Quantificazione del campo di radiazione ultravioletta (UVR) nell'occhio umano in vivo mediante strumentazione innovativa e i potenziali benefici delle lenti a contatto in idrogel che bloccano i raggi UVR - progettazione di lampioni solari

CONTESTO/OBIETTIVO: Alcune oftalmopatie degenerative si manifestano principalmente a livello del margine nasale e sono correlate ai danni indotti dalle radiazioni ultraviolette solari (UVR).
Contributo relativo del flusso oculare in vivo (a)
Radiazione ultravioletta dalla pelle del naso al bordo del naso e (b)
È stato studiato l'effetto di focalizzazione delle radiazioni UV sulla cornea temporale e sul margine nasale.
Metodi È stato utilizzato un nuovo tipo di matrice di sensori a fotodiodi per misurare il campo di radiazione ultravioletta degli occhi umani.
Inoltre, un nuovo dispositivo spettrometro-
L'UP viene utilizzato per misurare lo spettro di radiazione della rifrazione corneale.
L'effetto delle lenti a contatto in idrogel con funzione di schermatura dai raggi ultravioletti sul filtraggio dei raggi ultravioletti incidenti è stato valutato in vivo.
Risultati I dati qualitativi e quantitativi hanno mostrato un aumento del numero di Staphylococcus nasalis.
Le misurazioni effettuate con il fotodiodo hanno mostrato un aumento netto della radiazione ultravioletta dal lato temporale al lato nasale.
Le curve di trasmissione mostrano che la maggior parte della radiazione ultravioletta viene assorbita dal tessuto oculare o trasmessa attraverso il tessuto oculare.
Le lenti a contatto morbide con protezione dai raggi ultravioletti possono filtrare queste radiazioni.
In conclusione, in vivo si osserva che il flusso di radiazione ultravioletta nella parte nasale dell'occhio aumenta a causa del riflesso cutaneo nel naso.
Qualsiasi raggio ultravioletto che attraversa la cornea viene assorbito dalla congiuntiva oppure trasmesso alla sclera attraverso la congiuntiva.
Le lenti a contatto in idrogel con protezione dai raggi ultravioletti possono eliminare queste fonti di raggi ultravioletti.
Materiali e metodi: La teoria della riflessione è stata testata in vivo e sono stati predisposti una serie di sensori di radiazione ultravioletta per campionare il campo luminoso incidente sulla superficie oculare esposta o nelle sue vicinanze.
Secondo la teoria della rifrazione, un sensore basato su uno spettrofotometro a fibra ottica viene posizionato sul bordo della congiuntiva nasale per rilevare qualsiasi luce che attraversa la cornea e determinarne lo spettro.
Questi due dispositivi sperimentali unici-
Ora vi presentiamo UPS.
I componenti principali dell'array di sensori riflettenti sono cinque fotodiodi Texas Instruments TSL250.
Le curve di risposta spettrale di questi fotorivelatori si estendono fino a 300 nm nella regione UVR dello spettro, coprendo tutte le regioni UVA e parte delle regioni UVB.
L'angolo tra il campo visivo e la direzione normale è di circa 60 gradi, quindi è possibile rilevare fotoni con un'ampia gamma di angoli di incidenza.
L'elevata sensibilità e gli amplificatori integrati forniscono un'elevata potenza di segnale in uscita, consentendo il rilevamento di bassi livelli di radiazione ultravioletta.
Ogni gruppo di sensori ha una superficie di 5 millimetri quadrati, quindi ne vengono installati cinque uno accanto all'altro, coprendo un'area di circa 25 millimetri, che corrisponde al diametro orizzontale medio del tessuto oculare esposto.
Questi cinque sensori sono montati su un involucro di plastica, solitamente posizionato sull'occhio per proteggerlo durante gli interventi chirurgici alle palpebre. I sensori 1 e 2 sono situati sul lato temporale della pupilla, il sensore 3 è posizionato direttamente sopra la pupilla, mentre i sensori 4 e 5 sono situati sul lato nasale, come mostrato in Figura 1.
Scarica il diagramma nella nuova scheda, apri e scarica la Figura 1 di PowerPoint: matrice di sensori a fotodiodi UVR, montata sopra l'occhio sinistro, sensore 1 sul lato temporale, sensore 5 sul lato nasale.
