我们的速度有多快?

在呈现活体样本的关键是抓到荧光微粒的正确大小和位置,并能在高速移动下追踪它的能力。可达到的最高速度取决于多项因素,最主要的都和样本(荧光信号必须要强,而且能清楚拍摄以便让曝光时间小于1ms)与显微镜架设有关。CrestOptics的转盘具有高敏感度和市场上最快的转速,因此能提供此应用的最佳组合(能达到超过5000帧率的速度),速度限制则取决于样本发射的光谱和相机性能。

我们用缩时摄影实验,模仿荧光珠(直径为1um,Invitrogen F14791)流到微流控芯片装置的成像(如图A)。 我们利用颠倒的尼康Ti2显微镜进行成像,搭载 CrestOptics 共焦转盘X-Light V3,相机 PhotometricsBSI(6.5 um 像素)和 Celesta 光源(Lumencor),利用640 nm激光。下图是透过20x物镜取得(尼康,Plan Apo Lambda 0.75NA)。 我们可以在裁切过的区域(2048 x 128 像素)测量 1145帧率,且即便在光流为平均每秒1000um 的区域中(图B-C),珠光在录制过程中形状都维持正确。相反地,若同样的珠光仅以 200 帧率(一般转盘系统的最快速度)成像,则就会看到明显的变形,尤其在有快速光流的区域(图B-C)。

由于两个视频里的粒子速度在两种状况下(最低每秒100um,最高每秒超过1500um

)速度很相似,让我们可以进行接下来的测量。我们专注于感兴趣的区域(即光流快的地方)并追踪物品(图D )。我们测量了视频里珠光的圆度(1 =圆形,0 =线形),也看到了,和213帧率(图D)。相比,在1145 帧率下,更多的珠光有圆度值1。

将这些数据综合起来,能得知在200 帧率下,有可能会流失某些信息,比如粒子侧面结构。有了CrestOptics共焦转盘X-Light V3,就可以达到超过1000帧率,能随时间观察感兴趣区域的实际结构的样子,确保三维切片、高分辨率和高速运作。CrestOptics也有转速高达20000 rpm的转盘,以提供需要极快速的专门应用。例如,值得一提的例子是电生理学应用(如:钙质成像),与在血管中流动的细胞和分子研究。 总的来说,实验性
架设
不仅展现了系统性能对于快速取得成像的重要性,也说明了如何使用简单的工具观察在生物学和生物物理学发生的动态现象。

图A:微流控芯片装置(点击这里以了解详情)

放大(测量以mm显示)

图 B:缩时摄影(视场为2048 x 218 像素)。左边:快速流动区;右边:慢速流动区。

1145 帧率

213帧率

图C:放大区域(600 x 110 像素),有着不同的荧光流动态。显示的图为单一时间范围。左边:快速区,平均每秒 1000um;右边:慢速区,平均每秒 100um。

145 帧率,平均每秒 1000um

213 帧率,平均每秒 1000um

1145 帧率,平均每秒 100um

213 帧率,平均每秒 100um

图D:测量

界限和园度

1145帧率

213帧率

追踪视频

1145帧率

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