Az emberi könny film modelljei; EWSTranslate

A Könnyfilm Csoport

Ez volt a csoport 2016 nyarától.
Vissza, Rich: Spencer, Kevin.
L-r, első sor: Chris, Jerome, Amy, Mike.
Nincsenek bemutatva: Toby Driscoll, Christiaan Ketelaar, Javed Siddique, Tony Mastroberardino.

ewstranslate

És Delaware-tagok

Tobin Driscoll, Kar

Michael Stapf, a 2012-es Unidel nyári program végzős hallgatója és jelenlegi PhD-hallgató.

Lan Zhong, az AY 2014-15-ös hallgatója, mostanáig. Kevin Aiton, 2016 nyara óta végzős hallgató.

Rayanne Luke, hallgató 2017 nyarán.

munkatársak

Carolyn Begley, Indiana Egyetem Ewen King-Smith, Ohio Állami Egyetem, William Henshaw, Rensselaer Politechnikai Intézet, Kara Maki, Rochesteri Műszaki Intézet, Javed Siddique, Pennsylvania Állami Egyetem, York, Tony Mastroberardino, Pennsylvania, Erie Állami Egyetem, Ranganathan Usha, IIT Madras, India Christiaan Ketelaar, Francisco Marroquin Egyetem, Guatemala, Geoffrey McFadden, NIST, Daniel Anderson, George Mason University

Legutóbbi haladás

Videókba

A három főből álló ARVO doktori értekezés ihlette hallgatók 2015-ben rövid videókat készítettek projektjeikről nem szakértők számára.

Új! Journal of Modeling in Ophthalmology !

A szemészet és a matematikai modellezés kereszteződésének szentelt új magazin kiadta első műsorát! Az alapító szerkesztők az orvosok. Alon Harris (szemészet) és Giovanna Guidoboni (matematika), mindkettő az IUPUI-ból; Dr. Braun a híradóban van.

Kék sziklák játék 2015

A Rocky Bluewinkle, a Blue Rocks kabalája.

További cikkek a könnyfilmről

A Paper Progress for Retina and Eyes (lásd alább) mellett idén több mű is megjelent.

  • „A filmréteg dinamikája párolgással, ozmolaritással és felületaktív anyag transzporttal”, J. Siddique és RJ Braun, Appl. Math. Modellezés, 39: 255-269, 2015; kettő .
  • A fokozott szemfelületi stimuláció hatása a pislogás és a könny szekréciójára ”, Ziwei Wu, CG Begley, N. Port, A. Bradley, RJ Braun és PE ​​King-Smith, Invest., Ophthalmol.Vis Sci, 56: 4211-4220, 2015; kettő .
  • Könnyfilm és számítógépes dinamika-ozmolaritás egy szem formájú területen, „Longfei Li, RJ Braun, TA Driscoll, WD Henshaw, JW Banks és PE ​​King-Smith, Math Med Biol, 2015;… Kettő .

Folyamatos együttműködések

Csoportunk együttműködött Carolyn Begley csoportjával az Indiana University Optometry School-ban. Számos módszerrel képzelik el a könnyfilmet, és hajlandók csodálatos adatokat megosztani velünk. Az alábbi áttekintő cikk az eddigi legnagyobb közös erőfeszítés. Ezt az együttműködést a National Eye Institute Carolyn NIH támogatásával finanszírozzák.

Ismertető cikk a könnyfóliáról - a szem felszínén

A könnyfilmekről szóló, sok új eredményt átfogó cikk megjelent a Progress in Retinal and Eye Research című, kizárólag vendégeknek szóló folyóiratban 2015 elején. "A könnyfilm dinamikája és funkciója a villogási ciklushoz képest" online elérhető nak nek a magazin székhelyén .

Néhány cikk a könnyek töréséről és a képalkotásról

  • „A könnyfilm dinamikája időfüggő párolgással, nedvesítéssel és áramlási határfeltételekkel egy szem alakú mezőn”, Longfei Li, RJ Braun, KL Maki, WD Henshaw, PE King-Smith, Physics of Fluids 26, 052101 ( 2014); kettő
  • "Modell a könnyréteg réteg csökkentésére ozmolaritással és fluoreszceinnel", RJ Braun, NR Gewecke, CG Begley, PE King-Smith és JI Siddique, Invest. Ophthalmol. Álom. Sci. 55, 1133-1142, 201; kettő
  • „A precornealis könnyfólia párolgásának hajtott instabilitása”, CC Peng, C Cerretani, RJ Braun és CJ Radke, Advances in Colloid and Interface Science 206, 250-264, 2014; kettő
  • "Fluoreszcens lipidrétegekkel és könnyfóliával készült képek egyidejű videofelvételével vizsgált könnycsepp leválasztása és szerkezete", PE King-Smith, KS Reuter, RJ Braun, JJ Nichols és KK Nichols, Invest. Ophthalmol. Álom. Sci. 54., 4900-09, 2013; kettő
  • "A könny- és szakadási film képeit fluoreszcens leállítással elemezték", PE King-Smith, P. Ramamoorthy, RJ Braun és JJ Nichols, Invest. Ophthalmol. Álom. Sci. 54., 6003-11, 2013; kettő

Néhány cikk a pislogásról és a lehűlésről

A következő villanásokat tartalmazó cikkek nemrég jelentek meg.

