neoksidebla ŝtalo 321 8 * 1.2 bobenita tubo por varmointerŝanĝilo

Kapilaraj Tuboj

Dankon pro vizito de Nature.com.Vi uzas retumilon kun limigita CSS-subteno.Por la plej bona sperto, ni rekomendas, ke vi uzu ĝisdatigitan retumilon (aŭ malŝaltu Kongruo-Reĝimon en Internet Explorer).Krome, por certigi daŭran subtenon, ni montras la retejon sen stiloj kaj JavaScript.
Montras karuselon de tri diapozitivoj samtempe.Uzu la butonojn Antaŭa kaj Sekva por moviĝi tra tri diapozitivoj samtempe, aŭ uzu la glitilbutonojn ĉe la fino por moviĝi tra tri diapozitivoj samtempe.
Ultra-kompakta (54 × 58 × 8.5 mm) kaj larĝ-apertura (1 × 7 mm) naŭ-kolora spektrometro estis evoluigita, "dividita en du" per aro de dek dikroaj speguloj, kiu estis uzita por tuja spektra bildigo.La okazaĵa lumfluo kun sekco pli malgranda ol la aperturgrandeco estas dividita en kontinuan strion 20 nm larĝan kaj naŭ kolorfluojn kun centraj ondolongoj de 530, 550, 570, 590, 610, 630, 650, 670 kaj 690 nm.Bildoj de naŭ kolorfluoj estas samtempe efike mezuritaj per la bildsensilo.Male al konvenciaj dikroaj spegulaj tabeloj, la evoluinta dikroika spegularo havas unikan dupecan agordon, kiu ne nur pliigas la nombron da koloroj kiuj povas esti mezuritaj samtempe, sed ankaŭ plibonigas bildrezolucion por ĉiu kolorfluo.La evoluinta naŭ-kolora spektrometro estas uzata por kvar-kapilara elektroforezo.Samtempa kvanta analizo de ok tinkturfarboj migrantaj samtempe en ĉiu kapilaro uzante naŭ-koloran laser-induktitan fluoreskecon.Ĉar la naŭ-kolora spektrometro estas ne nur ultra-malgranda kaj malmultekosta, sed ankaŭ havas altan lumfluon kaj sufiĉan spektran rezolucion por plej multaj spektraj bildigaj aplikoj, ĝi povas esti vaste uzata en diversaj kampoj.
Hiperspektra kaj multispektra bildigo fariĝis grava parto de astronomio2, telesensado por observado de la Tero3,4, kontrolo de kvalito de manĝaĵo kaj akvo5,6, artkonservado kaj arkeologio7, jurmedicino8, kirurgio9, biomedicina analizo kaj diagnozo10,11 ktp. Kampo 1 Nemalhavebla teknologio ,12,13.Metodoj por mezuri la spektron de lumo elsendita de ĉiu emisio en la vidkampo estas dividitaj en (1) punkta skanado ("balailo")14,15, (2) linia skanado ("paniko")16,17,18. , (3) longo skanas ondojn19,20,21 kaj (4) bildoj22,23,24,25.En la kazo de ĉiuj ĉi metodoj, spaca rezolucio, spektra rezolucio kaj tempa rezolucio havas kompromisan rilaton9,10,12,26.Krome, lumproduktado havas gravan efikon al sentemo, do la signalo-bruo-proporcio en spektra bildigo26.La lumfluo, tio estas, la efikeco de uzado de lumo, estas rekte proporcia al la rilatumo de la fakta mezurita kvanto de lumo de ĉiu luma punkto je unuotempo al la totalsumo de lumo de la mezurita ondolonga gamo.Kategorio (4) estas konvena metodo kiam la intenseco aŭ spektro de lumo elsendita de ĉiu elsendpunkto ŝanĝiĝas kun la tempo aŭ kiam la pozicio de ĉiu elsendpunkto ŝanĝiĝas kun la tempo ĉar la spektro de lumo elsendita de ĉiuj elsendpunktoj estas mezurita samtempe.24.
La plej multaj el ĉi-supraj metodoj estas kombinitaj kun grandaj, kompleksaj kaj/aŭ multekostaj spektrometroj uzantaj 18 kradojn aŭ 14, 16, 22, 23 prismojn por klasoj (1), (2) kaj (4) aŭ 20, 21 filtrildiskoj, likvaj filtriloj. .Kristalaj agordeblaj filtriloj (LCTF)25 aŭ akusto-optikaj agordeblaj filtriloj (AOTF)19 de kategorio (3).En kontrasto, kategorio (4) multi-spegulaj spektrometroj estas malgrandaj kaj malmultekostaj pro sia simpla agordo27,28,29,30.Krome, ili havas altan lumfluon ĉar la lumo kunhavita per ĉiu dikroika spegulo (t.e., la elsendita kaj reflektita lumo de la okazaĵa lumo sur ĉiu dikroika spegulo) estas plene kaj kontinue uzita.Tamen, la nombro da ondolongaj bendoj (te koloroj) kiuj devas esti mezuritaj samtempe estas limigita al proksimume kvar.
Spektra bildigo bazita sur fluoreskeca detekto estas ofte uzata por multeksa analizo en biomedicina detekto kaj diagnozo 10, 13 .En multipleksado, ĉar multoblaj analitoj (ekz., specifa DNA aŭ proteinoj) estas etikeditaj kun malsamaj fluoreskaj tinkturfarboj, ĉiu analizo ĉeestanta ĉe ĉiu emisiopunkto en la vidkampo estas kvantigita uzante multikomponentan analizon.32 malkonstruas la detektitan fluoreskecspektron elsenditan per ĉiu emisiopunkto.Dum ĉi tiu procezo, malsamaj tinkturfarboj, ĉiu elsendante malsaman fluoreskecon, povas kolokalizi, tio estas, kunekzisti en spaco kaj tempo.Nuntempe, la maksimuma nombro da tinkturfarboj, kiuj povas esti ekscititaj per ununura lasera radio, estas ok33.Tiu supra limo ne estas determinita per la spektra rezolucio (t.e., nombro da koloroj), sed per la larĝo de la fluoreskeca spektro (≥50 nm) kaj la kvanto de tinkturfarbo Stokes-ŝanĝo (≤200 nm) ĉe FRET (uzante FRET)10 .Tamen, la nombro da koloroj devas esti pli granda ol aŭ egala al la nombro da tinkturfarboj por forigi la spektran interkovron de miksitaj tinkturfarboj31,32.Tial necesas pliigi la nombron da samtempe mezuritaj koloroj al ok aŭ pli.
