Kwantyfikacja pola promieniowania ultrafioletowego (UVR) w ludzkim oku in vivo przy użyciu nowatorskiej aparatury i potencjalnych korzyści z hydrożelowych soczewek kontaktowych blokujących promieniowanie UV – projekt oświetlenia ulicznego zasilanego energią słoneczną

PODSTAWY/CEL: Niektóre zwyrodnieniowe choroby oczu występują głównie w obrębie brzegów nosa i są związane z uszkodzeniami wywołanymi promieniowaniem ultrafioletowym (UVR).
Względny udział przepływu w oku in vivo（a)
Promieniowanie ultrafioletowe od skóry nosa do krawędzi nosa i (b)
Badano ogniskowanie promieniowania UVR na rogówce skroniowej aż do brzegu nosa.
Metody Do pomiaru pola promieniowania ultrafioletowego ludzkiego oka zastosowano nowy typ matrycy czujników fotodiodowych.
Ponadto nowe urządzenie spektrometru-
UP służy do pomiaru widma promieniowania refrakcji rogówkowej.
W badaniach in vivo oceniano wpływ hydrożelowych soczewek kontaktowych chroniących przed promieniowaniem ultrafioletowym na filtrowanie padającego promieniowania ultrafioletowego.
Wyniki Dane jakościowe i ilościowe wykazały wzrost liczby bakterii Staphylococcus nasalis.
Odczyty fotodiody wykazały wzrost promieniowania ultrafioletowego od strony skroniowej w kierunku strony nosowej.
Krzywe transmisji pokazują, że większość promieniowania ultrafioletowego jest pochłaniana przez tkankę oka lub przekazywana przez tkankę oka.
Miękkie soczewki kontaktowe chroniące przed promieniowaniem ultrafioletowym mogą filtrować to promieniowanie.
Wnioski Badania in vivo wykazały, że strumień promieniowania ultrafioletowego w nosowej części oka zwiększa się z powodu odruchu skórnego w nosie.
Każdy receptor promieniowania ultrafioletowego przechodzący przez rogówkę jest albo absorbowany przez spojówkę, albo przekazywany do twardówki poprzez spojówkę.
Hydrożelowe soczewki kontaktowe z filtrem ultrafioletowym mogą eliminować źródła promieniowania ultrafioletowego.
Materiały i metody: Teorię odbicia przetestowano in vivo, a do badania pola światła padającego na lub w pobliżu odsłoniętej powierzchni oka skonstruowano serię czujników promieniowania ultrafioletowego.
Zgodnie z teorią refrakcji, czujnik oparty na spektrofotometrze światłowodowym umieszczany jest na krawędzi spojówki nosa w celu wykrywania światła przechodzącego przez rogówkę i określania jego widma.
Te dwa wyjątkowe urządzenia eksperymentalne-
Teraz przedstawiamy UPS.
Głównymi elementami układu czujników odbiciowych są pięć fotodiod Texas Instrument TSL250.
Krzywe odpowiedzi widmowej tych fotodetektorów rozciągają się do 300 nm w zakresie promieniowania ultrafioletowego (UVR), obejmując wszystkie zakresy UVA i część zakresu UVB.
Kąt między polem widzenia i kierunkiem normalnym wynosi około 60 stopni, co pozwala na wykrycie fotonów pod szerokim zakresem kątów padania.
Wysoka czułość i zintegrowane wzmacniacze zapewniają wysoki sygnał wyjściowy, umożliwiając wykrywanie niskich poziomów promieniowania ultrafioletowego.
Każdy zespół czujników ma powierzchnię 5 milimetrów kwadratowych, więc pięć z nich zainstalowano obok siebie, pokrywając obszar około 25 milimetrów, co odpowiada średniej poziomej średnicy odsłoniętej tkanki oka.
Te pięć czujników jest zamontowanych na plastikowej obudowie, zazwyczaj umieszczanej na oku w celu jego ochrony podczas operacji powieki. Czujniki 1 i 2 znajdują się po skroniowej stronie źrenicy, czujnik 3 znajduje się bezpośrednio nad źrenicą, a czujniki 4 i 5 po stronie nosowej, jak pokazano na rysunku 1.
Pobierz schemat w nowej karcie, otwórz i pobierz prezentację PowerPoint Rysunek 1. Układ czujników fotodiody UVR, zamontowany nad lewym okiem, czujnik 1 po stronie skroniowej, czujnik 5 po stronie nosowej.
