درمان فتو ديناميك

انتشار نور ديودها :

ليزر – چشم هاي آسيب ديده :

تابش نزديك پرتو مادون قرمز روي سلولهاي آسيب ديده مي تواند سلولها را زنده نگه داردو مانع كوري دائمي افرادي كه چشمهايشان بوسيله ليزر آسيب ديده بود شود .

بنابر اين پژوهشي كه توسط U.S تهيه شده است حمايت از پيشبرد طرحهاي تحقيقاتي پژوهشي (DARPA ) تكنيك استفاده از يك نوع نور براي بهبود چشمهاي آسيب ديده بوسيله انواع ديگر نور كه مي توانست براي معالجه رشته گشاد (باز) چشم آسيب ديده و مريض مورد استفاده قرار مي گيرد . تحقيقات بخاطر يك نياز ، براي سرعت بهبودي در آسيب ديدگي هاي ناشي از جنگ بويژه وقتي قسمتي كه مي بايست خودكفا باشد ، آسيب مي ديد ، انجام مي گرفت .

ناسا (NASA) اميدوار بود كه از اين تكنيك براي معالجه فضانوردان در فضا استفاده شود . جايي آسيب ديده كندتر از روي زمين خوب مي شود ممكن است به خاطر اين باشد كه ميتو كندريا (Mito chondria ) وظيفه اش را خوب انجام نمي دهد. معالجه مستلزم نور با شدت زياد است اما ناسا بجاي ليزر ها انتشار نور ديودها را براي استفاده توسعه داد .

هري وين پرفسور عصب شناسي كالج پزشكي ويسكانسين (ميلواكي) توضيح مي دهد :

بنابر اين تحقيقات ليزر ها منجر به آسيب ديدن سلولها مي شوند در حالي كه ديودها مي توانند نور را در مسيري ضرر آن بر بافت كمتر است رها كنند ، از اينرو انتشار نور ديودها بهتر از ليزرهاست بخاطر ايتكه آنها مي توانند بافت را بطور مساوي فقط بيشتر از يك نقطه نورلني معالجه كنند .

ولن و همكارانش موش ها را بوسيله ريختن خوراك دارويي زياد متانول كور كردند ، بدن متانول را تسعير مي كند ، داخل اسيد فرميك يك داروي سمي كه از فعاليت ميتو كندريا جلو گيري مي كند . در ظرف ساعتها انرژي سلولهاي شبكيه موشها كم شد و رشته هاي عصبي چشم شروع به مردن كردند و حيوانات در ظرف يكي دو روز بطور كامل كور شدند در 5، 25و 50 ساعت بعدي شروع به فعاليت كردند . موشها با تابش نورديودها با طول موج حدود nm 670 به مدت 105 ثانيه معالجه شدند بزودي بينايي 95% موشها بهبود يافت . بعد از اينكه حيوانات بطور كامل كور شده بودند در كمتر از دو دقيقه وظيفه شبكسه حيوانات كوچك اصلاح شد . ولن مي گويد بطور قابل ملاحظه شبكيه اين موشها غير قابل تشخيص از موشهاي طبيعي ديده شدند . ترميم بافتموجود داشت و نرون ها ، آكسون ها و دندريت ها ممكن است دوباره پيوند بخورند .

نتايج نشان ميداد كه اميدي براي تكنيك انشار تابش ديود مي توانست در معالجه امراض چشم از قبيل ديابت ، Retinopathy و فساد تدريجي Macular كه معلوم شده بوسيله مشكلات « اندامكهاي داخل سيتوپلاسم كه توليد انرژي مي كند » سبب شده است ، مورد استفاده قرار بگيرد . ديودها نور قرمز رنگ توليد مي كنند كه در خوب كردن پوست يا چشم ها كمك مي كنند …………

تحريك كردن ميتو كندريا (اندامك داخل سيتو پلاسم ) :

مطالعات ديگر نشان داد كه طول موجهاي NIR مي تواند فعاليت Mitochondriaرا ترقي دهد در حالي كه هنوز روشن نبود آن طوري كه نور التيام بخش بر انگيخته مي كند ، بريتون از دانشگاه پنسيلوانيا بطور اتفاقي نشان داده بود كه در حدود 50% نور NIR بوسيله پروتئين هاي ميتوكندريا كه Chromophores ناميده مي شوند ، جذب شدند . ولن وهمكارانش فعاليت كروموفوري كه سيتو كروم سي اكسايد ناميده مي شود يك كليد تركيب كننده دستگاه توليد انرژي را ترقي مي دهد .

