RU2398232C2 - Device for calibration of medical diagnostic spectrophotometric devices - Google Patents

Device for calibration of medical diagnostic spectrophotometric devices Download PDF

Info

Publication number
RU2398232C2
RU2398232C2 RU2008145998/14A RU2008145998A RU2398232C2 RU 2398232 C2 RU2398232 C2 RU 2398232C2 RU 2008145998/14 A RU2008145998/14 A RU 2008145998/14A RU 2008145998 A RU2008145998 A RU 2008145998A RU 2398232 C2 RU2398232 C2 RU 2398232C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
light
optical properties
biological tissues
blood
optical
Prior art date
Application number
RU2008145998/14A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008145998A (en
Inventor
Дмитрий Алексеевич Рогаткин (RU)
Дмитрий Алексеевич Рогаткин
Людмила Геннадиевна Лапаева (RU)
Людмила Геннадиевна Лапаева
Виктор Васильевич Сидоров (RU)
Виктор Васильевич Сидоров
Original Assignee
Государственное учреждение Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского (МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное учреждение Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского (МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского) filed Critical Государственное учреждение Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского (МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского)
Priority to RU2008145998/14A priority Critical patent/RU2398232C2/en
Publication of RU2008145998A publication Critical patent/RU2008145998A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2398232C2 publication Critical patent/RU2398232C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention contains body which consists of base and cover, made from fluoroplast, and device for imitation of optical properties of various types of live biological tissues. Device includes set of layer-by-layer placed elements which possess light-dispersing, fluorescent and light-absorbing optical properties. Layer-by-layer placed elements represent polymer optical films, whose spectral linear coefficients of absorption and dispersion correspond to spectral linear coefficients of light absorption by biological tissues with superficial and epidermal melanin, blood saturated with oxygen on 5-100%, spectral linear coefficient of light dispersion by collagen fibres and dense tissue structure without blood. Wavelengths of fluorescence of polymer optic films correspond to wavelengths of fluorescence of respiratory cell enzymes of biological tissue.
EFFECT: application of invention extends functional possibilities of device and ensures calibration and check-up of vast range of devices and apparatuses of non-invasive medical spectrophotometry.
3 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к устройствам для калибровки диагностических приборов неинвазивной медицинской спектрофотометрии (НМС), обеспечивающих регистрацию, оценку и контроль медико-биологических параметров мягких тканей человека (in vivo, in situ) пo их спектральным оптическим (фотометрическим) характеристикам.The invention relates to medicine, namely to devices for calibrating diagnostic instruments of non-invasive medical spectrophotometry (NMS), which ensure the registration, evaluation and monitoring of biomedical parameters of human soft tissues (in vivo, in situ) by their spectral optical (photometric) characteristics.

