|
|
Design of optoelectronic sensor for biological tissues
Balík, Zdeněk ; Bartlová, Milada (referee) ; Tománek, Pavel (advisor)
Biological tissues are optically inhomogeneous and absorbent materials. They are comprised of various structures such as cells, cell organelles, and various fiber structures. Due to these structures leads to different interactions with the light and phenomena such as absorption, scattering and polarization of light. Different ultrasonic, electromagnetic, electrical and optical methods are used for meat ageing detection. Muscles are turbid anisotropic media, they exhibit changes in electrical and optical properties according to the direction of the electrical and optical fields in the sample. The diploma work assesses the feasibility of impedance measurements for meat ageing detection and their comparison with optical measurement of scattered polarized light. Two different sample were used: pork chop slices and chicken breasts were used for their relative homogeneity. The electrical method is a promising method due to the possibility of getting much information and realizing cheap and fast enough measurement systems. The proposed optical method allows measure the rotation of polarization plane with meat ageing in the range of 95 degrees within considered period. Through the first promising results obtained in this thesis, a further work has to be provided to determine closer relationship between optical scattering characteristics, electrical anisotropy in ageing-related tissue structural properties.
|
|
|
Study of Scattering and Polarization of Light in Biological Tissue
Abubaker, Hamed Mohamed ; Hrabovský, Miroslav (referee) ; Číp, Ondřej (referee) ; Tománek, Pavel (advisor)
Tkáňová optika nabývá rychle na významu a přesná znalost optických vlastností biologických tkání je podstatná pro výzkum v biomedicíně i pro kontrolu kvality potravin. Jestliže je vzorek tkáně osvětlen, dochází k mnohonásobnému odrazu světla. V případě postmortem neživých tkání (maso) je rozměr buněk větší než vlnová délka použitého světla. Dochází k Mieovu rozptylu prošlého nebo zpět odraženého světla, v důsledku čehož se objevují různé polarizační stavy světla. Polarizační stavy světla rozptýleného na difúzním prostředí jsou experimentálně zkoumány a modelovány. V práci jsme provedli dva modifikované experimenty: rozptyl polarizovaného světla, které dvakrát prochází vzorkem (vpřed a vzad) a jen světla, které jen prochází vzorkem. Měření rozptýleného světla ukazuje, že dochází k depolarizaci a ke stáčení polarizační roviny, což obojí závisí na orientaci svalových vláken a stárnutí tkání postmortem. Mimo experimentů byl také proveden teoretický popis difúzní biologické tkáně a byla vypočtena radiační přenosová rovnice pomocí modifikované Monte Carlo metody, která zahrnuje polarizační stav světla (PLMC). Je ukázáno, že stupeň polarizace podstatně závisí na optických vlastnostech rozptylového prostředí. Výsledky ukazují, že stav polarizace světla na výstupu závisí na stavu polarizace světla před vzorkem a na optických vlastnostech a tloušťce vrstvy prostředí v průběhu jejího stárnutí. Je také provedena korelace změn polarizace na čerstvosti masa, i popis dynamického chování polarizace při stárnutí masa.
