私たちのためにMCF-7を準備してくれたP. Yeung氏に感謝します。この作業は、香港特別行政区の研究助成審議会（プロジェクト番号17259316,17207715,17207714,17205215、およびHKU 720112E）、イノベーションおよび技術支援プログラム（ITS / 090/14 ）、およびHKUの大学開発基金。

<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. 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=Serial+time-encoded+amplified+imaging+for+real-time+observation+of+fast+dynamic+phenomena.">Serial time-encoded amplified imaging for real-time observation of fast dynamic phenomena.</a> Nature. 458 (7242), 1145-1149 (2009).</li><li>Goda, 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=Dispersive+Fourier+transformation+for+fast+continuous+single-shot+measurements.">Dispersive Fourier transformation for fast continuous single-shot measurements.</a> Nat Photon. 7 (2), 102-112 (2013).</li><li>Lau, A. K., Shum, H. C., Wong, K. K., 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=Optofluidic+time-stretch+imaging+-+an+emerging+tool+for+high-throughput+imaging+flow+cytometry.">Optofluidic time-stretch imaging - an emerging tool for high-throughput imaging flow cytometry.</a> Lab Chip. 16 (10), 1743-1756 (2016).</li><li>Lau, A. K. S., Tang, A. H. L., Xu, J., Wong, X. W., Y, K. K., 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=Optical+Time+Stretch+for+High-Speed+and+High-Throughput+Imaging+-+From+Single-Cell+to+Tissue-Wide+Scales.">Optical Time Stretch for High-Speed and High-Throughput Imaging - From Single-Cell to Tissue-Wide Scales.</a> IEEE J. Sel. Top. in Quant. Electron. 22 (4), (2016).</li><li>Lei, C., Guo, B., Cheng, Z., Goda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+time-stretch+imaging:+Principles+and+applications.">Optical time-stretch imaging: Principles and applications.</a> Appl Phys Rev. 3 (1), 011102 (2016).</li><li>Lei, C., Guo, B., Cheng, Z., Goda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+time-stretch+imaging:+Principles+and+applications.">Optical time-stretch imaging: Principles and applications.</a> Applied Physics Reviews. 3 (011102), (2016).</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>Goda, K., Solli, D. 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. R., Rabizadeh, S., 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=Label-free+high-throughput+cell+screening+in+flow.">Label-free high-throughput cell screening in flow.</a> Biomed Opt Express. 4 (9), 1618-1625 (2013).</li><li>Wong, T. T., 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=Asymmetric-detection+time-stretch+optical+microscopy+(ATOM)+for+ultrafast+high-contrast+cellular+imaging+in+flow.">Asymmetric-detection time-stretch optical microscopy (ATOM) for ultrafast high-contrast cellular imaging in flow.</a> Sci Rep. 4, 3656 (2014).</li><li>Mata, T. M., Martins, A. A., Caetano, N. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microalgae+for+biodiesel+production+and+other+applications:+A+review.">Microalgae for biodiesel production and other applications: A review.</a> Renew Sustainable Energy Rev. 14 (1), 217-232 (2010).</li><li>Irigoien, X., Huisman, J., Harris, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+biodiversity+patterns+of+marine+phytoplankton+and+zooplankton.">Global biodiversity patterns of marine phytoplankton and zooplankton.</a> Nature. 429 (6994), 863-867 (2004).</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=Coherent+Laser+Source+for+High+Frame-Rate+Optical+Time-Stretch+Microscopy+at+1.0+&#181;m.">Coherent Laser Source for High Frame-Rate Optical Time-Stretch Microscopy at 1.0 &#181;m.</a> IEEE J. Sel. Top. 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>