В общем случае приборы НМС используют в своей работе принцип оптического зондирования исследуемой биологической ткани на разных длинах волн ультрафиолетового (УФ), видимого и/или инфракрасного (ИК) диапазонов спектра электромагнитного излучения, а также методы флюоресцентного анализа, спектроскопии рассеяния и поглощения для регистрации и определения спектрального состава и спектральной плотности мощности вышедшего из ткани вторичного оптического излучения, по которым далее на основе математических вычислительных алгоритмов определяются различные медико-биологические параметры исследуемой биологической ткани - уровень ее объемного кровенаполнения, сатурация оксигемоглобина крови микроциркуляторного русла биоткани, содержание меланина в поверхностных слоях биоткани, уровни накопления активных флюоресцирующих дыхательных ферментов (порфиринов, пиридиннуклеотидов, флавопротеинов) в ткани и т.д. Во всех подобных вычислительных алгоритмах используются сегодня различные эмпирические спектральные калибровочные и приборные коэффициенты, которые закладываются в программное обеспечение приборов НМС при их производстве на этапах настройки, калибровки и проверки работоспособности прибора и предназначены для упрощения процедуры и достижения необходимой точности вычислений. Определяются они, соответственно, для каждого прибора индивидуально, опытным путем на калибровочных имитационных мерах (эталонах), моделирующих оптические свойства живых биологических тканей. Эта процедура стандартна и выглядит, вкратце, следующим образом. Каждой отдельной имитационной мере (калибровочному эталону) в зависимости от ее (его) спектральных оптических свойств присваивают по результатам сравнительных (контрольных) медико-биологических исследований в клинике конкретные, в цифрах, медико-биологические параметры. Например, для метода оптической тканевой оксиметрии соответствующей имитационной мере присваивают какое-либо значение сатурации оксигемоглобина крови (SO2) в процентах. Оптический датчик прибора (в приведенном примере - оптического тканевого оксиметра) при калибровке направляется или устанавливается непосредственно на эту меру, и калибровочные (приборные) коэффициенты прибора присваиваются данному прибору таким образом, чтобы его показания соответствовали в пределах заданной точности значению SO2, указанному в паспорте на данную имитационную меру. Часто в литературе по биомедицинской оптике, особенно англоязычной, такие имитационные меры и эталоны называются оптическими «фантомами» биоткани, однако с точки зрения классической метрологии и общей теории измерительных приборов и устройств правильнее называть их именно имитационными мерами, калибровочными эталонами и/или устройствами для калибровки и поверки диагностических приборов НМС.In the general case, NMS devices use in their work the principle of optical sensing of the biological tissue under study at different wavelengths of the ultraviolet (UV), visible and / or infrared (IR) ranges of the electromagnetic radiation spectrum, as well as methods of fluorescence analysis, scattering and absorption spectroscopy for recording and determining the spectral composition and spectral power density of the secondary optical radiation emerging from the tissue, according to which, further on the basis of mathematical computational algorithms, can be various biomedical parameters of the biological tissue under investigation - the volume level of blood supply, blood oxyhemoglobin saturation microvasculature biological tissue, the melanin contents in the surface layers of biological tissue, the levels of accumulation of active fluorescent respiratory enzymes (porphyrins, pyridine, flavoproteins) in tissue, etc. In all such computational algorithms, various empirical spectral calibration and instrument coefficients are used today, which are incorporated into the software of the NMS devices during their production at the stages of tuning, calibration, and verifying the instrument’s operability and are intended to simplify the procedure and achieve the necessary calculation accuracy. They are determined, respectively, for each device individually, empirically on calibration simulation measures (standards) that simulate the optical properties of living biological tissues. This procedure is standard and looks briefly as follows. Depending on its (his) spectral optical properties, each individual imitation measure (calibration standard) is assigned specific, in figures, biomedical parameters according to the results of comparative (control) biomedical studies in the clinic. For example, for the method of optical tissue oximetry, an appropriate imitation measure is assigned any percentage of blood oxyhemoglobin (SO2) saturation. The optical sensor of the device (in the given example, an optical tissue oximeter) during calibration is directed or set directly to this measure, and the calibration (instrument) coefficients of the device are assigned to this device so that its readings correspond, within the specified accuracy, to the SO2 value indicated in the passport on this imitation measure. Often in the literature on biomedical optics, especially in English, such imitation measures and standards are called optical “phantoms” of biological tissue, however, from the point of view of classical metrology and the general theory of measuring instruments and devices, it is more correct to call them imitation measures, calibration standards and / or calibration devices and verification of diagnostic instruments NMS.

Известно устройство для калибровки медицинских диагностических спектрофотометрических приборов, содержащее фторопластовую пластину, имеющую ячейки, заполненные флюоресцирующем красителем, и фторопластовую крышку (Пат. РФ №2142619, кл. G01N 21/64, 1998).A device for calibrating medical diagnostic spectrophotometric devices containing a fluoroplastic plate having cells filled with a fluorescent dye and a fluoroplastic lid (Pat. RF No. 2142619, class G01N 21/64, 1998) is known.

