Indocyanine green(ICG) and 5-aminolevulinic acid(5-ALA) have been widely used to mark blood vessels or tumors. However, fluorescent dye detection systems were designed to use one type of dyes only. In this study, we proposed a detection system capable of detecting Indocyanine green and 5-aminolevulinic acid. Multiple filters and light sources are integrated into a single system. In this study, we performed analysis of fluorescent dyes and configured a detection system. During the analysis, it was found that Indocyanine green and 5-aminolevulinic acid have the maximum intensity at $40{\mu}M$. We designed light source for fluorescent dyes and conducted compatibility test using a commercial surgical microscope. The fluorescent dye detection system was configured based on the experimental results. The developed system successfully detects Indocyanine green and 5-aminolevulinic acid. Therefore, more efficient surgical operations can be achieved using both fluorescent dyes at the same time. We expect that the developed system can increase the survival rate of patients.
본 연구에서는 생체 영상 이미징을 위한 다채널 필터 모듈 개발 및 특성 평가 연구를 수행하였다. 필터 모듈은 700 nm 및 800 nm 파장대의 근적외선 형광 이미징을 동시에 구현할 수 있도록 제작되었으며, 모듈의 특성 평가를 위해 magnification, exposure, gain의 변수에 따른 signal to back ground ratio (SBR)을 통한 대조영상 평가를 진행하였다. 또한 생체 영상 분석을 위해 신장 및 간의 광학적 특성이 동일한 생체 모사 조직인 phantom을 제작하여 두께에 따른 필터 모듈의 특성 및 광원의 주입량에 따른 특성 연구를 진행하였다. 제작된 필터 모듈은 magnification, exposure, gain의 변화에도 4이상의 SBR 차이를 보이며, kidney phantom 및 liver phantom의 경우 각각 50 mA, 60 mA의 광원 주입량에서 4이상의 SBR 대조 영상을 확인하였다.
Rhyu, Yeon Seung;Lee, Se Jeong;Kim, Dong Heui;Uhm, Chang-Sub
Applied Microscopy
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제46권2호
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pp.93-99
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2016
The thickness of specimen is an important factor in microscopic researches. Thicker specimen contains more information, but it is difficult to obtain well focused image with precise details due to optical limit of conventional microscope. Recently, a microscope unit that combines improved illumination system, which allows real time three-dimensional (3D) image and automatic z-stack merging software. In this research, we evaluated the usefulness of this unit in observing thick samples; Golgi stained nervous tissue and ground prepared bone, tooth, and non-transparent small sample; zebra fish teeth. Well focused image in thick samples was obtained by processing z-stack images with Panfocal software. A clear feature of neuronal dendrite branching pattern could be taken. 3D features were clearly observed by oblique illumination. Furthermore, 3D array and shape of zebra fish teeth was clearly distinguished. A novel combination of two channel oblique illumination and z-stack imaging process increased depth of field and optimized contrast, which has a potential to be further applied in the field of neuroscience, hard tissue biology, and analysis of small organic structures such as ear ossicles and zebra fish teeth.
본 연구에서는 뇌 종양 수술에서 다수의 광원과 빔 스플리터 모듈을 사용해 종양과 혈관의 형광영상을 동시에 검출하고 획득한 형광영상을 동일한 디스플레이 장치에 표시함으로써 시술자에게 종양과 혈관의 정확한 정보를 실시간으로 제공할 수 있는 현미경 시스템을 제안한다. 5-ALA(5-Aminolevulinic acid) 와 ICG(Indocyanine green) 의 형광영상의 동시 검출을 위해 빔 스플리터(beam-splitter : BS)모듈을 사용하였고 5-ALA는 600nm, ICG는 800nm이상의 파장 대역에서 가장 효율이 뛰어나도록 구성하였다. 빔 스플리터 모듈은 파장 대역에 따라 광학기기의 구조를 변경할 수 있고 필터를 탈, 착 가능한 구조로 설계하여 필요에 따라 빔 스플리터와 필터의 종류를 변경할 수 있으며 5-ALA 및 ICG 이외의 형광염료를 사용한 시술에서 사용할 수 있다. 빔 스플리터 모듈을 통한 형광영상은 5-ALA는 가시광역, ICG는 근적외선 영역을 검출 할 수 있는 CCD 카메라를 장착해 동일한 디스플레이에서 확인할 수 있고 획득한 형광영상은 닮음 변환(similarity transform)을 이용해 원영상과 정합하여 실시간으로 시술자에게 제공하는 시스템을 구현하였다.
