Kompakte Bioimaging-Lösungen

Motivation: Portable Mikroskopie-Lösungen ohne Qualitätseinschränkungen 

Für die Lichtmikroskopie, als weit verbreitetes Werkzeug in der Biomedizin, den Lebenswissenschaften und der Materialforschung, werden stationäre Tischgeräte in dedizierten Laboren oder zentralen Bildgebungseinheiten verwendet, bei denen die Probe zum Analysegerät gebracht werden muss.

Moderne Anwendungen wie die Point-of-Care-Diagnostik oder die langfristige Überwachung von Zellkulturen erfordern jedoch integrierte Lösungen, um die Portabilität und Flexibilität der Mikroskopie zu verbessern und das bildgebende Instrument zur Probe bringen zu können.

Die Reduktion der Mikroskopgröße durch einfaches Verkleinern der optischen Elemente verringert jedoch entweder das verfügbare Gesichtsfeld oder die Auflösung, wodurch in beiden Fällen der Bildinformationsgehalt und damit der analytische Nutzen beeinträchtigt werden. Daher konzentrieren wir uns auf die Entwicklung kompakter, digitaler Mikroskopie-Lösungen, die eine hochaufgelöste Abbildung von großen Objektbereichen mit verschiedenen Bildgebungsmodalitäten ermöglichen und auf verschiedene Anwendungen angepasst sind.

• Array aus Mikro-Objektiven mit sub-µm Auflösung basierend auf Wafer-Level Mikrooptik-Technologie
• Miniaturisierte multimodale Beleuchtungssysteme für Hellfeld-, Dunkelfeld- und Fluoreszenz-Bildgebung
• MEMS-basierte Antriebstechnik für hochgenaues Scannen
• Großflächiges Scannen (von cm² bis zu gesamten Objektträgerflächen) mit kompakten Systemen
• Angepasste Bildstitching-Algorithmen für die Bildrekonstruktion während des Scannens
• Anwendungsspezifische Bildanalyse implementierbar

Videoumsetzung © Fraunhofer IOF

Medizinische Diagnostik

• Identifizierung niedrig konzentrierter Krankheitserreger am Point-of-Care
• Virtuelle Mikroskopie ganzer Objektträger für die digitale Pathologie
   

Lebenswissenschaftliche Forschung

• Langzeitüberwachung von Zellkulturen
  
• Hoch-Durchsatz-Screenings über parallelisierte Bildgebung
   

Umwelt

• Zeitsparende Abwasser- und Wasserqualitätsanalyse
   

Veterinärmedizin

• Vor-Ort-Untersuchung der Fertilität von Nutztieren
   

Lebensmittel & Landwirtschaft

• Lokale Qualitätskontrolle von z.B. Hefe
   

Produktion

• Mikroskopische Integration mit niedrigem Profil für die platzbegrenzte Materialanalyse

1. S. Schacke, R. Berlich, B. Höfer, P. Dannberg, B. Zaage, C. Damm, E. Beckert, N. Danz, "Towards an ultrathin multi-aperture microscope," Proc. SPIE 11243, 1124311, 2020

2. R. Berlich, A. Brückner, R. Leitel, A. Oberdörster, F. Wippermann, A. Bräuer, "Multi-aperture microoptical system for close-up imaging", Proc. SPIE 9192, 91920E, 2014