科学家研发不需要镜头的微型显微镜，仅指尖大小学术资讯

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▲FlatScope，一种微小的荧光显微镜。

美国莱斯大学的工程师Ashok Veeraraghavan, Jacob Robinson，Richard Baraniuk和他们的团队发明了一种比信用卡还薄、小到可以放在指尖的宽场荧光显微镜—FlatScope，其能在立方毫米体积上达到微米分辨率。该成果发表在Science Advances上，预示着镜头将不再是显微镜的必需元素。

FlatScope解决了传统显微镜所面临的权衡问题，它的透镜列阵可以从大视野中收集少量的光，也可以从小视野中收集大量的光。比如，FlatScope可用于植入式内窥镜，大面积成像仪或柔性显微镜。

传统荧光显微镜可以让科学家很好地探测和跟踪细胞和组织中的生物制剂，但是它们的分辨率取决于镜头的大小。因此，镜头的体积和重量就会限制其应用范围。

为了解决该问题，Rice团队做出了改变。FlatScope使用电荷耦合器件（CCD）芯片来捕捉入射光且视野大小与CCD传感器的尺寸相匹配。它用特定的振幅掩模代替了传统显微镜中的透镜阵列，所以呈现扁平的性状。这种类似于条形码的振幅掩模直接位于CCD的前面。通过掩模的光冲击传感器形成计算机成像的数据。

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▲FlatScope仅有指尖大小，可以通过掩模捕获3D数据，使用计算机算法来运算被传感器检测到的光以及图像，然后转成图像。

“在相机像素是一百万的情况下，需要计算的数据是一个一百万乘一百万的矩阵，”Robinson说，“这是一个难以置信的大矩阵。但是由于我们通过行和列的模式将其分解，我们的矩阵仅仅是100万个元素。”这种改变使得每个快照的数据大小从六百万兆减小到21兆，大大缩短了处理时间。

Veeraraghavan说“蓬勃发展的物联网可以为FlatScope的应用提供方便，从而降低成本。这个技术的一个很大的优点就是不需要镜头，所以我们不需要后期装配。”它的主要应用是医疗领域，从临床的可植入内窥镜到手掌大小的显微镜。研究人员目前的工作主要集中在荧光显微镜上，但其实FlatScope也可用于明场，暗场和反射光显微镜。

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编译：小贝审稿：阿淼编辑：张梦

来源：https://phys.org/news/2018-03-flatscope-team-lens-free-fluorescent-microscope.html