新型超小型微型内窥镜可产生尺寸较小的高质量图像

约翰·霍普金斯大学的工程师们创造了一种新型的无透镜,超小型内窥镜(只有几根人类头发的宽度),能够产生高质量的图像。

他们的发现是 今天发表于 科学进步.

“通常,您必须牺牲尺寸或图像质量。我们’我们的微型内窥镜能够做到” says  马克·福斯特 约翰·霍普金斯大学电气与计算机工程副教授’的通讯作者。

微型内窥镜旨在检查在动物测试对象的大脑中发射的神经元,因此,其规模必须小巧,但必须足够强大以产生清晰的图像。大多数标准微内窥镜的直径约为半毫米至几毫米,并且需要更大,更具侵入性的镜头才能实现高质量的成像。尽管存在无透镜微型内窥镜,但逐像素扫描大脑区域的光纤经常弯曲,并且在移动时会失去成像能力。

在他们的新研究中,Foster及其同事创造了一种无透镜,超小型化的微型内窥镜,与传统的基于透镜的微型内窥镜相比,它增加了研究人员可以看到的量并改善了图像质量。为了测试他们的设备,他们检查了幻灯片上不同图案的珠子。

研究人员通过使用编码光圈实现了这一目标,光圈是一个平面网格,该网格随机地阻挡光线,以已知的图案产生投影,类似于随机戳一块铝箔并使光线穿过所有小孔。这会产生混乱的图像,但是会提供大量有关光的来源的信息,并且可以通过计算将信息重构为更清晰的图像。

“几千年来,我们的目标一直是使图像尽可能清晰,” Foster says. “现在,由于有了计算重构,我们可以有目的地捕获看起来很糟糕的东西,并且反直觉地最终得到更清晰的最终图像。”

此外,福斯特’s team’微型内窥镜不能’要求动作集中在不同深度的物体上;他们使用计算重聚焦来确定光线的三维来源。这使他们的内窥镜比传统版本小得多。

展望未来,研究团队将使用荧光标记程序测试其微型内窥镜,其中对活跃的大脑神经元进行标记和照明,以确定内窥镜’神经活动成像的准确性。



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