Lastatempe, ultra-kompakta heptakroika spektrometro (uzanta aron de heptikroaj speguloj kaj bildsensilo por mezuri kvar fluoreskajn fluojn) estis evoluigita.La spektrometro estas du ĝis tri grandordoj pli malgranda ol konvenciaj spektrometroj uzantaj kradojn aŭ prismojn34,35.Tamen estas malfacile meti pli ol sep dikroiajn spegulojn en spektrometron kaj samtempe mezuri pli ol sep kolorojn36,37.Kun pliiĝo en la nombro da dikroaj speguloj, la maksimuma diferenco en la longoj de la optikaj vojoj de dikroaj lumfluoj pliiĝas, kaj iĝas malfacile montri ĉiujn lumfluojn sur unu sensa ebeno.La plej longa optika vojo longo de la lumfluo ankaŭ pliiĝas, do la larĝo de la spektrometra aperturo (t.e. la maksimuma larĝo de la lumo analizita per la spektrometro) malpliiĝas.
En respondo al ĉi-supraj problemoj, ultra-kompakta naŭ-kolora spektrometro kun dutavola "dikroika" dekakromata spegularo kaj bildsensilo por tuja spektra bildigo [kategorio (4)] estis evoluigita.Kompare al antaŭaj spektrometroj, la evoluinta spektrometro havas pli malgrandan diferencon en la maksimuma optika padlongo kaj pli malgrandan maksimuman optikan padlongon.Ĝi estis aplikita al kvar-kapilara elektroforezo por detekti laser-induktitan naŭ-koloran fluoreskecon kaj por kvantigi la samtempan migradon de ok tinkturfarboj en ĉiu kapilaro.Ĉar la evoluinta spektrometro estas ne nur ultra-malgranda kaj malmultekosta, sed ankaŭ havas altan lumfluon kaj sufiĉan spektran rezolucion por plej multaj spektraj bildigaj aplikoj, ĝi povas esti vaste uzata en diversaj kampoj.
La tradicia naŭ-kolora spektrometro estas montrita en fig.1a.Ĝia dezajno sekvas tiun de la antaŭa ultramalgranda sep-kolora spektrometro 31. Ĝi konsistas el naŭ dikroikaj speguloj aranĝitaj horizontale laŭ angulo de 45° dekstren, kaj la bildsensilo (S) situas super la naŭ dikroikaj speguloj.La lumo eniranta de malsupre (C0) estas dividita per aro de naŭ dikroikaj speguloj en naŭ lumfluojn irantajn supren (C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 kaj C9).Ĉiuj naŭ koloraj fluoj estas direktitaj rekte al la bildsensilo kaj estas detektitaj samtempe.En ĉi tiu studo, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 kaj C9 estas en ordo de ondolongo kaj estas reprezentitaj per magento, viola, blua, cejana, verda, flava, oranĝa, ruĝa-oranĝa, kaj ruĝa, respektive.Kvankam ĉi tiuj kolornomoj estas uzataj en ĉi tiu dokumento, kiel montrite en Figuro 3, ĉar ili diferencas de la realaj koloroj viditaj de la homa okulo.
Skemaj diagramoj de konvenciaj kaj novaj naŭ-koloraj spektrometroj.(a) Konvencia naŭ-kolora spektrometro kun aro de naŭ dikroaj speguloj.(b) Nova naŭ-kolora spektrometro kun du-tavola dikroika spegula aro.La okazaĵa lumfluo C0 estas dividita en naŭ kolorajn lumfluojn C1-C9 kaj detektita per la bildsensilo S.
La evoluinta nova naŭ-kolora spektrometro havas du-tavolan dikroikan spegulan kradon kaj bildsensilon, kiel montrite en Fig. 1b.En la pli malalta parto, kvin dikroaj speguloj estas klinitaj 45° dekstren, vicigitaj dekstren de la centro de la aro de dekameroj.Ĉe la supra nivelo, kvin kromaj dikroaj speguloj estas klinitaj 45° maldekstren kaj situantaj de la centro maldekstren.La plej maldekstra dikroika spegulo de la malsupra tavolo kaj la plej dekstra dikroika spegulo de la supra tavolo interkovras unu la alian.La okazaĵa lumfluo (C0) estas dividita de malsupre en kvar eksiĝintajn kromatajn fluojn (C1-C4) per kvin dikroikaj speguloj dekstre kaj kvin elirantaj kromataj fluoj (C5-C4) per kvin dikroaj speguloj maldekstre C9).Kiel konvenciaj naŭ-koloraj spektrometroj, ĉiuj naŭ kolorriveretoj estas rekte injektitaj en la bildsensilon (S) kaj detektitaj samtempe.Komparante figurojn 1a kaj 1b, oni povas vidi ke en la kazo de la nova naŭ-kolora spektrometro, kaj la maksimuma diferenco kaj la plej longa optika padlongo de la naŭ kolorfluoj estas duonigitaj.
