Mèsi paske w vizite Nature.com.W ap itilize yon vèsyon navigatè ak sipò CSS limite.Pou pi bon eksperyans, nou rekòmande pou w sèvi ak yon navigatè ki ajou (oswa enfim mòd konpatibilite nan Internet Explorer).Anplis de sa, asire sipò kontinyèl, nou montre sit la san estil ak JavaScript.
Montre yon Carousel twa glisad alafwa.Sèvi ak bouton Previous ak Next pou deplase nan twa glisad alafwa, oswa itilize bouton kurseur nan fen a pou w deplase nan twa glisad nan yon moman.
Yo te devlope yon espektwomèt nèf koulè ultra-konpak (54 × 58 × 8.5 mm) ak lajè-ouvèti (1 × 7 mm), "fann an de" pa yon etalaj dis miwa dichroic, ki te itilize pou D 'espèk enstantane.Flux limyè ensidan an ak yon koup transvèsal ki pi piti pase gwosè ouvèti a divize an yon teren kontinyèl 20 nm lajè ak nèf flux koulè ak longèdonn santral 530, 550, 570, 590, 610, 630, 650, 670 ak 690 nm.Imaj nèf kouran koulè yo ansanm ak efikasite mezire pa Capteur imaj la.Kontrèman ak etalaj glas dichroic konvansyonèl yo, etalaj glas dichroic devlope gen yon konfigirasyon inik de moso, ki pa sèlman ogmante kantite koulè ki ka mezire ansanm, men tou, amelyore rezolisyon imaj pou chak kouran koulè.Yo itilize espektwomèt nèf koulè devlope pou elektwoforèz kat kapilè.Similtane analiz quantitative de uit koloran emigre ansanm nan chak kapilè lè l sèvi avèk nèf-koulè lazè-induit fluoresans.Depi nèf-koulè espektwomèt la se pa sèlman ultra-ti ak chè, men tou, li gen gwo flux lumineux ak ase rezolisyon espèk pou pifò aplikasyon pou imaj spectral, li ka lajman itilize nan divès domèn.
D 'hyperspectral ak miltispectral te vin tounen yon pati enpòtan nan astwonomi2, teledeteksyon pou obsèvasyon Latè3,4, kontwòl kalite manje ak dlo5,6, konsèvasyon atizay ak akeyoloji7, forensics8, operasyon9, analiz byomedikal ak dyagnostik10,11 elatriye. Field 1 Yon teknoloji endispansab ,12,13.Metòd pou mezire spectre limyè ki emèt chak pwen emisyon nan jaden an divize an (1) optik pwen ("bala")14,15, (2) optik lineyè ("panik")16,17,18 , (3) longè analiz vag19,20,21 ak (4) imaj22,23,24,25.Nan ka tout metòd sa yo, rezolisyon espasyal, rezolisyon espèk ak rezolisyon tanporèl gen yon relasyon komès9,10,12,26.Anplis de sa, pwodiksyon limyè gen yon enpak siyifikatif sou sansiblite, sa vle di rapò siyal-a-bri nan imaj espèk26.Flux lumineux la, se sa ki, efikasite nan sèvi ak limyè, se pwopòsyonèl dirèkteman ak rapò a nan kantite aktyèl la mezire nan limyè nan chak pwen lumineux pou chak inite tan nan kantite total limyè nan seri a longèdonn mezire.Kategori (4) se yon metòd apwopriye lè entansite oswa spectre limyè ki emèt pa chak pwen emèt chanje ak tan oswa lè pozisyon nan chak pwen emèt chanje avèk tan paske spectre limyè ki emèt pa tout pwen emèt yo mezire ansanm.24.
Pifò nan metòd ki anwo yo konbine avèk espektwomèt gwo, konplèks ak/oswa chè lè l sèvi avèk 18 griyaj oswa 14, 16, 22, 23 prism pou klas (1), (2) ak (4) oswa 20, 21 disk filtre, filtè likid. .Crystalline filtè reglabl (LCTF)25 oswa filtè acousto-optik reglabl (AOTF)19 nan kategori (3).Nan kontras, kategori (4) espektwomèt milti-glas yo piti ak chè akòz konfigirasyon senp yo27,28,29,30.Anplis de sa, yo gen yon gwo flux lumineux paske limyè a pataje pa chak glas dichroic (ki se, limyè a transmèt ak reflete nan limyè ensidan an sou chak glas dichroic) se konplètman ak kontinyèlman itilize.Sepandan, kantite bann longèdonn (sa vle di koulè) ki dwe mezire ansanm limite a apeprè kat.
Spectral D ki baze sou deteksyon fliyoresan yo souvan itilize pou analiz multiplex nan deteksyon byomedikal ak dyagnostik 10, 13.Nan multiplexing, depi plizyè analit (egzanp, ADN espesifik oswa pwoteyin) yo make ak diferan koloran fliyoresan, chak analit ki prezan nan chak pwen emisyon nan jaden an ka mezire lè l sèvi avèk analiz miltikonpozan.32 kraze spectre fliyoresan detekte ki emèt pa chak pwen emisyon.Pandan pwosesis sa a, diferan koloran, chak emèt yon fliyoresans diferan, ka colocalize, se sa ki, coexist nan espas ak tan.Kounye a, kantite maksimòm koloran ki ka eksite pa yon sèl reyon lazè se uit33.Limit siperyè sa a pa detèmine pa rezolisyon espektral la (sa vle di, kantite koulè), men pa lajè spectre fliyoresans lan (≥50 nm) ak kantite chanjman nan koloran Stokes (≤200 nm) nan FRET (itilize FRET)10. .Sepandan, kantite koulè yo dwe pi gran pase oswa egal a kantite koloran pou elimine sipèpoze espèk koloran melanje31,32.Se poutèt sa, li nesesè ogmante kantite koulè ansanm mezire a uit oswa plis.