著者は何も開示することはない。

ATOMシステムのセットアップ中に特別な注意が必要な技術的な詳細がいくつかあります。第1に、非対称/斜めのスペクトル符号化された照明が、吸収コントラストにおける残留位相勾配成分（ すなわち、シャドーイング効果）を導入し、ATOMにおける位相勾配コントラストの増強に影響を及ぼす可能性があることに留意することが重要である。したがって、斜め照明のこの効果は最小限に抑えられるべきである。第2に、2つのレプリカを含む時間多重化または時間インターリーブ方式が画像化速度に大きな妥協をもたらさないことが強調されるべきである（ すなわち、 &gt; MHzのライン走査速度が依然として維持され得る） 2つのビームレプリカのうちの1つは、1つのライン走査期間を超えない。第3に、分散ファイバおよび増​​幅器の統合モジュールの最適な構成は、利用可能な増幅器の仕様としての目標利得に依存する。光増幅は本質であるGVD22に関連する光損失に対処するために、時間ストレッチのプロセスにかけられる。原理的には、ファイバベースの時間ストレッチプロセス（ 図1b ）と互換性があるように、好ましくはファイバフォーマットの任意のタイプの光増幅器によって実施することができる。光ファイバベースの光増幅器の実用例には、エルビウムドープファイバ増幅器（EDFA;約1,500-1,600nmの動作波長）、イッテルビウムドープファイバ増幅器（YDFA、約1,060nmの動作波長）、ファイバラマン増幅器、 （FOPA;原則として、ポンプレーザ源が利用可能である限り、任意の動作波長に対して）光ファイバパラメトリック増幅器が含まれる。また、アンプのノイズもモジュール設計において注意深く考慮する必要があります。詳細な理論は参考文献8に見ることができる。共通の構成は、複数の分散ファイバセグメント（それぞれ数キロメートルの長さを有する）の間に挿入された複数の/カスケードファイバ増幅器を含むことができる。 ATOMの場合一般に、時間 - ストレッチイメージングでは、典型的なオン - オフ光パワー利得は約20-30dBであるべきである。主に、より短い波長（ すなわち可視波長）での光ファイバ損失が非常に高いため、動作波長範囲は約800〜1,550nmに制限されることに留意されたい。したがって、大部分のタイムストレッチイメージングのデモンストレーションと同様に、 ファイバーベースの ATOMは、可視光操作が依然として普及している蛍光イメージングにすぐには適用できません。それにもかかわらず、自由空間角度チャープ増強遅延（FACED）と呼ばれる時間ストレッチに似た自由空間パルスストレッチコンセプトが、ATOMにおける超高速レーザー走査イメージング、ならびに蛍光イメージング可視波長30である 。 微妙な設計の考慮を必要とするもう1つの重要なパラメータは画像解像度である。古典的な光学顕微鏡法とは異なり、画像ATOMの分解能およびスペクトルシャワー軸に沿った一般的な時間 - ストレッチ画像化は、3つの制限領域22によって支配される：（i）回折格子のスペクトル解像度に関連する空間分散制限分解能、 δx 空間 ; （ii）GVD22の平方根と逆比例する波長 - 時間マッピングプロセスδx SPAのあいまいさとして定義される定常相近似限度; （iii）最終的な空間分解能にも影響する可能性のある光検出器の有限帯域幅を表す光検出器限定分解能δx det 。一般に、これらの3つのパラメータの中で最大値は、ATOMの画像分解能、δx（ すなわち、 δx = max { δx 空間 、 δ <em&gt; x SPA 、 δx det }）。最終的な解像度が空間分散制限（ すなわち、 δx = δx 空間 &gt; δxSPA &gt; δxdet ） であることを保証することが常に望ましい。したがって、光検出器のGVD（ステップ2.2.1.1）および帯域幅（ステップ2.3.5）は、この条件を満たすために十分に高くなければならない。一方、流れ方向に沿った画像解像度は、回折限界によって評価される。これは、ナイキストのサンプリング条件が満たされている場合にのみ当てはまります（レーザーの繰返し率（R、Hz）およびセルの流量（F、m / s）は、ピクセルサイズが流れ方向はF / R &lt; 2δyであり、 δyは流れ方向に沿った回折限界分解能である）。格子の仕様（ 例えば、/ em&gt;グルーブ密度）および対物レンズ（ 例えば、開口数（NA））は、目標解像度に合うように慎重に設計されるべきである。 現在のATOMデモンストレーションとプロトコルでは、データ収集はオシロスコープで行われ、データ処理はオフラインで行われることが示されていますが、リアルタイムで連続的なデータ収集、処理、さらには分析を達成することがより有利です。 ATOMによってもたらされた超高速かつ高コントラストの画像キャプチャ能力。この目的のために、グラフィカルプロセシングユニット（GPU）および/またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）のような、高性能かつ高スループットの信号処理ユニットが採用されるべきである。 1〜10 GB / sの高さのデータ処理スループットを実現します。これは、ATOMの超高速サンプリング能力（ すなわち 〜10 GSa / s）と互換性があります。 ATOMとハイスループットのデータ処理の統合cceleratorは、特に、膨大な集団内の異なる単一細胞間の未知の異種性を解明する際に、データ駆動生物学研究の新しいパラダイムを可能にします。このような技術はまた、病気過程中の稀で異常な細胞をラベルフリーの方法で定量化することができる新しい世代の臨床研究に力を与えることができる。

