光化学O2/pH/CO2成像测量系统VisiSens

光化学O2/pH/CO2成像测量系统VisiSens

利用一种光化学传感器膜,结合成像技术,可以对样品的氧、pH或CO2进行二维成像测量。测量时在样品表面覆盖一层光化学传感器膜,它能把被测物含量转换成光学信号。传感器膜的反应被数码相机记录下来。这种成像系统叫做VisiSens。它能够监测到样品的氧、pH或CO2时间和空间上的变化。

手持测量

功能特性

  • 对样品的代谢活动进行非入侵式成像测量
  • 对活体样本进行成像
  • 可自由选择测量条件
  • 可靠的识别区域中的O2、CO2或pH的高低
  • 便携式设计、USB供电
  • 单幅照片超过100 000个探测点
  • 图像处理软件能轻松的计算结果

 

操作软件

无论O2、pH还是CO2成像,所有软件版本都拥有同样地用户操作界面,所以您只需要熟悉其中的一个,便可以轻松掌握所有的软件。用户可以通过软件实现图像的采集、处理和分析功能。相机控制界面简单直观,用户可以轻松管理所有图像的采集和存储。根据具体的实验需求,用户还可以对某些测量进行自定义归组,并进行注释。可以选择采集单张图像或者以时间序列自动记录。叶片

  • 伪彩图像显示传感器响应情况
  • 显示实际像素信息
  • 用户自定义感兴趣区域ROI并显示统计数据
  • 交互的X轴和Y轴剖面
  • Z轴剖面用于已定义坐标下感兴趣区域平均值绘图
  • 2D图像显示动力学变化
  • 并排比较被选图像
  • 传感器响应的伪彩图像与彩色图像的阿尔法混合

 

智能测定方法

荧光比率成像(FRIM)是一种能读取光化学传感器膜所获取的信号的方法。比率测量能排除常见的干扰,比如不均一光场的干扰。光化学传感器膜上含有一种对被测物质敏感的染料和一种参照染料,这些染料被固定在一种具有渗透性的聚合物基质上。指示染料能根据被测物质和光化学传感器膜的类型不同发出红色或绿色的荧光,这些荧光是根据被测物质浓度的变化而发生动态淬灭。而参照染料相应的能发出恒量的红色或绿色的荧光。这些释放出来的荧光的量刚好能满足RGB芯片红、绿通道的灵敏度,能被芯片很好的识别并记录。

示意图

 

应用举例

 叶片呼吸 叶片呼吸作用成像

植物既是O2的生产者也是消耗者,对植物叶片表层O2和CO2含量水平的可视化成像,为研究光/暗条件下植物的O2需求和CO2生产提供重要信息。利用VisiSens成像系统,将光化学传感器膜紧贴于叶片表面,确保与外界空气完全隔离,便可以呈现出叶片表面O2和CO2含量的高分辨率图像。如图所示,黑暗条件下连续监测玫瑰花瓣,发现其表面O2含量明显降低(如左图)。叶片消耗了氧气,产生了更多的CO2。根据获取的图像,你甚至可以观察花瓣的不同结构并比较O2消耗的差异。这类研究所提供的信息可能对鲜切花的运输和存储具有重要意义。

 根成像 农作物根系O2pHCO2动态变化

研究植物根系代谢活动,找出根系生长的最佳条件,对可持续农业的发展具有极为重要的意义。利用VisiSens成像系统,可以对复杂的植物根系系统及其周围介质中O2、pH和CO2的动态变化进行可视化分析,有助于研究根系代谢过程,确定相关的响应因子。获取的根系区域分析图谱可以进行定量,分辨率达到亚毫米范围。(Blossfeld et al., Quantitative imaging of rhizosphere pH and CO2 dynamics, Annals of Botany 2013

 沉积物 沉积物O2pHCO2成像

沉积物中的O2、pH和CO2是检验其内部微生物活动的有效探针。O2消耗量的增加说明微生物在分解有机物质。利用VisiSens成像系统,可以长期监测不同沉积物或者沉积物不同深度的微生物活动。该仪器设计小巧,可以在实验室或野外使用。

 桥梁 名胜古迹微生物降解控制

名胜古迹往往受到微生物的腐蚀作用而受到破坏,因此找到抑制古代岩石表面微生物生长的有效方法显得至关重要。通过VisiSens成像系统对地衣的耗氧量进行成像,可以反映其在施用抗微生物剂后的健康状态,对药效进行科学的评价,该方法可以实现现场无损伤测定的目的。

C. Ascaso & J. Wierzchos: Assessing Biocide Actions on Lichen with VisiSens, Oxygen in Action Competition Report, 2012

 

技术参数

 

[蓝色]

SF-RPSu4

pH[红色]

CO2[绿色]

SF-LV1R

SF-HP5R

SF-MT1R

SF-CD1R

测量范围

0-100%饱和空气

(0-20.9% O2

pH 2.5-4.5

pH 5.5-7.5

0-1%

1-25%

响应时间*[t90]

30 s

30 s

30 s

<3 min

<3 min

传感器膜尺寸*

5 x 5 mm2到40 x 40 mm2

单张图像的探测点数目*

300 000

工作温度

5℃ – 45℃

兼容性

水溶液,乙醇(最大10% V/V),甲醇(最大10% V/V),pH 2 – 10

水溶液,pH 2 – 9

水溶液,pH 4 – 9

相机芯片

彩色增强型CMOS

图像分辨率

130万像素(1280 x 1024像素)

放大倍数

10倍-220倍,取决于采用的适配器

视野

2.3 x 2.0 mm2到4.1 x 3.3 cm2,典型1.5 x 1.2 cm2

输出

15 fps即时图像预览(不存储)和0.5 fps全分辨率图像存储(.png)

接口

USB2.0,高速USB传输

LED数目

8

材质

全铝外壳

尺寸

长10 cm,直径3.8 cm

重量

170 g(不含适配器)

* 典型数据,在特殊情况下对成像设置进行调整后可能会受影响

 

 连接示意图  膜  耗材
把软件装在电脑上,检测相机通过USB连接上电脑就能进行测量 光化学传感器膜 配有光化学传感器膜的微孔板

 

产地:德国