Моделі для фільму "Сльоза людини"; EWSTПерекласти
Група фільму "Сльози"
Це була група з літа 2016 року.
Назад, Багатий: Спенсер, Кевін.
L до r, перший ряд: Кріс, Джером, Емі, Майк.
Не представлені: Тобі Дрісколл, Крістіан Кетелаар, Джавед Сіддіке, Тоні Мастроберардіно.
І члени штату Делавер
Тобін Дрісколл, факультет
Майкл Штапф, аспірант літньої програми Unidel 2012 року та нинішній аспірант.
Лан Чжун, студент 2014-15 рр. До цього часу. Кевін Ейтон, аспірант з літа 2016 р.
Rayanne Luke, студентка влітку 2017 року.
співробітники
Керолін Беглі, Університет Індіани Івен Кінг-Сміт, Університет штату Огайо, Вільям Хеншоу, Політехнічний інститут Ренселера, Кара Макі, Рочестерський технологічний інститут, Джавед Сіддіке, Пенсильванський державний університет, Йорк, Тоні Мастроберардіно, штат Ері, штат Пенсільванія, Ранганатан Уша, Інститут ІТ -08 в UD) Крістіан Кетелаар, Університет Франциско Марокін, Гватемала Джеффрі Макфадден, NIST Даніель Андерсон, Університет Джорджа Мейсона
Останній прогрес
У відео
Натхненні докторською дисертацією ARVO трьох, у 2015 році наші студенти зробили короткі відеоролики про свої проекти для неспеціалістів.
Нове! Журнал моделювання в офтальмології !
Новий журнал, присвячений стику офтальмології та математичного моделювання, опублікував своє перше шоу! Основними редакторами є лікарі. Алон Гарріс (офтальмологія) та Джованна Гвідобоні (математика), обидва з IUPUI; Доктор Браун у редакції.
Гра синіх скель 2015
Маючи талант "Рокі Блювінкл", талісман "Блакитні скелі".
Більше статей про слізну плівку
Окрім «Паперового прогресу для сітківки та очей» (див. Нижче), цього року з’явилося кілька робіт.
- «Динаміка шару плівки з випаровуванням, осмолярністю та транспортом ПАР», Дж. Сіддік та Р. Дж. Браун, заява. Математика Моделювання, 39: 255-269, 2015; два .
- Ефекти посилення стимуляції очної поверхні на моргання та секрецію сліз ”, Ziwei Wu, CG Begley, N. Port, A. Bradley, RJ Braun і PE King-Smith, Invest., Ophthalmol.Vis Sci, 56: 4211-4220, 2015; два .
- Сльозова плівка та комп’ютеризована динамічна осмолярність на полі у формі ока, „Лонгфей Лі, Р. Дж. Браун, Т. А. Дрісколл, В. Д. Хеншоу, Дж. В. Бенкс та ПП Кінг-Сміт, Math Med Biol, 2015;… Два .
Постійна співпраця
Наша група співпрацювала з групою Керолін Беглі в Оптометричній школі Університету Індіани. Вони використовують кілька методів, щоб уявити слізну плівку, і готові поділитися з нами чудовими даними. Оглядова стаття нижче - найбільші спільні зусилля на сьогодні. Ця співпраця фінансується за рахунок гранту Carolyn NIH від Національного інституту очей.
Оглядова стаття про слізну плівку, орієнтовану на очну поверхню
Оглядова стаття про слізні плівки, яка включає багато нових результатів, з’явилася в «Прогресі в дослідженнях сітківки та очей», що був лише для гостей, на початку 2015 року. «Динаміка та функція слізної плівки стосовно циклу моргання» доступна в Інтернеті до в штаб-квартирі журналу .
