Ringraziamo P. P. Yeung per aver preparato l&#39;MCF-7 per noi. Questo lavoro è stato parzialmente sostenuto da sovvenzioni del Consiglio di Grant per la Ricerca della Regione Amministrazione Speciale di Hong Kong, Cina (progetto n. 17259316, 17207715, 17207714, 17205215 e HKU 720112E), il Programma di sostegno all&#39;innovazione e alla tecnologia (ITS / 090/14 ) E il Fondo di Sviluppo Universitario di HKU.

<ol>
	<li>Lau, A. K. S., Wong, T. T. W., Shum, H. C., Wong, K. K. Y., Tsia, K. K., Barteneva, N. S., Vorobjev, I. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Imaging Flow Cytometry: Methods and Protocols. , 23-45 (2016).</li><li>Goda, K., Tsia, K. 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R., Tsia, K. K., Jalali, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theory+of+amplified+dispersive+Fourier+transformation.">Theory of amplified dispersive Fourier transformation.</a> Physical Review A. 80 (4), 043821 (2009).</li><li>Goda, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+single-microparticle+imaging+flow+analyzer.">High-throughput single-microparticle imaging flow analyzer.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 109 (29), 11630-11635 (2012).</li><li>Lai, Q. T. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+time-stretch+imaging+flow+cytometry+for+multi-class+classification+of+phytoplankton.">High-throughput time-stretch imaging flow cytometry for multi-class classification of phytoplankton.</a> Opt. Express. 24 (25), 28170-28184 (2016).</li><li>Chen, C. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+Learning+in+Label-free+Cell+Classification.">Deep Learning in Label-free Cell Classification.</a> Sci Rep. 6, 21471 (2016).</li><li>Fard, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nomarski+serial+time-encoded+amplified+microscopy+for+high-speed+contrast-enhanced+imaging+of+transparent+media.">Nomarski serial time-encoded amplified microscopy for high-speed contrast-enhanced imaging of transparent media.</a> Biomed Opt Express. 2 (12), 3387-3392 (2011).</li><li>Lau, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interferometric+time-stretch+microscopy+for+ultrafast+quantitative+cellular+and+tissue+imaging+at+1+mum.">Interferometric time-stretch microscopy for ultrafast quantitative cellular and tissue imaging at 1 mum.</a> J Biomed Opt. 19 (7), 76001 (2014).</li><li>Mahjoubfar, A., Chen, C., Niazi, K. 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Quantum Electron. 20 (5), 384-389 (2014).</li><li>Wei, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Breathing+laser+as+an+inertia-free+swept+source+for+high-quality+ultrafast+optical+bioimaging.">Breathing laser as an inertia-free swept source for high-quality ultrafast optical bioimaging.</a> Opt. Lett. 39 (23), 6593-6596 (2014).</li><li>Xu, Y., Wei, X., Ren, Z., Wong, K. K. Y., Tsia, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafast+measurements+of+optical+spectral+coherence+by+single-shot+time-stretch+interferometry.">Ultrafast measurements of optical spectral coherence by single-shot time-stretch interferometry.</a> Sci Rep. 6, 27937 (2016).</li><li>Tsia, K. K., Goda, K., Capewell, D., Jalali, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+of+serial+time-encoded+amplified+microscope.">Performance of serial time-encoded amplified microscope.</a> Opt. Express. 18 (10), 10016-10028 (2010).</li><li>Alix-Panabi&#232;res, C., Pantel, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Challenges+in+circulating+tumour+cell+research.">Challenges in circulating tumour cell research.</a> Nat Rev Cancer. 14 (9), 623-631 (2014).</li><li>Kling, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Beyond+counting+tumor+cells.">Beyond counting tumor cells.</a> Nat Biotech. 30 (7), 578-580 (2012).</li><li>Hodgkinson, C. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tumorigenicity+and+genetic+profiling+of+circulating+tumor+cells+in+small-cell+lung+cancer.">Tumorigenicity and genetic profiling of circulating tumor cells in small-cell lung cancer.</a> Nat Med. 20 (8), 897-903 (2014).</li><li>Ozkumur, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inertial+focusing+for+tumor+antigen-dependent+and+-independent+sorting+of+rare+circulating+tumor+cells.">Inertial focusing for tumor antigen-dependent and -independent sorting of rare circulating tumor cells.</a> Sci Transl Med. 5 (179), (2013).</li><li>Hou, H. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+and+retrieval+of+circulating+tumor+cells+using+centrifugal+forces.">Isolation and retrieval of circulating tumor cells using centrifugal forces.</a> Scientific Reports. 3, 1259 (2013).</li><li>Karabacak, N. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=marker-free+isolation+of+circulating+tumor+cells+from+blood+samples.">marker-free isolation of circulating tumor cells from blood samples.</a> Nat. Protocols. 9 (3), 694-710 (2014).</li><li>Krebs, M. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+analysis+of+circulating+tumour+cells-biology+and+biomarkers.">Molecular analysis of circulating tumour cells-biology and biomarkers.</a> Nat Rev Clin Oncol. 11 (3), 129-144 (2014).</li><li>Wu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafast+Laser-Scanning+Time-Stretch+Imaging+at+Visible+Wavelengths.">Ultrafast Laser-Scanning Time-Stretch Imaging at Visible Wavelengths.</a> Light Sci Appl. , (2016).