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Neurophotonics Laboratory

Research

Optimized Light Control for in vivo Applications

1. Deep tissue light delivery in vivo

Multiple scattering in tissue hinders the transmission of light due to the randomness of light paths. We explore the potential for deep tissue light focusing or delivery by use of optical phase conjugation. To apply this technology in living tissue, we characterize the speckle decorrelation time with coherent laser light interacting with live tissue.

복잡한 매질, 예를 들어사람의 피부 조직-에 빛을 투과시킬 때 빛과 매질의 다중산란으로 인하여깊숙이 빛을 보내거나 초첨을 맞추어 이미징을 하는데 한계가 있다. 본 연구팀은 산란되어 나오는 빛의 위상을 정확히 읽어내는 기술을 이용하여 살아있는 생체에서 깊숙히 빛을 전달하거나 초점을 맞출 수 있는 방법을 연구하고 있다. 이를 위하여 먼저 레이저 빛이 살아있는 생체조직과 상호작용에서 나오는 스페클 현상의 시간적 변화 특성을 측정하고 있다.


2. Super resolution microscopy

Super resolution microscopy, or nano-scopy field is rapidly evolving to reach the phase of revealing ultrastructure of biological samples impacting biological sciences. While electron microscopy (EM) or Atomic Force Microscopy (AFM) provide nanometer resolution, they are usually applicable for fixed specimens. We are developing super-resolution fluorescence imaging based on surface plasmon resonance phenomenon that enables real-time observation of fine dynamic details of living cells and its organelles with higher sensitivity.

근래 광학 초분해능 현미경, 혹은 나노 현미경이 빠르게 발전하여 생물학적 대상의 작은 구조를 보여줄 수 있게 되어 생명과학의 진보에 도움을 주고 있다. 전자현미경이나 원자힘 현미경 또한 높은 분해능을 얻을 수 있으나 생물에 직접 적용하기엔 여러 가지 한계가 존재한다. 본 연구팀은 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용한 초분해능 현미경을 개발하여 수십 나노 미터의 분해능으로 세포 생물학적 현상을 관찰하고자 한다.


3. Fluorescence imaging based on compressed sensing

Compressed sensing (CS) is a signal processing technique to acquire and reconstruct signal efficiently by finding solution to underdetermined systems. Utilizing signal’s sparseness or compressibility in some domain, this allows signal or image from relatively fewer measurements. We apply this CS to biomedical imaging field. In particular, optimized patterned or random illumination is employed to reduce the image acquisition time in single pixel fluorescence imaging.

압축센싱(CS)은 적은 횟수의 측정만으로도 효율적으로 신호를 획득하고 복원하는 신호 처리기술이다. 변환을 통한 어떤 영역에서 신호의 성김(Sparsity)와 압축률을 이용하면 상대적으로 매우 적은 양으로부터 신호 또는 이미지를 복원 가능하게 한다. 본 연구는 이 압축센싱기술을 의생명 이미징 분야에 적용하는 것이다. 특히 최적화된 임의 또는 패턴화된 광조사를 이용하여 단일 픽셀 형광 이미징의 속도를 증가시키고자 한다.

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