凝膠成像系統(tǒng)介紹、選購(gòu)、使用等常見問題
目錄：
本文是由上海巴玖小編精心為您整理的，詳細(xì)的介紹了凝膠成像系統(tǒng)的構(gòu)成、分類、原理、使用、選購(gòu)等問題，希望能對(duì)您有幫助。
凝膠成像系統(tǒng)可以對(duì)樣品進(jìn)行定量和定性的分析如：蛋白質(zhì)、核酸、多肽、氨基酸、多聚氨基酸等其他生物分子的分離純化結(jié)果作定性分析。
凝膠成像系統(tǒng)都有成像系統(tǒng)（一個(gè)拍攝系統(tǒng)、一個(gè)帶有特殊光源的暗箱）與獲取和分析凝膠圖片的軟件系統(tǒng)組成。
1、成像系統(tǒng)包括：相機(jī)，暗室，透射儀，UV和白光照明、琥珀色濾光玻片和UV防護(hù)罩等小配件。CCD是凝膠圖像系統(tǒng)的核心部件。它是電荷耦合器件(ChargeCoupledDevice)的英文名稱縮寫，是一種光電轉(zhuǎn)換器件。
2、軟件系統(tǒng)
凝膠圖片的軟件系統(tǒng)可以對(duì)攝取的圖象進(jìn)行亮度調(diào)整和圖象優(yōu)化,以降低圖象本底噪聲。一般經(jīng)過這樣處理以后能得到清晰的凝膠圖片，進(jìn)而對(duì)樣品進(jìn)行定量或定性的分析。
定量分析技術(shù)是由光源發(fā)出的光照射到樣品，不同的樣品對(duì)光吸收的量有差異，從而照相所得的圖像上面的樣品條帶的光密度也會(huì)有差異。光密度與樣品的濃度或者質(zhì)量成線性關(guān)系。將未知樣品的光密度與已知濃度的樣品條帶的光密度進(jìn)行比較，可以得到未知樣品的濃度或者質(zhì)量，做定量分析。凝膠成像分析系統(tǒng)定性的原理是：由于樣品在電泳凝膠或者其他載體上的遷移率不一樣，將未知樣品在圖譜中的位置與標(biāo)準(zhǔn)品在圖譜中的位置相比較，可以確定位置樣品的成份和性質(zhì)，做定性分析。
凝膠成像系統(tǒng)的光源有四種，分別是透射紫外，反射紫外，透射白光，反射白光。
1、透射紫外：可激發(fā)多種熒光染料
2、反射紫外：紫外反射燈源使用并不廣泛，主要是提供非透明材質(zhì)的DNA跑膠載體如紙層析等的成像需要而使用。但是在凝膠成像系統(tǒng)中紫外反射光源作為選配件不列入標(biāo)配中。3、透射白光：用于可見光樣品拍攝，例如蛋白樣品膠的考馬斯亮藍(lán)或銀染后的觀察。
4、反射白光：用于樣品的定位和聚焦。
當(dāng)然不通的波長(zhǎng)也是不一樣的。紫外透射光源的波長(zhǎng)是302nm，365nm、紫外反射光源的波長(zhǎng)是254nm或365nm、鏡頭濾光片的波長(zhǎng)是595nm/590nm，537nm，620nm，460nm
凝膠成像系統(tǒng)的分類可以大致分為普通凝膠成像分析系統(tǒng)，化學(xué)發(fā)光成像分析系統(tǒng)、多色熒光成像分析系統(tǒng)以及多功能活體成像分析系統(tǒng)這幾類。
1、普通凝膠成像分析系統(tǒng)：可以對(duì)蛋白電泳凝膠，DNA凝膠樣品進(jìn)行圖象采集并進(jìn)行定性和定量分析，樣品包括：EB、SYBRGreen、SYBRGold、TexasRed、GelStar、Fluoroscecin、RadiantRed等染色的核酸監(jiān)測(cè)；以及CoomassieBlue、SYPROOrange、各種染色的蛋白質(zhì)凝膠如考染等。
（1）普通凝膠成像分析系統(tǒng)RED
【簡(jiǎn)單介紹】：
RED成像系統(tǒng)具有內(nèi)置透射儀、帶8英寸觸摸屏的內(nèi)置電腦、內(nèi)置高分辨率科研級(jí)相機(jī)、自動(dòng)化光學(xué)系統(tǒng)、三位濾光片輪。擁有透射光源，反射光源，以及三位濾光片輪的集成設(shè)計(jì)，可滿足大部分DNA和蛋白質(zhì)凝膠染色實(shí)驗(yàn)中常用的紫外熒光標(biāo)記以及白光成像的激發(fā)和成像需要。圖像可以保存在USB記憶棒中或直接在數(shù)碼熱敏打印機(jī)上打印，方便用戶實(shí)驗(yàn)記錄需要。