La detala konstruado de ultra-malgranda dutavola dikroika spegula aro 29 mm (larĝo) × 31 mm (profundo) × 6 mm (alto) estas montrita en Figuro 2. La decimala dikroika spegula aro konsistas el kvin dikroaj speguloj dekstre. (M1-M5) kaj kvin dikroikaj speguloj maldekstre (M6-M9 kaj alia M5), ĉiu dikroika spegulo estas fiksita en la supra aluminia krampo.Ĉiuj dikroaj speguloj estas ŝanceligitaj por kompensi paralelan delokiĝon pro refrakto de la fluo tra la speguloj.Sub M1, bend-enirpermesila filtrilo (BP) estas fiksita.M1 kaj BP-dimensioj estas 10mm (longa flanko) x 1.9mm (mallonga flanko) x 0.5mm (dikeco).La grandeco de la ceteraj dikroaj speguloj estas 15 mm × 1.9 mm × 0.5 mm.La matrica tonalto inter M1 kaj M2 estas 1.7 mm, dum la matrica tonalto de aliaj dikroaj speguloj estas 1.6 mm.Sur fig.2c kombinas la okazaĵan lumfluon C0 kaj naŭ kolorajn lumfluojn C1-C9, apartigitajn per de-ĉambra matrico de speguloj.
Konstruo de dutavola dikroika spegula matrico.(a) Perspektiva vido kaj (b) sekca vido de dutavola dikroika spegularo (dimensioj 29 mm x 31 mm x 6 mm).Ĝi konsistas el kvin dikroaj speguloj (M1-M5) situantaj en la malsupra tavolo, kvin dikroaj speguloj (M6-M9 kaj alia M5) situantaj en la supra tavolo, kaj gruppasfiltrilo (BP) situanta sub M1.(c) Trans-sekca vido en vertikala direkto, kun C0 kaj C1-C9 interkovras.
La larĝo de la aperturo en la horizontala direkto, indikita per la larĝo C0 en Fig. 2, c, estas 1 mm, kaj en la direkto perpendikulara al la ebeno de Fig. 2, c, donita per la dezajno de la aluminia krampo, – 7 mm.Tio estas, la nova naŭ-kolora spektrometro havas grandan aperturgrandecon de 1 mm × 7 mm.La optika pado de C4 estas la plej longa inter C1-C9, kaj la optika pado de C4 ene de la dikroika spegula aro, pro ĉi-supra ultra-malgranda grandeco (29 mm × 31 mm × 6 mm), estas 12 mm.Samtempe, la optika vojo longo de C5 estas la plej mallonga inter C1-C9, kaj la optika vojo longo de C5 estas 5.7mm.Tial, la maksimuma diferenco en optika padlongo estas 6.3 mm.La supraj optikaj padlongoj estas korektitaj por la optika padlongo por optika dissendo de M1-M9 kaj BP (de kvarco).
La spektraj ecoj de М1−М9 kaj VR estas kalkulitaj tiel ke la fluoj С1, С2, С3, С4, С5, С6, С7, С8 kaj С9 estas en la ondolongo-intervalo 520–540, 540–560, 605, 605, 605, 6 –600, 600–620, 620–640, 640–660, 660–680, kaj 680–700 nm, respektive.
Foto de la fabrikita matrico de dekakromataj speguloj estas montrita en Fig. 3a.M1-M9 kaj BP estas gluitaj al la 45° deklivo kaj horizontala ebeno de la aluminia subteno, respektive, dum M1 kaj BP estas kaŝitaj sur la dorso de la figuro.
Produktado de aro de dekanaj speguloj kaj ĝia manifestacio.(a) Aro de fabrikitaj dekakromataj speguloj.(b) 1 mm × 7 mm naŭ-kolora dividita bildo projekciita sur paperfolio metita antaŭ aro de dekakromataj speguloj kaj retrolumita kun blanka lumo.(c) Aro de dekokromataj speguloj prilumitaj per blanka lumo de malantaŭe.(d) Naŭ-kolora disiga rivereto eliranta el la dekana spegula aro, observita metante fumplenan akrilan kanistron antaŭ la dekana spegularo ĉe c kaj mallumigante la ĉambron.
La mezuritaj dissendaj spektroj de M1-M9 C0 laŭ angulo de incidenco de 45° kaj la mezurita dissenda spektro de BP C0 laŭ angulo de incidenco de 0° estas montritaj en Figoj.4a.La dissendospektroj de C1-C9 relative al C0 estas montritaj en Figoj.4b.Tiuj spektroj estis kalkulitaj de la spektroj en Fig.4a laŭ la optika vojo C1-C9 en Fig. 4a.1b kaj 2c.Ekzemple, 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)], kie TS (X) kaj [ 1 − TS(X)] estas la dissendaj kaj reflektaj spektroj de X, respektive.Kiel montrite en Figuro 4b, la bendolarĝoj (bendolarĝo ≥50%) de C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 kaj C9 estas 521-540, 541-562, 563-580, 581-602, 603 —623, 624-641, 642-657, 659-680 kaj 682-699 nm.Ĉi tiuj rezultoj kongruas kun la evoluintaj intervaloj.Krome, la utiliga efikeco de C0-lumo estas alta, tio estas, la meza maksimuma C1-C9-lumtransmisio estas 92%.
Dissendospektroj de dikroika spegulo kaj disigita naŭ-kolora fluo.(a) Mezuritaj dissendaj spektroj de M1-M9 ĉe 45° incidenco kaj BP ĉe 0° incidenco.(b) Dissendaj spektroj de C1-C9 relative al C0 kalkulitaj de (a).
Sur fig.3c, la aro de dikroaj speguloj situas vertikale, tiel ke ĝia dekstra flanko en Fig. 3a estas la supra flanko kaj la blanka trabo de la kolimita LED (C0) estas kontraŭluma.La aro de dekakromataj speguloj montritaj en Figuro 3a estas muntita en 54 mm (alteco) × 58 mm (profundo) × 8.5 mm (dikeco) adaptilo.Sur fig.3d, krom la stato montrita en fig.3c, fumplena akrila tanko estis metita antaŭ aro de dekokromataj speguloj, kun la lumoj en la ĉambro estingitaj.Kiel rezulto, naŭ dikroaj riveretoj estas videblaj en la tanko, elirante el aro de dekakromataj speguloj.Ĉiu dividita rivereto havas rektangulan sekcon kun grandeco de 1 × 7 mm, kiu egalrilatas al la aperturgrandeco de la nova naŭ-kolora spektrometro.En Figuro 3b, folio el papero estas metita antaŭ la aro de dikroikaj speguloj en Figuro 3c, kaj 1 x 7 mm bildo de naŭ dikroaj riveretoj projekciitaj sur la papero estas observita de la direkto de papermovo.riveretoj.La naŭ kolora apartigo fluas en fig.3b kaj d estas C4, C3, C2, C1, C5, C6, C7, C8 kaj C9 de supre malsupre, kiuj ankaŭ videblas en figuroj 1 kaj 2. 1b kaj 2c.Ili estas observitaj en koloroj egalrilatantaj al siaj ondolongoj.Pro la malalta blanka lumintenso de la LED (vidu Suplementan Fig. S3) kaj la sentemo de la kolora fotilo uzata por kapti C9 (682–699 nm) en Fig. Aliaj disfluoj estas malfortaj.Simile, C9 estis malforte videbla al la nuda okulo.Dume, C2 (la dua rivereto de la supro) aspektas verda en Figuro 3, sed aspektas pli flava al la nuda okulo.