光学イメージングは​​、多くの細胞/亜細胞成分の詳細な空間分布を（ほとんど）非侵襲的に視覚化するための強力なツールおよび細胞ベースのアッセイを提示し、細胞の形態学的、生物物理学的および生体分子の多数の特徴を明らかにする。しかしながら、単一の細胞から高含量の情報を抽出するこの能力は、莫大かつ異種の細胞集団を調査しなければならない場合、一般に損なわれている。これは、測定スループットとコンテンツとの間の細胞ベースアッセイにおける共通のトレードオフを示す。注目すべき例は、フローサイトメトリーにイメージング能力を加えることにより、従来の非イメージングフローサイトメーターに比べて少なくとも1-2桁のスループットのダウンスケーリングがもたらされたことである。それは、標準的なフローサイトメーター1では不可能である複雑な形態学的な単一細胞分析を提供することができるが、イメージングフローサイトメトリーは、一般に、高い統計的信頼性で細胞の異種性を念入りにする。これは、生物学における新たな発見や疾患の病因の理解を得るために必要です。レーザービーム走査（ガルバノメーターミラーなど）、および/または画像センサー（ 例えば、電荷結合素子（CCD）および相補型金属光検出器）によって課される固有の速度限界には、酸化物半導体（CMOS））である。走査速度は、走査ミラーの機械的な慣性によって本質的に制限されるが、CCDまたはCMOSのフレームレートは、撮像速度と感度との間の基本的なトレードオフによって制限される（ すなわち、フレームレートを増加させると、 、 およびその逆）。 全光学的、超高速画像符号化メカニズムに基づいて、光学的時間ストレッチ撮像は、ハイスループット画像フローサイトメトリーのための魅力的なプラットフォームとして実証されている従来の画像センサや機械的なレーザ走査を必要とせずに、タイムストレッチイメージングの動作原理の詳細な説明は、参考文献4,5,6,7に見出すことができる。簡単に説明すると、2つの交換可能なマッピングステップからなる：（i）画像化された標本の空間座標が光パルスビーム8,9のスペクトルにわたって異なる波長にマッピングされるスペクトル符号化（波長空間マッピング）個々のレーザパルスの波長成分が群速度分散（GVD）を経て時間的（波長掃引）波形（ 図1 ）に変換（伸張）される分散フーリエ変換（波長 - 時間マッピング） 9 。重要な時間ストレッチイメージングの特徴は光増幅であり、超高速光検出とGVD損失による感度の低下との戦いにおいて重要な役割を果たし、光検出器のノイズ9によって汚染されることなくイメージ信号対雑音比（SNR）を向上させる。各レーザーパルスは、細胞の一方向の流れに直交する画像化された標本のラインスキャンをコード化するので、有効なライン走査速度は、典型的には10MHzを超えるレーザー反復速度によって決定される。この超高速操作により、10,000〜100,000細胞/秒（ すなわち、従来のイメージングフローサイトメトリーよりも10〜100倍高い）のスループットで、ぼやけのない単一細胞画像捕捉が可能になる。結果として、時間ストレッチイメージングは​​、特に、未知の異種性または珍しい/異常な細胞をかなりの集団（数千〜数百万個）で同定する必要がある場合に、ハイスループット、単一細胞、セル<html>珍しいがん細胞スクリーニング10または微細藻類分類11など）が挙げられる 。 時間ストレッチイメージングは​​、主に、明視野（BF）イメージキャプチャに依存し、そこからイメージコントラストが細胞2,3,10,10,11からの光散乱および吸収によって生成される。このようなラベルフリーの単一細胞イメージング能力は、細胞毒性および光退色などの蛍光標識に関連する有害な影響を回避することができ、さらに、細胞および細胞内テクスチャおよび形態に基づく単一細胞分析に有益な情報を提供する。これらのラベルフリーパラメータは、特に莫大な細胞集団が利用可能な場合に、細胞の深部画像分類に有効であることが証明されている11 。&quot;xref&quot;&gt; 12。しかしながら、多くの場合、BFイメージングは​​、標識を含まない透明細胞の詳細な形態を明らかにするために十分なコントラストを提供することができない。超高速フレームレート13,14,15で撮像コントラストを向上させるために、異なるラベルフリー位相差、時間ストレッチ撮像モダリティが開発されている。これらの技術の中でも、Schlieren撮影と同様の概念に基づく位相勾配（微分干渉コントラスト（DIC）のような）コントラストを明らかにするために、非対称検出時間ストレッチ光学顕微鏡法（ATOM）超高マイクロ流体スピード（最大10m / s）での単一細胞の高コントラスト造影。この効果は、画像符号化されたビーム経路を部分的に遮断するか、または光検出の前にビームを傾斜させることによって、斜めの検出または照明によって容易に生成することができる。 ATOMのもう一つの利点は、逆の方向に沿って2つの位相勾配コントラストを同時に取得する能力。強度減算および2つの反対のコントラスト画像の合計は、同じラインスキャンからのそれぞれ異なる位相勾配コントラストおよび吸収コントラストをもたらす。この作業では、光学セットアップの確立、サンプルの準備、データの取得と可視化を含む、ATOMの実装を記述する詳細なプロトコルを提示します。具体的には、この研究は、ヒト血液細胞、癌細胞、および植物プランクトン（微細藻類）の単一細胞イメージングを用いたATOM操作を実証する。これは、生物医学分野だけでなく、海洋およびバイオ燃料の研究でも、イメージングフローサイトメトリーへのATOMの適用性を強調している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)

