Name: 칩에 Lensless 형광 현미경 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-08-17T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 23 s
Description: 배우세요 초소형 렌즈리스 형광 현미경 플랫폼을 이용한 광시야 이미징 기술입니다. 압축 샘플링 알고리즘으로 4μm 이하의 고해상도를 달성하여 고속 세포 분석 및 희귀 세포 연구에 활용할 수 있습니다.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

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 &amp; 멜린다 게이츠 재단, 미국 보다폰 재단, 그리고 NSF 비시 프로그램 (상 # 0,754,880 및 0,930,501 이하)의 지원을 인정합니다.

<ol><li>Coskun, A. F., Su, T., Ozcan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wide+field-of-view+lens-free+fluorescent+imaging+on+a+chip%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Wide field-of-view lens-free fluorescent imaging on a chip.</a> Lab Chip. 10, 824-824 (2010).</li>
<li>Coskun, A. F., Sencan, I., Su, T., Ozcan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lensless+wide-field+fluorescent+imaging+on+a+chip+using+compressive+decoding+of+sparse+objects%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Lensless wide-field fluorescent imaging on a chip using compressive decoding of sparse objects.</a> Opt. Express. 18, 10510-10523 (2010).</li>
<li>Coskun, A. F., Sencan, I., Su, T., Ozcan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lensfree+Fluorescent+On-Chip+Imaging+of+Transgenic+Caenorhabditis+elegans+Over+an+Ultra-Wide+Field-of-View%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Lensfree Fluorescent On-Chip Imaging of Transgenic Caenorhabditis elegans Over an Ultra-Wide Field-of-View.</a> PLoS ONE. 6, e15955-e15955 (2011).</li>
<li>Coskun, A. F., Sencan, I., Su, T., Ozcan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wide-field+lensless+fluorescent+microscopy+using+a+tapered+fiber-optic+faceplate+on+a+chip%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Wide-field lensless fluorescent microscopy using a tapered fiber-optic faceplate on a chip.</a> Analyst. , (2011).</li>
<li>Seo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-Throughput+Lens-Free+Blood+Analysis+on+a+Chip%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">High-Throughput Lens-Free Blood Analysis on a Chip.</a> Analytical Chemistry. 82, 4621-4627 (2010).</li>
<li>Mudanyali, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compact%2C+light-weight+and+cost-effective+microscope+based+on+lensless+incoherent+holography+for+telemedicine+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Compact, light-weight and cost-effective microscope based on lensless incoherent holography for telemedicine applications.</a> Lab Chip. 10, 1417-1417 (2010).</li>
<li>Tseng, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lensfree+microscopy+on+a+cellphone%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Lensfree microscopy on a cellphone.</a> Lab Chip. 10, 1787-1787 (2010).</li>
<li>Lucy, L. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+iterative+technique+for+the+rectification+of+observed+distributions%5BTitle%5D)+AND+%22The+Astronomical+Journal%22%5BJournal%5D)">An iterative technique for the rectification of observed distributions.</a> The Astronomical Journal. 79, 745-745 (1974).</li>
<li>Richardson, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bayesian-Based+Iterative+Method+of+Image+Restoration%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Opt.+Soc.+Am%22%5BJournal%5D)">Bayesian-Based Iterative Method of Image Restoration.</a> J. Opt. Soc. Am. 62, 55-59 (1972).</li>
<li>Biggs, D. S. C., Andrews, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acceleration+of+iterative+image+restoration+algorithms%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Opt%22%5BJournal%5D)">Acceleration of iterative image restoration algorithms.</a> Appl. Opt. 36, 1766-1775 (1997).</li>
<li>Candes, E., Wakin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+Introduction+To+Compressive+Sampling%5BTitle%5D)+AND+%22Signal+Processing+Magazine%2C+IEEE%22%5BJournal%5D)">An Introduction To Compressive Sampling.</a> Signal Processing Magazine, IEEE. 25, 21-30 (2008).</li>
<li>Kim, S., Koh, K., Lustig, M., Boyd, S., Gorinevsky, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+Interior-Point+Method+for+Large-Scale+L1-Regularized+Least+Squares%5BTitle%5D)+AND+%22Selected+Topics+in+Signal+Processing%2C+IEEE%22%5BJournal%5D)">An Interior-Point Method for Large-Scale L1-Regularized Least Squares.</a> Selected Topics in Signal Processing, IEEE. 1, 606-617 (2007).</li>
<li>Candes, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+restricted+isometry+property+and+its+implications+for+compressed+sensing%5BTitle%5D)+AND+%22Comptes+Rendus+Mathematique%22%5BJournal%5D)">The restricted isometry property and its implications for compressed sensing.</a> Comptes Rendus Mathematique. 346, 589-592 (2008).</li>
<li>Baraniuk, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compressive+Sensing+%5BLecture+Notes%5D%5BTitle%5D)+AND+%22Signal+Processing+Magazine%2C+IEEE%22%5BJournal%5D)">Compressive Sensing [Lecture Notes].</a> Signal Processing Magazine, IEEE. 24, 118-121 (2007).</li>
<li>Romberg, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+via+Compressive+Sampling%5BTitle%5D)+AND+%22Signal+Processing+Magazine%2C+IEEE%22%5BJournal%5D)">Imaging via Compressive Sampling.</a> Signal Processing Magazine, IEEE. 25, 14-20 (2008).</li>
</ol>

