高速平均模式（HSAM）是一種硬件加速信號(hào)平均功能，需通過(guò) OceanDirect 使用，可提高光譜儀的信噪比（SNR）。信噪比越好，光譜質(zhì)量越高，結(jié)果越準(zhǔn)確。

信噪比是幾個(gè)因素的函數(shù)，有些因素比其他因素更容易管理。例如，可在主機(jī)的操作軟件中進(jìn)行信號(hào)平均，但處理時(shí)間可能比應(yīng)用可接受的時(shí)間更長(zhǎng)。HSAM硬件加速信號(hào)平均克服了這些限制，在給定時(shí)間段內(nèi)實(shí)現(xiàn)了更多的光譜平均值，每單位時(shí)間產(chǎn)生更高的SNR，這對(duì)于高速或?qū)崟r(shí)的應(yīng)用非常重要。

我們通過(guò)使用600μm光纖和衰減器測(cè)量880nm LED的相對(duì)輸出來(lái)測(cè)試 HSAM 提供的優(yōu)勢(shì)。這是評(píng)估的光譜范圍內(nèi)的有用區(qū)域，因?yàn)樵谀承┕杌鵆CD陣列探測(cè)器中，隨著光柵色散和探測(cè)器量子效率的下降，近紅外波段的光譜響應(yīng)可能會(huì)下降。

從某種意義上說(shuō)，HSAM所做的是將信號(hào)從噪聲中“拉出”。圖1對(duì)此進(jìn)行了演示，我們比較了單次平均掃描的結(jié)果，該信號(hào)非常嘈雜。然后進(jìn)行 1000 次掃描（噪音更少）。最 后，對(duì)于 10，000 次掃描（最 小噪音）。

圖1. 當(dāng)在Ocean HR和OceanDirect中激活高速平均模式時(shí)，信噪比改善顯著

與OceanView軟件相比，在OceanDirect中運(yùn)行的HSAM的最 大優(yōu)勢(shì)是，您可在更短的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行更多的光譜平均。例如，OceanView可以在大約2秒內(nèi)處理10，000個(gè)平均值。但是，由于HSAM直接在硬件上執(zhí)行平均值，OceanDirect可以在200毫秒內(nèi)處理10，000個(gè)平均值——速度提高了10倍。這可以顯著提高現(xiàn)有應(yīng)用的信噪比，并開(kāi)辟新的可能性。

生命科學(xué)研究離不開(kāi)各式各樣的模式生物，模式生物由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生活周期短、培養(yǎng)簡(jiǎn)單、基因組小等特點(diǎn)，在生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。模式生物作為材料不僅能回答生命科學(xué)研究中Z基本的生物學(xué)問(wèn)題，對(duì)人類(lèi)一些疾病的ZL也有借鑒意義。常見(jiàn)的模式生物有真菌中的酵母，低等無(wú)脊椎動(dòng)物中的線蟲(chóng)，昆蟲(chóng)綱的果蠅，魚(yú)綱的斑馬魚(yú)，哺乳綱的小鼠以及植物中的擬南芥。

高內(nèi)涵系統(tǒng)不僅僅適用于各種各樣的細(xì)胞模型，對(duì)各種小型的模式生物也非常友好，通過(guò)將這些模式生物做一些預(yù)處理，放在微孔板中，我們就可以用高內(nèi)涵系統(tǒng)來(lái)拍攝和分析它們。本期和下期，我們將隆重介紹高內(nèi)涵與這些模式生物的故事。

酵 母

常用于模式生物的酵母有兩個(gè)物種：出芽酵母和裂殖酵母，以出芽酵母為例，其細(xì)胞為球形或者卵形，直徑5–10μm。其繁殖的方法為出芽生殖。使用高內(nèi)涵系統(tǒng)，可以觀察和分析酵母的世代周期、蛋白定位等。

實(shí)驗(yàn)一

Hoechst 33342 染色酵母活細(xì)胞，通過(guò)63倍水浸式物鏡拍攝酵母細(xì)胞，高內(nèi)涵分析軟件Harmony自動(dòng)識(shí)別酵母細(xì)胞，PhenoLOGIC人工智能算法區(qū)分出芽細(xì)胞：

實(shí)驗(yàn)二

酵母細(xì)胞器相關(guān)蛋白的標(biāo)記，紅色標(biāo)記整個(gè)酵母細(xì)胞，綠色為不同細(xì)胞器，高內(nèi)涵分析軟件Harmony可識(shí)別不同的細(xì)胞器結(jié)構(gòu)，分析其熒光強(qiáng)度、形態(tài)學(xué)參數(shù)和紋理參數(shù)[1]。

下圖為突變體中蛋白定位發(fā)生變化[1]。

斑馬魚(yú)

斑馬魚(yú)也是成熟且常見(jiàn)的模式生物，常用于疾病研究中。斑馬魚(yú)成魚(yú)體長(zhǎng)5cm左右，幼魚(yú)0.5-2cm，全身透明。一般首先對(duì)斑馬魚(yú)進(jìn)行麻醉，再進(jìn)行高內(nèi)涵拍攝。