【技術(shù)參數(shù)】：
總像素：140萬(wàn)總像素
位深：12bit（4096個(gè)灰階）
自動(dòng)變焦鏡頭：F1.4，11.5-69mm；6倍變焦
透射紫外光源：365nm透射紫外燈箱，透射面積15×15厘米
樣品板：標(biāo)配（用于盛裝凝膠）
濾光片輪：3個(gè)濾光片位置
反射白光光源：標(biāo)配
濾光片：標(biāo)配EB濾光片（590/50nm），選配綠色（620/40nm）、紅色（537/40nm）、
和藍(lán)色（460/40nm）濾光片
控制系統(tǒng)：內(nèi)置計(jì)算機(jī)控制，WindowsXP操作系統(tǒng)，帶有8英寸的觸摸屏
圖像捕獲軟件：配套Pronto圖像捕獲軟件，曝光時(shí)間可調(diào)（20毫秒－1秒），可通過
觸摸屏在軟件上調(diào)節(jié)光圈，焦距和對(duì)焦，可選實(shí)時(shí)預(yù)覽模式，可以顯示飽和度，
一鍵敲擊即可完成拍照。
圖像分析軟件：可選配AlphaViewStandAloneSoftware圖像分析軟件
輸出的圖像格式：16bitTIFF或者8bitJPEG格式圖像
存儲(chǔ)：圖像可以通過USB端口存儲(chǔ)到U盤
打印：圖像可以通過USB端口連接打印機(jī)打印
系統(tǒng)體積：27x55x55cm(WxDxH)
2、化學(xué)發(fā)光成像分析系統(tǒng)：成像范圍涵蓋UV,EB,化學(xué)發(fā)光、紫外-熒光、有色及可見樣品成像。
（1）UVP EC3 化學(xué)發(fā)光成像分析系統(tǒng)
【技術(shù)參數(shù)】：
多功能的暗室，光密性非常好，給化學(xué)發(fā)光成像提供了理想中條件
專業(yè)手動(dòng)變焦鏡頭 F1.2 12.5-75mm
光源選擇，包括頂置反射白光、紫外254nm、365nm 頂部光源用于檢測(cè)不透光樣品 如：照片、紙張、雜交膜，擴(kuò)大了儀器的應(yīng)用范圍
五位濾光輪設(shè)計(jì)標(biāo)配四個(gè)濾光片
EtBr溴化乙錠 、SYBR Green 、 SYBR Gold 、考馬斯蘭
標(biāo)配有超薄自發(fā)光白光屏，可折疊且高度可調(diào)
抽屜式紫外透照臺(tái)，可選配：?jiǎn)尾ㄩL(zhǎng)、雙波長(zhǎng)、三波長(zhǎng)透照臺(tái)
紫外安全門設(shè)置，開門即自動(dòng)關(guān)閉紫外光源，保護(hù)實(shí)驗(yàn)人員安全
防紫外觀察窗，無須開啟暗箱就可以觀察到樣品情況，更直觀，更安全
VisionWorksLS專業(yè)圖像分析軟件
配件：
BioLite 多波長(zhǎng)光源 （選配件）
——通過連接光纖，將落射光源通入暗箱
BioLite是為BioSpectrum和EC3系統(tǒng)的活體動(dòng)物、植物研究而設(shè)計(jì)的，同時(shí)可用
于多色熒光Western blots蛋白印跡成像和定量分析.
Biolite多波長(zhǎng)光源是一個(gè)功率為150瓦的石英鹵素光源，通過連接光纖，將落射
光通入暗箱，為活體動(dòng)植物的發(fā)光源以及多色熒光western blots提供了直接的
激發(fā)光源.其閉合的光路穩(wěn)定的控制著光譜的輸出，因此提供了更優(yōu)的信噪比和
重復(fù)性良好的測(cè)定結(jié)果.
BioLite具有6位的機(jī)械調(diào)光器，可以變化光強(qiáng)度.
設(shè)有8位濾光片輪,用戶可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要選配不同發(fā)射波長(zhǎng)的濾光片應(yīng)用于不同熒光染料.
BioLite多波長(zhǎng)光源可通過VisionWorksLS多功能軟件進(jìn)行全自動(dòng)控制.