フローサイトメトリーの高度な開発において、多次元データ分析、したがってより高い信頼性の統計結果を可能にする測定可能なパラメータの数をスケーリングすることが、主な傾向であった。注目すべきことに、高解像度イメージング能力を加えることにより、細胞/細胞間構造の複雑な形態学的分析が可能になる。これは標準的なフローサイトメーターでは不可能です。しかし、それは細胞機能の知識を進歩させる上で貴重であり、生命科学の研究、臨床診断、環境モニタリングに役立ちます。フローサイトメトリーへのイメージング能力の組み込みは、主にカメラ技術における速度および感度の制限によるアッセイスループットの低下をもたらす。イメージ品質を維持しながらイメージングフローサイトメトリーに直面するこの速度またはスループットの課題を克服するために、非対称検出時間ストレッチ光学顕微鏡法（ATOM）が、高コントラストの単一細胞イメージを可能にすることが実証されている100,000細胞/秒という高い画像処理スループットで、細胞内分解能を有する。 ATOMは、超高速広帯域レーザパルスの使用による全光学画像の符号化および検索に依存する従来の時間ストレッチ撮像のイメージングコンセプトに基づいて、非標識/非染色細胞の画像コントラストを向上させることによって画像性能をさらに進歩させる。これは、単一ショット広帯域パルスにスペクトル的に符号化されたセルの位相勾配情報にアクセスすることによって達成される。したがって、ATOMは、細胞型、状態、および機能さえ示す単一細胞形態およびテクスチャ情報のハイスループット測定において特に有利である。最終的に、これは細胞の生物物理学的表現型解析のための強力なイメージングフローサイトメトリープラットフォームとなり、現在の最先端の生化学マーカーベースの細胞アッセイを補完することができます。この作業では、ATOMシステムのキーモジュールを確立するためのプロトコルについて説明します（光フロントエンドからデータpロゼイングおよび可視化バックエンド）、ならびにヒト細胞および微細藻類を例として使用して、ATOMに基づくフローサイトメトリーのイメージングのワークフローを提供する。

