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      氧氣、pH及二氧化碳的測量及圖像化研究
      2013-10-17  瀏覽量:8540

      生命科學研究中的2D分布圖

      ● 新陳代謝活動非侵入性(無創)繪圖
      ● 活體成像
      ● 自由選擇測試條件
      ● USB供電及便攜式設備
      ● 單臺設備取代成千上萬的個體傳感器

      熒光化學光學感應箔整合成像技術,在試樣不均勻的情況下,能輕松實現氧氣、pH或二氧化碳二維可視化測量分布圖。測試中,樣本表面被感應膜覆蓋,該感應膜可將分析對象的內容轉換成光學信號。感應器響應則由數碼相機逐個像素地記錄下來。通過VisiSens,使監測氧氣、二氧化碳濃度或pH濃度及時間上的變化二維可視化測量分布圖。

      特征:
      ● 使用感應箔,造就新陳代謝活動非侵入性(無創)繪圖
      ● 活體成像
      ● 自由選擇測試條件
      ● 可靠定位02、CO2或pH濃度相對低或高的區域
      ● 單個圖像中超過10萬個感應點
      ● USB供電及便攜式設備
      ● 采用圖像處理軟件,評估簡易


      軟件
      所有軟件版本,無論是02、CO2還是pH成像軟件,都使用同樣的用戶界面。你熟悉一種軟件界面即可操作其它軟件界面。該軟件支持:控制圖像記錄程序、圖像處理及評估??刂朴脩艚缑娴南鄼C使用簡便,它可管理圖像的獲得及存儲。屬于同一系列的測試可在用戶自定義的對話框中,通過獨立的文件夾和免費的文本注釋組織在一起。獲得的圖像可以是單張的,也可以是自動記錄時間序列的系列圖像。

      優勢
      ● 以偽色圖像的形式呈現感應器響應
      ● 呈現真實的像素信息
      ● 呈現用戶定義的多元模型數據
      ● X軸、Y軸配置文件互動
      ● 定義坐標中,Z軸配置文件模型繪制勻稱
      ● 遵循動力學,按時間序列運行,以二維圖像呈現結果
      ● 并排式比較所選圖像
      ● 偽彩色感應器響應與彩色圖像阿爾法混合

      智能測試方法
      熒光比率成像(FRIM)是讀出熒光化學光學感應信號的方法之一。比率計測試會補償最常見的干擾,如非均勻光場。光學感應箔由分析物敏感染料及參照染料組成,其中染料被固定在具有滲透性的聚合物基質層中。
      指示器染料會發出紅色或綠色的熒光,發出何種光取決于分析物及相應的感應箔。當參照染料持續發出綠色或紅色的信號時,分析物會相應地動態熄滅感應箔。這些光學變化與三原色芯片對紅色、綠色通道的敏感性相吻合。


      目視樹葉的呼吸
      植物既是氧氣的生產者也是氧氣的消費者,同時它們一直不停地生產二氧化碳。實現對植物葉子表面氧氣與二氧化碳含量的可視化對于研究有光/無光條件下氧氣的需求量及二氧化碳的產出量起著重要作用。附著在樹葉表面的感應箔將樹葉與空氣中的氧氣或二氧化碳隔絕,并實現相應分析物含量與高度空間分辨率之間的轉換。在持續的黑暗條件下,玫瑰花瓣表面的氧氣濃度下降,(如下圖所示)。樹葉消耗氧氣,同時生產更多的二氧化碳。采用VisiSens,還可以探索不同的花瓣結構并比較不同結構的花瓣氧氣消耗狀況。這些探究性實驗的發現對于已裁剪花卉的運輸及存放意義重大。

      根系作物的O2, pH, 和 CO2動力學
      植物根系的新陳代謝研究、確定最優規模、最佳培養條件對于可持續的農業發展舉足輕重,比如,可以根據相應的作物來調整水的供應及灌溉方式。VisiSens的二維成像實現了在復雜的根系系統及周邊作物中對O2, pH, 和CO2動力學的可視化。伴隨著這一操作簡便又高度精確的裝置,新陳代謝過程及整個過程的變化可被長時間檢測到。變化中的關鍵參數也隨之確定。截然不同的根系領域中獲得的分析物示意圖是定量的,且分辨率精確到亞毫米范圍。

