Light-guide Image Processing (LIP) 3D printed snapshot spectrometer for molecular imaging
用于分子成像的光导图像处理 (LIP) 3D 打印快照光谱仪
基本信息
- 批准号:10447267
- 负责人:
- 金额:$ 19.29万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-05-01 至 2024-02-29
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:3-Dimensional3D PrintAddressAreaBiologicalBiosensorCancer DetectionCellsCollectionColorComplexConsumptionCoupledCustomCyclic AMPDataDevelopmentDevicesEngineeringEvaluationEventFaceFiberFiber OpticsFinlandFluorescence Resonance Energy TransferGenerationsGeometryGermanyGoalsImageImaging DeviceImaging TechniquesInvestigationIslets of LangerhansJapanLightLight MicroscopeLightingMeasurementMethodsMicroscopeMicroscopyMorphologic artifactsNoiseOpticsOrangesOrganizational ProductivityOutputPerformancePhotobleachingPhototoxicityProcessRecording of previous eventsResearchResearch PersonnelResolutionRiceSamplingScanningSideSignal TransductionSpectrometrySpeedStructureStructure of beta Cell of isletSystemTechniquesTechnologyTestingTimeTrainingUniversitiesWashingtonWorkbasebiological systemscellular imagingdata acquisitionexperimental studyfluorescence imagingfluorophoreimage guidedimage processingimaging modalityimaging systemimprovedinnovative technologiesinsightinstrumentmanufacturing processmolecular imagingmultidimensional datanew technologyphotonicsprototypequantumreconstructionremote sensingsensorspectrographtooltwo-photon
项目摘要
Light-guide Image Processing (LIP) 3D printed snapshot spectrometer for molecular imaging
The overall goal of this research is to develop a new generation of a high performance, compact,
snapshot hyperspectral imaging device that is compatible with research grade light microscopes.
To accomplish this goal we will build a Light-guide 3D printed Imaging Processing spectrometer.
The LIP Spectrometer will leverage two innovative technologies: fiber optics and 2-photon additive
manufacturing to allow effective fabrication of custom fiber bundles providing different input vs.
output organizations. These custom bundles will capture densely packed input and yield an
arbitrary output with void spaces that allow spectral information to be spread out. Thus, the LIP
device will convert an image from 2D image (input) to separated spatial-spectral information (after
dispersion) on a large format sCMOS/CCDs image sensor. The proposed approach requires no
significant computation or processing to create the (x, y, λ) data cube. Simple data re-organization
will be sufficient to create spectral cubes.
LIP spectrometer will be a widefield method acquiring full spectral information simultaneously
from every pixel and therefore it will offer significant advantages in imaging speed and signal
collection. The LIP spectrometer will allow changing spectral / spatial sampling through different
fiber bundle and disperser configurations. The project will pursue two specific aims: (1) developing
a proof-of-concept LIP spectrometer (250x250x60 over visible range 470—670nm) and (2) testing
the LIP Spectrometer the dynamic range, imaging speed and sampling over in reference to other
techniques like IMS or scanning methods. We will also perform imaging in several living cell
imaging applications. These experiments will focus on tests in dynamic biological systems,
specifically to study [ATP]/[ADP] ratio, cAMP signaling, and Ca2+ dynamics investigated in Dr.
Piston’s lab. We will also quantitatively evaluate the results from the LIP, against the Zeiss
LSM880, Optical Insights Spectral DV commercial systems and Image Mapping Spectrometry
(IMS) developed previously by project’s PI (Dr.Tkaczyk).
用于分子成像的光导图像处理 (LIP) 3D 打印快照光谱仪
这项研究的总体目标是开发新一代高性能、紧凑、
快照高光谱成像设备,与研究级光学显微镜兼容。
为了实现这一目标,我们将建造一台光导 3D 打印成像处理光谱仪。
LIP 光谱仪将利用两项创新技术:光纤和 2 光子添加剂
制造以允许有效制造定制光纤束,提供不同的输入与输出。
这些自定义捆绑包将捕获密集的输入并产生一个输出组织。
具有允许光谱信息展开的空白空间的任意输出,因此,LIP。
设备会将图像从 2D 图像(输入)转换为分离的空间光谱信息(之后
色散)在大格式 sCMOS/CCD 图像传感器上提出的方法不需要。
创建 (x, y, λ) 数据立方体的大量计算或处理 简单的数据重组。
将足以创建光谱立方体。
LIP 光谱仪将是一种同时获取全光谱信息的宽场方法
从每个像素,因此它将在成像速度和信号方面提供显着的优势
LIP 光谱仪将允许通过不同的方式改变光谱/空间采样。
该项目将追求两个具体目标:(1)开发纤维束和分散器配置。
概念验证 LIP 光谱仪(250x250x60,可见光范围 470—670nm)和 (2) 测试
LIP 光谱仪的动态范围、成像速度和采样优于其他光谱仪
我们还将使用 IMS 或扫描方法等技术对多个活细胞进行成像。
这些实验将集中于动态生物系统的测试,
专门研究 [ATP]/[ADP] 比率、cAMP 信号传导和 Ca2+ 动力学。
我们还将根据蔡司的 LIP 结果进行定量评估。
LSM880、Optical Insights Spectral DV 商业系统和图像映射光谱测量
(IMS) 之前由项目 PI (Tkaczyk 博士) 开发。
项目成果
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