Lensfree الميكروسكوب تصوير الشعاعي الطبقي على رقاقة ويعمل لدى الشركة متعددة زاوية الإضاءة وبكسل سوبر قرار

الهدف العام من هذا الإجراء هو تحقيق تصوير ثلاثي الأبعاد للعينة البيولوجية على حجم تصوير كبير من العدسات على رقاقة. يتم تحقيق ذلك عن طريق وضع العينة أولا مباشرة على شريحة المستشعر وتوفير إضاءة متماسكة جزئيا. الخطوة الثانية هي تحويل مصدر الضوء بشكل جانبي للمواضع المختلفة للتسجيل.

حولت وحدات البكسل الفرعية الصور الثلاثية الأبعاد للعينة. تحولت وحدات البكسل الفرعية التالية. يتم تسجيل الصور الثلاثية الأبعاد بمضاعفات الإضاءة للتصوير المقطعي.

الخطوة الأخيرة هي معالجة البيانات حيث يتم إعادة بناء مجموعة البيانات المكتسبة رقميا للحصول في النهاية على صور مقطعية ثلاثية الأبعاد للعينة. الميزة الرئيسية لهذه التقنية على الطرق الحالية مثل الفحص المجهري الضوئي التقليدي ، هي أنها توفر تصويرا عالي الإنتاجية في بنية مضغوطة. هذا يجعل منصتنا مفيدة بشكل خاص للتكامل مع منصات رقائق لبنان.

في هذا التقرير ، يتم وصف إعداد التصوير الأساسي لتنفيذ الطاولة نحو التصوير المقطعي للعينات الثابتة. تم تعديل أحادي اللون مع مصباح زينون لتوفير إخراج بعرض طيفي يتراوح من واحد إلى 10 نانومتر تقريبا حول طول موجي مركزي يتراوح من 450 إلى 650 نانومتر. ثم يقترن هذا الإخراج المتماسك جزئيا بألياف ضوئية متعددة الأوضاع لتوفير ضوء متماسك جزئيا للنظام.

يتم تثبيت الألياف الضوئية على مرحلة دوران آلية لتغيير زاوية الإضاءة. يتم تثبيت المرحلة الآلية مع مصدر الضوء المرفق على مرحلة XY خطية ثنائية الأبعاد ، والتي تستخدم لتحقيق التحولات العادية لمصدر الضوء بزاوية معينة للكشف. يتم استخدام مجموعة مستشعرات A-C-M-O-S التي تحتوي على خمسة ميجابكسل بحجم بكسل 2.2 ميكرون.

يستخدم الكاشف لتسجيل مجال الرؤية الواسع للصور الثلاثية الأبعاد للعينات. من الأهمية بمكان أن يتم وضع مصفوفة المستشعر في نفس المستوى المحوري مثل محور دوران مصدر الضوء للتأكد من أننا نتحقق مما إذا كان المستشعر يتلقى ضوءا كافيا بزوايا إضاءة كبيرة. في حين أن التصوير المقطعي البصري الخالي من العدسة يمكنه تصوير مجموعة متنوعة من الأشياء مثل الخلايا والكائنات الحية الدقيقة ، يتم توضيح المبادئ الأساسية هنا من خلال إجراء فحص مجهري ثلاثي الأبعاد لعينة من البحر باستخدام مشرط أو ملعقة.

خذ قطعة صغيرة من AGA من طبق بتري الذي يحتوي على ثقافة أعضاء السدادة. تحتوي قطعة مكعبة من عدة ملليمترات على طول كل بعد على مئات الديدان الخيطية. ضع قطعة صغيرة من أجار في قارورة بولي بروبلين تحتوي على ملليلتر واحد من الماء منزوع الأيونات.

دوامة برفق لمدة 30 ثانية إلى دقيقة واحدة. بعد 10 إلى 15 دقيقة ، يجب أن تزحف الدودة من الأجار إلى الماء منزوع الأيونات. لاحظ أن الديدان صغيرة جدا بحيث لا يمكن رؤيتها هنا من أجل شل حركة الديدان مؤقتا ومليلتر واحد من خمسة إلى 10 ملليمولار ليما.

لذا الحل وانتظر لمدة 10 دقائق. ماصة من خمسة إلى 10 ميكرولترات من العينة من قاع القارورة والساندويتش بين زلتين من الغطاء. يمكن وضع هذه العينة التي تحتوي على عدد كبير من الديدان المجمدة مؤقتا على الكاشف لبدء الحصول على البيانات.

لأغراض العرض التوضيحي ، يتم تلخيص خطوات الحصول على الصور للتصوير المقطعي البصري النموذجي المجاني للعدسة أو تجربة LOT في هذا القسم ، ومع ذلك ، فقد تم أتمتة العملية برمتها باستخدام واجهة عرض المختبر المطورة خصيصا. لبدء الخطوات اليدوية ، اضبط الزاوية الأولية لمرحلة الدوران على سالب 50 درجة ، حيث تتوافق الدرجة الصفرية مع الوضع الرأسي لمصدر الضوء. اضبط الموضع الأولي لمرحلة XY على صفر صفر ، وهو موضع المنزل.