نور مادون قرمز اغلب در معالجه جداسازي زخمهاي دهان در بچه هايي كه تحت شيمي درماني بسرمي برند ، بكار برده مي شود . ولن تابش نور ديود را روي 30 كودك رنجور از Mucositis كه اثر زيان آور و دردناك بيماري سرطان و شيمي درماني تست كردمعالجه با تابش نور ديود Mucositis را برطرف مي كند و هم اكنون براي جلوگيري از آن مورد استفاده قرار مي گيرد .

                                                                                                    نوشته : I LENE SCHEIDER

                                                                                                   از : LASER FOCUS WORLD

                                                                                                  ترجمه: حافظه خباز دبير فيزيك

   کاربرد لیزر در ایجاد واقعیت مجازی   

laser scanning می تواند داده های لازم برای تولید مدل های دقیق سه بعدی را به صورت بسیار سریع ، راحت ، کارامد و مقرون به صرفه ای جمع آوری کند . در واقع ، داده های حاصل از Laser Scanning در تهیه Virtual Reality بسیار مورد استفاده قرار می گیرند . در مورد برداشت اطلاعات توسط دستگاه های Laser Scanner در قسمت قبل توضیح داده شد ، داده های سه بعدی جچمع آوری شده در رایانه ذخیره می شوند و نرم افزارهای مناستب قادرند آنها را برای مقاصد مختلف مورد بررسی و تفسیر قرار بدهند.

مراحل مدل سازی سه بعدی با این روش را می توان در شش مرحله اساسی خلاصه کرد :

• نشانه روی بر منطقه یا سازه مورد نظر

• اسکن (جاروب) منطقه یا سازه مورد نظر و تولید ابر نقطه ای (point cloud)

• دسته بندی نقاط تشکیل دهنده اجزا و اشکال مختلف و اجزای مختلف منطقه یا سازه مورد نظر

• تشکیل سطوح و مشخص نمودن اجزا در زمینه برداشت شده

• ثبت و ترکیب اشکال حاصله با یکدیگر و خلق مجموعه دادههای مصنوعی

• تشکیل مدل سه بعدی با جزئیات

از آنجا که تعداد نقاط ثبت شده بسیار زیاد است ، مدل سه بعدی تشکیل دارای جزئیات بسیاری است . از این رو برای اندازه گیری ها و مطالعات بسیار دقیق و سریع بسیار مناسب است . از کاربرد های مهم این روش در مهندسی عمران طراحی سازه های مختلف مثل پل ها و ساختمانها و همچنین طراحی مسیر راه ها و بزرگراههاست . با استفاده از این فن می توان از زوایا و دیدگاه های مختلف سازه یا موضوع مورد نظر را مورد بررسی قرار داد و در تعیین نوع مصالح قابل استفاده و هزینه ها قبل از انجام طرح از آن بهره گرفت . در زمینه طراحی بزرگراهها با در دسترس بودن دید سه بعدی حاصل از منطقه می توان در ساعات پر ترافیک بدون حضور در منطقه و بستن جاده ، بازدید و بررسی های لازم را انجام داد .

در برخی موارد با استفاده از این روش می توان با لیزر اسکن نمودن ساختمانها و شبیه سازی موقعیت فعلی بناها و ساختمان ها در یک منطقه ، در زمینه ایجاد و ساخت بناهای جدید و بررسی محدودیت ها و امکانات موجود و آینده مطالعات لازم را انجام داد. این فناوری این امکان را به وجود می آورد که بتوان هر سازه را در جاهای مختلف قرار داد. و مشکلات آن را بررسی کرد . همچنین طراح می تواند با استفاده از وسایل مخصوص مثل عینک و دستکش های خاص ، در قسمت های مختلف قرار گرفته و حرکت نماید و از زوایای مختلف سازه های تشکیل دهنده منطقه را مورد بازدید قبل از ساخت قرار دهد . این فناوری همچنین قابلیت شبیه سازی موقعیت های مختلف مثل هوای طوفانی ، سیل و امکان بررسی مقاومت سازه هایی مانند پل و کانال های فاضلاب در هنگام بروز چنین وقایعی را نیز دارد .

