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| 바이오칩 레터 정보 |
Vol.14-No.1 (2019.06.05)
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| 제목 | [최근연구동향] Lensless Imaging Techniques for Microscopy-on-a-Chip |
| 기사저자 | 이승아 조교수, 이경철 석사과정, 이경원 석사과정 |
| 소속처 | 연세대학교 전기전자공학과 |
| pp. | 4 ~ 7 |
| 기사파일 | 보기 |
| 기사본문 | 현미경은 생물학을 포함하여 의학, 반도체, 재료 과학의 연구 및 교육에 다양하게 활용되는 필수적인 실험기기이다. 광학 현미경은 비침습적이고 사용이 간편하며, 수백 나노미터 정도의 분해능을 얻을 수 있어 생물학적 시스템을 관찰하기에 적합하다. 필요에 따라 명시야, 위상차, 형광, 3차원 영상 등 여러 가지 기능과 형태의 이미징이 가능하여 새로운 생물학적 발견이나 질병 연구, 병리 진단에 다양하게 활용되고 있다. 광학 현미경의 성능은 대물렌즈의 개구수(numerical aperture)에 의해 결정된다. 렌즈의 분해능이 높을 수록 한 번에 관찰 가능한 면적이 작아지고, 따라서 시료의 넓은 면적을 고분해능으로 관찰하기 위해서는 정밀한 기계적 스캐닝 장비가 필요하다. 추가적으로 각종 광학 수차를 보정한 렌즈를 사용할 경우 가격이 더욱 비싸지게 된다. 이처럼 렌즈 기반의 광학 현미경은 공간대역폭에 한계가 있고, 가격이 비싸거나 부피가 크고 무거워 실험실이 아닌 환경에서의 활용이 제한된다. 의료 장비가 없는 환경에서의 이미지 기반 질병 진단이나, 현장 진단(point-of-care) 장비, 그리고 랩온어칩 시스템에서의 이미징과 검출을 효과적으로 수행하기 위해서는 저가의 소형 현미경 기술이 필수적이다. 이에 최근 렌즈리스 계산 영상(lensless computational imaging) 현미경 기술이 활발하게 개발되고 있다. 렌즈리스 이미징 기법은 시료를 투과한 빛을 렌즈 대신 빈 공간(free space)이나 미세 구조를 통해 이미지 센서에 전달되고, 측정된 이미지로부터 시스템의 전달 함수를 사용해 시료의 상을 복원하는 방식으로 구현된다. 여러 방식의 렌즈리스 이미징 기술이 활발하게 개발되고 있고, 비용이나 휴대성에서 큰 장점을 가지면서도 일반 현미경과 유사한 이미지의 획득이 가능하다. 작고 가벼운 저가의 이미징 시스템을 구현할 수 있어 현장 진단에서의 활용이나 랩온어칩 기술과의 접목이 가능하다. 본 리뷰에서는 명시야와 형광 이미징을 위한 렌즈리스 이미징 기술을 크게 네가지 분야 (contact imaging, holographic microscopy, contact fluorescence, and mask-based fluorescence microscopy)로 분류해 검토하고, 각 기술의 원리와 응용분야도 함께 소개하고자 한다. |
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