Недостатком данного устройства являются его ограниченные возможности, обусловленные тем, что с его помощью можно моделировать только один тип биологических тканей с флюоресценцией.The disadvantage of this device is its limited capabilities, due to the fact that with its help you can simulate only one type of biological tissue with fluorescence.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее корпус, состоящий из основания и крышки, выполненных из фторопласта, и приспособление для имитации оптических свойств более широкого класса живых биологических тканей, включающее набор элементов, обладающих светорассеивающими и флюоресцирующими оптическими свойствами (Пат. РФ №2284026, кл. G01N 21/64, 2005). В этом устройстве основание выполнено из промышленно выпускаемого инертного, спектрально не селективного, светорассеивающего материала фторопласта ФТ-4, ячейки заполнены флюоресцирующим красителем разной концентрации на основе раствора протопорфирина IX, а крышка выполнена из набора тонких фторопластовых пластин, каждая из которых имеет толщину 0,1-0,2 мм и моделирует разные светорассеивающие свойства разных по толщине верхних слоев кожи (дерма, эпидермис и т.д.).Closest to the proposed is a device containing a housing consisting of a base and a cover made of fluoroplastic, and a device for simulating the optical properties of a wider class of living biological tissues, including a set of elements having light-scattering and fluorescent optical properties (US Pat. RF No. 2284026, CL G01N 21/64, 2005). In this device, the base is made of an industrially produced inert, spectrally non-selective, light-scattering material FT-4 fluoroplastic, the cells are filled with fluorescent dye of different concentrations based on protoporphyrin IX solution, and the lid is made of a set of thin fluoroplastic plates, each of which has a thickness of 0.1 -0.2 mm and models various light-scattering properties of the upper layers of the skin of different thicknesses (dermis, epidermis, etc.).

Это устройство дополнительно позволяет моделировать слоистую структуру кожного покрова за счет использования набора сменных пластин из стандартного, прочного и инертного (плохо растворимого, гидрофобного, химически и термически стойкого) фторопласта ФТ-4.This device additionally allows you to simulate the layered structure of the skin due to the use of a set of interchangeable plates of standard, durable and inert (poorly soluble, hydrophobic, chemically and thermally stable) fluorine plastic FT-4.

Недостатками данного устройства являются, в первую очередь, то, что жидкий раствор флюоресцирующего красителя склонен к высыханию и изменению своих оптических свойств с течением времени. Он приготавливается вручную, не стандартизован промышленностью по своим оптическим свойствам, поэтому требует дополнительного контроля и отбраковки во время его приготовления. Кроме того, в указанном устройстве моделируются только светорассеивающие и флюоресцентные свойства биологической ткани и не моделируются ее светопоглощающие свойства, что сужает область его применения. Например, такое устройство не может использоваться для калибровки диагностических приборов НМС, определяющих по светопоглощению параметры кровенаполнения мягких тканей человека (оптические эритемометры), сатурацию оксигемоглобина крови микроциркуляционного русла (оптические тканевые оксиметры), степень пигментации верхних слоев кожи меланином (меланинометры) и т.д.The disadvantages of this device are, in the first place, the fact that the liquid solution of the fluorescent dye is prone to drying out and to change its optical properties over time. It is prepared by hand, not standardized by the industry for its optical properties, and therefore requires additional control and rejection during its preparation. In addition, in this device only the light-scattering and fluorescent properties of biological tissue are modeled and its light-absorbing properties are not modeled, which narrows the scope of its application. For example, such a device cannot be used to calibrate NMS diagnostic instruments, which determine the absorption of blood parameters of human soft tissues (optical erytometers), saturation of blood oxyhemoglobin of the microvasculature (optical tissue oximeters), the degree of pigmentation of the upper skin layers with melanin (melaninometers), etc. .

Кроме того, значительная толщина фторопластовых пластин (0,1-0,2 мм) не позволяет моделировать более тонкие слои тканей, например, сосочковый слой кожи толщиной 40-50 мкм.In addition, the significant thickness of the fluoroplastic plates (0.1-0.2 mm) does not allow modeling thinner tissue layers, for example, the papillary layer of the skin with a thickness of 40-50 microns.

