聚合酶链反应的应用模式

高速平均模式（HSAM）是一种硬件加速信号平均功能，需通过 OceanDirect 使用，可提高光谱仪的信噪比（SNR）。信噪比越好，光谱质量越高，结果越准确。

信噪比是几个因素的函数，有些因素比其他因素更容易管理。例如，可在主机的操作软件中进行信号平均，但处理时间可能比应用可接受的时间更长。HSAM硬件加速信号平均克服了这些限制，在给定时间段内实现了更多的光谱平均值，每单位时间产生更高的SNR，这对于高速或实时的应用非常重要。

我们通过使用600μm光纤和衰减器测量880nm LED的相对输出来测试 HSAM 提供的优势。这是评估的光谱范围内的有用区域，因为在某些硅基CCD阵列探测器中，随着光栅色散和探测器量子效率的下降，近红外波段的光谱响应可能会下降。

从某种意义上说，HSAM所做的是将信号从噪声中“拉出”。图1对此进行了演示，我们比较了单次平均扫描的结果，该信号非常嘈杂。然后进行 1000 次扫描（噪音更少）。最 后，对于 10，000 次扫描（最 小噪音）。

图1. 当在Ocean HR和OceanDirect中激活高速平均模式时，信噪比改善显着

与OceanView软件相比，在OceanDirect中运行的HSAM的最 大优势是，您可在更短的时间内执行更多的光谱平均。例如，OceanView可以在大约2秒内处理10，000个平均值。但是，由于HSAM直接在硬件上执行平均值，OceanDirect可以在200毫秒内处理10，000个平均值——速度提高了10倍。这可以显著提高现有应用的信噪比，并开辟新的可能性。

生命科学研究离不开各式各样的模式生物，模式生物由于其结构简单、生活周期短、培养简单、基因组小等特点，在生物医学等领域发挥重要作用。模式生物作为材料不仅能回答生命科学研究中Z基本的生物学问题，对人类一些疾病的ZL也有借鉴意义。常见的模式生物有真菌中的酵母，低等无脊椎动物中的线虫，昆虫纲的果蝇，鱼纲的斑马鱼，哺乳纲的小鼠以及植物中的拟南芥。

高内涵系统不仅仅适用于各种各样的细胞模型，对各种小型的模式生物也非常友好，通过将这些模式生物做一些预处理，放在微孔板中，我们就可以用高内涵系统来拍摄和分析它们。本期和下期，我们将隆重介绍高内涵与这些模式生物的故事。

酵 母

常用于模式生物的酵母有两个物种：出芽酵母和裂殖酵母，以出芽酵母为例，其细胞为球形或者卵形，直径5–10μm。其繁殖的方法为出芽生殖。使用高内涵系统，可以观察和分析酵母的世代周期、蛋白定位等。

实验一

Hoechst 33342 染色酵母活细胞，通过63倍水浸式物镜拍摄酵母细胞，高内涵分析软件Harmony自动识别酵母细胞，PhenoLOGIC人工智能算法区分出芽细胞：

实验二

酵母细胞器相关蛋白的标记，红色标记整个酵母细胞，绿色为不同细胞器，高内涵分析软件Harmony可识别不同的细胞器结构，分析其荧光强度、形态学参数和纹理参数[1]。

下图为突变体中蛋白定位发生变化[1]。

斑马鱼

斑马鱼也是成熟且常见的模式生物，常用于疾病研究中。斑马鱼成鱼体长5cm左右，幼鱼0.5-2cm，全身透明。一般首先对斑马鱼进行麻醉，再进行高内涵拍摄。

实验一

斑马鱼曲度的研究，毒性处理或一些基因突变会导致斑马鱼的曲度发生变化，高内涵分析软件Harmony可分析斑马鱼的轴向长度、曲率、弯曲角度等参数：

实验二

斑马鱼血管研究，斑马鱼全身透明，一直以来都是非常好的心血管研究模式生物，通过20倍水浸式物镜（NA1.0）对斑马鱼血管进行成像，高内涵分析软件Harmony可通过一系列算法识别荧光标记的斑马鱼血管结构，也可对血管结构做3D重构，分析血管长度、荧光强度等参数：

参考文献

1.Yeast Proteome Dynamics from Single Cell Imaging and Automated Analysis. Cell. 2015 Jun 4;161(6):1413-24. doi: 10.1016/j.cell.2015.04.051.

