Использование инфракрасной подсветки для оценки зрачковой реакции на свет (2024)
Предложено для измерения реакции зрачка глаза на изменение освещенности использовать инфракрасную подсветку, что позволяет разделить функции воздействия на глаз и регистрации его реакции. Создана соответствующая установка, позволяющая измерять диаметр и интегральную площадь зрачка, а также скорость его сужения. Представлены результаты тестирования установки, свидетельствующие о ее технических возможностях. Ключевые слова: оптические измерения, зрение человека, зрачковая реакция глаза.
Идентификаторы и классификаторы
- УДК
- 535. Оптика
- Префикс DOI
- 10.61011/OS.2024.04.58218.39-24
Зрение человека адаптировано к участку оптического диапазона 0.4−0.8 µm, который и известен как видимый. Реакция зрительного аппарата на свет характеризует состояние нервной системы человека. В частности, важным механизмом является зрачковая реакция, которая заключается в адаптации глаза к величине приходящего светового потока за счет изменения размера входного зрачка. Проверка механизма достаточно быстрой реакции является важным диагностическим тестом и характеризуется такими параметрами, как время реакции зрачка, пределы сужения/расширения, форма зрачков и их симметрия, скорость зрачковой реакции для каждого глаза: OD (oculus dexter, лат.) и OS (oculus sinister, лат.) для выявления возможной анизокории и определения стадии заболевания.
Этот тест широко используется в офтальмологии, а причина нестандартной реакции может лежать как в области самой офтальмологии (например, строения конкретного глаза), так и в области неврологии или психиатрии [1–4]. Также он является необходимой частью предоперационного обследования при рефракционной хирургии. Все это свидетельствует о важности теста как с медицинской точки зрения, так и для задач анализа профпригодности.
Список литературы
- S. Cecil, P.M. Chen, S.E. Callaway, S.M. Rowland, D.E. Adler. J. Chen. Critical Care Nurse, 31 (2), 25 (2011). DOI: 10.4037/ccn2010226
- M.D. Larson, M. Behrends. Anesthesia and Analgesia, 120 (6), 1242 (2015). DOI: 10.1213/ANE.0000000000000314
- F. Marti nez-Ricarte, A. Castro, M.A. Poca, J. Sahuquillo, L. Exposito, M. Arribas, J. Aparicio. Neurologi a, 28 (1), 41 (2013). DOI: 10.1016/j.nrl.2010.07.028
- А.В. Ошоров, Е.В. Александрова, К.Р. Мурадян, О.Ю. Сосновская, Е.Ю. Соколова, И.А. Савин. Вопросы нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко, 85 (3), 117 (2021)
- Г.В. Макаричев, Э.С. Путилин. Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 7 (38), 110 (2007)
- К.В. Каряев, Э.С. Путилин. Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 7 (38), 105 (2007)
- М.В. Цимбал, А.Л. Куцало, Н.В. Штейнберг, Д.С. Хомич. Вестник ВолгГМУ, 1 (73), 124 (2020). DOI 10.19163/1994-9480-2020-1(73)-124-128
Выпуск
Другие статьи выпуска
Рентгеновская визуализация в темном поле в последние годы нашла применение в различных областях науки и техники, в том числе в медицине, биологии и материаловедении. Обзор посвящен описанию различных методов рентгеновской темнопольной визуализации. Рассмотрены экспериментальные оптические схемы методов, приемы сбора данных и их обработки, перспективность и ограничения их использования. Особое внимание уделено мультимодальным методам, способным отделить сигнал малоуглового рассеяния от абсорбционного и фазово-контрастного сигнала. Ключевые слова: рентгеновские лучи, визуализация, темное поле, мультимодальные методы, интерферометр Тальбота, кристаллический анализатор, рентгеновская решетка, рентгеновская сетка.
Синтез наноструктур перовскита при комнатной температуре посредством переосаждения в присутствии лигандов позволяет точно контролировать их форму и размеры, а легирование определенными ионами позволяет получить дополнительные полосы фотолюминесценции, открывая возможности для настройки их оптических свойств. Представлены методы синтеза органо-неорганических наноструктур перовскита с различной морфологией при комнатной температуре. Путем подбора типа и соотношения лигандов синтезированы нанокристаллы и нанопластины перовскита с химической формулой FAPbBr3. Обработка предварительно синтезированных нанокристаллов перовскита прекурсором MnCl2 при комнатной температуре позволила получить нанокристаллы Mn2+:FAPbClxBr3-x с излучением в двух различных спектральных диапазонах. Ключевые слова: нанокристаллы перовскита, нанопластины перовскита, легирование, дихлорид марганца, фотолюминесценция.