La transiro de Figuro 3c al d estas montrita en Suplementa Video 1. Tuj post kiam la blanka lumo de la LED pasas tra la dekakromata spegula aro, ĝi disiĝas samtempe en naŭ kolorajn fluojn.Fine, la fumo en la kuvo iom post iom disiĝis de supre malsupren, tiel ke ankaŭ la naŭ koloraj pulvoroj malaperis de supre malsupren.En kontrasto, en Suplementa Video 2, kiam la ondolongo de la lumfluo okazanta sur la aro de dekakromataj speguloj estis ŝanĝita de longa al mallonga en la ordo de 690, 671, 650, 632, 610, 589, 568, 550 kaj 532 nm ., Nur la respondaj dividitaj fluoj de la naŭ dividitaj fluoj en la ordo de C9, C8, C7, C6, C5, C4, C3, C2, kaj C1 estas montrataj.La akrila rezervujo estas anstataŭigita per kvarca naĝejo, kaj la flokoj de ĉiu manovrita fluo povas esti klare observitaj de la dekliva suprendirekto.Krome, la sub-vidbendo 3 estas redaktita tiel ke la ondolongoŝanĝa parto de la sub-vidbendo 2 estas reludata.Ĉi tio estas la plej elokventa esprimo de la karakterizaĵoj de dekokromata aro de speguloj.
La supraj rezultoj montras, ke la fabrikita dekakromata spegula aro aŭ la nova naŭ-kolora spektrometro funkcias kiel celite.La nova naŭ-kolora spektrometro estas formita per muntado de aro de dekakromataj speguloj per adaptiloj rekte sur la bildsensiltabulo.
Luma fluo kun ondolonga gamo de 400 ĝis 750 nm, elsendita de kvar radiadpunktoj φ50 μm, situantaj je 1 mm intervaloj en la direkto perpendikulara al la ebeno de Fig. 2c, respektive Esploroj 31, 34. La kvar-lensa tabelo konsistas el kvar lensoj φ1 mm kun fokusa distanco de 1,4 mm kaj tonalto de 1 mm.Kvar kolimitaj riveretoj (kvar C0) okazas sur la DP de nova naŭ-kolora spektrometro, interspacigita je 1 mm intervaloj.Aro de dikroaj speguloj dividas ĉiun rivereton (C0) en naŭ kolorfluojn (C1-C9).La rezultaj 36 riveretoj (kvar aroj de C1-C9) tiam estas injektitaj rekte en CMOS (S) bildsensilo rekte ligita al aro de dikroaj speguloj.Kiel rezulto, kiel montrite en Fig. 5a, pro la malgranda maksimuma optika padodiferenco kaj la mallonga maksimuma optika vojo, la bildoj de ĉiuj 36 riveretoj estis detektitaj samtempe kaj klare kun la sama grandeco.Laŭ la kontraŭfluaj spektroj (vidu Suplementan Figuro S4), la bilda intenseco de la kvar grupoj C1, C2 kaj C3 estas relative malalta.Tridek ses bildoj estis 0.57 ± 0.05 mm en grandeco (mezumo ± SD).Tiel, la bildpligrandigo averaĝis 11.4.La vertikala interspacigo inter bildoj averaĝas 1 mm (sama interspacigo kiel lensa aro) kaj la horizontala interspacigo averaĝas 1.6 mm (sama interspacigo kiel dikroika spegula aro).Ĉar la bildgrandeco estas multe pli malgranda ol la distanco inter bildoj, ĉiu bildo povas esti mezurita sendepende (kun malalta interkruciĝo).Dume, bildoj de dudek ok riveretoj registritaj per la konvencia sep-kolora spektrometro uzita en nia antaŭa studo estas montritaj en Fig. 5 B. La aro de sep dikroikaj speguloj estis kreita per forigo de la du plej dekstraj dikroaj speguloj de la aro de naŭ dikroikaj speguloj. speguloj en figuro 1a.Ne ĉiuj bildoj estas akraj, la bilda grandeco pliiĝas de C1 al C7.Dudek ok bildoj estas 0.70 ± 0.19 mm en grandeco.Tiel, estas malfacile konservi altan rezolucion en ĉiuj bildoj.La koeficiento de variado (CV) por bildgrandeco 28 en Figuro 5b estis 28%, dum la CV por bildgrandeco 36 en Figuro 5a malpliiĝis al 9%.La supraj rezultoj montras, ke la nova naŭkolora spektrometro ne nur pliigas la nombron da samtempe mezuritaj koloroj de sep ĝis naŭ, sed ankaŭ havas altan bildan rezolucion por ĉiu koloro.
Komparo de la kvalito de la disigita bildo formita per konvenciaj kaj novaj spektrometroj.(a) Kvar grupoj de naŭ-koloraj separitaj bildoj (C1-C9) generitaj per la nova naŭ-kolora spektrometro.(b) Kvar aroj de sep-koloraj separitaj bildoj (C1-C7) formitaj per konvencia sep-kolora spektrometro.Flusoj (C0) kun ondolongoj de 400 ĝis 750 nm de kvar emisiopunktoj estas kolimitaj kaj okazantaj sur ĉiu spektrometro, respektive.