Dènyèman, yo te devlope yon espektromèt ultra-konpak (ki sèvi ak yon etalaj de miwa heptychroic ak yon Capteur imaj pou mezire kat flux fliyoresan).Espektwomèt la se de a twa lòd nan grandè ki pi piti pase espektwomèt konvansyonèl lè l sèvi avèk griyaj oswa prism34,35.Sepandan, li difisil pou mete plis pase sèt miwa dichroic nan yon espektwomèt ak ansanm mezire plis pase sèt koulè36,37.Avèk yon ogmantasyon nan kantite miwa dichroic, diferans maksimòm nan longè chemen optik flux limyè dichroic ogmante, epi li vin difisil pou montre tout flux limyè sou yon plan sansoryèl.Longè chemen optik ki pi long nan flux limyè a ogmante tou, kidonk lajè ouvèti espektwomèt la (sa vle di lajè maksimòm limyè analize pa espektwomèt la) diminye.
An repons a pwoblèm ki anwo yo, yo te devlope yon espektromèt nèf koulè ultra-kontra enfòmèl ant ak yon etalaj glas dekakromatik de-kouch "dikroik" ak yon Capteur imaj pou imaj enstantane espèk [kategori (4)].Konpare ak espektwomèt anvan yo, espektwomèt devlope a gen yon diferans ki pi piti nan longè maksimòm chemen optik la ak yon pi piti longè maksimòm chemen optik.Li te aplike nan kat-kapilè elektwoforèz pou detekte lazè-induit fluoresans nèf koulè ak pou quantifier migrasyon an similtane nan uit koloran nan chak kapilè.Depi espektwomèt la devlope se pa sèlman ultra-ti ak chè, men tou, li gen yon gwo flux lumineux ak ase rezolisyon espèk pou pifò aplikasyon pou imaj spectral, li ka lajman itilize nan divès domèn.
Yo montre espektwomèt tradisyonèl nèf koulè a nan fig.1a.Konsepsyon li yo swiv sa ki nan espektwomèt ultra-ti sèt koulè anvan an 31. Li konsiste de nèf miwa dichroic ranje orizontal nan yon ang 45 ° sou bò dwat la, ak Capteur imaj la (S) sitiye pi wo a nèf miwa dichroic yo.Limyè k ap antre anba a (C0) divize pa yon etalaj nèf miwa dichroic nan nèf koule limyè k ap monte (C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 ak C9).Tout nèf kouran koulè yo manje dirèkteman nan Capteur imaj la epi yo detekte an menm tan.Nan etid sa a, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, ak C9 yo nan lòd nan longèdonn epi yo reprezante pa magenta, vyolèt, ble, cyan, vèt, jòn, zoranj, wouj-zoranj, ak wouj, respektivman.Malgre ke deziyasyon koulè sa yo yo itilize nan dokiman sa a, jan yo montre nan Figi 3, paske yo diferan de koulè aktyèl yo wè pa je imen an.
Dyagram eskematik espektwomèt nèf koulè konvansyonèl ak nouvo.(a) Espektwomèt konvansyonèl nèf koulè ak yon etalaj nèf miwa dikwoik.(b) Nouvo espektwomèt nèf koulè ak yon etalaj glas dikwoik de kouch.Flux limyè ensidan C0 a divize an nèf flux limyè koulè C1-C9 epi detekte pa Capteur imaj S la.
Nouvo espektwomèt nèf koulè devlope a gen yon griyaj glas dichroic de kouch ak yon Capteur imaj, jan yo montre nan Fig. 1b.Nan nivo ki pi ba a, senk miwa dichroic yo panche 45 ° sou bò dwat la, ki aliyen sou bò dwat la soti nan sant la nan etalaj la nan decamers.Nan nivo siperyè a, senk miwa dichroic adisyonèl yo panche 45 ° sou bò gòch la epi yo sitiye soti nan sant la sou bò gòch la.Iwa dichroic ki pi goch la nan kouch pi ba a ak glas dichroic ki pi adwat nan kouch anwo a sipèpoze youn ak lòt.Flux limyè ensidan an (C0) divize anba a nan kat flux kwomatik sortan (C1-C4) pa senk miwa dichroic sou bò dwat la ak senk flux kwomatik sortan (C5-C4) pa senk miwa dichroic sou bò gòch la C9).Menm jan ak espektwomèt nèf koulè konvansyonèl yo, tout nèf kouran koulè yo enjekte dirèkteman nan Capteur imaj la (S) epi yo detekte an menm tan.Konpare figi 1a ak 1b, yon moun ka wè ke nan ka a nan nouvo nèf-koulè espektwomèt la, tou de diferans maksimòm ak longè a chemen optik pi long nan nèf flux koulè yo mwatye.
Konstriksyon an detay nan yon etalaj ultra-ti de-kouch glas dichroic 29 mm (lajè) × 31 mm (pwofondè) × 6 mm (wotè) yo montre nan Figi 2. Etalaj la glas dichroic desimal konsiste de senk miwa dichroic sou bò dwat la. (M1-M5) ak senk miwa dichroic sou bò gòch la (M6-M9 ak yon lòt M5), chak glas dichroic fiks nan bracket aliminyòm anwo a.Tout miwa dichroic yo dekale pou konpanse deplasman paralèl akòz refraksyon koule nan miwa yo.Anba M1, yon filtè band-pass (BP) fiks.Dimansyon M1 ak BP yo se 10mm (bò long) x 1.9mm (bò kout) x 0.5mm (epesè).Dimansyon miwa dichroic ki rete yo se 15 mm × 1.9 mm × 0.5 mm.Anplasman matris la ant M1 ak M2 se 1.7 mm, pandan y ap anplasman matris lòt miwa dichroic se 1.6 mm.Sou fig.2c konbine flux limyè ensidan C0 ak nèf flux limyè koulè C1-C9, separe pa yon matris de-chanm nan miwa.
