Qumi系列新品｜单光子极限活络度共聚焦显微镜：突破1700 nm成像天堑，解锁深层活体观测新窗口
做活体深层成像的科研同仁，大多都遇到过统一个绕不开的瓶颈：随着引发与发射波长从可见光进入 NIR?I、NIR?II，生物组织中的散射逐步降低，为深层、高对比度成像提供了新的光学窗口。尤其在 NIR?IIb（1500–1700 nm） 及更长波段，长波荧光有望进一步降低组织散射带来的影响。但与此同时，探测器的响应、暗噪声以及系统光学损耗逐步成为限度成像机能的关键成分，波长一旦突破 1700 nm，传统 InGaAs 探测器、光电倍增管（PMT）活络度断崖式着落，幽微荧光信号齐全被噪声覆没。
事实上，1700–2000 nm NIR?IIc 长波窗口 占有更低的生物组织散射个性、更优的穿透深杜纂成像对比度，是活体深层高分辨成像的 “黄金窗口”。持久以来，这一顶级成像区间始终无法遍及，主题瓶颈不在探针、不在光路，而在探测极限—— 传统商用探测系统，底子抓不住深层组织透射后的极弱光子信号。
2022 年，戴宏杰院士团队在《Nature Nanotechnology》颁布里程碑式成就《In vivo non?invasive confocal fluorescence imaging beyond 1,700 nm using superconducting nanowire single?photon detectors》，初次将超导纳米线单光子探测技术（SNSPD）引入共聚焦活体荧光成像，成功买通 NIR?IIc 成像新范式，实现齐全幼鼠头颅 1100 μm 无创深层成像、淋趋附单细胞技疫结构原位观测，证了然单光子极限探测对性命科学成像的颠覆性价值，为下一代活体显微成像划定了技术方向。
安身十年量子极限探测技术积淀，我们对标顶刊前沿架构，完玉成链路自主工程化实现。Qumi 系列全新单品 —— 单光子级极限活络度 NIR?IIc 共聚焦显微镜正式落地。将量子领域 “单光子级、超低噪声、超宽长波响应” 的硬核能力，齐全下沉至活体显微成像场景，让顶刊级的深层超高分辨成像，成为通例科研可落地、可复用、可量产的尺度化设备。
01 技术溯源：被探测器封印的 NIR?IIc 黄金窗口
生物光学成像的深度革命，性质是 “波长更长、散射更幼、穿透更深” 的迭代过程。光在生物组织中的散射强杜纂波长强负有关，相较于通例 NIR?IIb 波段，NIR?IIc（1700–2000 nm） 具备更优异的物理成像优势：组织散射进一步降低、有效衰减长度更长、离焦杂散光更少，天然适配深层、高对比度、无创在体成像。
图 1. (a) 分歧生物组织及体模的约化散射系数。(b) 脑组织中分歧波长下的衰减长度。图源自 [1]。
但多年来，该窗口始终难以规 ；，受造于传统探测系统的物理短板 [2]：
- InGaAs 探测器：1700 nm 以上响应急剧衰减，长波弱信号齐全失效 ；
- 通例 PMT 探测器：近红表长波响应极低、噪声基底高，无法支持幽微荧光成像 ；
- 传统造冷型红表探测器：噪声大、系统复杂，无法适配高精度共聚焦扫描。
简言之：现有光路、探针、成像算法早已成熟，唯独探测端卡死了 NIR?IIc 的全数机能上限。只有突破到 “单光子探丈量级”，能力真正开释长波窗口的成像潜力。
02 自研全栈架构：对标顶刊规划，实现工程化超过
本次推出的 Qumi 单光子极限活络度显微镜，并非单一设备集成，而是基于国际前沿 SNSPD 生物成像钻研路线，我们针对长波荧光探测、共聚焦光学、扫描节造和高速数据采集进行了系统级工程化设计，将尝试室级单光子探测规划转化为面向科研用户的尺度化显微成像平台。从探测芯片到光学架构、从扫描节造到数据沉构，全流程自主可控、可迭代、可定造。
图 2. 单光子级成像显微镜光路 / 结构道理图
主题技术：长波专用 SNSPD 单光子探测器
整套系统的主题壁垒，源自量子探测技术的下沉迁徙。我们基于自研超导纳米线器件系统，针对 800–2000 nm 长波荧光成像做专项优化，彻底补齐传统探测器的长波短板：
- 超宽长波响应：不变覆盖 NIR?IIb、NIR?IIc 全波段，1700–2000 nm 维持高探测效能，添补商用探测器盲区 ；