در موقعیت های خطرناک و پیچیده و در مکانهای غیر قابل دسترس که در آنها امکان انجام نقشه برداری زمینی جود ندارد ، با استفاده از این روش می توان به خوبی و با دقت بالا مدلی مناسب از منطقه تهیه نمود

یکی دیگر از کاربردهای این روش استفاده از آن در بررسی یا ترمیم آثار باستانی است . با این روش مجموعه نقاطی به صورت ابر نقطه ای از مکانهای قدیمی و تاریخی برداشت می شود و پس از پردازش این نقاط در رایانه ، مدل بنا تشکیل شده و امکان بازسازی یا ترمیم آن سنجیده می شود . همچنین نرم افزار امکان آنرا فراهم می آورد که بتوان موقعیت و شکل بنا را قبل از تخریب یا تغییر شبیه سازی نمود .

  بکارگیری لیزر در ماهواره ها  

یکی از کاربرد های عمده لیزر در مهندسی نقشه برداری استفاده از آن برای فاصله یابی از طریق ماهواره هاست . این سیستم ها در تعیین موقعیت ماهواره ها به عنوان فاصله یاب های لیزری (Satellite Laser Ranging –SLR) استفاده می شود . در SLR از لیزر استفاده می شود ، منتها لیزرهایی که توان و برد بالا دارند و می توان از فاصله ای حدود 20000 کیلومتر پالسهایی را از ایستگاه زمینی به ماهواره فرستاده و از طریق منشور های تعبیه شده در ماهواره به ایستگاه زمینی برگشت داده شوند.

در اوایل ایجاد SLR از یاقوت استفاده می شد ، ولی در نسل های بعدی از نئودیوم استفاده شده است . در SLR دقت فاصله یابی طول های بلند از ایستگاه به ماهواره در نسل اول حدود 10 متر بوده که در نسل های بعدی (نسل چهارم) به حدود 2 میلیمتر رسیده است .

   کاربرد لیزر در مسافت یابی الکترونیکی   

دسته ای از مسافت یابهای الکترونیکی ( Electronic Distance Measuring Instrument) که اختصارا به آنها EDM می گویند ، با استفاده از اشعه لیزر کار می کنند. در این دستگاهها از لیزر های با منبع جامد نظیر یاقوت یا نئودیوم استفاده نمی شود ، بلکه منبع آنها نیمه هادی است . نمونه این نمونه هادی را می توان دیود گالیم آرسناید نام برد . این نیمه هادی پرتو تک رنگی ایجاد می کند که خود برانگیخته است و ایجاد لیزری می کند که برای تعیین موقیتهای دقیق و برای جاهایی که دقت امتدادی مدنظر است ، مورد استفاده قرار می گیرد . اساس کار مسافت یابهای الکترونیکی سنجش غیر مستقیم زمانی است که یک پرتو نور فاصله بین دو نقطه را طی می کند .

گرچه اولین نسل مسافت یابهای الکترونیکی برای فواصل زیاد بسیار دقیق بودند ، ولی اندازه آنها بزرگ ، وزن آنها سنگین و قیمت آنها گران بود. بنابراین در کارهای روزمره نقشه برداری وارد نشدند ،در حالی که مهندسان به دستگاههای سبک ،کوچک ارزان و دقیق برای سنجش طول های کوتاه ، از چند متر تا دو الی سه کیلومتر نیاز داشتند . در واقع ، دستگاههای EDM استفاده کننده از نور لیزر نسل سوم این دستگاهها هستند .

مزایای این مسافت یابها عبارتند از:

مصرف کم ، سبکی و قابلیت حمل و نقل آسان ، برد زیاد (حداکثر برد 15 تا 60کیلومتر) و دقت بالا در حدود میلیمتر .

با کوچک شدن این دستگاهها و قابلیت ترکیب آنها با دستگاههای دیگر دستگاههایی به نام توتال استیشن به بازار عرضه شد که توسط آنها می توان تمام کارهای برداشت و پیاده کردن را با دقت و سرعت بسیار زیاد انجام داد. علاوه بر این می توان همزمان اطلاعات برداشت را در قسمت ذخیره کننده داده انباشته کرد . در مرحله بعد می توان این داده ها را در دفتر کار به صورت خودکار به رایانه منتقل کرد . رایانه نیز به نوبه خود پس از انجام محاسبات ب اساس برنامه ، داده را به دستگاه رسام برای ترسیم نقشه یا چابگر برای چاپ منتقل می کند .

