Multilayer structured tissue sensing using an iterative optical properties extraction technique

הרקע לפרויקט:

כאשר קרינה אלקטרומגנטית פוגעת בחומר, האינטראקציה שנוצרת היא ייחודית עבור כל חומר ואורך הגל של הקרינה. התוצאה (בליעה, פיזור, שינוי כיוון) תלויה בתכונות האופטיות של החומר עבור כל אורך גל, ולכן מדידה של תוצאת האינטראקציה, אותה ניתן לעשות באופן בלתי פולשני, מאפשרת לזהות חומרים באמצעים אופטיים. תכונות דומיננטיות של החומר הן הבליעה והפיזור. אם חומר הוא גם מפזר וגם בולע, כמו רקמות אנושיות, משימת חילוץ התכונות האופטיות מתוך המדידה נעשית עוד יותר מאתגרת מכיוון שקשה להפריד בין התכונות השונות. רוב השיטות האופטיות מתבססות על גילוי עוצמה בלבד, מאחר והסנסורים המקובלים (כולל גם העין האנושית) יכולים לחוש רק את העוצמה. במחקר שלנו פיתחנו שיטה המתבססת על שחזור הפאזה של האור. מתוך סט של תמונות עוצמה ושילוב אלגוריתם איטרטיבי, אנו משחזרים את תמונת הפאזה ומנתחים את המידע שהתקבל מתוכו ניתן לחלץ תכונות אופטיות של בליעה ופיזור באופן לא פולשני.
בשנה האחרונה השיטה מתרחבת לחישה של חומרים במבנה רב שכבתי. בדוגמאות ביולוגיות הרבה פעמים נתקלים במבנה של שכבות, ומכאן חשיבת פיתוח השיטה.

מטרת הפרויקט:

ביסוס מתודולוגי של השיטה IMOPE עבור דוגמאות במבנה דו שכבתי.

תכולת הפרויקט:

למידת עקרונות השיטה IMOPE- iterative multi-plane optical properties extraction technique.
הכנת דוגמאות אופטיות במעבדה
מדידות במערכת
ניתוח תוצאות- MATLAB

קורסי קדם:

שדות אלקטרומגנטיים / מבוא לאלקטרואופטיקה

מקורות:

1. Yariv, I., Shapira, C., Duadi, H., & Fixler, D. (2019). Media Characterization under Scattering Conditions by Nanophotonics Iterative Multiplane Spectroscopy Measurements. ACS Omega, 4(10), 14301–14306. https://doi.org/10.1021/acsomega.9b01976 .‏
2. Shapira, Channa, et al. "Effect of optical magnification on the detection of the reduced scattering coefficient in the blue regime: theory and experiments." Optics Express 29.14 (2021): 22228-22239.‏
3. Shapira, C., Itshak, D., Duadi, H., Harel, Y., Atkins, A., Lipovsky, A., ... & Fixler, D. (2022). Noninvasive nanodiamond skin permeation profiling using a phase analysis method: ex vivo experiments. ACS nano, 16(10), 15760-15769.‏
4. Yariv, I., Duadi, H., & Fixler, D. (2020). Depth scattering characterization of multi-layer turbid media based on iterative multi-plane reflectance measurements. IEEE Photonics Journal, 12(5), 1-13