除了将图像调制为显示器或SLM外,LCs同时表现出其他重要的特性,并可用于创建新的光子器件LCOEs。LCOEs具有超薄的形状参数、几乎100%的效率、强偏振选择性和开关能力,所以它在AR/VR系统中显示出非常出色的应用前景。

6.1 透射式LC平面光学

在透射式LCOE中,我们将重点关注几何相位光学元件。由于相位延迟取决于LC对准,透射型光学元件能够在薄层内实现快速相位调制的主要原因。透射式LCOE显示出非常强的偏振选择性,并且可以分别作为波片、光栅和透镜工作,具体取决于LC对准。图8总结了每个元件的极化响应。

作为一种各向异性光学材料,LC可以为偏振光引入相位延迟,因此它是波片(或相位延迟器)的一个潜在的候选者。无缘LC波片是一种经过紫外线稳定处理的聚合物薄膜,具有超薄、轻质的特点。有源LC波片则可通过施加电压在开和关状态之间切换。

在图9a所示系统中,基于LC的有源HWP与无源LC透镜一起工作。由于LC透镜与偏振有关,因此切换有源HWP将旋转偏振状态,从而改变透光率。如果无源LC透镜被偏振选择光栅取代,则焦平面调制将转向输出光束角度偏移以进行光束控制,如图9b所示。

要获得宽带有源波片,最简单的设备是TN cell。另外,我们可以利用负色散LC材料制作宽带有源波片,以补偿可见光范围内与波长相关的相位延迟。Merck已开发出用于被动LC波片的负色散LC单体(如RMM 1705)。然而,对于具有有源LC波片的AR/VR系统中的多路复用和转向应用,响应时间需要很快(~ 1 ms)。目前,行业尚未出现具有如此快响应时间的负色散LC。

另一种方法是构建多扭曲结构。根据有源驱动的要求,每个扭曲层需要两个ITO玻璃基板,这大大增加了系统的厚度和重量。

6.2 反射式LC平面光学

在反射LCOE中,反射机制基于所用胆甾相液晶(CLC)的布拉格反射。因此,这种类型的衍射光学元件又称为“厚”光学元件。这种反射LCOE的效率与器件厚度密切相关。为了建立布拉格反射,LC层的最小厚度约为10 pitch。另外,通过掺杂一定的手性掺杂剂,可以实现螺旋CLC结构。为了适应宽视角和宽带,我们可以应用更复杂的结构,如多层和梯度间距。如图12所示,红色虚线连接LC控制器的短轴,并表示布拉格表面。根据LC对准产生的不同布拉格表面,这种反射LCOE表现出很强的偏振选择性,可以分别用作反射器、光栅和轴上/轴外透镜。图12中总结了每个元件的极化响应。

CLC反射器(图12a)具有简单的结构,但可用于AR/VR的各种应用。在VR Pancake结构中,CLC反射器可以取代QWP和反射偏振器,以获得更简单的结构。另外,通过使用CLC反射器将两个图像编码为正交圆极化,可以实现注视点VR显示器。

如图13a所示,经历不同路径的图像经历不同的放大率,所以注视点图像的空间分辨率可以大大增强。利用偏振选择性,CLC反射器同时可以在AR系统中生成两条光路。如图13b所示,两个反射器分别按顺序放置,以产生两个不同的屈光度和光路,其中每个光路对应一个图像深度。通过使用多个CLC反射器,可以产生更多的图像深度。

通过在CLC反射器中引入一个线性变化的相位,可以得到一个反射式LC光栅(称为偏振体光栅PVG)。这种线性变化的相位可以通过曲面对齐生成。与CLC反射器相比,PVG具有更复杂的结构,其中光对准层上的偶氮化合物沿水平轴呈现正弦图案。图12b描述了PVG结构的LC分布。

通过向CLC反射器引入抛物面变化的相位,可以获得反射LC透镜。透镜相位profile可以叠加到平面CLC,以形成轴上或轴外CLC透镜(图12c,d)。与CLC反射器一样,CLC透镜依然遵循偏振选择性规则,但当入射光从不同profile入射时,其会呈现出相反的相位profile。换句话说,具有目标偏振的入射光可以会聚或发散,这取决于光束进入哪一侧。利用CLC的偏振选择性,可以将多个CLC膜堆叠在一起,以执行不同的功能,从而实现广泛的应用。

