Спектральный поляриметр изображения для диагностики сред биомедицинского происхождения

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПЕКТРАЛЬНЫЙ ПОЛЯРИМЕТР ИЗОБРАЖЕНИЯ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ СРЕД БИОМЕДИЦИНСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Барун Владимир ВладимировичИванов Аркадий Петрович Петрук Василий Григорьевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(57) Спектральный поляриметр изображения для диагностики сред биомедицинского происхождения, содержащий источник света, поляризатор и анализатор, установленные в поворотных устройствах, исследуемый образец, фотоприемник, связанный с входом компьютера, причем источник света соединен с поляризатором, а фотоприемник соединен с анализатором, отличающийся тем, что в него введены система объективов для неинвазивной диагностики, микроконтроллерное регистрирующее устройство, специализированный процессор обработки изображений и проблемно-ориентированная экспертная система на основе нечеткой логики, в качестве источника света использован перестраиваемый монохроматор, в качестве фотоприемника использована камера на приборах с зарядовой связью (ПЗС-камера), причем система объективов связана с поляризатором и анализатором и оптически связана с исследуемым образцом, ПЗС-камера через микроконтроллерное регистрирующее устройство подсоединена ко входу компьютера, выход компьютера связан со входом специализированного процессора обработки изображений, подсоединенного к проблемно-ориентированной системе на основе нечеткой логики. 52992009.06.30 Полезная модель относится к области оптического приборостроения, в частности к устройствам для оптико-физических измерений, и может быть использована для измерения параметров оптической анизотропии нормальных и патологически измененных биотканей и для биомедицинской диагностики. Известен дифференциальный поляриметр, включающий компенсатор в виде четвертьволновой пластинки, поляризатор и ПЗС-камеру, подключенную к компьютеру, которые расположены параллельно друг другу по ходу распространения излучения перпендикулярно оси светового пучка 1. Недостатком данного устройства является то, что исследования проводятся на одной длине волны, на которую настроен компенсатор. Поляриметр не содержит источника света и потому позволяет проводить измерения только с внешними монохроматическими источниками света. Наиболее близким является поляриметр изображения, содержащий источник света с расширителем пучка, поляризатор, исследуемый образец, анализатор, двумерный фотоприемник, компьютер, в качестве источника света используется газовый лазер, после которого установлено поворотное устройство регулятора интенсивности света с размещенным в нем линейным поляризатором и четвертьволновой пластинкой, а поляризатор состоит из первого линейного поляризатора и четвертьволновой пластинки, размещенных в поворотном устройстве, приводимом в действие шаговым двигателем через контроллер, связанный с одним из выходов компьютера, а другой выход компьютера через другой контроллер соединен с другим шаговым двигателем, который приводит в действие поворотное устройство анализатора с размещенным в нем другим линейным поляризатором, оснащенным позиционным датчиком, подсоединенным через контроллер к одному из входов компьютера, а другой вход компьютера через интерфейс связан с видеокамерой, регистрирующей изображение образца, сформированное объективом, установленным после анализатора 2. Недостатком данного поляриметра является невысокая достоверность диагностики состояния материалов биомедицинского происхождения за счет работы на одной длине волны, на которую настроены лазер и четвертьволновые пластины компенсаторов. Размеры исследуемого образца ограничены диаметром окна поляризатора 20 мм, что дает возможность анализировать лишь образцы биотканей и гуморальных сред в кюветной камере. Для полезной модели поставлена задача повышения достоверности диагностики состояния материалов биомедицинского происхождения. Поставленная задача достигается тем, что в спектральный поляриметр изображения для диагностики сред биомедицинского происхождения, который содержит источник света, поляризатор и анализатор, установленные в поворотных устройствах, исследуемый образец, фотоприемник, связанный с входом компьютера, причем источник света соединен с поляризатором, а фотоприемник соединен с анализатором, введены система объективов для неинвазивной диагностики, микроконтроллерное регистрирующее устройство, специализированный процессор обработки изображений и экспертная система на основе нечеткой логики, в качестве источника света использован перестраиваемый монохроматор, в качестве фотоприемника использована камера на приборах с зарядовой связью (ПЗСкамера), причем система объективов связана с поляризатором и анализатором и оптически связана с исследуемымобразцом, ПЗС-камера через микроконтроллерное регистрирующее устройство подсоединена ко входу компьютера, выход компьютера связан со входом специализированного процессора обработки изображений, который подсоединен к проблемно-ориентированной экспертной системе на основе нечеткой логики. Источник света генерирует свет широкого спектрального диапазона. Перестраиваемый монохроматор связан с источником света и обеспечивает возможность выбора длины волны источника света для диагностики исследуемого образца, позволяя тем самым получить дополнительную информацию об образце на нескольких длинах волн. Система объективов, формирующая изображение, не ограничивает размеры исследуемого образца. 2 52992009.06.30 Указанная дополнительная информация и неограниченные размеры образца обеспечивают повышение достоверности диагностики образца. На фигуре представлена схема предлагаемого спектрального поляриметра изображения для диагностики сред биомедицинского происхождения. Устройство содержит монохроматор 1, поляризатор 2, поворотное устройство поляризатора 3, систему объективов 4, исследуемый образец 5, анализатор 6, поворотное устройство анализатора 7, ПЗС-камеру 8, микроконтроллерное регистрирующее устройство 9,компьютер 10, специализированный процессор обработки изображений 11 и проблемноориентированную экспертную систему принятия диагностических решений 12. Устройство работает следующим образом. Свет от перестраиваемого монохроматора 1 проходит через пленочный линейный поляризатор 2, расположенный на поворотном устройстве 3 с фиксированными углами поворота по азимуту с шагом 45. Система объективов 4 направляет свет на исследуемый образец биоткани 5 и формирует его изображение в отраженном свете. Далее свет проходит через пленочный линейный анализатор 6, размещенный на поворотном устройстве 7 с фиксированными углами поворота по азимуту с шагом 45, и падает на ПЗС-камеру 8, подключенную к компьютеру 10 через микроконтроллерное регистрирующее устройство 9. Полученное изображение обрабатывается специализированным процессором обработки изображений 11. Диагностическое решение принимается с помощью проблемно-ориентированной экспертной системы 12 на основе нечеткой логики. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3