Red blood cell as an adaptive optofluidic microlens

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Digital holography as 3D tracking tool for assessing acoustophoretic particle manipulation

The integration of digital holography (DH) imaging and the acoustic manipulation of micro-particles in a microfluidic environment is investigated. The ability of DH to provide efficient 3D tracking of particles inside a microfluidic channel is exploited to measure the position of multiple objects moving under the effect of stationary ultrasound pressure fields. The axial displacement provides a direct verification of the numerically computed positions of the standing wave’s node, while the particle’s transversal movement highlights the presence of nodes in the planar direction. Moreover, DH is used to follow the aggregation dynamics of trapped spheres in such nodes by using aggregation rate metrics

Optical signature of erythrocytes by light scattering in microfluidic flows

A camera-based light scattering approach coupled with a viscoelasticity-induced cell migration technique has been used to characterize the morphological properties of erythrocytes in microfluidic flows. We have obtained the light scattering profiles (LSPs) of individual living cells in microfluidic flows over a wide angular range and matched them with scattering simulations to characterize their morphological properties. The viscoelasticity-induced 3D cell alignment in microfluidic flows has been investigated by bright-field and holographic microscopy tracking, where the latter technique has been used to obtain precise cell alignment profiles in-flow. Such information allows variable cell probability control in microfluidic flows at very low viscoelastic polymer concentrations, obtaining cell measurements that are almost physiological. Our results confirm the possibility of precise, label-free analysis of individual living erythrocytes in microfluidic flows

AI-aided holographic flow cytometry for label-free identification of ovarian cancer cells in the presence of unbalanced datasets

Liquid biopsy is a valuable emerging alternative to tissue biopsy with great potential in the noninvasive early diagnostics of cancer. Liquid biopsy based on single cell analysis can be a powerful approach to identify circulating tumor cells (CTCs) in the bloodstream and could provide new opportunities to be implemented in routine screening programs. Since CTCs are very rare, the accurate classification based on high-throughput and highly informative microscopy methods should minimize the false negative rates. Here, we show that holographic flow cytometry is a valuable instrument to obtain quantitative phase-contrast maps as input data for artificial intelligence (AI)-based classifiers. We tackle the problem of discriminating between A2780 ovarian cancer cells and THP1 monocyte cells based on the phase-contrast images obtained in flow cytometry mode. We compare conventional machine learning analysis and deep learning architectures in the non-ideal case of having a dataset with unbalanced populations for the AI training step. The results show the capacity of AI-aided holographic flow cytometry to discriminate between the two cell lines and highlight the important role played by the phase-contrast signature of the cells to guarantee accurate classification

The 2016 Campobasso MW 4.3 seismic sequence

Alle 18.55 UTC del 16 gennaio 2016 è stato registrato dalla Rete Sismica Nazionale1 (RSN, http://doi.org/10.13127/SD/X0FXNH7QFY) dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) un terremoto di magnitudo locale (M ) 4.1 (magnitudo momento M 4.3) ben risentito in gran parte delle province di Campobasso e di Isernia e in alcune zone delle province limitrofe di Caserta, Benevento e Foggia. L’evento, localizzato a circa 6 km di distanza dal capoluogo molisano e ad una profondità prossima ai 10 km, è stato preceduto durante la giornata da una decina di eventi, il più significativo dei quali è stato di ML 2.9. La sequenza sismica sviluppatasi nei giorni successivi si colloca in un’area caratterizzata da una pericolosità sismica molto elevata e a circa 20 km a nord-est dalla sequenza sismica iniziata il 29 dicembre 2013 con un evento di ML 4.9 (MW 5.0 [De Gori et al., 2014]). Considerate le criticità che il sistema di sorveglianza sismica attivo H24/7 presso la sede INGV di Roma ha iniziato a patire nei giorni successivi a causa di cattive condizioni meteo, è stata predisposta in collaborazione con l’Agenzia della Protezione Civile della Regione Molise l’installazione di una stazione sismica temporanea a sei canali. L’installazione si è svolta nell’ambito del Coordinamento delle reti sismiche mobili INGV (Sismiko [Margheriti et al., 2014; Moretti et al., 2016]) ed è stata sufficiente per garantire la continuità del servizio di sorveglianza sismica, come richiesto nella Convenzione vigente2 tra l’INGV e il Dipartimento della Protezione Civile (DPC). La sequenza è stata analizzata con diverse tecniche di localizzazione, i cui risultati sono stati messi a confronto nel corrente lavoro.Published1-324IT. Banche datiJCR Journalope

Le attività di Pronto Intervento Sismico dell’INGV a seguito del terremoto del 29 dicembre 2013 (area del Matese)