</li></ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ci sono diversi dettagli tecnici che richiedono un&#39;attenzione particolare durante l&#39;installazione del sistema ATOM. In primo luogo è indispensabile notare che l&#39;illuminazione spettrale codificata asimmetrica / obliqua potrebbe introdurre componenti di gradienti residui di fase ( ossia l&#39;effetto di ombra) nel contrasto di assorbimento e influenzare il miglioramento del contrasto gradiente di fase in ATOM. Pertanto, questo effetto dell&#39;illuminazione obliqua dovrebbe essere ridotto al minimo. In secondo luogo, va sottolineato che il sistema di multiplexing temporale o di interlazione temporale che comporta due repliche non comporta alcun compromesso significativo sulla velocità di imaging ( cioè può essere mantenuta la velocità di scansione di linea di&gt; MHz), dato che la larghezza temporale totale Di due repliche di raggio non supera un periodo di scansione di linea. In terzo luogo, la configurazione ottimale del modulo integrato di fibre dispersive e di amplificatori dipende dal guadagno mirato come specifica degli amplificatori disponibili. L&#39;amplificazione ottica è essentiaL al processo di allungamento del tempo per combattere la perdita ottica associata a GVD 22 . In linea di principio, può essere implementato da qualsiasi tipo di amplificatore ottico, preferibilmente nel formato in fibra, in modo tale che sia compatibile con il processo di allungamento temporale a fibra ( Figura 1b ). Esempi pratici di amplificatori ottici a fibre ottiche comprendono amplificatori a fibre ottiche a fibre ottiche (EDFA, per lunghezze d&#39;onda operative di ~ 1.500-1.600 nm), amplificatori a fibre ottiche doppiate a base di ytterbium (YDFA, per lunghezze d&#39;onda di funzionamento ~ 1.060 nm), amplificatori di fibra Raman, E amplificatori parametrici ottici in fibra ottica (FOPA; per ogni lunghezza d&#39;onda di funzionamento, in linea di principio, fintanto che è disponibile una sorgente laser a pompa). Anche il rumore dell&#39;amplificatore deve essere considerato attentamente nel disegno del modulo. La teoria dettagliata si può vedere nel Riferimento 8. Una configurazione comune potrebbe includere più amplificatori di fibre in cascata inseriti tra più segmenti di fibra dispersiva (ognuno ha una lunghezza di pochi chilometri). Per ATOM aNd in generale, il tipico guadagno ottico on-off dovrebbe essere di circa 20-30 dB. Va notato che l&#39;intervallo di lunghezze d&#39;onda di funzionamento è tipicamente limitato a ~ 800-1.550 nm, principalmente a causa della perdita di fibre ottiche estremamente elevate a lunghezze d&#39;onda più brevi ( cioè lunghezze d&#39;onda visibili). Pertanto, allo stesso modo della maggior parte delle dimostrazioni di imaging a tempo stretch, l&#39;ATOM a fibre non sarà immediatamente applicabile all&#39;immagine a fluorescenza dove le operazioni di luce visibile sono ancora in comune. Tuttavia, si noti che un concetto di stretching a tempo libero simile a quello del tempo, detto ritardo angolare-chirp-enhanced free space (FACED), è stato recentemente utilizzato per la scansione ultra-scansiva laser in ATOM, nonché per l&#39;imaging di fluorescenza A lunghezze d&#39;onda visibili 30 . Un altro parametro importante che richiede una considerazione sottile di progettazione è la risoluzione dell&#39;immagine. A differenza della microscopia leggera classica, l&#39;immagineLa risoluzione di ATOM e l&#39;imaging generale lungo l&#39;asse della doccia spettrale è regolata da tre regimi di limitazione 22 : (i) la risoluzione spaziale-dispersione limitata, che è correlata alla risoluzione spettrale della griglia di diffrazione, denotata come δ x spaziale ; (Ii) il limite di approssimazione in fase stazionaria, definito come l&#39;ambiguità del processo di mappatura della lunghezza d&#39;onda δ x SPA , che inversamente scala con la radice quadrata di GVD 22 ; E (iii) la risoluzione limitata di fotorivelatore δ x det , che descrive la larghezza di banda finita del fotorivelatore che potrebbe anche influenzare la risoluzione spaziale finale. In generale, il valore più grande tra questi tre parametri è definito come la risoluzione dell&#39;immagine di ATOM, δx ( cioè δx = max { δ x spaziale , δ <em&gt; X SPA , δ x det }). È sempre auspicabile garantire che la risoluzione finale sia limitata da spazi-dispersione ( vale a dire, δ x = δ x spaziale &gt; δ x SPA &gt; δ x det ). Pertanto, entrambi i GVD (punto 2.2.1.1) e la larghezza di banda (passo 2.3.5) del fotorivelatore devono essere sufficientemente elevati per soddisfare questa condizione. D&#39;altra parte, la risoluzione dell&#39;immagine lungo la direzione del flusso viene valutata dal limite di diffrazione. Questo è vero solo quando la condizione di campionamento di Nyquist è soddisfatta ( cioè la frequenza di ripetizione del laser (R, in Hz) e la portata delle cellule (F, in m / s) deve essere impostata in modo tale che la dimensione del pixel in La direzione del flusso è F / R &lt;2 δ y, dove δ y è la risoluzione di diffrazione limitata lungo la direzione del flusso). Si noti che le specifiche della griglia ( ad esempio, &lt;/ Em&gt; densità della scanalatura) e la lente obiettiva ( ad es. L&#39;apertura numerica (NA)) deve essere accuratamente progettata per adattarsi alla risoluzione mirata. Mentre la dimostrazione e il protocollo ATOM attuali dimostrano che l&#39;acquisizione dei dati avviene tramite oscilloscopio e l&#39;elaborazione dei dati viene seguita in modalità non in linea, è più favorevole ottenere in tempo reale, l&#39;acquisizione continua dei dati, l&#39;elaborazione e anche l&#39;analisi, in particolare sfruttando la capacità di raggiungere Le capacità di acquisizione delle immagini ultraveloci e ad alto contrasto portate da ATOM. A tal fine, si dovrebbe adottare un&#39;unità di elaborazione del segnale ad alte prestazioni e ad alta velocità, ad esempio un&#39;unità di elaborazione grafica (GPU) e / o un array di gate programmabili in campo (FPGA), che hanno dimostrato di avere la capacità di Ottenere un throughput di elaborazione dati fino a ~ 1-10 GB / s. Questo è compatibile con la capacità di campionamento ultra veloce di ATOM ( cioè ~ 10 GSa / s). L&#39;integrazione di ATOM e un&#39;elaborazione di dati ad alta velocità aIl ccelerator consente un nuovo paradigma negli studi biologici basati su dati, specialmente nell&#39;individuare l&#39;eterogeneità sconosciuta tra diverse singole cellule all&#39;interno di un&#39;enorme popolazione. Tale tecnologia potrebbe anche potenziare una nuova generazione di ricerche cliniche in cui rara, aberrante cellule durante il processo di malattia possono essere quantificate in modo etichettato.

