RS61081B1 - Optički filter i način proizvodnje optičkog filtera - Google Patents

Description

Opis

Oblast tehnike

[0001] Optički filteri, uređaji za ozračivanje uključujući optičke filtere i metode proizvodnje optičkih filtera.

Pozadina predmetnog pronalaska

[0002] Širenje svetlosti kroz složene dielektrične sisteme postalo je predmet intenzivnih istraživanja u poslednjih nekoliko godina. Među složenim dielektričnim sistemima kvazikristali, naročito kvazikristali tipa Fibonacci, privukli su interesovanje naučnika zbog njihovih izvanrednih karakteristika s obzirom na njihovu interakciju sa svetlošću (Luca Dal Negro, 2003).

[0003] Interakcijom sa kvazikristalima, posebno sa kvazikristalima Fibonačijevog tipa, može se generisati svetlost sa dobro definisanim stanjem polarizacije i dobro definisanom raspodelom ugaone brzine rotacije. Ovo zauzvrat pruža mogućnost dobro definisane interakcije tako generisanog snopa svetlosti sa materijom, na primer, sa biološkim tkivom.

[0004] Pomoću optičkih filtera se može dobiti svetlost koja je sa dobro definisanim stanjem polarizacije i dobro definisanom raspodelom obrtnog kretanja.

[0005] Da bi u potpunosti iskoristili gore razmatrane mogućnosti, potrebni su robusni optički filteri čija se optička svojstva ne razgrađuju s vremenom. Dokument D1 (US 6 066 272 A) otkriva optički filter koji sadrži podlogu koja je izrađena od materijala koji sadrži optički prozirnu matricu i nano-fotonski materijal sa ikosaedričnom simetrijom (poliedar sa 20 trouglastih strana) ili dodekaedričnom simetrijom (poliedar sa 12 petaugaonih strana) raspršenom u materijalu matrice zajedno sa molekulima fulerena. Dokument D2 (US 2011/001252 A1) opisuje optički filter koji sadrži podlogu koja je izrađena od materijala koji sadrži optički prozirnu matricu i nano-fotonski materijal sa ikosaedričnom ili dodekaedričnom simetrijom koja je raspršena u materijalu matrice u kojoj su molekuli fulerena ugrađeni u termoplastičnu smolu kako bi se formirao filter.

Kratak pregled predmetnog pronalaska

[0006] Prema jednom aspektu predmetnog pronalaska, obezbeđen je optički filter kako je definisano u zahtevu 1. Zahtevi 2-9 definišu dodatne realizacije.

[0007] U skladu sa drugim aspektom predmetnog pronalaska, obezbeđen je postupak za proizvodnju optičkog filtera kako je definisano u zahtevu 10. Zahtevi od 11 do 15 definišu dodatne realizacije.

Kratak opis crteža

[0008] Na crtežima se slični referentni znakovi uglavnom odnose na iste delove u različitim pogledima. Crteži nisu nužno u razmeri, već se naglasak obično stavlja na ilustrovanje principa pronalaska. U sledećem opisu opisana su različita ostvarenja pronalaska s pozivanjem na sledeće crteže, na kojima:

Slika 1 prikazuje šematski prikaz uređaja za ozračivanje koji uključuje optički filter prema ovom pronalasku;

Slika 2 prikazuje deo optičkog filtera; i

Slika 3 je tabela koja pokazuje odnos energije i simetrije za ikosaedričnu grupu;

Slika 4A je šematski prikaz linearno polarizovane svetlosti;

Slika 4B je šematska ilustracija raspodele ugaonog momenta linearno polarizovane svetlosti koja je prikazana na slici 4A;

Slika 5 je šematski prikaz hiperpolarizovane svetlosti;

Slika 6 prikazuje spektar hiperpolarizovane svetlosti;

Slika 7 prikazuje spektar linearno polarizovane svetlosti nakon prolaska kroz obični žuti filter;

Slika 8 prikazuje kombinovane spektre sa Slika.6 i 7;

Slika 9 prikazuje šematski prikaz dela kolagenskog fibrila;

Slika 10A do 10D prikazuju spektre koji su dobijeni optomagnetnom slikovnom spektroskopijom (OMIS) sa kože leve (gore) i desne (dole) ruke ispitivane osobe sa odličnim (Slika 10A), vrlo dobrim (Slika 10B), standardim (Slika 10C) i nestandardnim (Slika 10D) biofizičkim stanjem kože;

Slika 11A prikazuje OMIS spektar kože leve ruke ispitivane osobe sa standardnim biofizičkim stanjem kože pre ozračivanja linearno polarizovanom svetlošću;

Slika 11B prikazuje OMIS spektar kože desne ruke ispitivane osobe sa standardnim biofizičkim stanjem kože pre ozračivanja hiperpolarizovanom svetlošću;

Slika 12A prikazuje OMIS spektar kože leve ruke ispitivane osobe sa standardnim biofizičkim stanjem kože nakon ozračivanja linearno polarizovanom svetlošću koja je propuštena kroz obični žuti filter;

Slika 12B prikazuje OMIS spektar kože desne ruke ispitivane osobe sa standardnim biofizičkim stanjem kože nakon ozračivanja hiperpolarizovanom svetlošću;

Slika 13A prikazuje OMIS spektar kože leve ruke ispitivane osobe sa nestandardnim biofizičkim stanjem kože pre ozračivanja linearno polarizovanom svetlošću;

Slika 13B prikazuje OMIS spektar kože desne ruke ispitivane osobe sa nestandardnim biofizičkim stanjem kože pre ozračivanja hiperpolarizovanom svetlošću;

Slika 14A prikazuje OMIS spektar kože leve ruke ispitivane osobe sa nestandardnim biofizičkim stanjem kože nakon ozračivanja linearno polarizovanom svetlošću koja je propuštena kroz obični žuti filter;

Slika 14B prikazuje OMIS spektar kože desne ruke ispitivane osobe sa nestandardnim biofizičkim stanjem kože nakon ozračivanja hiperpolarizovanom svetlošću;

Slika 15 prikazuje dijagram toka primernog postupka proizvodnje optičkog filtera;

Slika 16 prikazuje primere koraka koji su uključeni u generisanje tečne smeše, uključujući matrični materijal i nano-fotonski materijal koji je suspendovan u smeši; i Fig. 17A-17D prikazuju svetlosne tačke različitih vrsta svetlosti koje su projektovane na ekran.

