Слои кожи человека и их функции таблица: Строение и функции кожи человека в таблице

Кожа (Таблица)

Главная  > Справочник по образованию  > Энциклопедия де-факто  > Науки о человеке  > Анатомия и физиология человека  > Кожа (Таблица)

Кожа (Таблица)

 

Схема строения кожи
1 — эпидермис, 2 — дерма, 3 -подкожная жировая клетчатка, 4 — волос, 5 — сальная железа, 6 — волосяная сумка, 7 — корень волоса, 8 — потовая железа, 9 — кожная артерия, 10 — кожная вена, 11, 14 — нервные окончания, 12 — группа жировых клеток, 13 — рыхлая соединительная ткань

Слои кожи

Строение

Функции
Наружный слой — надкожица (эпидермис)

Представлена клетками многослойного эпителия. Наружный слой
мертвый, ороговевший
(из него же образованы
волосы, ногти), внутренний слой состоит из живых делящихся клеток,
содержит пигмент меланин Защитная: не пропускает микробы, вредные
вещества, жидкости, твердые частицы, газы. Живые клетки эпителия образуют клетки ороговевшего слоя; пигмент меланин придает коже окраску и поглощает ультра
фиолетовые лучи, защищая этим организм; внутренний слой вырабатывает витамин D
Внутренний-
слой — собственно кожа (дерма)

Представлена соединительной тканью и упругими волокнами, гладкой мышечной тканью. В коже находятся кровеносные капилляры, потовые и сальные железы, волосяные сумки, рецепторы, воспринимающие тепло, холод, прикосновение,
давление

Регуляция теплоотдачи: при расширении капилляров выделяется тепло, при сужении — сохраняется тепло. Выделение
влаги с солями, мочевиной в виде пота. Кожное дыхание. Орган осязания, кожное чувство (особенно на кончиках пальцев). Волосы на коже у человека — это рудименты, однако они сохранили способность подниматься.
Сало сальных желез смазывает кожу и волосы, предохраняет от микробов
Подкожная жировая клетчатка-

Представлена пучками соединительнотканных волокон и жировыми
клетками. Сквозь нее в
кожу проходят кровеносные сосуды, нервы Сохранение тепла. Смягчение ударов и защита внутренних органов.
Запасание жира. Связь
кожи с внутренними тканями тела

 

 

Другие записи

10.06.2016. Кожа

Кожа состоит из двух слоев: надкожицы, или наружного слоя, и собственно кожи — внутреннего слоя. Надкожица, или эпидермис, — поверхностный слой кожи эктодермального происхождения, образованный многослойным…

10.06.2016. Иммунитет

Общее значение иммунитета Под иммунитетом понимают защитные системы организма, работающие против всего чужеродного, объединяемого под общим названием «антигена». В роли антигена могут выступать различные…

10.06.2016. Зрительный анализатор

Зрительный анализатор. Представлен воспринимающим отделом — рецепторами сетчатой оболочки глаза, зрительными нервами, проводящей системой и соответствующими участками коры в затылочных долях мозга. Глазное…

10.06.2016. Железы внутренней секреции

Важное значение в жизнедеятельности человека и животных имеют биологически активные вещества — гормоны. Они вырабатываются особыми железами, которые богато снабжены кровеносными сосудами. Эти железы не…

10. 06.2016. Дыхательная система (таблица)

  Транспорт кислорода Путь доставки кислорода Строение Функции Верхние дыхательные пути Носовая полость Начальный отдел дыхательного пути. От ноздрей воздух проходит по носовым ходам,…

Строение и функции кожи — презентация онлайн

Похожие презентации:

Эндокринная система

Анатомо — физиологические особенности сердечно — сосудистой системы детей

Хронический панкреатит

Топографическая анатомия верхних конечностей

Анатомия и физиология сердца

Мышцы головы и шеи

Эхинококкоз человека

Черепно-мозговые нервы

Анатомия и физиология печени

Топографическая анатомия и оперативная хирургия таза и промежности

1. Тема: Строение и функции кожи.

Цель урока.
Выяснить как взаимосвязаны строение
и функции кожи.

2. Цель урока.

Разминка.
Загадки мастера Йоды.

3. Разминка. Загадки мастера Йоды.

Построй предложение
правильно!
У органа 2.7 кг человека в среднем
взрослого масса этого достигает

4. Построй предложение правильно!

Кожа.
У взрослого человека масса этого
органа достигает 2,7 кг.

5. Кожа.

Построй предложение
правильно!
тяжелый это орган тела самый
человеческого

6. Построй предложение правильно!

Кожа.
Это самый тяжелый орган
человеческого тела.

7. Кожа.

Построй предложение
правильно.
органа площадь поверхности 1,5-2 кв. м.
этого в среднем

8. Построй предложение правильно.

Кожа.
Площадь поверхности этого органа 1,5-2
кв.м.

9. Кожа.

Построй предложение
правильно!
вновь и рождается постоянно этот
орган отмирает

10. Построй предложение правильно!

Кожа.
Этот орган постоянно рождается и
отмирает.
Построй предложение
правильно!
многими это сложный орган со
функциями

12.

Построй предложение правильно!Кожа.
Это сложный орган со многими
функциями.
Наша цель!
Выяснить как взаимосвязаны строение
и функции кожи.

14. Наша цель!

Работа в группах.
Прочитайте текст «Строение и
функции кожи».
Рассмотрите строение кожи на рисунке
в учебнике рис 83 (стр. 201).

15. Работа в группах.

Работа в группе «Строение и функции
кожи» (задания записаны на карточках).
1 Группа .Составьте « фишбоун» по проблеме
«Строение и функции кожи», подготовьте текст
по схеме, обсудите его в группе.
2Группа.Заполните таблицу « Строение и функции
кожи», вставив нужные слова. Запишите таблицу
в тетрадь.
3Группа.Составьте 3 «тонких» и 3 «толстых»
вопроса о строении кожи. Ответьте на них в
группе. Вопросы запишите в тетрадь.
Оцените работу своей группы.

16. Работа в группах.

Таблица«Строение и функции
кожи». Выполняла 2 группа.
Слой кожи
Особенности
строения
Функции.
…………………..
Образован
…….тканью. Клетки
внешнего слоя
отмирают и ……. .
Внутренние клетки ……
, они активно ……….
Защита от
проникновения …….,
……, ……….. тел.
Содержат
пигмент……..
Регенерация кожи
………. от
ультрафиолетовых
лучей.
Образование …….. Д.

17. Таблица«Строение и функции кожи». Выполняла 2 группа.

