אוטומציה למערכת אופטית למדידת עומק חדירה של ננו חלקיקים ברקמה

Automation of an optical system for determination of nanoparticles' penetration depth within tissues

תיאור הפרויקט ותכולתו:

בשנים האחרונות פיתחנו שיטה אופטית ייחודית לזיהוי עומק חדירה של ננו חלקיקים בתוך תווך. בפרויקט נבצע אוטומציה למערכת אופטית זו.
אחד היתרונות הבולטים של ננו חלקיקים הוא יכולתם לחדור עמוק יותר לעור מחלקיקים אחרים. יכולת זו בעלת חשיבות רבה מבחינה רפואית ואחת מהשלכותיה הינה היכולת להחדיר חומרים לגוף ללא הזרקה. מדידת עומק החדירה של הננו חלקיקים בתוך רקמה מהווה אתגר גדול עד היום.
המערכת המוצעת בפרויקט זה הינה מערכת חדשנית המשלבת בתוכה שיטה לחילוץ מקדם הפיזור, המתבססת על אלגוריתם אופטי בשם Gerchberg- Saxton, בשילוב מערכת ניסויית המאפשרת מדידת רקמות שונות. המערכת מחלצת את מקדם הפיזור של הרקמה המכילה ננו חלקיקים ובכך מאפשרת את גילויים בתוך הרקמה. כיום המערכת הזו מופעלת ידנית.
ביצוע האוטומציה למערכת כולל בחירת חומרה עבור במה ממונעת; כתיבת תוכנה להפעלת הבמה תוך שילוב תוכנה זו עם שאר מרכיבי המערכת: עדשות, מצלמות ומקטבים, וכן ממשק מרכזי שמחבר בין כל הגורמים ועם האלגוריתם שקיים היום.
הסטודנטים יכירו את האלגוריתם והמערכת האופטית הניסויית, לאחר מכן יצרו קוד המעביר את המערכת הניסויית למצב אוטומטי ומאפשר חיבור ישיר בינה ובין האלגוריתם. לבסוף יבצעו הסטודנטים ניסויים אופטיים במערכת האוטומטית לצורך אימות ובחינת תקינות.

תכולה:
• בחירת חומרה לבמה ממונעת;
• הפעלת הבמה על ידי מערכת ממוחשבת;
• יצירת ממשק בין האלמנטים האופטיים במערכת לבמה החדשה;
• חיבור בין המערכת שפותחה לבין האלגוריתם שקיים היום;
• ביצוע ניסויים אופטיים במערכת לצורך אימות ובדיקת תקינות.

דרישות:

• מבוא לאופטיקה מודרנית ואלקטרו-אופטיקה.
• ידע בתכנות (MATLAB/ LabVIEW/ C).
• יכולת עבודה במעבדה.
• ממוצע ציונים בתואר מעל 80

מקורות:

1. R. W. Gerchberg, W. O. Saxton, "A practical algorithm for the determination of phase image and diffraction plane pictures," Optik 35, 237-246 (1972).

2. T. Lister, P. A. Wright, and P. H. Chappell, "Optical properties of human skin," Journal of Biomedical Optics 17, 0909011-09090115 (2012).

3. H. Duadi, D. Fixler, and R. Popovtzer, "Dependence of light scattering profile in tissue on blood vessel diameter and distribution: a computer simulation study," Journal of Biomedical Optics 18, 111408-111408 (2013).

4. I.Yariv, G.Rahamim, E.Shliselberg, H.Duadi, A.Lipovsky, R. Lubart and D.Fixler. "Detecting nanoparticles in tissue using an optical iterative technique," Biomed. Opt. Express, 5(11) 3871-3881 (2014).

5. I. Yariv, et al., "Detecting concentrations of milk components by an iterative optical technique," Journal of Biophotonics, 8 (11-12), 979-984 (2015).

email: inbarbossi@gmail.com