Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
КЕЙС БіоФізика 2013.doc
Скачиваний:
166
Добавлен:
16.02.2016
Размер:
1.74 Mб
Скачать

Дисципліна Основи біологічної фізики та медична апаратура

Тема: Використання волоконної оптики в практичній медицині – 2 години.

Викладач Палій л.В.

Курс 1 семестр 2 спеціальність Сестринська справа

1. Актуальність теми: Волоконна оптика – технологія передачі світла по оптичним волокнам.Забезпечує можливість|спроможність| прямого візуального дослідження внутрішніх органів.

2. Навчальні цілі:

  • знати: Використання волоконної оптики в практичній медицині

  • вміти: Допомагати лікарю при використання волоконної оптики в практичній медицині

  1. Матеріали до аудиторної та аудиторної самостійної роботи

    1. Базові знання, вміння, навички, необхідні для вивчення теми.

Для вивчення теми необхідно:

ЗНАТИ

ВМІТИ

З ДИСЦИПЛІНИ

Оптичні явища, їх використання у біології та медицині

Основи біологічної фізики та медична апаратура

    1. Рекомендована література:

Основна:

1. Лекція з теми – додається.

    1. Основні етапи роботи

I етап – опрацювання рекомендованої літератури

Завдання

Зверніть увагу

Вивчати:

1. Напрями використання волоконної оптики в практичній медицині

1. Застосування волоконної оптики для дослідження внутрішніх органів

II етап – виконання завдань для самоконтролю

Скласти перелік приборів волоконної оптики, які застосовують у медицині

III етап – закріплення знань і навичок

Після вивчення теми необхідно:

ЗНАТИ

ВМІТИ

1. Використання волоконної оптики в практичній медицині

Допомагати лікарю при використання волоконної оптики в практичній медицині

  1. Додаткові завдання ( матеріали позааудиторної роботи)

Підготувати реферат: Використання волоконної оптики в практичній медицині

ЛУГАНСЬКА ОБЛАСНА РАДА

ЛУГАНСЬКЕ ОБЛАСНЕ МЕДИЧНЕ УЧИЛИЩЕ

ДИСЦИПЛІНА: ОСНОВИ БІОЛОГІЧНОЇ ФІЗИКИ ТА МЕДИЧНА АПАРАТУРА

САМОСТІЙНА ПОЗААУДИТОРНА РОБОТА СТУДЕНТІВ

ЛЕКЦІЯ № 10

ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ВИВЧЕННЯ СТУДЕНТАМИ

.

ТЕМА: 4.3. Використання волоконної оптики в практичній медицині – 2 години.

ПЛАН

1.Волоконно-оптические лінії зв’язку

2.Використання волоконної оптики в практичній медицині

1.Волоконно-оптические лінії зв’язку

Волоконна оптика є|з'являється| молодою галуззю науки і техніку.

Волоконна оптика – технологія передачі світла по оптичним волокнам.

Волоконна оптика (fiber| optics|) - це розділ оптики, в якому розглядається|розглядує| передача світла і зображення по светопроводам| і хвилеводах оптичного діапазону, зокрема по багатожильних світлопроводах|світловодах| і пучках гнучких волокон.

Волоконно-оптичні лінії зв'язку - це вид зв'язку, при якому інформація передається по оптичних діелектричних хвилеводах, відомих під назвою "оптичне волокно".

Оптичне волокно в даний час|нині| вважається за найдосконаліше|довершене| фізичне середовище|середу| для передачі інформації, а також найперспективнішим|перспективним| середовищем|середою| для передачі великих потоків інформації на значні відстані. Наприклад|приміром|, В даний час|нині| волоконно-оптичні кабелі прокладені по дну Тихого і Атлантичного океанів і практично весь світ "обплутаний" мережею|сіттю| волоконних систем зв'язку

Європейські країни через Атлантику зв'язані волоконними лініями зв'язку з|із| Америкою. США, через Гавайські острови і острів Гуам - з|із| Японією, Новою Зеландією і Австралією. Волоконно-оптична лінія зв'язку сполучає|з'єднує| Японію і Корею з|із| Далеким Сходом Росії. На заході Росія пов'язана з європейськими країнами Петербург - Кингисепп - Данія і З|із|.-Петербург - Виборг - Фінляндія, на півдні - з|із| азіатськими країнами Новоросійськ - Туреччина|Турція|. У Европі, також, як і в Америці, давно вже знайшли широке застосування|вживання| практично у всіх сферах зв'язку, енергетики, транспорту, науки, освіти|утворення|, медицини, економіки, оборони, державно-політичної і фінансової діяльності. Отже, підстави вважати оптоволокно| за найперспективніше|перспективне| середовище|середу| для передачі великих потоків інформації витікає з|із| ряду|лави| особливостей, властивих оптичним хвилеводам.