轉(zhuǎn)換板：藍(lán)光板
3、多色熒光成像分析系統(tǒng)：成像范圍涵蓋UV,EB,化學(xué)發(fā)光、多色熒光熒光、有色及可見樣品成像。
Bio-Rad ChemiDoc MP多色熒光成像系統(tǒng)
【技術(shù)參數(shù)】：
髙至樣本尺寸：28 x 36 厘米
髙至成像面積：26 x 35 厘米
激發(fā)光源：透射紫外光和反射白光；選配透射白光轉(zhuǎn)換屏幕、XcitaBlue™ 藍(lán)光轉(zhuǎn)換屏和反射紅光、綠光和藍(lán)光 LED 模塊
光源控制：提供透射紫外、反射白光和適合化學(xué)發(fā)光的無光源為標(biāo)準(zhǔn)模式；選配反射紅光、反射綠光、反射藍(lán)光、透射白光和藍(lán)光轉(zhuǎn)換屏
檢測(cè)器：過冷 CCD
圖像分辨率：400 萬(wàn)像素
像素大小 （H x V）：6.45 x 6.45 µm
冷卻系統(tǒng)：Peltier
CCD 冷卻溫度：–30°C（，可調(diào)節(jié)）
濾光片位置：6 個(gè)位置（5 個(gè)用于濾光片，1 個(gè)無濾光片，用于化學(xué)發(fā)光）
發(fā)射濾光片：包括 1 個(gè)（標(biāo)配），4 個(gè)選配
動(dòng)態(tài)范圍：>4 個(gè)數(shù)量級(jí)
像素密度（灰度）：65,535
動(dòng)態(tài)平場(chǎng)：特定應(yīng)用；所有應(yīng)用
儀器尺寸（長(zhǎng) x 寬 x 高）：36 x 60 x 96 厘米
儀器重量：32 公斤
工作電壓：110/115/230 VAC（標(biāo)稱）
工作溫度：10–28°C（推薦 21°C）
工作濕度（無凝結(jié)）：<70%
實(shí)驗(yàn)步驟自動(dòng)選擇：根據(jù)應(yīng)用，用戶可自由選擇或調(diào)出已有程序
實(shí)驗(yàn)步驟自動(dòng)執(zhí)行：由程序進(jìn)行控制，會(huì)根據(jù)特定應(yīng)用設(shè)置圖像區(qū)域、光源、濾光片、分析和報(bào)告
實(shí)驗(yàn)步驟重復(fù)性：通過調(diào)用已有程序可完全重復(fù)，從圖像采集到定量分析報(bào)告，
自動(dòng)對(duì)焦（科技智慧未決）：根據(jù)樣品位置高低和放大縮小設(shè)置校準(zhǔn)對(duì)焦
圖像平場(chǎng)：每次運(yùn)行時(shí)，動(dòng)態(tài)反饋式優(yōu)化校正
自動(dòng)曝光：2 種用戶定義模式（強(qiáng)或弱條帶）
4、多功能活體成像分析系統(tǒng)：UVEB化學(xué)發(fā)光、多色熒光熒光、有色及可見樣品成像和離體組織和小型動(dòng)物，及大型型動(dòng)物。
【技術(shù)參數(shù)】：
CCD：4百萬(wàn)像素,專業(yè)級(jí)制冷CCD,
鏡頭：10倍光學(xué)變焦鏡頭置于科技智慧COPI(封閉光路系統(tǒng))中
成像面積：髙至20cm×20cm,低至2cm×2cm.連續(xù)可調(diào)
圖像獲取：真16bit,超過65，000級(jí)灰階
光源：高能氙燈（FX Pro系統(tǒng)）或高強(qiáng)度鹵素?zé)簦?/font>FX系統(tǒng)）；數(shù)碼X 光
開端：檢查設(shè)備所需電源的連接，以及設(shè)備工作時(shí)所需是否準(zhǔn)備完整。
第二步：打開凝膠成像系統(tǒng)的放叫板，將膠放于正中間的位置上并且關(guān)閉放膠板。
第三步：打開設(shè)備電源開關(guān)（綠色按鈕）。
第四步：打開軟件，開啟設(shè)備紫外燈。
第五步：點(diǎn)擊“掃描”按鈕，進(jìn)行對(duì)樣本采集。
第六步：使用設(shè)備頂上的按鈕對(duì)焦距以及圖片的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。
第七步：通過按鈕進(jìn)行亮度的調(diào)節(jié)并點(diǎn)擊“集圖像”然后保存圖像。
第八步：關(guān)閉設(shè)備電源并且要清理放膠板。
前面說過凝膠成像系統(tǒng)可以對(duì)蛋白質(zhì)、核酸、多肽、氨基酸、多聚氨基酸等其他生物分子的分離純化結(jié)果作定性分析。具體分析測(cè)量具體原理
