Исследование оптоакустического эффекта в средах с углеродными наноматериалами и разработка системы диагностики клеток в кровотоке

• Автор: Джуплина, Галина Юрьевна
• Шифр специальности: 05.11.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ МЕТОДОВ ОПТОАКУСТИКИ В БИОМЕДИЦИНЕ

1.1 Термооптическое возбуждение звука

1.2 Оптические свойства исследуемых объектов

1.3 Аналитический обзор возможности использования напоразмерных объектов в биомедицинских исследованиях

1.4 Оптоакустические методы и приборы

1.5. Выводы по главе

ГЛАВА II ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ЛАЗЕРНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ В ЖИДКОЙ СРЕДЕ С ПРИСУТСТВИЕМ НАНОРАЗМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ

2.1 Моделирование оптоакустических полей при облучении лазером ПРОБЫ

2.1.1 Схема прямой регистрации

2.1.2 Схема косвенной регистрации
2.3 Трансформация ОА импульсов при распространении в линейной СРЕДЕ
2.4 Исследования эффективности лазерной генерации звука в пробе
2.5 Оптическая генерация акустических волн в анизотропных твердых телах
2.6. Выводы по главе

ГЛАВА III ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ЛАЗЕРНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ В ЖИДКОЙ СРЕДЕ С ПРИСУТСТВИЕМ НАНОРАЗМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ
3.1 Описание экспериментальной установки для проведения ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1.1 Лазерный комплекс L1MO 100-532/
3.1.2 УЗ датчики для измерения О А сигнала в среде с нанотрубками
3.2 Подготовка модельных сред для исследования оптоакустического эффекта
3.3 Создание экспериментальной базы записей ОА сигналов и предварительный анализ
3.4 Обработка и анализ экспериментальных данных
3.5 Выводы по главе
ГЛАВА IV РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ И АЛГОРИТМА РАБОТЫ СИСТЕМЫ ДИАГНОСТИКИ КЛЕТОК В КРОВОТОКЕ
4.1 Принципы построения системы диагностики клеток в кровотоке с
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАНОРАЗМЕРНЫХ АРТЕФАКТОВ
4.2 Разработка алгоритма диагностики клеток в кровотоке методом
ПРОТОЧНОЙ ЦИТОМЕТРИИ IN VIVO С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАНОРАЗМЕРНЫХ
АРТЕФАКТОВ
4.3. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ
Кровь выполняет ряд важных функций в организме: транспортирует кислород, углекислый газ и питательные вещества; распределяет тепло по всему организму; доставляет гормоны и другие регулирующие вещества к различным органам; поддерживает постоянство внутренней среды и несет защитную (иммунную) функцию. Она проходит через весь организм и взаимодействует с каждой клеткой. Поэтому качество крови играет важную роль в определении состоянии здоровья человека.
Анализ крови - распространенное в современной медицине лабораторное исследование, с помощью которого можно определить как общее состояние человека, так и состояние большинства его органов и систем. Также он применяется в случае, когда необходима дополнительная информация для постановки более точного диагноза и назначения лечения. Диагностика крови может проводиться несколько раз, что позволяет оценивать эффективность лечения и изменения состояния пациента.
До середины 20-го века для того, чтобы определить присутствуют ли в биологическом образце клетки, в каком количестве и каких типов, исследователь должен был сам интерпретировать изображение в микроскопе [1, 78]. Впоследствии разработанный химиками и физиками инструментарий для световых измерений был адаптирован для микроскопа, что, в свою очередь, обусловило возникновение цитометрии, которая в настоящее время обобщает множество технологий, которые помогают человеку или даже занимают его место в осуществлении многочисленных задач в биомедицинских исследованиях и клинической медицине.

звуковых колебаний с высоким коэффициентом преобразования оптической энергии в звуковую. Достигнутый авторами уровень сигнала давления свыше 0,1 МПа позволил авторам предложить данный источник, как для технологических приложений, так и для исследования океанического дна. К настоящему времени результаты, как наблюдений эффекта, так и результаты разнообразных применений составили обширную библиографию [3].
Успехи оптоакустики - во многом заслуга ученых бывшего СССР. Систематические исследования фундаментальных вопросов оптоакустики в нашей стране скоординированно начаты в 1973 г. коллективами под руководством профессоров Л. М: Лямшева и К. А. Наугольных (Акустический институт имени академика Н. Н. Андреева), профессора Ф. В. Бункина (Физический институт имени П. Н. Лебедева), профессоров
С. А. Ахманова и О. В: Руденко (Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова).
В работе [18] проводились исследования тепловых оптоакустических антенн. Принцип их работы основан на явлении теплового изменения объема воды, поглотившего энергию пучка электромагнитных волн. Модулированная по интенсивности электромагнитная волна (например, световая) падает из прозрачной среды (воздух) на границу раздела с поглощающей средой (вода). Эта волна теряет свою энергию в слое воды с характерной толщиной и вызывает попеременное во времени изменение ее температуры. Из-за нагревания происходит изменение объема слоя, который расширяясь, возбуждает в воде звуковую волну подобно обычному электроакустическому преобразователю.
В работах [24, 26-28, 31, 32] была описана модель возбуждения оптоакустического сигнала в среде. Форма акустического импульса при термооптическом возбуждении определяется как характеристиками среды -коэффициентом поглощения света, скоростью звука, так и параметрами