PXLM(Phosphor based x-ray light modulator) has a combined structure by phosphor, photoconductor, and liquid crystal and it can realize x-ray image of high resolution in clinical diagnosis area. In this study, we fabricated a photoconductor and investigated electrical and optical properties to confirm application possibility of radiator detector of PXLM structure. As photoconductor, amorphous selenium(a-Se), which is used most in DR(Digital radiography) of direct conversion method, was used and for formation of thin film, it was formed as $20{\mu}m-thick$ by using thermal vacuum evaporation system. For a produced a-Se film, through XRD(X-ray diffraction) and SEM(Scanning electron microscope), we investigated that amorphous structure was uniformly established and through optical measurement, for visible light of 40 $0\sim630nm$, it had absorption efficiency of 95 % and more. After fabricated a-Se film on the top of ITP substrate, hybrid structure was manufactured through forming $Gd_2O_3:Eu$ phosphor of $270{\mu}m-thick$ on the bottom of the substrate. As the result to confirm electrical property of the manufactured hybrid structure, in the case of appling $10V/{\mu}m$, leakage current of $2.5nA/cm^2$ and x-ray sensitivity of $7.31nC/cm^2/mR$ were investigated. Finally, we manufactured PXLM structure combined with hybrid structure and liquid crystal cell of TN(Twisted nematic) mode and then, investigated T-V(Transmission vs. voltage) curve of external light source for induced x-ray energy. PXLM structure showed a similar optical response with T-V curve that common TN mode liquid crystal cell showed according to electric field increase and in appling $50\sim100V$, it showed linear transmission efficiency of $12\sim18%$. This result suggested an application possibility of PXLM structure as radiation detector.
In this study, we demonstrated multimodal nonlinear optical (NLO) microscopy integrated simultaneously with two-photon excitation fluorescence (TPEF), second-harmonic generation (SHG), and coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) in order to obtain targeted cellular and label-free images in an immunofluorescence assay of the atherosclerotic aorta from apolipoprotein E-deficient mice. The multimodal NLO microscope used two laser systems: picosecond (ps) and femtosecond (fs) pulsed lasers. A pair of ps-pulsed lights served for CARS (817 nm and 1064 nm) and SHG (817 nm) images; light from the fs-pulsed laser with the center wavelength of 720 nm was incident into the sample to obtain autofluorescence and targeted molecular TPEF images for high efficiency of fluorescence intensity without cross-talk. For multicolor-targeted TPEF imaging, we stained smooth-muscle cells and macrophages with fluorescent dyes (Alexa Fluor 350 and Alexa Fluor 594) for an immunofluorescence assay. Each depth-sectioned image consisted of $512{\times}512$ pixels with a field of view of $250{\times}250{\mu}m^2$, a lateral resolution of $0.4{\mu}m$, and an axial resolution of $1.3{\mu}m$. We obtained composite multicolor images with conventional label-free NLO images and targeted TPEF images in atherosclerotic-plaque samples. Multicolor 3-D imaging of atherosclerotic-plaque structural and functional composition will be helpful for understanding the pathogenesis of cardiovascular disease.
