像&熒光成像Phasics提供一種新的定量相位成像技術(shù)，不需要標(biāo)記的情況下可以觀察到活細(xì)胞，并且準(zhǔn)確的對(duì)細(xì)胞遷移，生長(zhǎng)過(guò)程做統(tǒng)計(jì)分析。這種即插即用的相機(jī)依賴(lài)于一種橫向剪切干涉的專(zhuān)利技術(shù)，它可以直接測(cè)量穿過(guò)細(xì)胞的光束相位。這種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于極大的增強(qiáng)了觀察細(xì)胞是的對(duì)比度。而且Phasics的技術(shù)通過(guò)直接測(cè)量穿過(guò)標(biāo)本光束的相位，能夠提供關(guān)于標(biāo)本的大量信息。相較于熒光成像，Phasics技術(shù)不需要任何標(biāo)記，因此對(duì)于生物標(biāo)本沒(méi)有任何損壞。除此之外因?yàn)闇y(cè)量的是生物內(nèi)在的特性，而不是標(biāo)記染色，因此Phasics的信息更加可靠。最后，Phasics提供一個(gè)細(xì)胞更加完整的視圖：即使沒(méi)有染色，所有結(jié)構(gòu)也 ...

性遠(yuǎn)高于使用熒光等可行的特異性手段)。這為研究廣泛的生物活動(dòng)(包括代謝活動(dòng)、神經(jīng)退行(nerve degeneration)、神經(jīng)元膜電位和抗生素反應(yīng))提供了新的有力手段。當(dāng)前不足：光損傷嚴(yán)重限制了相干拉曼顯微鏡的靈敏度和成像速度，為強(qiáng)大的前瞻性應(yīng)用（如無(wú)標(biāo)記光譜多路復(fù)用成像(label-free spectrally multiplexed imaging)）帶來(lái)了障礙。最先進(jìn)的相干拉曼顯微鏡已經(jīng)受到散粒噪聲的限制。因此，無(wú)法通過(guò)改進(jìn)儀器來(lái)克服這個(gè)障礙。文章創(chuàng)新點(diǎn)：基于此，澳大利亞昆士蘭大學(xué)的Catxere A. Casacio(第一作者)和Warwick P. Bowen(通訊作者)提出了 ...

測(cè)方法是基于熒光定量PCR的核酸檢測(cè)。核酸檢測(cè)已能通過(guò)自動(dòng)化儀器完成，并在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)提供結(jié)果。不同儀器的準(zhǔn)確性可能會(huì)有所不同，已報(bào)告的假陰性率約為 30%。血清學(xué)檢測(cè)通過(guò)免疫球蛋白G等蛋白質(zhì)評(píng)估患者對(duì)病毒感染的反應(yīng)。這些檢測(cè)的有效性取決于對(duì)患者免疫狀態(tài)的先驗(yàn)知識(shí)以及之前可能接觸過(guò)其它病毒類(lèi)型的情況。在感染或首次出現(xiàn)癥狀后約 20 天進(jìn)行血清學(xué)檢測(cè)的準(zhǔn)確性非常高，但可能會(huì)導(dǎo)致早期患者的假陰性率很高，而之前接觸過(guò)其它病毒的患者則可能出現(xiàn)假陽(yáng)性。最近，新的替代測(cè)試手段正在被加速開(kāi)發(fā)。這些替代檢測(cè)方案包括使用等離子體生物傳感器、標(biāo)記病毒顆粒的熒光成像和通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行檢測(cè)、微流控免疫分析結(jié)合熒光檢測(cè)等 ...