Konstriksyon yon matris glas dichroic de kouch.(a) Yon View pèspektiv ak (b) yon View-seksyon transvèsal nan yon etalaj glas dichroic de kouch (dimansyon 29 mm x 31 mm x 6 mm).Li konsiste de senk miwa dichroic (M1-M5) ki sitiye nan kouch ki pi ba a, senk miwa dichroic (M6-M9 ak yon lòt M5) ki sitiye nan kouch siperyè a, ak yon filtè bandpass (BP) ki sitiye anba M1.(c) View koup transvèsal nan direksyon vètikal, ak sipèpoze C0 ak C1-C9.
Lajè ouvèti a nan direksyon orizontal, ki endike nan lajè C0 nan Figi 2, c, se 1 mm, ak nan direksyon pèpandikilè ak avyon Figi 2, c, bay nan desen an nan bracket aliminyòm lan, - 7 mm.Sa vle di, nouvo espektwomèt nèf koulè a gen yon gwosè gwo ouvèti 1 mm × 7 mm.Chemen optik C4 la se pi long nan mitan C1-C9, ak chemen optik C4 andedan etalaj la glas dichroic, akòz gwosè ki pi wo a ultra-ti (29 mm × 31 mm × 6 mm), se 12 mm.An menm tan an, longè chemen optik C5 se pi kout nan mitan C1-C9, ak longè chemen optik C5 se 5.7mm.Se poutèt sa, diferans maksimòm nan longè chemen optik se 6.3 mm.Longè chemen optik ki anwo yo korije pou longè chemen optik pou transmisyon optik M1-M9 ak BP (ki soti nan kwatz).
Pwopriyete espektral М1−М9 ak VR yo kalkile pou flux С1, С2, С3, С4, С5, С6, С7, С8 ak С9 yo nan ranje longèdonn 520–540, 540–560, 65–560, 65, 60, 80, 6. –600, 600–620, 620–640, 640–660, 660–680, ak 680–700 nm, respektivman.
Figi 3a montre yon foto matris miwa dekakromatik fabrike.M1-M9 ak BP yo kole sou pant 45-degre ak plan orizontal nan sipò aliminyòm, respektivman, pandan y ap M1 ak BP yo kache sou do figi a.
Pwodiksyon yon etalaj de miwa dekan ak demonstrasyon li yo.(a) Yon etalaj de miwa dekachromatik fabrike.(b) Yon imaj fann nèf koulè 1 mm × 7 mm pwojte sou yon fèy papye mete devan yon etalaj de miwa dekakromatik ak retroeklere ak limyè blan.(c) Yon seri miwa dekokromatik eklere ak limyè blan ki soti dèyè.(d) Kouran divize nèf koulè ki soti nan etalaj glas dekane a, obsève lè w mete yon mamit Acrylic plen lafimen devan etalaj glas dekane a nan c epi fè nwa chanm nan.
Yo montre spectre transmisyon mezire M1-M9 C0 nan yon ang ensidans 45° ak spectre transmisyon mezire BP C0 nan yon ang ensidans 0°.4a.Spectre transmisyon C1-C9 parapò ak C0 yo montre nan Fig.4b.Spectre sa yo te kalkile nan spectre yo nan Fig.4a an akò ak chemen optik C1-C9 nan Fig. 4a.1b ak 2c.Pa egzanp, TS(C4) = TS (BP) × [1 − TS (M1)] × TS (M2) × TS (M3) × TS (M4) × [1 − TS (M5)], TS (C9 ) = TS (BP) × TS (M1) × [1 − TS (M6)] × TS (M7) × TS (M8) × TS (M9) × [1 − TS (M5)], kote TS (X) ak [ 1 − TS(X)] se espèk transmisyon ak refleksyon X, respektivman.Jan yo montre nan Figi 4b, bandwidth yo (lajè Pleasant ≥50%) nan C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 ak C9 se 521-540, 541-562, 563-580, 581-602, 603. -623, 624-641, 642-657, 659-680 ak 682-699 nm.Rezilta sa yo konsistan avèk seri yo devlope.Anplis de sa, efikasite itilizasyon limyè C0 se wo, se sa ki, mwayèn maksimòm C1-C9 transmisyon limyè a se 92%.
Spectre transmisyon yon glas dikwoik ak yon flux nèf koulè fann.(a) Mezire spectre transmisyon M1-M9 nan ensidans 45 ° ak BP nan ensidans 0 °.(b) Spectre transmisyon C1–C9 parapò ak C0 yo kalkile nan (a).