Теоретически исследовано прохождение униполярного полуциклового импульса через слой неравновесной трехуровневой резонансной среды с разными схемами уровней энергии. Показано, что в такой системе исходный униполярный импульс постепенно трансформируется в биполярный за счет образования осциллирующих хвостов на заднем фронте импульса. В то же время в зависимости от конкретной схемы уровней энергии среды может происходить как усиление, так и затухание основного полуциклового всплеска поля с пройденным расстоянием в среде. При этом во всех случаях выполняется правило сохранения электрической площади, но степень униполярности импульса всегда уменьшается по мере распространения в слое среды. Ключевые слова: предельно короткие импульсы, электрическая площадь импульса, униполярные импульсы, взаимодействие излучения с веществом.
На основе численного решения системы уравнений Максвелла-Блоха проведено сравнение динамики решеток разности населенностей и поляризации среды, моделированных в двух- и трехуровневом приближении. Показано, что решетки также возникают и в трехуровневой среде, однако их динамика качественно не отличается от двухуровневой среды при выбранных параметрах модели. Ключевые слова: решетки разности населенностей, полуцикловые импульсы, аттосекундные импульсы, когерентные эффекты, двухуровневая среда.
Теоретически описан класс однонаправленных осесимметрических локализованных импульсов. Установлена эквивалентность их представлений в виде относительно неискажающихся квазисферических волн, в виде интегралов Фурье-Бесселя и в виде суперпозиции плоских волн с волновыми векторами, имеющими положительные проекции на заданное направление. Ключевые слова: локализованные импульсы, однонаправленные импульсы, точные решения.
Выполнено моделирование эффекта когерентного обратного рассеяния на основе уравнения Бете-Солпитера при учете анизотропии с помощью двух различных фазовых функций. Обнаружено, что с ростом анизотропии индикатрисы однократного рассеяния расчеты с фазовой функцией Рэлея-Ганса приводят к более широким угловым пикам когерентного обратного рассеяния, чем расчеты с фазовой функцией Хеньи-Гринштейна. Моделирование когерентного обратного рассеяния методом Монте-Карло на основе фазовой функции Рэлея-Ганса выполнено впервые. На основе альтернативных фазовых функций исследовано влияние понижения длины пространственной когерентности падающего излучения на форму углового пика когерентного обратного рассеяния. Показано, что с уменьшением длины когерентности обе модели приводят к уширению пика, что может быть использовано в биомедицинской диагностике. Ключевые слова: Когерентное обратное рассеяние, моделирование Монте-Карло, уравнение Бете-Солпитера.
Оптимизированы химический состав и структура фотокатализатора ZnO-SnO2-Fe2O3 для сенсорных и медицинских приложений. Фотокаталитические материалы синтезированы жидкостным полимерно-солевым способом, их структура и химический состав исследованы методами рентгенофазового анализа, сканирующей электронной микроскопии, рентгеноспектрального микроанализа, оптической и люминесцентной спектроскопии. Полученные композиты состоят из гексагональных кристаллов ZnO, тетрагональных кристаллов SnO2 и шпинели ZnSn2O4. Ширина запрещенной зоны композитов составляет 3.17-3.24 eV. Кинетические зависимости адсорбции органического диазокрасителя Chicago Sky Blue из растворов на поверхности композитов хорошо описываются кинетическими уравнениями как псевдопервого, так и псевдовторого порядков. Кинетика фотокаталитического разложения красителя в растворах под действием как УФ, так и видимого света хорошо описывается кинетическим уравнением первого порядка. Показано, что добавки серебра позволяют заметно повысить адсорбционные и фотокаталитические свойства материалов системы SnO-SnO2-Fe2O3. Ключевые слова: нанокристаллы, гетероструктура, фотокатализ, адсорбция.