관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.

우리는 예를 들어, 달성할 수있는 온 칩 형광 현미경 플랫폼 시연 &lt;예여 4μm 공간적 해상도를&gt; 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 &lt;통해 4μm 해상도를&gt; 양보로 처리됩니다. 이러한 작고 넓은 필드 형광 이미징 플랫폼은 높은 처리량 cytometry, 희귀 세포 연구뿐만 아니라 microarray 분석위한 매우 유용할 수 있습니다.

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

칩에 lensless 형광 현미경

Lensless Fluorescent Microscopy on a Chip

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 &lt;의 울트라 와이드 뷰 필드 (FOV)를 통해 4μm 공간적 해상도&gt; 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 &lt;의 FOV를 통해 4μm 해상도&gt;. 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.

lensless 온칩 형광 현미경 플랫폼 시연입니다 예의 울트라 와이드 뷰 필드 이상의 이미지를 형광 물체 수, 디코딩 알고리즘을 기반으로 압축 샘플링을 사용하여 &lt;4μm 해상도&gt; 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.

칩에 Lensless 형광 현미경

일반적으로 온칩 렌즈리스 이미징(On-chip lensless imaging)은 특히 ...를 위해, 부피가 큰 렌즈 기반 광학 현미경을 더 단순하고 소형화된 설계로 대체하는 것을 목표로 합니다.