1、分子量的定量分析
對(duì)于一般常用的DNA膠片利用分子量定量功能通過對(duì)膠上DNAMarker條帶的已知分子量注釋，自動(dòng)生成擬合曲線并以它衡量得到未知條帶的分子量。通過這種方法所得到的結(jié)果較肉眼觀察估計(jì)要[accuracy]很多。
2、密度的定量分析
一般常用的測(cè)定DNA(脫氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸)濃度的方法是紫外吸收法，但它只能測(cè)定樣品中的總核苷酸濃度，而不能區(qū)分各個(gè)長(zhǎng)度片段的濃度。利用凝膠成像系統(tǒng)和軟件先將DNA膠片上某一已知其DNA含量的標(biāo)準(zhǔn)條帶進(jìn)行密度標(biāo)定以后，可以方便的單擊其他未知條帶，根據(jù)與已知條帶的密度做比較，可以得到未知DNA的含量。
3、密度的掃描分析
如在分子生物學(xué)和生物工程研究中，我們[much]常用到的是對(duì)蛋白表達(dá)產(chǎn)物占整個(gè)菌體蛋白的百分含量的計(jì)算。傳統(tǒng)的方法就是利用專用的密度掃描其結(jié)果并不能清晰的顯示。現(xiàn)在可以直接用白光照射的凝膠成像就能完成此項(xiàng)工作。
4、PCR定量
主要是指在PCR實(shí)驗(yàn)擴(kuò)增出來的條帶不是一條，那么可以利用軟件計(jì)算出各個(gè)條帶占總體條帶的相對(duì)百分?jǐn)?shù)。PCR定量是對(duì)選定的幾條帶進(jìn)行相對(duì)密度定量并計(jì)算其占總和的百分?jǐn)?shù)，密度掃描時(shí)并對(duì)選擇區(qū)域生成縱向掃描曲線圖并積分。
對(duì)于不同型號(hào)的凝膠成像系統(tǒng)其功能大致相同但是特點(diǎn)卻不似全部一樣，以下講解的是多數(shù)凝膠成像系統(tǒng)的部分特點(diǎn)僅供參考。
1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
較為精巧的光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是電腦控制全密封一體式暗箱及輕觸式操作面板相互配合使用方便。
抽屜式全封閉的設(shè)計(jì)，拉開即自動(dòng)切斷紫外光源，有效避免紫外線對(duì)人體的傷害。
方便于移膠和清潔，同樣可避免樣品間存在的痕量污染。
2、系統(tǒng)的軟件
供應(yīng)高表現(xiàn)力、高分辨率黑白數(shù)字CCD相機(jī)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)成像，成為了凝膠分析系統(tǒng)的核心部件。
高通透變焦鏡頭具有大范疇的變焦能力使其能對(duì)特殊的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行更[accurate細(xì)致的分析，供應(yīng)更加銳利清晰的圖像質(zhì)量。
軟件全自動(dòng)控制紫外光源、白光板及成像系統(tǒng)的變焦，焦距和光圈等、
可以有效防止EB污染，更好地保護(hù)實(shí)驗(yàn)人員安全。
系統(tǒng)裝有自動(dòng)保護(hù)功能，具有定時(shí)功能。
防紫外泄露的觀察窗設(shè)計(jì)，便于用戶對(duì)核酸或蛋白質(zhì)凝膠的直接觀察。
定時(shí)功能：如果使用者10分鐘內(nèi)沒有輸入任何命令，紫外自動(dòng)關(guān)閉延長(zhǎng)紫外壽命。
關(guān)閉操作軟件，系統(tǒng)同時(shí)自動(dòng)關(guān)閉紫外光源。
1、使用前注意事項(xiàng)
①首先要做好安全檢查的各項(xiàng)事情。
②要確保工作時(shí)環(huán)境電壓的穩(wěn)定。如若不能確定是否穩(wěn)定時(shí)使用時(shí)穩(wěn)壓器。
③在使用凝膠成像系統(tǒng)之前應(yīng)做好清洗工作，要確保在工作過程中不會(huì)造成交叉污染。
2、使用時(shí)注意事項(xiàng)
