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CCD et CMOS - L’application commande le choix technologique

Thierry — Sat, 11 Apr 2009 18:17:15 +0000

On a beaucoup écrit sur les avantages relatifs des technologies CCD et CMOS pour les capteurs d’image. Bien que de telles discussions soient scientifiquement intéressantes, elles témoignent d’une approche plus adaptée à la promotion d’une technologie donnée qu’à la résolution d’un problème de conception de système de vision industrielle.

Pour ce type de problème, il faut d’abord analyser l’application souhaitée puis rechercher la (ou les) technologies dont les caractéristiques sont les mieux appropriés aux besoins.

Le “White Paper” suivant est une bonne introduction à cette problématique :
CMOS and CCD - Application Drives Imaging Technology Choice

La microscopie STED permet de dépasser la limite de diffraction

Thierry — Thu, 02 Apr 2009 21:55:44 +0000

Schéma de principe de la Microscopie STED (Max Planck Institute)

La microscopie STED, développée par le professeur Stefan W. Hell à partir de 1994, est une puissante méthode de microscopie qui permet d’obtenir des résolutions en-dessous de la limite de diffraction. En effet, la résolution de la microscopie de fluorescence est limitée par la taille du spot qui dépend directement de la diffraction. Une des façons les plus simples pour affiner le spot de fluorescence est d’inhiber sélectivement la fluorescence sur sa partie externe.

En appliquant ceci à un spot limité par la diffraction, on s’attend à ce que la limite de diffraction puisse être surmontée car scanner avec un plus petit spot signifie augmenter la résolution spatiale. Un phénomène qui empêche la fluorescence (qui est une émission spontanée) est celui de l’émission stimulée. C’est l’un des ingrédients clés de la microscopie STED (STimulated Emission Depletion).

Toutefois, la STED en elle-même ne pourrait pas vraiment dépasser la limite de diffraction puisque les faisceaux avec lesquels la STED est accomplie sont aussi limités par la diffraction. Le véritable principe physique pour “sortir” de la limite de diffraction est plus complexe et est basé sur la saturation de l’inhibition de la fluorescence par une émission stimulée.

Références principales

1. Hell, S.W., et al. (1994). Breaking the diffraction resolution limit by stimulated emission: stimulated-emission-depletion fluorescence microscopy. Opt. Lett. 19, 780-782
2. Donnert, G., et al. (2006). Macromolecular-scale resolution in biological fluorescence microscopy. PNAS 103, 11440-11445
3. Hell, S.W. (1995). Ground-state depletion fluorescence microscopy, a concept for breaking the diffraction resolution limit. Appl. Phys. B 60, 495-497

Liens

Article en anglais sur le site du Max Planck Institute

Tableau des colorants utilisés pour la microscopie STED

Article de Stefan W. Hell : “Far-Field Optical Nanoscopy”

Article du Max Planck Institute : “Resolution scaling in STED microscopy”

Numéro spécial de Nature Methods on “Focus on Single-Molecule Analysis”

Microscopie Multiphotonique

Thierry — Wed, 25 Mar 2009 11:59:35 +0000

L’étude des tissus biologiques et notamment des fonctions cellulaires est à l’heure actuelle rendue possible par l’évolution rapide des techniques de microscopie mais également par le développement d’outils chimiques adaptés permettant de sonder le vivant (sondes moléculaires, nanoparticules, …). La microscopie de fluorescence constitue en particulier un outil puissant pour l’imagerie du vivant. Elle présente toutefois un certain nombre de limitations (longueurs d’onde des sources lasers, toxicité de l’irradiation par les lasers lors de l’observation in vivo, pénétration limitée, autofluorescence des milieux biologiques, …).
La microscopie multiphotonique (ou non linéaire) dont l’apparition date du début des années 1990, pallie en grande partie ces problèmes. Le principe de la microscopie multiphotonique est d’utiliser comme mode de contraste un phénomène impliquant l’interaction simultanée de plusieurs photons (deux ou trois) avec l’atome, la molécule ou la structure à détecter. Un tel phénomène est possible si l’échantillon est excité par un champ laser suffisamment intense. La microscopie multiphotonique permet d’observer en 3D les tissus biologiques à quelques centaines de microns de profondeur.
La substitution d’une excitation de l’échantillon en régime continu par une excitation par un train d’impulsions permet d’appliquer une intensité lumineuse élevée (pendant les impulsions) tout en limitant l’énergie incidente sur l’échantillon. Dans un microscope, le phénomène non linéaire ne se produit de façon efficace qu’au voisinage du foyer de l’objectif où l’intensité est suffisante. La résolution axiale est ainsi liée uniquement au caractère non linéaire de l’excitation et ce ‘‘sectionnement optique’’ permet une résolution tridimensionnelle. Ce volume d’excitation est alors balayé en deux ou trois dimensions dans l’échantillon pour former une image.
Le succès de la microscopie à deux photons a entraîné depuis quelques années un regain d’intérêt pour des types différents de microscopies multiphotoniques, utilisant des phénomènes autres que la fluorescence comme source de contraste, et fournissant donc des informations différentes. C’est le cas, notamment, de la microscopie CARS (Coherent Anti-Stokes Raman Scattering) et des microscopies GSH (Génération de Second Harmonique) et GTH (Génération de Troisième Harmonique)
Bien qu’encore relativement peu répandues, les microscopies GSH et GTH se combinent très bien avec la microscopie de fluorescence à deux photons pour l’observation de tissus intacts et fournissent des informations complémentaires. Ces techniques gagneront également à être associées avec des techniques d’imagerie spectroscopiques telles que la microscopie CARS.
Comme l’absorption à deux photons, CARS est un processus multiphotonique (il utilise deux photons pompes et un photon Stokes) qui est d’autant plus probable que les champs optiques sont forts. CARS requiert donc l’utilisation de lasers impulsionnels et, comme en fluorescence à deux photons, ne se produit qu’au foyer d’un l’objectif de microscope qui sert à focaliser les champs pompe et Stokes dans l’échantillon ; ce point de focalisation définit intrinsèquement un « volume de collection » qui permet d’obtenir par balayage des images tridimensionnelles.
Dans ces microscopies, le signal est produit uniquement au voisinage du point de focalisation, et dépend fortement de la distribution spatiale du champ focalisé (intensité, phase, polarisation).
Par ailleurs, en modulant spatialement le front d’onde à l’entrée de l’objectif au moyen d’un élément actif, il est possible de contrôler de façon dynamique la distribution du champ au voisinage du foyer. Cette possibilité ouvre de nombreuses perspectives en microscopie non linéaire.