<html>この研究では、哺乳類細胞（ヒト末梢血単核細胞（PBMC）および乳癌細胞（MCF-7））および植物プランクトン（ScenedesmusおよびChlamydomonas）を有するATOMによる2つの単一細胞イメージング実証が示されている。最初の実験は、血液中の循環腫瘍細胞（CTC）の検出、列挙、および特徴付けのための液体生検への関心の高まりによって動機付けられた23 。原発性腫瘍部位から血流に拡散したCTCを測定する能力は、転移性癌の進行を検査することを可能にする24,25 。しかし、CTC分析には次のような課題があります。（i）CTC数は、全血中の血球の超過量よりも大幅に少なくなります。 CTCを同定および回収する現在の方法は、大部分が細胞濃縮および分離工程を含む<html> class = &quot;xref&quot;&gt; 26,27,28。しかし、血液細胞の混入するバックグラウンドおよび/または濃縮されたCTCの生存率は、その後の分子分析（ 例えば、 RNAシークエンシング） 29の懸念材料である。 （ii）CTCsは、生物物理学的および生体分子シグネチャーの両方に関して非常に異質であり、CTCの濃縮および検出の効率を制限する。この目的のために、高いイメージングスループットを有するラベルフリーイメージングフローサイトメトリーは、血液細胞の膨大な集団内のCTCの直接的な画像化および同定を可能にし、濃縮ステップを最小化またはバイパスすることを可能にする魅力的なツールである。 第2の実験は、環境科学の進歩（ 例えば、有害藻花（HAB）種の検出）に影響を与える大規模な植物プランクトンの特徴付けに特に関連しているs = &quot;xref&quot;&gt; 29および再生可能なバイオディーゼル源としての微量藻類の同定） 17 。 ATOMによって有効にされ、植物プランクトンのハイスループットと高コントラスト単一細胞イメージングの能力は、異なる属および種にわたるサイズ、質感および形態における複雑な異種性を明らかにするために有益であり得る。 図3は、哺乳類細胞、MCF-7およびPBMC（約10m / sの速度で流れる）ならびに微細藻類、ScenedesmusおよびChlamydomonas（約2m / sの速度で流れる） 。すべての4つのケースでは、2つの逆位相勾配コントラストが、時間多重化され、非対称に検出された2つの信号によって得られました（ステップ2.3で説明されています）。それらは両方とも、擬似3次元外観を示し、DIC画像に似ており、それぞれが2つの反対のシャドーイング配向を示す（ 図3aの列1および2 <strong&gt; -d）。これらの2つの反対のコントラストのATOM画像のピクセル単位の強度合計および差を評価すると、同時に2つの追加のATOMコントラスト（ すなわち、吸収のみおよび増強された微分位相勾配コントラスト; 図3aのカラム3および4 -d ）。ラベルなしのATOMは、ぼやけのない単一細胞画像を明らかにするだけでなく、高いコントラストで細胞構造を特徴付けることができることに留意されたい。特に、微細藻類の液胞、ピレノイド、および鞭毛は、 図3にはっきりと示されている。このイメージング属性は、自動化された画像ベースの分類のための固有の細胞性および細胞下のテクスチャ/形態から得られた豊富な識別子のセットの抽出を決定的に可能にする。 この研究は、細胞の円形度および細胞サイズなどの生物物理学的特性が、<html> MCF-7およびPBMCの分類。 MCF-7標本において2つのクラスターが観察されることに留意されたい。すべてのデータ点について高コントラストの画像が利用可能であることから、クラスタの1つが断片/破片に対応することを精査することができます （ 図4a ）。 ATOM画像に基づく植物プランクトンの2つの種間の類似の分類もまた実施された。ここで、分類結果は、カスタマイズされたユーザインタフェースによって視覚化された2D散布図の形で提示されます（ 図4 ）。各セルに対応する散布図の各注釈付きデータポイントは、ATOMから派生した異なるパラメータでさらに調べることができます。対応するATOM画像は、プロット上に対話式に直接表示することもできます。この可視化インタフェースでは、手動ゲーティングもサポートされ、分類と分析をさらに容易にします。 iles / ftp_upload / 55840 / 55840fig3.jpg &quot;/&gt; 図3：超高速流速（約2〜10m / s）での微細藻類および哺乳動物細胞のアトム画像ギャレー。 （ a ）Scenedesmus; （ b ）クラミドモナス; （ c ）乳癌細胞であるMCF-7; （ d ）ヒトPBMC。 ScenedesmusおよびChlamydomonasは〜2m / sで流し、MCF-7およびPBMCは10m / sで流す。各セルタイプの左の2つの列（列1および2）は、2つの反対の位相勾配対比を表す。列3および4はそれぞれ吸収コントラストおよび差分（増強された）位相勾配コントラストを表す。スケールバー=20μm（赤色）。 <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55840/55840fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a> <img alt="図4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55840/55840fig4.jpg" /> Fi図4：ATOM画像に基づくサイトメトリー解析のためのグラフィカルユーザインタフェース。このインターフェースでは、ユーザは、ATOM画像から導かれる異なるセルパラメータ（ 例えば、セルサイズ、真円度、吸収密度など ）を定義することによって、セルタイプの分類および分析を実行することができる。結果は、中央パネルに表示された散布図で表すことができます。 x軸とy軸（X軸とY軸のパラメータボタン）とデータセット間の切り替え（データセットボタン）のパラメータとスケーリングの変更を含む、さまざまな表示オプションのアクセスと制御が可能です。詳細なセル情報（セル情報タブ）は、特定のデータポイントをホバリングすることによって読み取ることができます。迅速なナビゲーションを可能にするために、ユーザーは別の表示モードに変更し、中央パネルの散布図上のすべての画像を同時に表示することができます（モードの表示ボタン）。マニュアルゲーティングは、さらに解析するために実行することもできます。黄色のデータ点は、MCF-7細胞試料（in a （ a &lt;赤色のデータ点はヒトPBMC標本（（a））およびクラミドモナス（CHA）（（b）中）を表すが、赤色データ点はヒトPBMC標本（（a））およびクラミドモナス（CHA） <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55840/55840fig4large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a>

