芯片实验室：开发微型超分辨率光学显微镜

　　现在，想象一下将收缩显微镜与芯片集成在一起，然后使用它实时观察活细胞内部。如果像今天的智能手机相机一样，或者也可以将这种微型显微镜也集成到电子产品中，那不是很好吗？如果医生设法使用这种工具在偏远地区进行诊断而又不需要大型、笨重和敏感的分析设备，该怎么办？近期，欧盟资助的ChipScope项目在实现这些目标方面取得了重大进展。

　　欧盟资助的ChipScope 项目的研究人员现在正在研发一种新颖的策略来增强光学显微镜。在传统的光学显微镜中，被分析的样品区域被同时照射，用区域选择检测器（例如人眼或照相机的传感器）收集从每个点散射的光。相反，在Chipscope的想法中，使用了具有微小且可单独寻址的元素的结构化光源。

　　标本位于此光源的顶部和附近。无论何时激活单个发射器，光的传播都取决于样品的空间结构，这与所谓的阴影成像非常相似。通过检测器感测通过样品区域的总光量，一次激活一个光元素，从而扫描整个样品空间时，就会生成图像。如果光元素的大小在纳米范围内，并且样品与它们紧密接触，光学近场具有相关性，并且基于芯片的设置可能会实现超分辨率成像。

　　ChipScope项目汇集了多个专业领域，以完成其光学超分辨率的替代方法。结构化光源是由德国不伦瑞克工业大学开发的微型发光二极管（LED）实现的。目前尚无商业化的结构化LED阵列，其可寻址像素低至亚微米级。该任务属于ChipScope项目框架内不伦瑞克工业大学的责任。

　　该概念还涉及另一个组件：单光子雪崩检测器（SPAD）它可以检测到非常低的光强度，直到单个光子。首次将那些探测器集成到ChipScope 显微镜原型中进行测试已经进行并显示出令人鼓舞的结果。

　　此外，一种将标本带入结构化光源附近的方法对于正确操作显微镜至关重要。实现这一目标的一项成熟技术是利用微流体通道，其中精细的通道系统被构造成聚合物基质。使用高精度泵，微量液体被驱动通过该系统，并将样本带到目标位置。显微镜组件的这一部分是由奥地利技术学院AIT贡献的。

　　ChipScope（使用超分辨率芯片上照明克服衍射极限）项目将于2020年12月结束。项目合作伙伴已经开发了拟议显微镜的原型，并希望在项目结束前提供功能更强大，分辨率更高的版本

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