實(shí)驗(yàn)一

斑馬魚(yú)曲度的研究，毒性處理或一些基因突變會(huì)導(dǎo)致斑馬魚(yú)的曲度發(fā)生變化，高內(nèi)涵分析軟件Harmony可分析斑馬魚(yú)的軸向長(zhǎng)度、曲率、彎曲角度等參數(shù)：

實(shí)驗(yàn)二

斑馬魚(yú)血管研究，斑馬魚(yú)全身透明，一直以來(lái)都是非常好的心血管研究模式生物，通過(guò)20倍水浸式物鏡（NA1.0）對(duì)斑馬魚(yú)血管進(jìn)行成像，高內(nèi)涵分析軟件Harmony可通過(guò)一系列算法識(shí)別熒光標(biāo)記的斑馬魚(yú)血管結(jié)構(gòu)，也可對(duì)血管結(jié)構(gòu)做3D重構(gòu)，分析血管長(zhǎng)度、熒光強(qiáng)度等參數(shù)：

參考文獻(xiàn)

1.Yeast Proteome Dynamics from Single Cell Imaging and Automated Analysis. Cell. 2015 Jun 4;161(6):1413-24. doi: 10.1016/j.cell.2015.04.051.

關(guān)于珀金埃爾默：

珀金埃爾默致力于為創(chuàng)建更健康的世界而持續(xù)創(chuàng)新。我們?yōu)樵\斷、生命科學(xué)、食品及應(yīng)用市場(chǎng)推出獨(dú)特的解決方案，助力科學(xué)家、研究人員和臨床醫(yī)生解決Z棘手的科學(xué)和YL難題。憑借深厚的市場(chǎng)了解和技術(shù)專(zhuān)長(zhǎng)，我們助力客戶(hù)更早地獲得更準(zhǔn)確的洞見(jiàn)。在，我們擁有12500名專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，服務(wù)于150多個(gè)國(guó)家，時(shí)刻專(zhuān)注于幫助客戶(hù)打造更健康的家庭，改善人類(lèi)生活質(zhì)量。2018年，珀金埃爾默年?duì)I收達(dá)到約28億美元，為標(biāo)準(zhǔn)普爾500指數(shù)中的一員，紐交所上市代號(hào)1-877-PKI-NYSE。了解更多有關(guān)珀金埃爾默的信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)www.perkinelmer.com.cn。

       高內(nèi)涵系統(tǒng)不僅僅適用于各種各樣的細(xì)胞模型，對(duì)各種小型的模式生物也非常友好，通過(guò)將這些模式生物放在微孔板中，我們就可以用高內(nèi)涵系統(tǒng)來(lái)拍攝和分析它們。本期，我們將繼續(xù)介紹高內(nèi)涵與這些模式生物的故事。

擬南芥

擬南芥為兩年生草本，一般可長(zhǎng)到7-40厘米，是植物學(xué)Z為常見(jiàn)的模式生物。其幼苗、根、莖、葉、原生質(zhì)體均可在高內(nèi)涵上進(jìn)行自動(dòng)成像和分析。

實(shí)驗(yàn)一

高內(nèi)涵用于研究活體擬南芥全葉組織中膜運(yùn)輸?shù)恼{(diào)節(jié)，40倍水浸式物鏡對(duì)擬南芥葉片進(jìn)行多層掃描，使用高內(nèi)涵分析軟件Harmony識(shí)別膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)體，統(tǒng)計(jì)其數(shù)目、熒光強(qiáng)度、定位等參數(shù)[2]（如下圖）。

秀麗隱桿線蟲(chóng)

秀麗隱桿線蟲(chóng)在遺傳與發(fā)育生物學(xué)、行為與神經(jīng)生物學(xué)、衰老與壽命、人類(lèi)遺傳性疾病都有非常重要的貢獻(xiàn)，成蟲(chóng)體長(zhǎng)為1mm，通身透明。一般首先對(duì)秀麗線蟲(chóng)進(jìn)行麻醉，再進(jìn)行高內(nèi)涵拍攝。

實(shí)驗(yàn)一

分析不同藥物處理后秀麗線蟲(chóng)的數(shù)量和熒光強(qiáng)度，10倍物鏡拍攝多個(gè)視野，高內(nèi)涵分析軟件Harmony識(shí)別不同線蟲(chóng)，計(jì)數(shù)并分析線蟲(chóng)的熒光強(qiáng)度[3]（如下圖）。

小型藻類(lèi)

藻類(lèi)的生長(zhǎng)、繁殖與水體環(huán)境密切相關(guān)，常作為水體污染指示物，用于對(duì)水體的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中。小型藻類(lèi)可放置于微孔板中，通過(guò)離心使其貼底，從而進(jìn)行高內(nèi)涵的拍攝，根據(jù)研究?jī)?nèi)容不同，一般采用20倍-63倍水浸式物鏡進(jìn)行成像。很多研究中通過(guò)對(duì)葉綠體的成像來(lái)判斷藻類(lèi)的狀態(tài)，成像過(guò)程需要設(shè)置針對(duì)葉綠素自發(fā)熒光特殊的檢測(cè)方法，即通過(guò)設(shè)定激發(fā)光和發(fā)射光，定義一個(gè)新的通道（excitation 460-490nm，emission 655-705nm）。

