то изображение, которое нам необходимо. Особенно это касается приборов, используемых если в медицине и механике.

Пульсоксиметр— медицинский контрольно-диагностический прибор для неинвазивного измерения уровня сатурации кислородом капиллярной крови.Существует множество патологий, течение которых сопровождается хроническим недостатком кислорода в крови (гипоксией). В данном случае показатель сатурации кислорода крови требует постоянного наблюдения.

Датчики пульсоксиметров сегодня встраивают во все модели прикроватных мониторов. Когда увидите в кино бегущий график «биений сердца» на экране монитора и крупные цифры, а на пальце у пациента некую «прищепку», знайте: вам показывают оптическую пульсоксиметрию.

Рис.2 Различные модели пульсоксиметров

Оптическая когерентная томография (OКT) — это метод получения и обработки оптического сигнала для получения трехмерных изображений внутренней структуры образца за счет рассеивания света в объеме материала.

Он позволяет получить с микрометровым разрешением трехмерные изображения изнутри рассеивающей среды, например, биологических тканей. По сути, это «оптический ультразвук», визуализация отражений внутри ткани посредством поперечного изображения сечения.

Основными преимуществами ОКТ являются:

изображение в реальном времени с почти микроскопическим разрешением в почти микроскопической резолюции

мгновенная, направленная визуализация морфологии тканей

не требует подготовки образца или объекта

нет ионизирующего излучения

В офтальмологии, например, можно детально исследовать сетчатку глаза на предмет морфологических нарушений в ее строении, а для слизистых оболочек органов, скажем, в гастроэнтерологии (при эндоскопических обследованиях) — выявлять злокачественные новообразования на ранних стадиях.

Наиболее широко применяются офтальмологические томографы.

Только в США их сегодня около двух с половиной тысяч, и на них выполняют ежегодно около 15 миллионов диагностических процедур.

Рис.2 Офтальмологический томограф

Родственный метод — оптическая диффузионная томография. Это тоже зондирование неоднородностей в структуре тканей, только пространственное разрешение грубее, а проникновение в ткани глубже, поэтому можно обследовать, например, молочные железы у женщин, выявляя уплотнения и новообразования. Один из таких томографов — маммографов создается и проходит сегодня испытания в США.

Серьезными возможностями обладают методы неинвазивной флюоресцентной диагностики.

Рис.3 Флюоресцентная диагностика

Их основной областью применения считается онкология, однако многие гнойные, ожоговые и другие подобные процессы в тканях также сопровождаются изменением флюоресценции.

В этой области можно выделить два направления:

Контрастирование опухолей экзогенными (вводимыми извне, например, внутривенно) флюоресцирующими веществами для определения локализации новообразований.

создание более чувствительной аппаратуры, реагирующей на слабую эндогенную (природную) флюоресценцию клеток ткани. Этот метод позволяет исследовать накопление в тканях природных флюорохромов — флавиновых ферментов, эластина, порфирина и т. п., что важно для функциональной диагностики в эндокринологии, дерматологии и других областях медицины.

Неинвазивные методы спектрофотометрии могут использоваться для определения содержания в тканях определенных веществ, например,

Рис.4Билирубинометр жира (жирометры):

Методы оптической диагностики предоставляют врачам огромные возможности для измерений без вторжения в организм. Ключевой сдерживающий фактор их развития сегодня — проблемы метрологии, отсутствие эталонных средств измерений. Эти проблемы пока не решены нигде в мире, но они, очевидно, принципиально разрешимы на современном уровне развития науки. А значит — и в России.

Хацевич Т.Н. Медицинские оптические приборы. Ч. 2. Очковая оптика: Учеб. пособие.-Новосибирск:СГГА.- 2010.-241 с.

Ремизов А.Н. Р38 Медицинская и биологическая физика: учеб. для вузов/ А. Н. Ремизов, А.Г. Максина, А.Я. Потапенко .- 6-е изд., стереотип. -М.: Дрофа, 2009. -558 с.

Хацевич Т.Н., Михайлов И.О С26 Эндоскопы: Учеб. пособие. — Новосибирск: СГГА, 2012.- 196 с.

Ландсберг Г.С. Оптика — М.: Наука, 2013. — 928с

Подобные документы

Изобретение оптических устройств и приборов, способных нейтрализовать дефекты роговой оболочки. Промежуточный период в истории контактной коррекции зрения, появление гидроскопов. Совершенствование многофункциональных растворов по уходу за линзами.

реферат [475,8 K], добавлен 24.04.2016

Природа радиоактивности и типы ядерных превращений. Использование радиофармацевтических препаратов для ранней диагностики заболеваний различных органов человека и целей терапии. Создание позитронного эмиссионного томографа. Развитие ксеноновой анестезии.

курсовая работа [1,1 M], добавлен 28.11.2009

Оптические дефекты глаза, виды клинической рефракции. Нарушения бинокулярного зрения. Характеристика оптических средств для их коррекции. Методы исследования зрения при подборе очков. Выбор оптимального средства очковой коррекции на конкретных примерах.

курсовая работа [1,0 M], добавлен 16.06.2011

Манипуляция — выполнение желаемых действий или достижение лечебного эффекта при воздействии рук на какую-либо часть тела человека. Cпособы снижения тревоги у пациента. Особенности проведения болезненных манипуляций. Общение с пациентом и его эмоции.

контрольная работа [44,8 K], добавлен 26.12.2009

Порядок и принципы проведения осмотра полости носа, требования к используемому оборудованию и материалам, освещению помещения. Строение полости носа и его основные элементы. Клиническая картина и типы фурункулеза носа, его лечение. Травмы лобных пазух.

презентация [2,2 M], добавлен 21.12.2015

Применение радиоактивного излучения в медицине и промышленности. История открытия радиоактивности французским физиком А. Беккерелем. Использование радиации для диагностики и лечения различных заболеваний. Сущность и особенности радиационной стерилизации.

презентация [883,2 K], добавлен 28.10.2014

Ознакомление с историей открытия и свойствами лазеров; примеры использования в медицине. Рассмотрение строения глаза и его функций. Заболевания органов зрения и методы их диагностики. Изучение современных методов коррекции зрения с помощью лазеров.

курсовая работа [4,3 M], добавлен 18.07.2014

Источник