Opis

[0009] Sledeći detaljan opis odnosi se na prateće crteže koji ilustrativno prikazuju specifične detalje i realizacije u kojima se pronalazak može primeniti.

[0010] Reč „primeran“ ovde se koristi da znači „služi kao primer, slučaj ili ilustracija“.

[0011] Slika 1 prikazuje šematski prikaz glavne realizacije uređaja za ozračivanje 100. Uređaj za ozračivanje 100 uključuje izvor svetlosti 102 i optički filter 104. Izvor svetlosti 102 može biti konfigurisan tako da emituje difuzni nepolarizovani snop svetlosti 106, to jest svetlosni snop koji uključuje fotone sa različitom energijom polarizacionog stanja koja nisu u korelaciji. Da bi pretvorio nepolarizovani svetlosni snop 106 u polarizovani svetlosni snop 108, uređaj za ozračivanje dalje uključuje polarizacioni element 110 koji je postavljen između izvora svetlosti 102 i optičkog filtera 104. Polarizacioni element 110 je konfigurisan tako da propušta svetlosne talase specifične polarizacije i da blokira svetlosne talase drugih polarizacija. Na taj način svetlost koja prolazi kroz polarizacioni element 110 ima dobro definisanu polarizaciju.

[0012] U ovom uređaju za zračenje, polarizacioni element 110 je konfigurisan kao linearno polarizujući element 110, to jest polarizacioni element koji pretvara upadni svetlosni snop 106 u linearno polarizovani svetlosni snop 108. To je šematski prikazano na Slici 1.

[0013] Linearno polarizujući element 110 je konfigurisan kao polarizator koji razdvaja snop. Polarizatori za razdvajanje zraka konfigurisani su tako da podele snop upadne svetlosti na dva snopa svetla sa različitim polarizacionim stanjima.

[0014] Za razliku od apsorpcionih polarizatora, polarizatorima koji razdvajaju zrake nije potrebno da rasipaju energiju svetlosnog zraka sa neželjenim polarizacionim stanjem i, prema tome, sposobni su da upravljaju svetlosnim snopovima visokog intenziteta.

[0015] Razdvajanje snopa na dva snopa sa različitim polarizacionim stanjima može se obaviti refleksijom. Kada se svetlost reflektuje pod uglom od površine između dva prozirna materijala, reflektivnost je različita za svetlost koja je polarizovana u upadnoj ravni i svetlost koja je polarizovana ravni koja je normalna na nju. Pod posebnim upadnim uglom, celokupna odbijena svetlost je polarizovana u ravni koja je normalna na upadnu ravan. Ovaj upadni ugao poznat je pod nazivom Brewsterov ugao. Polarizator koji je zasnovan na ovoj šemi polarizacije naziva se Brewsterov polarizator.

[0016] U glavnoj realizaciji, linearno polarizujući element 110 je formiran kao Brewsterov polarizator. Na taj način, snop linearno polarizovane svetlosti može se dobiti jednostavnim podešavanjem, i, kao što je gore pomenuto, s obzirom da se u polarizacionom elementu 110 ne mora rasipati svetlosna energija, linearno polarizujući element 110 može da funkcioniše sa velikim intenzitetom svetla.

[0017] Deo optičkog filtera 104 šematski je prikazan na Slici 2. Optički filter 104 uključuje podlogu 112 koja je napravljena od materijala koji uključuje optički prozirni matrični materijal 116 i nano-fotonski materijal 118 sa ikosaedričnom ili dodekaedričnom simetrijom koja je raspršena u matričnom materijalu 116.

[0018] Nano-fotonski materijal 118 uključuje nano-fotonske čestice 120 koje su raspršene u matričnom materijalu 116. Nano-fotonski materijal 120 može sadržati molekule fulerena kao što su C60ili viši fulereni sa ikosaedričnom / dodekaedričnom simetrijom.

[0019] Nano-fotonski materijal 118 koji je raspršen u matričnom materijalu 116 u ovom kontekstu znači da su barem neke od nano-fotonskih čestica 120 ugrađene u matrični materijal 116, odnosno da su u potpunosti okružene matričnim materijalom 116. U datom primeru optičkog filtera 104 većina nano-fotonskih čestica 120 ili čak sve nano-fotonske čestice 120 ugrađene su u matrični materijal 116. U datom primeru optičkog filtera 104, nano-fotonski materijal 118 je homogeno raspoređen u matričnom materijalu 116.

[0020] Budući da je nano-fotonski materijal 118 raspršen u matričnom materijalu 116, on je visoko efikasno zaštićen od spoljnih uticaja, sprečavajući tako nano-fotonski sadržaj optičkog filtera 104 da se vremenom ne menja, što bi neizbežno promenilo optička svojstva optičkog filter 104. Na ovaj način obezbeđen je robusni optički filter 104 sa pouzdanim optičkim svojstvima.

[0021] Maseni udeo nano-fotonskog materijala 118 u podlozi 112 može se kretati od oko 1x10<-3>do 0,3. U izvođenju koje je uzeto za primer, maseni udeo nano-fotonskog materijala 118 u podlozi 112 može biti oko 1,75 x 10<-3>.

[0022] Matrični materijal 116 može biti optički proziran u vidljivom i / ili infracrvenom opsegu talasnih dužina.

[0023] Matrični materijal može da sadrži najmanje jednu od komponenti staklo ili plastiku. Plastika može biti termoplastika. U optičkom filtru 104, koji je uzet za primer, matrični materijal 116 može sadržati ili može biti u potpunosti napravljen od poli (metil metakrilata) (PMMA). PMMA je jak i lagan materijal. Ima gustinu od 1,17 do 1,20 g / cm<3>, što je manje od polovine gustine stakla. Pored toga, PMMA ima visoku propusnost za svetlost do 90%, što je od posebnog značaja za njegovo korišćenje kao matričnog materijala 116 optičkog filtera.

[0024] Da se vratimo sada na princip rada optičkog filtera 104. Kao što je prethodno pomenuto, nano-fotonski materijal 118 može sadržati fulerene kao što je C60. C60se sastoji od 60 atoma ugljenika koji su poređani u 12 petougaonika i 20 šestougaonika.

[0025] C60ima dve dužine granične veze. Prva dužina granične veze je duž ivica dva šestougla, a druga dužina granične veze je između ivice šestougla i petougla, pri čemu je dužina prve granične veze veća od dužine druge granične veze.

[0026] C60je molekul koji pokazuje i klasična i kvantno-mehanička svojstva (Markus Arndt et al, Dvostrukost talasnih čestica, Science, Vol.401, str. 680-682, 1999). C60ima prečnik oko 1 nm. Molekuli C60se okreću u čvrstom stanju, na primer u kristalu ili tankom filmu, oko 3 x 10<10>puta u sekundi a u rastvoru oko 1,8 x 10<10>puta u sekundi. Rotacija molekula C60je anizotropna (u svim pravcima). Klasteri C60su molekularni kristali (kvazikristali) Fibonačijevog tipa,

[0027] Kvazikristali su neperiodične strukture koje se grade prema jednostavnom determinističkom pravilu. Fibonačijev kvazikristal je deterministička aperiodična struktura koja nastaje slaganjem dva različita jedinjenja A i B prema Fibonačijevoj šemi formiranja:

Sj 1= {Sj-1, Sj} za j ≥ 1, sa S0= {B} i S1= {A}. Nizovi nižeg reda su S2= {BA}, S3= {ABA}, S4= {BAABA} i tako dalje.

[0028] Pored svoje prostorne strukture koja je definisana u skladu sa Fibonačijevom šemom, C60ima i sopstveno energetsko stanje koje je u skladu sa Fibonačijevom šemom. Kvantno -energetsko svojstveni sastojci zajedno sa odgovarajućim elementima simetrije C60prikazani su u tabeli umnožavanja koja je data na Slici 3. Jedno od presudnih svojstava C60zasnovano je na kvantno - energetskim svojstvima energije T1g, T2g, T1ui T2uza elemente simetrije C5, C5<2>, S10i S10<3>koji su u skladu sa takozvanim zlatnom proporcijom.

[0029] U matematici su dve veličine u zlatnoj proporciji Φ, ako se njihov odnos nalazi u granicama njihovog zbira a ne više od dvostrukog zbira. Φ se može se matematički izraziti kao Φ =(1+ √ 5)/2 ≈1,62.

[0030] Rezonantnom emisijom gore navedenih svojstvenih stanja C60, upadajuća linearno polarizovana svetlost se transformiše u hiperpolarizovanu svetlost. Preciznije, hiperpolarizovana svetlost može se generisati kao rezonantna emisija kvantno - energetskih svojstava energije T1g, T2g, T1ui T2uC60. Fotoni sa ovakvim energetskim stanjem sa elementima simetrije C5, C5<2>, S10i S10<3>(Slika 3) su poređani ne u linearnoj ravni već u zakrivljenom nivou sa uglom koji odgovara Fibonačijevom zakonu („suncokret“).

[0031] Razlike između linearno polarizovane svetlosti i hiperpolarizovane svetlosti biće naknadno objašnjene pozivajući se na Slike 4A, 4B i 5.

[0032] Slika 4A šematski prikazuje prirodu linearno polarizovane svetlosti za tri različite talasne dužine 122a, 122b, 122c koje su poravnate u ravnima koje su susedne ravninama koje su paralelne sa pravcem širenja. Fotoni su poređani po talasnoj dužini, međutim, nisu poređani s obzirom na njihove ugaone brzine rotacije (levo i desno). Ovo je šematski prikazano na Slici 4B. Na slici 4B referentne oznake 124a i 124b označavaju fotone koji su različitih ugaonih brzina rotacije. Kao što se jasno može videti na slici 4B, ugaone brzine rotacije fotona u linearno polarizovanoj svetlosti su potpuno razbacane po svojim vrednostima.

[0033] Slika 5 šematski prikazuje prirodu hiperpolarizovane svetlosti 126. Na Slici 5, fotoni brojnih različitih talasnih dužina izviru iz centralne tačke 128 i poređani su prema talasnoj dužini i ugaonoj brzini rotacije duž odgovarajućih spirala.

[0034] Spiralni uzorak fotona sa različitim ugaonim brzinama rotacije sličan je izgledu semena suncokreta. Seme suncokreta raspoređeno je u spirale, pri čemu je jedan set spirala usmeren u smeru levog okretanja, a jedan set spirala usmeren u smeru desnog okretanja. Broj spirala sa desnim okretanjem i broj spirala sa levim okretanjem su brojevi u Fibonačijevoj formi. Šema Fibonačijeve forme je gore definisana u odnosu na kvazikristale. Ova šema forme izvedena je iz osnovne Fibonačijeve forme koja je data sa: 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55 ... Sledeći brojevi u Fibonačijevoj formi mogu biti izračunati sabiranjem odgovarajuća dva prethodna broja u nizu. Odnos broja iz Fibonačijeve forme prema neposredno prethodnom broju dat je zlatnom proporcijom Φ.

[0035] Broj spirala desne i leve usmerenosti koji je povezan sa ugaonim brzinama rotacije u hiperpolarizovanoj svetlosti prikazan na Slici 5 takođe je određen Fibonaccijevom formom.

Tačnije, na Slici 5 može se naći 21 spirala koja je usmerena u smeru levog okretanja i 34 spirale koje su usmerene u smeru desnog okretanja, što su oba broja koja se nalaze u Fibonačijevoj formi. Hiperpolarizovana svetlost se zato naziva i "zlatna svetlost".

[0036] Pored toga, kao što se takođe jasno može videti na Slici 5, u svakoj spirali fotona 130a, 130b, 130c koje su različitih talasnih dužina fotoni su polarizovani linearno u susednim paralelnim ravninama.

[0037] Hiperpolarizovana svetlost sa gore navedenim karakteristikama generiše se interakcijom linearno polarizovane svetlosti 108 koja je generisana polarizacionim elementom 110 sa nanofotonskim materijalom 118 koji se nalazi u optičkom filtru 104. Tačnije, hiperpolarizovana svetlost nastaje interakcijom nano -fotonskog materijala 118 sa ikosaedričnom simetrijom kao što je C60ili interakcijom nano-fotonskog materijala sa dodekaedričnom simetrijom koja je prisutna u optičkom filtru 104.

[0038] Spektar svetlosti nakon prolaska kroz optički filter 104, odnosno hiperpolarizovana svetlost, prikazan je na Slici 6. Spektar linearno polarizovane svetlosti nakon prolaska kroz uporedni obični žuti filter prikazan je na Slici 7. Oba spektra su prikazana na istom crtežu na Slici 8. Na Slici 8 referentni broj 131a označava spektar hiperpolarizovane svetlosti, a referentni broj 131b spektar linearno polarizovane svetlosti nakon prolaska kroz obični žuti filter.

[0039] Raspodela intenziteta na sl. Slikama od 6 do 8 je prikazana u opsegu talasnih dužina od oko 200 nm do oko 1100 nm, to jest od UV zraka do spektra koji je blizak spektru infracrvenog zraka.

[0040] .Kao što je prikazano na Slikama 6 i 8, optički filter 104 potiskuje talasne dužine ispod oko 400 nm i ima malu propusnost u opsegu plavih talasnih dužina. Maksimalna propusnost optičkog filtera 104 je oko 740 nm, što je povoljno za efikasnu stimulaciju biološkog tkiva zbog veće dubine prodiranja u poređenju sa plavim i ultraljubičastim svetlom.

[0041] Kao što je prikazano na Slikama 7 i 8, uporedni obični žuti filter potiskuje talasne dužine ispod oko 475 nm (ultraljubičasto i plavo svetlo). Maksimalna propusnost uporednog običnog žutog filtera je oko 720 nm, što je blizu talasne dužine maksimalne propusnosti optičkog filtera 104.

[0042] Iako optički filter 104 prema ovom predmetnom pronalasku i uporedni obični žuti filter imaju svoju maksimalnu prolaznost na sličnoj talasnoj dužini, optički filter 104 prema ovom predmetnom pronalasku ima veću integralnu propusnost u crvenoj i infracrvenoj talasnoj dužini od 660 do 1100 nm, što se jasno može videti na Slici 8.

[0043] Ipak, iz ovog razloga, optički filter 104 prema ovom pronalasku omogućava efikasniju stimulaciju biološkog tkiva u poređenju sa uporednim običnim žutim filterom. Još važnija prednost optičkog filtera 104 prema predmetnom pronalazak s obzirom na biološku stimulaciju tkiva proizlazi iz njegove sposobnosti da generiše hiperpolarizovanu svetlost, čija je interakcija sa biološkim tkivom, posebno sa kolagenom, za razliku od linearno polarizovane svetlosti, uglavnom kvantno-mehaničke prirode.

[0044] Kolagen je vanćelijski protein i čini oko 30% ljudske kože. Kolagen i voda čine oko 60-65% ljudske kože i kao takvi glavne su komponente ljudske kože. Zbog toga je biofizičko stanje ljudske kože uglavnom određeno interakcijom između vode i kolagena.

[0045] Slika 9 prikazuje šematski prikaz dela kolagene fibrile 132, uključujući mnoštvo molekula kolagena 134 koji su prikazani u obliku strelica. Kao što se može videti na Slici 9, molekuli kolagena su raspoređeni u više redova R1-R6. Dužina L pojedinačnog molekula kolagena je oko 300 nm. Susedni molekuli kolagena 134 u neposredno susednim redovima su pomereni zazorom G67 koji iznosi oko 67 nm. Neposredno susedni molekuli kolagena 134 u istom redu postavljeni su sa su zazorom G35 koji iznosi 35 nm.

[0046] Biofizičko stanje kolagena određuje se oscilacionim stanjima peptidnih ravni. Oscilovanje jedne peptidne ravni određuje se oscilacijama dve susedne peptidne ravni. Odnos frekvencija oscilovanja susednih ravni dat je zlatnom proporcijom Φ. Prema tome, na oscilaciono ponašanje peptidnih ravni kolagena mogu uticati fotoni koji su poređani s obzirom na njihove ugaone brzine rotacije prema Fibonačijevom zakonu, to jest prema hiperpolarizovanoj svetlosti.

[0047] Kolagen u vanćelijskom prostoru povezan je putem proteina Integrin i Citoskeloton sa jezgrom i, prema tome, sa DNK. Prema tome postoji mogućnost da se posredstvom kolagena u vanćelijskom prostoru utiče na ćelijsko jezgro pomoću hiperpolarizovane svetlosti.