- 单光子级极限活络度：极低暗计数噪声基底，在低光子通量前提下仍可能对达到探测器的单个光子事务进行计数，为深层组织弱荧光成像提供更低的探测门槛 ；
- 高功夫分辨率：光子达到功夫可被精确纪录，为功夫有关单光子计数（TCSPC）、荧光寿命成像（FLIM）以及后续功夫门控与光子统计分析提供硬件基础，形成 Intensity + Lifetime + Photon timing 三维能力。
成熟工程化封装：不变光纤耦合、低抖动时序响应，适配高速共聚焦扫描，持久运行无漂移、无需频仍校准。
专项优化共聚焦光路，适配超长波深层成像
针对 NIR?IIc 长波光传输、散射、损耗个性，我们沉构整套共聚焦光学链路，解决长波成像分辨率降落、杂光滋扰、信号损耗等问题：
- 选取单模光纤共焦针孔架构，与 SNSPD 光纤耦合系统美满匹配，高效滤除离焦散射光，大幅提升深层成像对比度 ；
- 全光路近红表长波高透镀膜，极低光学损耗，最大限度保留深层幽微有效信号 ；
- 搭载高 NA 长工作距离专用物镜，两全大深度穿透与亚微米级空间分辨能力 ；
支持 808 nm/980 nm/1064 nm 等多波段引发，实现最优穿透深杜纂成像精度。
全自研节造与成像软件，无黑箱可定造
区别于商用设备封关固化的软件系统，本套设备搭载全自研成像节造平台，买通扫描、引发、探测、采集时序全同步，支持多模态成像：
- 2D 平面急剧成像、XYZ 三维逐层层析、XYT 长功夫动态时序成像 ；
- 肆意 ROI 部门精扫、高分辨沉构、多通路信号分离、数据一键导出 ；
- 荧光寿命成像（FLIM）、功夫门控成像以及光子统计分析 ；
可适配新型量子点、稀土探针、长波荧光染料的成像需要，算法可迭代、职能可拓展。
03 场景全面解锁，突破传统活体成像天堑
这套单光子极限活络度显微镜，真正解决了传统活体成像 “看不深、看不清、有创伤、信噪比低” 的主题痛点，支持多领域前沿创新钻研。
图 3. 注射稀土纳米颗粒的幼鼠脑部血管荧光扫描成像。(a) 1500~1700 nm 波段荧光成像。(b) 1700~2200 nm 波段荧光成像。
无创深层脑科学成像无需开颅手术、无需植入通明光学窗，无创穿透头皮、颅骨、脑膜多层组织，实现百微米至毫米级大脑皮层三维成像 [3]，清澈解析微血管网络与组织结构，支持活体长时程纵向观测，为脑血管疾病、神经动力学钻研提供更真实的在体尝试数据。
淋趋附免疫无创原位成像突破传统必须手术露出淋趋附的创伤式成像局限，实现齐全皮肤覆盖下的淋趋附无创成像 [1] ？删技鸶吣谄の⒕猜觯℉EV）、CD169 + 巨噬细胞、CD3+ T 细胞等关键免疫结构，动态追踪免疫细胞浸润、迁徙、互作过程，支持肿瘤免疫、疫苗应答、淋巴免疫机造钻研。
肿瘤微环境深层表征依附超深穿透、高对比度成像能力，实现实体瘤深层组织成像，清澈观测肿瘤血管新生、药物递送散布、免疫细胞浸润、肿瘤天堑演化，解决浅层成像信息单方面、数据误差的问题 [4]。
新型长波荧光探针评价系统美满适配 PbS/CdS 量子点、稀土纳米颗粒、长波有机染料等 NIR?IIc 新型探针 [5]，可实现探针成像亮度、穿透深度、信噪比、体内散布、代谢个性的全方位精准表征，助力新型活体显像剂研发与迭代。
04 4688美高梅初心：把量子极限技术，下沉服务微观性命科学
十余年来，我们深耕超导单光子探测全栈自研，在量子推算、量子通讯、量子精密丈量等极限物理场景中，打磨出极致的光子管控与弱信号提取能力。我们始终坚信：能在千公里噪声信路中抓出单个光子的技术，也肯定能看清性命组织深处幽微的微观信号。
Qumi 系列始终对峙的初心，就是突破高端科研仪器的技术壁垒，把正本只存在于顶刊论文中的极限探测、极限成像能力，造成每一位科研工作者都能不变使用、可沉复、可落地的通例科研设备，让更多微观、深层、幽微、易被噪声遮蔽的性命真相，被清澈看见。
目前，该单光子级极限活络度 NIR?IIc 共聚焦显微镜已实现整机联调，盛开样机测试、场景定造与科研合作 ；队髁煊蚩蒲型哦踊セ欢越，共同解锁下一代超长波活体显微成像的全新钻研维度。