Слой кожи
Особенности
строения
Функции.
Эпидермис.
Образован
эпителиальной
тканью. Клетки
внешнего слоя
отмирают и
слущиваются .
Внутренние клетки
живые , они активно
делятся.
Защита от
проникновения
бактерий, газов,
инородных тел.
Содержат пигментмеланин.
Регенерация кожи
Защита от
ультрафиолетовых
лучей.
Образование
витамина Д.

18. Таблица«Строение и функции кожи». Выполняла 2 группа.

Слой кожи
Особенности
строения
………………….
Состоит из
……….ткани. Содержит
много …….волокон.
В этом слое кожи
находятся ……. и
сальные железы.
……………………сосуды.
Волосяные ……….,
рецепторы, ………..,
тепло, холод,
прикосновение,
давление.
Выделение избытка ………и
солей, кожного сала.
………………………………..
Орган…….. кожное чувство.

19. Таблица«Строение и функции кожи». Выполняла 2 группа.

Слой кожи
Особенности
строения
Собственно кожа (дерма)
Состоит из
соединительной
ткани. Содержит
много упругих
волокон.
В этом слое кожи
находятся
потовые и
сальные железы.
Кровеносные
сосуды.
Волосяные
луковицы,
рецепторы,
вопринимающие,
тепло, холод,
Выделение избытка воды и
солей, кожного сала.
Терморегуляция.
Орган осязания, кожное
чувство.

20. Таблица«Строение и функции кожи». Выполняла 2 группа.

Слой кожи
Особенности
строения
Функции.
Гиподерма.
Состоит из
коллагенновых
волокон и жировых
долек.
Энергетический запас.
………………….. от холода
Защищает тело от
механических повреждений.

21. Таблица«Строение и функции кожи». Выполняла 2 группа.

Слой кожи
Особенности
строения
Функции.
Гиподерма.
Состоит из ……….
волокон и ……..долек.
Энергетический запас.
………………….. от холода
Защищает тело от
механических ………………

22. Таблица«Строение и функции кожи». Выполняла 2 группа.

Строение и функции кожи.

23. Строение и функции кожи.

Эпидермис.
Эпидермис
образован
эпителиальной
тканью. Он состоит
из наружного и
внутреннего слоев
клеток.

25. Эпидермис.

Эпидермис
Клетки наружного
слоя мертвые ( без
ядер). Они
отмирают и
слущиваются.
Функция –
защитная.

26. Эпидермис

Эпидермис.
Внутренний слой
состоит из живых
делящихся клеток.
Содержит пигмент
меланин.
Вырабатывает
витамин Д.
Функция защитная.

27. Эпидермис.

Собственно кожа (дерма).
Представлена
соединительной
тканью и упругими
волокнами, гладкой
мышечной тканью.

28. Собственно кожа (дерма).

Строение дермы.

29. Строение дермы.

Дерма.

30. Дерма.

Подкожная жировая клетчатка.
Представлена
пучками
соединительноткан
ных волокон и
жировыми
клетками. Сквозь
неё в кожу
проходят
кровеносные
сосуды и нервы.

31. Подкожная жировая клетчатка.

Сохранение тепла.
Смягчение ударов и
защита внутренних
органов. Запасание
жира. Связь кожи с
внутренними
тканями тела.

32. Подкожная жировая клетчатка.

Угадайте, что это?

33. Угадайте, что это?

Практическая работа.
«Свет мой,
зеркальце! Скажи
Да всю правду
доложи:
Я ль на свете всех
милее,
Всех румяней и
белее?»

35. Практическая работа.

36. Практическая работа.

1 группа изучала отпечатки
пальцев.
Обратите внимание на узоры
подушечек пальцев. Сравните
отпечатки указательных пальцев
правой руки друг с другом. Для этого
надавите пальцем на чернильную
подушечку и поставьте отпечаток на
свой лист тетради и листы соседей.
После работы протрите подушечку
пальца спиртом.
Сделайте вывод.

37. 1 группа изучала отпечатки пальцев.

2группа изучала потовые железы.
Рассмотрите под лупой кожу ладонной
поверхности кисти, видны мелкие
капельки пота. Почему при волнении
ладонные поверхности кисти
оказываются влажными, а тыльные
нет?

38. 2группа изучала потовые железы.

3 группа изучала строение
ногтей.
Рассмотрите строение ногтя. Плотная соединительная ткань
дермы служит опорой для ногтей. Ногтевое ложе находится
на конечной фаланге пальца. Покрывающая его ногтевая
пластинка прозрачна, за исключением корня ногтя, где
заметна белая луночка. Она состоит из более плотной ткани.
Ногтевое ложе богато кровеносными сосудами и нервными
окончаниями.
Как доказать, что ногтевая пластинка не имеет кровеносных
сосудов и нервных окончаний?

39. 3 группа изучала строение ногтей.

Строение ногтя.

40. Строение ногтя.

4 группа изучала рецепторную
функцию кожи.
НЕ заглядывая в мешочек.
Определите на ощупь, какие предметы
в нем находятся. Благодаря какому
свойству кожи это возможно. Почему
нам проще угадать форму предмета
захватив его пальцами?

41. 4 группа изучала рецепторную функцию кожи.

Верю-неверю
1. Кожа состоит из эпидермиса, дермы
и подкожной жировой клетчатки?

42. Верю-неверю

1. Кожа состоит из эпидермиса, дермы
и подкожной жировой клетчатки?
(Верю.)

43. Верю-неверю

2. Она содержит потовые, слюнные и
сальные железы.

44. Верю-неверю

2. Она содержит потовые, слюнные и
сальные железы. (Верно и неверно,
слюнные железы не относятся к
структурам кожи.)

45. Верю-неверю

. От курения кожа становится желтой.

46. Верю-неверю

. От курения кожа становится желтой.
(Верю.)

47. Верю-неверю

4. Кожа становится сальной и
угреватой, если человек ест много
жирной, мучной, острой пищи,
особенно на ночь.

48. Верю-неверю

4. Кожа становится сальной и
угреватой, если человек ест много
жирной, мучной, острой пищи,
особенно на ночь. (Верю, т.к. жиры в
этом случае не используются для
получения энергии, а откладываются в
подкожной жировой клетчатке.)

49. Верю-неверю

5. Выдавливание угрей поможет
быстрее избавиться от них.

50. Верю-неверю

5. Выдавливание угрей поможет
быстрее избавиться от них. (Неверно,
выдавливание угрей может привести к
распространению инфекции.)

51. Верю-неверю

Можно ли читать книги руками.