[0048] Uticaj hiperpolarizovane svetlosti na stanje ljudske kože ispitano je na 30 testiranih osoba. Pre izlaganja kože osoba koje su testirane hiperpolarizovanoj svetlosti, stanja kože leve i desne ruke osoba koje su testirane odlikovala se optomagnetnom slikovnom spektroskopijom (OMIS). Zatim, nakon izlaganja kože osoba koje su testirane hiperpolarizovanoj svetlosti i linearno polarizovanoj svetlosti, kao uporedni primer, tokom 10 minuta, OMIS je ponovo karakterisao kožu da bi se ispitao odgovarajućih uticaj linearno polarizovane svetlosti i hiperpolarizovane svetlosti na kožu.

[0049] OMIS je dijagnostička tehnika koja je zasnovana na interakciji elektromagnetnog zračenja sa valentnim elektronima unutar materijala uzorka, koja je sposobna da ispita elektronska svojstva materijala uzorka. Na taj način se mogu dobiti paramagnetna i dijamagnetna svojstva materijala uzorka (nespareni / upareni elektroni).

[0050] Fizička pozadina OMIS-a biće ukratko diskutovana u nastavku. Više detalja o OMIS-u može se naći u dokumentu autora D. Koruga i saradnici, „Karakterizacija epidermalnih slojeva opto-magnetnom spektroskopijom zasnovanom na digitalnoj slici kože“, Acta Phisica Polonica A, vol. 121, br. 3, str. 606-610 (2012), ili u dokumentu autora D. Koruga i saradnici „Studija vode i vodoničnih veza opto-magnetnim otiskom prsta“, Acta Phisica Polonica A, vol.117, br.5, str. 777-781 (2010), ili u dokumentu autora L. Matija, „Nanofizički pristup dijagnozi epitelnih tkiva korišćenjem opto-magnetne slikovne spektroskopije“, str. 156-186 u "Nanomedicine", u dokumentu Alekander Seifalian, Achala del Mel i Deepak M. Kalaskar, ONE CENTRAL PRESS, Manchester, UK (2015), ili u dokumentu P.-O. Milena i saradnici, „Opto-magnetna metoda za otkrivanje Epstein-Barr virusa i citomegalovirusa u uzorcima krvne plazme“ Acta Phisica Polonica A, vol.117, br.5, str.782-785 (2010).

[0051] Svetlost kao elektromagnetni talas ima električni talas i magnetni talas koji su normalni jedan na drugi. Polarizacijom svetlosti magnetni talas i električni talas se mogu podeliti. Jedna posebna vrsta polarizacije javlja se kod svetlosti koja pada pod Brevsterovim uglom o kojoj je već bilo reči. Ovaj ugao je karakterističan za materijale koji su prisutni u ozračenom uzorku.

[0052] Pošto se električna komponenta može selektivno detektovati, magnetna komponenta se može odrediti oduzimanjem intenziteta odbijene polarizovane svetlosti (električne komponente) od intenziteta odbijene bele svetlosti. Iz tako dobijene magnetne komponente mogu se izvesti magnetna svojstva analiziranog uzorka.

[0053] Tipični spektri koji su dobijeni OMIS-om uključuju mnoštvo pozitivnih i negativnih maksimalnih vrednosti, negativne maksimalne vrednosti predstavljaju dijamagnetna svojstva materijala uzorka, dok pozitivne maksimalne vrednosti predstavljaju paramagnetna svojstva materijala uzorka.

[0054] Rezultati karakterišućih merenja kože leve i desne ruke 30 osoba koje su ispitivane posredstvom OMIS-a prikazani su na Slikama.od 10A do 10D. Na ovim grafikonima apscisa odgovara talasnoj razlici izmerenoj u nm, a ordinata odgovara intenzitetu u proizvoljnim jedinicama (a.u,). U gornjim grafikonima ovih slika prikazani su rezultati za odgovarajuće ispitivane leve ruke, dok su u donjim grafikonima prikazani rezultati za odgovarajuće ispitivane desne ruke.

[0055] Slika 10A prikazuje rezultate ispitivane osobe čija je koža okarakterisana kao koža koja poseduje „odlična“ biofizička svojstva zbog izraženih maksimalnih vrednosti koji se vide na ovim crtežima i koji su slični za obe ruke. Biofizičko stanje kože 4 testirane osobe klasifikovano je kao „odlično“.

[0056] Slika 10B prikazuje rezultate ispitivane osobe čija je koža okarakterisana kao koža koja poseduje „vrlo dobra“ biofizička svojstva zbog izraženih maksimalnih vrednosti koji se vide na ovim crtežima i koji su slični za obe ruke. Biofizičko stanje kože 16 testiranih osoba klasifikovano je kao „vrlo dobro“.

[0057] Slika 10C prikazuje rezultate ispitivane ispitivane osobe čija je koža okarakterisana kao „standardno“ biofizičko stanje kože. Kao što se može videti na slici 10C, maksimalne vrednosti su manje izražene u poređenju sa onim vrednostima koje su okarakterisane kao odlično i vrlo dobro stanje a koje su prikazane na Slikama 10A i 10B. Pored toga, postoje značajne razlike između spektra leve ruke i desne ruke dotične ispitivane osobe. Biofizičko stanje kože 8 testiranih osoba klasifikovano je kao „standardno“.

[0058] Slika 10D prikazuje rezultate ispitivane osobe čija je koža okarakterisana kao „nestandardno“ biofizičko stanje kože. Kao što se može videti na slici 10D, maksimalne vrednosti ove grupe su manje izražene u poređenju sa maksimalnim vrednostima koje su okarakterisane kao odlična i vrlo dobrim stanja koja su prikazana na Slikama 10A i 10B. Pored toga, postoje vrlo izražene razlike između spektra. Biofizičko stanje kože dve osobe koje su testirane klasifikovano je kao „nestandardno“.

