Riassunto analitico
Il riflesso pupillare indotto da stimoli luminosi (Pupillary Light Reflex) coinvolge importanti vie intracraniche e funzioni nervose, rendendo così le misure di pupillometria di grande interesse in molte procedure cliniche. A differenza di molti altri sistemi biomeccanici, la pupilla può essere considerata come un unico sistema input-output: input di luce con un'ampia gamma di caratteristiche possono essere facilmente applicati agli occhi e le variazioni delle dimensioni della pupilla possono essere misurate senza sforzo e in modo non invasivo. Le tecniche di pupillometria risultano utili nel campo della diagnostica, in quanto una risposta anomala delle pupille può essere un segnale di alcune patologie come: disfunzioni retiniche, lesioni al nervo ottico o sclerosi multipla, autismo e alzheimer.
Attualmente, la maggioranza dei pupillometri utilizzati nella ricerca è di tipo monoculare:ciò rende impossibile l’analisi contemporanea della risposta di entrambe le pupille, che potrebbe evidenziare eventuali asimmetrie. Un’importante innovazione può essere introdotta dalla progettazione di un pupillometro binoculare che mantiene la portabilità e compattezza dei dispositivi monoculari. Inoltre, mediante l’utilizzo di specifici componenti ottici si rende possibile l’acquisizione di entrambe le pupille con una sola camera,evitando problemi di sincronizzazione nell’acquisizione delle immagini oculari.
Un’ importante criticità della pupillometria è data dalla dipendenza tra la potenza ottica luminosa che colpisce la retina e il diametro della pupilla, variabile in un determinato range in funzione della quantità di luce. Per garantire un corretto controllo della potenza luminosa in ingresso nella pupilla si ricorre ai principi dell’ottica maxwelliana, garantendo che la quantità di luce che entra attraverso la pupilla sia indipendente dal diametro della pupilla stessa
L’utilizzo di software CAD permette lo studio e la progettazione meccanica di dispositivi complessi in ambiente virtuale; inoltre, nella ricerca del migliore percorso ottico emerge l’importanza dell’impiego della simulazione tramite il software Zemax, che permette di evidenziare eventuali criticità nel design e apportare opportune correzioni. Per trasferirsi dal prototipo virtuale (Digital Mock up) al prototipo fisico, la tecnologia dell’Additive Manufacturing permette la realizzazione rapida di varianti che possano replicare le migliorie attuate in ambiente CAD. Tale processo produttivo, diametralmente opposto alla manifattura sottrattiva dei tradizionali processi di produzione, permette la realizzazione di componenti complessi, con un peso contenuto e in grado di garantire la precisione richiesta dalle applicazioni ottiche.
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Abstract
Pupillary reflex induced by luminous stimuli involves important intracranic parts and nervous functions: this makes pupillometry measures really important in many clinic procedures. Differently from many others biomechanical systems, pupil can be considered like a unique input-output system: light inputs with different characteristics can be easily applied to the eyes and the variations of pupil diameter can be measured without problems. Pupillometry techniques are very useful in the diagnostic field, as an abnormal pupil response can be a sympton of some diseases like: retinal dysfunctions, optic nerve injuries or sclerosis multiple, autism and Alzheimer. Actually, most of pupillometry devices are monocular: this avoids the contemporary analysis of the response of both pupils, that could highlight some asymmetries. An important innovation could be the design of a binocular pupillometer that is still portable and compact as monocular ones. Furthermore, through the use of specific optical components it is possible to acquire both pupils with only one camera, avoiding synchronization problems in the acquisition of both ocular images. An important problem of pupillometry is the link between luminous optical power that arrives on the retina and pupil diameter, that depens from the amount of light and varies in a certain range. In order to guarantee a proper control of optical light power at the pupil entrance it is necessary to apply the principles of maxwellian optics: in this way, the amount of light entering the pupil is independent from the diameter of the pupil itself. Using of CAD software allows the study and mechanical design of complex devices in a virtual environment. Furthermore, in order to find the best optical set-up it's important the use of simulation through Zemax software, that allows to highlight some design problems and make proper corrections. To obtain the physical prototype from the digital one ( Digital Mock Up), Additive Manufacturing allows the rapid realization of variants that can reply the improvements designed in CAD environment. This production process, differently from subtractive manufacturing, allows the realization of complex components, with a weight reduction, that are able of having the precision of optical applications
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