Il segnale di tensione analogico in uscita dal sensore viene digitalizzato dal programma LabVIEW e memorizzato in un computer portatile. Tutti e cinque i sensori vengono letti in millisecondi, il che riduce notevolmente le variazioni del segnale del sensore causate dal movimento del soggetto.
Registrando i segnali di ciascun sensore in un campo luminoso uniforme (in assenza del soggetto) e dividendo questi valori per i rispettivi segnali rilevati quando il soggetto è presente, si calcolano le letture relative del sensore.
Per garantire un ambiente di prova stabile, una scatola luminosa viene illuminata da una luce ultravioletta visibile diffusa e stabile.
È stata realizzata una sorgente luminosa al tungsteno nel vicino infrarosso.
Poiché la parete interna della scatola è bianca, l'oggetto di prova si trova in un campo di luce diffusa relativamente uniforme, simile al campo di luce solare diffusa.
Un filtro passa-basso viene utilizzato davanti alla sorgente luminosa per limitare la luce alla regione spettrale di interesse.
Componenti principali del gruppo di sensori di rifrazione
Guardate in alto come mostrato nella Figura 2.
La lampada a fessura migliorata è stata utilizzata per impiantare due fibromi sulla cornea.
Le immagini della fibra ottica in ingresso emettono luce dai raggi ultravioletti-visibili-
Una sorgente luminosa a infrarossi vicini, a base di tungsteno, è stata irradiata sulla cornea con un angolo di circa 30 gradi rispetto al piano coronale.
Le fibre di uscita rilevano la luce emessa dalla cornea o riflessa dalla sclera in base alla posizione relativa degli occhi.
La luce rilevata viene inviata allo spettrometro a fibra ottica S2000 del sistema ottico marino, dove viene diffusa dall'array di rivelatori, il cui segnale viene letto e digitalizzato da un computer portatile.
Lo spettro di trasmissione viene calcolato utilizzando lo spettro della sorgente luminosa come riferimento. In assenza di soggetti, lo spettro viene registrato.
Ogni spettro può essere registrato in circa 20 millisecondi, riducendo notevolmente le variazioni di segnale non necessarie causate dal movimento dell'oggetto in esame.
Scarica la figura Apri in una nuova scheda per scaricare la Figura 2 Diagramma del gruppo di sensori dell'indice di rifrazione in PowerPoint.
La luce proveniente dal fibroma illumina temporaneamente la cornea e si rifrange sulla fibra sensoriale.
Per impedire che i raggi ultravioletti si focalizzassero attraverso gli occhi, sono stati utilizzati due diversi tipi di lenti a contatto che bloccano i raggi ultravioletti. Le Acuvue 2 (
Etafican, contenuto di acqua 58%, Vistaken)
Radiazione ultravioletta accurata (
Vasurfilcon, 74% di contenuto d'acqua, Wesley Jessen).
La potenza della lente quasi piana viene scelta in modo da ridurre l'effetto di rifrazione della lente stessa.
Risultato: è stato utilizzato un array di sensori riflettenti per testare la ripetibilità del dispositivo sulla testa umana in polistirolo bianco. -su.
Leggere le letture del sensore nella scatola ottica, senza testa, senza testa, calcolare le variazioni relative di intensità.
La Figura 3A mostra la variazione relativa dell'intensità di cinque sensori sulla testa simulata, calcolata come media di diversi esperimenti separati.
Quando la testa è presente, tutti i sensori mostrano un aumento superiore al segnale luminoso ambientale.
Rispetto agli altri quattro sensori, il segnale del quinto sensore, che utilizza la testa artificiale (posizionato sul lato del naso), è aumentato significativamente, indicando un incremento della luce diffusa e riflessa dalla struttura facciale sul lato del naso.
Misurazioni simili sono state effettuate su 12 soggetti. Dieci dei 12 soggetti presentavano sensori nasali più sviluppati rispetto ai sensori laterali.
Ogni soggetto è stato misurato cinque volte e la barra di errore è stata calcolata in base alla deviazione standard del valore medio dei cinque campioni di ciascun sensore. (p