シングルを実現する

2023 年 8 月 24 日

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中国科学技術大学による

中国科学院（CAS）科学技術大学（USTC）のゴン・レイ教授率いる研究チームと共同研究者は、3D光に基づく三次元シングルピクセルイメージング（3D-SPI）アプローチを開発した。フィールド照明(3D-LFI)。回折限界に近い 3D 光学解像度で微小物体の体積イメージングを可能にします。

彼らはさらに、生体内で単一の藻類細胞を画像化することにより、ラベルフリーの光吸収コントラストを 3D 視覚化できることを実証しました。 「三次元光場照明による光学的単一ピクセル体積イメージング」と題された研究は、米国科学アカデミー紀要 (PNAS) に掲載されました。

SPI は魅力的な 3D 画像モダリティになりました。 従来のアレイセンサーの代わりに単一ピクセル検出器を使用することにより、SPI のパフォーマンスはスペクトル範囲、検出効率、タイミング応答において従来のものを上回ります。 さらに、単一細胞カメラは、弱い強度、単一光子レベル、および正確なタイミング分解能において、従来のイメージング方法よりも優れた性能を発揮します。

3D-SPI 技術は通常、飛行時間 (TOF) またはステレオビジョンに依存して深度情報を抽出します。 しかし、既存の実装ではせいぜいミリメートルレベルに達することしかできず、細胞などの微細な対象物を画像化することはできません。

解像度の制限を超えるために、研究者らは 3D-LFI-SPM プロトタイプを構築しました。 その結果、プロトタイプは、約 390×390×3,800 μm3 のイメージング ボリュームと、最大横方向 2.7 μm、軸方向 37 μm の解像度を達成しました。 彼らは、生きたヘマトコッカス・プルビアリス細胞のラベルフリー3Dイメージングを実行し、生細胞をその場で計数することに成功しました。

予想通り、このアプローチは生体サンプルのさまざまな吸収コントラストを視覚化するために適用できます。 深度分解イメージング機能により、科学者は将来、細胞の形態や成長をその場で監視できる可能性があります。 この研究は、生物医学研究や光学センシングへの応用による高性能 3D SPI への扉を開きます。

詳しくは： Yifan Liu 他、三次元ライトフィールド照明による光学的単一ピクセル体積イメージング、米国科学アカデミー紀要 (2023)。 DOI: 10.1073/pnas.2304755120

雑誌情報:米国科学アカデミーの議事録

中国科学技術大学提供