Analogowe napięcie wyjściowe czujnika jest digitalizowane przez program LabVIEW i zapisywane w komputerze przenośnym. Odczyt wszystkich pięciu czujników trwa milisekundy, co znacznie redukuje zmiany sygnału czujnika spowodowane ruchem obiektu.
Rejestrując sygnały każdego czujnika w jednolitym polu światła (bez obecności obiektu) i dzieląc te wartości na odpowiednie sygnały, gdy obiekt znajduje się w odpowiedniej pozycji, oblicza się względne odczyty czujnika.
Aby zapewnić stabilne środowisko testowe, skrzynkę świetlną oświetlono stabilnym, rozproszonym, widzialnym światłem ultrafioletowym.
Zbudowano źródło światła wolframowego bliskiej podczerwieni.
Ponieważ wewnętrzna ściana pudełka jest biała, obiekt testowy znajduje się w stosunkowo jednolitym polu światła rozproszonego, podobnym do rozproszonego pola światła słonecznego.
Przed źródłem światła stosuje się filtr dolnoprzepustowy, który ogranicza światło do interesującego nas obszaru widmowego.
Główne komponenty czujnika refrakcji Grupa czujników refrakcji
Spójrz w górę, tak jak pokazano na rysunku 2.
Za pomocą udoskonalonej lampy szczelinowej utworzono dwa włókniaki na rogówce.
Wprowadzane obrazy światłowodowe emitują światło z promieni ultrafioletowych – widzialnych –
Rogówkę naświetlano światłem wolframowym bliskiej podczerwieni pod kątem około 30 stopni za płaszczyzną koronalną.
Włókna wyjściowe wykrywają światło emitowane przez rogówkę lub odbite od twardówki, w zależności od względnego położenia oczu.
Wykryte światło jest przesyłane do spektrometru światłowodowego S2000 morskiego systemu optycznego, gdzie jest rozpraszane na matrycy detektorów, a następnie odczytywane i digitalizowane przez komputer przenośny.
Widmo transmisji oblicza się, wykorzystując widmo źródła światła jako punkt odniesienia. W przypadku braku osób w pobliżu widma, widmo jest rejestrowane.
Każde widmo można zarejestrować w ciągu około 20 milisekund, co w znacznym stopniu ogranicza wszelkie niepotrzebne zmiany sygnału spowodowane ruchem obiektu testowego.
Pobierz rysunekOtwórz w nowej karcie, aby pobrać rysunek 2 w programie PowerPoint. Schemat grupy czujników współczynnika załamania.
Światło z włókniaka tymczasowo oświetla rogówkę i załamuje się na włóknie czujnikowym.
Aby zapobiec skupianiu się promieni ultrafioletowych w oczach, zastosowano dwa różne rodzaje soczewek kontaktowych blokujących promieniowanie ultrafioletowe. Soczewki Acuvue 2 (
Etafican, 58% zawartości wody, Vistaken)
Dokładne promieniowanie ultrafioletowe（
Vasurfilcon, zawartość wody 74%, Wesley Jessen).
Moc soczewki bliskiej płaszczyzny dobiera się w celu zmniejszenia efektu refrakcji soczewki.
Wynik Do sprawdzenia powtarzalności działania urządzenia na białym, polistyrenowym modelu głowy człowieka użyto matrycy czujników odbiciowych. -up.
Odczytaj wskazania czujnika w skrzynce optycznej, bez głowicy, oblicz względne zmiany natężenia.
Rys. 3A przedstawia względną zmienność siły oddziaływania pięciu czujników na symulowanej głowie, uśrednioną w kilku oddzielnych eksperymentach.
Gdy głowa istnieje, wszystkie czujniki pokazują wzrost wyższy niż sygnał światła otoczenia.
W porównaniu z pozostałymi czterema czujnikami, sygnał w piątym czujniku wykorzystującym głowę manekina (umieszczoną po stronie nosa) znacznie wzrósł, co wskazuje na wzrost ilości światła rozproszonego i odbitego od struktury twarzy po stronie nosa.
Podobne pomiary przeprowadzono u 12 osób. Dziesięciu z nich miało silniejsze czujniki nosowe niż boczne.
Każdego osobnika mierzono pięć razy, a błąd pomiaru obliczano na podstawie odchylenia standardowego średniej wartości pięciu próbek każdego czujnika. (p.