Исследователи разработали новый самокалибрующийся эндоскоп, который позволяет получать трехмерные изображения объектов размером менее одной клетки. Кончик эндоскопа имеет ширину всего 200 микрон — в ширину это примерно несколько человеческих волос, скрученных вместе.

Разработка будет представлена на конференции Frontiers in Optics + Laser Science (FIO + LS), которая состоится 15-19 сентября в Вашингтоне, округ Колумбия, США.

Юрген В. Чарске, директор и профессор Дрезденского Технического университета (Германия), а также ведущий автор исследования комментирует разработку: «Волоконный эндоскоп без линз имеет толщину примерно с иголку, что обеспечивает ему минимально инвазивный доступ. Эндоскоп, вероятно, будет наиболее применим в оптогенетике — методике, где используют свет для стимуляции клеточной активности. Он также может оказаться полезным для мониторинга клеток и тканей в реальном времени, например, в ходе медицинских процедур или механических манипуляций с клетками-на-чипе».

Обычные эндоскопы для захвата изображений внутри тела используют камеры и источники света. В последние годы исследователи предлагают альтернативные способы визуализации через оптические волокна. Это делает технику более миниатюрной, однако новые технологии пока страдают от ограничений вроде неспособности переносить колебания температуры или удерживать фокус при изгибании/скручивании волокна.

Чтобы решить эту проблему, исследователи добавили тонкую зеркальную пластинку толщиной всего 150 микрон к кончику пучка когерентного волокна (этот тип оптического волокна обычно используется в эндоскопии). 

Когда такой прибор испускает луч, он отражается обратно в пучок волокон, что служит виртуальной «путеводной звездой» для измерения оптической передаточной функции. Это обеспечивает важные данные, которые система использует для калибровки в процессе. Положение виртуальной «путеводной звезды» определяет фокус инструмента с минимальным диаметром фокусного пятна примерно один микрон. 

Команда проверила свое устройство, используя его захвата 3D-образца под покровным стеклом толщиной 140 микрон. Сканируя плоскость изображения в 13 шагов по 400 микрон с частотой изображения 4 цикла в секунду, устройство успешно визуализировало частицы сверху и снизу трехмерного образца. Однако его фокус ухудшился, когда увеличился угол зеркала. Впрочем, исследователи считают, что этот недостаток можно устранить.