Деякі статті про розрив сліз та зображення
- «Динаміка слізної плівки із залежним від часу випаровуванням, змочуванням та обмеженням потоку на полі у формі очей», Longfei Li, RJ Braun, KL Maki, WD Henshaw, PE King-Smith, Physics of Fluids 26, 052101 ( 2014); два
- «Модель для зменшення шару слізної плівки з осмолярністю та флуоресцеїном», Р. Дж. Браун, Н. Р. Гевек, К. Г. Беглі, П. Е. Кінг-Сміт та Дж. І. Сіддіке, Інвест. Офтальмол. Мріяти. Наук. 55, 1133-1142, 201; два
- «Нестабільність, обумовлена випаровуванням слізної плівки перед рогом», CC Peng, C Cerretani, RJ Braun і CJ Radke, Advances in Colloid and Interface Science 206, 250-264, 2014; два
- "Роз'єднання та структура слізної плівки вивчається шляхом одночасного відеозапису зображень з флуоресцентними ліпідними шарами та слізною плівкою", PE King-Smith, KS Reuter, RJ Braun, JJ Nichols та KK Nichols, Invest. Офтальмол. Мріяти. Наук. 54, 4900-09, 2013; два
- "Зображення із слізної плівки та розриву проаналізовано з використанням флуоресцентного відключення", PE King-Smith, P. Ramamoorthy, RJ Braun і JJ Nichols, Invest Офтальмол. Мріяти. Наук. 54, 6003-11, 2013; два
Деякі статті про моргання та охолодження
Наступні статті, що стосуються спалахів, з’явилися нещодавно.
- "Трансформація тепла та динаміка слізної плівки протягом декількох циклів", Quan Deng, RJ Braun і TA Driscoll, Phys. Рідина 26, 071901 (2014); два
- “Модель для слізної плівки та температури поверхні очей для часткового моргання”, Quan Deng, RJ Braun, TA Driscoll and PE King-Smith, Interfacial Phenomenon and Heat Transfer 1, 357-381, 2013; два
- "Модель для слізної плівки людини з нагріванням всередині ока", Longfei Li та RJ Braun, Phys. Fluid 24, 062103 (2012); два
Прогрес у рамках другого гранту NSF
Оглядова стаття про слізну плівку, орієнтовану на механіку рідини
Оглядова стаття про слізні плівки у щорічному огляді механіки рідини з’явилася в пресі в січні 2012 року. „Динаміка слізних фільмів” доступна в Інтернеті за адресою: том 44 журналу.
Нещодавнє обговорення нашої роботи
На семінарі BIRS у грудні 2012 року, це обговорення підсумуйте деякі наші останні роботи.
Елементи теплових моделей для слізної плівки
Лонгфей Лі опублікував статтю про математичне моделювання слізної плівки, яка фіксує спостережуване охолодження очної поверхні протягом періоду міжблимвання. Він використовував моделі з товстим тонким шаром або без основи. Товстий субстрат необхідний для охолодження очної поверхні. Лонгфей зміг визначити оптимальні теплові властивості, щоб відповідати охолодженню, яке спостерігається в очах. Стаття на цю тему з’явилась у “Фізиці рідини” (модель слізної плівки людини з нагріванням всередині ока, Physical Fluids 24, 062103 (2012); http://dx.doi.org/10.1063/1.4723870)
Обробка зображень ліпідного мікроскопа
Kaijing Wang (основний математичний факультет, підтримка NSF REU) та Christian Paul (Civil engrg major) працювали з докторами Брауном та Дрісколлом для автоматизації класифікації зображень з ліпідного мікроскопа в Оптологічному коледжі Університету штату Огайо. Три оптики (доктор Кінг-Сміт, Ніколс і Ніколс) та їх колеги зробили тисячі зображень ліпідного шару на передній частині ока. Какін і Крістіан працювали над використанням методів групування на відносно невеликому наборі зображень, використаних у роботі, представленій Державною групою штату Огайо. Результати дуже обнадійливі і продовжать роботу над проектом. Цей проект був частково підтриманий доповненням REU до нашого поточного гранту (1022706) та грантом HHMI тут, в UD.
Моделі для фільму Сльоза та взаємодія очної поверхні
Джен Бранс (QBio major, HHMI підтримується) і Doug Freeman (Math major, NSF REU) співпрацювали з доктором Брауном над моделями з'єднання слізної плівки та очної поверхні за допомогою осмосу рогівки. Модель пов’язала слізну плівку з епітелієм рогівки, який спочатку був розроблений для очей миші. Робота триває після вдалого старту влітку. Цей проект був частково підтриманий додатком REU до нашого поточного гранту (1022706).
