Minuscule sans lentille endoscope captures d’images en 3D des objets de plus petite qu’une cellule

Les chercheurs ont développé une nouvelle auto-calibrage endoscope qui produit des images 3D des objets plus petits que d’une seule cellule. Sans une lentille ou de tout optique, composants électriques ou mécaniques, l’extrémité de l’endoscope mesures à seulement 200 microns à travers, environ la largeur d’un peu de poils torsadés ensemble.



Comme un mini-invasive de l’outil pour les fonctions d’imagerie à l’intérieur des tissus vivants, l’extrême finesse de la endoscope peut permettre une variété de la recherche et les applications médicales. La recherche sera présentée à la frontière dans l’Optique + Laser de la Science (FIO + LS) de conférence, tenue en septembre de 15 à 19 ans dans de Washington, U. S. A.


Selon Jürgen W. Czarske, Directeur et C4-Professeur à la TU Dresden, en Allemagne et auteur principal sur le papier: “La lensless fibre endoscope est d’environ la taille d’une aiguille, lui permettant d’avoir des mini-invasive de l’accès et de la haute-imagerie de contraste ainsi que la stimulation est un puissant étalonnage contre une flexion ou une torsion de la fibre.” L’endoscope est susceptible d’être particulièrement utile pour l’optogénétique — approches de recherche qui utilisent la lumière pour stimuler l’activité cellulaire. Il pourrait également s’avérer utile pour le suivi des cellules et des tissus au cours de procédures médicales ainsi que pour les contrôles techniques.


Un auto-étalonnage du système


Les endoscopes classiques d’utilisation des caméras et des lumières de capturer des images à l’intérieur du corps. Au cours des dernières années, les chercheurs ont mis au point d’autres façons de capturer des images à travers des fibres optiques, éliminant ainsi la nécessité pour les encombrants, appareils photo et autres encombrants composants, permettant ainsi de manière significative mince endoscopes. Malgré leur promesse, cependant, ces technologies souffrent de limitations comme une incapacité à tolérer les fluctuations de température ou de flexion et de torsion de la fibre.


Un obstacle majeur à la prise de ces technologies est qu’elles nécessitent compliqué de processus d’étalonnage, dans de nombreux cas, tandis que la fibre est la collecte d’images. Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont ajouté une fine plaque de verre, à seulement 150 microns d’épaisseur, à l’extrémité d’une politique cohérente de faisceaux de fibres, un type de fibre optique qui est couramment utilisé en endoscopie applications. La cohérence du faisceau de fibres utilisées lors de l’expérience était d’environ 350 microns de large et se composait de 10 000 cœurs.


Lorsque le centre de coeur de la fibre est illuminé, il émet un rayon de lumière qui est réfléchie dans le faisceau de fibres et sert comme un guide virtuel étoiles pour la mesure de la façon dont la lumière est transmise, connu comme l’optique, la fonction de transfert. L’optique de la fonction de transfert fournit des données cruciales que le système utilise pour s’ajuster à la volée.


En gardant la vue la mise au point


Un élément clé de la nouvelle configuration est un modulateur de lumière spatial, qui est utilisé pour manipuler la direction de la lumière et de l’activer à distance la mise au point. Le modulateur de lumière spatial compense l’optique de la fonction de transfert et des images sur le faisceau de fibres. La lumière reflétée à l’arrière du faisceau de fibres est capturé à la caméra et superposées avec une référence vague à la mesure de la lumière de phase.


La position du guide virtuel étoile détermine l’instrument de la concentration, avec un minimum de concentrer un diamètre d’environ un micron. Les chercheurs ont utilisé une adaptation de la lentille et un 2D galvometer miroir pour détourner l’attention et d’activer l’analyse à différentes profondeurs.


Démonstration de l’imagerie 3D


L’équipe a testé leur appareil, en l’utilisant pour une image 3D du spécimen 140 microns d’épaisseur couvre-objet. La numérisation de l’image de l’avion en 13 étapes de plus de 400 microns avec une cadence d’images de 4 cycles par seconde, l’appareil photographié avec succès les particules en haut et en bas de la 3D échantillon. Cependant, son attention s’est détériorée sous l’galvometer miroir de l’angle augmente. Les chercheurs suggèrent les travaux futurs pourraient remédier à cette limitation. En outre, à l’aide d’un galvometer scanner avec une fréquence d’images plus élevée pourrait permettre l’acquisition d’images plus rapide.


“La nouvelle approche permet à la fois d’étalonnage en temps réel et de l’imagerie avec un minimum invasif, important pour in-situ de l’imagerie 3D, de laboratoire-sur-une-puce-base mécanique de la manipulation des cellules, des tissus profonds in vivo optogénétique, et en trou de serrure inspections techniques”, a déclaré Czarske.




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