Результаты и разработки, доведенные до готовности

Разработана и реализована конструкция портативного устройства на основе рамановского спектрометра и полого фотонно-кристаллического оптоволокна, позволяющая более чем на два порядка повысить уровень сигнала неупругого рассеяния света на различных газовых смесях, по сравнению с сигналом c открытого объема газа. В настоящий момент получена количественная точность определения состава газовой смеси на уровне 0.5%, а предел чувствительности ~300ppm (part per million) для любых многоатомных газов, включая органические и неорганические, в том числе неактивные в ИК-поглощении (водород, хлор, фтор). Предложены варианты дальнейшего увеличения чувствительности системы, что позволит использовать ее для онлайн-мониторинга состава газовых смесей с концентрацией компонентов до 100ppb. Возможное применение — экологический мониторинг атмосферы, сфера безопасности, медицинские анализы. Внедрение данного вида газоанализатора экономически целесообразно ввиду его неселективности, высокой точности определения (сравнимой с хроматографической), отсутствию расходных материалов,

Рис 1. Конструктивная схема оптоволоконного рамановского газоанализатора и спектры рамановского рассеяния света, полученные от смеси пропана и воздуха.

Публикация:
А. Б. Ваньков, С. И. Губарев, В. Е. Кирпичев, Е. Н. Морозова, М. Н. Ханнанов, Л. В. Кулик, И. В. Кукушкин, Прикладная физика, 2019, № 4, стр. 87- 91. «Портативный газоанализатор на основе волоконного рамановского спектрометра».

Подготовлена заявка на изобретение: «Портативный универсальный газоанализатор многокомпонентных смесей на основе волоконно-усиленного рамановского рассеяния»

II. Физические науки, направление 9

Сапфировые игловые капиллярные облучатели для внутритканевой доставки лазерного излучения в терапии и хирургии опухолей

И.А. Долганова, И.А.Шикунова, Г.М. Катыба, А.К.Зотов, В.Н.Курлов (с соавторами)

Разработаны инструменты для локального лазерного облучения при терапии и хирургии опухолей путем лазерной интерстициальной термотерапии и фотодинамической терапии. Облучатель представляет собой прозрачный для излучения сапфировый капилляр с закрытым с одной стороны каналом, в котором расположено кварцевое волокно, присоединенное к источнику лазерного излучения или к спектрометру. Разработанный метод выращивания сапфировых капилляров позволяет получать кристаллы с поверхностями, которые не требуют обработки, а также прецизионно формировать закрытый конец капилляра. Сформирован набор облучателей для получения пучков излучения с требуемой диаграммой направленности, включая облучатель с диффузором. Облучатели обеспечивают улучшенный контроль распределения излучения в ткани и выделяемого тепла, обладают существенно расширенным диапазоном допустимой мощности лазерного излучения по сравнению с аналогами, могут применяться для различных задач онкологии и хирургии.

Сапфировые игловые капиллярные облучатели для внутритканевой доставки лазерного излучения

Публикация:
I.N. Dolganova, I.A. Shikunova, G.M. Katyba, A.K. Zotov, E.E. Mukhina, M.A. Shchedrina, V.V. Tuchin, K.I. Zaytsev, V.N. Kurlov “Optimization of sapphire capillary needles for interstitial and percutaneous laser medicine” - J. of Biomedical Optics, 24(12), 128001 (2019).
DOI: 10.1117/1.JBO.24.12.128001

II. Физические науки, направление 9

Улучшенный гамма-локатор для экспрессной локализации злокачественных узлов в процессе хирургической операции

Орлов А.Д., Классен Н.В., Шмурак С.З., Кедров В.В., Шу Э.Д., Чувалова К. А.

Разработан прецизионный гамма-локатор для экспрессной локализации злокачественных узлов при хирургических операциях по удалению опухолей. Главные преимущества гамма-локатора по сравнению с зарубежными и отечественными аналогами данного назначения: благодаря применению для детектирования гамма-излучения упрочненных сцинтилляционных кристаллов на основе бромида лантана, разработанных в ИФТТ РАН, высокая чувствительность сочетается с надежностью и неприхотливостью прибора; коллиматор из тяжелого металла, необходимый для точности локализации, одновременно служит защитным корпусом, что значительно уменьшает габариты и вес гамма-локатора; многоступенчатая световая и звуковая сигнализация позволяет хирургу быстро и точно определять расположения злокачественных клеток, не отрывая взгляда от скальпеля. Опытные образцы гамма-локатора испытывались в ведущих онкологических клиниках, представивших положительные отзывы об удобстве и точности прибора. Высокий инновационный потенциал прибора характеризуется, в частности, официальным письмом заместителя директора ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии имени Н.Н. Блохина» по развитию онкологической помощи в регионах А.В. Петровского, подтверждающего готовность к широкому использованию прибора (копия письма прилагается).

Иллюстрации

Рис. 1. Схема чувствительного элемента улучшенного гамма-локатора для экспрессной локализации злокачественных узлов:

1 – сцинтилляционный кристалл; 2 – светоотражающее покрытие; 3- герметичный контейнер из тяжелого металла, одновременно выполняющий функции коллиматора гамма-излучения; 4 – герметизирующий клей; 5 – твердотельный фотоумножитель; 6 – оптически прозрачный клей; 7 – герметизированные электрические контакты.

Рис. 2. Общий вид гамма-локатора (вверху) в сравнении с авторучкой (внизу)