[0059] Budući da spektri koji su dobijeni od ispitivanih osoba sa odličnim i vrlo dobrim biofizičkim stanjem kože nisu pogodni za poređenje efekata koji se mogu postići zračenjem linearno polarizovanom i hiperpolarizovanom svetlošću, jer se biofizičko stanje kože kod tih osoba teško može poboljšati, naknadno će biti data detaljna diskusija samo o ispitivanim osobama koje poseduju standardna i nestandardna biofizička stanja kože.

[0060] Slike 11A i 11B pokazuju OMIS spektre koji predstavljaju biofizičko stanje kože leve i desne ruke ispitivane osobe sa standardnim biofizičkim stanjem kože pre zračenja. Slike 12A i 12B pokazuju OMIS spektre koji predstavljaju biofizičko stanje kože leve i desne ruke ispitivane osobe sa standardnim biofizičkim stanjem kože nakon zračenja linearno polarizovanom, odnosno hiperpolarizovanom svetlošću. Slika 12A prikazuje OMIS spektar kože leve ruke nakon zračenja linearno polarizovanom svetlošću, a Slika 12B prikazuje OMIS spektar kože desne ruke nakon zračenja hiperpolarizovanom svetlošću.

[0061] Efekat delovanja linearno polarizovane svetlosti na biofizičko stanje kože ispitivane osobe sa standardnim biofizičkim stanjem kože može se zaključiti iz poređenja Slika 11A i 12A.

[0062] Kao što je prikazano na ovim slikama, razlika u talasnim dužinama (WLD) maksimalnih vrednosti je slična pre i posle zračenja. To ukazuje na zaključak da su i kolagen i kompleks voda-- kolagen u koži dotične ispitivane osobe stabilni.

[0063] Što se tiče maksimalnih vrednosti WLD koje su u granicama od 103-110 nm, postoji promena oblika i intenziteta (od oko -4,3 do -9,15 a.u.) što ukazuje na normalan skok kolagena od 35 nm.

[0064] Između vrednosti WLD-a od 110-120 nm, mala promena oblika i intenziteta (sa 6,25 na 10,94 a.u i od 21,6 na 23,56 a.u). Takođe postoji blaga promena ove maksimalne vrednosti sa 121,4 nm na 119,1 nm što ukazuje da je kompleks kolagen-voda stabilan.

[0065] Između vrednosti WLD od 120-130 nm, intenzitet maksimalne vrednosti se menja sa -21,7 na - 19,6 a.u. To ukazuje da dinamika skoka kolagena od 67 nm nije zadovoljavajuća.

[0066] Efekat hiperpolarizovane svetlosti na biofizičko stanje kože ispitivane osobe sa standardnim biofizičkim stanjem kože može se videti iz poređenja grafika koji su dati na Slici 11B i Slici 12B.

[0067] Kao što je prikazano na ovim slikama, razlika u talasnim dužinama (WLD) maksimalnih vrednosti je slična pre i posle zračenja. To ukazuje na to da su i kolagen i kompleks voda -kolagen u koži dotične ispitivane osobe stabilni.

[0068] Što se tiče maksimalnih vrednosti WLD od 103-110 nm, postoji velika promena u obliku i intenzitetu (od oko -11,0 a.u do -20,25 a.u.), što ukazuje na vrlo dobru dinamiku skoka kolagena od 35 nm.

[0069] Kada su vrednosti WLD između 110-120 nm nema promene oblika i intenziteta odgovarajuće maksimalne vrednosti. Pošto vrednost WLD ove maksimalne vrednosti nije promenjena, to ukazuje da je kompleks kolagen-voda vrlo stabilan.

[0070] Kada su vrednosti WLD između 120-130 nm, vrednost maksimalne vrednosti se menja I nalazi se u granicama od -21,4 a.u. do - 25,6 a.u. To ukazuje da je dinamika skoka kolagena od 67 nm dovoljno dobra.

[0071] Slike. 13A i 13B prikazuju OMIS spektre koji predstavljaju biofizičko stanje kože leve i desne ruke ispitivane osobe sa nestandardnim biofizičkim stanjem kože pre zračenja. Slike 14A i 14B prikazuju OMIS spektre koji predstavljaju biofizičko stanje kože leve i desne ruke ispitivane osobe sa nestandardnim biofizičkim stanjem kože nakon zračenja, pri čemu Slika 14A prikazuje OMIS spektar kože leva ruka posle ozračivanja linearno polarizovanom svetlošću i Slika 14B prikazuje OMIS spektar kože desne ruke posle ozračivanja hiperpolarizovanom svetlošću.

[0072] Uticaj linearno polarizovane svetlosti na biofizičko stanje kože ispitivane osobe sa nestandardnim biofizičkim stanjem kože može se videti iz poređenja Slike 13A i Slike14A.

[0073] Kao što je prikazano na ovim slikama, razlika u talasnim dužinama (WLD) maksimalnih vrednosti je slična pre i posle ozračivanja. To ukazuje na zaključak da su i kolagen i kompleks voda-kolagen u koži dotične osobe nezadovoljavajući.

[0074] Što se tiče maksimalnih vrednosti koje imaju WLD u granicama od 103-110 nm, postoji promena oblika i intenziteta (u granicama od oko -8,2 do -15 a.u.), međutim, sa veličinom promene WLD-a od 8 nm, sa vrednosti 104 nm na vrednost 112 nm, predstavlja znak da je to nezadovoljavajuća dinamika promene skoka kolagena od 35 nm.