象觀察、生物熒光成像、體育直播等各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，但現(xiàn)有相機(jī)工作在高分辨率模式下時(shí)，由于受到幀率有限、內(nèi)存、帶寬和功率的限制，往往通量低。關(guān)于高通量成像，快照壓縮成像（snapshot compressive imaging,SCI)被提出并成為廣泛使用的框架。千萬(wàn)像素(10-mega pixel )鏡頭和傳感器技術(shù)已經(jīng)成熟，但高速和高分辨率成像的主要挑戰(zhàn)在于當(dāng)前成像系統(tǒng)的處理能力不足。高速高分辨率記錄采集的海量數(shù)據(jù)給系統(tǒng)的存儲(chǔ)和傳輸模塊帶來(lái)巨大壓力，無(wú)法進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的采集。近幾十年來(lái)，計(jì)算攝影的興起為研究人員提供了新思路，并在超分辨率、去模糊、深度估計(jì)等許多與成像相關(guān)的領(lǐng)域取得了突破?？? ...

度的光吸收或熒光發(fā)射圖像，而是通過(guò)著眼于散射輻射的時(shí)域動(dòng)態(tài)(例如，時(shí)域方差或相關(guān))來(lái)構(gòu)建快速擾動(dòng)樣品區(qū)域的空間映射(spatial map)。許多重要的生物現(xiàn)象導(dǎo)致光場(chǎng)隨時(shí)間發(fā)生這種動(dòng)態(tài)變化，如血流和神經(jīng)元放電事件(neuronal firing events)。目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)了諸如光學(xué)相干斷層掃描血管造影術(shù)和激光散斑對(duì)比成像等技術(shù)手段來(lái)測(cè)量靠近組織表面的這種動(dòng)態(tài)。然而，當(dāng)檢測(cè)在活體組織內(nèi)傳播深度超過(guò)幾毫米的光信號(hào)時(shí)，光場(chǎng)會(huì)迅速衰減并去相關(guān)(decorrelate)，最終通常采取快速單光子敏感(single photon sensitive)檢測(cè)技術(shù)，以大約MHz的速率記錄光波動(dòng).漫射相關(guān)光譜 ...

校正方法(如熒光標(biāo)記)的組合。以高準(zhǔn)確度(~1nm)執(zhí)行的實(shí)時(shí)三維聚焦鎖定將來(lái)自單個(gè)熒光事件的光子收集z大化，并且與沒(méi)有主動(dòng)穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)方法相比，定位精度提高了>10 倍。不準(zhǔn)確或緩慢的主動(dòng)校正會(huì)導(dǎo)致漂移，降低定位精度并顯著降低原位分辨率(即使在過(guò)濾或分組等分析后處理之后也是如此)。通過(guò)結(jié)合光學(xué)捕獲和優(yōu)化單個(gè)發(fā)射器的x/y位置和寬度 (z)，已將具有納米精度的實(shí)時(shí)聚焦鎖定應(yīng)用于體外樣品。與細(xì)胞成像兼容的新發(fā)展依賴(lài)于基準(zhǔn)點(diǎn)(fiducial)的隨機(jī)沉積(deposition)或明場(chǎng)圖像中樣品本身的透射輪廓。然而，當(dāng)在距離蓋玻片>5μm的深度進(jìn)行成像時(shí)，這些方法在商用軸向聚焦鎖定(通常具 ...

中恢復(fù)功能性熒光信號(hào))，這對(duì)于神經(jīng)科學(xué)來(lái)說(shuō)可能特別有意義。該方法也適用于訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，如通過(guò)多模光纖成像或通過(guò)薄或厚散射介質(zhì)成像。此外，復(fù)雜介質(zhì)本身已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以看作是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一種光學(xué)實(shí)現(xiàn)：連接權(quán)重是隨機(jī)矩陣的系數(shù)，非線(xiàn)性是相機(jī)檢測(cè)過(guò)程中強(qiáng)度的轉(zhuǎn)換，可以在不成像的情況下直接執(zhí)行分類(lèi)任務(wù)。這種光傳播的數(shù)學(xué)重構(gòu)可以開(kāi)辟非常有趣的光學(xué)計(jì)算研究途徑，特別是在任何使用大規(guī)模隨機(jī)矩陣乘法的計(jì)算問(wèn)題中，包括儲(chǔ)備池計(jì)算(reservoir computing)、相位復(fù)原和計(jì)算成像等。(3)基于深度計(jì)算光學(xué)和成像的推理。計(jì)算成像是一個(gè)專(zhuān)注于光學(xué)和圖像處理協(xié)同設(shè)計(jì)的領(lǐng)域，例如增強(qiáng)計(jì)算相機(jī)的能力。盡管相機(jī)被用于執(zhí)行 ...

