Rapid infrared biomedical imaging at high pixel density with a sCMOS camera

使用 sCMOS 相机进行高像素密度快速红外生物医学成像

基本信息

  • 批准号:
    10411952
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 17.69万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-06-01 至 2024-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

ABSTRACT A genuine label-free imaging technology, vibrational microscopy provides maps of cells and tissues with exceptionally high chemical contrast as it directly probes the fundamental vibrationals modes of samples. Vibrational imaging approaches include IR-absorption micro-spectroscopy and confocal Raman microscopy, methods that have been successfully commercialized (a growing 500 million dollar market) and are now common tools of inquiry found in analytical and biological laboratories. Given the much stronger IR light-matter interaction, IR microscopy has a particularly high potential to make a measurable impact in the fields of biology and biomedicine. At the same time, the mid-IR (MIR) imaging technology has remained stagnant, as MIR technology still relies on cooled cameras with low pixel density, preventing practical applications in efficient mapping of cultured cells and tissue sections. This proposal aims to introduce a radically new MIR detection approach that overcomes the fundamental hurdles that have plagued a broader implementation of traditional MIR cameras. We propose that direct, on-chip MIR detection can be achieved in an sCMOS camera through the process of non-degenerate two-photon absorption (NTA) enabled by a near-infrared gate pulse. By replacing cryogenically cooled MIR arrayed detectors with a modern sCMOS camera, the proposed work overcomes a key limitation in MIR microscopy and represents an important step toward a more practical implementation of MIR imaging in the biomedical sciences. Our team includes experts in biomedical vibrational imaging and nonlinear optics, and our preliminary data underlines the feasibility of the NTA method for MIR detection. In the proposed work we push NTA for use with modern sCMOS cameras, determine its utility for MIR microscopy and compare its performance for biomedical imaging applications with established MIR microspectroscopy methods.
抽象的 振动显微镜是一种真正的无标签成像技术,可提供细胞和组织图 异常高的化学对比度直接探测样品的基本振动模式。 振动成像方法包括IR吸收微光谱和共焦拉曼显微镜, 成功商业化的方法(一个增长了5亿美元的市场),现在正在 在分析和生物实验室中发现的常见探究工具。鉴于IR轻肌更强 相互作用,IR显微镜具有特别高的潜力,可以在生物学领域产生可测量的影响 和生物医学。同时,Mir作为MIR,MID-IR(MIR)成像技术仍然停滞 技术仍然依赖于低像素密度低的冷却相机,从而阻止了有效的实际应用 培养细胞和组织切片的映射。该建议旨在引入一个彻底的新MIR检测 克服了困扰传统实施的基本障碍的方法 mir摄影机。我们建议可以通过SCMOS摄像机在SCMOS摄像机中直接检测到 通过近红外栅极脉冲实现了非脱位两光子吸收(NTA)的过程。经过 用现代的SCMOS摄像头代替低温冷却的mir thes tector 克服miR显微镜的关键限制,代表了更实用的重要一步 在生物医学科学中实施miR成像。 我们的团队包括生物医学振动成像和非线性光学的专家,以及我们的初步 数据强调了NTA方法用于MIR检测的可行性。在拟议的工作中,我们推动NTA使用 使用现代SCMOS摄像机,确定其用于mir显微镜的实用性,并比较其性能 具有既定的miR微光谱法的生物医学成像应用。

项目成果

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