اضبط وقت التعرض للكاشف للاستفادة بشكل أفضل من نطاقه الديناميكي بحيث تكون الصورة ساطعة قدر الإمكان دون أي وحدات بكسل مشبعة دون تغيير زاوية مرحلة الدوران. التقط تسع صور لكل صورة. حرك مرحلة XY إلى موضع جديد في شبكة مربعة ثلاثة في ثلاثة، بحيث تتحول كل صورة بمقدار ربع بكسل تقريبا مقارنة بالصورة السابقة.

قد يؤدي الحصول على المزيد من الصور في كل زاوية إلى تحسين الدقة اعتمادا على نوع الكائن ونسبة الإشارة إلى الضوضاء. بعد جمع تسع صور في الزاوية الأولية ، اضبط موضع مرحلة XY مرة أخرى إلى موضع الصفر. ثم قم بزيادة زاوية مرحلة الدوران بزيادات قدرها درجتين حتى تصل إلى موجب 50 درجة.

بعد كل زيادة في كل زاوية جديدة، كرر الخطوات الموصوفة. يمكن أن تكون الزيادات الزاوية أدق أو أكثر خشونة اعتمادا على تحسين وقت الاستحواذ مقابل دقة التصوير. بعد الحصول على البيانات ، يتم الحصول على مجموعة من 459 صورة ، والتي تحتوي على تسعة بكسل فرعي صور متغيرة لكل زاوية من زوايا الإضاءة المختلفة البالغ عددها 51.

تتم معالجة كل مجموعة من تسع صور رقميا باستخدام خوارزميات الدقة الفائقة للبكسل للحصول على إسقاط واحد عالي الدقة. ثم يتم إعادة بناء الهولوغرام لكل زاوية بكسل النتيجة الفائقة رقميا للحصول على 51 صورة إسقاط. يتم عرض معالجة البيانات هنا باستخدام جهاز كمبيوتر محمول.

ستستغرق إعادة البناء أقل من ثانية واحدة لمجال الرؤية الكامل باستخدام وحدات المعالجة الرسومية. ثم يتم عرض هذه المجموعة المكونة من 51 صورة عرض باستخدام المكون الإضافي Tom OJA. بالنسبة للصورة J ، يتم تحميل صور الإسقاط أولا إلى الصورة J ، وبعد ذلك يتم استدعاء المكون الإضافي Tom OJ.

يتم تحميل جدول البحث الذي يوفر زاوية العرض لكل صورة عرض إلى OJ. باستخدام طريقة الإسقاط الخلفي المرجح ، يمكن الحصول على صور مقطعية ثلاثية الأبعاد للعينة. يتم توضيح مجال الرؤية الكبير للتصوير المقطعي البصري الخالي من العدسة هنا حيث يتم وضع العينة مباشرة في الجزء العلوي من مجموعة الكاشف. يمكن تسجيل الصور الثلاثية الأبعاد للأجسام على مجال رؤية يبلغ مساحته 24 ملم مربع ، والذي يمكن زيادته بشكل أكبر باستخدام مصفوفات الكاشف الناشئة ذات المساحات النشطة الأكبر.

على الرغم من أن حجم البكسل لمصفوفة الكاشف يحد من دقة الصور الثلاثية الأبعاد المسجلة ، إلا أن تقنيات الدقة الفائقة للبكسل تخفف من هذه المشكلة الموضحة هنا هي الصور المجسمة فائقة الدقة للبكسل ، جنبا إلى جنب مع صور الإسقاط المعاد بناؤها والتي توفر دقة مكانية دون ميكرومتر لثلاث زوايا مختلفة من الإضاءة. يمكن دمج صور الإسقاط باستخدام تقنيات إعادة بناء الصور المقطعية لحساب أسس TOM للعينة. تظهر هنا ثلاث صور شرائح في المستوى XY عبر الجزء الأمامي من الدودة حيث يكون الأنبوب البلعومي مرئيا فقط في الشريحة من خلال Z يساوي ثمانية ميكرون ، كما هو متوقع من هذا الهيكل الأسطواني تقريبا بقطر خارجي يبلغ خمسة ميكرون تقريبا.

علاوة على ذلك ، تظهر صورة المقطع العرضي في مستوى XZ بوضوح حدود الدودة والأنبوب البلعومي بالداخل مما يدل على تصوير ثلاثي الأبعاد ناجح للبلعوم. مع تطورها ، يمكن لهذه التقنية أن تمهد الطريق للباحثين لإجراء فحص مجهري ثلاثي الأبعاد على عشرات الأنابيب المليمترية ذات حجم التصوير. لذلك ، يمكن أن يكون التصوير المقطعي البصري الخالي من العدسات أداة مفيدة لتطبيقات التصوير عالي الإنتاجية في منصات الرقائق اللبنانية.