[0075] Kad je vrednost WLD-a u granicama od 110-120 nm postoji značajna promena kako u obliku tako i u intenzitetu (od 20.00a.u. do 27.15 a.u.).

[0076] Pored toga, nova maksimalna vrednost WLD se povećava na oko 130 nm. Nadalje, dolazi do promene negativne maksimalne vrednosti sa 124,00 nm na 136,20 nm sa ogromnom razlikom u intenzitetu sa -19,4 na -31,5 a.u. Ovo je indikativno za nestabilan kompleks kolagen-voda. Nadalje, opseg vrednosti WLD je proširen što ukazuje na nezadovoljavajuću dinamiku skoka kolagena na vrednost 67 nm.

[0077] Efekat hiperpolarizovane svetlosti na biofizičko stanje kože ispitivane osobe sa nestandardnim biofizičkim stanjem kože može se videti iz poređenja Slika 13B i 14B.

[0078] Kao što je prikazano na ovim slikama, postoji ogroman ppromena u razlici talasnih dužina (WLD) od 10 nm maksimalne vrednosti pre i posle ozračivanja. To ukazuje na zaključak da i kolagen i kompleks voda-kolagen u koži dotične osobe nisu stabilni.

[0079] Što se tiče maksimalne vrednosti pri WLD koji se kreće u granicama od 103-110 nm, postoji značajna promena spektra koja dovodi do pojave izražene pozitivne i negativne vrednosti. To znači da bi se ozračivanjem kože hiperpolarizovanom svetlošću mogla uspostaviti vrlo dobra dinamika skoka kolagena od 35 nm

[0080] Kada je vrednost WLD u granicama od 110-120 nm, postoji značajna promena vrednosti WLD od 10 nm a intenzitet i oblici maksimalnih vrednosti su se promenili. Ovo je indikativno za nestabilno stanje kompleksa kolagen-voda. Nadalje, granične vrednosti WLD-a za dve desne maksimalne vrednosti su promenjene sa 123 nm na 132 nm i od 132 nm do 142 nm, što ukazuje na nezadovoljavajuću dinamiku skoka kolagena od 67 nm.

[0081] Ova merenja pokazuju da kada se vrši ozračivanje kože osoba sa standardnim i nestandardnim biofizičkim stanjem kože, to ozračivanje kože treba sprovesti sa hiperpolarizovanom svetlošću jer se tada postižu se bolji rezultati, posebno u opsegu niske vrednosti WLD.

[0082] Trenutno je efikasnost konverzije linearno polarizovane svetlosti u hiperpolarizovanu svetlost pomoću optičkog filtera 104 oko 62%. Očekuje se da će veća efikasnost konverzije poboljšati gore navedene rezultate.

[0083] Sledeći korak će biti razmatranje postupka za proizvodnju optičkog filtera 104 prema ovom predmetnom pronalasku.

[0084] Metod koji je uzet za primer je prikazan na odgovarajućem dijagramu – gantogramu toka aktivnosti koji je prikazan na Slici 15. Metod 200 može da uključuje:

- generisanje tečne smeše koja uključuje matrični materijal i nano-fotonski materijal sa ikosaedričnom ili dodekaedričnom simetrijom suspendovanom u smeši (202),

- livenje tečne smeše u kalup (204),

- očvršćavanje smeše u kalupu, kako bi se formirao optički filter (206), i

- uklanjanje optičkog filtera iz kalupa (208).

[0085] Glavna realizacija stvaranja tečne smeše koja uključuje matrični materijal i nano-fotonski materijal koji je suspendovan u smeši (202) prikazana je na Slici 16. Proizvodnja tečne smeše uključuje:

- obezbeđivanje prve tečne prethodne smeše, uključujući matrični materijal (202-1), - mešanje prve prethodne smeše u prvom vremenskom periodu (202-2),

- dodatno mešanje nano-fotonskog materijala koji je rastvoren u rastvaraču do prve prethodne smeše, tako da se na taj način formira druga prethodna smeša (202-3), i - mešanje druge prethodne smeše tokom drugog vremenskog perioda, kako bi rastvarač ispario i kako bi se formirala tečna smeša koja uključuje matrični materijal i nanofotonski materijal suspendovan u smeši (202-4).

[0086] Nano-fotonski materijal ima ikosaedričnu ili dodekaedričnu simetriju i može sadržati C60. Materijal matrice uključuje poli (metil metakrilat) (PMMA).

[0087] Prva prethodna smeša uključuje poli (metil metakrilat) i metil metakrilat (MMA). Težinski udeo PMMA u prvoj prethodnoj smeši može se kretati od 0,7 do 0,9. Težinski udeo MMA u prvoj prethodnoj smeši može se kretati od 0,1 do 0,3.

[0088] Prvi vremenski period može biti oko 24 sata. Drugi vremenski period može biti 96 h. Mešanje druge prethodne smeše može se izvoditi na povišenoj temperaturi, npr. 60-75 ° C da podrži isparavanje rastvarača, npr. toluena.

[0089] Stvrdnjavanje smeše u kalupu može uključivati zagrevanje smeše u kalupu od prve temperature, npr. 25 ° C, do druge temperature, npr. 90 ° C, a zatim treba smešu ohladiti na treću temperaturu, npr. 25 ° C tokom unapred određenog vremenskog perioda. Predodređeni vremenski period može biti 120-140 h. Izborom tako velikog vremenskog perioda može se efikasno sprečiti pojava stvaranja pukotina na tako formiranom optičkom filtru.

[0090] Na ovaj način bi se mogle proizvesti tanke ploče sa dimenzijama na primer od oko 1200 x 1100 x 2,5 mm<3>. Iz takve ploče mogu se izrezati optički filtri primernog prečnika od 50 mm.

[0091] Na Slikama od 17A - 17D, ilustrovana je projekcija različitih vrsta svetlosti na ekran.

