UConn研究人員計劃繼續完善該技術，以增強其在商業和臨床應用中的使用。圖片：鄭國安
當您通過顯微鏡觀察時，任何東西都會放大到肉眼幾乎無法想像的程度。儘管傳統的顯微鏡技術可以看到微小的細節，但標準設備無法為我們提供完整的圖像。
大多數光學顯微鏡的視野有限，只有一到兩毫米。對於依靠顯微鏡來分析和診斷疾病的生命科學家和病理學家而言，這是一個主要的不便之處，因為準備好的組織樣本的尺寸在釐米範圍內。
為了滿足這一未滿足的臨床需求，UConn開發的新顯微鏡平臺消除了傳統顯微鏡的主要組件 - 物鏡。通過無鏡頭顯微鏡，研究人員實際上可以為臨床醫生提供更完整的圖片，從而導致更準確的診斷。
上：無鏡頭顯微鏡，下：傳統光學顯微鏡
康乃狄克大學生物醫學工程系鄭國安教授最近在Lab on Chip上發表了他的發現：無透鏡片上顯微鏡平臺。該平臺消除了傳統光學顯微鏡最常見的幾個問題，並為疾病的診斷提供了一種低成本的選擇。
鄭教授的平臺沒有使用透鏡來放大組織樣本，而是依靠一個位於樣本與圖像傳感器或相機之間的擴散器。擴散器隨機移動到不同的位置，同時傳感器獲取圖像，收集編碼的對象信息，這些信息隨後將用於恢復圖像以供臨床醫生或研究人員查看。
無透鏡成像平臺恢復的HeLa細胞
對象恢復過程的核心是一種稱為「疊層幹涉成像（typchography）」的技術。疊層幹涉成像通常使用聚焦光束照亮樣品並記錄由衍射光產生的圖案。為了恢復整個複雜的圖像（如組織樣本）以供查看，疊層幹涉成像技術需要在掃描樣本到不同位置時記錄數千種圖案。
Uconn研究生，該研究的主要作者姜少偉（音）說：「雖然自動識別技術已引起世界各地科學家的越來越多的興趣，但該方法的緩慢實施和對精確機械掃描的要求阻礙了該方法的廣泛實施。」 。
鄭教授的疊層幹涉成像技術通過將樣品靠近圖像傳感器來解決這些問題。這種新的配置使團隊能夠將整個圖像傳感器區域作為成像視場。此外，它不再需要傳統技術所需的精確機械掃描。這是因為新配置具有最高的菲涅耳數，可用於筆錄測試，約為50,000。菲涅耳數表徵光波在穿過諸如針孔之類的開口的特性。鄭教授實驗中使用的超高菲涅耳數表明從物平面到傳感器平面的光衍射非常小。低水平的衍射意味著可以從捕獲的原始圖像中直接跟蹤擴散器的運動，
寬視野、高解析度圖像重建
鄭教授說：「這種方法減少了處理時間，降低了成本，並使樣品的圖像更加完整。」
使用傳統的鏡頭顯微鏡，科學家在每次觀看時只能觀看圖像的一小部分。鄭教授的平臺通過有效擴展顯微鏡的視野提供了重大改進。當前原型提供了30mm2的視野，相比之下，標準顯微鏡只有2mm2。通過在常規攝影相機中使用全幀圖像傳感器，新技術使醫生可以一次分析兩個完整的幻燈片。
鄭教授說：「想像一下能夠一次閱讀整本書，而不是一次閱讀一整頁。從本質上講，這就是我們希望我們的技術將使臨床醫生能夠做到的。」
除了已經很長的改進清單之外，鄭教授的平臺還消除了細胞染色的需要。通常，科學家對細胞的某些部分（如細胞核）進行染色，以觀察數量有多少。鄭教授使用恢復的無標籤相圖測試了該平臺執行自動細胞劃分的能力。
3D拍照後對焦演示
由於其緊湊的配置和強大的性能，鄭教授及其團隊設想他們的平臺將非常適合在一系列即時醫療、全球衛生和遠程醫療應用中使用。他們的技術還可用於X射線和電子顯微鏡。
「通過使用我們的無透鏡、交鑰匙成像系統，我們可以繞過光學系統的物理限制，並獲得高解析度的定量信息以用於片上顯微鏡檢查。我們很高興繼續改進這項技術，以用於商業和臨床應用。」
該晶片上的實驗室論文的題目是「寬視場，高解析度的無透鏡片上顯微鏡通過近場盲目的摺疊寫入調製」。