对于VR系统,Pancake设计的CLC反射器可以进一步替换为同轴CLC透镜。这种CLC透镜为优化光学像差提供了更多的自由度。折射和衍射元件的组合由于其相反的色散行为而抑制了色差。

如果将所有折射光学元件替换为HOE(图15a),则Pancake结构可以进一步演变为更紧凑的形状参数。为了适应HOE的角度选择性和波长选择性,单色定向背光是首选的光引擎。另外,轴上CLC透镜可以在投影AR系统中实现,以用作光学组合器。

在麦克斯韦系统中,除了生成或切换多个视点外,同时可以实现注视匹配功能以适应眼睛旋转。在注视匹配的场景中,出瞳应与瞳孔对齐。换句话说,主要光线应该与眼睛注视的方向相匹配。

为了满足这一要求,应实时调节成像耦合器的入射光角度。有研究人员提出了一种机械移位器来移动成像耦合器的水平位置。所述方法可以直接实现注视匹配,但机械移位器增加了系统的复杂性和重量。

由于全息透镜耦合器的探测波与曝光过程中使用的参考波的波前不匹配,当相同的全息透镜耦合器移动时,像差会出现。有人通过使用多个具有不同图案的离轴CLC透镜来适应不同的入射光方向,并开发了一种注视匹配的麦克斯韦系统。

如图16c所示,三个透镜设计用于三个出瞳,以在眼睛旋转时与眼睛瞳孔位置对齐。由于每个透镜可以针对一个入射角进行专门设计,所以像差可以忽略不计。然而,如果需要更多的视点来覆盖大范围的眼球旋转,这种方法可能会变得更笨重。为了使其合理实用,可以在视点数量和注视匹配程度之间进行一定的折衷。尽管麦克斯韦显示器仅限于一个小视窗,但波导框架可以支撑一个大视窗。

通过将这两个优点结合在一起,有人提出了一种扫描波导显示器,通过部署一个离轴CLC透镜阵列作为输出耦合器来实现宽水平视窗(~ 80°)(图16d)。准直光通过离轴CLC透镜阵列进行外耦合,然后形成多个视点。在这个框架中,视窗不再受波导折射率的限制,而是完全由每个透镜元件的f数决定。由于强大的CLC对准,离轴CLC透镜可以达到较小的f数(~ 0.6)。

相关论文:Advanced liquid crystal devices for augmented... https://t.cn/A6XY9HN8

健康报 | “把脉定向”的11场评估会

近期,北京协和医院连续召开了11场学科高质量发展评估会,邀请国内百名医学专家对该院54个临床医技和平台科室进行学科评估,通过高级别“会诊”,给自己来了一番“体检”,以明确高质量发展的下一站。

“我们是谁?我们将走向哪里?我们应该怎么走?”每一场评估会开场时,北京协和医院院长张抒扬都会提出同样的问题。

不拼规模拼质量

对北京协和医院而言,中国医学界排头兵的定位,历经百年而愈加清晰。先后培养出张孝骞、林巧稚、曾宪九、吴阶平、诸福棠等一批医学大家,协和医院为中国建立起了培养现代医学人才的体系。

然而,展望未来,医院内部对学科发展的讨论也有不少。综合医院的学科发展普遍存在规模小、床位少、人员少、资源受限的情况,如何以小博大、以科博院?

评估会上,该院妇科肿瘤中心主任向阳直言不讳,当前欧美国家仍然引领着妇科肿瘤学科发展的风向,大多数新药、新疗法都由这些国家来牵头研发,“相对较少的临床研究使我们无法产出一些突破性的研究成果,这是我们的短板”。

北京协和医院曾在妊娠滋养细胞肿瘤、恶性生殖细胞肿瘤的诊治方面取得了一系列重大进步。“但医院在领导全国乃至全球临床多中心研究方面,在创新转化医学研究方面,还是有短板,这也是我们要补齐的地方。”向阳表示,在中国女性子宫内膜癌整体诊治策略研究、生殖细胞肿瘤规范诊治,以及妇科肿瘤基于病理、分子和免疫特征的综合诊疗体系的建立与优化等方面,还有很多工作需要争先,“我们要坚持看别人看不了的病,引领妇科肿瘤疑难病症的临床诊疗方向发展”。

