圖1：兩張使用單物光片成像系統(tǒng)拍攝的最大強(qiáng)度投影圖像，包括Kinetix22 sCMOS、OptoSplit III和OPM Snouty鏡頭。藍(lán)色部分是一張200微米×200微米視場(chǎng)角的Cos 7細(xì)胞微管圖像，采用OPM上的快速跳流掃描法。橙色中是一段1000微米×220微米的微管影像，記錄了活視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞軸突中從非洲爪蟾眼部移植中生長(zhǎng)出來(lái)的微管影像，采用OPM階段掃描。

背景

Edward Ward博士和Jacob Lamb先生均為Clemens Kaminski教授領(lǐng)導(dǎo)的激光分析組研究人員。該團(tuán)隊(duì)致力于開(kāi)發(fā)應(yīng)用于生物系統(tǒng)的成像技術(shù)，需要結(jié)合最先進(jìn)的光學(xué)與相機(jī)技術(shù)。

Ward博士介紹了團(tuán)隊(duì)的最新進(jìn)展："我們結(jié)合光片顯微技術(shù)與共聚焦顯微技術(shù)，需要一種能實(shí)現(xiàn)高速成像、簡(jiǎn)化樣品制備與安裝流程，同時(shí)保持高分辨率的解決方案。采用單物鏡斜平面顯微(OPM)'Snouty'技術(shù)，可在高分辨率下實(shí)現(xiàn)更快速的成像。"

通過(guò)使用定制化AMS-AGY "Snouty"鏡頭，Kaminski實(shí)驗(yàn)室旨在獲得比傳統(tǒng)光片方法更高的時(shí)空分辨率，從而在高速下獲取高對(duì)比度的三維圖像。由于采用單物鏡設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)顯著減少了樣品制備與安裝的復(fù)雜度。為充分發(fā)揮該光片系統(tǒng)的性能，避免成像瓶頸，需搭配合適的相機(jī)以最大化通量與效率。

挑戰(zhàn)

Lamb先生指出成像系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)："我們希望盡可能快速成像，每秒幾幅體積數(shù)據(jù)會(huì)很理想...但實(shí)際成像速度完全受限于相機(jī)：既取決于能多短的曝光時(shí)間仍能獲得清晰圖像，也受相機(jī)讀出速度的限制。"

"對(duì)于相機(jī)，我們還需要高光靈敏度，OPM-Snouty系統(tǒng)包含眾多光學(xué)元件，光信號(hào)在傳輸過(guò)程中會(huì)損失。"

Ward博士補(bǔ)充道，除了需要高靈敏度和高速讀出的相機(jī)，團(tuán)隊(duì)還希望實(shí)現(xiàn)三通道同步成像。這可通過(guò)搭配三分光器(如Cairn Research的OptoSplit III)實(shí)現(xiàn)，但可用視野會(huì)縮小至三分之一，因此大視場(chǎng)相機(jī)至關(guān)重要。

"我真的很喜歡Kinetix22，它是我在系統(tǒng)上用過(guò)最好的相機(jī)!" —— Jacob Lamb先生

解決方案

Kinetix22 sCMOS相機(jī)代表了現(xiàn)代相機(jī)技術(shù)的最新發(fā)展，具備高速、高靈敏度、6.5μm像素的高空間分辨率以及22mm的大視場(chǎng)。由于實(shí)現(xiàn)高速成像需要縮短曝光時(shí)間，因此必須依賴(lài)高靈敏度相機(jī)。憑借大視場(chǎng)與高讀出速率的結(jié)合，Kinetix22非常適合高通量光片應(yīng)用，能夠以高分辨率測(cè)量大體積樣本。

Ward博士分享了使用Kinetix22的體驗(yàn)：“我們對(duì)比了其他相機(jī)，Kinetix22的靈敏度遠(yuǎn)超同類(lèi)……其像素尺寸與Snouty的奈奎斯特采樣完美匹配，這正是我們需要的。”

Lamb先生也提到：“我們通過(guò)OptoSplit III充分利用了Kinetix22的整個(gè)視場(chǎng)，傳感器尺寸恰到好處，可以在分光后獲得系統(tǒng)允許的最大視場(chǎng)……軟件支持也非常出色，相機(jī)在MicroManager中運(yùn)行，并通過(guò)LabView進(jìn)行硬件觸發(fā)?！?br />
審核編輯 黃宇