В соответствии с этим поставлена задача, направленная на расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования в нем оптических свойств (в том числе и светопоглощающих) различных по толщине живых биологических тканей, что, в свою очередь, обеспечит создание, калибровку и проверку широкого класса приборов и устройств НМС.In accordance with this, a task has been set aimed at expanding the functionality of the device by modeling in it the optical properties (including light-absorbing) of living biological tissues of various thicknesses, which, in turn, will ensure the creation, calibration and testing of a wide class of devices and NMS devices.

Данное устройство просто и дешево в изготовлении, так как его конструктивные элементы выполнены из серийно выпускаемых твердых оптических материалов, стандартизированных по своим оптическим свойствам.This device is simple and cheap to manufacture, since its structural elements are made of commercially available solid optical materials, standardized by their optical properties.

Эта задача достигается тем, что в устройстве для калибровки медицинских диагностических спектрофотометрических приборов, содержащем корпус, состоящий из основания и крышки, выполненных из фторопласта, и приспособление для имитации оптических свойств различных типов живых биологических тканей, включающее набор послойно размещенных элементов, обладающих светорассеивающими и флюоресцирующими оптическими свойствами, предложено приспособление для имитации оптических свойств различных типов живых биологических тканей дополнительно снабдить элементами, обладающими светопоглощающими оптическими свойствами, представляющими собой полимерные оптические пленки, спектральные погонные коэффициенты поглощения и рассеяния которых соответствуют спектральным погонным коэффициентам поглощения света биологическими тканями с поверхностным и эпидермальным меланином, с кровью, насыщенной на 5-100% кислородом, спектральным погонным коэффициентам рассеяния света коллагеновыми волокнами, плотными клеточными и тканевыми структурами без крови, а длины волн флюоресценции полимерных оптических пленок соответсвуют длинам волн флюоресценции дыхательных клеточных ферментов биологической ткани. Кроме того, приспособление для имитации оптических свойств различных типов живых биологических тканей выполнено из набора 2-10 оптических пленок, а основание выполнено в виде цилиндра, имеющего в верхней части резьбу по внутренней боковой поверхности, а крышка имеет окно и выполнена в виде цилиндра, имеющего в нижней части ответную резьбу по наружной боковой поверхности.This task is achieved by the fact that in a device for calibrating medical diagnostic spectrophotometric devices containing a housing consisting of a base and a cover made of fluoroplastic, and a device for simulating the optical properties of various types of living biological tissues, including a set of layer-by-layer placed elements with light-scattering and fluorescent optical properties, a device is proposed for simulating the optical properties of various types of living biological tissues in addition to to abstain with elements having light-absorbing optical properties, which are polymer optical films, the spectral linear absorption and scattering coefficients of which correspond to the spectral linear coefficients of light absorption by biological tissues with surface and epidermal melanin, with blood saturated with oxygen at 5-100%, spectral linear scattering coefficients light by collagen fibers, dense cellular and tissue structures without blood, and the fluorescence wavelengths of polymer nth optical films correspond to the fluorescence wavelengths of respiratory cell enzymes of biological tissue. In addition, the device for simulating the optical properties of various types of living biological tissues is made of a set of 2-10 optical films, and the base is made in the form of a cylinder having a thread on the upper side surface, and the lid has a window and is made in the form of a cylinder having in the lower part there is a mating thread along the outer lateral surface.

В предложенном устройстве в качестве спектрально-селективных, а также спектрально-неселективных светорассеивающих, светопоглощающих и флюоресцирующих оптических материалов для моделирования(имитации) спектральных оптических свойств живых биологических тканей и их слоистой структуры используют тонкие (толщиной 25-75 мкм) полимерные пленки марок «e-color+ и «supergel» фирмы «Rosco», которые стандартизированы по своим светорассеивающим, светопоглощающим и флюоресцирующим оптическим свойствам и исходно предназначены для использования в качестве оптических фильтров при проведении кино- и фотосъемки, а также для создания театральных световых эффектов.In the proposed device, as spectrally selective as well as spectrally non-selective light scattering, light absorbing and fluorescent optical materials, thin (25-75 μm thick) polymer films of the “e” grade are used to model (imitate) the spectral optical properties of living biological tissues and their layered structure -color + and "supergel" of the company "Rosco", which are standardized for their light-scattering, light-absorbing and fluorescent optical properties and are originally intended for use as optical filters for film and photography, as well as for creating theatrical lighting effects.