“我们希望在今后3~5年内,提出1~2个新的艾滋病抗病毒治疗方案,更改、更新国内艾滋病诊疗指南,建立艾滋病全国规范化诊疗协作网。”在评估会上,该院感染内科主任李太生提到,感染内科在北京协和医院是一个比较小的科,只有40名员工、38张床,年门诊量约5万人次。

这么“小”的科室,迎战的是诸多医学的难题。21世纪初,李太生及其团队开展了“中国艾滋病患者的抗病毒治疗研究”项目,不仅证明了国产仿制药的疗效与国外原研药相当,同时提出了治疗领域的“中国方案”。“今后,我们将继续推进多中心队列研究,力争实现艾滋病功能性治愈的突破。”李太生说。

参加评估会的“大咖”还对李太生提出了更大的难题。“在新冠病毒相关研究中,中国还需在世界上增强声音,非常希望北京协和医院在这方面能有所突破。如果明年、后年再来一个大的感染性疾病,我们能否更加高效地予以应对?”中华医学会老年医学分会第八届主任委员、解放军总医院心血管科李小鹰主任医师发问。

“大咖”敲响了桌子

内分泌科是北京协和医院的传统优势强科,收治的多是来自全国各地的疑难重症患者,大查房记录甚至被同行“抢购”,被视为临床诊断的“金标准”。近年来,内分泌科年门诊量不断攀升,科研领域涉及内分泌代谢疾病的流行病学、临床诊疗和基础研究各个层面。站在如此高的平台上,肩负众多患者治愈疾病、维系健康的期待,用“千钧重担”来形容内分泌科所面临的压力,恰如其分。

站上讲台前,内分泌科主任夏维波先在讲稿上画了重点:随着社会经济的发展,内分泌代谢疾病已经成为严重威胁人民健康的疾病,内分泌代谢疾病的防控是健康中国建设的重要任务之一。“此前,我们已经在糖尿病、肥胖和骨质疏松症等方面形成了全国的协作网络和相应研究队列,今后要形成社区、医院以及协作网共同合作的诊疗和研究模式,通过社区筛查、风险分层、精准治疗、长期随访干预,最终减轻代谢疾病患者长期的疾病负担。”夏维波说。

此处该有掌声,“大咖”却敲响了桌子。解放军总医院国家慢性肾病临床医学研究中心主任陈香美院士举例说,国内医生普遍还是用1型糖尿病的临床分期标准判断2型糖尿病肾病病程进展,这是不科学的,“需要突破糖尿病的科研瓶颈,改变科研滞后于临床的现象,希望全国的专家能够一起努力,尽快拿出2型糖尿病肾病的临床分期标准以指导临床”。

在另一场评估会上,了解到该院重症医学科(ICU)床位数占医院总床位数比例低,首都医科大学附属复兴医院原院长席修明犀利地指出,未来大型城市三甲医院的ICU床位数应占医院总床位数的8%~10%,西方发达国家已达到20%,“ICU床位数与人口数的比例应在十万分之三十,而我国才十万分之三。如果大型城市的ICU得不到充分发展,那么在面对重大灾难抢救的时候就无法冲在最前面,所以一定要把ICU的资源测算好”。

“盛景”下提出“发展四问”

一场场评估会,不是给各科室用来展示成绩的。该院邀请医学领域的“战略科学家”和学科带头人,分批次听取学科建设专题汇报,提出咨询指导意见。一大批学术泰斗与资深专家从学科发展总体规划的角度出发,从国内国际前沿高度出发,为各科室“把脉定向”。有的评委语重心长,提到北京协和医院不能有技术、能力、学术、人才上的短板;有的专家直言不讳,指出有些学科发展方向还不够明确;有的学者一针见血,指出排名前列的学科在“盛景”下的隐忧……

在资源有限的条件下如何实现学科高质量发展?中国科学院院士沈岩提出了“发展四问”:“哪些是本领域里重要的疾病?哪些是本科室传统的优势?哪些是医院里其他学科非常有优势的工作,又能够交叉融合形成自己的新优势?哪些是未来一段时间内能够产出高水平研究成果的?”