52. Верю-неверю

Можно читать книги руками. (Верю.)
В 1820 году француз Луи Брайль, потерявший
зрение в трехлетнем возрасте, придумал свою
азбуку, еще будучи подростком. По его
системе можно читать книги, передвигая
кончиками пальцев, — одну из наиболее
чувствительных частей нашего тела, касаясь
ими выпуклых точек, выдавленных на бумаге.
Эти точки группированы по 6 штук, причем
каждая из групп означает конкретную цифру,
букву или буквосочетание.

53. Верю-неверю

Можно ли по отпечаткам пальцев
узнать человека.

54. Верю-неверю

Можно ли по отпечаткам пальцев узнать
человека.(Верю.)
Дактилоскопия – метод идентификации человека по
отпечаткам пальцев, основанный на уникальности
рисунка кожи. Широко применяется в криминалистике.
Основан на идеях Уильяма Гершеля, выдвинувшего в
1877 году гипотезу о неизменности папиллярного
рисунка ладонных поверхностей кожи человека. Эта
гипотеза стала результатом долгих исследований
автора, служившего полицейским чиновником в Индии.
18 апреля 1902 г. – первое применение в Дании
дактилоскопии для опознания преступника. Разные
страны вводили у себя дактилоскопические методы в
течение следующих полутора- двух десятилетий. Одной
из последних была Франция. В России дактилоскопия
применяется с 1906 года.

55. Верю-неверю

Цель урока.
Выяснить как взаимосвязаны строение
и функции кожи.

56. Цель урока.

Составить синквейн.
1 строка – одно существительное, выражающее
главную тему cинквейна.
2 строка – два прилагательных, выражающих главную
мысль.
3 строка – три глагола, описывающие действия в
рамках темы.
4 строка – фраза, несущая определенный смысл.
5 строка – заключение в форме существительного
(ассоциация с первым словом).

57. Составить синквейн.

Кожа-это зеркало здоровья!

58. Кожа-это зеркало здоровья!

Домашнее задание.
Стр 200-203 учить.
Составить 3 «тонких» и 3 «толстых»
вопроса по теме «Строение и функции
кожи».
Проекты на выбор:
«Гигиенические требования к
одежде».
«Уход за подростковой кожей»
«Уход за волосами».

English     Русский Правила

Протеом человека в коже

Мы используем файлы cookie для повышения удобства использования нашего веб-сайта. Если вы продолжите, мы будем считать, что вы довольны получением всех файлов cookie. Больше информации. Не показывай это снова.