①注意開機(jī)順序，請(qǐng)先打開儀器的電源開關(guān)，然后打開開凝膠成像系統(tǒng)再打開電腦開關(guān)并打開軟件（QuantityOne）[much]后進(jìn)入軟件。
②紫外凝膠照相時(shí)要防止EB污染儀器。照相后經(jīng)廢膠取出，并用較軟的紙擦拭干凈。
③在使用紫外光源照相的過程中，不可以打開凝膠成像系統(tǒng)前面板。
④調(diào)焦時(shí)要輕，動(dòng)作不要?jiǎng)×摇?/span>
⑤使用儀器時(shí)，要將門及觀測(cè)臺(tái)關(guān)緊，否則將無法正常使用紫外燈。
⑥使用過程中如遇斷電，請(qǐng)及時(shí)將儀器電源關(guān)閉，直至重新來電。
3、其他注意事項(xiàng)
①保持觀測(cè)室內(nèi)環(huán)境干燥，及時(shí)將遺留在觀測(cè)板上的水或其他液體檫干（可使用軟質(zhì)紙，一般觀測(cè)用EB（溴乙錠）染色的凝膠時(shí)，注意不要污染儀器表面。
②盡可能不要將電腦連接到因特網(wǎng)或局域網(wǎng)上，同時(shí)在電腦上安裝殺毒軟件（推薦使用正版軟件），做到專機(jī)專用。
③較長(zhǎng)時(shí)間不用儀器時(shí)，請(qǐng)將儀器用防塵罩蓋上。
④為延長(zhǎng)燈管的使用壽命，請(qǐng)觀測(cè)好凝膠后及時(shí)關(guān)閉光源
1、像素
像素是要針對(duì)成像設(shè)備來看的，其實(shí)CCD本身的質(zhì)量比單純的像素高低更重要。
2、芯片
CCD和CMOS在制造上的主要區(qū)別是CCD是集成在半導(dǎo)體單晶材料上，而CMOS是集成在被稱做金屬氧化物的半導(dǎo)體材料上。CMOS信號(hào)更為敏感，速度也更快。
3、CCD的主要技術(shù)參數(shù)
CCD的主要技術(shù)參數(shù)有CCD尺寸，有效像素，信噪比，采集位數(shù)等。
注意：其中CCD尺寸與信噪比都是影響成像的關(guān)鍵因素，尺寸越大能接受的信號(hào)就越多。
4、分辨率
分辨率的大小和像素值是分不開的，像素值是指CCD能分辨到的低至的感光元件。
5、動(dòng)態(tài)范圍值
動(dòng)態(tài)范圍決定著你能否同時(shí)在一張膠上同時(shí)看到強(qiáng)的信號(hào)和弱的信號(hào)，而且他們之間能保持比較好的定量關(guān)系。一般動(dòng)態(tài)范圍采用數(shù)量級(jí)來表示，這個(gè)數(shù)越大，表明動(dòng)態(tài)范圍越寬。
6、制冷CCD適用性
熒光及化學(xué)發(fā)光本身較弱，所以對(duì)CCD噪音的降低要求很高，應(yīng)選用高分辨率數(shù)字冷卻CCD相機(jī)結(jié)合高通透鏡頭系統(tǒng)，使其能夠捕獲到信號(hào)極其微弱的熒光及化學(xué)發(fā)光樣品圖像，并且能夠髙至程度的降低噪音，減少背景，提供出色的圖像清晰度。
7、信噪比和暗電流
提到制冷CCD，我們就必須提到另外一個(gè)參數(shù)就是信噪比。圖象的信噪比應(yīng)該等于信號(hào)與噪聲的功率譜之比；同樣的說到信噪比就要說暗電流了，因?yàn)榘惦娏魇菍?dǎo)致CCD噪音的很重要的因素。通常情況下，通過降低CCD的溫度來髙至限度的減少暗電流對(duì)成像的影響。
8、量子效率
CCD的量子效率也稱像素靈敏度，指在一定的曝光量下像素勢(shì)阱中所積累的電荷數(shù)與入射到像素表面上的光子數(shù)之比。
9、光學(xué)鏡頭
光學(xué)鏡頭是機(jī)器視覺系統(tǒng)中必不可少的部件，直接影響成像質(zhì)量的優(yōu)劣，影響算法的實(shí)現(xiàn)和效果。
10、數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?/span>
IEEE1394總線是一種目前為止[much]快的高速串行總線，火線(IEEE1394)支持的傳輸速率有100Mbps,200Mbps，400Mbps，[tallest的傳輸速度為400Mbps/s。
11、具體的軟件功能
選擇好成像系統(tǒng)后，配套的軟件選擇也很重要。硬件設(shè)備再好，如果不配上好的軟件，也無法發(fā)揮它應(yīng)有的作用
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