This document was prepared to review and summarize the analytical methods for airborne and bulk asbestos. Basic principles, shortcomings and advantages for asbestos analytical instruments using phase contrast microscopy(PCM), polarized light microscopy(PLM), X-ray diffractometer (XRD), transmission electron microscopy(TEM), scanning electron microscopy(SEM) were reviewed. Both PCM and PLM are principal instrument for airborne and bulk asbestos analysis, respectively. If needed, analytical electron microscopy is employed to confirm asbestos identification. PCM is used originally for workplace airborne asbestos fiber and its application has been expanded to measure airborne fiber. Shortcoming of PCM is that it cannot differentiate true asbestos from non asbestos fiber form and its low resolution limit ($0.2{\sim}0.25{\mu}m$). The measurement of airborne asbestos fiber can be performed by EPA's Asbestos Hazard Emergency Response Act (AHERA) method, World Health Organization (WHO) method, International Standard Organization (ISO) 10312 method, Japan's Environmental Asbestos Monitoring method, and Standard method of Indoor Air Quality of Korea. The measurement of airborne asbestos fiber in workplace can be performed by National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) 7400 method, NIOSH 7402 method, Occupational Safety and Health Administration (OSHA) ID-160 method, UK's Health and Safety Executive(HSE) Methods for the determination of hazardous substances (MDHS) 39/4 method and Korea Occupational Safety and Health Agency (KOSHA) CODE-A-1-2004 method of Korea. To analyze the bulk asbestos, stereo microscope (SM) and PLM is required by EPA -600/R-93/116 method. Most bulk asbestos can be identified by SM and PLM but one limitation of PLM is that it can not see very thin fiber (i.e., < $0.25{\mu}m$). Bulk asbestos analytical methods, including EPA-600/M4-82-020, EPA-600/R-93/116, OSHA ID-191, Laboratory approval program of New York were reviewed. Also, analytical methods for asbestos in soil, dust, water were briefly discussed. Analytical electron microscope, a transmission electron microscope equipped with selected area electron diffraction (SAED) and energy dispersive X-ray analyser(EDXA), has been known to be better to identify asbestiform than scanning electron microscope(SEM). Though there is no standard SEM procedures, SEM is known to be more suitable to analyze long, thin fiber and more cost-effective. Field emission scanning electron microscope (FE-SEM) imaging protocol was developed to identify asbestos fiber. Although many asbestos analytical methods are available, there is no method that can be applied to all type of samples. In order to detect asbestos with confidence, all advantages and disadvantages of each instrument and method for given sample should be considered.
본 연구에서는 레버 증폭 구조를 이용한 플렉서 기반의 나노 스테이지를 설계, 제작하였다. 제작된 나노 스테이지를 샘플 스테이지로 채용한 공초점현미경을 개발하였다. 2차원 이미징의 구현을 위해서, 기존의 공초점현미경은 레이저를 이미징 평면상에 스캐닝하는 방식으로 구현된다. 본 연구에서는 백 나노미터의 구동정밀도를 가지는 나노 스테이지 위에 놓인 샘플을 2차원으로 스캐닝하면서 2차원 이미지를 구현할 수 있는 공초점현미경을 개발하였다. 플렉서 기반의 나노 스테이지는 이중 판스프링, 변위증폭 레버, PZT 엑추에이터 그리고 변위 센서로 구성 되어 있다. 스테이지의 구동 성능 해석을 위해 상용 유한요소 해석 프로그램을 이용하였다. 현미경에 사용되는 광원은 적색광 레이저이며, 레이저는 여러 광학요소를 거쳐 샘플스테이지의 샘플에 입사되고, 반사된 빛은 광센서인 PMT(Photo Multiplying Tube)로 계측되게 된다. 계측된 빛의 크기를 이용하여서 2차원 이미징을 구현하였다. 개발된 공초점 현미경으로 생쥐 귀의 피부조직을 관찰하여 현미경의 이미징 성능을 검증하였다. 설계된 샘플 스테이지는 기존의 공초점 현미경의 기계적인 Beam 스캐너를 대신함으로써 현미경의 광경로 및 전체시스템을 간소화 하였다.
PHEA (hydroxyethyl-aspartamide)-mPEG (methoy-polyethyleneglycol)-$C_{16}$ (hexadecylamine)-ED (ethylenediamine) was prepared as a drug delivery carrier. The structure and molecular weight of polymers were characterized by $^1H$-NMR and gel permeation chromatography. Micelle size and shape were measured by electro-photometer light scattering and transmission electron microscope. The mean diameter of micelles was 23 nm in aqueous solution. To evaluate the potential of these polymeric micelles as a drug carrier, PSI-mPEG-$C_{16}$-ED was conjugated with Cy5.5 for Near-Infrared Fluorescent (NIRF) based optical imaging. PSI-mPEG-$C_{16}$-ED-Cy5.5 was injected intravenously into mice (n=5) and in vivo NIRF imaging was performed during 48 h after injection. The biodistribution study at 24 h after injection showed the longcirculation property of PSI-mPEG-$C_{16}$-ED-Cy5.5. Therefore, PSI-mPEG-$C_{16}$-ED micelles could be a promising drug carrier and imaging agent.
This study explores the compression molding of diffractive-aspheric lenses using GeSbSe chalcogenide glasses. A mold core with diffractive structure was prepared and a chalcogenide glass lens was molded at various temperatures using the corresponding core. The effect of molding temperature on the transcription characteristics of diffractive structure was examined, by measuring and comparing the diffractive structure between the mold core and the molded chalcogenide glass lens using a microscope and a white light interferometer. In addition, the applicability of the molded lens for thermal imaging was evaluated, by measuring the form error.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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