Кожа Основной функцией кожи является защита нашего организма от воздействий окружающей среды, таких как радиация и инфекционные агенты. Кожа также регулирует температуру тела и может обнаруживать различные ощущения, такие как тепло, холод, давление, контакт и боль. Эпидермис, в котором преобладают кератиноциты, образует кожный барьер, защищающий организм от потери воды и внешних физических, химических и биологических воздействий. Дополнительные белки, повышенные в коже, также экспрессируются в меланоцитах, волосяных фолликулах, экзокринных потовых железах и сальных железах. Анализ транскриптома показывает, что 71% (n=14316) всех белков человека (n=20090) экспрессируются в коже, и 612 из этих генов проявляют повышенную экспрессию в коже по сравнению с другими типами тканей. 612 повышенных генов 188 обогащенных генов 97 групп обогащенных генов Кожа имеет наиболее богатую экспрессию генов, общих с пищеводом и влагалищем Транскриптом кожи Анализ транскриптома кожи можно визуализировать в отношении специфичности и распределения транскрибируемых молекул мРНК (рис. 1). Специфичность показывает количество генов с повышенной или неповышенной экспрессией в коже по сравнению с другими тканями. Повышенное выражение включает три подкатегории повышенного выражения: Обогащенная ткань: уровень мРНК в коже как минимум в четыре раза выше по сравнению с любыми другими тканями. Обогащенная группа: как минимум в четыре раза выше средний уровень мРНК в группе из 2–5 тканей по сравнению с любой другой тканью. Повышение уровня ткани: уровень мРНК в коже как минимум в четыре раза выше по сравнению со средним уровнем во всех других тканях. Распределение, с другой стороны, визуализирует, сколько генов имеют или не имеют определяемых уровней (nTPM≥1) транскрибируемых молекул мРНК в коже по сравнению с другими тканями. Как видно из таблицы 1, все гены, повышенные в коже, классифицируются как: Обнаружено в одной ткани: Обнаружено в одной ткани Обнаружен в некоторых: Обнаружен более чем в одной, но менее чем в одной трети тканей Обнаружен во многих: Обнаружен как минимум в трети, но не во всех тканях Обнаружен во всех: Обнаружен во всех тканях A. Специфичность B. Распределение Рис. 1. (A) Распределение всех генов по пяти категориям на основе специфичности транскриптов в коже, а также во всех других тканях. (B) Распределение всех генов по шести категориям на основе обнаружения транскриптов (nTPM≥1) в коже, а также во всех других тканях. Как показано на рис. 1, 612 генов демонстрируют некоторый уровень повышенной экспрессии в коже по сравнению с другими тканями. Три категории генов с повышенной экспрессией в коже по сравнению с другими органами показаны в таблице 1. В таблице 2 определены 12 генов с наибольшим обогащением кожи. Таблица 1. Количество генов в подразделенных категориях повышенной экспрессии в коже. Распределение в 36 тканях Обнаружено у одного Обнаружено у некоторых Обнаружено у многих Обнаружено у всех Всего Специфичность Обогащенная ткань 72 89 23 4 188 Групповое обогащение 0 64 33 0 97 Усиленная ткань 4 79 217 27 327 Всего 76 232 273 31 612 Таблица 2. 12 генов с самым высоким уровнем экспрессии в коже. «Распределение в тканях» описывает обнаружение транскрипта (nTPM≥1) в коже, а также во всех других тканях. «мРНК (ткань)» показывает уровень транскрипта в коже в виде значений nTPM. «Показатель тканевой специфичности (TS)» соответствует кратному изменению между уровнем экспрессии в коже и тканью со вторым по величине уровнем экспрессии. Джин Описание Распределение тканей мРНК (ткань) Оценка тканевой специфичности КРТАП4-7 белок, ассоциированный с кератином 4-7 Обнаружено в одном 58,0 580 КРТАП9-3 белок, ассоциированный с кератином 9-3 Обнаружено в одном 49,3 494 КРТАП4-9 белок, ассоциированный с кератином 4-9 Обнаружено в одном 48,8 488 КРТАП2-4 белок, ассоциированный с кератином 2-4 Обнаружено в одном 43,6 437 КРТАП9-4 белок, ассоциированный с кератином 9-4 Обнаружено в одиночном 39,9 400 КРТАП2-1 белок, ассоциированный с кератином 2-1 Обнаружено в одном 68,6 399 КРТАП9-8 белок, ассоциированный с кератином 9-8 Обнаружено в одном 38,2 383 КРТАП4-6 белок, ассоциированный с кератином 4-6 Обнаружено в одиночном 34,1 341 КРТАП2-2 белок, ассоциированный с кератином 2-2 Обнаружено в одном 54,0 337 КРТАП1-1 белок, ассоциированный с кератином 1-1 Обнаружено в одном 81,3 329 КРТАП3-1 белок, ассоциированный с кератином 3-1 Обнаружено в одиночном 231,0 327 КРТАП1-3 белок, ассоциированный с кератином 1-3 Обнаружено в одном 95,7 322 Экспрессия белков генов, повышенных в коже Углубленный анализ генов, повышенных в коже, с использованием профилирования белков на основе антител позволил нам визуализировать паттерны экспрессии соответствующих белков в тканях кожи. Белки, специфичные для кератиноцитов в разных слоях эпидермиса, напр. базальный слой, шиповатый слой, зернистый слой и роговой слой, а также другие специфические типы клеток, присутствующие в коже, например, меланоциты и клетки Лангерганса показаны ниже. Белки, специфически экспрессируемые в базальном слое Базальный слой представляет собой самый внутренний слой отдельных клеток, расположенный на базальной мембране, которая отделяет эпидермис от нижележащей дермы. Базальный слой содержит эпидермальные стволовые клетки и является местом пролиферации и обновления кератиноцитов. Помимо кератиноцитов в базальном слое присутствуют также меланоциты. Белки, экспрессируемые в базальном слое, включают COL17A1 и TP73. КОЛ17А1 ТП73 Белки, специфически экспрессируемые в шиповатом слое Шиповатый слой — это слой, в котором постмитотические кератиноциты одновременно «выталкиваются» к поверхности кожи и дифференцируются. Плоскоклеточная дифференцировка в коже включает кератинизацию, активный процесс, который включает как морфологическую, так и биохимическую дифференцировку, основанную на образовании белков кератина, которые объединяются вместе и обеспечивают прочные связи между кератиноцитами через десмосомы. Примеры белков, экспрессируемых в шиповатом слое, включают KRT10 и CASP14. КРТ10 КАСП14 Белки, специфически экспрессируемые в зернистом слое В зернистом слое кератиноциты подвергаются терминальной дифференцировке в нежизнеспособные корнеоциты, лишенные ядер и клеточных органелл. В этом слое связи между клетками становятся более тесными, а секретируемые липиды и белки образуют гидрофобный барьер. В совокупности эти события составляют большую часть защитных функций кожи. Примеры белков, которые экспрессируются в этом слое, включают FLG и KPRP. ФЛГ КПРП Белки, специфически экспрессируемые в роговом слое Роговой слой представляет собой наружный слой кожи и функционирует как фактический барьер против обезвоживания, механического стресса, патогенов и других воздействий на кожу. Роговой слой состоит из мертвых, уплощенных и тесно связанных корнеоцитов, которые в конечном итоге «выталкиваются» на поверхность и впоследствии теряются. Примеры белков, которые экспрессируются в этом слое, включают CDSN и KLK5. КДСН КЛК5 Белки, специфически экспрессируемые меланоцитами Меланоциты расположены в базальном слое эпидермиса, и их основная роль заключается в производстве и доставке пигмента меланина в базальные кератиноциты через дендритные отростки. Функция меланина заключается в поглощении ультрафиолетового света и защите кератиноцитов от мутагенного УФ-В излучения. Гены, специфичные для меланоцитов, включают MLANA, DCT и TYR, которые кодируют белки, участвующие в путях синтеза меланина. МЛАНА ДКП ТЫР. Белки, специфически экспрессируемые клетками Лангерганса Клетки Лангерганса представляют собой специализированные иммунные клетки кожи (и пищевода), которые находятся в шиповидном слое. Их основная функция заключается в представлении антигенов Т-клеткам либо из самой кожи, либо из вторгшихся патогенов. Когда в коже возникает воспаление, клетки Лангерганса активируются и мигрируют в лимфатические узлы. Белки, экспрессируемые на поверхности клеток Лангерганса, включают CD1A и CD207. CD1A CD207 Белки, специфически экспрессируемые в волосах Волосы можно разделить на три слоя, а именно мозговой слой, кору и слой кутикулы. Волосяной фолликул представляет собой эпидермальную инвагинацию, которая окружает начальную часть волосяного стержня. Волосяной фолликул состоит из двух отдельных слоев: внутреннего и наружного корневого влагалища. Белки, которые играют важную роль в формировании волос, включают кератины цитоскелета II типа 75 (KRT75) и 71 (KRT71). KRT75 экспрессируется во внешнем корневом влагалище, тогда как KRT71 экспрессируется во внутреннем корневом влагалище (рис. 2). Кератин I типа 34 (KRT34) представляет собой белок, экспрессируемый в коре головного мозга. KRT34 гетеродимеризуется с кератинами II типа с образованием волос. КРТ75 КРТ34 Рис. 2. Иммуногистохимическое окрашивание волосяных фолликулов человека с использованием антитела к KRT71 показывает сильное цитоплазматическое окрашивание внутреннего корневого влагалища. Белки, специфически экспрессирующиеся в кожных железах Эккриновые железы могут быть обнаружены по всему телу с различной плотностью, особенно в толстой коже, и в основном участвуют в охлаждении человеческого тела. Секреторная единица расположена в слое дермы и состоит из спирального основания, которое выделяет секрецию на водной основе через проток, который впадает на поверхность кожи. Примером белка, экспрессируемого в эккринных потовых железах, является дермцидин (DCD), ранее известный как антимикробный пептид, важный для врожденной иммунной системы (рис. 3). Рис. 3. Иммуногистохимическое окрашивание кожи человека с использованием антител к DCD показывает сильную мембранную и цитоплазматическую позитивность в эккринных клетках потовых протоков и секреторных клетках. Сальные