詳解 | sCMOS相機(jī)高速成像性能在生物領(lǐng)域的應(yīng)用？看看就知道

幫助使用者快速尋找樣品和調(diào)節(jié)焦距

高速成像所帶來(lái)的第一個(gè)好處就是尋找樣品更加方便。在相機(jī)的成像速度還很緩慢的“舊ccd時(shí)代”，為了快速調(diào)節(jié)焦平面位置和尋找合適拍攝的樣品，實(shí)驗(yàn)人員必須直接在目鏡下進(jìn)行觀(guān)察。對(duì)于明場(chǎng)成像來(lái)說(shuō)這并不困難，但是一些熒光信號(hào)可能弱到在目鏡下無(wú)法直接觀(guān)察，這就給實(shí)驗(yàn)人員帶來(lái)了操作上的不便。

flash4.0的高靈敏度使得在弱熒光下相機(jī)仍然能用低曝光時(shí)間對(duì)樣品進(jìn)行成像，實(shí)驗(yàn)人員可以在顯示屏上直接觀(guān)察鏡下樣品，無(wú)“延遲”地調(diào)節(jié)載物臺(tái)位置和圖像焦距，在合理的情況下大幅度降低激發(fā)的熒光功率，使光毒性降到最低。

這種特性使其在一些特殊應(yīng)用中發(fā)揮著獨(dú)特的作用。例如膜片鉗這種需要盡可能避免機(jī)械震動(dòng)的應(yīng)用，高速相機(jī)使得在顯示屏上實(shí)時(shí)用玻璃電極對(duì)神經(jīng)元進(jìn)行顯微操作成為可能（以避免肉眼在目鏡下觀(guān)察所帶來(lái)的震動(dòng)）。

應(yīng)用條件：無(wú)延遲的實(shí)時(shí)顯示需要30fps以上的相機(jī)

產(chǎn)品型號(hào)推薦： flash4.0 lt+/flash4.0 lt

捕捉高速運(yùn)動(dòng)的生物樣品 

一些生物樣品在觀(guān)察的過(guò)程中會(huì)發(fā)生快速的位移變化，有時(shí)需要對(duì)這些快速位移的樣品進(jìn)行細(xì)節(jié)上的記錄，這時(shí)相機(jī)能夠達(dá)到的幀速越快，對(duì)這些位移細(xì)節(jié)的刻畫(huà)就越清晰。

原視頻點(diǎn)這里>>

小鼠心肌細(xì)胞搏動(dòng)高速成像 100幀/秒   原速

應(yīng)用條件：明場(chǎng)高速成像只需要高速的scmos相機(jī)，心臟相關(guān)的成像速度一般在100fps以上。

產(chǎn)品型號(hào)推薦：  flash4.0 lt+ / flash4.0 lt

原視頻點(diǎn)這里>>

斑馬魚(yú)血管高速熒光成像 400幀/秒 放慢20倍    

應(yīng)用條件：熒光高速成像需要高靈敏和高速同時(shí)具備的scmos相機(jī)，快速流動(dòng)的熒光標(biāo)記物的觀(guān)察需要200fps以上，且相機(jī)qe需80%以上。

產(chǎn)品型號(hào)推薦： flash4.0 v3

捕捉熒光信號(hào)的快速變化 

很多生理生化過(guò)程伴隨著熒光信號(hào)的快速變化。對(duì)于這些快速變化的信號(hào)，有時(shí)單憑肉眼都無(wú)法辨別，此時(shí)通過(guò)flash4.0的高速成像卻能夠很好的捕捉到這些信息。

神經(jīng)元膜電位的超高速熒光成像

應(yīng)用條件：膜電位高速成像作為一種特殊應(yīng)用，只能用sCMOS相機(jī)，快速流動(dòng)的熒光標(biāo)記物的觀(guān)察需要200fps以上，且相機(jī)QE需80%以上

產(chǎn)品型號(hào)推薦：  Flash4.0 V3

在上圖中，肉眼是看不到神經(jīng)元胞體因膜電位變化而產(chǎn)生的熒光信號(hào)變化的；但是在高速成像下經(jīng)過(guò)對(duì)圖片灰度的時(shí)間分析，就能看到1ms時(shí)間尺度內(nèi)熒光的快速變化了。

另外一些肉眼可以觀(guān)察到的變化，通過(guò)高速成像則能夠更好的研究其信號(hào)隨時(shí)間的變化過(guò)程。例如鈣離子熒光染料或熒光蛋白（fluo-4、gcamp等），其熒光強(qiáng)度會(huì)隨鈣離子濃度的升高而升高。