Оптоволокно́ або оптичне волокно — це технічний виріб, що складається з оптичного світловоду і захисних покриттів та маркуючої кольорової оболонки.

Оптичний світловод - є фізичним середовищем транспортування оптичного сигналу і складається із серцевини та оболонки, що мають різні величини показників заломлення, це завдяки явищу повного внутрішнього відбиття надає змогу транспортувати оптичні сигнали (світло), котрі генеруються обладнанням до якого підключене оптичне волокно.

Повний опис процесу розповсюдження світла по оптичному волоконному світловоду (ВС) дає хвильова електромагнітна теорія. Вона показує, що розповсюджуватись по волоконному світловоду можуть лише ті типи хвиль, що формують у поперечному перерізі ВС резонансну хвилю. Такі типи хвиль утворюють моди хвилеводу. Режим роботи ВС (одно - чи багатомодовий) визначається величиною нормованої частоти V.

Відповідно за режимом роботи ВС поділяють на два основні типи Оптичні Волокна (ОВ)

Одномодові

Багатомодові

Серцевина оптичного світловоду має різноманітну залежність величини показника заломлення за радіальною віссю світловоду, котра називається профілем показника заломлення (ППЗ).

Волоконна оптика — розділ прикладної науки і машинобудування, що описує такі волокна. Оптоволокна використовуються в оптоволоконному зв'язку, який дозволяє передавати цифрову інформацію на великі відстані і з вищою швидкістю передачі даних, ніж в електронних засобах зв'язку. У ряді випадків вони також використовуються при створенні давачів .

Відповідно до фізичних властивостей оптоволокна необхідні спеціальні методи для їх з'єднання з устаткуванням. Оптоволокна є основним елементом для різних типів волоконно-оптичних кабелів, залежно від того, де вони використовуватимуться.

Принцип передачі світла усередині оптоволокна був вперше продемонстрований за часів королеви Вікторії (1837—1901), але розвиток сучасних оптоволокон почався в 1950-их. Їх почали використовувати в зв'язку дещо пізніше, в 1970-их; з цього часу технічний прогрес значно збільшив діапазон застосування і швидкість поширення оптоволокон, а також зменшив вартість систем оптоволоконного зв'язку.

Передача світла вздовж тонкого силіконового волокна відповідно до закону заломлення, що вперше продемострував Даніель Колладон та Джакіз Бабінет на початку 1840-их років у Парижі. Джон Тиндел ввів показові демонстрації у свої громадські лекції у Лондоні десяток років пізніше. також писав про властивості цілковитого внутрішнього віддзеркалення у своїй ознайомчій роботі про природу світла в 1870 році:

Коли світло проходить у напрямку із повітря у воду, то заломлений промінь зміщується у сторону перпендикуляра... У випадку, коли кут, утворений променем у воді та перпендикуляром до поверхні, перевищує 48 градусів, світловий промінь не покине середовище води взагалі: він буде повністю заломлений на лінії розділу двох середовищ. Кут, що обмежує границю цілковитого внутрішнього віддзеркалення, називається кутом повного внутрішнього відбиття середовища.

2.Використання волоконної оптики в практичній медицині

. Забезпечує можливість|спроможність| прямого візуального дослідження внутрішніх органів.

Оптоволоконні прилади вводяться|запроваджують| в природні отвори або в невеликі розрізи (ендоскопія).

Практичне застосування, таке як напрямлене освітлення у ротовій порожнині під час стоматологічних процедур, з'явилось на початку ХХ століття. Передача зображень по трубках була продемострована незалежно радіоекспериментатором Кларенс Ханселом та телевізійним першопроходцем Джоном Логі Бейрдом у 1920 роках. Цей ефект уперше було застосовано для внутрішнього медичного обстеження Гайнріком Ламмом протягом наступного десятиліття. У 1952 році фізик Нерайндер Сайнг Капані провів експеримент, що призвів до винаходу оптичного волоска.

Сучасне оптоволокно, де скляна волосина поміщена у прозору оболонку із метою приведення коефіцієнту відбиття до практичного рівня використання, з'явивилося на світ пізніше. Після цього всі розробки сконцентрувалися на жмутах оптичних волокон, пристосованих для передачі зображення.

Перший оптичний напівгнучкий гастроскоп був запатентований у 1956 році Безілем Айзек Хиршовицим, Сі Уілбер Пітерзом, та Лоренцом І Куртізом, які були дослідниками Університету Мічігану. У процесі розробки гастроскопу, Куртіз упреше застосував скляний світловод в оболонці. Перші зразки оптоволокна використовували повітря та непрактичні олії і віск, як оболонку із низьким показником заломлення. Незабаром з'явилась ціла низка інших приладів.