L&#39;imaging ottico presenta un potente strumento e un test basato su cellule (quasi) non invasivo visualizza la distribuzione spaziale dettagliata di molti componenti cellulari / subcellulari, scoprendo così una moltitudine di firme morfologiche, biofisiche e biomolecolari delle cellule. Tuttavia, questa capacità di estrarre informazioni di contenuto elevato da singole cellule è stata generalmente compromessa quando una popolazione enorme e eterogenea di cellule doveva essere studiata. Ciò segna un comune compromesso nei test basati su cellule tra il throughput di misura e il contenuto. Un esempio notevole è che l&#39;aggiunta di capacità di imaging alla cytometria a flusso ha provocato un down-scaling del throughput di almeno 1-2 ordini di grandezza rispetto a quello dei citometri di flusso non-imaging classici. Sebbene possa offrire un&#39;analisi complessa morfologica delle singole cellule che non è possibile con i citometri standard di flusso 1 , la citometria a flusso di imaging generalmente manca di un throughput sufficiente a idImpongono l&#39;eterogeneità cellulare con elevata fiducia statistica. Ciò è necessario per nuove scoperte in biologia e per acquisire una comprensione della patogenesi delle malattie. La principale sfida tecnica è rappresentata dal limite di velocità inerente imposto dalle comuni strategie di imaging ottico: scansione a raggi laser ( ad es., Con specchi galvanometrici) e / o sensori di immagine ( ad es., Dispositivo accoppiato a carica (CCD) Ossido semiconduttore (CMOS)). La velocità di scansione laser è intrinsecamente limitata dall&#39;inerzia meccanica degli specchi di scansione, mentre la frequenza di fotogramma di CCD o CMOS è limitata dal compromesso fondamentale tra velocità di imaging e sensibilità ( vale a dire aumentando la frequenza del fotogramma porta a una sensibilità di rilevamento del segnale ridotta , e viceversa). Basato su un meccanismo di codifica dell&#39;immagine ultra-ottica e ultra-veloce, la visualizzazione ottica di time-stretch è stata dimostrata come una piattaforma attraente per il cyt di flusso di imaging ad alta velocitàSenza bisogno dei sensori di immagine convenzionali o scansione laser meccanica 2 , 3 . Le descrizioni dettagliate del principio di funzionamento dell&#39;immagine a tratti di tempo si trovano nei riferimenti 4 , 5 , 6 , 7 . In breve, è costituito da due passi di mappatura intercambiabili: (i) codifica spettrale (mappatura spazio-lunghezza d&#39;onda), in cui le coordinate spaziali del campione imaged vengono mappate a lunghezze d&#39;onda diverse attraverso lo spettro della trave 8 , 9 , E (ii) una trasformazione di Fourier dispersiva (mappatura della lunghezza d&#39;onda) 9 , in cui i componenti di lunghezza d&#39;onda dei singoli impulsi laser vengono trasformati (allungati) tramite dispersione di velocità di gruppo (GVD) in forme d&#39;onda temporali (a onda d&#39;onda). Un importanteLa caratteristica della ripresa temporale è l&#39;amplificazione ottica, che svolge un ruolo fondamentale nella lotta contro la perdita di sensibilità dovuta alla fotorivelazione ultra veloce e alla perdita di GVD, migliorando così il rapporto segnale / rumore (SNR) senza essere contaminati dal rumore del fotorivelatore 9 . Poiché ogni impulso laser codifica una linea di scansione del campione esaminato, ortogonale al flusso unidirezionale delle celle, una velocità di scansione efficace è determinata dalla velocità di ripetizione del laser, che è tipicamente oltre 10 MHz. Questa operazione ultra veloce consente di catturare immagini senza cifre a singola cella con un throughput di 10.000-100.000 celle / s ( vale a dire 10-100 volte superiori alla citometria di flusso di imaging convenzionale). Di conseguenza, l&#39;imaging temporale potrebbe trovare applicazioni uniche in screening ad alta velocità, a singola cellula, in particolare quando vi sia la necessità di identificare eterogeneità sconosciuta o cellule rari / aberranti all&#39;interno di una popolazione considerevole (da migliaia a milioni di persone). cel<html> Ls), quali rari screening delle cellule tumorali 10 o la classificazione micro-alghe 11 . L&#39;imaging a tratti di tempo si basa prevalentemente sulla cattura di immagini in campo luminoso (BF), da cui viene generato il contrasto dell&#39;immagine mediante la dispersione della luce e l&#39;assorbimento dalle cellule 2 , 3 , 9 , 10 , 11 . Tali funzionalità di imaging a singola cellula senza etichetta potrebbero escludere gli effetti nocivi associati alle etichette fluorescenti, come la citotossicità e la fotolibrazione, e tuttavia forniscono informazioni preziose per l&#39;analisi delle singole cellule basate sulla texture e sulla morfologia cellulare e sub cellula. Questi parametri senza etichetta sono dimostrati efficaci per la classificazione profonda delle immagini delle cellule, soprattutto quando è disponibile un&#39;enorme popolazione cellulare di 11 ,&quot;Xref&quot;&gt; 12. Tuttavia, in molte occasioni, l&#39;imaging BF non riesce a fornire un sufficiente contrasto per rivelare la morfologia dettagliata delle celle trasparenti senza etichetta. Sono state sviluppate diverse modalità di imaging senza etichette, a contrasto di fase e di allungamento del tempo per migliorare il contrasto dell&#39;immagine a velocità fotogrammi ultra veloci 13 , 14 e 15 . Tra queste tecniche, è stata sviluppata una microscopia ottica di rilevamento asimmetrico (ATOM) per rivelare il contrasto di fase (contrasto differenziale-interferenza-contrasto (DIC)) basato su un concetto simile alla fotografia Schlieren, Libera, ad alto contrasto di singole cellule ad una velocità microfluidica ultrasuoni (fino a 10 m / s) 16 . Questo effetto può essere facilmente generato mediante rilevamento o illuminazione obliqua bloccando parzialmente il percorso del fascio codificato in immagine o inclinando il fascio prima della fotodetazione. Un altro vantaggio di ATOM è il suo aPossibilità di acquisire simultaneamente due contrasti gradienti gradienti lungo orientamenti opposti. La sottrazione dell&#39;intensità e la somma di due immagini a contrasto contrario rappresentano rispettivamente il contrasto gradiente differenziale di fase e il contrasto di assorbimento dalla stessa linea di scansione. Questo lavoro presenta un protocollo dettagliato che descrive l&#39;implementazione di ATOM, tra cui la creazione dell&#39;installazione ottica, la preparazione del campione e l&#39;acquisizione e la visualizzazione di dati. In particolare, questo lavoro dimostra l&#39;operazione di ATOM con l&#39;imaging a cellule singole di cellule del sangue umano, cellule tumorali e fitoplancton (microalga). Ciò evidenzia l&#39;applicabilità dell&#39;ATOM alla citometria a flusso di imaging, non solo nell&#39;arena biomedica, ma anche nella ricerca sul marino e sul biocarburante 17 , 18 .