железы расположены в верхней части дермы. Они производят маслянистую или восковую секрецию, называемую кожным салом. Одной из функций является смазывание и защита волос и кожи от воды и, таким образом, действие в качестве защитного барьера. Эта барьерная функция также приводит к уменьшению потери воды с поверхности кожи. Примером белка, экспрессируемого в сальных железах, является белок 3 удлинения жирных кислот с очень длинной цепью (ELOVL3), который играет роль в удлинении жирных кислот с длинной цепью (рис. 4). Рис. 4. Иммуногистохимическое окрашивание кожи человека с использованием антитела к ELOVL3 показывает сильную позитивность цитоплазмы в клетках сальной железы. Экспрессия генов, общая для кожи и других тканей В коже экспрессируется 97 групп генов. Групповые обогащенные гены определяются как гены, демонстрирующие в 4 раза более высокий средний уровень экспрессии мРНК в группе из 2-5 тканей, включая кожу, по сравнению со всеми другими тканями. Чтобы проиллюстрировать отношение ткани кожи к другим типам тканей, был создан сетевой график, отображающий количество генов с общей экспрессией в разных типах тканей. Рисунок 5. Интерактивный сетевой график обогащенных кожей и групповых генов, связанных с их соответствующими обогащенными тканями (серые кружки). Красные узлы представляют количество генов, обогащенных кожей, а оранжевые узлы представляют количество генов, обогащенных группой. Размеры красных и оранжевых узлов связаны с количеством генов, отображаемых в узле. Каждый узел кликабельный и приводит к списку всех обогащенных генов, связанных с выделенными ребрами. Сеть ограничена генами, обогащенными группами, в комбинациях до 5 тканей, но результирующие списки показывают полный набор генов, обогащенных группами, в конкретной ткани. Кожа, в основном, имеет общую групповую экспрессию генов с пищеводом (n = 34), который, как и кожа, содержит многослойный плоский эпителий. Несколько генов также входят в группу, обогащенную кожей и влагалищем, другой тканью с многослойным плоским эпителием. Белки, важные для нормальной дифференцировки и функции плоского эпителия, включают; KRT15, ​​LGALS7, DSC3 и SLURP1. Кератин KRT15 (KRT15) является компонентом цитоскелета и связан с развитием и ороговением эпидермиса. Предполагается, что секретируемый домен LY6/PLAUR, содержащий белок 1 (SLURP1), член семейства белков Ly6/uPAR, участвует в поздней дифференцировке, преимущественно экспрессируется в зернистом слое кожи. КРТ15 — кожа KRT15 — пищевод KRT15 — влагалище КРТ15 — грудь SLURP1 — кожа SLURP1 — пищевод Галектин 7 (LGALS7) является членом семейства белков, связывающих бета-галактозид, которые, как известно, играют роль во взаимодействиях между клетками и клетками и матриксом. Этот конкретный галектин специфичен для кератиноцитов. Известно, что семейство белков десмоколлина в основном встречается в эпителиальных клетках. DSC3, член этого семейства, является компонентом десмосом и, таким образом, необходим для межклеточной адгезии. LGALS7 — кожа LGALS7 — пищевод DSC3 — кожа DSC3 — пищевод DSC3 — миндалины Стандартная установка в Атласе тканей основана на методе микрочипов тканей (ТМА), что позволяет экономить ценный тканевый материал, а также реагенты и обеспечивает хорошее представление тканей для профилирования белков. Однако образцы кожи, включенные в стандартную ТМА, содержат только эпидермис и поверхностные части дермы, часто исключая такие структуры, как волосы, потовые железы и сальные железы. Чтобы полностью понять местонахождение белка в коже, гены с литературой, предполагающей их функцию в волосах, потовых железах и сальных железах, были проанализированы в расширенных образцах кожи; Сердечники ТМА диаметром 2 мм и срезы ткани большего размера. Выбранные мишени, использованные для профилирования белков с использованием расширенных образцов кожи, перечислены в таблице 3. Таблица 3. Следующие 58 генов были проанализированы в коже. Кожа является самой большой тканью в организме человека и может рассматриваться как инкапсулирующая ткань, находящаяся в постоянном контакте с внешней средой. Постоянное воздействие внешней среды требует, чтобы кожа была способна выполнять несколько основных, но очень важных требований. Он должен быть устойчивым к механическим воздействиям, натяжению и другим силам износа. Он должен поддерживать физический барьер для предотвращения проникновения патогенов в наши тела, а также обеспечивать защиту от разрушительного солнечного излучения. Кожа также защищает наше тело от высыхания, удерживая воду, и регулирует температуру тела, потея или поднимая волосы. Из-за постоянного износа кожа также должна иметь возможность обновляться и заживлять раны. Кроме того, периферические нервы в коже передают осязание, которое помогает нам осознавать свое окружение и избегать травм, например, при прикосновении. чувство боли. Продолжительность роста волос (анаген), остановки роста (катаген) и периода покоя (телоген) различна для разных органов. В частности, на рост волос на голове и лице большое влияние оказывают половые гормоны, в основном андрогены. Кожа делится на три основные части: во-первых, эпидермис, представляющий собой тонкий эпителиальный слой, расположенный в самой наружной части кожи. В эпидермисе образуются новые клетки кожи и формируются защитные барьеры. Эпидермис разделен на несколько слоев. На базальной мембране располагается базальный слой кератиноцитов, stratum basale, который содержит пролиферирующие базальные клетки. Кератиноциты, покидающие этот слой, подвергаются терминальной дифференцировке. Stratum spinosum, слой шиповатых клеток, располагается над базальным слоем, и в этом слое кератиноциты приобретают больше цитоплазмы и хорошо сформированные пучки кератиновых промежуточных филаментов. По мере того как кератиноциты выталкиваются дальше наружу, синтезируются белки, составляющие клеточную оболочку, и кератогиалиновые гранулы зернистого слоя. Конечная стадия дифференцировки эпидермальных кератиноцитов приводит к образованию плотного ороговевшего слоя, ороговевшего слоя, состоящего из чешуйчатых чешуек, которые со временем отслаиваются. Второй слой — дерма, в основном состоит из соединительной ткани и кровеносных сосудов, которые обеспечивают стабильность, эластичность и питание эпидермиса. Последний слой, подкожный, в основном состоит из подкожных жировых клеток, которые обеспечивают изоляцию и функционируют как запасы энергии. Кожа также содержит множество других клеток со специализированными функциями, таких как сальные и потовые железы, волосяные фолликулы, мышцы, выпрямляющие волоски, и ногтевые пластины. Волосы встречаются почти повсюду на теле и возникают из волосяных фолликулов, которые являются производными эпидермиса, присутствующими в дерме. Волосы можно разделить на три слоя, а именно мозговой слой, кору и слой кутикулы, все они происходят из клеток у основания волосяной луковицы, дермального сосочка. Сердцевина состоит из умеренно ороговевших клеток, тогда как кора образована компактными, сильно ороговевшими клетками, а окружающий кутикулярный слой образует защитный слой для стержня волоса. Меланоциты, ответственные за пигментацию волос, присутствуют в дермальном сосочке. Волосяной фолликул представляет собой эпидермальную инвагинацию, которая окружает начальную часть волосяного стержня. Волосяной фолликул состоит из двух отдельных слоев: внутреннего и наружного корневого влагалища 9.0004 Как и волосяные фолликулы, кожные железы также возникают из разрастаний эпидермального эпителия. Потовые железы представляют собой трубчатые структуры в коже и могут быть разделены на два основных типа: эккринные потовые железы и апокринные потовые железы. Секреторная единица эккриновых желез расположена в слое дермы и состоит из спирального основания, которое выделяет секрет на водной основе через проток, впадающий на поверхность кожи. Апокринные потовые железы расположены на определенных участках тела, например, на шее. подмышки, слуховые проходы и веки. Эти железы также имеют спиральную трубчатую структуру, но выделяют маслянистый секрет в волосяные фолликулы. Сальные железы расположены в верхней части дермы. Подобно апокринным потовым железам, они производят маслянистый или восковой секрет, называемый кожным салом. Гистологию кожи человека, включая подробные изображения и информацию о различных типах клеток, можно просмотреть в словаре Protein Atlas Histology Dictionary. Здесь описаны и охарактеризованы гены, кодирующие белок, экспрессируемые в коже, а также примеры иммуногистохимически окрашенных срезов тканей, которые визуализируют соответствующие паттерны экспрессии белков генов с повышенной экспрессией в коже. Профилирование транскриптов было основано на комбинации двух наборов данных транскриптомики (HPA и GTEx), что в общей сложности соответствует 14590 образцов из 54 различных типов нормальной ткани человека. Окончательное значение согласованной нормализованной экспрессии (nTPM) для каждого типа ткани использовали для классификации всех генов в соответствии с тканеспецифической экспрессией на две разные категории, основанные на специфичности или распределении. Uhlén M et al., Тканевая карта протеома человека.   Science (2015) PubMed: 25613900 DOI: 10.1126/science.1260419 Fagerberg L et al., Анализ тканеспецифичной экспрессии человека путем полногеномной интеграции транскриптомики и на основе антител протеомика.   Молекулярная клеточная протеомика. (2014) PubMed: 24309898 DOI: 10.1074/mcp.M113.035600 Edqvist PH et al., Экспрессия генов, специфичных для кожи человека, определена с помощью транскриптомики и профилирования на основе антител.   J Histochem Cytochem. (2015) PubMed: 25411189 DOI: 10.1369/0022155414562646 Гистологический словарь — кожа