La spektraj trajtoj de la naŭ-kolora spektrometro estis taksitaj eksperimente kaj la taksadrezultoj estas montritaj en Figuro 6. Notu, ke Figuro 6a montras la samajn rezultojn kiel Figuro 5a, te ĉe ondolongoj de 4 C0 400–750 nm, ĉiuj 36 bildoj estas detektitaj. (4 grupoj C1–C9).Male, kiel montrite en Fig. 6b–j, kiam ĉiu C0 havas specifan ondolongon de 530, 550, 570, 590, 610, 630, 650, 670 aŭ 690 nm, estas preskaŭ nur kvar respondaj bildoj (kvar grupoj detektis C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 aŭ C9).Tamen, kelkaj el la bildoj najbaraj al la kvar respondaj bildoj estas tre malforte detektitaj ĉar la C1-C9 dissendspektroj montritaj en Fig. 4b interkovras iomete kaj ĉiu C0 havas 10 nm-bendon ĉe specifa ondolongo kiel priskribite en la metodo.Tiuj rezultoj estas kongruaj kun la C1-C9 dissendspektroj montritaj en Fig.4b kaj suplementaj videoj 2 kaj 3. Alivorte, la naŭ kolora spektrometro funkcias kiel atendite surbaze de la rezultoj montritaj en fig.4b.Tial, estas finite ke la bilda intenseca distribuo C1-C9 estas la spektro de ĉiu C0.
Spektraj karakterizaĵoj de naŭ-kolora spektrometro.La nova naŭ-kolora spektrometro generas kvar arojn de naŭ-koloraj apartigitaj bildoj (C1-C9) kiam la okazaĵa lumo (kvar C0) havas ondolongon de (a) 400-750 nm (kiel montrite en Figuro 5a), (b) 530 nm.nm, (c) 550 nm, (d) 570 nm, (e) 590 nm, (f) 610 nm, (g) 630 nm, (h) 650 nm, (mi) 670 nm, (j) 690 nm, respektive.
La evoluinta naŭ-kolora spektrometro estis uzita por kvar-kapilara elektroforezo (por detaloj, vidu Suplementajn Materialojn)31,34,35.La kvar-kapilara matrico konsistas el kvar kapilaroj (ekstera diametro 360 μm kaj interna diametro 50 μm) situantaj je 1 mm intervaloj ĉe la lasera surradiadloko.Provaĵoj enhavantaj DNA-fragmentojn etikeditajn kun 8 tinkturfarboj, nome FL-6C (tinkturfarbo 1), JOE-6C (tinkturfarbo 2), dR6G (tinkturfarbo 3), TMR-6C (tinkturfarbo 4), CXR-6C (tinkturfarbo 5), TOM- 6C (tinkturfarbo 6), LIZ (tinkturfarbo 7), kaj WEN (tinkturfarbo 8) en kreskanta ordo de fluoreska ondolongo, apartigitaj en ĉiu el kvar kapilaroj (ĉi-poste referitaj kiel Cap1, Cap2, Cap3, kaj Cap4).Laser-induktita fluoreskeco de Cap1-Cap4 estis kolimita kun aro de kvar lensoj kaj samtempe registrita per naŭ-kolora spektrometro.La intenseco-dinamiko de naŭ-kolora (C1-C9) fluoreskeco dum elektroforezo, tio estas, naŭ-kolora elektroforegramo de ĉiu kapilaro, estas montrita en Fig. 7a.Ekvivalenta naŭ-kolora elektroforegramo estas akirita en Cap1-Cap4.Kiel indikite per la Cap1-sagoj en Figuro 7a, la ok pintoj sur ĉiu naŭ-kolora elektroforegramo montras unu fluoreskecan emision de Dye1-Dye8, respektive.
Samtempa kvantigo de ok tinkturfarboj uzante naŭ-koloran kvar-kapilaran elektroforez-spektrometron.(a) Naŭkolora (C1-C9) elektroforegramo de ĉiu kapilaro.La ok pintoj indikitaj per sagoj Cap1 montras individuajn fluoreskecemisiojn de ok tinkturfarboj (Dye1-Dye8).La koloroj de la sagoj respondas al la koloroj (b) kaj (c).(b) Fluoreskaj spektroj de ok tinkturfarboj (Dye1-Dye8) per kapilaro.c Elektroferogramoj de ok tinkturfarboj (Dye1-Dye8) po kapilaro.La pintoj de Dye7-etikeditaj DNA-fragmentoj estas indikitaj per sagoj, kaj iliaj Cap4 bazlongoj estas indikitaj.
La intensecdistribuoj de C1-C9 sur ok pintoj estas montritaj en Figoj.7b, respektive.Ĉar kaj C1-C9 kaj Dye1-Dye8 estas en ondolongo-ordo, la ok distribuoj en Fig. 7b montras la fluoreskecspektrojn de Dye1-Dye8 sinsekve de maldekstre dekstren.En ĉi tiu studo, Dye1, Dye2, Dye3, Dye4, Dye5, Dye6, Dye7 kaj Dye8 aperas respektive en magenta, viola, blua, cejana, verda, flava, oranĝa kaj ruĝa.Notu ke la koloroj de la sagoj en Fig. 7a respondas al la tinkturfarbkoloroj en Fig. 7b.La C1-C9 fluoreskecaj intensecoj por ĉiu spektro en Figuro 7b estis normaligitaj tiel ke ilia sumo egalas unu.Ok ekvivalentaj fluoreskecaj spektroj estis akiritaj de Cap1-Cap4.Oni povas klare observi la spektran interkovron de fluoreskeco inter tinkturfarbo 1-tinkturfarbo 8.