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="789">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:207px;">Nikon Plan Fluorite Physiology Objectives 40X</td>
			<td style="width:71px;">Nikon</td>
			<td style="width:119px;">MRF07420</td>
			<td style="width:393px;">Objective lens (Obj2)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Olympus Plan Fluorite Objective, 0.75 NA, 0.51 mm WD, 40X</td>
			<td style="width:71px;">Olympus</td>
			<td>RMS40X-PF</td>
			<td>Objective lens (Obj1)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">N-BK7 Plano-Convex Lenses</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs</td>
			<td>LA1145-C</td>
			<td>For relaying spectral shower</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:207px;">FC/APC Fiber Collimation Package</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:119px;">F220APC-1064</td>
			<td>For outputing and collecting laser pulses</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">Pellicle beamsplitter</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:119px;">BP145B3</td>
			<td>For making beam replica</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">Protected silver mirror</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:119px;">PF10-03-P01</td>
			<td>For reflecting light</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:207px;">800-1650nm 12GHz single mode DC-coupled NIR Photoreceiver</td>
			<td style="width:71px;">Newport</td>
			<td style="width:119px;">1544-B</td>
			<td>For converting light into electrical signal</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:207px;">Infiniium High-Performance Oscilloscope</td>
			<td style="width:71px;">Agilent</td>
			<td style="width:119px;">DSOX91604A</td>
			<td>To save the light-converted electrical signals</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">HI1060 optical fiber</td>
			<td style="width:71px;">Corning</td>
			<td style="width:119px;">HI1060</td>
			<td>Optical fiber for time-stretch</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:207px;">YTTERBIUM DOPED FIBER AMPLIFIER</td>
			<td style="width:71px;">Keopsys</td>
			<td style="width:119px;">KPS-STD-BT-YFA-37-BO-SM-111-FA-FA</td>
			<td>Optical in-line amplifier</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:207px;">Holographic grating</td>
			<td style="width:71px;">Wasatch Photonics</td>
			<td style="width:119px;">020305-6</td>
			<td>Grating</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:207px;">Infuse/Withdraw Syringe Pumps</td>
			<td style="width:71px;">Harvard Apparatus</td>
			<td style="width:119px;">PHD 2000</td>
			<td>Syringe pump for sample loading in micro-fluidic channels</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

microfluidic imaging flow cytometry by asymmetric-detection time-stretch optical microscopy (atom)

La scalabilità del numero di parametri misurabili, che consente l&#39;analisi multidimensionale dei dati e quindi risultati statistici di fiducia, è stata la principale tendenza nello sviluppo avanzato della cytometria a flusso. In particolare, l&#39;aggiunta di capacità di risoluzione ad alta risoluzione consente l&#39;analisi morfologica complessa delle strutture cellulari / sub-cellulari. Questo non è possibile con i citometri di flusso standard. Tuttavia, è utile per avanzare la nostra conoscenza delle funzioni cellulari e può beneficiare della ricerca sulla scienza della vita, della diagnostica clinica e del monitoraggio ambientale. Incorporare le capacità di imaging in cytometry di flusso compromette il throughput del dosaggio, soprattutto a causa delle limitazioni sulla velocità e la sensibilità nelle tecnologie della fotocamera. Per superare questa sfida di velocità o di throughput che affronta la citometria di flusso di imaging pur conservando la qualità dell&#39;immagine, è stata dimostrata la microscopia ottica di rilevazione di tempo (ATOM) di rilevamento asimmetrico per consentire l&#39;immaginazione ad alta contrastoCon una risoluzione subcellulare, con una velocità di imaging fino a 100.000 cellule / s. Sulla base del concetto di imaging della convenzionale imaging time-stretch, che si basa sulla codifica e il recupero dell&#39;immagine ottica in tutto l&#39;ottica mediante l&#39;uso di impulsi laser a banda larga ultra-veloce, ATOM migliora ulteriormente le prestazioni dell&#39;immagine migliorando il contrasto dell&#39;immagine delle cellule non-etichettate / non colorate. Ciò è ottenuto accedendo alle informazioni di gradiente delle cellule delle cellule, che sono codificate in modo spettrale in impulsi a banda larga single-shot. Di conseguenza, ATOM è particolarmente vantaggioso nelle misurazioni ad alta velocità della morfologia e della texture delle singole cellule - informazioni che indicano tipi di cellule, stati e perfino funzioni. In definitiva, questo potrebbe diventare una potente piattaforma di citometria a flusso di imaging per la fenotipizzazione biofisica delle cellule, completando l&#39;attuale stato di avanzamento dei test biochimici-marcatori cellulari. Questo lavoro descrive un protocollo per stabilire i moduli chiave di un sistema ATOM (da frontend ottico a dati pRocessing e visualization backend), così come il flusso di lavoro della citometria a flusso di imaging basato su ATOM, utilizzando le cellule umane e le microalghe come esempi.