  • Quan Deng, RJ Braun és TA Driscoll, Phys. "Hőátalakítás és könnyfilmek dinamikája több pillanat alatt" Fluid 26, 071901 (2014); kettő
  • „Modell a könnyfóliához és a szem felületének hőmérsékletéhez részleges pislogáshoz”, Quan Deng, RJ Braun, TA Driscoll és PE ​​King-Smith, Interfacial Phenomenon and Heat Transfer 1, 357-381, 2013; kettő
  • "Az emberi könnyfilm modellje a szem melegítésével", Longfei Li és RJ Braun, Phys. Fluid 24, 062103 (2012); kettő

Haladás az NSF második támogatásából

Áttekintő cikk a könnyfóliáról - folyadékmechanikára orientálva

A folyadékmechanika éves áttekintésében a könnyfóliákról szóló áttekintő cikk 2012 januárjában jelent meg a sajtóban. A "könnyfilm-dinamika" online elérhető 44. kötet a magazin.

Munkánk legutóbbi megbeszélése

Egy BIRS műhelyen 2012. decemberben, ez a vita összefoglalja a közelmúlt munkáját.

Hőmodellek elemei a könnyfilm számára

Longfei Li közölt egy könyvet a könnyfilm matematikai modellezéséről, amely rögzíti a szemfelület megfigyelt lehűlését az interblink időszakban. Vastag, vékony rétegű vagy aljzat nélküli modelleket használt. A vastag hordozóra a szemfelület lehűléséhez van szükség. Longfei képes volt meghatározni az optimális hőtulajdonságokat, amelyek megfelelnek a szem hűlésének. A témával foglalkozó cikk a „Folyadékfizika” című részben jelent meg (a szem belsejében lévő melegítő emberi könnyfilm modellje, Physical Fluids 24, 062103 (2012); http://dx.doi.org/10.1063/1.4723870)

Lipid mikroszkóp képfeldolgozás

Kaijing Wang (matematika szak, NSF REU támogatott) és Christian Paul (polgári szakgraduális szak) Dr. Braun és Driscoll munkatársaival együtt automatizálták az Ohio Állami Egyetem Optometriai Főiskolájának lipidmikroszkópjából származó képek osztályozását. Három optometrista (Dr. King-Smith, Nichols és Nichols) és kollégáik ezernyi képet készítettek a lipid rétegről a szem elején. Kaijing és Christian csoportosítási módszerek kidolgozásán dolgozott egy viszonylag kis képhalmazon, amelyet az Ohio State Group által benyújtott cikkben használtak. Az eredmények nagyon biztatóak, és folytatni fogják a projekt munkáját. Ezt a projektet részben a jelenlegi támogatásunk (1022706) REU-kiegészítése és a HHMI-támogatás támogatta itt, az UD-n.

A Tear film modelljei és a szemfelszín kölcsönhatása

Jen Bruhns (QBio major, HHMI támogatott) és Doug Freeman (matematika szak, NSF REU támogatott) együttműködtek Dr. Braun-nal a könnyfilm és a szemfelület szaruhártya ozmózisával történő összekapcsolásának modelljein. A modell összekapcsolta a könnyfóliát a szaruhártya hámjával, amelyet eredetileg az egér szemei ​​számára fejlesztettek ki. A munka a nyár jó kezdete után folyamatban van. Ezt a projektet részben a jelenlegi támogatásunk REU-kiegészítése (1022706) támogatta.

Haladás az első NSF-támogatás után

Több ciklus pislogás és könnyfilm

Rácsok 1D-ben és 2D-ben

1D-es reflexTúlzott hálózati módszert fejlesztettek ki egy könnyfilm problémához, amely magában foglalja a nyitás és a lazítás közbeni relaxációt, valamint egyéb fiziológiai hatásokat, Kara Maki. A hatások magukban foglalják az áramláskorlátozás javított feltételeit a repedéshez és a reflexes szakadáshoz, a gravitációhoz és a párolgáshoz. Kara ezt adta vita a DFD 2007. évi APS ülésén (és a vita ezt használja filmje 37 MB.) Ez a kézirat megjelent a „A Rács módszer túlélte a könnyreflex tanulmányozásához ”A matematikai orvoslásban és biológiában (KL Maki, RJ Braun, TA Driscoll és PE ​​King-Smith, Math Med Biol 25, (2008) 187-214).