Sou fig.3c, etalaj la nan miwa dichroic sitiye vètikal, se konsa ke bò dwat li nan Fig. 3a se bò anwo a ak gwo bout bwa a blan nan ki ap dirije kolimante a (C0) se retroeklere.Etalaj miwa dekakromatik yo montre nan Figi 3a monte nan yon adaptè 54 mm (wotè) × 58 mm (pwofondè) × 8.5 mm (epesè).Sou fig.3d, anplis eta yo montre nan fig.3c, yo te mete yon tank Acrylic lafimen-plen devan yon etalaj de miwa dekokromatik, ak limyè yo nan chanm nan etenn.Kòm yon rezilta, nèf kouran dichroic yo vizib nan tank la, ki soti nan yon etalaj de miwa dekatroik.Chak kouran fann gen yon seksyon kwa rektangilè ak dimansyon 1 × 7 mm, ki koresponn ak gwosè ouvèti nouvo espektwomèt nèf koulè a.Nan Figi 3b, yo mete yon fèy papye devan etalaj miwa dikwoik nan Figi 3c, epi yo obsève yon imaj 1 x 7 mm nèf kouran dikwoik ki pwojte sou papye a nan direksyon mouvman papye a.kouran.Nèf koulè separasyon koule nan fig.3b ak d se C4, C3, C2, C1, C5, C6, C7, C8 ak C9 depi anwo jouk anba, ki ka wè tou nan figi 1 ak 2. 1b ak 2c.Yo obsève nan koulè ki koresponn ak longèdonn yo.Akòz entansite limyè blan ki ba ki ap dirije a (gade Figi Siplemantè S3) ak sansiblite kamera koulè yo itilize pou pran C9 (682-699 nm) nan Fig. Lòt koule divize yo fèb.Menm jan an tou, C9 te yon ti kras vizib nan je a toutouni.Pandan se tan, C2 (dezyèm kouran ki soti nan tèt la) sanble vèt nan Figi 3, men sanble plis jòn nan je a toutouni.
Tranzisyon an soti nan Figi 3c a d montre nan Videyo Siplemantè 1. Touswit apre limyè blan ki soti nan dirije a pase nan etalaj la glas dekachromatic, li divize an menm tan an nèf kouran koulè.Nan fen a, lafimen ki nan kannèl la piti piti disparèt soti anwo jouk anba, se konsa ke nèf poud ki gen koulè pal tou disparèt soti anwo jouk anba.Kontrèman, nan Videyo Siplemantè 2, lè longèdonn ensidan an koule limyè sou etalaj miwa dekakromatik yo te chanje soti nan long rive kout nan lòd 690, 671, 650, 632, 610, 589, 568, 550 ak 532 nm. ., Se sèlman kouran fann korespondan yo nan nèf kouran fann yo nan lòd C9, C8, C7, C6, C5, C4, C3, C2, ak C1 yo parèt.Se rezèvwa Acrylic la ranplase pa yon pisin kwatz, ak flak yo nan chak koule shunted ka byen klè obsève soti nan direksyon an pant anwo.Anplis de sa, sub-videyo 3 a edited konsa ke pòsyon nan chanjman longèdonn nan sub-videyo 2 a rejoue.Sa a se ekspresyon ki pi elokans nan karakteristik sa yo nan yon etalaj dekokromatik nan miwa.
Rezilta ki anwo yo montre ke etalaj dekakromatik manifaktire a oswa nouvo espektromèt nèf koulè a ap travay jan sa vle di.Nouvo espektromèt nèf koulè a fòme lè w monte yon seri miwa dekakromatik ak adaptè dirèkteman sou tablo Capteur imaj la.
Flux lumineux ak yon ranje longèdonn ki soti nan 400 a 750 nm, ki emèt pa kat pwen radyasyon φ50 μm, ki chita nan entèval 1 mm nan direksyon pèpandikilè ak avyon an nan Figi 2c, respektivman rechèch 31, 34. Etalaj la kat lantiy konsiste de kat lantiy φ1 mm ak yon longè fokal 1.4 mm ak yon anplasman 1 mm.Kat kouran kolimate (kat C0) se ensidan sou DP nan yon nouvo espektromèt nèf koulè, espace nan entèval 1 mm.Yon etalaj de miwa dikwoik divize chak kouran (C0) an nèf kouran koulè (C1-C9).Lè sa a, 36 kouran yo ki kapab lakòz (kat seri C1-C9) yo enjekte dirèkteman nan yon Capteur imaj CMOS (S) ki konekte dirèkteman ak yon etalaj de miwa dichroic.Kòm yon rezilta, jan yo montre nan Fig. 5a, akòz ti diferans maksimòm chemen an optik ak chemen an maksimòm kout optik, imaj yo nan tout 36 kouran yo te detekte ansanm ak klèman ak menm gwosè a.Dapre spectre yo en (gade Figi Siplemantè S4), entansite imaj kat gwoup C1, C2 ak C3 relativman ba.Trant-sis imaj yo te 0.57 ± 0.05 mm nan gwosè (vle di ± SD).Kidonk, agrandisman imaj la mwayèn 11.4.Espas vètikal ant imaj yo mwayèn 1 mm (menm espas ak yon etalaj lantiy) ak espas orizontal la mwayèn 1.6 mm (menm espas kòm yon etalaj glas dichroic).Paske gwosè imaj la pi piti anpil pase distans ki genyen ant imaj, yo ka mezire chak imaj poukont yo (ak diafonie ki ba).Pandan se tan, imaj vennwit kouran ki anrejistre pa espektwomèt sèt koulè konvansyonèl yo itilize nan etid anvan nou an yo montre nan Fig. 5 B. Yo te kreye etalaj sèt miwa dikwoik lè yo retire de miwa ki pi dwat yo nan etalaj nèf dikwoik. miwa nan Figi 1a.Se pa tout imaj ki byen file, gwosè imaj la ogmante soti nan C1 a C7.Vennwit imaj yo se 0.70 ± 0.19 mm nan gwosè.Se poutèt sa, li difisil pou kenbe yon rezolisyon imaj segondè nan tout imaj.Koyefisyan varyasyon (CV) pou gwosè imaj 28 nan Figi 5b te 28%, pandan y ap CV pou gwosè imaj 36 nan Figi 5a diminye a 9%.Rezilta ki anwo yo montre ke nouvo espektromèt nèf koulè a pa sèlman ogmante kantite koulè ansanm mezire soti nan sèt a nèf, men tou li gen yon rezolisyon imaj segondè pou chak koulè.