<html> Questo lavoro illustra due dimostrazioni di immagini a singola cellula di ATOM: una con cellule di mammiferi (cellule mononucleate di sangue periferico umano umano (PBMC) e cellule tumorali del seno (MCF-7)) e un altro con fitoplancton (Scenedesmus e Chlamydomonas). Il primo esperimento è stato motivato dal crescente interesse per la biopsia liquida per la rilevazione, l&#39;enumerazione e la caratterizzazione delle cellule tumorali circolanti (CTC) nel sangue 23 . La capacità di misurare i CTC diffusi dai siti tumorali primari al flusso sanguigno consente di esaminare la progressione del cancro metastatico 24 , 25 . Tuttavia, nelle analisi CTC esistono sfide: (i) il conteggio CTC è significativamente inferiore alla quantità esorbitante di cellule del sangue nel sangue intero. I metodi attuali di identificazione e recupero dei CTC riguardano principalmente passaggi di arricchimento e separazione delle cellule<html> Class = &quot;xref&quot;&gt; 26 , 27 , 28 . Tuttavia, lo sfondo contaminante delle cellule del sangue e / o la vitalità dei CTC arricchiti rimangono una preoccupazione per l&#39;analisi molecolare successiva ( ad es. Sequenziamento di RNA) 29 . Ii) i CTC sono altamente eterogenei in termini di firme biofisiche e biomolecolari, limitando l&#39;efficienza dell&#39;arricchimento e del rilevamento del CTC. A tal fine, la citometria a flusso di imaging senza etichette con un elevato throughput di immagini è uno strumento accattivante che consente l&#39;imaging diretto e l&#39;identificazione dei CTC all&#39;interno di un&#39;enorme popolazione di cellule del sangue, riducendo al minimo o addirittura superando le fasi di arricchimento. Il secondo esperimento è particolarmente importante per la caratterizzazione di fitoplancton su larga scala, che può influenzare i progressi nelle scienze ambientali ( ad esempio, la rilevazione di specie di fioritura algale dannosa (HAB)S = &quot;xref&quot;&gt; 29 e l&#39;identificazione delle specie microalgiche come fonti di biodiesel rinnovabili) 17 . Attivato da ATOM, la capacità di immagini ad alta produttività e ad alta contrasto di una singola cellula di fitoplancton potrebbe essere utile per rivelare la complessa eterogeneità delle dimensioni, della struttura e della morfologia tra diversi generi e specie. La figura 3 mostra le immagini delle cellule di mammiferi, MCF-7 e PBMC (che fluiscono ad una velocità di ~ 10 m / s), così come microalghe, Scenedesmus e Chlamydomonas (che scorrono ad una velocità di ~ 2 m / s) . In tutti e quattro i casi, i due contrasti a gradi gradi opposti sono stati ottenuti dai due segnali rilevati time-multiplex, asimmetricamente rilevati (descritti nel punto 2.3). Entrambi presentano un aspetto pseudo-tridimensionale, simile alle immagini DIC, ciascuna delle quali presenta due orientamenti opposti opposti (colonne 1 e 2 della Figura 3a <stroNg&gt; -d). Valutando la somma e la differenza di intensità pixel di queste due immagini ATOM a contrasto contrario, è stato possibile ottenere contemporaneamente due contrasti ATOM aggiuntivi ( cioè, solo i contrasti gradienti di differenza differenziale di assorbimento e potenziato, le colonne 3 e 4 della figura 3a -d ). Tieni presente che non solo ATOM senza etichetta rivelano le immagini a singola cella senza sfocatura, ma anche caratterizzano le strutture cellulari con un elevato contrasto. Soprattutto, i vacuoles, il pyrenoid e la flagella nelle microalghe possono essere chiaramente visualizzati in Figura 3 . Questo attributo di immagine consente in modo critico l&#39;estrazione di un insieme ricco di identificatori derivanti dalle texture / morfologie intrinseche cellulari e subcellulari per la classificazione automatizzata delle immagini. Questo lavoro dimostra che le proprietà biofisiche, come la circolarità delle cellule e le dimensioni delle cellule, possono essere utilizzate<html> R la classificazione di MCF-7 e PBMC. Si noti che due campioni sono osservati nel campione MCF-7. La disponibilità di immagini ad alto contrasto per tutti i punti dati ci permette di verificare che uno dei cluster corrisponda a frammenti / detriti ( Figura 4a ). È stata inoltre eseguita una classificazione simile tra due specie di fitoplancton basate sulle immagini ATOM. Qui i risultati della classificazione vengono presentati in una forma di un diagramma di dispersione 2D visualizzata dall&#39;interfaccia utente personalizzata ( Figura 4 ). Ogni punto di dati annotato nella trama di dispersione, corrispondente a ciascuna cella, può essere ulteriormente esplorato con diversi parametri derivanti da ATOM. La corrispondente immagine ATOM può anche essere visualizzata in modo interattivo direttamente sulla trama. Il gating manuale è supportato anche in questa interfaccia di visualizzazione per facilitare ulteriormente la classificazione e l&#39;analisi. Iles / ftp_upload / 55840 / 55840fig3.jpg &quot;/&gt; Figura 3: Cella di immagini ATOM di microalga e cellule di mammiferi ad una velocità di flusso ultra-veloce (~ 2-10 m / s). (A) Scenedesmus; B ) Chlamydomonas; C ) cellule tumorali del seno, MCF-7; E ( d ) PBMC umano. I Scenedesmus e Chlamydomonas sono scesi a ~ 2 m / s mentre MCF-7 e PBMC sono scesi a 10 m / s. Le due colonne a sinistra (colonne 1 e 2) per ciascun tipo di cella rappresentano due contrasti a gradi gradi opposti. Le colonne 3 e 4 rappresentano rispettivamente il contrasto di assorbimento e il differenziale differenziale differenziato (aumentato). Barre di scala = 20 μm (in rosso). <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55840/55840fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55840/55840fig4.jpg" /> Fi4: un&#39;interfaccia utente grafica per l&#39;analisi citometrica basata su immagini ATOM. In questa interfaccia, l&#39;utente può eseguire classificazioni e analisi di tipo cellulare definendo diversi parametri di cella ( ad es. Dimensioni delle celle, circolarità, densità di assorbimento, ecc. ) Derivanti dalle immagini ATOM. Il risultato può essere rappresentato in una trama di dispersione visualizzata nel pannello centrale. È possibile accedere e controllare varie opzioni di visualizzazione, tra cui modificare i parametri e la scalatura per gli assi x e y (pulsanti dei parametri degli assi X e Y) e commutare tra i set di dati (pulsante Dataset). Le informazioni sulla cella dettagliate (scheda Informazioni sulla cella) possono essere lette facendo scorrere su un determinato punto dati. Per abilitare la navigazione rapida, l&#39;utente può cambiare in un&#39;altra modalità di visualizzazione e visualizzare contemporaneamente tutte le immagini sullo scatterplot nel pannello centrale (pulsante di visualizzazione). Possono essere eseguiti anche ganci manuali per ulteriori analisi. I punti di dati gialli rappresentano il campione di cellule MCF-7 (in ( a &lt;/ Strong&gt;)) e Scenedesmus (SCE) (in ( b )), mentre i punti dati rossi rappresentano il campione umano PBMC (in (a)) e Chlamydomonas (CHA) (in (b)). <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55840/55840fig4large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

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Microfluidic Imaging Flow Cytometry by Asymmetric-detection Time-stretch Optical Microscopy ATOM

Questo protocollo descrive l&#39;implementazione di un sistema di microscopia ottica a tempo determinato di rilevamento asimmetrico per l&#39;imaging a celle singole in flusso microfluidico ultravioletto e le sue applicazioni nella citometria a flusso di immagini.

