基于柔性机构的光学扫描系统与非线性光学内窥显微镜的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51375415
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0512.微纳机械系统
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Many breakthroughs in biology and medicine are driven by the advancement of new diagnostic tools. Meso- and microscale scanning and actuation technologies are the bottlenecks that limit the miniaturization of many high performance optical imaging systems such as a laser scanning two-photon microscope. This is attributed to the (1) limited microactuator performance and (2) limited range/stroke of silicon-based flexure mechanisms. This project will study the fundamental phenomena and physics of several microactuation mechanisms and develop a multi-variable parametric model. Based on the model, we will develop new meso-/microscale actuators and scanners that have 10 times the performance than the state-of-the-art devices. We will also develop new flexure mechanism and actuation technology based on metallic glasses that fundamentally overcome the elastic deformation limit of silicon-based devices. By integrating the aforementioned research results, we will miniaturize a macroscale two-photon microscope into endoscope format that significantly increases the performance of existing endoscope systems. Our new two-photon endomicroscope can generate real-time optical cross-section images from 0 - 500 microns in depth with subcellular resolution. Upon completion, the endomicroscope will be used to perform in vivo biological studies; for example, to track cells in internal organs including the spleen, the mesenteric lymph node, and the kidney. These experiments will validate the importance of new instrumentations for biological and medicinal research.
生物医学领域的许多突破都是以研究工具和诊疗工具的进步为前提,而中微尺度的驱动与扫描技术正是限制许多如双光子显微镜等高分辨率光学系统小型化的瓶颈。其关键点在于当前微驱动器的性能限制以及硅基挠曲器件的行程限制。为此本项目将深入研究微驱动技术的物理机制,建立更加准确与多参数化的物理模型。在此基础之上,将研发十倍于当前器件性能的中微尺度的精密驱动与扫描器件。同时,将研究以金属玻璃为材料制成的柔性机构的动力学及驱动原理,从根本物理机制上突破挠曲器件的行程限制。通过整合上述研究结果可将双光子显微镜小型化到内窥镜尺寸,大幅提升非线性光学内窥显微系统的性能,使其可以在不同深度上(0-500微米)实时获得亚细胞分辨率的光学切片图像。最后将尝试把该种内窥显微镜应用于活体生物的研究,例如在动物脾脏或肾脏内观察细胞等,以此验证该技术在生物医学研究领域的重要作用。

结项摘要

本项目“基于柔性机构的光学扫描系统与非线性光学内窥显微镜的研究” 在基金委的自助下,从2014年起至今,完成了设定的目标,取得了一系列预期的科研成果。通过开展本项目,获得了(1)可用与活体成像过程的新一代中微尺度的精密驱动与扫描器件的物理模型与设计依据;(2)可用于制造激光扫描机构的大行程挠曲器件的参数模型与方法;(3)高分辨率无创内窥扫描成像系统及设计方法。这些科学探索与发明可以显著地促进微驱动器、挠曲机制以及小尺寸扫描与定位技术的进步,为研发实用的新一代小尺寸扫描与定位器件打下了基础。通过填补实用的小尺寸驱动器与高度挠性轴承技术的缺失,提高了小尺寸驱动与定位器件的性能指标,进而将直接促进内窥显微成像、微米尺度光学校准与定位以及基于探针的微纳加工等领域的进步。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Microstructured optical fiber for multichannel sensing based on Fano resonance of the whispering gallery modes
基于回音壁模式法诺共振的多通道传感微结构光纤
  • DOI:
    10.1364/oe.25.000994
  • 发表时间:
    2017-01-23
  • 期刊:
    OPTICS EXPRESS
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Lin, Wei;Zhang, Hao;Liu, Yan-Ge
  • 通讯作者:
    Liu, Yan-Ge
Design of a tunable resonant micromirror
可调谐谐振微镜的设计
  • DOI:
    10.1016/j.sna.2015.08.010
  • 发表时间:
    2015-10
  • 期刊:
    Sensors and Actuators A-Physical
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Lee Feng-Yu;Zhou Xi;Yang Xue'en;Fang Weileun;Chen Shih-Chi
  • 通讯作者:
    Chen Shih-Chi
High-speed 3D imaging based on structured illumination and electrically tunable lens
基于结构照明和电可调镜头的高速3D成像
  • DOI:
    10.3788/col201715.090004
  • 发表时间:
    2017-09-10
  • 期刊:
    CHINESE OPTICS LETTERS
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Wang, Dongping;Meng, Yunlong;Chen, Shih-Chi
  • 通讯作者:
    Chen, Shih-Chi

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其他文献

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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