心肌細(xì)胞鈣離子濃度隨時(shí)間的變化 200幀/秒 放慢10倍

應(yīng)用條件： 熒光高速成像需要高靈敏和高速同時(shí)具備的scmos相機(jī)，鈣波與鈣火花的觀(guān)察需要200fps以上，且相機(jī)qe需80%以上。

產(chǎn)品型號(hào)推薦：  flash4.0 v3 / flash4.0 lt+                                              

信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與下游效應(yīng)記錄 

flash4.0的高速還能夠在毫秒級(jí)別以下記錄到生物信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)與細(xì)胞產(chǎn)生的下游效應(yīng)。

例如在下面的例子中，對(duì)細(xì)胞鈣離子信號(hào)和細(xì)胞收縮舒張的明場(chǎng)相差進(jìn)行同步成像后，定量分析圖像的灰度變化可以得到兩個(gè)事件的時(shí)間信息。比較兩個(gè)時(shí)間曲線(xiàn)我們能夠看到，鈣離子信號(hào)先發(fā)生變化，之后細(xì)胞才發(fā)生收縮形變，兩者之間的時(shí)間差即為鈣離子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)時(shí)間。

ips誘導(dǎo)分化的類(lèi)心肌細(xì)胞搏動(dòng)與鈣信號(hào)變化

應(yīng)用條件： 熒光高速成像配合明場(chǎng)進(jìn)行同步成像，需要高靈敏和高速同時(shí)具備的scmos相機(jī)，并搭配雙色分光器組件，機(jī)需要200fps以上，相機(jī)qe需80%以上。

產(chǎn)品型號(hào)推薦：  flash4.0 v3/ flash4.0 lt+   +  w-view gemini                         

配合高端成像方法的應(yīng)用

迅速發(fā)展的顯微成像技術(shù)正對(duì)光探測(cè)器的性能不斷提出新的要求。在對(duì)厚樣品的深度成像或是對(duì)亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的超分辨成像中，flash4.0相機(jī)都以其優(yōu)越的性能在成像探測(cè)器領(lǐng)域占有一席之地。

1、light-sheet光片照明因其可與激光共聚焦相媲美的z軸分辨率和比激光共聚焦更快的成像速度在一些模式動(dòng)物器官和胚胎的活體成像中的具有顯著優(yōu)勢(shì)。flash4.0相機(jī)的高幀速成像能力配合片狀光的掃描能夠?qū)崿F(xiàn)迅速對(duì)厚樣品進(jìn)行z-stack掃描成像，并重建其3d結(jié)構(gòu)。這種方法特別適合拍攝組織器官高速變化的情況（如心臟跳動(dòng)）。

案例視頻請(qǐng)點(diǎn)這里>>

2、spinning disk共聚焦作為一種很成熟的共聚焦成像手段，能夠提供點(diǎn)掃描共聚焦無(wú)法比擬的高速成像能力。這一高速成像能力除了要?dú)w功于nipkow轉(zhuǎn)盤(pán)帶來(lái)的多針孔外，還需要scmos的高速拍攝性能相配合，從而在video-rate下得到與點(diǎn)掃描共聚焦相當(dāng)?shù)母叻直鎴D片。

3、超分辨成像技術(shù)近幾年取得的極大突破使得人類(lèi)打破可見(jiàn)光的衍射極限，將可見(jiàn)光波段的細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)分辨率提高到了與電鏡相當(dāng)?shù)乃�平�?/P>

在各類(lèi)超分辨技術(shù)中，flash4.0的高速和高分辨率芯片很適合用于一大類(lèi)稱(chēng)為smsn(single-molecular switching nanoscopy) 的超分辨成像中（包括我們熟知的strom和palm）。通過(guò)短時(shí)間內(nèi)的隨機(jī)單分子熒光開(kāi)-關(guān)，最終在毫秒級(jí)的時(shí)間尺度下形成一幅超分辨圖像。而正是flash4.0的高速和高靈敏度，能使得實(shí)驗(yàn)者使用更高的頻率來(lái)隨機(jī)激發(fā)單分子熒光開(kāi)關(guān)，從而縮短整個(gè)系統(tǒng)的成像時(shí)間。

附：flash4.0相機(jī)的幀速與roi大小的關(guān)系

好了~flash 4.0相機(jī)君的講解就到這里了，因?yàn)槠脚_(tái)視頻限制原因，可能會(huì)有，想看原視頻的小伙伴，可以?huà)呙瓒�維碼看原文哈~