      沉淀物中O2、pH和CO2的可視化
      氧氣、pH和二氧化碳是沉淀中微生物活動的關鍵因素及指標。有氧條件下,可通過耗氧量的增加檢測有機物質的微生物降解。采用VisiSens,記錄高分辨率的圖像,以便于探測不同沉淀中的分析物動力學或長時間后沉積物的深度。該便攜式設備可用于室內實驗,也可用于室外實驗。得益于實驗中可靈活變更實驗條件,微生物活動參數變更的影響因素得以順利分析出來。

      控制歷史古跡的微生物類生物腐蝕
      歷史古跡往往遭受微生物類生物腐蝕。抑制古跡表面的微生物生長是控制歷史古跡腐蝕的有效方法。如VisiSens的氧氣圖像可確定經抗微生物治療后地衣的健康狀況,并可評估抗微生物劑的有效性。該項技術還支持對少量的歷史古跡或建筑物表面的健康狀態進行直觀的現場分析。

      細胞培養和工程化組織氧階梯的測定
      監測細胞培養和工程化組織氧氣供應非常重要,尤其是在培養過程中,趨于中心的細胞遭受低氧時,氧氣檢測更顯重要。采用VisiSens,在樣本的橫截面進行持續的、高分辨率的氧氣測試變得切實可行。測試為非侵入性,在器皿的外部進行,以降低樣本被污染的風險。VisiSens占用空間小,該系統可安裝于孵化器內。測試氧階梯可在細胞缺氧前采取措施或采用新方法避免細胞死亡。

      在未來的研究中,將會測試水凝膠是否適合作為可再生療法中細胞的載體。氧氣釋放添加劑將維持對前體細胞恒定的氧氣供應。VisiSens將會用于監測氧氣釋放的持續性和均勻性以及實際對細胞的氧氣供應量。


      微流體裝置二維成像
      微流體裝置是生化產業的一項新興技術。由于該項技術的眾多優點,如低液量、快速分析、響應時間短,使得過程控制更為理想,高緊密的芯片使得大規模同步操作成為可能,這些都強化了微流體裝置的重要地位。通過VisiSens,能夠在晶片表面對重要的培養參數如氧氣、pH或二氧化碳進行持續的、高分辨率的檢測。在開發期間,可選定培養裝置的最佳材料,如根據應用和細胞株選擇透氧性材料。隨著VisiSens對氧氣、pH或二氧化碳的檢測,其可提高微流體裝置的功能性,并可能進一步展現它與傳感產品類似的優越性能。

      皮膚模型中的pH成像
      pH成像在調查復雜的病癥中是一種創新性的方法,如傷口愈合和腫瘤生物學。眾所周知,傷口清液的pH值對于治療過程至關重要。
      目前所采用的測試技術實施難度大。采用VisiSens,pH動態二維可視化,可檢測皮膚模型的空間異構過程,這比用探針做單點測試更具優勢。未來對pH成像的另一應用將會是腫瘤研究領域,即對腫瘤代謝的空間和時間變化提供有力的洞察力。

      規格 氧氣(藍色) pH(紅色) 二氧化碳(綠色)
      測試范圍

      0 - 100 % air saturation
      (0 - 20.9 % O2)

      pH 6 - 7.5 0 - 1 % 1 - 25 %
      反應時間 30 sec. 30 sec. < 3 min. < 3 min.
      感應箱尺寸 5 x 5 mm2 to 40 x 40 mm2
      單個圖像感應點數量 300
      性能
      溫度范圍 5 °C to 45 °C
      兼容性 水溶性酒精(max.10 % V/V), methanol (max.10% V/V), pH 2 - 10 水溶液,pH4-9
      裝置
      相機芯片 色彩增強版CMOS
      圖像分辨率 1.3兆像素(1280 x 1024 像素)
      放大倍數 10-220倍,取決于所用適配器
      可視區域 ~2.3 x 2.0 mm2 to ~4.1 x 3.3 cm2; 代表性 ~ 1.5 x 1.2 cm2
      輸出 15 fps 直播視頻預覽(沒有存儲)和0.5fps全分辨率圖片存儲(.png)
      接口 USB 2.0 高速 USB 傳輸
      LED數量 8
      材料 全輻射外殼
      尺寸 長10cm, 直徑0.8cm
      重量 170g (不包含適配器)
      VisiSens菲認證醫療設備
      根據圖像設置需求典型數據可能有較大差異

       

       

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