Indítsa el a 2D filmdinamikát

Kara az Overture keretet is felhasználva kifejlesztett 2D modelleket a villogás utáni könnyfilm számára; Bill Henshaw (LLNL) jelentősen segíti ezt az erőfeszítést. Az első esetben a könnyfólia kenési egyenleteit és a peremfeltételeket használtuk, amelyek meghatározzák a film vastagságát és a határnyomást. Ez a munka elektronikusan jelent meg matematikai orvostudományban és biológiában (kettő: 10.1093/imammb/dqp023).

Átfolyáskorlátozási feltételeket is megvalósítottunk; ebben néhány előzetes dokumentumot bemutattak megbeszélések a DPA 2008. évi DPA ülésén és másutt. (Ezt a három filmet használták fel erre a megbeszélésre: vastagságkülönbség (27 MB), vastagságkülönbség (50 MB) és vastagságkülönbség (28 MB).) A fenti bal oldali kép az áramlás nagyságrendje felett elhelyezkedő áramlási irányú vektorok; sötétebb jelzi a lassabb áramlást. A könnytó a könnymirigy felső időbeli helyéről származik, és a terület bal oldalán az orrszél (sarok) közelében lévő pont azon pontjain nyerik ki. Az áramlási viszonyok függetlenek az időtől, ami egy kezdeti minta. (Valódi villanás esetén a könnyfolyadék betáplálása és áramlása időfüggő, és szorosan összefügg a fedél mozgásával.) Az áramlás nagy része a fedél szélei körül van.

A jobb oldali kép a vastagság eloszlása ​​a 10. időpontban, amikor a gravitáció szerepel a szimulációban. A gesztenyebarna értéke 3 mikronnál nagyobb vagy azzal egyenlő; sötétkék a minimális vastagság. Az ereszkedő barna terület a meniszkusz duzzadását jelzi a fedél peremén kívül. Az általunk használt áramlási határfeltételek esetén a felső meniszkuszban lévő folyadék megtörheti a fekete vonalat, ha elegendő idő áll rendelkezésre a villogások között. Ez a munka a megadott BC áramlásokkal az elfogadott a Journal of Fluid Mechanics-hoz való közzététel céljából, és 2010 márciusában jelenik meg.

Nedvesítés és párolgás a szaruhártyán 1D-ben

Dan Anderson és Kat Winter (akkor George Masonnál leromlott CSUMS) Dr. Braun-nal dolgoztak egy könnyfilm modellen, amelynek nedves szaruhártyája és könnyfilm elpárolog. A modellt összehasonlították néhány oh-King-Smith in vivo megfigyeléssel, és úgy tűnt, hogy a két paraméter kiválasztása a "száraz" film vastagságának és a vékony régió nyitási sebességének megfelelő ésszerű megegyezést biztosít ezen alapelmélet és kísérlet. Ez a cikk elektronikusan jelent meg a Matematikai Orvostudományban és a Biológiában (kettő: 10,1093/imammb/dqp019). A következő részben bemutatunk egy vitát, amely tartalmaz néhány ilyen eredményt. A megbeszélés Pete Ucciferro, a REU hallgatója 09 nyarán és egy független hallgató 09 őszén több melléklettel is rendelkezik; a munkát egy GEMS-csapat részeként végezték, amelynek tagja Jiahua Tang végzős hallgató volt,

A szaruhártya alakjának hatása

A szaruhártya alakjának hatását R Usha az IIT Madras-tól, Jeff McFadden a NIST-től, Ewen King-Smith az OSU-tól és Pam, Toby és én tanulmányoztuk. A hordozót szinte mindig síknak feltételezzük, és Berger 1973-as könnyfilm-tézise nem igazolja kifejezetten a feltételezést. Ennek eredménye az, hogy nem hisszük, hogy az aljzat fontos hatással lenne a könnyfilm dinamikájára. Azonban útközben kipróbáltam egy Ellis modellt a könnyfolyadékhoz, és érdekes eredményeket adott a sokk kialakulásához a szaporodó gömb alakú szubsztráton. Nekem van beszélt amely magában foglalta ezeket az eredményeket, valamint a nyomás, a párolgás és az U-konjugált gravitáció versenyét Minnesotából a Vegyészmérnöki és Anyagtudományi Tanszéken. Az erről szóló cikk megjelenik a Journal of Mathematical Engineering-ben.