[0092] Na Slici 17A, ekran je osvetljen ambijentalnom difuznom svetlošću.

[0093] Na Slici 17B, ekran je osvetljen linearno polarizovanim snopom svetlosti. Kao što je prikazano na Slici 17B, projektovana svetlosna tačka ima belo jezgro koje se može pripisati polarizovanom sadržaju snopa svetlosti. Područje jezgra okruženo je crvenim prstenom koji predstavlja delimično polarizovanu crveno-promenjenu svetlost koja je bliska infracrvenoj svetlosti zbog nepotpune polarizacije.

[0094] Na Slici 17C, ekran je osvetljen snopom svetlosti koja pripada linearno polarizovanoj svetlosti nakon prolaska kroz obični žuti filter. Kao što je prikazano na ovoj slici, projektovana svetlosna tačka ima belo jezgro koje se može pripisati linearno polarizovanom sadržaju snopa svetlosti. Područje jezgra okruženo je žutim i crvenim prstenovima delimično polarizovane svetlosti zbog nečistoća u filteru.

[0095] Na Slici 17D, ekran je osvetljen snopom svetlosti hiperpolarizovane svetlosti nakon prolaska kroz optički filter prema predmetnom pronalasku. Ovde se ne vidi izraženo unutrašnje belo jezgro, jer je linearno polarizovana svetlost transformisana u hiperpolarizovanu svetlost. Ovo se pojavljuje kao crvena i žuta mrlja na ekranu.

Claims (15)

Zahtevi

1. Uređaj za ozračivanje (100) sastoji se od:

izvora svetlosti (102), optičkog filtera (104) koji sadrži podlogu koja je izrađena od materijala koji sadrži optički prozirni matrični materijal i nano-fotonski materijal sa ikosaedričnom ili dodekaedričnom simetrijom koja je raspršena u matričnom materijalu, a karakteriše se time što je opremljen Brevsterovim polarizatorom ( 110) koji je smešten između izvora svetlosti i optičkog filtera.

2. Uređaj za ozračivanje prema zahtevu 1, karakteriše se time što nano-fotonski materijal sadrži molekule fulerena.

3. Uređaj za ozračivanje prema zahtevu 2, karakteriše se time što nano-fotonski materijal sadrži molekule C60 fulerena.

4. Uređaj za ozračivanje prema bilo kojem od zahteva 1 do 3, karakteriše se time što je matrični materijal optički proziran u vidljivom i / ili u infracrvenom frekvencijskom opsegu.

5. Uređaj za zračenje prema bilo kom od zahteva 1 do 4, karakteriše se time što se matrični materijal sastoji od najmanje jednog stakla i plastike.

6. Uređaj za ozračivanje prema zahtevu 5, karakteriše se time što je plastika tipa termoplastike.

7. Uređaj za ozračivanje prema zahtevu 6, karakteriše se time što je termoplastika vrste poli (metil metakrilat).

8. Uređaj za ozračivanje prema bilo kom od zahteva 1 do 7, karakteriše se time što se maseni udeo nano-fotonskog materijala u podlozi kreće u granicama od oko 1 x 10<-3>do 0,3.

9. Uređaj za zračenje prema zahtevu 8, karakteriše se time što je maseni udeo nanofotonskog materijala oko 1,75 x 10<-3>.

10. Postupak proizvodnje optičkog filtera koji sadrži podlogu koja je izrađena od materijala koji sadrži optički prozirni matrični materijal i nano-fotonski materijal sa ikosaedričnom ili dodekaedričnom simetrijom koja je raspršena u matričnom materijalu, postupak se sastoji od:

- generisanje tečne smeše koja uključuje matrični materijal i nano-fotonski materijal sa ikosaedričnom ili dodekaedričnom simetrijom suspendovanom u smeši (202), - livenje tečne smeše u kalup (204),

- očvršćavanje smeše u kalupu, kako bi se formirao optički filter (206), i

- uklanjanje optičkog filtera iz kalupa (208).

pri čemu generisanje tečne smeše sadrži:

- obezbeđivanje prve tečne prethodne smeše koja sadrži matrični materijal (202-1); - mešanje prve prethodne smeše tokom prvog vremenskog perioda (202-2); - mešanje nano-fotonskog materijala koji je rastvoren u rastvaraču do prve prethodne smeše, pa se na taj način formira druga prethodna smeša (202-3); i - mešanje druge prethodne smeše tokom drugog vremenskog perioda, pa se na taj način obezbedi da rastvarač ispari i da se formira tečna smeša koja uključuje matrični materijal i nano-fotonski materijal koji je suspendovan u smeši (202-4),

pri čemu matrični materijal sadrži poli (metil metakrilat) i karakteriše se time što prva prethodna smeša sadrži poli (metil metakrilat) i metil metakrilat.

11. Postupak prema zahtevu 10, karakteriše se time što se mešanje druge prethodne smeše vrši na temperaturi iznad sobne temperature.

12. Postupak prema bilo kom od zahteva 10 ili 11, karakteriše se time što nano-fotonski materijal sadrži C60 i / ili više fulerene i / ili druge materijale sa ikosaedričnom i dodekaedričnom simetrijom.

13. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 10 do 12, karakteriše se time što se maseni udeo poli (metil metakrilata) u prvoj premiksu kreće u granicama od 0,7 do 0,9.

14. Postupak prema bilo kom od zahteva 10 do 13, karakteriše se time što se maseni udeo metilmetakrilata u prvoj prethodnoj smeši kreće u granicama od 0,1 do 0,3.

15. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 10 do 14, karakteriše se time što očvršćavanje smeše u kalupu uključuje zagrevanje smeše u kalupu od prve temperature do druge temperature; i zatim hlađenje smeše sa druge temperature na treću temperaturu.