Composants optiques pour l’imagerie optique biomédicale (Résumé)

Thierry — Fri, 06 Mar 2009 11:35:45 +0000

Un grand nombre des progrès réalisés en matière de nouvelles méthodes d’imagerie biomédicale sont dus à l’application de nouvelles technologies optiques et photoniques telles que les suivantes :

Sources

- des lasers pulsés ultra-rapides permettant d’obtenir des excitations de forte puissance,
- des sources rapidement accordables facilitant l’observation de la fluorescence spectrale,
- des sources (et des détecteurs) multiples allant du spectre visible au spectre infrarouge.

Détecteurs

- de meilleures résolutions spatiale et/ou spectrale,
- de plus grandes sensibilités et même une fonction de comptage de photons tels que les EMCCD,
- de nouveaux capteurs ayant une meilleure dynamique temporelle.

Autres composants optiques / mécaniques

- des éléments dispersifs compacts de bonne qualité (réseaux de diffraction, …),
- de meilleures sondes à base de fibre optique (pour l’émission ou la réception du signal émis),
- des composants micro-mécaniques pour le cheminement des trajectoires optiques.

Fabricants de matériel d’imagerie médicale canadiens

Thierry — Fri, 06 Mar 2009 00:55:37 +0000

Advanced Cyclotron Systems - site Internet

Agfa HealthCare, Inc - site Internet

Anzer IT Solutions Corp. - site Internet

Architect Circle - site Internet

ART Advanced Research Technologies Inc - site Internet

Biomedical Photometrics Inc - site Internet

Blue Sky Spectroscopy - site Internet

BRYTECH Inc - site Internet

Canada Endoscope - site Internet

Cantek Group Inc - site Internet

Cardiomed Supplies Inc - site Internet

Cedara Software - site Internet

Channel Systems Inc - site Internet

Communications & Medical Products Division - site Internet

Covidien - site Internet

Diagnostics Biochem Canada Inc - site Internet

Digital Image FX Inc - site Internet

Eco-Med Pharmaceutical Inc - site Internet

Element Life Science - site Internet

EMD Technologies Inc - site Internet

EMR Healthcare Informatics Ltd - site Internet

HealthInfo & Searching Practice Inc - site Internet

Intelerad Medical Systems Incorporated - site Internet

IS2 Medical Systems - site Internet

Les Lentilles Doric Inc- site Internet

Madentec Limited - site Internet

MDS Nordion - site Internet

MEDIZAQ IMAGING CO - site Internet

MedSenses - site Internet

Metafix Inc - site Internet

Millennium Technology Inc - site Internet

Mintz & Associates - site Internet

Novacam Technologies Inc - site Internet

OTI Ophthalmic Technologies Inc - site Internet

PixeLINK - site Internet

Produits Médicaux UltraRay - site Internet

Qbiotyx Ltd - site Internet

RamSoft Inc - site Internet

Raymax Medical Corporation - site Internet

Reno Micro Précision Lté - site Internet

Sandstrom Trade & Technology Inc - site Internet

Sensor Technology Ltd - site Internet

SIMMS - site Internet

Softmedical - site Internet

Stainless Outfitters Inc - site Internet

Sterne Medical Equipment - site Internet

Thermofisher Scientific Diagnostix Products - site Internet

TSI - site Internet

Tyler Research Corporation - site Internet

Ultrasonix Medical Corporation - site Internet

XLTEK - site Internet