stainless steel 321 8 * 1.2 tabung coiled kanggo exchanger panas

Pipa kapiler

Matur nuwun kanggo ngunjungi Nature.com.Sampeyan nggunakake versi browser kanthi dhukungan CSS winates.Kanggo pengalaman paling apik, disaranake sampeyan nggunakake browser sing dianyari (utawa mateni Mode Kompatibilitas ing Internet Explorer).Kajaba iku, kanggo njamin dhukungan sing terus-terusan, kita nuduhake situs kasebut tanpa gaya lan JavaScript.
Nampilake carousel telung slide bebarengan.Gunakake tombol Sadurungé lan Sabanjure kanggo pindhah liwat telung minger bebarengan, utawa nggunakake tombol panggeser ing mburi kanggo pindhah liwat telung minger bebarengan.
Spektrometer sangang warna ultra-kompak (54 × 58 × 8,5 mm) lan aperture amba (1 × 7 mm) dikembangake, "dibagi dadi loro" kanthi susunan sepuluh pangilon dichroic, sing digunakake kanggo pencitraan spektral instan.Fluks cahya kedadeyan kanthi potongan salib sing luwih cilik tinimbang ukuran bukaan dipérang dadi jalur kontinu 20 nm lan fluks warna sembilan kanthi dawa gelombang tengah 530, 550, 570, 590, 610, 630, 650, 670 lan 690 nm.Gambar saka sangang warna aliran diukur kanthi efisien kanthi sensor gambar.Ora kaya susunan pangilon dichroic konvensional, susunan pangilon dichroic sing dikembangake nduweni konfigurasi rong potongan sing unik, sing ora mung nambah jumlah warna sing bisa diukur bebarengan, nanging uga nambah resolusi gambar kanggo saben aliran warna.Spektrometer sangang warna sing dikembangake digunakake kanggo elektroforesis papat kapiler.Analisis kuantitatif simultan saka wolung pewarna sing migrasi bebarengan ing saben kapiler nggunakake fluoresensi sing diakibatake laser sangang warna.Wiwit spektrometer sangang-werna ora mung Ultra-cilik lan inexpensive, nanging uga wis flux luminous dhuwur lan résolusi spektral cekap kanggo paling aplikasi imaging spektral, iku bisa digunakake digunakake ing macem-macem kothak.
Pencitraan hiperspektral lan multispektral wis dadi bagian penting ing astronomi2, penginderaan jarak jauh kanggo pengamatan bumi3,4, kontrol kualitas pangan lan banyu5,6, konservasi seni lan arkeologi7, forensik8, bedah9, analisis biomedis lan diagnostik10,11 lsp. Lapangan 1 Teknologi sing penting banget. ,12,13.Cara kanggo ngukur spektrum cahya sing dipancarake saben titik emisi ing lapangan pandang dipérang dadi (1) point scanning ("sapu")14,15, (2) linear scanning ("panicle")16,17,18 , (3) dawa mindai gelombang19,20,21 lan (4) gambar22,23,24,25.Ing kasus kabeh cara kasebut, resolusi spasial, resolusi spektral lan resolusi temporal nduweni hubungan trade-off9,10,12,26.Kajaba iku, output cahya duwe pengaruh sing signifikan marang sensitivitas, yaiku rasio sinyal-kanggo-noise ing pencitraan spektral26.Fluks cemlorot, yaiku, efisiensi nggunakake cahya, sebanding langsung karo rasio jumlah cahya sing diukur nyata saben titik sing padhang saben unit wektu karo jumlah total cahya saka rentang dawa gelombang sing diukur.Kategori (4) minangka cara sing cocog nalika intensitas utawa spektrum cahya sing dipancarake saben titik emisi diganti karo wektu utawa nalika posisi saben titik sing dipancarake diganti karo wektu amarga spektrum cahya sing dipancarake dening kabeh titik pemancar diukur bebarengan.24.
Umume cara ing ndhuwur digabungake karo spektrometer gedhe, kompleks lan / utawa larang nggunakake 18 gratings utawa 14, 16, 22, 23 prisma kanggo kelas (1), (2) lan (4) utawa 20, 21 filter disk, saringan cair .Filter tunable kristal (LCTF)25 utawa filter tunable acousto-optik (AOTF)19 saka kategori (3).Beda, kategori (4) spektrometer multi-mirror cilik lan murah amarga konfigurasi sing prasaja27,28,29,30.Kajaba iku, padha duwe fluks cemlorot dhuwur amarga cahya sing dienggo bareng saben pangilon dichroic (yaiku, cahya sing ditularake lan dibayangke saka cahya kedadeyan ing saben pangilon dichroic) digunakake kanthi lengkap lan terus-terusan.Nanging, jumlah pita dawa gelombang (yaiku warna) sing kudu diukur bebarengan diwatesi nganti kira-kira papat.