이 절차의 전반적인 목표는 초광시야 범위에서 형광 물체를 이미징하기 위한 렌즈리스 온칩 형광 현미경 플랫폼을 시연하는 것입니다. 이를 달성하기 위해, 얇은 흡수 필터와 광섬유 페이스 플레이트를 광전 센서 어레이(또는 CCDC CMOS) 위에 조심스럽게 배치한 후, 페이스 플레이트 위에 미세유체 칩을 위치시킵니다. 다음으로, 굴절률 매칭 오일을 사용하여 프리즘을 마이크로칩과 조립합니다.형광 여기는 마름모꼴 프리즘의 측면을 통해 이루어지며, 홀로그래픽 조명은 동일한 프리즘의 상단면을 통해 수행됩니다. 최종적으로, 획득한 형광 이미지의 로우 데이터를 디지털 알고리즘으로 디코딩함으로써 고해상도 현미경 이미지를 얻을 수 있습니다. 필요한 경우, 맞춤 개발된 인터페이스를 사용하여 디코딩된 형광 객체를 자동으로 계수할 수 있습니다.온칩 렌즈. 이미징의 일반적인 목표는 부피가 큰 렌즈 기반의 광학 현미경을 더 단순하고 소형화된 설계로 대체하는 것입니다. 이 신흥 기술 플랫폼은 새로운 이론과 디지털 재구성 알고리즘의 도움을 통해 부피가 크고 비용이 많이 드는 광학 부품의 필요성을 제거할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.온칩 이미징 플랫폼의 렌즈 목록은 디지털 센서 어레이, 비간섭성 조명원, 프리즘, 흡수 필터, 그리고 광섬유 페이스 플레이트 또는 광섬유 테이퍼를 포함하는 여러 광학 부품으로 구성됩니다. 이 플랫폼에서는 대상 미세 객체로부터의 형광 신호를 검출하기 위해 다양한 유형의 센서 어레이를 사용할 수 있습니다. 본 비디오에서는 전하 결합 소자를 사용하며, 형광 여기를 위해 단순 발광 다이오드와 같은 비간섭성 광원을 사용합니다.이 도식에서 보듯이, 필요한 암시야 배경을 만들기 위해 두 가지 서로 다른 여기 필터링 방법이 병행하여 사용됩니다. 먼저, 유리 프리즘 또는 유리 반구를 사용하여 시료가 담긴 미세유체 칩의 바닥 표면에서 전반사 또는 TIR을 유도합니다. 이와 동시에, 저렴한 흡수 필터를 사용하여 TIR 과정이 적용되지 않고 약하게 산란되는 여기광을 제거합니다.이 두 가지 메커니즘을 통해 들뜸광이 성공적으로 제거되면, 검출기 평면에서는 시료의 형광 방출만이 수집됩니다. 이처럼 검출 수치 구경이 큼에도 불구하고, 센서 어레이의 가공되지 않은 형광 스팟은 형광 신호의 공간적 확산을 설계하고 더 잘 제어하기 위해 상당히 넓게 형성됩니다. 일반적인 페이스 플레이트의 대안으로, 물체 평면과 센서 평면 사이에 광섬유 페이스 플

lensless-fluorescent-microscopy-on-a-chip

Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

세포의 Lensfree 온 - 칩 이미징 및 특성은 그림이다. 이 온칩 세포 이미징 접근 방식은 자원 가난한 설정을 위해 특히 적합, 의료 진단 및 높은 처리량 세포 생물학 애플 리케이션을위한 소형 및 비용 효율적인 도구를 제공합니다.

셀 Lensless 온 - 칩 영상은 높은 처리량 세포 생물학 및 의료 진단을위한 새로운 도구를 제공합니다

그들은 kHz에서 속도 저렴 picoliter, 자기들에게만 혈관을 생성할 수 있기 때문에 비말 기반 microfluidic 플랫폼은 높은 처리량 실험을위한 유망한 후보자 있습니다. 빠르고, 민감하고 고해상도 형광 spectroscopic 방법과의 통합을 통해 이러한 시스템 내에서 발생하는 정보의 다량은 효율적으로 추출 무력화하고 이용하실 수 있습니다.

microfluidic 비말 플랫폼 형광 검출 방법

Lensfree 광학 tomography은 &lt;1 μm의의 공간적 해상도를 제공하는 입체 현미경 기법이다 × &lt;1 μm의 × 15~1백밀리미터의 큰 이미지 볼륨여 각각 X, Y 및 Z 크기에서 &lt;3...

멀티 앵글 조명 및 픽셀 슈퍼 해상도를 채용 Lensfree 온칩 단층 현미경

이 비디오는 신경 세포의 성숙과 연결성을 분석하기 위해 미세유체 칩 내에서 배양된 쥐 해마 뉴런의 면역형광 염색을 보여줍니다.