Citometria del flusso microfluidico di imaging mediante rilevazione asimmetrica Microscopia ottica di stretching (ATOM)

Scaling the number of measurable parameters, which allows for multidimensional data analysis and thus higher-confidence statistical results, has been the ...

microfluidic-imaging-flow-cytometry-asymmetric-detection-time-stretch

Nanyang Technological University

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Electrical Engineering

Engineering

Unit 1

Microfluidic Imaging Flow Cytometry by Asymmetric-detection Time-stretch Optical Microscopy (ATOM)

Operational Amplifiers

SCIENTISTS IN ACTION

10.2K Views.  The University of Hong Kong.  Questo protocollo descrive l'implementazione di un sistema di microscopia ottica a tempo determinato di rilevamento asimmetrico per l'imaging a celle singole in flusso microfluidico ultravioletto e le sue applicazioni nella citometria a flusso di immagini. 

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Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe their electromagnetic properties to the structure of their constituents, instead of the atoms that compose them. For example, sub-wavelength metal wires can be arranged to possess an effective electric permittivity that is either positive or negative at a given frequency, in contrast to the metals themselves 2. This unprecedented control over the behaviour of light can potentially lead to a number of novel devices, such as invisibility cloaks 3, negative refractive index materials 4, and lenses that resolve objects below the diffraction limit 5. However, metamaterials operating at optical, mid-infrared and terahertz frequencies are conventionally made using nano- and micro-fabrication techniques that are expensive and produce samples that are at most a few centimetres in size 6-7. Here we present a fabrication method to produce hundreds of meters of metal wire metamaterials in fiber form, which exhibit a terahertz plasmonic response 8. We combine the stack-and-draw technique used to produce microstructured polymer optical fiber 9 with the Taylor-wire process 10, using indium wires inside polymethylmethacrylate (PMMA) tubes. PMMA is chosen because it is an easy to handle, drawable dielectric with suitable optical properties in the terahertz region; indium because it has a melting temperature of 156.6 &deg;C which is appropriate for codrawing with PMMA. We include an indium wire of 1 mm diameter and 99.99% purity in a PMMA tube with 1 mm inner diameter (ID) and 12 mm outside diameter (OD) which is sealed at one end. The tube is evacuated and drawn down to an outer diameter of 1.2 mm. The resulting fiber is then cut into smaller pieces, and stacked into a larger PMMA tube. This stack is sealed at one end and fed into a furnace while being rapidly drawn, reducing the diameter of the structure by a factor of 10, and increasing the length by a factor of 100. Such fibers possess features on the micro- and nano- scale, are inherently flexible, mass-producible, and can be woven to exhibit electromagnetic properties that are not found in nature. They represent a promising platform for a number of novel devices from terahertz to optical frequencies, such as invisible fibers, woven negative refractive index cloths, and super-resolving lenses.

Metamaterials at terahertz frequencies offer unique opportunities, but are challenging to fabricate in bulk. We adapt the fabrication procedure for microstructured polymer optical fibers to inexpensively fabricate metamaterials potentially on an industrial scale. We produce polymethylmethacrylate fibers containing ~10 &mu;m diameter indium wires separated by ~100 &mu;m, which exhibit a terahertz plasmonic response.

Metamateriali Realizzazione tramite il metodo di disegno fibra

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe ...

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Determining 3D Flow Fields via Multi-camera Light Field Imaging

In the field of fluid mechanics, the resolution of computational schemes has outpaced experimental methods and widened the gap between predicted and observed phenomena in fluid flows. Thus, a need exists for an accessible method capable of resolving three-dimensional (3D) data sets for a range of problems. We present a novel technique for performing quantitative 3D imaging of many types of flow fields. The 3D technique enables investigation of complicated velocity fields and bubbly flows. Measurements of these types present a variety of challenges to the instrument. For instance, optically dense bubbly multiphase flows cannot be readily imaged by traditional, non-invasive flow measurement techniques due to the bubbles occluding optical access to the interior regions of the volume of interest. By using Light Field Imaging we are able to reparameterize images captured by an array of cameras to reconstruct a 3D volumetric map for every time instance, despite partial occlusions in the volume. The technique makes use of an algorithm known as synthetic aperture (SA) refocusing, whereby a 3D focal stack is generated by combining images from several cameras post-capture 1. Light Field Imaging allows for the capture of angular as well as spatial information about the light rays, and hence enables 3D scene reconstruction. Quantitative information can then be extracted from the 3D reconstructions using a variety of processing algorithms. In particular, we have developed measurement methods based on Light Field Imaging for performing 3D particle image velocimetry (PIV), extracting bubbles in a 3D field and tracking the boundary of a flickering flame. We present the fundamentals of the Light Field Imaging methodology in the context of our setup for performing 3DPIV of the airflow passing over a set of synthetic vocal folds, and show representative results from application of the technique to a bubble-entraining plunging jet.

A technique for performing quantitative three-dimensional (3D) imaging for a range of fluid flows is presented. Using concepts from the area of Light Field Imaging, we reconstruct 3D volumes from arrays of images. Our 3D results span a broad range including velocity fields and multi-phase bubble size distributions.

Determinazione campi di flusso 3D tramite multi-camera campo di luce Imaging

In the field of fluid mechanics, the resolution of computational schemes has outpaced experimental methods and widened the gap between predicted and ...

