방법 논문

칩에 Lensless 형광 현미경

DOI:

10.3791/3181

⸱

2011년 8월 17일

 ,  ,  , 
1Department of Electrical Engineering, University of California, Los Angeles

이 논문에서

요약

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lensless 온칩 형광 현미경 플랫폼 시연입니다 예의 울트라 와이드 뷰 필드 이상의 이미지를 형광 물체 수, 디코딩 알고리즘을 기반으로 압축 샘플링을 사용하여 <4μm 해상도> 0.6-8 cm2. 이러한 작고 넓은 분야 형광 온 칩 영상 양상은 높은 처리량 cytometry, 희귀 세포 연구와 microarray 분석을 위해 도움이 될 수 있습니다.

초록

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일반적으로 온 - 칩 lensless 영상은 특히 높은 처리량 검사 애플 리케이션을위한보다 간단하고 컴팩트한 디자인으로 부피가 큰 렌즈를 기반 광학 현미경을 대체하는 것을 목표로하고있다. 이 새로운 기술 플랫폼은 소설의 이론 및 디지털 재건 알고리즘의 도움을 통해 부피 및 / 또는 비용 광학 부품의 필요성을 제거하는 가능성이있다. 같은 라인을 따라, 우리는 어떤 렌즈를 사용하지 않고 0.6-8 cm 2 <의 울트라 와이드 뷰 필드 (FOV)를 통해 4μm 공간적 해상도> 예, 얻을 수 온 칩 형광 현미경의 양상을 보여주 , 기계 - 스캔 또는 박막 기반의 간섭 필터. 이 기법에서는 형광 여기는 조리 소스에서 조명 프리즘 또는 반구형 유리 인터페이스를 통해 이루어진다. 전체 개체 볼륨과 상호 작용하면이 여기 조명은 총 - 내부 - 반사 (티르) 샘플 마이크로 유체 칩 하단의 발생 과정에 의해 거부됩니다. 흥분 개체에서 형광 방출은 다음 광섬유 면판 또는 테이퍼에 의해 수집되고 전하 결합 - 장치 (CCD)와 같은 광전자 센서 배열로 전달됩니다. 압축 - 샘플링 기반 디코딩 알고리즘을 사용하여 샘플의 취득 lensfree 원료 형광 이미지를 빠르게 예 항복을 처리할 수, 0.6-8 cm 2 <의 FOV를 통해 4μm 해상도>. 또한, 수직 등으로 구분된 마이크로 채널을 쌓아, 50-100 μm의도 성공적으로 더욱 이러한 양상의 전체 처리량을 증가 같은 lensfree 온 칩 현미경 플랫폼을 사용하여 몇 군데 있습니다. 이 소형 온칩 형광 이미징 플랫폼은, 그 뒤에 빠른 압축 디코더와 함께, 높은 처리량 cytometry, 희귀 세포 연구와 microarray 분석을 위해 다소 도움이 될 수 있습니다.

프로토콜

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이 섹션에서는, 우리는 우리 lensless 온 칩 형광 현미경 플랫폼 1-4 실험 방법을 검토합니다. 이 기법의 기능을 설명하기 위해, 우리는 형광 마이크로 입자와 라벨이 백혈구에 대해 칩 이미징 결과를 표시합니다. 여기에 논의하지 않지만, 같은 lensfree 형광 현미경 플랫폼은 또한 유전자 변형 C. 같은 이미지 작은 모델 동물에 사용할 수 있습니다 엘레간스 샘플 3.

1. Lensless 온 - 칩 이미징 플랫폼의 설계

우리 lensless 온칩 영상 플랫폼은 디지털 센서 배열 (예 : CCD 칩), 조리 조명 소스, 프리즘, 흡수 필터, 광섬유 면판 또는 광섬유 테이퍼를 포함한 여러 가지 광학 부품으로 구성됩니다. 마찬가지로 Fig.1에 나타난 이러한 구성 요소는 어떤 렌즈, 기계 스캐너 또는 박막 기반의 간섭 필터를 사용하지 않고, 칩 큰 샘플 볼륨의 형광 이미징을 달성하기 위해 마이크로 유체 장치와 함께 조립하고 있습니다.

  1. 디지털 센서 배열 : 우리 lensless 이미징 구성이 대상 마이크로 개체에서 형광 방출을 기록하는 광전자 센서 배열을 사용합니다.....

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토론

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우리는 예를 들어, 달성할 수있는 온 칩 형광 현미경 플랫폼 시연 <예여 4μm 공간적 해상도를> 0.6-8 cm이 어떤 렌즈, 기계 - 스캔 또는 박막 간섭 - 필터를 사용하지 않고 뷰 필드. 이 기법에서는 광섬유 면판 또는 테이퍼를 사용하여, 개체의 형광 방출는 같은 CCD으로 옵토 - 전자 센서 어레이에 전달되기 전에 광섬유 케이블의 2D - 배열로 수집 / CMOS 칩. 이러한 인수 lensfree 이미지는 다음 신속하게 기반 디코딩 알고리즘을 감지 압축 샘플링 /를 사용하여 0.6-8 cm 2 뷰 필드 <통해 4μm 해상도를> 양보로 처리됩니다. 이러한 작고 넓은 필드 형광 이미징 플랫폼은 높은 처리량 cytometry, 희귀 세포 연구뿐만 아니라 microarray 분석위한 매우 유용할 수 있습니다.

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공개 사항

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관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.

감사의 글

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A. Ozcan는 기꺼이 NSF 경력 상, 이사, NIH의 사무실에서 ONR 영 탐정 수상 2009 NIH 원장의 새로운 이노 수상 DP2OD006427의 지원을 인정한다. 저자는 또한 빌 & 멜린다 게이츠 재단, 미국 보다폰 재단, 그리고 NSF 비시 프로그램 (상 # 0,754,880 및 0,930,501 이하)의 지원을 인정합니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
재료 이름 회사 카탈로그 번호
전하 결합 소자 (CCD) KODAK KAF - 8300
전하 결합 소자 (CCD) KODAK KAF - 11002
전하 결합 소자 (CCD) KODAK KAF - 39000
보완 금속 - 산화물 - 반도체 (CMOS) 미크론 MT9T031C12STCD
높은 전력 광원 LED Thorlabs M455L2 - C2
고전력 LED 드라이버 Thorlabs LEDD1B
섬유 결합은 광원 LED Mightex FCS - 0625-000
진공 펜 에드먼드 광학 NT57 - 636
2, 4, 10 μm의의 Fluospheres Invitrogen F - 8826, F - 8859, F - 8836
RBS 용해 버퍼 1X eBioscience 00-4333
SYTO 16 라벨 시약 Invitrogen S7578
광섬유 면판 에드먼드 광학 NT55 - 142
광섬유 테이퍼 에드먼드 광학 NT55 - 134
프리즘 에드먼드 광학 NT47 - 626, NT45 - 403
필터 에드먼드 광학 NT39 - 417
PDMS 탄성체 다우 코닝 Slygard 184

참고문헌

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Coskun, A. F., Su, T., Ozcan, A. Wide field-of-view lens-free fluorescent imaging on a chip. Lab Chip. 10, 824-824 (2010).
  2. Coskun, A. F., Sencan, I., Su, T., Ozcan, A. Lensless wide-field fluorescent imaging on a chip using compressive decoding of sparse objects. <....

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