同的隨機(jī)激活熒光團(tuán)成像，可以實(shí)現(xiàn)納米級(jí)的重建分辨率。然而，對(duì)樣品透明性的要求，使得這些超分辨顯微鏡技術(shù)不可能用于被強(qiáng)散射介質(zhì)(如生物組織、磨砂玻璃、粗糙墻角等)掩埋的物體。這些介質(zhì)對(duì)光的吸收不強(qiáng)烈，但是擾亂了光路，產(chǎn)生像噪聲一樣的散斑圖樣，甚至使得樣品低分辨率的可視化都很難實(shí)現(xiàn)。許多方法已被證明可以克服散射效應(yīng)并通過(guò)散射介質(zhì)實(shí)現(xiàn)成像或聚焦。z直接的策略是利用彈道光子。然而，強(qiáng)散射介質(zhì)會(huì)減少?gòu)椀拦庾拥臄?shù)量并極大地降低信號(hào)強(qiáng)度。某些技術(shù)需要導(dǎo)星(guide star)或進(jìn)入散射介質(zhì)的另一側(cè)，以在成像之前表征或反轉(zhuǎn)其散射效應(yīng)，例如波前整形技術(shù)或傳輸矩陣測(cè)量。另一種方法依賴(lài)于光通過(guò)散射介質(zhì)的記憶效應(yīng)， ...

的結(jié)構(gòu)處產(chǎn)生熒光。無(wú)標(biāo)記成像是非侵入性的，以特異性為代價(jià)簡(jiǎn)化了樣品制備，并避免了造影劑的任何可能的毒副作用。定量相位成像是無(wú)標(biāo)記成像的一種，它依賴(lài)樣品和周?chē)橘|(zhì)的相位差(表現(xiàn)為折射率差)對(duì)透明結(jié)構(gòu)成像。數(shù)字全息就是這樣一種常用的無(wú)標(biāo)記手段，樣品的數(shù)字全息圖可以在焦平面外采集，然后在后處理中通過(guò)數(shù)值求解模擬波前傳播過(guò)程的衍射積分進(jìn)行數(shù)字聚焦。數(shù)字全息已在生物學(xué)、診斷學(xué)和醫(yī)學(xué)、微流控和片上實(shí)驗(yàn)室成像(lab on a chip)、三維追蹤、細(xì)胞力學(xué)、即時(shí)檢驗(yàn)(point of care testing)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。相襯層析(phase contrast tomography， ...

法是測(cè)量含有熒光染料的樣品的TPEF。更容易的是使用 GaAsP 光電二極管，它在600 至 1360 nm 具有雙光子光譜響應(yīng)。該帶寬足以覆蓋鈦藍(lán)寶石激光器的可調(diào)諧范圍和用于多光子顯微鏡的許多其它激光器的典型中心頻率。此外，GaAsP 光電二極管價(jià)格低廉，并且不易受到熒光染料典型的光漂白或光損傷問(wèn)題的影響。圖 15 是三個(gè)不同自相關(guān)的示例。除了激光的相干長(zhǎng)度外，一階相關(guān)性沒(méi)有揭示任何有關(guān)脈沖寬度的信息。使用非線(xiàn)性、強(qiáng)度相關(guān)信號(hào)的高階自相關(guān)可以提供有關(guān)脈沖中色散量和色散類(lèi)型的信息。對(duì)于二階干涉自相關(guān)，包絡(luò)函數(shù)的峰值與非零基線(xiàn)的比率為 8:1，而對(duì)于三階自相關(guān)，該比率為 32:1。圖 16 所示 ...