Лазерный мир

Мареев Г.О., Мареев О.В., Луцевич С.И., Тучин В.В., ФЕДОСОВ И.В. // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 6.

Аннотация:

Статья описывает основные конструктивные особенности бесконтактного прибора для измерения микроциркуляторного кровотока в тканях – лазерного допплеровского флоуметра. Проведенные нами измерения параметров изготовленной нами установки доказали возможность применения этого флоуметра для измерений на биологических объектах. Были теоретически рассчитаны и затем экспериментально обоснованы такие важные технические параметры как зависимость показаний установки от скорости кровотока в капилляре, изменения концентрации раствора, температуры окружающей среды, от угла расположения объекта исследования, средняя глубина измерения. Проведенные опыты также показали зависимость точности показаний прибора от дистанции до объекта и возможность точно наводить установку на объект исследования по размеру пятна лазера на объекте и уровню сигнала, контролируемому на слух. Была также разработана методика калибровки данного лазерного допплеровского флоуметра, что обеспечивало высокую стабильность измерений.

Описание: 

Лазерная допплеровская флоуметрия (ЛДФ) — метод, использующийся для измерения объемной скорости кровотока и оценки состояния микроциркуляторного русла. Для исследования микроциркуляции крови применяется зондирование ткани лазерным излучением с регистрацией допплеровского сдвига частоты рассеянного когерентного лазерного излучения движущимися в ткани клетками крови. Первые экспериментальные исследования с использованием ЛДФ были выполнены в начале 70-х годов XX века [6, 8]. В эти годы различными авторами было построено значительное количество экспериментальных установок и заложены основы методологии обработки ЛДФ-сигнала [7]. В 1980-м году были представлены первые разработки с использованием гибкой волоконной оптики для точечных измерений микроциркуляторного русла в контролируемом объеме ткани. В настоящий момент используются как системы на основе волоконной оптики, так и на основе CMOS-камер. Все описанные нами приборы для измерения кровотока методом лазерной допплеровской флоуметрии являются контактными или инвазивными, что уменьшает их ценность при исследовании богато иннервированных органов. В литературе описаны бесконтактные датчики для лазерной допплеровской флоуметрии специальной конструкции [4, 6, 7]. Однако эти приборы предназначены для измерения микроциркуляторного русла сетчатки глаза и не подходят для использования, например, в оториноларингологии [1, 2].

Лазерное излучение, рассеянное движущимися частицами, содержащимися в исследуемом объекте (7), проходя через объектив (6), попадает на наклонное зеркало (5) и, отражаясь от него, на фотоприемник (8). При этом непосредственно отраженное с поверхности ткани лазерное излучение не попадает на фотоприемник, а уходит через отверстие в наклонном зеркале, что позволяет исключить засветку фотодиода сильным постоянным излучением. Таким образом, с помощью наклонного зеркала с отверстием в данной конструкции флоуметра решается проблема оптического разделения излучения, отраженного с поверхности объекта, и рассеянного движущимися частицами.

Анг: Features of the non-contact laser doppler flowmetr and asessment of it’s main parameters, Mareev G.O. ,Mareev O.V., Lutsevich S.I., Tuchin V.V., Fedosov I.V. 

Abstract:
Current article describes the main design features of non-contact instrument for measuring microcirculatory blood flow in the tissues — laser doppler flowmeter. Our investigations proved that our setup has the possibility of measurements on biological objects. We theoretically calculated and then experimentally proved important technical parameters such as the measuring the speed of blood flow in the capillary, the solution concentration change, the solution temperature, the angle of the object of study, the average depth of measurement. The experiments also showed the great dependence of the accuracy of the readings on the distance to the subject, and also the ability to precisely aim our setup on the object of study based on the size of the laser spot on the object and the level of the signal monitored by ear. We developed a method of calibration of laser doppler flowmeter, which ensures high stability of measurements.

Источник (полное содержание статьи): http://science-education.ru/ru/article/view?id=23816