Указатель глубины проникновения для биосенсоров

PDF

Abstract

При проникновении видимых и инфракрасных волн через кожу человека происходит поглощение и рассеяние в слоях кожи. Глубина проникновения волн зависит от длины волны и свойств каждого слоя кожи. Представлены формулы для определения свойств поглощения и рассеяния в зависимости от длины волны для каждого слоя кожи. Затем эти свойства можно смоделировать для определения глубины проникновения различных длин волн в кожу человека. Понимая, что глубина проникновения зависит от длины волны, можно выбрать оптимальную длину волны для конкретных применений биосенсоров.

Введение

Знание поведение света, когда он падает на кожу и проходит через нее, имеет решающее значение для оптимизации оптических биосенсоров, поскольку позволяет точно моделирование глубины проникновения в зависимости от длины волны. Это приложение примечание рассматривает коэффициенты поглощения и уменьшения коэффициентов рассеяния кожи человека. слоев в зависимости от длины волны. Используя эти коэффициенты, глубина проникновения как функцию длины волны можно смоделировать и выбрать оптимальный источник света Длина волны может быть выбрана для данного применения биосенсора.

Моделирование легкого транспорта через Кожа

Кожа состоит из трех основных слоев с поверхности: бескровный слой эпидермиса (100 мкм толстый), васкуляризированный слой дермы (толщиной от 1 мм до 2 мм) и подкожно-жировой ткань (толщиной от 1 мм до 6 мм в зависимости от участка тела). Как правило, оптические свойства этих слоев характеризуются поглощением μ _a коэффициенты рассеяния μ _s и коэффициент анизотропии g . коэффициент поглощения характеризует среднее число актов поглощения на единицу пути фотонов, путешествующих в ткани. Основные поглотители в видимый спектральный диапазон – это кровь, гемоглобин, β-каротин, и билирубин. В ИК-диапазоне поглощающие свойства дермы кожи преобладает поглощение воды. Коэффициент рассеяния характеризует среднее количество событий рассеяния на единицу длины пути фотонов, путешествующих в ткани, а фактор анизотропии г представляет собой средний косинус углов рассеяния.

В в следующих разделах мы описываем биологические характеристики каждого слоя и как они влияют на распространение и поглощение света.

Структура кожи и оптическая модель

Первый и самый наружный отдел кожи человека — это эпидермис. Эпидермис может можно разделить на два подслоя: неживой и живой эпидермис. Не живой эпидермис или роговой слой (толщиной около 20 мкм) состоит в основном из мертвых клеток, которые сильно кератинизированы с высоким содержанием липидов и белков. Он также имеет относительно низкое содержание воды ¹ . Поглощение света в этой ткани низкий и относительно равномерный в видимой области.

живой эпидермис (толщиной 100 мкм) размножается и поглощает свет. Поглощение свойства в основном определяются природным хромофором меланином ² . Существует два типа меланина: красно-желтый феомеланин и коричнево-черный. эумеланин, связанный с пигментацией кожи. Поглощение меланина уровень зависит от количества меланосом в единице объема. Как правило, объемная доля эпидермиса, занятого меланосомами, колеблется от 1% (светло пигментированные экземпляры) до 40% (темно пигментированные экземпляры). Рассеяние свойства частиц меланина зависят от размера частиц и могут быть предсказывается теорией Ми.

дерма от 0,6 мм до 3 мм толстая структура состоит плотной соединительной ткани неправильной формы, содержащей нервы и кровеносные сосуды. дерму можно разделить на два слоя в зависимости от размера кровеносных сосудов ³ . Более мелкие сосуды лежат ближе к поверхности кожи в сосочковом слое дермы, в то время как более крупные кровеносные сосуды заселяют более глубокую ретикулярную дерму. Поглощение в дермы определяется абсорбцией гемоглобина, воды и липидов. С оксигемоглобин и дезоксигемоглобин имеют разные профили поглощения, необходимо знать насыщение кислородом. Для взрослого человека насыщение артериальной крови кислородом обычно выше 95% ⁴ . Типичный венозный насыщение кислородом от 60% до 70% ⁵ .

рассеивающие свойства дермальных слоев в основном определяются волокнистой строение ткани. Свет может рассеиваться на переплетенных коллагеновых фибриллах и пучки, а также одиночные коллагеновые фибриллы. Так как кожный слой относительно толстый по сравнению с эпидермисом, средние рассеивающие свойства кожи преобладает дермальное рассеяние.