Konparezon kalite imaj fann ki fòme pa espektwomèt konvansyonèl ak nouvo.(a) Kat gwoup imaj nèf koulè separe (C1-C9) ki te pwodwi pa nouvo espektwomèt nèf koulè a.(b) Kat seri imaj sèt koulè separe (C1-C7) ki fòme ak yon espektwomèt sèt koulè konvansyonèl.Flux (C0) ak longèdonn soti nan 400 a 750 nm soti nan kat pwen emisyon yo kolimate ak ensidan sou chak espektwomèt, respektivman.
Karakteristik espektromèt nèf koulè yo te evalye eksperimantal epi rezilta evalyasyon yo montre nan Figi 6. Remake byen ke Figi 6a montre menm rezilta ak Figi 5a, sa vle di nan longèdonn 4 C0 400–750 nm, tout 36 imaj yo detekte. (4 gwoup C1–C9).Okontrè, jan yo montre nan Fig. 6b–j, lè chak C0 gen yon longèdonn espesifik 530, 550, 570, 590, 610, 630, 650, 670, oswa 690 nm, gen prèske sèlman kat imaj korespondan (kat). gwoup yo detekte C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 oswa C9).Sepandan, kèk nan imaj yo adjasan a kat imaj korespondan yo trè fèb detekte paske espèk transmisyon C1-C9 yo montre nan Fig. 4b sipèpoze yon ti kras epi chak C0 gen yon bann 10 nm nan yon longèdonn espesifik jan sa dekri nan metòd la.Rezilta sa yo konsistan avèk espèk transmisyon C1-C9 yo montre nan Fig.4b ak videyo siplemantè 2 ak 3. Nan lòt mo, espektwomèt nèf koulè a ap travay jan yo espere dapre rezilta yo montre nan fig.4b.Se poutèt sa, li konkli ke distribisyon an entansite imaj C1-C9 se spectre chak C0.
Karakteristik espektak yon espektwomèt nèf koulè.Nouvo espektwomèt nèf koulè a jenere kat seri imaj nèf koulè separe (C1-C9) lè limyè ensidan an (kat C0) gen yon longèdonn (a) 400-750 nm (jan yo montre nan Figi 5a), (b) 530 nm.nm, (c) 550 nm, (d) 570 nm, (e) 590 nm, (f) 610 nm, (g) 630 nm, (h) 650 nm, (i) 670 nm, (j) 690 nm, respektivman.
Yo te itilize espektwomèt nèf koulè devlope pou elektwoforèz kat kapilè (pou plis detay, gade Materyèl siplemantè)31,34,35.Matris kat-kapilè a konsiste de kat kapilè (dyamèt ekstèn 360 μm ak dyamèt enteryè 50 μm) ki chita nan entèval 1 mm nan sit la iradyasyon lazè.Echantiyon ki gen fragman ADN ki make ak 8 koloran, sètadi FL-6C (koloran 1), JOE-6C (koloran 2), dR6G (koloran 3), TMR-6C (koloran 4), CXR-6C (koloran 5), TOM- 6C (koloran 6), LIZ (koloran 7), ak WEN (koloran 8) nan lòd monte nan longèdonn fliyoresan, separe nan chak nan kat kapilè (apwe sa yo rele Cap1, Cap2, Cap3, ak Cap4).Lazè-pwovoke fliyoresans soti nan Cap1-Cap4 te kolimate ak yon etalaj de kat lantiy ak ansanm anrejistre ak yon espektromèt nèf koulè.Dinamik entansite fluoresans nèf koulè (C1-C9) pandan elektwoforèz, se sa ki, yon elektwoforègram nèf koulè nan chak kapilè, yo montre nan Fig. 7a.Yo jwenn yon elektwoforegram ekivalan nèf koulè nan Cap1-Cap4.Jan flèch Cap1 yo endike nan Figi 7a, uit pik yo sou chak elektwoforegram nèf koulè montre yon sèl emisyon fliyoresan nan Dye1-Dye8, respektivman.
Kantifikasyon similtane uit koloran lè l sèvi avèk yon espektwomèt elektwoforèz kat kapilè nèf koulè.(a) Elektwofòregram nèf koulè (C1-C9) chak kapilè.Uit pik yo endike nan flèch Cap1 montre emisyon fliyoresan endividyèl nan uit koloran (Dye1-Dye8).Koulè flèch yo koresponn ak koulè (b) ak (c).(b) Fliyoresans spectre uit koloran (Dye1-Dye8) pou chak kapilè.c Elektwogram uit koloran (Dye1-Dye8) pou chak kapilè.Flèch yo endike tèt yo nan fragman ADN ki make Dye7, epi longè baz Cap4 yo endike.
Distribisyon entansite C1-C9 sou uit pik yo montre nan Fig.7b, respektivman.Paske tou de C1-C9 ak Dye1-Dye8 yo nan lòd longèdonn, uit distribisyon yo nan Fig. 7b montre spèkt fluoresans Dye1-Dye8 sekans soti nan goch a dwat.Nan etid sa a, Dye1, Dye2, Dye3, Dye4, Dye5, Dye6, Dye7, ak Dye8 parèt nan magenta, vyolèt, ble, cyan, vèt, jòn, zoranj, ak wouj, respektivman.Remake byen ke koulè flèch yo nan Fig. 7a koresponn ak koulè lank nan Fig. 7b.Entansite fluoresans C1-C9 pou chak spectre nan Figi 7b yo te nòmalize pou sòm yo egal youn.Yo te jwenn uit spèkt fluoresans ekivalan nan Cap1-Cap4.Yon moun ka byen klè obsève sipèpoze espèk fliyoresans ant lank 1-lank 8.