中国工程院院士巴德年参加了4场学科评估会,强调“别太在乎谁排第一、谁排第二,要在乎的是继续努力”;北京协和医院名誉院长赵玉沛院士认为“学科建设的重要任务就是传承与创新”;中国工程院院士詹启敏对北京协和医院各学科如数家珍,提出“让突破点成为学科制高点”;中国医学科学院(北京协和医学院)院校长王辰院士表示“各学科应立足本院,广泛开展院内外、国际合作”。

“不以发表论文为目标,而是把临床需求凝练为科学问题,认识疾病、解决疾病。”与会专家一句句语重心长的话,汇成了共识:以北京协和医院为代表的公立医院推进高质量发展,应对标国家高水平科技的自立自强和卫生事业发展的迫切需求,结合我国疾病谱的变化和中国特色疾病,在公共卫生、预防医学、重大灾难抢救、精神心理等方面进行前瞻性布局,发挥医疗国家队的示范引领作用。

“专家的意见我们照单全收”

“高质量发展的四大路径是党建引领、学科带动、人才强基、管理增效。学科评估的目的是注入发展新动力,转变发展新方式,实现发展新格局。看清历史方位才能走向未来。”在总结中,北京协和医院党委书记吴沛新表示,评估会全面、前瞻、动态、务实,各学科明辨了形势、清醒了认识、明确了方向、强化了协同。对于有国际竞争力的学科,要以解决大科学问题、书写国际指南、牵头国际国内多中心研究、引领医学发展范式为己任。对于蓬勃发展的学科,要进一步凝练聚焦优势方向,内培外引优秀人才,合纵连横优势学科,作出具有显示度的科学研究。

北京协和医院拥有54个专科、2000余张床位,与国外一流医院相比规模大致相当,在国内却只是中等体量。近40个小时的头脑风暴,让北京协和医院“如何建设一流医院”的方案更为明晰。

“高质量发展必须立足于医院的综合实力、学科交叉、学科群的整合与重构,立足于国家医学中心、疑难重症及罕见病国家重点实验室、转化医学国家重大科技基础设施等高水平平台建设,聚焦临床治病需要,从临床问题入手,积极开展基础与临床研究,重视成果转化和临床应用,在改善临床结局上力求新的突破。”张抒扬表示,“学科规划要落地,要明确定什么项目、做什么题、建什么平台、靠什么人、结什么果。为此,我们在规划当中提出了以目标为导向的5项清单:平台清单、项目清单、人才清单、技术清单和成果清单。”

“专家的意见我们照单全收。”张抒扬表示,工作专班正紧锣密鼓将意见建议梳理总结并反馈给科室,科室在此基础上制订完善学科高质量发展规划。医院也将根据学科评估结果,通过机制、资金、平台等条件支持为学科发展提供不竭动力。

来源/健康报
文字/叶龙杰、崔芳、陈明雁、陈恔、徐琨

如何判断自己适合多大的假体?
1、你的胸围直径
在选择时,受身体条件限制首先要考虑的一个要素就是假体的直径,假体的直径不能大于胸围的直径。
胸围的直径需要测量求美者胸水平左侧到右侧的距离,记为H,然后测量胸的脂肪厚度记为D,那么H-2d就是所选假体底盘直径的值。

2、皮肤的承受能力
求美者本身皮肤的弹性和松弛度也决定了可植入假体的体积。
当求美者一味追求过大时,过重的假体超出皮肤的承受能力,挺容易导致下垂,另外,大假体形成的纤维包膜收缩增厚。约半年后会导致变硬、变形,如果手素采取下皱襞切口,还挺容易导致切口裂开。

3、本身的体型
身材比例是时要考虑的一个重要方面,假体容积计算公式:单侧假体容积=7.8×身高-865-体积。
需要注意的是:选择假体原则上还是要尽量自然一点,选择符合自身的假体。此公式具有一定的实用性,但在实际应用时,还需要老师根据求美者形体特点进行微调,如身体瘦弱的求美者要选择比上述计算结果偏小的假体,因为皮下脂肪太薄时,太大的假体轮廓会挺清楚,与身材比例不协调。

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