Подкожная жировая ткань образована скоплением жира клетки, содержащие накопленный жир (липиды). Его толщина значительно различается по всему телу: от несуществующей в веки толщиной до 3 см в области брюшка. Поглощение жировой ткани человека определяется всасыванием гемоглобина, липидов и вода. Основными рассеивателями жировой ткани являются сферические капли липидов, которые равномерно распределены внутри жировых клеток. Диаметры адипоциты находятся в диапазоне 15 мкм до 250 мкм ⁶ и их средний диаметр варьируется от 50 мкм до 120 мкм ⁷ . В пространствах между клетками располагаются кровеносные капилляры, нервы и ретикулярные волокна. соединяя каждую клетку и обеспечивая метаболическую активность жировой ткани.

В В этой заметке по применению мы представляем плоскую пятислойную оптическую модель кожи человека. (см. рис. 1) на основе стратифицированных слоев кожи, описанных выше. Слои, включенные в модель, включают роговой слой, живой эпидермис, два слоя дермы (сосочковый и ретикулярный) и подкожно-жировая тканевый слой. Толщина слоев, а также типичные диапазоны крови, воды, липидов и содержания меланина, показателей преломления слоев и среднего диаметры сосудов представлены в таблице 1.

Рис. 1. Пятислойная оптическая модель кожи (не до шкала).

Таблица 1. Параметры слоев кожи, используемых при моделировании

Слои кожи	Толщина (мм)	Показатель преломления	Объемная доля (%)				Коэффициент рассеяния на 577 нм (бескровный) (см-1)	Средний диаметр сосуда (мкм)
			Меланосомы	Кровь	Вода	Липиды
Роговой слой	0,01	1,55	0,00	0,00	35,00	20. 00	300	0
Эпидермис	0,1	1,44	1-10	0,00	60,00	15.10	300	0
Папиллярная дерма	0,2	1,39	0,00	0,2-4	50,00	17,33	120	6
Ретикулярная дерма	1,8	1,41	0,00	0,2-5	70,00	17,33	120	15
Подкожная жировая ткань	3	1,44	0,00	5,00	5,00	75-95	130	75

Поглощение

В видимый и ближний ИК диапазоны спектра, коэффициент поглощения каждого слоя включает вклад эумеланина, феомеланин, оксигемоглобин, дезоксигемоглобин, билирубин, β-каротин, липиды и вода. Коэффициенты спектральной экстинкции для этих пигментов, обозначенные как ^∈ eu(λ), ^∈ ph(λ), ^∈ ohb(λ), ^∈ dhb(λ), ^∈ bil(λ) и ^∈ β(λ), соответственно, даны из кривых, представленных на рис. 2. Суммарное поглощение коэффициент для ^k -го слоя определяется как:

мкa _k (a _k,eu (λ))ϑ _k,mel +(a _k,ohb (λ)+a _k,dhb (λ)+a _k,bil (λ))ϑ _k,кровь

+ (a _k,eu (λ))ϑ _k,вода + (a _k,губа (λ))ϑ _k,губа

+ (а _{основание} (λ) + а _{к, β} (λ) )(1 — ϑ _{к, мел} — ϑ _{к, кровь} — ϑ _{к, вода} — ϑ _{к, губа} )

где k = 1,…,5 — номер слоя, ϑ _k,mel , ϑ _{k, кровь} , ϑ _{k, вода} и ϑ _{k, губа} – объемные доли меланина, крови, воды и липиды в слое k ^th и a _k,eu (λ), a _k,ph (λ), a _k,ohb (λ), a _k,dhb (λ), a _k,bil (λ), a 9049 2 к,вода ( λ), a _k,lip (λ) и a _k,β (λ) – коэффициенты поглощения эумеланина, феомеланина, оксигемоглобина, дезоксигемоглобин, билирубин, вода, липиды и β-каротин соответственно. a _{основание, β} (λ) — фон, зависящий от длины волны коэффициент поглощения тканями и равен 7,84· e 8 × λ ^-3,255 см ^-1 .

Рис. 2. Спектральный коэффициент экстинкции кривые для естественных пигментов, присутствующих в тканях кожи.

Коэффициенты поглощения эумеланина и феомеланина определяются как:

a _k.eu (λ) = ∈ _eu (λ) c _k,eu и a _k,ph (λ) = ∈ _ф (λ)c _k,ф

где:

c _k,eu = концентрация эумеланина (г/л) в слое k ^th

c _k,ph = концентрация феомеланина (г/л) в слое k ^th

коэффициенты поглощения оксигемоглобина и дезоксигемоглобина определяются по формуле:

a _k.ohb (λ) = c _k,hb * γ , и a _k,dhb (λ) c _{k,hb 904 93 * (1 — γ)}

где:

66500 = молекулярная масса гемоглобина (г/моль)

c _k,hb = гемоглобин концентрация крови (г/л) в ^к -м слое

γ = отношение оксигемоглобина к общему концентрация гемоглобина.

коэффициент всасывания билирубина определяется по формуле:

a _k,bil (λ) = c _k,bil

где:

585 = молекулярная масса билирубина (г/моль)

с _к,бил = концентрация билирубина (г/л) в ^k -м слое

Коэффициент поглощения β-каротина a _k,β (λ) определяется как:

a _k,β (λ) = c _k,β

где:

537 = молекулярная масса β-каротина (г/моль)

c _k,β = концентрация β-каротина (г/л) в слое ^k

коэффициент поглощения воды определяется как:

a _{k, вода} (λ) = ∈ _вода (λ) c _{k, вода3}

где:

c _k,water = концентрация воды (г/л) в слое k th ^.

коэффициент поглощения липидов определяется как:

a _{k, губа} (λ) = ∈ _вода (λ) c _{k, губа3}

где:

с _k,lip = концентрация липидов (г/л) в слое k th ^.

a _{k, губа} (λ) = ∈ _вода (λ) c _{k, губа3}

Рассеяние

общий коэффициент рассеяния для ^k -го слоя можно определить как:

мкс(λ) = ϑ _{k, кровь} C _k мкс _кровь (λ)+(1-ϑ _{k, кровь} )µsT _k (λ).

, где C _k поправочный коэффициент, зависящий от среднего диаметра сосуда и рассеяния крови коэффициент как функция длины волны, а мксТл _k — полный коэффициент рассеяния слой бескровной ткани.

следующие отношения могут быть использованы для C _k ⁸ :

С _к =

где d _k,vessels — диаметр кровеносных сосудов (см) в ^к й ^{слой. В случае коллимированном освещении сосудов коэффициенты а и b имеют значения a = 1,007 и b = 1,228. В случае диффузного освещенности сосудов коэффициенты а и b имеют значения а = 1,482 и б = 1,151.}

общий коэффициент рассеяния обескровленной ткани определяется как ⁹ :

мксТл _к (λ) = мкс 0 _к ,

где мкс 0 _k — коэффициенты рассеяния на опорная длина волны 577 нм указана в таблице 1. Примечание: мкс T _k , монотонно падает с увеличением в длине волны.