Jan yo montre nan Figi 7c, pou chak kapilè, electrophoregram nèf koulè nan Figi 7a te konvèti nan yon elektwoferogram uit-koloran pa analiz milti-konpozan ki baze sou uit spèkt fluoresans nan Figi 7b (gade Materyèl siplemantè pou plis detay).Depi sipèpoze espektal fliyoresans nan Figi 7a pa parèt nan Figi 7c, Dye1-Dye8 ka idantifye ak kantite endividyèlman nan chak pwen tan, menm si diferan kantite Dye1-Dye8 fliyoresan an menm tan.Sa a pa ka fè ak deteksyon sèt koulè tradisyonèl31, men yo ka reyalize ak deteksyon nèf koulè devlope.Jan flèch yo montre Cap1 nan Fig. 7c, se sèlman emisyon fliyoresan singlets Dye3 (ble), Dye8 (wouj), Dye5 (vèt), Dye4 (cyan), Dye2 (vyolèt), Dye1 (magenta), ak Dye6 (jòn). ) yo obsève nan lòd kwonolojik espere.Pou emisyon fliyoresan lank 7 (zoranj), anplis sèl pik ki endike nan flèch zoranj la, yo te obsève plizyè lòt pik sèl.Rezilta sa a se akòz lefèt ke echantiyon yo genyen estanda gwosè, Dye7 make fragman ADN ak longè baz diferan.Jan yo montre nan Figi 7c, pou Cap4 longè baz sa yo se 20, 40, 60, 80, 100, 114, 120, 140, 160, 180, 200, 214 ak 220 longè baz.
Karakteristik prensipal yo nan nèf-koulè espektwomèt la, devlope lè l sèvi avèk yon matris nan de-kouch miwa dichroic, se ti gwosè ak konsepsyon senp.Depi etalaj la nan miwa dekachromatic andedan adaptè a yo montre nan fig.3c monte dirèkteman sou tablo Capteur imaj la (al gade Fig. S1 ak S2), espektwomèt nèf koulè a gen menm dimansyon ak adaptè a, sa vle di 54 × 58 × 8.5 mm.(epesè).Gwosè ultra-ti sa a se de a twa lòd nan grandè pi piti pase espektwomèt konvansyonèl ki itilize griyaj oswa prism.Anplis de sa, depi espektromèt nèf koulè a configuré konsa ke limyè frape sifas Capteur imaj la perpendicularly, espas ka fasil atribye pou espektromèt nèf koulè a nan sistèm tankou mikwoskòp, sitomèt koule, oswa analizeur.Analizè elektwoforèz griyaj kapilè pou menm miniaturizasyon sistèm lan.An menm tan an, gwosè dis miwa dichroic ak filtè bandpass yo itilize nan espektromèt nèf koulè a se sèlman 10 × 1.9 × 0.5 mm oswa 15 × 1.9 × 0.5 mm.Se konsa, plis pase 100 ti miwa dichroic sa yo ak filtè bandpass, respektivman, ka koupe nan yon glas dichroic ak yon filtè bandpass 60 mm2, respektivman.Se poutèt sa, yon etalaj de miwa decachromatic ka fabrike nan yon pri ki ba.
Yon lòt karakteristik nan nèf-koulè espektwomèt la se karakteristik ekselan espèk li yo.An patikilye, li pèmèt akizisyon de imaj espèk nan snapshots, se sa ki, akizisyon a similtane nan imaj ak enfòmasyon espèk.Pou chak imaj, yo te jwenn yon spectre kontinyèl ak yon seri longèdonn soti nan 520 a 700 nm ak yon rezolisyon 20 nm.Nan lòt mo, nèf koulè entansite limyè yo detekte pou chak imaj, sa vle di nèf bann 20 nm egalman divize seri a longèdonn soti nan 520 a 700 nm.Lè w chanje karakteristik espèk yo nan glas dichroic ak filtè bandpass, ranje longèdonn nèf gwoup yo ak lajè chak gwoup ka ajiste.Nèf koulè deteksyon ka itilize non sèlman pou mezi fluoresans ak D spectral (jan sa dekri nan rapò sa a), men tou pou anpil lòt aplikasyon komen lè l sèvi avèk D spectral.Malgre ke hyperspectral D ka detekte dè santèn de koulè, li te jwenn ke menm ak yon rediksyon enpòtan nan kantite koulè detekte, plizyè objè nan jaden an ka idantifye ak presizyon ase pou anpil aplikasyon38,39,40.Paske rezolisyon espasyal, rezolisyon espèk, ak rezolisyon tanporèl gen yon konpwomi nan imaj espèk, diminye kantite koulè ka amelyore rezolisyon espasyal ak rezolisyon tanporèl.Li kapab tou sèvi ak espektwomèt senp tankou sa ki te devlope nan etid sa a epi redwi plis kantite kalkil.
Nan etid sa a, uit koloran yo te quantifye an menm tan pa separasyon espèk nan spèkt fluoresans sipèpoze yo ki baze sou deteksyon an nan nèf koulè.Jiska nèf koloran yo ka quantifye ansanm, ansanm nan tan ak espas.Yon avantaj espesyal nan espektromèt nèf koulè a se gwo flux lumineux li yo ak gwo ouvèti (1 × 7 mm).Etalaj glas dekane a gen yon transmisyon maksimòm 92% nan limyè ki soti nan ouvèti a nan chak nan nèf chenn longèdonn yo.Efikasite nan sèvi ak limyè ensidan nan seri a longèdonn soti nan 520 a 700 nm se prèske 100%.Nan yon pakèt longèdonn konsa, pa gen okenn griyaj difraksyon ka bay yon efikasite segondè nan itilizasyon.Menm si efikasite difraksyon yon griyaj difraksyon depase 90% nan yon longèdonn sèten, kòm diferans ki genyen ant longèdonn sa a ak yon longèdonn patikilye ogmante, efikasite difraksyon nan yon lòt longèdonn diminye41.Ouvèti lajè pèpandikilè a direksyon avyon an nan Fig. 2c ka pwolonje soti nan 7 mm nan lajè a nan Capteur imaj la, tankou nan ka a nan Capteur a imaj yo itilize nan etid sa a, pa yon ti kras modifye etalaj la dekamer.