Прогрес після першого гранту NSF
Кілька циклів моргання та слізної плівки
Замінні сітки в 1D та 2D
1D-рефлекс розривуКара Макі розробила надмірну мережу для вирішення проблеми слізної плівки, яка включає відкриття та розслаблення під час відкритості, а також інші фізіологічні ефекти. Ефекти включають поліпшені умови обмеження потоку для забезпечення розриву та рефлекторного розриву, сили тяжіння та випаровування. Кара дала це обговорення на засіданні APS DFD у 2007 році (і обговорення використовує це фільм про 37 МБ.) Цей рукопис з'явився у "Методі сітки вижив для дослідження слізного рефлексу ”У математичній медицині та біології (KL Maki, RJ Braun, TA Driscoll and PE King-Smith, Math Med Biol 25, (2008) 187-214).
Почніть динаміку 2D-фільмів
Кара також розробила 2D-моделі слізної плівки після моргання з використанням кадру Увертюра; Білл Хеншоу (LLNL) значно допомагає цим зусиллям. У першому випадку ми використовували рівняння змащення для слізної плівки та граничні умови, що визначають товщину плівки та граничний тиск. Ця робота з'явився в електронному вигляді з математичної медицини та біології (два: 10.1093/imammb/dqp023).
Ми також запровадили умови обмеження потоку; деякі попередні роботи були представлені в цьому дискусії на засіданні DPA DPA 2008 року та інших місцях. (Ці три фільми були використані для цього обговорення: різниця товщини (27 МБ), різниця товщини (50 МБ) і різниця товщини (28 МБ).) Зображення зліва вгорі - вектори напрямку потоку, накладені на величину потоку; темніше вказує на повільніший потік. Сльозотече озеро забезпечується з верхнього скроневого розташування слізної залози і витягується в місцях точки, які знаходяться біля носового краю (кута) в лівому кінці області. Умови потоку не залежать від часу, що є початковою закономірністю. (У реальному спалаху подача та потік слізної рідини залежить від часу і тісно пов’язаний з рухом кришки.) Більша частина потоку відбувається по краях кришки.
Зображення праворуч є розподілом товщини в момент часу 10, коли гравітація включена в моделювання. Темно-бордовий вказує на величину, більшу або рівну 3 мкм; темно-синій - мінімальна товщина. Спадаюча коричнева область вказує на набряк меніска поза краєм кришки. В умовах обмеження потоку, які ми використовували, рідина у верхньому меніску може розірвати чорну лінію, якщо між миганнями буде достатньо часу. Ця робота із зазначеними потоками BC є прийнято для публікації в Journal of Fluid Mechanics і буде опублікована в березні 2010 року.
Змочування та випаровування на рогівці в 1D
Ден Андерсон і Кет Вінтер (на той час деградований CSUMS у Джорджа Мейсона) працювали з доктором Брауном над моделлю слізної плівки, яка має мокру рогівку та слізну плівку. Модель порівнювали з деякими спостереженнями in vivo, зробленими Кінг-Смітом в штаті Огайо, і вибір двох параметрів, що відповідають товщині "сухої" плівки та швидкості розкриття тонкої області, здавалося, забезпечував розумну згоду між цією базовою теорією експеримент. Цей документ з’явився в електронній формі в математичній медицині та біології (два: 10.1093/imammb/dqp019). Дискусія, яка включає деякі з цих результатів, представлена в наступному розділі. Дискусія також включає деякі продовження від Піта Уччіферро, студента REU влітку 09 та незалежного студента восени 09; робота була виконана у складі групи GEMS, до складу якої входив аспірант Джіауа Тан,
Ефект форми рогівки
Ефект форми рогівки вивчали Р. Уша з ІТІ Мадрас, Джефф Макфадден з NIST, Івен Кінг-Сміт з ОСУ та Пем, Тобі та я. Підкладка майже завжди вважається плоскою, і теза Бергера про слізну плівку 1973 року явно не виправдовує припущення. Результатом є те, що ми не вважаємо, що підкладка має важливий вплив на динаміку слізної плівки. Однак по дорозі я спробував модель Елліса для слізної рідини, і вона дала кілька цікавих результатів для утворення удару на витягнутій сфероїдальній підкладці. У мене є розмовна який включав ці результати, а також конкуренцію від тиску, випаровування та U-кон'югованої гравітації з Міннесоти в Департаменті хімічної інженерії та матеріалознавства. Стаття про цей документ з’явиться у Журналі математичної інженерії.