Pencitraan spektral adhedhasar deteksi fluoresensi umume digunakake kanggo analisis multipleks ing deteksi biomedis lan diagnostik 10, 13.Ing multiplexing, amarga macem-macem analit (contone, DNA utawa protein spesifik) diwenehi label kanthi pewarna fluoresensi sing beda, saben analit sing ana ing saben titik emisi ing bidang pandang diukur nggunakake analisis multikomponen.32 ngilangi spektrum fluoresensi sing dideteksi sing dipancarake saben titik emisi.Sajrone proses iki, pewarna beda, saben mancarake fluoresensi beda, bisa colocalize, yaiku, urip bebarengan ing papan lan wektu.Saiki, jumlah maksimum pewarna sing bisa digayuh kanthi sinar laser siji yaiku wolung33.Watesan ndhuwur iki ora ditemtokake dening resolusi spektral (yaiku, jumlah warna), nanging kanthi jembar spektrum fluoresensi (≥50 nm) lan jumlah pewarna Stokes shift (≤200 nm) ing FRET (nggunakake FRET)10 .Nanging, jumlah werna kudu luwih saka utawa padha karo jumlah pewarna kanggo ngilangi tumpang tindih spektral pewarna campuran31,32.Mulane, perlu nambah jumlah warna sing diukur bebarengan nganti wolung utawa luwih.
Bubar, spektrometer heptachroic ultra-kompak (nggunakake susunan pangilon heptychroic lan sensor gambar kanggo ngukur papat fluoresen fluks) wis dikembangake.Spektrometer yaiku rong utawa telung ordo magnitudo luwih cilik tinimbang spektrometer konvensional kanthi nggunakake grating utawa prisma34,35.Nanging, angel kanggo nyelehake luwih saka pitung pangilon dichroic ing spektrometer lan kanthi bebarengan ngukur luwih saka pitung werna36,37.Kanthi nambah jumlah pangilon dichroic, prabédan maksimum ing dawa jalur optik fluks cahya dichroic mundhak, lan dadi angel kanggo nampilake kabeh fluks cahya ing siji bidang sensori.Dawane jalur optik paling dawa saka fluks cahya uga mundhak, saengga ambane aperture spektrometer (yaiku jembar maksimum cahya sing dianalisis dening spektrometer) suda.
Kanggo nanggepi masalah ing ndhuwur, spektrometer sangang warna ultra-kompak kanthi susunan pangilon decachromatic "dichroic" rong lapisan lan sensor gambar kanggo pencitraan spektral cepet [kategori (4)] dikembangake.Dibandhingake karo spektrometer sadurunge, spektrometer sing dikembangake nduweni prabédan sing luwih cilik ing dawa jalur optik maksimum lan dawa jalur optik maksimum sing luwih cilik.Wis ditrapake kanggo elektroforesis papat kapiler kanggo ndeteksi fluoresensi sangang warna sing diakibatake laser lan kanggo ngitung migrasi simultan wolung pewarna ing saben kapiler.Wiwit spektrometer dikembangaké ora mung Ultra-cilik lan inexpensive, nanging uga wis flux luminous dhuwur lan résolusi spektral cekap kanggo paling aplikasi imaging spektral, iku bisa digunakake digunakake ing macem-macem kothak.
Spektrometer sangang warna tradisional ditampilake ing anjir.1a.Desaine nderek sing saka spektrometer pitung werna Ultra-cilik sadurungé 31. Iku kasusun saka sangang mirrors dichroic disusun horisontal ing amba saka 45 ° ing sisih tengen, lan sensor gambar (S) dumunung ing ndhuwur sangang mirrors dichroic.Cahya sing mlebu saka ngisor (C0) dipérang kanthi susunan sangang pangilon dichroic dadi sangang aliran cahya munggah (C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 lan C9).Kabeh sangang aliran werna dipakani langsung menyang sensor gambar lan dideteksi bebarengan.Ing panliten iki, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, lan C9 kanthi urutan dawa gelombang lan diwakili dening magenta, violet, biru, cyan, ijo, kuning, jingga, abang-oranye, lan abang, mungguh.Senajan sebutan werna iki digunakake ing dokumen iki, minangka ditampilake ing Figure 3, amarga padha beda-beda saka werna nyata katon dening mripat manungsa.