Основные типы используемых в данном способе пленок и их основные значимые для данного способа моделирования оптические характеристики представлены в таблице 1.The main types of films used in this method and their main optical characteristics significant for this modeling method are presented in table 1.

Таблица 1Table 1 Основные используемые пленки и их оптические характеристикиThe main films used and their optical characteristics № п/пNo. p / p Тип пленкиFilm type РассеяниеScattering ПоглощениеAbsorption ФлюоресценцияFluorescence Имитируемое свойство биологической тканиSimulated biological tissue property λ, нмλ, nm σ, мм-1 σ, mm -1 λ, нмλ, nm k, мм-1 k, mm -1 λвозб., нмλ exc. nm λmax, нмλ max , nm Supergel # 22Supergel # 22 400÷900400 ÷ 900 400400 100,0100.0 Поглощение света поверхностным и эпидермальным меланиномLight absorption by superficial and epidermal melanin 1one ”Deep Amber"”Deep Amber" <0,01<0.01 500500 80,080.0 нетno нетno 700700 10,010.0 Supergel # 38 Supergel # 38 400÷900400 ÷ 900 450450 7,67.6 Поглощение света насыщенной 100% кислородом кровьюAbsorption of light with 100% oxygen-rich blood 22 "Light Rose""Light Rose" <0,01<0.01 585585 5,85.8 нетno нетno 650650 0,010.01 33 Supergel # 104Supergel # 104 400÷400 ÷ 20,020,0 400÷400 ÷ <0,01<0.01 нетno нетno Слабое рассеяние светаFaint light scattering ”Tough Silk"”Tough Silk" 900900 900900 коллагеновыми волокнамиcollagen fibers 400400 2,32,3 Поглощение света билирубиномLight absorption by bilirubin 4four e-color+ #013e-color + # 013 400÷900400 ÷ 900 <0,01<0.01 480480 8,78.7 нетno нетno "Straw Tint""Straw Tint" 550550 0,90.9 450450 10,510.5 Поглощение светаLight absorption 55 е-color+ #186e-color + # 186 400÷900400 ÷ 900 <0,01<0.01 585585 5,75.7 нетno нетno насыщенной 50%saturated 50% ”Silver Rose””Silver Rose” 650650 0,080.08 кислородом кровьюblood oxygen 450450 15,815.8 Поглощение светаLight absorption 66 e-color+ #192e-color + # 192 400÷900400 ÷ 900 <0,01<0.01 585585 5,95.9 нетno нетno насыщенной 5% кислородомsaturated with 5% oxygen “Flesh Pink”“Flesh Pink” 650650 0,150.15 кровьюblood 77 e-color+ #216
"White Diffusion"
e-color + # 216
"White Diffusion"
400÷900400 ÷ 900 50,050,0 400÷900400 ÷ 900 <0,01<0.01 нетno нетno Сильное рассеяние света плотными клеточными и тканевыми структурами без кровиStrong light scattering by dense cellular and tissue structures without blood
e-color+ #243e-color + # 243 400÷900400 ÷ 900 400400 2,12.1 ФлюоресценцияFluorescence 88 "Fluorescent 3600""Fluorescent 3600" <0,01<0.01 500500 3,43.4 375375 460460 коллагеновых волоконcollagen fibers 700700 6,16.1 e-color+ #241e-color + # 241 400÷900400 ÷ 900 400400 2,42,4 ФлюоресценцияFluorescence 99 "Fluorescent 5700""Fluorescent 5700" <0,01<0.01 500500 3,63.6 375375 520520 флавопротсинов клеток вflavoprotsin cells in 700700 7,07.0 окисленном состоянииoxidized state e-color+ # 245e-color + # 245 400÷900400 ÷ 900 400400 0,50.5 ФлюоресценцияFluorescence 1010 "Half Plus Green""Half Plus Green" <0,01<0.01 500500 0,70.7 532532 580580 липофусцина клетокcell lipofuscin 700700 1,91.9 Примечания: λ - длина волны излучения; σ - погонный коэффициент рассеяния; k - погонный коэффициент поглощения; λвозб. - длина волны возбуждения флюоресценции; λmax - длина волны в максимуме спектра флюоресценции, <0,01 - значение коэффициента меньше величины 0,01 в указанном спектральном диапазоне, что не существенно для данного способа моделирования, т.е. этой величиной можно пренебречь. Толщина пленок 20-75 мкм.Notes: λ is the radiation wavelength; σ is the linear scattering coefficient; k is the linear absorption coefficient; λ exc. - wavelength of excitation of fluorescence; λ max is the wavelength at the maximum of the fluorescence spectrum, <0.01 is the coefficient value is less than 0.01 in the specified spectral range, which is not essential for this modeling method, i.e. this value can be neglected. The film thickness is 20-75 microns.