實(shí)驗(yàn)一

藻類(lèi)用于檢測(cè)水質(zhì)污染，本研究中，模擬微塑料水質(zhì)污染，檢驗(yàn)裸藻的生長(zhǎng)狀態(tài)，采用20倍水浸式物鏡(NA 1.0) 進(jìn)行成像，綠色為微塑料，紅色為葉綠素。（如下圖）

生長(zhǎng)狀態(tài)不好的裸藻葉綠素?zé)晒鈴?qiáng)度減弱，形態(tài)發(fā)生變化。（如下圖）

左圖為Harmony軟件識(shí)別裸藻細(xì)胞，中間圖為通過(guò)形態(tài)區(qū)分形態(tài)正常的梭狀裸藻（紅色）和因毒性變圓的裸藻（綠色），右圖為通過(guò)熒光強(qiáng)度區(qū)分死亡裸藻（綠色）和存活裸藻（紅色）。

參考文獻(xiàn)

2.High-throughput confocal imaging of intact live tissue enables quantification of membrane trafficking in Arabidopsis. Plant Physiol. 2010 Nov;154(3):1096-104. doi: 10.1104/pp.110.160325. Epub 2010 Sep 14.

3.Expanding the Biological Application of Fluorescent Benzothiadiazole Derivatives: A Phenotypic Screening Strategy for Anthelmintic Drug Discovery Using Caenorhabditis elegans. SLAS Discov. 2019 Aug;24(7):755-765. doi: 10.1177/2472555219851130. Epub 2019 Jun 10.

關(guān)于珀金埃爾默：

珀金埃爾默致力于為創(chuàng)建更健康的世界而持續(xù)創(chuàng)新。我們?yōu)樵\斷、生命科學(xué)、食品及應(yīng)用市場(chǎng)推出獨(dú)特的解決方案，助力科學(xué)家、研究人員和臨床醫(yī)生解決Z棘手的科學(xué)和YL難題。憑借深厚的市場(chǎng)了解和技術(shù)專(zhuān)長(zhǎng)，我們助力客戶(hù)更早地獲得更準(zhǔn)確的洞見(jiàn)。在，我們擁有12500名專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，服務(wù)于150多個(gè)國(guó)家，時(shí)刻專(zhuān)注于幫助客戶(hù)打造更健康的家庭，改善人類(lèi)生活質(zhì)量。2018年，珀金埃爾默年?duì)I收達(dá)到約28億美元，為標(biāo)準(zhǔn)普爾500指數(shù)中的一員，紐交所上市代號(hào)1-877-PKI-NYSE。

了解更多有關(guān)珀金埃爾默的信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)www.perkinelmer.com.cn。

實(shí)驗(yàn)名稱(chēng): 基于壓電陶瓷的聲光模式轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)

研究方向：光纖模式

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容: 用高頻高壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷振動(dòng)光纖產(chǎn)生模式轉(zhuǎn)換

測(cè)試目的：利用功率放大器對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓的放大實(shí)現(xiàn)壓電陶瓷的GX率振動(dòng)

測(cè)試設(shè)備: 壓電陶瓷

放大器型號(hào): Aigtek: ATA-2022H

實(shí)驗(yàn)過(guò)程:

信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的高頻正弦信號(hào)（1 MHz 附近）通過(guò)高頻電壓放大器后，幅值（峰峰值）被放大到百伏左右，能夠很好地驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷片振動(dòng)，產(chǎn)生我們所需要的高頻有效振動(dòng)實(shí)現(xiàn)模式轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)。

測(cè)試結(jié)果：

信號(hào)發(fā)生器輸出的信號(hào)電壓幅值很低，對(duì)于壓電陶瓷片的驅(qū)動(dòng)能力弱，其振動(dòng)效率很低，無(wú)法滿(mǎn)足我們對(duì)于模式轉(zhuǎn)換所需要的高頻GX率振動(dòng)。而加了高壓功率放大器之后，驅(qū)動(dòng)電壓大幅增加，使得壓電陶瓷片振動(dòng)強(qiáng)度大，其產(chǎn)生的聲光作用強(qiáng)，模式耦合實(shí)驗(yàn)結(jié)果理想。

安泰的功率放大器廣泛應(yīng)用于MEMS 實(shí)驗(yàn)、壓電陶瓷、水聲（換能器）磁性材料的磁化特性（B-H 曲線）測(cè)量以及YL領(lǐng)域（磁場(chǎng)生物效應(yīng)）等眾多領(lǐng)域。安泰免費(fèi)為西安本地客戶(hù)提供上門(mén)演示服務(wù)，為全國(guó)客戶(hù)提供樣機(jī)演示服務(wù)，如需了解更多，歡迎訪問(wèn)安泰測(cè)試網(wǎng)。