Kiel montrite en Figuro 7c, por ĉiu kapilaro, la naŭ-kolora elektroforegramo en Figuro 7a estis konvertita al ok-tinktura elektroferogramo per plurkomponenta analizo bazita sur la ok fluoreskecaj spektroj en Figuro 7b (vidu Suplementajn Materialojn por detaloj).Ĉar la spektra interkovro de fluoreskeco en Figuro 7a ne estas montrata en Figuro 7c, Dye1-Dye8 povas esti identigita kaj kvantigita individue ĉe ĉiu tempopunkto, eĉ se malsamaj kvantoj de Dye1-Dye8 fluoreskas samtempe.Ĉi tio ne povas esti farita per tradicia sep-kolora detekto31, sed povas esti atingita per la evoluinta naŭ-kolora detekto.Kiel montrite per la sagoj Cap1 en Fig. 7c, nur la fluoreskaj emisiaj singlets Dye3 (blua), Dye8 (ruĝa), Dye5 (verda), Dye4 (ciano), Dye2 (purpura), Dye1 (magento) kaj Dye6 (Flava). ) estas observataj en la atendata kronologia sinsekvo.Por la fluoreska emisio de tinkturfarbo 7 (oranĝa), krom la ununura pinto indikita per la oranĝa sago, pluraj aliaj ununuraj pintoj estis observitaj.Tiu rezulto ŝuldiĝas al la fakto ke la provaĵoj enhavis grandnormojn, Dye7 etikedis DNA-fragmentojn kun malsamaj bazlongoj.Kiel montrite en Figuro 7c, por Cap4 ĉi tiuj bazlongoj estas 20, 40, 60, 80, 100, 114, 120, 140, 160, 180, 200, 214 kaj 220 bazlongoj.
La ĉefaj trajtoj de la naŭ-kolora spektrometro, evoluigita uzante matricon de du-tavolaj dikroikaj speguloj, estas eta grandeco kaj simpla dezajno.Ĉar la aro de dekakromataj speguloj ene de la adaptilo montrita en fig.3c muntita rekte sur la bildsensilo-tabulo (vidu Fig. S1 kaj S2), la naŭ-kolora spektrometro havas la samajn dimensiojn kiel la adaptilo, te 54 × 58 × 8,5 mm.(dikeco).Ĉi tiu ultra-malgranda grandeco estas du ĝis tri grandordoj pli malgranda ol konvenciaj spektrometroj kiuj uzas kradojn aŭ prismojn.Krome, ĉar la naŭ-kolora spektrometro estas agordita tia ke lumo frapas la surfacon de la bildsensilo perpendikulare, spaco povas esti facile asignita por la naŭ-kolora spektrometro en sistemoj kiel ekzemple mikroskopoj, fluocitometroj, aŭ analiziloj.Kapila krada elektroforezanalizilo por eĉ pli granda miniaturigo de la sistemo.En la sama tempo, la grandeco de dek dikroaj speguloj kaj bandpasfiltriloj uzitaj en la naŭ-kolora spektrometro estas nur 10×1.9×0.5 mm aŭ 15×1.9×0.5 mm.Tiel, pli ol 100 tiaj malgrandaj dikroaj speguloj kaj bendpasaj filtriloj, respektive, povas esti tranĉitaj de dikroika spegulo kaj 60 mm2 bendpasa filtrilo, respektive.Tial, aro de dekakromataj speguloj povas esti produktita je malalta kosto.
Alia trajto de la naŭ-kolora spektrometro estas ĝiaj bonegaj spektraj trajtoj.Aparte, ĝi permesas la akiron de spektraj bildoj de momentfotoj, tio estas, la samtempa akiro de bildoj kun spektraj informoj.Por ĉiu bildo, kontinua spektro estis akirita kun ondolonga gamo de 520 ĝis 700 nm kaj rezolucio de 20 nm.Alivorte, naŭ kolorintensecoj de lumo estas detektitaj por ĉiu bildo, t.e. naŭ 20 nm-bendoj egale dividantaj la ondolongan gamon de 520 ĝis 700 nm.Ŝanĝante la spektrajn trajtojn de la dikroika spegulo kaj la bandpasfiltrilo, la ondolongo-intervalo de la naŭ grupoj kaj la larĝo de ĉiu bendo povas esti alĝustigitaj.Naŭ kolordetekto povas esti uzita ne nur por fluoreskecmezuradoj kun spektra bildigo (kiel priskribite en tiu raporto), sed ankaŭ por multaj aliaj oftaj aplikoj uzantaj spektran bildigon.Kvankam hiperspektra bildigo povas detekti centojn da koloroj, oni trovis, ke eĉ kun signifa redukto de la nombro da detekteblaj koloroj, multoblaj objektoj en la vidkampo povas esti identigitaj kun sufiĉa precizeco por multaj aplikoj38,39,40.Ĉar spaca rezolucio, spektra rezolucio kaj tempa rezolucio havas kompromison en spektra bildigo, redukti la nombron da koloroj povas plibonigi spacan rezolucion kaj tempan rezolucion.Ĝi ankaŭ povas uzi simplajn spektrometrojn kiel tiu evoluigita en ĉi tiu studo kaj plu redukti la kvanton de komputado.
En ĉi tiu studo, ok tinkturfarboj estis kvantigitaj samtempe per spektra apartigo de siaj imbrikitaj fluoreskecaj spektroj bazitaj sur la detekto de naŭ koloroj.Ĝis naŭ tinkturfarboj povas esti kvantigitaj samtempe, kunekzistante en tempo kaj spaco.Speciala avantaĝo de la naŭ-kolora spektrometro estas ĝia alta luma fluo kaj granda aperturo (1 × 7 mm).La dekana spegularo havas maksimuman dissendon de 92% de la lumo de la aperturo en ĉiu el la naŭ ondolongaj intervaloj.La efikeco de uzado de incidenta lumo en la ondolongo gamo de 520 ĝis 700 nm estas preskaŭ 100%.En tia larĝa gamo de ondolongoj, neniu difrakta krado povas disponigi tian altan efikecon de uzo.Eĉ se la difrakta efikeco de difrakta krado superas 90% ĉe certa ondolongo, ĉar la diferenco inter tiu ondolongo kaj aparta ondolongo pliiĝas, la difrakta efikeco ĉe alia ondolongo malpliiĝas41.La aperturolarĝo perpendikulara al la direkto de la ebeno en Fig. 2c povas esti etendita de 7 mm ĝis la larĝo de la bildsensilo, kiel ekzemple en la kazo de la bildsensilo uzita en ĉi tiu studo, per iomete modifante la dekamer-tabelon.