На чертеже изображено устройство - общий вид.The drawing shows a device - General view.

Устройство для калибровки медицинских диагностических спектрофотометрических приборов содержит корпус, состоящий из основания 1 и крышки 2, выполненных из фторопласта и соединенных между собой с помощью резьбы 3. Крышка 2 имеет окно 4. Внутри корпуса на основании 1 слоями уложены сменные светорассеивающие, светопоглощающие и флюоресцирующие под действием внешнего света полимерные пленки 5.1…5.n в количестве n=2÷10 шт., сверху они прижаты к основанию 1 навинчивающейся крышкой 2 с окном 4 для установки оптического датчика прибора (на чертеже не показан).A device for calibrating medical diagnostic spectrophotometric devices includes a housing consisting of a base 1 and a cover 2 made of fluoroplastic and interconnected by means of a thread 3. The cover 2 has a window 4. Inside the housing, on the base 1, interchangeable light-scattering, light-absorbing and fluorescent layers are laid under by the action of external light, polymer films 5.1 ... 5.n in an amount of n = 2 ÷ 10 pcs., from above they are pressed to the base 1 by a screw cap 2 with a window 4 for installing the optical sensor of the device (not shown in the drawing cauldron).

При калибровке и поверке приборов НМС данное устройство работает следующим образом.When calibrating and calibrating NMS devices, this device operates as follows.

Пакет пленок 5.1-5.n со стороны крышки 2 через окно 4 освещается зондирующим оптическим излучением от поверяемого прибора на разных длинах волн в зависимости от конструкции и назначения конкретного прибора НМС. Это зондирующее излучение проходит сквозь пакет флюоресцирующих, светорассеивающих и светопоглощающих пленок, частично рассеиваясь и поглощаясь в этих пленках, вызывает флюоресценцию во флюоресцирующих пленках, доходит до фторопластового основания 1, а затем за счет явления сильного обратного рассеяния во фторопласте направляется назад через этот же пакет пленок к прибору, снова рассеиваясь и поглощаясь на соответствующих пленках. Дошедшее таким образом до прибора вторичное оптическое излучение (обратно рассеянное излучение) будет отличаться от первичного зондирующего излучения по своему спектральному составу и спектральной плотности мощности. Эти отличия и моделируют оптические свойства реальных биологических тканей в зависимости от используемого конкретного набора пленок в устройстве, чем и обеспечивается необходимое функционирование устройства. Применяя разные комбинации пленок в устройстве, можно легко имитировать по типу «конструктора» такие оптические явления в биотканях, как поглощение света кровью, меланином, флюоресценцию порфириновых, флавиновых и т.п. дыхательных клеточных ферментов, рассеяние света на клеточных структурах ткани и ее коллагеновых волокнах и т.д.The package of films 5.1-5.n from the side of the lid 2 through the window 4 is illuminated by probing optical radiation from the device under test at different wavelengths depending on the design and purpose of a particular NMS device. This probe radiation passes through a packet of fluorescent, light scattering and light-absorbing films, partially scattered and absorbed in these films, causes fluorescence in the fluorescent films, reaches the fluoroplastic base 1, and then goes back through the same packet due to the phenomenon of strong backscattering in the fluoroplastic film to the device, again scattering and absorbing on the corresponding films. The secondary optical radiation (backscattered radiation) thus reaching the instrument will differ from the primary probe radiation in its spectral composition and power spectral density. These differences model the optical properties of real biological tissues depending on the particular set of films used in the device, which ensures the necessary functioning of the device. Using various combinations of films in the device, one can easily imitate the type of “designer” of such optical phenomena in biological tissues as the absorption of light by blood, melanin, fluorescence of porphyrin, flavin, etc. respiratory cell enzymes, light scattering on the cellular structures of tissue and its collagen fibers, etc.