Optical Trapping of Nanoparticles

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping and manipulating small biological particles. Ashkin and co-workers first demonstrated optical tweezers using a single focused beam1. The single beam trap can be described accurately using the perturbative gradient force formulation in the case of small Rayleigh regime particles1. In the perturbative regime, the optical power required for trapping a particle scales as the inverse fourth power of the particle size. High optical powers can damage dielectric particles and cause heating. For instance, trapped latex spheres of 109 nm in diameter were destroyed by a 15 mW beam in 25 sec1, which has serious implications for biological matter2,3.
A self-induced back-action (SIBA) optical trapping was proposed to trap 50 nm polystyrene spheres in the non-perturbative regime4. In a non-perturbative regime, even a small particle with little permittivity contrast to the background can influence significantly the ambient electromagnetic field and induce a large optical force. As a particle enters an illuminated aperture, light transmission increases dramatically because of dielectric loading. If the particle attempts to leave the aperture, decreased transmission causes a change in momentum outwards from the hole and, by Newton's Third Law, results in a force on the particle inwards into the hole, trapping the particle. The light transmission can be monitored; hence, the trap can become a sensor. The SIBA trapping technique can be further improved by using a double-nanohole structure.
The double-nanohole structure has been shown to give a strong local field enhancement5,6. Between the two sharp tips of the double-nanohole, a small particle can cause a large change in optical transmission, thereby inducing a large optical force. As a result, smaller nanoparticles can be trapped, such as 12 nm silicate spheres7 and 3.4 nm hydrodynamic radius bovine serum albumin proteins8. In this work, the experimental configuration used for nanoparticle trapping is outlined. First, we detail the assembly of the trapping setup which is based on a Thorlabs Optical Tweezer Kit. Next, we explain the nanofabrication procedure of the double-nanohole in a metal film, the fabrication of the microfluidic chamber and the sample preparation. Finally, we detail the data acquisition procedure and provide typical results for trapping 20 nm polystyrene nanospheres.

The following setup approach details low power optical trapping of dielectric nanoparticles using a double-nanohole in metal film.

Trapping ottica di nanoparticelle

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping ...

Atom Probe Tomography Studies on the Cu(In,Ga)Se2 Grain Boundaries

Compared with the existent techniques, atom probe tomography is a unique technique able to chemically characterize the internal interfaces at the nanoscale and in three dimensions. Indeed, APT possesses high sensitivity (in the order of ppm) and high spatial resolution (sub nm).
Considerable efforts were done here to prepare an APT tip which contains the desired grain boundary with a known structure. Indeed, site-specific sample preparation using combined focused-ion-beam, electron backscatter diffraction, and transmission electron microscopy is presented in this work. This method allows selected grain boundaries with a known structure and location in Cu(In,Ga)Se2 thin-films to be studied by atom probe tomography.
Finally, we discuss the advantages and drawbacks of using the atom probe tomography technique to study the grain boundaries in Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cells.

Atom Probe Tomography Studies on the CuIn,GaSe2 Grain Boundaries

In this work, we describe the use of the atom-probe tomography technique for studying the grain boundaries of the absorber layer in a CIGS solar cell. A novel approach to prepare the atom probe tips containing the desired grain boundary with a known structure is also presented here.

Atom Probe Studi tomografia sul Cu (In, Ga) se<sub&gt; 2</sub&gt; Bordi di grano

Compared with the existent techniques, atom probe tomography is a unique technique able to chemically characterize the internal interfaces at the ...

Analyzing the Movement of the Nauplius 'Artemia salina' by Optical Tracking of Plasmonic Nanoparticles

We demonstrate how optical tweezers may provide a sensitive tool to analyze the fluidic vibrations generated by the movement of small aquatic organisms. A single gold nanoparticle held by an optical tweezer is used as a sensor to quantify the rhythmic motion of a Nauplius larva (Artemia salina) in a water sample. This is achieved by monitoring the time dependent displacement of the trapped nanoparticle as a consequence of the Nauplius activity. A Fourier analysis of the nanoparticle&#39;s position then yields a frequency spectrum that is characteristic to the motion of the observed species. This experiment demonstrates the capability of this method to measure and characterize the activity of small aquatic larvae without the requirement to observe them directly and to gain information about the position of the larvae with respect to the trapped particle. Overall, this approach could give an insight on the vitality of certain species found in an aquatic ecosystem and could expand the range of conventional methods for analyzing water samples.

Analyzing the Movement of the Nauplius 'Artemia salina' by Optical Tracking of Plasmonic Nanoparticles

We use optical tracking of plasmonic nanoparticles to probe and characterize the frequency movements of aquatic organisms.

Analizzando il movimento del Nauplius &#39;<em&gt; Artemia salina</em&gt; &#39;Di monitoraggio ottico di nanoparticelle plasmoniche

We demonstrate how optical tweezers may provide a sensitive tool to analyze the fluidic vibrations generated by the movement of small aquatic organisms. A ...

Coherent anti-Stokes Raman Scattering (CARS) Microscopy Visualizes Pharmaceutical Tablets During Dissolution

Traditional pharmaceutical dissolution tests determine the amount of drug dissolved over time by measuring drug content in the dissolution medium. This method provides little direct information about what is happening on the surface of the dissolving tablet. As the tablet surface composition and structure can change during dissolution, it is essential to monitor it during dissolution testing. In this work coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy is used to image the surface of tablets during dissolution while UV absorption spectroscopy is simultaneously providing inline analysis of dissolved drug concentration for tablets containing a 50% mixture of theophylline anhydrate and ethyl cellulose. The measurements showed that in situ CARS microscopy is capable of imaging selectively theophylline in the presence of ethyl cellulose. Additionally, the theophylline anhydrate converted to theophylline monohydrate during dissolution, with needle-shaped crystals growing on the tablet surface during dissolution. The conversion of theophylline anhydrate to monohydrate, combined with reduced exposure of the drug to the flowing dissolution medium resulted in decreased dissolution rates. Our results show that in situ CARS microscopy combined with inline UV absorption spectroscopy is capable of monitoring pharmaceutical tablet dissolution and correlating surface changes with changes in dissolution rate.

Coherent anti-Stokes Raman Scattering CARS Microscopy Visualizes Pharmaceutical Tablets During Dissolution

Coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) microscopy is combined with an intrinsic flow-through dissolution setup to allow in situ and real-time visualization of the surface of pharmaceutical tablets undergoing dissolution. Using this custom-built setup, it is possible to correlate CARS videos with drug dissolution profiles recorded using inline UV absorption spectroscopy.

