میدان های الکترومغناطیسی در زیست شناسی و پزشکی

توضیحات کتاب

از طریق یک رویکرد بیوفیزیکی، میدان های الکترومغناطیسی در زیست شناسی و پزشکی دانش پیشرفته ای را در مورد اثرات بیولوژیکی و درمانی میدان های الکترومغناطیسی (EMFs) ارائه می دهد. خواننده از طریق توضیح مشکلات کلی مربوط به مزایا و خطرات EMF ها، فرآیندهای مهندسی گام به گام و نتایج اولیه به دست آمده از آزمایشات آزمایشگاهی و بالینی راهنمایی می شود.

مکانیسم‌های بیولوژیکی اساسی که توسط چندین نویسنده بررسی شده است منجر به درک تأثیرات EMFs بر میکروسیرکولاسیون و همچنین بر پاسخ‌های ایمنی و ضد التهابی می‌شود. بر اساس مکانیسم های تحقیقاتی برای دستیابی به مزایای سلامتی بالقوه، کاربردهای مختلف پزشکی EMF مورد استفاده در سراسر جهان ارائه شده است. اینها شامل استفاده مکرر از EMF در ترمیم زخم و ترمیم غضروف/استخوان و همچنین استفاده از EMF در کنترل درد و مهار رشد سرطان است.

فصل‌های پایانی پتانسیل استفاده از روش‌های بیوفیزیکی جدید الکتروپوراسیون و نانوالکتروپوراسیون در الکتروشیمی‌درمانی، ژن درمانی و فرسایش غیر حرارتی را پوشش می‌دهد. همچنین درمان آسیب های تاندون در حیوانات و انسان پوشش داده شده است. این کتاب ابزاری ارزشمند برای دانشمندان، پزشکان و دانشجویان پزشکی و مهندسی است.

دنبال کردن چشم انداز کارآفرینی

سه متخصص توضیح می‌دهند که چرا راه‌اندازی یک تجارت اپتیک و فوتونیک یک مسیر شغلی قابل دوام و کامل است.

به زودی ...

آنژیوگرافی فلورسین

آنژیوگرافی فلورسین[1] (FA)، آنژیوگرافی فلورسنت (FAG)، یا آنژیوگرافی فلورسین فوندوس (FFA) تکنیکی برای بررسی گردش خون شبکیه و مشیمیه (بخش هایی از فوندوس) با استفاده از رنگ فلورسنت و دوربین تخصصی است. فلورسین سدیم به گردش خون سیستمیک اضافه می شود، شبکیه با نور آبی با طول موج 490 نانومتر روشن می شود و با عکاسی از نور سبز فلورسنت که از رنگ ساطع می شود، آنژیوگرافی به دست می آید. فلورسئین به صورت داخل وریدی در آنژیوگرافی فلورسین داخل وریدی (IVFA) و خوراکی در آنژیوگرافی فلورسین خوراکی (OFA) تجویز می شود. آزمایش یک روش ردیابی رنگ است.

رنگ فلورسین نیز مجدداً در ادرار بیمار ظاهر می شود و باعث می شود ادرار تیره تر و گاهی نارنجی به نظر برسد.[2] همچنین می تواند باعث تغییر رنگ بزاق شود.

آنژیوگرافی فلورسین یکی از چندین کاربرد مراقبت های بهداشتی این رنگ است که همگی خطر عوارض جانبی شدیدی دارند. ایمنی فلورسین را در برنامه های مراقبت بهداشتی ببینید. آنژیوگرافی فلورسین شامل استفاده از پرتوهای یونیزه نمی شود.[3]

آنژیوگرافی فلورسین توسط چشم پزشک آلمانی آخیم وسینگ، که یافته های خود را در سال 1969 منتشر کرد، پیشگام بود.

مهندسی بافت

مهندسی بافت

مهندسی بافت، مانند مهندسی ژنتیک (به پایین مراجعه کنید)، بخش عمده ای از بیوتکنولوژی است - که به طور قابل توجهی با BME همپوشانی دارد.