Espektromèt nèf koulè a ka itilize pa sèlman pou elektwoforèz kapilè, jan yo montre nan etid sa a, men tou pou plizyè lòt rezon.Pou egzanp, jan yo montre nan figi ki anba a, yon espektromèt nèf koulè ka aplike nan yon mikwoskòp fliyoresan.Plan echantiyon an parèt sou Capteur imaj espektwomèt nèf koulè a atravè yon objektif 10x.Distans optik ant lantiy la objektif ak Capteur imaj la se 200 mm, pandan y ap distans optik ant sifas ensidan an nan espektromèt nèf koulè a ak Capteur imaj la se sèlman 12 mm.Se poutèt sa, imaj la te koupe apeprè gwosè a nan Ouverture a (1 × 7 mm) nan plan an nan ensidans ak divize an nèf imaj koulè.Sa vle di, yo ka pran yon imaj espèk nan yon snapshot nèf koulè sou yon zòn 0.1 × 0.7 mm nan plan echantiyon an.Anplis de sa, li posib pou jwenn yon imaj espèk nèf koulè nan yon zòn ki pi gwo sou plan echantiyon an pa eskane echantiyon an relatif nan objektif la nan direksyon orizontal nan Fig. 2c.
Konpozan etalaj glas dekakromatik yo, sètadi M1-M9 ak BP, yo te fè koutim pa Asahi Spectra Co, Ltd lè l sèvi avèk metòd presipitasyon estanda.Materyèl multikouch dyelèktrik yo te aplike endividyèlman sou dis plak kwatz 60 × 60 mm nan gwosè ak 0.5 mm epè, satisfè kondisyon sa yo: M1: IA = 45 °, R ≥ 90% nan 520-590 nm, Tave ≥ 90% nan 610- 610 nm.700 nm, M2: IA = 45°, R ≥ 90% nan 520-530 nm, Tave ≥ 90% nan 550-600 nm, M3: IA = 45°, R ≥ 90% nan 540-550 nm, Tave ≥ 90 % nan 570–600 nm, M4: IA = 45°, R ≥ 90% nan 560–570 nm, Tave ≥ 90% nan 590–600 nm, M5: IA = 45°, R ≥ 98% nan 580–600 nm , R ≥ 98% nan 680-700 nm, M6: IA = 45°, Tave ≥ 90% nan 600-610 nm, R ≥ 90% nan 630-700 nm, M7: IA = 45°, R ≥ 90% nan 620–630 nm, Taw ≥ 90% nan 650–700 nm, M8: IA = 45°, R ≥ 90% nan 640–650 nm, Taw ≥ 90% nan 670–700 nm, M9: IA = 45°, ≥ 90% nan 650-670 nm, Tave ≥ 90% nan 690-700 nm, BP: IA = 0°, T ≤ 0.01% nan 505 nm, Tave ≥ 95% nan 530-690 nm nan 530-690 nm nan 530% ≥ T nan -690 nm ak T ≤ 1% nan 725-750 nm, kote IA, T, Tave, ak R se ang ensidans, transmittance, transmittance mwayèn, ak refleksyon limyè unpolarized.
Limyè blan (C0) ak yon seri longèdonn 400-750 nm ki emèt pa yon sous limyè ki ap dirije (AS 3000, AS ONE CORPORATION) te kolimate ak ensidan vètikal sou DP nan yon etalaj de miwa dichroic.Yo montre spectre limyè blan LED yo nan Figi Siplemantè S3.Mete yon tank Acrylic (dimansyon 150 × 150 × 30 mm) dirèkteman devan etalaj la glas decamera, opoze PSU la.Lè sa a, lafimen ki te pwodwi lè glas sèk te benyen nan dlo yo te vide nan yon tank Acrylic yo obsève nèf-koulè fann C1-C9 kouran ki soti nan etalaj la nan miwa dekachromatic.
Altènativman, limyè blan kolimante a (C0) pase nan yon filtè anvan ou antre nan DP a.Filtè yo te orijinèlman filtè dansite net ak yon dansite optik 0.6.Lè sa a, sèvi ak yon filtè motè (FW212C, FW212C, Thorlabs).Finalman, vire filtè ND la tounen sou.Bandwidth nèf filtè bandpass yo koresponn ak C9, C8, C7, C6, C5, C4, C3, C2 ak C1, respektivman.Yon selil kwatz ak dimansyon entèn 40 (longè optik) x 42.5 (wotè) x 10 mm (lajè) te mete devan yon etalaj de miwa dekokromatik, opoze BP la.Lè sa a, lafimen an ap manje nan yon tib nan selil kwatz la pou kenbe konsantrasyon lafimen nan selil kwatz la pou visualiser nèf koulè C1-C9 fann kouran ki soti nan etalaj glas dekachromatic la.
Yon videyo sou nèf koulè fann kouran limyè ki soti nan yon etalaj de miwa dekanik te kaptire nan mòd time-lapse sou iPhone XS la.Pran imaj sèn nan 1 fps epi konpile imaj yo pou kreye videyo a 30 fps (pou videyo si ou vle 1) oswa 24 fps (pou videyo si ou vle 2 ak 3).
