一种用于医疗应用的新型多模式无透镜显微技术

如今，通过光学显微镜对生物样品进行的最新分析包括从常规的明场显微镜和相衬显微镜到高分辨率共聚焦激光扫描显微镜以及最近开发的超分辨率显微镜技术(如受激发射损耗)等多种技术。 (STED)或随机光学重建显微镜(STORM)，从而消除了阿贝的衍射极限。

尽管可以使用这些复杂的超高分辨率技术，但要在生物样品中进行可重现的细胞可视化和亚细胞结构鉴定，仍然需要使用染料染色或通过针对特定细胞抗原的抗体进行免疫标记。

通常，活细胞的体外观察可以提供有关其结构和动力学的有价值的见解，包括细胞器的组织以及涉及细胞-细胞和细胞-基质相互作用的化学信号的转导。不幸的是，由于大多数高分辨率显微镜技术需要经过处理/固定的组织或细胞，因此长期体外成像的用途有限。由于高分辨率光学显微镜和荧光成像通常都需要高技能的用户，昂贵的设备和维护，因此提出的新型数字在线全息显微镜(DIHM)体外成像技术为标准用户打开了广阔的应用领域。这种分析光学系统以低成本提供了快速且可重复的结果。此外，医生(普通从业人员和专家)的诊断工具。

DIHM基于数字记录的全息图的数值重建。它允许获取由显微样品整形的波前的幅度和相位信息。DIHM的优点在于安装简单：显微镜由发光二极管(LED)作为照明源，适当的滤波以增强相干性和图像传感器组成。全面的数据处理算法通过角谱方法和数字滤波将记录的全息图转换为显微镜图像。通常，这种显微镜的分辨率会受到照明的空间相干长度的强烈影响，可以通过减小发射面积(通过用针孔切掉一部分波阵面或使用点光源来减小)来增强这种分辨率。像nanoLED。EU Horizo​​n 2020计划ChipScope项目中开发的nanoLED阵列将允许增强与常规光学显微镜兼容的成像分辨率。

无透镜DIHM显微镜

这一事实使得无透镜显微镜的理想工具，医疗诊断在偏远地区，因为没有必要为医生带来并维护大型，重型和敏感的分析设备。一个简单的笔记本电脑和一个手提箱大小的无透镜显微镜组件就足以(例如)从体液样本(例如疟疾，变形虫等)进行寄生虫诊断。坚固的结构不仅可以结合高分辨率光学显微镜，而且可以基于检测人类DNA的变化，识别病毒基因组和在一台设备中进行免疫学表征，结合现代分析技术，实现对标本的快速，可靠和自动化的分析。

为了提供最高的光灵敏度和光学分辨率，该系统配备了普通的灰度相机，可以在多单元成像的明场模式下工作。这款新颖的无透镜显微镜配备了微流控通道系统，用于处理活细胞和成像。