Fluorescence Immunostaining of Rat Hippocampal Neurons within a Microfluidic Chip

우리는 컴팩트하고 비용 효율적인 광학 유체 첨부 파일을 사용하여 휴대 전화의 형광 현미경 및 이미징 유동 세포 계측법 도구의 통합에 우리의 최근 결과를 검토합니다. 이 휴대 전화 기반 마이크로 분석 장치는 다음과 같은 자원 제한 설정에서 예를 들어, 물 시료의 높은 처리량 검사를위한뿐만 아니라 다양한 세포 계수 작업을 수행하는 등 cytometric 분석을 위해 유용 할 수 있습니다.

휴대 전화에 폭 넓은 분야 형광 현미경과 형광 이미징 유동 세포 계측법

간 셀룰러 통신은 내부와 세포 외부의 각종 생리 활성 조절에 중요​​하다. 이 논문은 단일 세포 분비물의 시공간적 특성을 측정하기위한 프로토콜을 설명합니다. 이를 달성하기 위해, 종합 접근법 생균 이미징 감지 라벨없는 nanoplasmonic을 통합하는 데 사용된다.

단일 세포 분비물의 공간 - 시간 영상의 레이블이없는 기술

단백질 기능화 평면 유리 지지 지질 이중층의 준비, 내 단백질 이동성 측정 및 단백질 밀도 측정이 여기에 나와 있습니다. 노이즈를 줄인 내부 전반사(Total Internal Reflection) 현미경을 구축하기 위한 로드맵이 요약되어 있으며, 이를 통해 높은 시공간 해상도로 단일 이중층 상주 형광 색소를 시각화할 수 있습니다.

평면에 단일 분자 형광 현미경은 이중층 지원

액적 미세유체역학에서 다색 형광 검출은 일반적으로 부피가 크고 복잡한 에피 형광 현미경 기반 검출 시스템을 포함합니다. 여기에서는 단일 광검출기에서 수집한 다색 데이터를 시간적으로 인코딩하기 위해 광섬유 어레이를 사용하는 소형 모듈식 다색 검출 체계에 대해 설명합니다.

물방울 미세 유체에 대한 여러 가지 빛깔의 형광 검출 광학 섬유를 사용하여

렌즈 무료 비디오 현미경 셀 문화 인큐베이터 안에 직접 모니터링할 수 있습니다. 여기 우리가 획득 하 고 배양된 HeLa 세포의 2.7 하루 종일 수집 분석 하는 데 사용 하는 전체 프로토콜 설명, 개별 셀 형태학 및 10584 세포 주기6 측정 추적 2.2 x 10의 데이터 집합에 지도.

동적에 대 한 렌즈 무료 비디오 현미경 및 부착 세포 배양의 정량 분석

스펙트럼 이미징은 단일 샘플에서 여러 형광 신호를 식별하고 분리하는 신뢰할 수 있는 솔루션이 되었으며 관심 있는 신호를 배경 또는 자동 형광과 쉽게 구분할 수 있습니다. 여기 스캐닝 하이퍼스펙트럼 이미징은 필요한 이미지 수집 시간을 줄이면서 동시에 신호 대 잡음 비를 증가시킴으로써 이 기술을 향상시킵니다.

형광 신호를 효율적으로 구별하기 위한 여기-스캐닝 하이퍼스펙트럼 이미징 현미경 검사법

칩 기반 의 초고해상도 광학 현미경 검사법은 형광 현미경 검사법에 대한 새로운 접근법이며 비용 효율성과 처리량에 이점을 제공합니다. 여기에서, 칩 준비 및 화상 진찰을 위한 프로토콜은 TIRF 현미경 검사법 및 현지화 기지를 둔 초고해상도 현미경 검사법을 위해 도시됩니다.

포토닉 칩을 사용한 고처리량 총 내부 반사 형광 및 직접 적층 광학 재건 현미경

배우세요 초소형 렌즈리스 형광 현미경 플랫폼을 이용한 광시야 이미징 기술입니다. 압축 샘플링 알고리즘으로 4μm 이하의 고해상도를 달성하여 고속 세포 분석 및 희귀 세포 연구에 활용할 수 있습니다.

칩에 Lensless 형광 현미경

더 많은 동영상 탐색