Mete yon plak asye pur 50 µm epè (ak kat twou 50 µm dyamèt nan entèval 1 mm) sou plak difizyon an.Limyè ki gen yon longèdonn 400-750 nm iradyasyon sou plak difize a, yo jwenn lè w pase limyè ki soti nan yon lanp alojene atravè yon filtè transmisyon kout ak yon longèdonn koupe 700 nm.Yo montre spectre limyè a nan Figi Siplemantè S4.Altènativman, limyè a pase tou nan youn nan filtè bandpass 10 nm ki santre nan 530, 550, 570, 590, 610, 630, 650, 670 ak 690 nm ak frape plak difize a.Kòm yon rezilta, kat pwen radyasyon ak yon dyamèt φ50 μm ak longèdonn diferan yo te fòme sou yon plak asye pur opoze plak difize a.
Yon etalaj kat kapilè ak kat lantiy monte sou yon espektwomèt nèf koulè jan yo montre nan Figi 1 ak 2. C1 ak C2.Kat kapilè yo ak kat lantiy yo te menm jan ak nan etid anvan yo31,34.Yon reyon lazè ak yon longèdonn 505 nm ak yon pouvwa 15 mW iradyasyon an menm tan ak respire soti nan bò a nan pwen yo emisyon nan kat kapilè.Se fliyoresans ki emèt nan chak pwen emisyon kolimate pa lantiy ki koresponn lan epi separe an nèf kouran koulè pa yon etalaj de miwa dekachromatic.Lè sa a, yo te enjekte 36 kouran yo dirèkteman nan yon Capteur imaj CMOS (C11440–52U, Hamamatsu Photonics K·K.), epi imaj yo te anrejistre ansanm.
ABI PRISM® BigDye® Primer Cycle Sequencing Ready Reaction Kit (Applied Biosystems), yo te melanje 4 µl GeneScan™ 600 LIZ™ lank pou chak kapilè nan melanje 1 µl PowerPlex® 6C Matrix Standard (Promega Corporation), 1 µl estanda gwosè melanj.v2.0 (Thermo Fisher Scientific) ak 14 µl dlo.Estanda Matris PowerPlex® 6C a konsiste de sis fragman ADN ki make ak sis koloran: FL-6C, JOE-6C, TMR-6C, CXR-6C, TOM-6C, ak WEN, nan lòd longèdonn maksimòm.Longè baz fragman ADN sa yo pa divilge, men se sekans longè baz fragman ADN ki make ak WEN, CXR-6C, TMR-6C, JOE-6C, FL-6C ak TOM-6C.Melanj ki nan Twous reyaksyon ABI PRISM® BigDye® Primer Cycle Ready Sequencing a gen yon fragman ADN ki make ak lank dR6G.Longè baz fragman ADN yo pa divilge tou.GeneScan™ 600 LIZ™ Dye Size Standard v2.0 gen ladan 36 fragman ADN ki make LIZ.Longè baz fragman ADN sa yo se 20, 40, 60, 80, 100, 114, 120, 140, 160, 180, 200, 214, 220, 240, 250, 260, 280, 300, 4, 30, 4, 3 360, 380, 400, 414, 420, 440, 460, 480, 500, 514, 520, 540, 560, 580 ak 600 baz.Echantiyon yo te denatire nan 94 ° C pou 3 minit, Lè sa a, refwadi sou glas pou 5 minit.Echantiyon yo te enjekte nan chak kapilè nan 26 V/cm pou 9 s epi separe nan chak kapilè plen ak yon solisyon polymère POP-7™ (Thermo Fisher Scientific) ak yon longè efikas 36 cm ak yon vòltaj 181 V/cm ak yon ang 60°.SOTI.
Tout done yo jwenn oswa analize nan kou etid sa a enkli nan atik sa a pibliye ak enfòmasyon adisyonèl li yo.Lòt done ki gen rapò ak etid sa a disponib nan men otè respektif yo sou demann rezonab.
Khan, MJ, Khan, HS, Yousaf, A., Khurshid, K., ak Abbas, A. Tandans aktyèl nan analiz D 'hyperspectral: yon revizyon.Aksede IEEE 6, 14118–14129.https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2812999 (2018).
Vaughan, AH Astwonomi entèferometrik Spectroskopi Fabry-Perot.enstale.Reveran Astron.astrofizik.5, 139-167.https://doi.org/10.1146/annurev.aa.05.090167.001035 (1967).
Goetz, AFH, Wein, G., Solomon, JE ak Rock, BN Spectroscopy of Earth remote sensing images.Syans 228, 1147–1153.https://doi.org/10.1126/science.228.4704.1147 (1985).
Yokoya, N., Grohnfeldt, C., ak Chanussot, J. Fusion of hyperspectral and multispectral data: a comparative review of recent publications.IEEE Syans Latè.Journal of remote sensing.5:29–56.https://doi.org/10.1109/MGRS.2016.2637824 (2017).
Gowen, AA, O'Donnell, SP, Cullen, PJ, Downey, G. ak Frias, JM Hyperspectral D se yon nouvo zouti analyse pou kontwòl kalite ak sekirite manje.Tandans nan syans manje.teknoloji.18, 590-598.https://doi.org/10.1016/j.tifs.2007.06.001 (2007).
ElMasri, G., Mandour, N., Al-Rejaye, S., Belin, E. ak Rousseau, D. Dènye aplikasyon pou D miltispektral pou kontwole fenotip grenn ak bon jan kalite - yon revizyon.Detèktè 19, 1090 (2019).
Liang, H. Avans nan Multispectral ak Hyperspectral Imaging pou Akeyoloji ak Konsèvasyon Art.Aplike pou yon 106, 309–323 fizik.https://doi.org/10.1007/s00339-011-6689-1 (2012).
Edelman GJ, Gaston E., van Leeuwen TG, Cullen PJ ak Alders MKG D 'hyperspectral pou analiz ki pa kontak nan tras legal.Kriminalism.entèn 223, 28-39.https://doi.org/10.1016/j.forsciint.2012.09.012 (2012).
Tan poste: Jan-10-2023