A szemhéj mozgásának megragadása

Xiaolin Yang asszony, a Számítástudományi és Informatikai Tanszék hallgatója, aki Dr. Braun-nal közösen rögzítette a fedél mozgását egy automatikus vaku során, nagy sebességű digitális klipekből, vakuval. A filmek az UD Matematikatudományi Tanszékének MEC laboratóriumában készültek, Dr. John Pelesko segítségével. Kifejlesztett egy kódot, amely a legkisebb négyzetekkel rendelkező polinomot képes kivonni olyan szakaszos filmekből, amelyek Sobel él-észlelést használnak némi elő- és utófeldolgozással. Ezt a matematikai közelítést, amelyet egy pillanat alatt generált, már beépítettük a könnyfilm evolúciójának két dimenzióban történő kiszámításához tett erőfeszítéseinkbe. 2006 nyarán és 2007 januárjában dolgozott Braun-nal. A kódot a Matlab-ban fejlesztették ki, és a néhány eredményt tartalmazó kód a közeljövőben ezen a webhelyen jelenik meg.

Uram. Peter Ucciferro-t (a kvantitatív biotechnológia kutatója) és Paul Parsons-t (a fizika kutatója) egy REU-kiegészítő támogatta az NSF 2007 nyarára szánt ezen finanszírozásához. Dolgoztak a Xiaolin algoritmusainak kiértékelésén és kibővítésén, hogy megörökítsék és ábrázolják. A szemhéjak matematikai mozgása villogás közben. Ucciferro és Parsons rögzített néhány villanást és kibővítette a szoftvert a projekt ezen aspektusához. Feladatuk egyik szempontja az volt, hogy a csap segítségével elzárják a szem körüli területeket, így több villogó film használható. Kiváló előadásban mutatták be eredményeiket a nyári kutatásról szóló tanszéki szimpóziumon 2007 augusztusában.

hirdetés

Az APS DFD 2008 virtuális sajtószobából a LiveScience cikket készített erről a munkánk ülésen bemutatott. Látszólag hasonló cikk jelent meg Softpediaszinte egyszerre.Munkánkat röviden megemlítettük összefoglaló a Tear Film és a Surface Eye Society 2007-es összejövetelének legfontosabb eseményei közül.

lehetőségeket

A projekt számos aspektusa továbbra is vizsgálható; csatlakozzon a csapathoz! Ha érdekel, lépjen kapcsolatba Dr. Braun .

Öregdiákok

Fotócsoportok

Ez volt a csoport 2015 nyarától.
L-r, első sor: Rich, Mike, Spencer, Amy.
A hátsó sorban: Christiaan, Laura, Joe, Toby, Lan.
Illusztrálatlan: Javed Siddique, Tony Mastroberardino.

Ez volt a csoport 2014 nyarától.
L la r: Rich, Mike, Joe, Longfei, Toby.
Nem illusztrálva: Javed Siddique, Ryan Evans.

Ez volt a csoport 2013 nyarától.
Hátsó sor, l-től r-ig: Quan, Joe, Longfei, Dylan, Kevin, Ryan.
Fő sor, l-r: Toby, Nick, Rich, Matt, Justin.
Illusztrálatlan: Christian.
Aznap délben produktív nyarat ünnepeltünk.

Ez volt a csoport 2012 nyarától.
Hátsó sor, l-től r-ig: Nick, Jen, Vikram, Longfei, Quan és Tianyu.
Fő sor, l-r: Rich, Toby, Javed, Matt, Dylan és Michael.
Aznap nyár közepén volt egy nagyjavításom.

Ez volt a csoport 2011 nyarától.
Hátsó sor, l-től r-ig: Longfei, Jen, Ricky és Quan.
Fő sor, l-r: Javed, Rich, Toby, Doug és Kaijing.
Illusztrálatlan: Christian.
Aznap délben produktív nyarat ünnepeltünk.

Ez volt a csoport 2008 tavaszán.
Hátsó sor, l-r: Toby, Rich és Pam.
Első sor, l-től r-ig: Alfa, Kara és Usha.
Alpha aznap sikeresen megvédte tézisét.

Támogatás

Ez az anyag a Nemzeti Tudományos Alapítvány által támogatott munkákon alapul. 1412085, 1022706 és 0616483, valamint a Nemzeti Egészségügyi Intézet (NEI) által nyújtott támogatáson belül. 1R01EY021794. Az ebben az anyagban megfogalmazott vélemények, megállapítások, következtetések és ajánlások a szerző (k) véleményét, véleményét, és nem feltétlenül tükrözik a Nemzeti Tudományos Alapítvány vagy az NIH véleményét.

A csoport hálás továbbá a Howard Hughes Orvosi Intézet hallgatóknak, valamint a Delaware-i Egyetem kutatási és tapasztalati tanulási irodájának, valamint a Matematikai Tudományok Tanszékének a támogatásáért.