Зарегистрированы спектры люминесценции кристалла YAl3(BO3)4:Cr3+ в спектральном диапазоне запрещённых по спину электронных переходов 2E->4A2 в ионах Cr3+ (14550-14700 cm-1) с высоким спектральным разрешением при температурах 4-300 K. Температурные зависимости отношений интегральных интенсивностей линий R2 и R1, а также N’ и N (предположительно линий переходов 2E->4A2 центра Cr3+ в искажённой вследствие близости некоторого дефекта позиции) хорошо соответствуют распределению Больцмана. На измерении этих отношений может быть реализован ратиометрический термометр с максимумами абсолютной чувствительности при температурах 40.3 и 21.6 K и относительной чувствительностью до 12% K-1. Измерение ширины самой интенсивной спектральной компоненты - линии R1 - может быть способом регистрации температуры в диапазоне от 100 K и выше. Ключевые слова: люминесцентная криотермометрия, кристалл YAl3(BO3)4:Cr3+, фурье-спектроскопия высокого разрешения.
Микроскопия на основе эффекта твердотельной иммерсии - это метод ближнепольной визуализации, который позволяет преодолеть дифракционный предел Аббе за счет фокусировки светового пучка на малом расстоянии за линзой с высоким показателем преломления. Он обеспечивает высокую энергетическую эффективность благодаря отсутствию каких-либо субволновых зондов или диафрагм в оптическом тракте. Выгодное сочетание сверхразрешения и высокой энергетической эффективности открывает широкие возможности применения данного метода в различных областях науки и техники. Пространственное разрешение микроскопии на основе эффекта твердотельной иммерсии в основном ограничено значением показателя преломления линзы, при этом более оптически плотные линзы обеспечивают более высокое разрешение. В настоящей работе объемный кристалл рутила (TiO2) впервые используется в качестве материала для иммерсионной линзы, которая обеспечивает впечатляющий показатель преломления ~10 в терагерцовом диапазоне. Это самое высокое значение показателя преломления, когда-либо использовавшееся в микроскопии на основе эффекта твердотельной иммерсии. Для создания микроскопа использовались лавинно-пролетный диод в качестве источника непрерывного излучения на частоте 0.2 THz (длина волны λ=1.5 mm) и детектор Голея. Экспериментальные исследования показали, что пространственное разрешение разработанного микроскопа находится в пределах 0.06-0.11λ. Это самое высокое разрешение, когда-либо зарегистрированное для любой оптической системы на основе эффекта твердотельной иммерсии. Ключевые слова: терагерцовые технологии, терагерцовые оптические материалы, рутил, высокий показатель преломления, ближнепольная микроскопия, микроскопия на основе эффекта твердотельной иммерсии, сверхразрешение.
Рассмотрены два метода анализа изображений, полученных с помощью оптической когерентной томографии (ОКТ): анализ коэффициента ослабления и спекл-структур изображений применительно к дифференциации интактных тканей и опухолей головного мозга крыс. Использована модель глиомы 101.8. Для извлечения информации из спекл-структур был применен метод вейвлетного анализа ОКТ-изображений и посчитана мощность локальных флуктуаций яркости в спеклах. При помощи линейного дискриминантного анализа оценивалась эффективность разработанного подхода, состоящего из двух методов, на основе значений чувствительности, специфичности и точности при дифференциации модели глиомы и интактных тканей. Результаты исследования показали преимущества разработанного метода анализа ОКТ-изображений для нейрохирургии. Ключевые слова: оптический когерентный томограф, глиома, вейвлетный анализ, линейный дискриминант Фишера, спекл-структуры, коэффициент ослабления.
Исследованы спектральные свойства растворенного органического вещества природной воды двух частей искусственно отделенного от Белого моря водоема — губы Канда: морского плеса и меромиктического Федосеевского плеса. Для сравнения проанализированы данные для естественных меромиктических водоемов — озера Елового, Трехцветного, Лагуны на Зеленом мысе. Для проб воды с разных горизонтов получены спектры поглощения, спектры флуоресценции и зависимости квантового выхода флуоресценции от длины волны возбуждения в диапазоне изменения длины волны возбуждения 250−500 nm. Построены зависимости длины волны максимума испускания от длины волны возбуждения и рассчитана величина “ синего сдвига“ — смещения максимума полосы испускания в коротковолновую сторону. Показано, что интенсивность флуоресценции растворенного органического вещества в Федосеевском плесе выше, чем в морском, при этом зависимость квантового выхода флуоресценции от длины волны возбуждения в обеих частях Канда-губы имеет качественно сходный характер, но различается абсолютными значениями.