|
|
|
Alternative Methods for the Analysis of Structural Changes in Muscle Tissue
Kaspar, Pavel ; Hrabovský, Miroslav (referee) ; Adam, Vojtěch (referee) ; Grmela, Lubomír (advisor)
Tato disertační práce se zabývá tématikou analýzy strukturálních změn ve svalové tkáni a metodikou optického měření. I přesto, že existuje nezanedbatelné množství metod pro detekci konkrétních změn ve svalovině, především pak v konzumním mase, drtivá většina z nich se zaměřuje na jeden konkrétní proces a vyžaduje komplikované postupy a drahé přístroje. Předmětem prezentovaného výzkumu není tedy nalézt metody přesnější a specifičtější, než jsou ty již exitující, ale raději zvolit alternativní přístup k problematice. Součástí je pak i snaha najít možnosti jak obejít technologické nároky moderních postupů a přitom se přiblížit co nejvíce jejich informačnímu přínosu. Za tímto účelem je potřeba mít dostatečné teoretické znalosti a experimentální zkušenosti především v oboru fyziky, optiky a postupů měření, ale také široké povědomí o problematice biologických tkání a procesů v nich probíhajících. Na základě získaných informací a pochopení pochodů ve svalové tkáni jsou navrhnuty a testovány tři rozdílné přístupy. Vytvořené metody pracují s fotony v transmisním i reflexním uspořádání. Pomocí pozorování změn absorpce, rozptylu a polarizace světla po interakci se vzorkem svalové tkáně jsou posouzeny jeho další optické vlastnosti především index lomu a optická anizotropie. Identifikace změn optických vlastností vzorků za různých podmínek umožňuje společně se simulací Monte Carlo posoudit rozdíly mezi vzorky čerstvými, starými, sušenými a jednou či dvakrát zmraženými a rozmraženými.
|
|
|
Design and realzation of electric measurements on biological tissues
Kocová, Lucie ; Palai-Dany, Tomáš (referee) ; Tománek, Pavel (advisor)
This master’s thesis is focused on the electrical properties of biological tissues and flesh in particular. Their electrical characteristics depend on the physical and chemical parameters that determine the concentration and mobility of ions in metabolic fluids. From the electrical point of view, flesh can be simply substituted by a field of elongated conductive cells which are separated by the insulating membrane from each other. In the next part, the Fricke model is introduced. The model describes the measurement of impedance of the tissue at low and high frequencies. The aim of the work is to assess how the impedance of the dielectric sample is dependent on the frequency of the electrical signal during the optimal aging or ripening of flesh.
|
|
|
Alternative Methods for the Analysis of Structural Changes in Muscle Tissue
Kaspar, Pavel ; Hrabovský, Miroslav (referee) ; Adam, Vojtěch (referee) ; Grmela, Lubomír (advisor)
Tato disertační práce se zabývá tématikou analýzy strukturálních změn ve svalové tkáni a metodikou optického měření. I přesto, že existuje nezanedbatelné množství metod pro detekci konkrétních změn ve svalovině, především pak v konzumním mase, drtivá většina z nich se zaměřuje na jeden konkrétní proces a vyžaduje komplikované postupy a drahé přístroje. Předmětem prezentovaného výzkumu není tedy nalézt metody přesnější a specifičtější, než jsou ty již exitující, ale raději zvolit alternativní přístup k problematice. Součástí je pak i snaha najít možnosti jak obejít technologické nároky moderních postupů a přitom se přiblížit co nejvíce jejich informačnímu přínosu. Za tímto účelem je potřeba mít dostatečné teoretické znalosti a experimentální zkušenosti především v oboru fyziky, optiky a postupů měření, ale také široké povědomí o problematice biologických tkání a procesů v nich probíhajících. Na základě získaných informací a pochopení pochodů ve svalové tkáni jsou navrhnuty a testovány tři rozdílné přístupy. Vytvořené metody pracují s fotony v transmisním i reflexním uspořádání. Pomocí pozorování změn absorpce, rozptylu a polarizace světla po interakci se vzorkem svalové tkáně jsou posouzeny jeho další optické vlastnosti především index lomu a optická anizotropie. Identifikace změn optických vlastností vzorků za různých podmínek umožňuje společně se simulací Monte Carlo posoudit rozdíly mezi vzorky čerstvými, starými, sušenými a jednou či dvakrát zmraženými a rozmraženými.