A seguito della sequenza sismica iniziata il 29 dicembre 2013 con il terremoto di magnitudo (ML) 4.9 alle 16.08 UTC, localizzato tra le province di Caserta e di Benevento dai sismologi in turno presso la sala di sorveglianza sismica [Basili, 2011] dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), sono stati predisposti diversi interventi volti a migliorare il monitoraggio sismico e geodetico nell’area interessata dalla crisi sismica. L’azione coordinata tra il personale dell’INGV delle sedi di Roma e di Grottaminarda (Avellino) ha consentito, fra le diverse attività, il ripristino delle stazioni sismiche permanenti della Rete Sismica Nazionale (RSN [Amato and Mele, 2008; Delladio, 2011]) esistenti in zona ma mal funzionanti durante le prime ore della sequenza, e l’installazione ex-novo di due stazioni temporanee in trasmissione UMTS a sud-ovest e a sud-est dell’area epicentrale. Benché la copertura dell’area non fosse ottimale, è stato sempre garantito il servizio di sorveglianza sismica avendo localizzato terremoti ben al di sotto della soglia di comunicazione definita nella Convenzione vigente tra INGV e Dipartimento della Protezione Civile (DPC) pari a ML ≥ 2.5. Nelle prime 24 ore della sequenza sono stati infatti localizzati più di 70 terremoti di magnitudo compresa fra 1.0 e 2.0. In questo breve rapporto tecnico sono illustrate, dopo un inquadramento della sequenza sismica e del contesto sismologico in cui si colloca, le considerazioni che hanno portato all’attivazione del Pronto Intervento Sismico INGV, le attività svolte e le tempistiche rispettate.Published1-245T. Sorveglianza sismica e operatività post-terremotoN/A or not JCRope

Le attività di Pronto Intervento Sismico dell’INGV a seguito del terremoto del 29 dicembre 2013 (area del Matese)

A seguito della sequenza sismica iniziata il 29 dicembre 2013 con il terremoto di magnitudo (ML) 4.9 alle 16.08 UTC, localizzato tra le province di Caserta e di Benevento dai sismologi in turno presso la sala di sorveglianza sismica [Basili, 2011] dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), sono stati predisposti diversi interventi volti a migliorare il monitoraggio sismico e geodetico nell’area interessata dalla crisi sismica. L’azione coordinata tra il personale dell’INGV delle sedi di Roma e di Grottaminarda (Avellino) ha consentito, fra le diverse attività, il ripristino delle stazioni sismiche permanenti della Rete Sismica Nazionale (RSN [Amato and Mele, 2008; Delladio, 2011]) esistenti in zona ma mal funzionanti durante le prime ore della sequenza, e l’installazione ex-novo di due stazioni temporanee in trasmissione UMTS a sud-ovest e a sud-est dell’area epicentrale. Benché la copertura dell’area non fosse ottimale, è stato sempre garantito il servizio di sorveglianza sismica avendo localizzato terremoti ben al di sotto della soglia di comunicazione definita nella Convenzione vigente tra INGV e Dipartimento della Protezione Civile (DPC) pari a ML ≥ 2.5. Nelle prime 24 ore della sequenza sono stati infatti localizzati più di 70 terremoti di magnitudo compresa fra 1.0 e 2.0. In questo breve rapporto tecnico sono illustrate, dopo un inquadramento della sequenza sismica e del contesto sismologico in cui si colloca, le considerazioni che hanno portato all’attivazione del Pronto Intervento Sismico INGV, le attività svolte e le tempistiche rispettate

On the Use of Numeric Integration for Uncertainty Evaluation in Indirect Measurements

According to the last revision of international recommendations, numerical methods are nowadays claimed/or the estimation of measurement uncertainty in indirect measurements. The paper, in particular, proposes the use of numeric integration of measurement models as a fast and reliable method for uncertainty estimation. Starting from the knowledge of the probability density functions of the input quantities, the method applies traditional techniques of numeric integration to the measurement model in order to achieve an estimate the output quantity variance, and, consequently, of the output standard uncertainty. A number of tests have been carried out to assess the performance of the proposed method. In particular, the concurrence between the estimates of output quantity expectation and standard uncertainty provided by the method and those granted by Monte Carlo simulations or method based on unscented transform has been verified along with a comparison of computational times. The obtained results highlight the efficacy of the method and suggest it as an attractive alternative to other approaches currently adopted

Red blood cell as an adaptive optofluidic microlens

The perspective of using live cells as lenses could open new revolutionary and intriguing scenarios in the future of biophotonics and biomedical sciences for endoscopic vision, local laser treatments via optical fibres and diagnostics. Here we show that a suspended red blood cell (RBC) behaves as an adaptive liquid-lens at microscale, thus demonstrating its imaging capability and tunable focal length. In fact, thanks to the intrinsic elastic properties, the RBC can swell up from disk volume of 90fl up to a sphere reaching 150fl, varying focal length from negative to positive values. These live optofluidic lenses can be fully controlled by triggering the liquid buffer's chemistry. Real-time accurate measurement of tunable focus capability of RBCs is reported through dynamic wavefront characterization, showing agreement with numerical modelling. Moreover, in analogy to adaptive optics testing, blood diagnosis is demonstrated by screening abnormal cells through focal-spot analysis applied to an RBC ensemble as a microlens array. © 2015 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved