Difference between revisions of "Team:TU Darmstadt/tech/hardware"

Line 39: Line 39:
 
</body>
 
</body>
 
</html>
 
</html>
−
{{TU_Darmstadt/header-footer}}
+
{{TU_Darmstadt/header-footer}}
−
<html>
+
<html>
 
<body>
 
<body>
 
</section>
 
</section>
Line 59: Line 59:
 
</div>
 
</div>
 
</div>
 
</div>
 +
</section>
 +
<section id="two">
 
<!-- Achievements -->
 
<!-- Achievements -->
 
<div class="container">
 
<div class="container">
Line 76: Line 78:
 
</section>
 
</section>
 
<!-- References -->
 
<!-- References -->
−
<section id="references">
 
−
<div class="container">
 
−
<h3>References</h3>
 
−
<ul>
 
−
<li>Holopy: <a href="python.org">HoloPy</a></li>
 
−
</ul>
 
−
</div>
 
−
</section>
 
−
                                <!-- References -->
 
 
                                 <section id="seven"><div class="container">
 
                                 <section id="seven"><div class="container">
 
                                     <h3>References</h3>
 
                                     <h3>References</h3>
−
                                    <p>
+
                                  <p>
 
                                         <table width="100%" border="0" cellpadding="0" cellspacing="2">
 
                                         <table width="100%" border="0" cellpadding="0" cellspacing="2">
 
                                             <tr>
 
                                             <tr>
 
                                                 <td id="[1]">[1]</td>
 
                                                 <td id="[1]">[1]</td>
−
                                                 <td>Samain, E., Drouillard, S., Heyraud, A., Driguez, H., and Geremia, R. A. (1997) Gram-scale synthesis of recombinant chitooligosaccharides in <i>Escherichia coli</i>. <i>Carbohydrate Research</i>, 302, 35 – 42
+
                                                 <td>Shiraki, A., Taniguchi, Y., Shimobaba, T., Masuda, N., Ito, T. (2012) Handheld and low-cost digital
−
                                                <br>DOI: 10.1016/S0008-6215(97)00107-9</td>
+
                                                    holographic microscopy.
 +
                                                <br><a href="http://www.arXiv.org/abs/1211.0336">arXiv:1211.0336</a></td>
 
                                             </tr>
 
                                             </tr>
 
                                             <tr>
 
                                             <tr>
 
                                                 <td id="[2]">[2]</td>
 
                                                 <td id="[2]">[2]</td>
−
                                                 <td>Kurita, K. (2006) Chitin and Chitosan: Functional Biopolymers from Marine Crustaceans. <i>Marine Biotechnology</i>, 8, 203 – 226
+
                                                 <td>Cotte, Y., Toy, F., Jourdain, P., Pavillon, N., Boss, D., Magistretti, P., Marquet, P., Depeursinge
−
                                                 <br>DOI: 10.1007/s10126-005-0097-5</td>
+
                                                    (2013) Marker-free phase nanoscopy <i>Nature Photonics</i>, 7 (2):113
 +
                                                 <br><a href="https://doi.org/10.1038/nphoton.2012.329">DOI: 10.1038/nphoton.2012.329</a></td>
 
                                             </tr>
 
                                             </tr>
 
                                             <tr>
 
                                             <tr>
 
                                                 <td id="[3]">[3]</td>
 
                                                 <td id="[3]">[3]</td>
−
                                                 <td>Knight, T. (2003) Idempotent Vector Design for Standard Assembly of Biobricks. <i>MIT Artificial Intellignece Laboratory</i> </td>
+
                                                 <td>   Giuliano, C. B., Zhang, R., Wilson, L. G. (2014) Digital Inline Microscopy (DIHM) of Weakly-scattering
 +
                                                Subjects <i>Journal of Visualized Experiments</i>, <a href="https://doi.org/10.3791/50488">DOI:10.3791/50488</a></td>
 
                                             </tr>
 
                                             </tr>
 
                                             <tr>
 
                                             <tr>
 
                                                 <td id="[4]">[4]</td>
 
                                                 <td id="[4]">[4]</td>
−
                                                 <td>Dutta, P. K., Dutta, J., and Tripathi, V. S. (2004) Chitin and Chitosan: Chemistry, properties and applications. <i>Journal of Scientific &amp; Industrial Research</i>, 63, 20 – 31  </td>
+
                                                 <td>Molaei, M., Sheng, J. (2014) Imaging bacterial 3D motion using digital inline holographic microscopy
 +
                                                and correlation-based de-noising algorithm <i>Optics Express</i>, <a href="https://doi.org/10.1364/OE.22.032119">DOI: 10.1364/OE.22.032119</a></td>
 
                                             </tr>
 
                                             </tr>
 
                                             <tr>
 
                                             <tr>
 
                                                 <td id="[5]">[5]</td>
 
                                                 <td id="[5]">[5]</td>
−
                                                 <td> Kumar, M. N. V. R. (2000) A review of chitin and chitosan applications. <i>Reactive &amp; Functional Polymers</i>, 46, 1 – 27
+
                                                 <td> Braat, J., Dirksen, P., Janssen, A. J. E. M. (2003) Diffractive Read-Out of Optical Discs, <i>Optical Imaging</i>
−
                                                 <br>DOI: 10.1016/S1381-5148(00)00038-9</td>
+
                                                 <br>Springer Verlag</td>
 
                                             </tr>
 
                                             </tr>
 
                                             <tr>
 
                                             <tr>
 
                                                 <td id="[6]">[6]</td>
 
                                                 <td id="[6]">[6]</td>
−
                                                 <td>Debellé, F., Rosenberg, C., and Dénarié, J. (1992) The <i>Rhizobium, Bradyrhizobium</i>, and <i>Azorhizobium</i> NodC proteins are homologous to yeast chitin synthases. <i>Molecular Plant-Microbe Interactions</i>, 5, 443 – 446
+
                                                 <td>DDeng, Y., Chu, D., (2017) Coherence properties of different light sources and their effect on the image sharpness and
−
                                                <br>PMID: 1472721</td>
+
                                                    speckle of holographic displays, <i>Scientific Report</i>,
 +
                                                <br><a href="https://doi.org/10.1038/s41598-017-06215-x">DOI: 10.1038/s41598-017-06215-x</a></td>
 
                                             </tr>
 
                                             </tr>
 
                                             <tr>
 
                                             <tr>
 
                                                 <td id="[7]">[7]</td>
 
                                                 <td id="[7]">[7]</td>
−
                                                 <td>Long, S. R. (1996) <i>Rhizobium</i> Symbiosis: Nod Factors in Perspective. <i>The Plant Cell</i>, 8, 1885 – 1898
+
                                                 <td>Jericho, M. H., Kreuzer, H.J., (2011), Point Source Digital In-Line Holographic Microscopy, Chapter 1, Coherent Light Microscopy, <i>Springer Series in Surface Sciences 46</i>, 46
−
                                                 <br>DOI: 10.1105/tpc.8.10.1885</td>
+
                                                 <br><a href="https://doi.org/10.1007/978-3-642-15813-1_1">DOI: 10.1007/978-3-642-15813-1_1</a></td>
 
                                             </tr>
 
                                             </tr>
 
                                             <tr>
 
                                             <tr>
 
                                                 <td id="[8]">[8]</td>
 
                                                 <td id="[8]">[8]</td>
−
                                                 <td>Barny, M. A., and Downie, J. A. (1993) Identification of the NodC Protein in the Inner but Not the Outer Membrane of <i>Rhizobium leguminosarum</i>. <i>Molecular Plant-Microbe Interactions</i>, 6, 669 – 672</td>
+
                                                 <td>Rostykus, M., Moser, C. (2017) Compact lensless off-axis transmission digital holographic microscope, <i>Optics Express</i>, <a href="https:/doi.org/10.1364/OE.25.016652">DOI: 10.1364/OE.25.016652</a></td>
 