Конкретный выбор состава и количества одновременно используемых полимерных пленок в композиции в данном способе и устройстве определяются конкретными задачами моделирования (имитации) различных мягких тканей человека в тех или иных клинико-диагностических ситуациях (ситуациях нормы, травмы, патологии и т.п.).The specific choice of the composition and quantity of simultaneously used polymer films in the composition in this method and device is determined by the specific tasks of modeling (imitation) of various soft tissues of a person in certain clinical and diagnostic situations (situations of norm, trauma, pathology, etc.).

Использование простого, доступного устройства, обеспечивающего моделирование фотометрических свойств различных по толщине живых биологических тканей, позволит создать условия для калибровки широкого класса приборов и устройств НМС.Using a simple, affordable device that provides modeling of the photometric properties of living biological tissues of various thicknesses will create the conditions for calibrating a wide class of instruments and NMS devices.

Claims (3)

1. Устройство для калибровки медицинских диагностических спектрофотометрических приборов, содержащее корпус, состоящий из основания и крышки, выполненных из фторопласта, и приспособление для имитации оптических свойств различных типов живых биологических тканей, включающее набор послойно размещенных элементов, обладающих светорассеивающими и флюоресцирующими оптическими свойствами, отличающееся тем, что приспособление для имитации оптических свойств различных типов живых биологических тканей дополнительно снабжено элементами, обладающими светопоглощающими оптическими свойствами, представляющими собой полимерные оптические пленки, спектральные погонные коэффициенты поглощения и рассеяния которых соответствуют спектральным погонным коэффициентам поглощения света биологическими тканями с поверхностным и эпидермальным меланином, с кровью, насыщенной на 5%-100% кислородом, спектральным погонным коэффициентам рассеяния света коллагеновыми волокнами, плотными клеточными и тканевыми структурами без крови, а длины волн флюоресценции полимерных оптических пленок соответствуют длинам волн флюоресценции дыхательных клеточных ферментов биологической ткани.1. A device for calibrating medical diagnostic spectrophotometric devices, comprising a housing consisting of a base and a cover made of fluoroplastic, and a device for simulating the optical properties of various types of living biological tissues, including a set of layer-by-layer placed elements having light-scattering and fluorescent optical properties, characterized in that the device for simulating the optical properties of various types of living biological tissues is additionally equipped with elements about possessing light-absorbing optical properties, which are polymer optical films whose spectral linear absorption and scattering coefficients correspond to spectral linear coefficients of light absorption by biological tissues with surface and epidermal melanin, with blood saturated with 5% -100% oxygen, spectral linear coefficients of light scattering by collagen fibers, dense cellular and tissue structures without blood, and the fluorescence wavelengths of polymer optical films correspond to the fluorescence wavelengths of respiratory cell enzymes of biological tissue. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что приспособление для имитации оптических свойств различных типов живых биологических тканей выполнено из набора 2-10 оптических пленок.2. The device according to claim 1, characterized in that the device for simulating the optical properties of various types of living biological tissues is made from a set of 2-10 optical films. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что основание выполнено в виде цилиндра, имеющего в верхней части резьбу по внутренней боковой поверхности, а крышка имеет окно и выполнена в виде цилиндра, имеющего в нижней части ответную резьбу по наружной боковой поверхности. 3. The device according to claim 1, characterized in that the base is made in the form of a cylinder having a thread on the inner side surface in the upper part, and the lid has a window and is made in the form of a cylinder having a thread in the lower part on the outer side surface.
RU2008145998/14A 2008-11-21 2008-11-21 Device for calibration of medical diagnostic spectrophotometric devices RU2398232C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008145998/14A RU2398232C2 (en) 2008-11-21 2008-11-21 Device for calibration of medical diagnostic spectrophotometric devices