|
|
|
Study of Scattering and Polarization of Light in Biological Tissue
Abubaker, Hamed Mohamed ; Hrabovský, Miroslav (referee) ; Číp, Ondřej (referee) ; Tománek, Pavel (advisor)
Tkáňová optika nabývá rychle na významu a přesná znalost optických vlastností biologických tkání je podstatná pro výzkum v biomedicíně i pro kontrolu kvality potravin. Jestliže je vzorek tkáně osvětlen, dochází k mnohonásobnému odrazu světla. V případě postmortem neživých tkání (maso) je rozměr buněk větší než vlnová délka použitého světla. Dochází k Mieovu rozptylu prošlého nebo zpět odraženého světla, v důsledku čehož se objevují různé polarizační stavy světla. Polarizační stavy světla rozptýleného na difúzním prostředí jsou experimentálně zkoumány a modelovány. V práci jsme provedli dva modifikované experimenty: rozptyl polarizovaného světla, které dvakrát prochází vzorkem (vpřed a vzad) a jen světla, které jen prochází vzorkem. Měření rozptýleného světla ukazuje, že dochází k depolarizaci a ke stáčení polarizační roviny, což obojí závisí na orientaci svalových vláken a stárnutí tkání postmortem. Mimo experimentů byl také proveden teoretický popis difúzní biologické tkáně a byla vypočtena radiační přenosová rovnice pomocí modifikované Monte Carlo metody, která zahrnuje polarizační stav světla (PLMC). Je ukázáno, že stupeň polarizace podstatně závisí na optických vlastnostech rozptylového prostředí. Výsledky ukazují, že stav polarizace světla na výstupu závisí na stavu polarizace světla před vzorkem a na optických vlastnostech a tloušťce vrstvy prostředí v průběhu jejího stárnutí. Je také provedena korelace změn polarizace na čerstvosti masa, i popis dynamického chování polarizace při stárnutí masa.
|
|
|
Design of optoelectronic sensor for biological tissues
Balík, Zdeněk ; Bartlová, Milada (referee) ; Tománek, Pavel (advisor)
Biological tissues are optically inhomogeneous and absorbent materials. They are comprised of various structures such as cells, cell organelles, and various fiber structures. Due to these structures leads to different interactions with the light and phenomena such as absorption, scattering and polarization of light. Different ultrasonic, electromagnetic, electrical and optical methods are used for meat ageing detection. Muscles are turbid anisotropic media, they exhibit changes in electrical and optical properties according to the direction of the electrical and optical fields in the sample. The diploma work assesses the feasibility of impedance measurements for meat ageing detection and their comparison with optical measurement of scattered polarized light. Two different sample were used: pork chop slices and chicken breasts were used for their relative homogeneity. The electrical method is a promising method due to the possibility of getting much information and realizing cheap and fast enough measurement systems. The proposed optical method allows measure the rotation of polarization plane with meat ageing in the range of 95 degrees within considered period. Through the first promising results obtained in this thesis, a further work has to be provided to determine closer relationship between optical scattering characteristics, electrical anisotropy in ageing-related tissue structural properties.
|
|
|
Investigation of Optical Properties of Biological Tissues
Prokopyeva, E.
Optical methods of biological tissue investigation are the most promising in various applications such as biomedicine, agriculture, food control, due to their significant advantages. This paper describes the optical system for measuring optical parameters of back-scattered light, experiments were provided with pork chop slices.
|
|
| |
|
|
Design and realzation of electric measurements on biological tissues
Kocová, Lucie ; Palai-Dany, Tomáš (referee) ; Tománek, Pavel (advisor)
This master’s thesis is focused on the electrical properties of biological tissues and flesh in particular. Their electrical characteristics depend on the physical and chemical parameters that determine the concentration and mobility of ions in metabolic fluids. From the electrical point of view, flesh can be simply substituted by a field of elongated conductive cells which are separated by the insulating membrane from each other. In the next part, the Fricke model is introduced. The model describes the measurement of impedance of the tissue at low and high frequencies. The aim of the work is to assess how the impedance of the dielectric sample is dependent on the frequency of the electrical signal during the optimal aging or ripening of flesh.
|
guest ::