                                             </tr>
 
                                             </tr>
 
                                             <tr>
 
                                             <tr>
 
                                                 <td id="[9]">[9]</td>
 
                                                 <td id="[9]">[9]</td>
−
                                                 <td>Dorfmueller, H.C., Ferenbach, A. T., Borodkin, V. S., and van Aalten, D. M. F. (2014) A Structural and Biochemical Model of Processive Chitin Synthesis. <i>The Journal of Biological Chemistry</i>, 289, 23020 – 23028
+
                                                 <td>Reichert, C. C., Herkommer, A., Claus, D. (2016) Das Smartphone als Mikroskop, <i>AT-Fachverlag GmbH</i>,
−
                                                 <br>DOI: 10.1074/jbc.M114.563353</td>
+
                                                 <br><a href="http://www.biophotonik.de">www.biophotonik.de</a></td>
 
                                             </tr>
 
                                             </tr>
 
                                             <tr>
 
                                             <tr>
 
                                                 <td id="[10]">[10]</td>
 
                                                 <td id="[10]">[10]</td>
−
                                                 <td>Kamst, E., van der Drift, K. M. G. M., Thomas-Oates, J. E., Lugtenberg, B. J. J., and Spaink, H. P. (1995) Mass Spectrometric Analysis of Chitin Oligosaccharides Produced by <i>Rhizobium</i> NodC Protein in <i>Escherichia coli</i>. <i>Journal of Bacteriology</i>, 177, 6282 - 6285
+
                                                 <td>Moon, I., Daneshpanah, M., Anand, A., Javidi, B. (2011) Cell Identification Computational 3-D Holographic
−
                                                 <br>DOI:  10.1128/jb.177.21.6282-6285.199</td>
+
                                                    Microscopy, <i>Optics & Photonics</i>, 22 (6),
 +
                                                 </td>
 
                                             </tr>
 
                                             </tr>
 
                                             <tr>
 
                                             <tr>
 
                                                 <td id="[11]">[11]</td>
 
                                                 <td id="[11]">[11]</td>
−
                                                 <td>Promega (2015) UDP-Glo<sup>TM</sup> Glycosyltransferase Assay, Technical Manual</td>
+
                                                 <td>Greenbaum, A., Luo, W., Su, T., Göröcs, Z., Xue, L., Isikman S., Coskun, A., Mudanyali, O., Ozcan, A. (2012) Imaging
 +
                                                without lenses: achievments and remaining challenges of wide-field on-chip microscopy, <it>Nature America</it>, <a href="https://doi.org/10.1038/nmeth.2114">DOI:10.1038/nmeth.2114</a></td>
 +
                                            </tr>
 +
                                            <tr>
 +
                                                <td id="[12]">[12]</td>
 +
                                                <td>beniroquai (2017) Blog, <a href="http://beniroquai.wordpress.com/2016/01/20/holoscope-linsenloses-holographisches-mikroskop/">https://beniroquai.wordpress.com/2016/01/20/holoscope-linsenloses-holographisches-mikroskop/</a>,
 +
                                                last visited: 10/15/2017</td>
 +
                                            </tr>
 +
                                            <tr>
 +
                                                <td id="[13]">[13]</td>
 +
                                                <td>BDan (2015) micromanipulator, Thingiverse, <a href="http://www.thingiverse.com/thing:923865/#files">https://www.thingiverse.com/thing:923865/#files</a>,
 +
                                                last visited: 10/15/2017</td>2
 +
                                            </tr>
 +
                                            <tr>
 +
                                                <td id="[14]">[14]</td>
 +
                                                <td>"Do-it-yourself" project for steering HD-DVD pickup homepage: <a href="http://www.diyouware.com/">http://www.diyouware.com/</a>
 +
                                                last visited: 15/10/17</td>
 