توتال های جدید می توانند Reflector را به صورت خودکار شناسایی کنند

   كاربردهای لیزر  

lچرا با نور لیزر می‌توان یك تیغه را سوراخ كرد ولی با نور معمولی، مثلاً نور یك لامپ الكتریكی ـ هر قدر هم قوی باشد این كار میسر نیست؟؟ این سئوال سه جواب دارد:

l اولاً نور لامپ ناهمدوس است و با مختصری اختلاف زمانی به هدف می‌رسند ، در حالی كه فوتونهای تابه لیزری ، همه دقیقاً با هم حركت می‌كنند و درست در یك نقطه به هدف می‌رسند . دلیل دوم این كه نور از چشمه‌های دیگر كوبنده‌تر است ، این است كه تابه نور معمولی فقط از یك طول موج معین تشكیل شده است بلكه شامل طیف نسبتاً وسیعی از طول موج‌هاست . این مطلب ، دلیل سوم را نیز در بر می‌گیرد : نور معمولی بر خلاف نور لیزر به شكل تابه‌ای باریك و موازی تولید نمی‌شود ، بلكه راستاهای مختلف را اختیار می‌كند .

lامروزه لیزر جزء لاینفك زندگی انسان محسوب می‌شود یكی از شاخه‌هائی كه لیزر از ابتدای اختراع آن بیش از دیگر زمینه‌های كاربردی مورد توجه محققین و متخصصین قرار گرفت ، كاربرد صنعتی لیزر بوده است .

 برش با استفاده از اشعه لیزر از روشهای نوین برشكاری بوده كه در دههای اخیر مورد توجه صنعت قرار گرفته و امروزه به خاطر كیفیت ، سرعت و قابلیت كنترل آن به طور وسیعی در صنعت از آن استفاده می شود .

برش‌كاری توسط لیزر از همان روزهای آغازین تولد لیزر مورد توجه بسیاری از علاقه‌مندان و صنعتگران كه به آینده درخشان كار خود امید داشتند قرار داشت . پرتو لیزر با توجه به ویژگیهای منحصر خود كه شامل تك‌رنگی ، همدوسی ، شدت بالا و واگرائی كم است نشان داد كه با بكارگیری آن می‌توان نه تنها به گسترش حوزه صنعت بلكه به تحول كیفی محصولات آن امید فراوانی پیدا نمود .

 بدنبال ساخت اولین لیزر گازكربنیك در سال 1964 این امكان فراهم‌شد كه بتوان با حداقل امكانات لیزرهای پرقدرتی در ناحیه حرارتی مادون قرمز ، (صنعت) تهیه و به بازار عرضه نمود . با یك نگاه گذرا اما عمیق به نقش لیزر در صنعت می‌توان به این نكته واقف شد كه لیزر تحولی بی‌سابقه در این عرصه ایجاد كرده است كه دامنه رشد آن هر روزه گسترش می‌یابد . امروزه اگر شاهد محصولاتی باشیم كه به جهت كیفی و مرغوبیت در كمترین زمان به بازار عرضه می‌شوند ، متوجه نقش و اهمیت لیزر در صنعت خواهیم بود .

 اثربخشی لیزر در تمامی زیرشاخه‌های صنعت امری محسوس و غیرقابل انكار است . برای مثال برش‌كاری، سخت‌كاری ، سوراخكاری ، علامت‌زنی ، بیشترین كاربردها را در خانواده صنعت عهدا‌دار بوده است . آمارها نشان می‌دهد بیش از 85% فعالیت‌های صنعتی در همین موارد خلاصه می‌شود .

امروزه بكارگیری لیزر در شاخه‌های مورد اشاره بالا امری طبیعی ، روتین و با یك سابقه 20 ساله مملو از تحقیقات و تجربیات فراوان است .

در خصوص برشكاری این امكان فراهم می‌شود كه پرتوی لیزر توسط یك عدسی بر روی قطعه كار متمركز شده بطوریكه در زمانی نزریك به یك‌هزارم ثانیه درجه حرارتی بیش از 4000 درجه سانتی‌گراد بر روی قطعه‌كار (فلز) ایجاد می‌كند ...!!

 نتیجه این عمل برش لحظه‌ای فلز در یك باریكه‌ای به قطر 1/0 میلی‌متر است . اینك با حركت‌دادن 2 آینه كه نقش هدایت پرتو لیزر بر روی عدسی مورد‌نظر را دارد این امكان فرهم می‌شود كه پرتو لیزر در جهت x و yحركت نموده و براحتی هر شكلی را كه مایل باشیم بر روی قطعه كار ایجاد نماییم . از دیگر مزایای بكارگیری لیزر در برش‌كاری می‌توان به : افزایش سرعت كار ، دقت بالا ، كمترین خسارت حرارتی به قطعه‌كار اشاره كرد . در زمینه جوشكاری نیز بكارگیری لیزر مزایای قابل‌ملاحظه‌ای را در صنعت بدنبال داشته است .