La naŭ-kolora spektrometro povas esti uzata ne nur por kapilara elektroforezo, kiel montrite en ĉi tiu studo, sed ankaŭ por diversaj aliaj celoj.Ekzemple, kiel montrite en la figuro malsupre, naŭ-kolora spektrometro povas esti aplikita al fluoreskecmikroskopo.La aviadilo de la provaĵo estas montrata sur la bildsensilo de la naŭ-kolora spektrometro tra 10x celo.La optika distanco inter la objektiva lenso kaj la bildsensilo estas 200 mm, dum la optika distanco inter la okazaĵa surfaco de la naŭ-kolora spektrometro kaj la bildsensilo estas nur 12 mm.Tial, la bildo estis tranĉita al proksimume la grandeco de la aperturo (1 × 7 mm) en la ebeno de incidenco kaj dividita en naŭ kolorbildojn.Tio estas, spektra bildo de naŭ-kolora momentfoto povas esti prenita sur 0.1×0.7 mm areo en la provaĵaviadilo.Krome, estas eble akiri naŭ-koloran spektran bildon de pli granda areo sur la specimena ebeno skanante la provaĵon relative al la celo en la horizontala direkto en Fig. 2c.
La dekakromataj spegulaj tabelaj komponentoj, nome M1-M9 kaj BP, estis laŭmendaj de Asahi Spectra Co., Ltd. uzante normajn precipitaĵmetodojn.Plurtavolaj dielektrikaj materialoj estis aplikitaj individue sur dek kvarcaj platoj 60 × 60 mm en grandeco kaj 0,5 mm dikaj, plenumante la sekvajn postulojn: M1: IA = 45°, R ≥ 90% ĉe 520–590 nm, Tave ≥ 90% ĉe 610– 610 nm.700 Nm, M2: IA = 45°, R ≥ 90% ĉe 520-530 Nm, Tave ≥ 90% ĉe 550-600 Nm, M3: IA = 45°, R ≥ 90% ĉe 540-550 Nm, Tave ≥ 90 % je 570–600 nm, M4: IA = 45°, R ≥ 90% ĉe 560–570 nm, Tave ≥ 90% ĉe 590–600 nm, M5: IA = 45°, R ≥ 98% ĉe 580–600 nm , R ≥ 98% ĉe 680-700 Nm, M6: IA = 45°, Tave ≥ 90% ĉe 600-610 Nm, R ≥ 90% ĉe 630-700 Nm, M7: IA = 45°, R ≥ 90% 620-630 Nm, Taw ≥ 90% ĉe 650-700 Nm, M8: IA = 45°, R ≥ 90% ĉe 640-650 Nm, Taw ≥ 90% ĉe 670-700 Nm, M9: IA = 45°, ≥ 90% ĉe 650-670 nm, Tave ≥ 90% ĉe 690-700 nm, BP: IA = 0°, T ≤ 0.01% ĉe 505 nm, Tave ≥ 95% ĉe 530-690 nm ĉe 530-690 nm je 530% T≥ 0.01% ĉe —690 Nm kaj T ≤ 1% ĉe 725-750 Nm, kie IA, T, Tave kaj R estas la angulo de incidenco, transmitance, averaĝa transmitance kaj nepolarigita lumreflekto.
Blanka lumo (C0) kun ondolongo gamo de 400-750 nm elsendita per LED-lumfonto (AS 3000, AS ONE CORPORATION) estis kolimita kaj okazaĵo vertikale sur la DP de aro de dikroaj speguloj.La blanka lumspektro de LED-oj estas montrita en Suplementa Figuro S3.Metu akrilan tankon (dimensiojn 150 × 150 × 30 mm) rekte antaŭ la dekamera spegula aro, kontraŭ la PSU.La fumo generita kiam seka glacio estis mergita en akvo tiam estis verŝita en akrilan tankon por observi la naŭ-kolorajn C1-C9-fendajn riveretojn elirantajn el la aro de dekakromataj speguloj.
Alternative, la kolimita blanka lumo (C0) estas pasita tra filtrilo antaŭ enirado de la DP.La filtriloj estis origine neŭtralaj densecfiltriloj kun optika denseco de 0.6.Poste uzu motorizitan filtrilon (FW212C, FW212C, Thorlabs).Fine, reŝaltu la ND-filtrilon.La bendolarĝoj de la naŭ bendpasaj filtriloj egalrilatas al C9, C8, C7, C6, C5, C4, C3, C2 kaj C1, respektive.Kvarcĉelo kun internaj dimensioj de 40 (optika longo) x 42,5 (alto) x 10 mm (larĝo) estis metita antaŭ aro de dekokromataj speguloj, kontraŭ la BP.La fumo tiam estas provizita tra tubo en la kvarcĉelon por konservi la koncentriĝon de fumo en la kvarcĉelo por bildigi la naŭ-kolorajn C1-C9-fendajn riveretojn elirantajn el la dekakromata spegularo.
Vidbendo de la naŭ-kolora dividita lumfluo eliranta el aro da dekanaj speguloj estis kaptita en tempo-rapida reĝimo sur la iPhone XS.Kaptu bildojn de la sceno je 1 fps kaj kompilu la bildojn por krei filmeton je 30 fps (por laŭvola video 1) aŭ 24 fps (por laŭvola filmetoj 2 kaj 3).
Metu 50 µm dikan rustorezistan ŝtalan platon (kun kvar 50 µm diametraj truoj je 1 mm intervaloj) sur la disvastigplaton.Lumo kun ondolongo de 400-750 nm estas surradiita sur la disvastigplaton, akirita per pasado de lumo de halogena lampo tra mallonga dissenda filtrilo kun tranĉolongo de 700 nm.La luma spektro estas montrita en Suplementa Figuro S4.Alternative, la lumo ankaŭ pasas tra unu el la 10 nm-bandpasaj filtriloj centritaj ĉe 530, 550, 570, 590, 610, 630, 650, 670 kaj 690 nm kaj trafas la difuzilplaton.Kiel rezulto, kvar radiadpunktoj kun diametro de φ50 μm kaj malsamaj ondolongoj estis formitaj sur rustorezistaŝtala plato kontraŭ la disvastigplato.