Захоплення руху повік
Пані Сяолін Ян, студентка кафедри комп’ютерних наук та інформатики, яка працювала разом із доктором Брауном над фіксацією руху обкладинки під час автоматичного спалаху з високошвидкісних цифрових кліпів із спалахами. Фільми були зроблені в лабораторії MEC при Відділі математичних наук УД, за допомогою доктора Джона Пелеско. Вона розробила код, який міг би витягти поліном з найменшими квадратами з переривчастих плівок, які використовують виявлення краю Собеля з деякою попередньою та подальшою обробкою. Це математичне наближення, яке воно створило в одну мить, вже було включено в наші зусилля з розрахунку еволюції слізної плівки у двох вимірах. Він працював із Брауном влітку 2006 року та в січні 2007 року. Код був розроблений у Matlab, і код із деякими результатами з’явиться на цьому сайті найближчим часом.
Пане. Пітер Уччіферро (дослідник кількісних біотехнологій) та Пол Парсонс (дослідник фізики) отримали підтримку від REU для цього фінансування NSF на літо 2007 року. Вони працювали над оцінкою та розширенням алгоритмів Сяоліна для захоплення та представлення Математичний рух повік під час моргання. Уччіферро та Парсонс записали кілька спалахів та розширили програмне забезпечення для цього аспекту проекту. Одним із аспектів їхньої роботи було використання крана для блокування областей навколо ока, щоб можна було використовувати більше моргаючих плівок. Вони представили свої результати у чудовій презентації на відомчому симпозіумі з літніх досліджень у серпні 2007 року.
реклама
З віртуальної прес-зали APS DFD 2008 LiveScience написала статтю про наша робота представлені на засіданні. Здавалося б, подібна стаття з'явилася в Softpediaмайже в той самий час резюме основних моментів возз’єднання Tear Film та Товариства поверхневих очей 2007 року.
можливості
Багато аспектів цього проекту залишаються відкритими для розслідування; приєднуйся до команди! Якщо вам цікаво, зв’яжіться Доктор Браун .
Випускники
Фотогрупи
Це була група з літа 2015 року.
L до r, перший ряд: Річ, Майк, Спенсер, Емі.
У задньому ряду: Крістіан, Лора, Джо, Тобі, Лан.
Не ілюстровано: Джавед Сіддіке, Тоні Мастроберардіно.
Це була група з літа 2014 року.
Л ла р: Річ, Майк, Джо, Лонгфей, Тобі.
Не ілюстровано: Джавед Сіддік, Райан Еванс.
Це була група з літа 2013 року.
Задній ряд, від l до r: Quan, Joe, Longfei, Dylan, Kevin, Ryan.
Основний ряд, від l до r: Тобі, Нік, Річ, Метт, Джастін.
Не ілюстровано: Крістіан.
Ми відзначали урожайне літо опівдні того дня.
Це була група з літа 2012 року.
Задній ряд, від l до r: Нік, Джен, Вікрам, Лонгфей, Цюань і Тяню.
Основний ряд, від l до r: Річ, Тобі, Джавед, Метт, Ділан та Майкл.
У той день у мене був капітальний ремонт в середині літа.
Це була група з літа 2011 року.
Задній ряд, від l до r: Longfei, Jen, Ricky and Quan.
Основний ряд, від l до r: Джавед, Річ, Тобі, Даг та Какінг.
Не ілюстровано: Крістіан.
Ми відзначали урожайне літо опівдні того дня.
Це була група навесні 2008 року.
Задній ряд, від l до r: Тобі, Річ і Пем.
Лицьовий ряд, l до r: Альфа, Кара та Уша.
Того дня Альфа успішно захистив свою дисертацію.
Підтримка
Цей матеріал заснований на роботах, підтриманих Національним фондом наук у рамках грантів №. 1412085, 1022706 та 0616483, а також Національним інститутом охорони здоров’я (NEI) в рамках субсидії №. 1R01EY021794. Будь-які думки, висновки та висновки чи рекомендації, висловлені в цьому матеріалі, належать автору (авторам) і не обов'язково відображають погляди Національного наукового фонду або НІГ.
Група також вдячна за підтримку Медичного інституту Говарда Хьюза для студентів, а також Університету штату Делавер через його Управління з досліджень та експериментального навчання та Департаменту математичних наук.