Diagram skematis saka spektrometer sangang warna konvensional lan anyar.(a) Spektrometer sangang warna konvensional kanthi susunan sangang pangilon dichroic.(b) Spektrometer sangang warna anyar kanthi susunan pangilon dichroic rong lapisan.Fluks cahya kedadeyan C0 dipérang dadi sangang fluks cahya warna C1-C9 lan dideteksi dening sensor gambar S.
Spektrometer sangang-werna anyar sing dikembangake nduweni kisi pangilon dichroic rong lapisan lan sensor gambar, kaya sing ditampilake ing Fig.Ing undakan ngisor, limang pangilon dichroic diiringake 45° ing sisih tengen, didadekake siji ing sisih tengen saka tengah susunan decamer.Ing tingkat ndhuwur, limang pangilon dichroic tambahan diiringake 45 ° ngiwa lan dumunung saka tengah ngiwa.Pangilon dichroic paling kiwa saka lapisan ngisor lan pangilon dichroic paling tengen saka lapisan ndhuwur tumpang tindih.Fluks cahya kedadeyan (C0) dipérang saka ngisor dadi papat fluks kromatik metu (C1-C4) dening limang pangilon dichroic ing sisih tengen lan limang fluks kromatik metu (C5-C4) dening limang pangilon dichroic ing sisih kiwa C9).Kaya spektrometer sangang werna konvensional, kabeh sangang aliran werna langsung disuntikake menyang sensor gambar (S) lan dideteksi bebarengan.Mbandhingake Gambar 1a lan 1b, siji bisa ndeleng manawa ing kasus spektrometer sangang-werna anyar, loro prabédan maksimum lan dawa path optik paling dawa saka sangang fluks werna wis setengah.
Konstruksi rinci saka susunan pangilon dichroic rong lapisan ultra-cilik 29 mm (jembar) × 31 mm (ambane) × 6 mm (dhuwur) ditampilake ing Gambar 2. Array pangilon dichroic desimal kasusun saka limang pangilon dichroic ing sisih tengen. (M1-M5) lan limang mirrors dichroic ing sisih kiwa (M6-M9 lan M5 liyane), saben pangilon dichroic tetep ing krenjang aluminium ndhuwur.Kabeh mirrors dichroic sing staggered kanggo ngimbangi pamindahan paralel amarga refraction saka aliran liwat mirrors.Ing ngisor M1, saringan band-pass (BP) dipasang.Ukuran M1 lan BP yaiku 10mm (sisih dawa) x 1.9mm (sisih cendhak) x 0.5mm (ketebalan).Ukuran pangilon dichroic sing isih ana yaiku 15 mm × 1,9 mm × 0,5 mm.Jarak matriks antarane M1 lan M2 yaiku 1,7 mm, dene jarak matriks pangilon dichroic liyane yaiku 1,6 mm.Ing anjir.2c nggabungke fluks cahya kedadean C0 lan sangang fluks cahya werna C1-C9, dipisahake dening matriks de-kamar pangilon.
Konstruksi matriks pangilon dichroic rong lapisan.(a) Tampilan perspektif lan (b) tampilan cross-sectional saka susunan pangilon dichroic rong lapisan (dimensi 29 mm x 31 mm x 6 mm).Iku kasusun saka limang mirrors dichroic (M1-M5) dumunung ing lapisan ngisor, limang mirrors dichroic (M6-M9 lan liyane M5) dumunung ing lapisan ndhuwur, lan bandpass Filter (BP) dumunung ing ngisor M1.(c) Tampilan cross-sectional ing arah vertikal, kanthi tumpang tindih C0 lan C1-C9.
Jembaré aperture ing arah horisontal, dituduhake kanthi jembaré C0 ing Fig. 2, c, punika 1 mm, lan ing arah jejeg ing bidang Fig. 2, c, diwenehi dening desain braket aluminium, - 7 mm.Tegese, spektrometer sangang warna anyar nduweni ukuran bukaan gedhe 1 mm × 7 mm.Jalur optik C4 minangka sing paling dawa ing antarane C1-C9, lan jalur optik C4 ing jero susunan pangilon dichroic, amarga ukuran ultra-cilik ing ndhuwur (29 mm × 31 mm × 6 mm), yaiku 12 mm.Ing wektu sing padha, dawa jalur optik C5 paling cendhak ing antarane C1-C9, lan dawa jalur optik C5 yaiku 5.7mm.Mulane, prabédan maksimum ing dawa path optik punika 6,3 mm.Dawane jalur optik ing ndhuwur didandani kanggo dawa jalur optik kanggo transmisi optik M1-M9 lan BP (saka kuarsa).