یکی از اهداف مهندسی بافت ایجاد اندام مصنوعی (از طریق مواد بیولوژیکی) برای بیمارانی است که نیاز به پیوند اعضا دارند. مهندسان زیست پزشکی در حال حاضر در حال تحقیق در مورد روش های ایجاد چنین اندام هایی هستند. محققان استخوان‌های فک جامد[6] و نای[7] را از سلول‌های بنیادی انسان در این راستا رشد داده‌اند. چندین مثانه مصنوعی ادراری در آزمایشگاه ها رشد کرده و با موفقیت به بیماران انسانی پیوند زده شده است.[8] اندام‌های مصنوعی زیستی، که از اجزای مصنوعی و بیولوژیکی استفاده می‌کنند، همچنین یک منطقه متمرکز در تحقیقات هستند، مانند دستگاه‌های کمکی کبدی که از سلول‌های کبد در ساختار بیوراکتور مصنوعی استفاده می‌کنند.

میکرو و نانولیزرها: میکرو و نانولیزرها

فناوری لیزر با کوچک شدن ابعاد دستگاه به مقیاس میکرو/نانو وارد عصر جدیدی شده است. این شماره ویژه طیف وسیعی از تحقیقات جذاب میکرو و نانولیزر، از جمله ساخت مواد لیزری (مانند ترکیبات آلی، مولکول‌های بیولوژیکی، چارچوب‌های فلزی-آلی، نیمه‌رساناهای معدنی، و پروسکایت‌های متال هالید) و طراحی میکرو عملکردی را پوشش می‌دهد. و نانولیزرها (مثلاً لیزرهای قابل تنظیم، لیزرهای چند رنگ، لیزرهای انعطاف پذیر، لیزرهای بیولوژیکی، و لیزرهای زیر موج).

تشخیص بلادرنگ بیماری با استفاده از فناوری اپتیک

تشخیص زودهنگام برای پیامدهای بیماری در همه بیماری ها مهم است. برای برخی، مانند انواع خاصی از سرطان، شروع زودهنگام درمان می تواند به طور قابل توجهی شانس کلی بقا را افزایش دهد. در دهه‌های اخیر، توسعه ابزارهای تشخیصی جدید حساس‌تر، تجویز را در شناسایی علائم اولیه بیماری آسان‌تر و مؤثرتر کرده است. این ابزارها به کانون اصلی تحقیقات پزشکی تبدیل شده اند.

تشخیص بیماری نیز در پیشگیری از شیوع بیماری های عفونی مهم است. همه‌گیری COVID-19 نقش ابزارهای تشخیصی مانند جریان جانبی و آزمایش‌های PCR را برجسته کرده است. اینها در سرتاسر جهان به عنوان اقدامات ایمنی مورد استفاده قرار گرفته‌اند که اجازه می‌دهد محدودیت‌ها با خیال راحت کاهش یابد و رفتار اجتماعی به حالت عادی از سر گرفته شود.

در آغاز همه‌گیری، بدون هیچ روش قابل دسترسی برای تشخیص بیماری، بسیاری از جهان در محدودیت‌های شدید از جمله قوانین ماندن در خانه قرار گرفتند. روش‌های تشخیص بیماری مانند روش‌هایی که برای جلوگیری از گسترش COVID-19 استفاده می‌شوند، احتمالاً نقش مهمی در پیشگیری از همه‌گیری‌ها و همه‌گیری‌های آینده خواهند داشت.

فناوری اپتیک فعلی برای تشخیص بیماری در زمان واقعی

هنگامی که نور در معرض بافت بیولوژیکی قرار می گیرد، به روش های مختلفی با آن تعامل می کند. نور ممکن است به صورت الاستیک یا غیر الاستیک پراکنده شود، منعکس شود، جذب شود یا فلورسانس کند.

دانشمندان روش هایی را برای تجزیه و تحلیل موثر این فعل و انفعالات ایجاد کرده اند تا بینش ارزشمندی را در مورد فعالیت بیولوژیکی که در داخل بدن رخ می دهد در بافت ارائه دهند. در طول سال‌ها، نوآوری‌ها در چنین فناوری‌هایی به دانشمندان این امکان را داده است که بیماری‌ها را بدون نیاز به بیوپسی تهاجمی تشخیص دهند.

فیبرهای نوری نور تابشی موضعی را از طریق ابزارهای کم تهاجمی مانند آندوسکوپ ارائه می دهند. در چند دهه اخیر، پیشرفت‌های چشمگیری در تکنیک‌های طیف‌سنجی نوری صورت گرفته است و تعداد زیادی از آزمایش‌های پزشکی و بالینی کارآیی آنها را ثابت کرده‌اند.