В естественных меромиктических водоемах эта зависимость имеет аналогичный характер, также различаясь абсолютной величиной квантового выхода флуоресценции, что говорит о разном соотношении ароматических и алифатических органических соединений. Таким образом, выявлены различия в спектрально-оптических свойствах растворенного органического вещества двух частей искусственно отделенного водоема и природных водоемах, изолированных от Белого моря. Спектрально-оптические характеристики водной толщи морских заливов, естественно или искусственно отделенных от основного морского бассейна, могут служить объективным индикатором трофического (экологического) состояния водоема.
Исследовано взаимодействие бактериохлорофилла с различными полярными растворителями, такими как вода, метанол, этанол и изопропанол. Проведены расчеты с использованием программного пакета Gaussian и базиса 6-31G (d) для определения структуры бактериохлорофилла и свойств его водородных связей. Полученные результаты подтверждают значимость водородных связей при взаимодействии бактериохлорофилла е с полярными растворителями. Данные растворители чаще всего используются для экстракции бактериохлорофиллов из бактериальных клеток, поэтому настоящая работа полезна для разработки методов количественного определения бактериохлорофилла e в бактериальных клетках или в водоёмах.
Исследованы индукционные изменения флуоресценции листьев растений картофеля и бархатцев после обработки клубней (картофель) и опрыскивания вегетирующих растений (бархатцы) препаратом “ ЭпинЭкстра“ и кремнийсодержащим жидким органическим удобрением “ Силиплант“. Использование этих препаратов позволило компенсировать негативные воздействия на фотосинтетический аппарат растений, связанные с обработкой клубней картофеля фунгицидом “ Максим“, а также выдерживанием растений бархатцев при температуре 5◦С в течение трех суток.
Оценен потенциал применимости мультихромофорного соединения, состоящего из восьми хромофоров 4,4-дифтор-4-бор-3а,4а-диаза-s-индацен (BODIPY), связанных через алифатический спейсер с силоксановым ядром, для мониторинга параметров мембран в живых эукариотических клетках. Указанное соединение обладает значительным сольватохромизмом за счет внутримолекулярных взаимодействий хромофоров.
Обнаружено, что параметры внешней среды существенно влияют на флуоресцентные свойства красителя, в частности, на время жизни флуоресценции. Это позволило использовать его для мониторинга параметров мембранных структур клетки методом микроскопии с визуализацией времени жизни флуоресценции (fluorescence lifetime imaging microscopy, FLIM).
Представлены результаты исследования по оценке состава разных форм аллогенного коллагенсодержащего материала (гидрогеля) в качестве потенциального компонента биочернил в перспективном направлении тканевой инженерии с помощью оптических методов (рамановской и ИК спектроскопии). В результате проведенных исследований с помощью метода спектроскопии комбинационного рассеяния (КР) установлено, что в негидролизованной форме коллагена относительное содержание пролина и гидроксипролина меньше, чем в гидролизованной форме, что может говорить о нарушениях структурной организации коллагенсодержащего материала (по спектральным особенностям пролина и гидроксипролина). На основе дисперсионного анализа был разработан алгоритм идентификации разных форм аллогенного коллагенсодержащего материала с помощью дерева решений. Установлено, что с помощью методов рамановской и ИК спектроскопии можно проводить экспресс-анализ состава и типов коллагеновых материалов, а также контролировать степень денатурации коллагена при разработке биочернил. Ключевые слова: рамановская спектроскопия, ИК спектроскопия, алгоритм идентификации коллагенов, гидрогель, биочернила, коллагенсодержащий материал, дисперсионный анализ.
Издательство
- Издательство
- ФТИ им. А.Ф. Иоффе
- Регион
- Россия, Санкт-Петербург
- Почтовый адрес
- 194021, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 26
- Юр. адрес
- 194021, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 26
- ФИО
- Иванов Сергей Викторович (Руководитель)
- E-mail адрес
- post@mail.ioffe.ru
- Контактный телефон
- +7 (812) 2972245
- Сайт
- https://www.ioffe.ru