выражение для анизотропии рассеяния может быть построено с учетом вклад крови ⁹ :

г _к (λ) = ,

где г _к (λ) есть коэффициент анизотропии обескровленной ткани и

гТл _к (λ) = 0,7645 + 0,2355 [1 — эксп].

Наконец, приведенные коэффициенты рассеяния определяются как мкс’ _k (λ) = мкс _k (λ) (1 — g _k ( λ )).

h3Оптическая модель и компьютер Моделирование

Для определения глубины проникновения в зависимости от длины волны Zemax OpticStudio ^® использовалось программное обеспечение. Программное обеспечение использует метод Монте-Карло (MC) для отслеживания оптических лучи, распространяющиеся в сложных неоднородных, беспорядочно рассеивающих и поглощающих СМИ. Базовое MC моделирование траектория отдельных пакетов фотонов состоит из последовательности элементарное моделирование: генерация длины пути фотона, рассеяние и события поглощения, отражения и/или преломления на границах среды. также учитывается зеркальное отражение от поверхности воздушной ткани. симуляции. В месте рассеяния новое направление фотонного пакета определяется по фазовой функции рассеяния Хеньи-Гринштейна:

f _HG (Θ) =

, где Θ — полярный угол рассеяния. Распределение по азимутальному углу рассеяния принималось равномерным. Для методики МК требуются значения коэффициентов поглощения и рассеяния и коэффициента анизотропии каждого слоя кожи, его толщины и показателя преломления. Кроме того, требуется средний путь, определяемый как величина, обратная коэффициенту рассеяния.

Результаты и обсуждение

Используя оптические свойства, представленные выше, Henyey-Greenstein фазовая функция рассеяния и Zemax OpticStudio, мы можем смоделировать любой биосенсор конфигурации и определить максимальную глубину проникновения в зависимости от длина волны. Для примера мы взяли следующий типичный биосенсор LED-PD. конфигурация (таблица 2 и рисунок 3) и свойства кожи, показанные на Таблица 3, и смоделировали максимальную глубину проникновения в зависимости от длина волны.

Таблица 2. Конфигурация биосенсора, используемая при моделировании.

Свойство конфигурации	Значение	Блок
Расстояние между светодиодом и ФД	3,5	мм
Размер ПД	0,4 х 0,4	мм х мм
Диаграмма направленности светодиода	Ламбертиан	—
Угол расхождения светодиода FWHM	60	градусов
Размер светодиода	340 х 340	мкм x м
Расстояние между верхней частью LED/PD и роговым слоем	0,5	мм

Рисунок 3. Размеры конфигурации биосенсора используется в симуляции.

Таблица 3. Свойства кожи, используемые при моделировании

Слои кожи	Объемная доля (%)				Концентрация (г/л)
	Меланосомы	Кровь	Вода	Липиды	Бета-каротин	Эумеланин	Феомеланин	Билирубин	Гемоглобин в крови
Роговой слой	0,00	0,00	35,00	20.00	2.10E–04	0	0	0	0
Эпидермис	1-10	0,00	60,00	15. 10	2.10E–04	80	12	0	0
Папиллярная дерма	0,00	0,2-4	50,00	17,33	7.00E–05	0	0	0,05	150
Ретикулярная дерма	0,00	0,2-5	70,00	17,33	7.00E–05	0	0	0,05	150
Подкожная жировая ткань	0,00	5,00	5,00	75-95	0	0	0	0,05	150

коэффициенты поглощения слоев кожи рассчитаны в соответствии с представленной оптической моделью и показаны на рис. 4.9.0004

Рис. 4. Спектры поглощения различных слоев кожи, рассчитанные в соответствии с представленной оптической моделью.

Коэффициент рассеяния, анизотропия фактор, а средний путь слоев кожи был рассчитан в соответствии с с представленной моделью, а результат представлен на рис. 5, рис. 6 и рис. 7.

Рис. 5. Коэффициент рассеяния различных слоев кожи, рассчитанный в соответствии с представленной оптической моделью.

Рис. 6. Коэффициент анизотропии различных слоев кожи, рассчитанный в соответствии с представленной оптической моделью.

Рис. 7. Средняя длина пути рассеяния различных слоев кожи, рассчитанная в соответствии с представленной оптической моделью.

Глубина проникновения света в биологическую ткань является важным параметром, используемым для определения производительности. биосенсора. Глубина проникновения — это расстояние в кожу, которое проходит свет. Моделирование оптической глубины проникновения было выполнено с приведенными выше значениями коэффициентов поглощения и приведенного рассеяния. Результаты моделирования показаны на рисунке 8.9.0004

Рис. 8. Смоделированная максимальная глубина проникновения для ситуации, представленной на рисунке 3 и в таблице 3.

Заключение

В этой статье мы смоделировали человека кожная ткань с пятислойной структурой, где каждый слой представляет собой соответствующий анатомический слой. Чтобы имитировать взаимодействие легких тканей, биологические характеристики каждого слоя модулируются тремя зависимыми от длины волны числа, коэффициент поглощения, коэффициент рассеяния и фактор анизотропии. Затем мы использовали коммерческое программное обеспечение для трассировки лучей, чтобы рассчитать глубину проникновения. света в ткани кожи для имитации работы оптического биосенсора архитектуры.

参考电路

1. К. С. Стенн, «The кожа, Биология клеток и тканей под редакцией Л. Вайса, Балтимор: Urban & Шварценберг, 541–572 (1988).
2. М. Р. Чедекель, «Фотофизика и фотохимия меланина», В: Л. Цейзе, М. Р. Чедекель и Т. Б. Фицпатрик, ред., Меланин: его роль в фотозащите человека, Valdenmar, Overland Park, стр. 11-22. (1994).
3. Ти Джей Райан, «Кожное кровообращение» в области физиологии, биохимии и молекулярной Биология кожи, 1, изд. Л. А. Голдсмит, издательство Оксфордского университета, Оксфорд (1991).
4. А. Зурабян, А. Сигель, Б., Шанс, Н. Рамануджан, М. Роде и Д. А. Боас, «Трансабдоминальный мониторинг оксигенации артериальной крови плода с помощью пульсоксиметрии», Ж. Биомед. Опц. 5 391–405 (2000).
5. Т. Хамаока и др., «Количественная оценка деоксигенации ишемизированных мышц в ближнем инфракрасном диапазоне» спектроскопия с временным разрешением», J. Biomed. Opt.