Sifat spektral М1−М9 lan VR diwilang supaya fluks С1, С2, С3, С4, С5, С6, С7, С8 lan С9 ana ing kisaran dawa gelombang 520–540, 540–560, 560–580, 560–5080 –600 , 600–620, 620–640, 640–660, 660–680, lan 680–700 nm.
Foto saka matriks digawe saka pangilon decachromatic ditampilake ing Fig. 3a.M1-M9 lan BP terpaku ing 45 ° slope lan bidang horisontal saka support aluminium, mungguh, nalika M1 lan BP didhelikake ing mburi tokoh.
Produksi macem-macem cermin decan lan demonstrasi.(a) Array saka pangilon decachromatic digawe.(b) Gambar pamisah 1 mm × 7 mm sangang werna sing diproyeksikan ing lembaran kertas sing diselehake ing ngarepe pangilon decachromatic lan cahya mburi kanthi cahya putih.(c) Susunan pangilon decochromatic sing dipadhangi cahya putih saka mburi.(d) Nine-werna pisah stream emanating saka susunan pangilon decane, diamati dening manggonke canister akrilik kapenuhan kumelun ing ngarepe decane mirror Uploaded ing c lan darkening kamar.
Spektrum transmisi sing diukur M1-M9 C0 ing sudut insidensi 45 ° lan spektrum transmisi BP C0 sing diukur ing sudut kedadeyan 0 ° ditampilake ing Fig.4a.Spektrum transmisi C1-C9 relatif marang C0 ditampilake ing Fig.4b.Spektrum kasebut diitung saka spektrum ing Fig.4a miturut path optik C1-C9 ing Fig.. 4a.1b lan 2c.Contone, 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)], ing ngendi TS(X) lan [ 1 − TS(X)] minangka spektrum transmisi lan pantulan X.Kaya sing dituduhake ing Gambar 4b, bandwidth (bandwidth ≥50%) saka C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 lan C9 yaiku 521-540, 541-562, 563-580, 581-602, 603 -623, 624-641, 642-657, 659-680 lan 682-699 nm.Asil kasebut konsisten karo kisaran sing dikembangake.Kajaba iku, efisiensi pemanfaatan cahya C0 dhuwur, yaiku, transmisi cahya C1-C9 maksimal rata-rata yaiku 92%.
Spektrum transmisi saka pangilon dichroic lan pamisah fluks sangang werna.(a) Spektrum transmisi diukur M1-M9 ing insiden 45 ° lan BP ing insiden 0 °.(b) Spektrum transmisi C1-C9 relatif marang C0 diitung saka (a).
Ing anjir.3c, susunan pangilon dichroic dumunung vertikal, supaya sisih tengen ing Fig. 3a sisih ndhuwur lan sinar putih saka collimated LED (C0) backlit.Susunan pangilon decachromatic sing ditampilake ing Gambar 3a dipasang ing adaptor 54 mm (dhuwur) × 58 mm (ambane) × 8,5 mm (kekandelan).Ing anjir.3d, saliyane negara sing ditampilake ing anjir.3c, tank akrilik sing diisi kumelun diselehake ing ngarepe macem-macem pangilon decochromatic, kanthi lampu ing kamar dipateni.Akibaté, sangang lepen dichroic katon ing tank, emanating saka Uploaded saka mirrors decachromatic.Saben stream pamisah duwe bagean salib persegi panjang kanthi ukuran 1 × 7 mm, sing cocog karo ukuran aperture spektrometer sangang warna sing anyar.Ing Figure 3b, sheet saka kertas diselehake ing ngarepe Uploaded saka mirrors dichroic ing Figure 3c, lan 1 x 7 mm gambar sangang dichroic lepen digambaraken dhateng kertas diamati saka arah gerakan kertas.lepen.Sangang werna pamisahan stream ing anjir.3b lan d iku C4, C3, C2, C1, C5, C6, C7, C8 lan C9 saka ndhuwur kanggo ngisor, kang uga bisa katon ing tokoh 1 lan 2. 1b lan 2c.Padha diamati ing werna sing cocog karo dawa gelombang.Amarga intensitas cahya putih sing kurang saka LED (pirsani Gambar Tambahan. S3) lan sensitivitas kamera warna sing digunakake kanggo nangkep C9 (682-699 nm) ing Fig. Aliran pamisah liyane lemah.Kajaba iku, C9 samar-samar katon kanthi mripat telanjang.Kangge, C2 (stream kapindho saka ndhuwur) katon ijo ing Figure 3, nanging katon luwih kuning kanggo mripat wuda.