关于珀金埃尔默：

珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案，助力科学家、研究人员和临床医生解决Z棘手的科学和YL难题。凭借深厚的市场了解和技术专长，我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在，我们拥有12500名专业技术人员，服务于150多个国家，时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭，改善人类生活质量。2018年，珀金埃尔默年营收达到约28亿美元，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。了解更多有关珀金埃尔默的信息，请访问www.perkinelmer.com.cn。

       高内涵系统不仅仅适用于各种各样的细胞模型，对各种小型的模式生物也非常友好，通过将这些模式生物放在微孔板中，我们就可以用高内涵系统来拍摄和分析它们。本期，我们将继续介绍高内涵与这些模式生物的故事。

拟南芥

拟南芥为两年生草本，一般可长到7-40厘米，是植物学Z为常见的模式生物。其幼苗、根、茎、叶、原生质体均可在高内涵上进行自动成像和分析。

实验一

高内涵用于研究活体拟南芥全叶组织中膜运输的调节，40倍水浸式物镜对拟南芥叶片进行多层扫描，使用高内涵分析软件Harmony识别膜泡转运体，统计其数目、荧光强度、定位等参数[2]（如下图）。

秀丽隐杆线虫

秀丽隐杆线虫在遗传与发育生物学、行为与神经生物学、衰老与寿命、人类遗传性疾病都有非常重要的贡献，成虫体长为1mm，通身透明。一般首先对秀丽线虫进行麻醉，再进行高内涵拍摄。

实验一

分析不同药物处理后秀丽线虫的数量和荧光强度，10倍物镜拍摄多个视野，高内涵分析软件Harmony识别不同线虫，计数并分析线虫的荧光强度[3]（如下图）。

小型藻类

藻类的生长、繁殖与水体环境密切相关，常作为水体污染指示物，用于对水体的实时监测中。小型藻类可放置于微孔板中，通过离心使其贴底，从而进行高内涵的拍摄，根据研究内容不同，一般采用20倍-63倍水浸式物镜进行成像。很多研究中通过对叶绿体的成像来判断藻类的状态，成像过程需要设置针对叶绿素自发荧光特殊的检测方法，即通过设定激发光和发射光，定义一个新的通道（excitation 460-490nm，emission 655-705nm）。

实验一

藻类用于检测水质污染，本研究中，模拟微塑料水质污染，检验裸藻的生长状态，采用20倍水浸式物镜(NA 1.0) 进行成像，绿色为微塑料，红色为叶绿素。（如下图）

生长状态不好的裸藻叶绿素荧光强度减弱，形态发生变化。（如下图）

左图为Harmony软件识别裸藻细胞，中间图为通过形态区分形态正常的梭状裸藻（红色）和因毒性变圆的裸藻（绿色），右图为通过荧光强度区分死亡裸藻（绿色）和存活裸藻（红色）。

参考文献

2.High-throughput confocal imaging of intact live tissue enables quantification of membrane trafficking in Arabidopsis. Plant Physiol. 2010 Nov;154(3):1096-104. doi: 10.1104/pp.110.160325. Epub 2010 Sep 14.

3.Expanding the Biological Application of Fluorescent Benzothiadiazole Derivatives: A Phenotypic Screening Strategy for Anthelmintic Drug Discovery Using Caenorhabditis elegans. SLAS Discov. 2019 Aug;24(7):755-765. doi: 10.1177/2472555219851130. Epub 2019 Jun 10.

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实验名称: 基于压电陶瓷的声光模式转换实验

研究方向：光纤模式

实验内容: 用高频高压信号驱动压电陶瓷振动光纤产生模式转换

测试目的：利用功率放大器对驱动电压的放大实现压电陶瓷的GX率振动

测试设备: 压电陶瓷

放大器型号: Aigtek: ATA-2022H

实验过程:

信号发生器产生的高频正弦信号（1 MHz 附近）通过高频电压放大器后，幅值（峰峰值）被放大到百伏左右，能够很好地驱动压电陶瓷片振动，产生我们所需要的高频有效振动实现模式转换实验。

测试结果：

信号发生器输出的信号电压幅值很低，对于压电陶瓷片的驱动能力弱，其振动效率很低，无法满足我们对于模式转换所需要的高频GX率振动。而加了高压功率放大器之后，驱动电压大幅增加，使得压电陶瓷片振动强度大，其产生的声光作用强，模式耦合实验结果理想。

安泰的功率放大器广泛应用于MEMS 实验、压电陶瓷、水声（换能器）磁性材料的磁化特性（B-H 曲线）测量以及YL领域（磁场生物效应）等众多领域。安泰免费为西安本地客户提供上门演示服务，为全国客户提供样机演示服务，如需了解更多，欢迎访问安泰测试网。