Kvar-kapilara aro kun kvar lensoj estas muntita sur naŭ-kolora spektrometro kiel montrite en Figuroj 1 kaj 2. C1 kaj C2.La kvar kapilaroj kaj kvar lensoj estis la samaj kiel en antaŭaj studoj31,34.Laserradio kun ondolongo de 505 nm kaj potenco de 15 mW estas surradiita samtempe kaj egale de la flanko ĝis la emisiopunktoj de kvar kapilaroj.La fluoreskeco elsendita per ĉiu emisiopunkto estas kolimita per la ekvivalenta lenso kaj apartigita en naŭ kolorriveretojn per aro de dekakromataj speguloj.La rezultaj 36 riveretoj tiam estis rekte injektitaj en CMOS-bildsensilon (C11440-52U, Hamamatsu Photonics K·K.), kaj iliaj bildoj estis samtempe registritaj.
ABI PRISM® BigDye® Primer Cycle Sequencing Ready Reaction Kit (Applied Biosystems), 4 µl GeneScan™ 600 LIZ™ tinkturfarbo estis miksita por ĉiu kapilaro miksante 1 µl PowerPlex® 6C Matrix Standard (Promega Corporation), 1 µl miksaĵgrandecnormon.v2.0 (Thermo Fisher Scientific) kaj 14 µl da akvo.La PowerPlex® 6C Matrix Standard konsistas el ses DNA-fragmentoj etikeditaj per ses tinkturfarboj: FL-6C, JOE-6C, TMR-6C, CXR-6C, TOM-6C, kaj WEN, en ordo de maksimuma ondolongo.La bazlongoj de tiuj DNA-fragmentoj ne estas malkaŝitaj, sed la bazlongsekvenco de DNA-fragmentoj etikeditaj kun WEN, CXR-6C, TMR-6C, JOE-6C, FL-6C kaj TOM-6C estas konata.La miksaĵo en la ABI PRISM® BigDye® Primer Cycle Sequencing Ready Reaction Kit enhavas DNA-fragmenton etikeditan per dR6G-farbo.La longoj de la bazoj de la DNA-fragmentoj ankaŭ ne estas malkaŝitaj.GeneScan™ 600 LIZ™ Dye Size Standard v2.0 inkluzivas 36 LIZ-etikeditajn DNA-fragmentojn.La bazlongoj de ĉi tiuj DNA-fragmentoj estas 20, 40, 60, 80, 100, 114, 120, 140, 160, 180, 200, 214, 220, 240, 250, 260, 280, 300, 300, 300, 300, 300, 300, 300, 300, 300 360, 380, 400, 414, 420, 440, 460, 480, 500, 514, 520, 540, 560, 580 kaj 600 bazo.La specimenoj estis denaturigitaj je 94 °C dum 3 minutoj, poste malvarmigitaj sur glacio dum 5 minutoj.Provaĵoj estis injektitaj en ĉiun kapilaron je 26 V/cm dum 9 s kaj apartigitaj en ĉiu kapilaro plenigita per polimersolvo POP-7™ (Thermo Fisher Scientific) kun efika longo de 36 cm kaj tensio de 181 V/cm kaj angulo de 60°.DE.
Ĉiuj datumoj akiritaj aŭ analizitaj en la kurso de ĉi tiu studo estas inkluzivitaj en ĉi tiu publikigita artikolo kaj ĝiaj aldonaj informoj.Aliaj datumoj rilataj al ĉi tiu studo estas haveblaj de la respektivaj aŭtoroj laŭ akceptebla peto.
Ĥano, MJ, Ĥano, HS, Yousaf, A., Khurshid, K., kaj Abbas, A. Nunaj tendencoj en hiperspektra bildiga analizo: revizio.Aliru IEEE 6, 14118–14129.https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2812999 (2018).
Vaughan, AH Astronomical Interferometric Fabry-Perot Spectroscopy.instali.Pastoro Astron.astrofiziko.5, 139-167.https://doi.org/10.1146/annurev.aa.05.090167.001035 (1967).
Goetz, AFH, Wein, G., Salomono, JE kaj Roko, BN Spectroscopy of Earth remote sensing-bildoj.Scienco 228, 1147-1153.https://doi.org/10.1126/science.228.4704.1147 (1985).
Yokoya, N. , Grohnfeldt, C., kaj Chanussot, J. Fusion of hyperspectral and multispectral date: relativa revizio de lastatempaj publikaĵoj.IEEE Tersciencoj.Revuo pri telesensado.5:29–56.https://doi.org/10.1109/MGRS.2016.2637824 (2017).
Gowen, AA, O'Donnell, SP, Cullen, PJ, Downey, G. kaj Frias, JM Hyperspectral bildigo estas nova analiza ilo por kvalito-kontrolo kaj manĝsekureco.Tendencoj en nutraĵscienco.teknologio.18, 590-598.https://doi.org/10.1016/j.tifs.2007.06.001 (2007).
ElMasri, G., Mandour, N., Al-Rejaye, S., Belin, E. kaj Rousseau, D. Lastatempaj aplikoj de multispektra bildigo por monitorado de semfenotipo kaj kvalito - revizio.Sensiloj 19, 1090 (2019).
Liang, H. Progresoj en Multispectral kaj Hyperspectral Imaging por Archaeology kaj Art Preservation.Petu fizikan 106, 309–323.https://doi.org/10.1007/s00339-011-6689-1 (2012).
Edelman GJ, Gaston E., van Leeuwen TG, Cullen PJ kaj Alders MKG Hyperspectral bildigo por ne-kontakta analizo de krimmedicinaj spuroj.Kriministiko.internaj 223, 28-39.https://doi.org/10.1016/j.forsciint.2012.09.012 (2012).