Transisi saka Figure 3c kanggo d ditampilake ing Video Tambahan 1. Sanalika sawise cahya putih saka LED liwat Uploaded pangilon decachromatic, pamisah bebarengan dadi sangang aliran werna.Pungkasane, kumelun ing tong sampah alon-alon ilang saka ndhuwur nganti ngisor, saengga bubuk sanga warna uga ilang saka ndhuwur nganti ngisor.Ing kontras, ing Video Tambahan 2, nalika dawa gelombang saka kedadeyan fluks cahya ing susunan pangilon decachromatic diganti saka dawa dadi cendhak ing urutan 690, 671, 650, 632, 610, 589, 568, 550 lan 532 nm ., Mung aliran pamisah sing cocog saka sangang aliran pamisah ing urutan C9, C8, C7, C6, C5, C4, C3, C2, lan C1 ditampilake.Reservoir akrilik diganti dening blumbang kuarsa, lan flakes saben aliran shunted bisa diamati kanthi cetha saka arah munggah miring.Kajaba iku, sub-video 3 diowahi supaya bagean owah-owahan dawa gelombang saka sub-video 2 dimainake maneh.Iki minangka ekspresi sing paling apik babagan karakteristik decochromatic array saka pangilon.
Asil ing ndhuwur nuduhake yen susunan pangilon decachromatic sing diprodhuksi utawa spektrometer sangang warna sing anyar bisa digunakake kaya sing dikarepake.Spektrometer sangang-werna anyar dibentuk kanthi masang macem-macem pangilon decachromatic kanthi adaptor langsung menyang papan sensor gambar.
Fluks luminous kanthi dawane gelombang saka 400 nganti 750 nm, dipancarake dening papat titik radiasi φ50 μm, dumunung ing interval 1 mm ing arah tegak lurus menyang bidang Fig. 2c, masing-masing Riset 31, 34. Susunan papat lensa kasusun saka papat lensa φ1 mm kanthi dawa fokus 1,4 mm lan pitch 1 mm.Papat aliran collimated (papat C0) kedadeyan ing DP saka spektrometer sangang warna anyar, kanthi interval 1 mm.Array pangilon dichroic mbagi saben aliran (C0) dadi sangang aliran warna (C1-C9).Hasil 36 aliran (papat set C1-C9) banjur disuntikake langsung menyang sensor gambar CMOS (S) sing langsung disambungake menyang macem-macem pangilon dichroic.Akibaté, minangka ditampilake ing Fig.. 5a, amarga prabédan path optik maksimum cilik lan path optik maksimum cendhak, gambar kabeh 36 lepen dideteksi bebarengan lan cetha karo ukuran padha.Miturut spektrum hilir (pirsani Gambar Tambahan S4), intensitas gambar saka papat klompok C1, C2 lan C3 relatif kurang.Telung puluh enem gambar ukurane 0,57 ± 0,05 mm (rata-rata ± SD).Dadi, perbesaran gambar rata-rata 11,4.Jarak vertikal antarane gambar rata-rata 1 mm (jarak padha karo array lensa) lan spasi horisontal rata-rata 1,6 mm (jarak padha karo array mirror dichroic).Amarga ukuran gambar luwih cilik tinimbang jarak antarane gambar, saben gambar bisa diukur kanthi mandiri (kanthi crosstalk kurang).Sauntara kuwi, gambar saka rong puluh wolu lepen sing direkam dening spektrometer pitung werna konvensional sing digunakake ing panliten sadurunge ditampilake ing Fig. 5 B. Susunan pitung pangilon dichroic digawe kanthi ngilangi rong pangilon dichroic paling tengen saka susunan sangang dichroic. pangilon ing Gambar 1a.Ora kabeh gambar cetha, ukuran gambar mundhak saka C1 kanggo C7.Rong puluh wolu gambar ukurane 0,70 ± 0,19 mm.Mangkono, angel kanggo njaga resolusi dhuwur ing kabeh gambar.Koefisien variasi (CV) kanggo ukuran gambar 28 ing Gambar 5b yaiku 28%, dene CV kanggo ukuran gambar 36 ing Gambar 5a mudhun dadi 9%.Asil ing ndhuwur nuduhake yen spektrometer sangang-werna anyar ora mung nambah jumlah werna sing diukur bebarengan saka pitung nganti sanga, nanging uga nduweni resolusi gambar sing dhuwur kanggo saben werna.