                                             </tr>
 
                                             </tr>
 
                                         </table>
 
                                         </table>

Revision as of 11:03, 16 October 2017

MainPage

Digital Inline Holographic Microscopy - An iGEM Approach

In light of the iGEM competition, the need for analyzing the 3D structures of hydrogel and E.Coli at micrometer scales has arisen. Our project aims at constructing a low cost Digital Inline Holography Microscope (DIHM). The DIHM features on its ease-of-use, lens-less inline structure, and the state-of-art reconstruction algorithms from holograms to 3D visualization with micrometer resolution. The working principle of a DIHM starts with a point laser source, emanating a spherical wave through a pinhole, illuminating the object to be observed, and forming a magnified diffraction pattern at the image sensor, followed by reconstruction algorithms. The holograms collected by the image sensor already contains the difference of intensity and phase shifts, compared with the reference beam from the spherical wave, thus the inline structure without the need of a lens or beam splitter. Our project uses easily accessible hardware components: an xbox 360 pickup as the laser source, DIYouware PCB board for the alignment and laser intensity control, a 1 µm pinhole, a Pi-cam and the Raspberry Pi for taking pictures, and certain 3D printed parts to assemble the microscope. The open source library Holopy is then deployed to reconstruct the 3D volumes from the holograms.

Achievements

It achieves!

Get It

It gets!

Working Principle

It works!

References

2
[1] Shiraki, A., Taniguchi, Y., Shimobaba, T., Masuda, N., Ito, T. (2012) Handheld and low-cost digital holographic microscopy.
arXiv:1211.0336
[2] Cotte, Y., Toy, F., Jourdain, P., Pavillon, N., Boss, D., Magistretti, P., Marquet, P., Depeursinge (2013) Marker-free phase nanoscopy Nature Photonics, 7 (2):113
DOI: 10.1038/nphoton.2012.329
[3] Giuliano, C. B., Zhang, R., Wilson, L. G. (2014) Digital Inline Microscopy (DIHM) of Weakly-scattering Subjects Journal of Visualized Experiments, DOI:10.3791/50488
[4] Molaei, M., Sheng, J. (2014) Imaging bacterial 3D motion using digital inline holographic microscopy and correlation-based de-noising algorithm Optics Express, DOI: 10.1364/OE.22.032119
[5] Braat, J., Dirksen, P., Janssen, A. J. E. M. (2003) Diffractive Read-Out of Optical Discs, Optical Imaging
Springer Verlag
[6] DDeng, Y., Chu, D., (2017) Coherence properties of different light sources and their effect on the image sharpness and speckle of holographic displays, Scientific Report,
DOI: 10.1038/s41598-017-06215-x
[7] Jericho, M. H., Kreuzer, H.J., (2011), Point Source Digital In-Line Holographic Microscopy, Chapter 1, Coherent Light Microscopy, Springer Series in Surface Sciences 46, 46
DOI: 10.1007/978-3-642-15813-1_1
[8] Rostykus, M., Moser, C. (2017) Compact lensless off-axis transmission digital holographic microscope, Optics Express, DOI: 10.1364/OE.25.016652
[9] Reichert, C. C., Herkommer, A., Claus, D. (2016) Das Smartphone als Mikroskop, AT-Fachverlag GmbH,
www.biophotonik.de
[10] Moon, I., Daneshpanah, M., Anand, A., Javidi, B. (2011) Cell Identification Computational 3-D Holographic Microscopy, Optics & Photonics, 22 (6),
[11] Greenbaum, A., Luo, W., Su, T., Göröcs, Z., Xue, L., Isikman S., Coskun, A., Mudanyali, O., Ozcan, A. (2012) Imaging without lenses: achievments and remaining challenges of wide-field on-chip microscopy, Nature America, DOI:10.1038/nmeth.2114
[12] beniroquai (2017) Blog, https://beniroquai.wordpress.com/2016/01/20/holoscope-linsenloses-holographisches-mikroskop/, last visited: 10/15/2017
[13] BDan (2015) micromanipulator, Thingiverse, https://www.thingiverse.com/thing:923865/#files, last visited: 10/15/2017
[14] "Do-it-yourself" project for steering HD-DVD pickup homepage: http://www.diyouware.com/ last visited: 15/10/17