在癌症治疗中实现实时光显微镜的无线图像传感器

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 医疗成像医学成像
• 微系统工程 微系统工程

背景情况:

• 获取组织中的生物信息对于诊断和治疗癌症等疾病至关重要.
• 当前的临床成像技术往往缺乏连续成像能力和无线兼容性.
• 需要改进的方法来检测组织深处的细胞群.

研究的目的:

• 介绍一款新的毫米尺寸,超声波驱动的,无镜头的CMOS图像传感器,用于无线光显微镜.
• 为了使生物信息在组织深处的持续,现场监测.
• 克服当前临床成像方法的局限性.

主要方法:

• 使用TSMC 0.18μm技术制造2.4x4.7mm^2的集成电路 (IC).
• 集成微激光二极管 (μLD),用于超声波能量采集的压陶和离芯片存储电容器.
• 开发一个36x40像素阵列,配有电容式跨阻抗放大器,无线电源管理和超声波通信,由有限状态机器控制.

主要成果:

• 该系统从2厘米深的声波中收集能量,为IC提供动力,并通过反向散射 (11.5 kbits/frame) 实现数据传输.
• 在成像阶段,通过存储的电荷提供高功率的78mW μLD.
• 概念验证成像成功地可视化了老鼠淋巴结中的CD8T细胞,与光显微镜相一致.
• 通过在32ms曝光时间的美国空军分辨率目标上检测140μm特征来验证系统性能.

结论:

• 开发的超声波驱动的无镜头CMOS图像传感器代表了无线光显微镜的重大进步.
• 这一平台为改善在组织深处细胞群的持续检测提供了潜在的潜力.
• 这项技术显示出增强癌症治疗指导和诊断的前景.