Детальная информация

Цель работы – разработать и обосновать методологию функционализации ОКТ на основе регистрации осмотически индуцированных деформаций, обеспечивающую надёжную, количественную и визуально интерпретируемую оценку динамики диффузионного проникновения жидкостей в исследуемые объекты. Решаемые задачи: 1. Сравнение различных вариантов расположения ОКТ-зонда по отношению к модулирующей образец жидкой среде; 2. Экспериментальное исследование процесса деформации образца при поглощении и испарении модулирующей жидкости; 3. Разработка алгоритма обработки спектральных ОКТ-данных, включающего интерполяцию, подавление паразитных интерференционных компонент методом PCA, формирование В-сканов; 4. Тестирование предложенного метода функционализации ОКТ при помощи осмотического воздействия на исследуемый объект на образцах из желатина. Работа проведена на базе лаборатории «Волоконной оптики» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, где были произведены основные измерения. Были проведены эксперименты, программный анализ полученных данных и вспомогательные расчеты для более детальной визуализации результатов. Использовались методы оптической когерентной томографии и подходы осмотической функционализации биополимеров. В результате было были получены количественные параметры набухания, а также наглядно продемонстрирована и показана пространственная неоднородность диффузии в дефектных и гетерогенных структурах. Полученные результаты могут быть использованы для моделирования транспортных процессов в гидрогелях и позволяют рекомендовать предложенные методики для дальнейшего развития бесконтактного контроля проницаемости неоднородных сред. В процессе работы использовалось специализированное программное обеспечение для анализа и обработки данных. Для расчета толщин и графической визуализации результатов применялись среды вычислений MATLAB/Octave, а для хранения экспериментальных файлов и оформления текста – облачные сервисы и стандартные офисные пакеты.

The aim of the work is to develop and substantiate a methodology for OCT functionalization based on the registration of osmotically induced deformations, providing a reliable, quantitative and visually interpretable assessment of the dynamics of fluid diffusion penetration into the objects under study. Tasks to be solved: 1. Comparison of different options for positioning the OCT probe with respect to the modulating liquid medium; 2. Experimental study of the sample deformation process during absorption and evaporation of the modulating liquid; 3. Development of an algorithm for processing spectral OCT data, including interpolation, suppression of parasitic interference components using the PCA method, and formation of B-scans; 4. Testing of the proposed method of OCT functionalization using osmotic action on the object under study on gelatin samples. The work was carried out on the basis of the "Fiber Optics" laboratory of Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, where the main measurements were performed. Experiments, programmatic analysis of the obtained data and auxiliary calculations for a more detailed visualization of the results were carried out. Methods of optical coherence tomography and approaches of osmotic functionalization of biopolymers were used. As a result, quantitative parameters of swelling were obtained, and the spatial heterogeneity of diffusion in defective and heterogeneous structures was clearly demonstrated and shown. The obtained results can be used for modeling transport processes in hydrogels and allow to recommend the proposed methods for further development of non-contact permeability control of inhomogeneous media. In the process of work, specialized software was used for data analysis and processing. MATLAB/Octave computing environments were used for thickness calculation and graphical visualization of the results, and cloud services and standard office suites were used for storing experimental files and text formatting.