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

このプロトコールは、超高速マイクロ流体流における単一細胞イメージングのための非対称検出時間ストレッチ光学顕微鏡検査システムの実施およびイメージングフローサイトメトリーにおけるその応用を記載する。

非対称検出時間ストレッチ光学顕微鏡（ATOM）によるマイクロ流体イメージングフローサイトメトリー

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

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Nanyang Technological University

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

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10.2K ビュー.  The University of Hong Kong. このプロトコールは、超高速マイクロ流体流における単一細胞イメージングのための非対称検出時間ストレッチ光学顕微鏡検査システムの実施およびイメージングフローサイトメトリーにおけるその応用を記載する。 

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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.

ファイバー描画法を用いたメタマテリアルの作製

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

工学

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.

マルチカメラライトフィールドイメージングを介して3D流れ場の決定

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.

ナノ粒子の光トラッピング

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.

銅上のア​​トムプローブトモグラフィ研究（、ジョージア州）SE<sub&gt; 2</sub&gt;粒界

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.

「ノープリウスの動きを分析する<em&gt;アルテミア·サリナ</em&gt; &#39;プラズモニックナノ粒子の光学追跡することによって、

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.

溶解中にコヒーレント反ストークスラマン散乱（CARS）顕微鏡可視化薬錠

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.

マルチコアファイバーブラッググレーティングを書きます

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.

シンクロトロン高速断層撮影法を使用した炭酸における反応の動的細孔スケール貯水池条件イメージング

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.

生活家兎眼に新規光音響顕微鏡、光コヒーレンストモグラフィーのデュアル モダリティ網脈絡膜イメージング

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.

サイズ制御されたポリ (エチレング リコール) レート液滴を介して半 3 次元流れ焦点マイクロ流体デバイスの生成

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