Coerenti anti-Stokes Raman Scattering (CARS) Microscopia visualizza farmaceutici compresse durante la dissoluzione

Traditional pharmaceutical dissolution tests determine the amount of drug dissolved over time by measuring drug content in the dissolution medium. This ...

Writing Bragg Gratings in Multicore Fibers

Fiber Bragg gratings in multicore fibers can be used as compact and robust filters in astronomical and other research and commercial applications. Strong suppression at a single wavelength requires that all cores have matching transmission profiles. These gratings cannot be inscribed using the same method as for single-core fibers because the curved surface of the cladding acts as a lens, focusing the incoming UV laser beam and causing variations in exposure between cores. Therefore we use an additional optical element to ensure that the beam shape does not change while passing through the cross-section of the multicore fiber. This consists of a glass capillary tube which has been polished flat on one side, which is then placed over the section of the fiber to be inscribed. The laser beam enters the fiber through the flat surface of the capillary tube and hence maintains its original dimensions. This paper demonstrates the improvements in core-to-core uniformity for a 7-core fiber using this method. The technique can be generalized to larger multicore fibers.

We describe a technique for inscribing identical fiber Bragg gratings into each core of a multicore fiber. This is achieved by introducing an additional surface into the optical path to mitigate lensing by the curved surface of the fiber cladding.

Scrivendo di Bragg in fibra Multicore

Fiber Bragg gratings in multicore fibers can be used as compact and robust filters in astronomical and other research and commercial applications. Strong ...

Dynamic Pore-scale Reservoir-condition Imaging of Reaction in Carbonates Using Synchrotron Fast Tomography

Underground storage permanence is a major concern for carbon capture and storage. Pumping CO2 into carbonate reservoirs has the potential to dissolve geologic seals and allow CO2 to escape. However, the dissolution processes at reservoir conditions are poorly understood. Thus, time-resolved experiments are needed to observe and predict the nature and rate of dissolution at the pore scale. Synchrotron fast tomography is a method of taking high-resolution time-resolved images of complex pore structures much more quickly than traditional &#181;-CT. The Diamond Lightsource Pink Beam was used to dynamically image dissolution of limestone in the presence of CO2-saturated brine at reservoir conditions. 100 scans were taken at a 6.1 &#181;m resolution over a period of 2 hours. The images were segmented and the porosity and permeability were measured using image analysis and network extraction. Porosity increased uniformly along the length of the sample; however, the rate of increase of both porosity and permeability slowed at later times.

Synchrotron fast tomography was used to dynamically image dissolution of limestone in the presence of CO2-saturated brine at reservoir conditions. 100 scans were taken at a 6.1 &#181;m resolution over a period of 2 h.

Dinamico Pore scala Reservoir-condizione Imaging di Reazione a Carbonati Utilizzando sincrotrone tomografia veloce

Underground storage permanence is a major concern for carbon capture and storage. Pumping CO2 into carbonate reservoirs has the potential to dissolve ...

Novel Photoacoustic Microscopy and Optical Coherence Tomography Dual-modality Chorioretinal Imaging in Living Rabbit Eyes

Photoacoustic ocular imaging is an emerging ophthalmic imaging technology that can noninvasively visualize ocular tissue by converting light energy into sound waves and is currently under intensive investigation. However, most reported work to date is focused on the imaging of the posterior segment of the eyes of small animals, such as rats and mice, which poses challenges for clinical human translation due to small eyeball sizes. This manuscript describes a novel photoacoustic microscopy (PAM) and optical coherence tomography (OCT) dual-modality system for posterior segment imaging of the eyes of larger animals, such as rabbits. The system configuration, system alignment, animal preparation, and dual-modality experimental protocols for in vivo, noninvasive, label-free chorioretinal imaging in rabbits are detailed. The effectiveness of the method is demonstrated through representative experimental results, including retinal and choroidal vasculature obtained by the PAM and OCT. This manuscript provides a practical guide to reproducing the imaging results in rabbits and advancing photoacoustic ocular imaging in larger animals.

This manuscript describes the novel setup and operating procedure of a photoacoustic microscopy and optical coherence tomography dual-modality system for noninvasive, label-free chorioretinal imaging of larger animals, such as rabbits.

Romanzo fotoacustico microscopia e tomografia a coerenza ottica doppia modalità coroidoretinica Imaging in vita gli occhi dei conigli

Photoacoustic ocular imaging is an emerging ophthalmic imaging technology that can noninvasively visualize ocular tissue by converting light energy into ...

Generation of Size-controlled Poly (ethylene Glycol) Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

Uniform and size-controllable poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) droplets could be produced via the flow focusing process in a microfluidic device. This paper proposes a semi-three-dimensional (semi-3D) flow-focusing microfluidic chip for droplet formation. The polydimethylsiloxane (PDMS) chip was fabricated using the multi-layer soft lithography method. Hexadecane containing surfactant was used as the continuous phase, and PEGDA with the ultraviolet (UV) photo-initiator was the dispersed phase. Surfactants allowed the local surface tension to drop and formed a more cusped tip which promoted breaking into tiny micro-droplets. As the pressure of dispersed phase was constant, the size of droplets became smaller with increasing continuous phase pressure before dispersed phase flow was broken off. As a result, droplets with size variation from 1 &#181;m to 80 &#181;m in diameter could be selectively achieved by changing the pressure ratio in two inlet channels, and the average coefficient of variation was estimated to be below 7%. Furthermore, droplets could turn into micro-beads by UV exposure for photo-polymerization. Conjugating biomolecules on such micro-beads surface have many potential applications in the fields of biology and chemistry.

Generation of Size-controlled Poly ethylene Glycol Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

Here, we present a protocol to illustrate the fabrication processes and verifying experiments of a semi-three-dimensional (semi-3D) flow-focusing microfluidic chip for droplet formation.

Generazione di dimensione controllata poli (glicol etilenico) diacrilato goccioline tramite dispositivi microfluidici concentrandosi flusso Semi-3-dimensionale

Uniform and size-controllable poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) droplets could be produced via the flow focusing process in a microfluidic device. ...