تکنیک‌های طیف‌سنجی نوری موجود در حال حاضر، طیف‌سنجی پراکندگی نوری الاستیک (EOSS)، طیف‌سنجی فلورسانس (FS)، و طیف‌سنجی رامان (RS) هستند.

مدار مجتمع فوتونیک - مدار مجتمع فوتونیک چیست؟

مدار مجتمع فوتونیک یا معمولاً به اختصار PIC از نظر تئوری بسیار شبیه به مدار مجتمع الکترونیکی است. برخلاف مدارهای مجتمع الکترونیکی، مدار مجتمع فوتونیک دارای اجزای نوری متعددی مانند تقویت کننده های نوری، لیزرها، تضعیف کننده ها، آشکارسازها، مالتی پلکسرها و مولتی پلکسرها می باشد. مدارهای مجتمع فوتونیک در مقیاس بزرگ امکان ادغام ده ها یا چند جزء نوری مجزا را در یک دستگاه واحد فراهم می کند.

هر دو ادغام ترکیبی و یکپارچه از انواع ادغام فوتونیک هستند. مدارهای مجتمع فوتونیک هیبریدی، دستگاه های نوری تک عملکردی را در یک بسته واحد گرد هم می آورند. امروزه از ادغام های هیبریدی برای پیوستن به دستگاه های فوتونیک یکپارچه متعدد استفاده می شود.

از سوی دیگر، ادغام یکپارچه بسیاری از دستگاه ها را به یک ماده فوتونیک متصل می کند. تولید مدارهای مجتمع فوتونیک یکپارچه شامل ساخت دستگاه ها در یک بستر مشترک است. این اجازه می دهد تا تمام کوپلینگ های فوتونیک در بستر رخ دهند و همه عملکردها در یک دستگاه واحد و از نظر فیزیکی استثنایی ظاهر شوند.

فناوری مقیاس ویفر عموماً برای تولید مدارهای مجتمع فوتونیک بر روی بسترها یا تراشه های سیلیس، سیلیکون یا لیتیوم نیوبات استفاده می شود. کاربردهای اولیه بلورهای یکپارچه فوتونی در زمینه ارتباطات فیبر نوری و به ویژه شبکه های فیبر نوری است. مدارهای مجتمع فوتونیک ممکن است در حسگرهای نوری و مترولوژی نیز استفاده شوند.

مدارهای مجتمع فوتونیک در مراحل اولیه تحقیق و توسعه هستند. تأثیر ادغام فوتونیک بر صنعت ارتباطات می تواند به اندازه ادغام الکترونیکی مهم باشد. آینده توسعه مدارهای مجتمع فوتونیک می تواند به بسته های پیشرفته تر و ادغام الکترونیک و اپتیک منجر شود.

فوتونیک سیلیکون

لیزر و طیف سنجی جذب گاز فیبر نوری

این کتاب تلاشی منحصربه‌فرد برای مروری بر فناوری طیف‌سنجی جذبی لیزر و فیبر نوری برای کاربردهای سنجش گاز، از اصول اولیه تا پیشرفته‌ترین، است. این یک ورود کارآمد به این حوزه برای کاربران جدید و محققان با تجربه است.

این کتاب بینش های علمی زیادی، تجزیه و تحلیل نظری دقیق و جزئیات طراحی ارائه می دهد. بیشتر محتوا مربوط به منطقه طیفی نزدیک به IR برای طیف‌سنجی جذب گاز است. طول موج نور و لیزر کمتر از 2 میکرومتر، در پنجره انتقال فیبرهای نوری سیلیس استاندارد است.

سنسورهای نزدیک به IR ساده ترین، ارزان ترین، همه کاره ترین و بالغ ترین راه حل را ارائه می دهند. با این حال، منابع متوسط IR و کاربردهای حسگر به سرعت در حال رشد هستند، بنابراین فصل آخر یک نمای کلی مهم از سنسورهای جذب گاز متوسط IR ارائه می دهد.

این کتاب به عنوان یک کتاب درسی برای تازه واردان به این رشته و به عنوان مرجعی برای دانشمندان و مهندسان شناخته شده خواهد بود.

تدریس فیزیک مدرن با خانم مهندس شکوفه ساتری