左手食指表面(左)的OCT成像(右) |
OCT是以光干涉現象為基礎的延伸應用,初期侷限在眼科視網膜細胞組織分析,近十年,隨著技術發展,逐漸往內視領域和組織觀察方向發展,範圍越發廣泛。
當我第一次瞭解到這項技術時,就對這項能夠在不破壞被觀察物體、不染色狀況下,即可一次觀察到數豪米內細胞排列,感到十分著迷。就如同,虎克透過顯微鏡揭開了自然世界面貌,自然科學的進步總是從觀測技術的突破開始,OCT的確有機會成為醫療檢測新利器。
這次參觀交大光電實驗室,實際接觸OCT,尤其是以元件層次而非商業成品觀察牠的運作,再加上專家解說,更當場伸進左手食指,直接在螢幕上看到論文中常出現的立體影像,收穫實在豐富。資料整理如下。
系統為SS-OCT,因為都是以元件形式連結,整個環境就像是大型樂高平台,光學工作板上插滿著台座及光纖軸線,完全就是光電所該有的樣子(笑)。值得一提是,幾乎所有的實驗元件都是購自THORLABS。
光學工作桌面 |
這團實體的對映架構圖如下。並且列出各元件資料。
照片翻拍自實驗室碩士論文 |
掃頻雷射(swept laser source):品牌Santec型號HSL-20(連結),中心1310nm,售價可能數十萬,專家特別提到機器有特殊Trigger可以通過DAQ讓PC開始運作。Santec其他雷射裝置(連結)。
光路:中間傳導部分都是光纖,接口應該是FC。
Coupler:分光功能,應該是類似beam splitter,光纖系統則是使用Coupler,每個至少上萬元(連結),THORLABS資料庫可以依照波長和不同分光比例(50:50 75:25 90:10 99:1)依照需求購買。
目前系統使用三種不同Coupler,1:99的目的是提供系統觸發點開始運作。20:80的目的是將20送入參考臂,80送入觀測處。50:50的目的是減少雜訊(這部分聽不懂)。
APD:型號PDA05CF2(連結),內為InGaAs,可將光訊號轉為電訊號,價格同樣萬元起跳。
參考臂:設計上,光纖點光源會由透鏡轉為平行光,並在端點又經過透鏡聚焦,再經反射鏡反射。下圖中左方是光纖,側邊是透鏡,平行部份約三十公分左右。類似透鏡也應用在樣品臂。另外,網路上有販賣FC接口的準直接環,應能將左邊透鏡合併。
賣場位置 連結 連結 |
調整光角度:因為要能對二維平面進行掃描,使用THORLABS GVS002(又噴了六七萬吧(連結)。
對焦:樣本臂上附有透鏡,調整其位置可直接影響樣品對焦平面,也就是說,OCT也是有對焦的功能。
光纖環型器:Fiber Optic Circulator,想當然耳,又是上萬元的零件(連結 連結),對我來說,這個元件是新的概念,相關原理如連結。
PDB:原本以為PDA就可以,沒想到跑出個PDB,英文名稱是Fiber Coupled Balanced Amp,猜測具有訊號抑制的功能。他們使用的型號是THORLABS PDB480C-AC(連結),六萬左右。
主機:程式LABVIEW,以DAQ CARD接收掃頻雷射和PDB的訊號,並且製圖。
整個架構,是由學理、器材選擇知識和金錢三方面累積起來,進入門檻頗高。作者提到,這是實驗室累積幾年的成果,目前以應用為主,包括和醫院合作分析正常與癌組織切片差異或是觀察腦部皮質細胞。後續可以朝提高解析度發展。
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