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008145998/14A RU2398232C2 (en) 2008-11-21 2008-11-21 Device for calibration of medical diagnostic spectrophotometric devices

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008145998A RU2008145998A (en) 2010-05-27
RU2398232C2 true RU2398232C2 (en) 2010-08-27

Family

ID=42680021

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008145998/14A RU2398232C2 (en) 2008-11-21 2008-11-21 Device for calibration of medical diagnostic spectrophotometric devices

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2398232C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018065981A1 (en) * 2016-10-06 2018-04-12 Wear 2B Ltd. Device, system and method for calibrating a non-invasive health monitoring device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Оптические фильтры, http://www.rosco.com/us/filters/ecolour.asp, найдено в Интернете 10.08.2009. Оптические фильтры, http://www.rosco.com/us/filters/supergel.asp, найдено в Интернете 10.08.2009. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018065981A1 (en) * 2016-10-06 2018-04-12 Wear 2B Ltd. Device, system and method for calibrating a non-invasive health monitoring device
US11633135B2 (en) 2016-10-06 2023-04-25 Wear2B Ltd. Device, system and method for calibrating a non-invasive health monitoring device
IL265813B1 (en) * 2016-10-06 2023-12-01 Wear2B Ltd Device, system and method for calibrating a non-invasive health monitoring device
IL265813B2 (en) * 2016-10-06 2024-04-01 Wear2B Ltd Device, system and method for calibrating a non-invasive health monitoring device

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008145998A (en) 2010-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2273914B1 (en) Method for dating a body sample
Stamatas et al. Blood stasis contributions to the perception of skin pigmentation
Stamatas et al. Non‐invasive measurements of skin pigmentation in situ
US8352005B2 (en) Noninvasive blood analysis by optical probing of the veins under the tongue
US20050049467A1 (en) Method for assessing pigmented skin
Tuchin et al. Finger tissue model and blood perfused skin tissue phantom
AU2002249985A1 (en) Noninvasive measurement of glucose through the optical properties of tissue
WO2002065090A2 (en) Noninvasive measurement of glucose through the optical properties of tissue
US10595777B2 (en) Method and device for hydration monitoring
Afshari et al. Evaluation of the robustness of cerebral oximetry to variations in skin pigmentation using a tissue-simulating phantom
Van Leeuwen et al. Elucidating the contribution of Rayleigh scattering to the bluish appearance of veins
Zaytsev et al. Impact of optical clearing on ex vivo human skin optical properties characterized by spatially resolved multimodal spectroscopy
RU2398232C2 (en) Device for calibration of medical diagnostic spectrophotometric devices
Huang et al. Second derivative multispectral algorithm for quantitative assessment of cutaneous tissue oxygenation
Lee et al. Small separation frequency-domain near-infrared spectroscopy for the recovery of tissue optical properties at millimeter depths
Kikuchi et al. Goniometric examination of diffuse reflectance of a skin phantom in the wavelength range from 400 to 1600 nm
Dremin et al. In vivo fluorescence measurements of biological tissue viability
RU2389083C1 (en) Method of creation of model simulating optical properties of living biological tissues
Huang Multispectral imaging of skin oxygenation
Urso et al. Skin and cutaneous melanocytic lesion simulation in biomedical optics with multilayered phantoms
Ardigò et al. Non-invasive methods for vitiligo evaluation
Tanner et al. Depigmented skin and phantom color measurements for realistic prostheses
Vasudevan et al. Melanometry for objective evaluation of skin pigmentation in pulse oximetry studies
Cruz Junior Optical characterization of highly turbid samples in the visible and near infrared spectra
Huang et al. Monitoring optical responses and physiological status of human skin in vivo with diffuse reflectance difference spectroscopy

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191122