Perbandingan kualitas gambar pamisah sing dibentuk dening spektrometer konvensional lan anyar.(a) Sekawan klompok gambar sing dipisahake sangang warna (C1-C9) sing diasilake dening spektrometer sangang warna sing anyar.(b) Sekawan set gambar kapisah pitung werna (C1-C7) sing dibentuk nganggo spektrometer pitung werna konvensional.Fluks (C0) kanthi dawa gelombang saka 400 nganti 750 nm saka papat titik emisi digabungake lan kedadeyan ing saben spektrometer.
Karakteristik spektral saka spektrometer sangang warna dievaluasi kanthi eksperimen lan asil evaluasi ditampilake ing Gambar 6. Elinga yen Gambar 6a nuduhake asil sing padha karo Gambar 5a, yaiku ing dawa gelombang 4 C0 400-750 nm, kabeh 36 gambar dideteksi. (4 klompok C1–C9).Kosok baline, kaya sing dituduhake ing Fig. 6b-j, nalika saben C0 duwe dawa gelombang spesifik 530, 550, 570, 590, 610, 630, 650, 670, utawa 690 nm, meh mung ana papat gambar sing cocog (papat). klompok dideteksi C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 utawa C9).Nanging, sawetara gambar sing jejer karo papat gambar sing cocog banget dideteksi amarga spektrum transmisi C1-C9 sing dituduhake ing Fig. 4b rada tumpang tindih lan saben C0 duwe pita 10 nm ing dawa gelombang tartamtu kaya sing diterangake ing metode kasebut.Asil kasebut konsisten karo spektrum transmisi C1-C9 sing ditampilake ing Fig.4b lan video tambahan 2 lan 3. Ing tembung liyane, spektrometer sangang werna dianggo kaya samesthine adhedhasar asil ditampilake ing anjir.4b.Mula, disimpulake yen distribusi intensitas gambar C1-C9 minangka spektrum saben C0.
Karakteristik spektral saka spektrometer sangang warna.Spektrometer sangang warna anyar ngasilake patang set gambar sing dipisahake sangang warna (C1-C9) nalika cahya kedadeyan (papat C0) duwe dawa gelombang (a) 400-750 nm (kaya sing ditampilake ing Gambar 5a), (b) 530 nm.nm, (c) 550 nm, (d) 570 nm, (e) 590 nm, (f) 610 nm, (g) 630 nm, (h) 650 nm, (i) 670 nm, (j) 690 nm, mungguh.
Spektrometer sangang warna sing dikembangake digunakake kanggo elektroforesis kapiler papat (kanggo rincian, deleng Bahan Tambahan)31,34,35.Matriks papat kapiler kasusun saka papat kapiler (diameter njaba 360 μm lan diameter njero 50 μm) dumunung ing interval 1 mm ing situs iradiasi laser.Sampel sing ngemot fragmen DNA kanthi label 8 pewarna, yaiku FL-6C (pewarna 1), JOE-6C (pewarna 2), dR6G (pewarna 3), TMR-6C (pewarna 4), CXR-6C (pewarna 5), ​​TOM- 6C (pewarna 6), LIZ (pewarna 7), lan WEN (pewarna 8) kanthi urutan munggah saka dawa gelombang fluoresensi, dipisahake ing saben papat kapiler (sabanjuré diarani Cap1, Cap2, Cap3, lan Cap4).Fluoresensi sing diakibatake laser saka Cap1-Cap4 digabungake karo papat lensa lan direkam kanthi spektrometer sangang warna.Dinamika intensitas fluoresensi sangang warna (C1-C9) sajrone elektroforesis, yaiku, elektroforegram sangang warna saben kapiler, ditampilake ing Fig. 7a.Elektroforegram sangang warna sing padha dijupuk ing Cap1-Cap4.Minangka dituduhake dening panah Cap1 ing Figure 7a, wolung puncak ing saben electrophoregram sangang-werna nuduhake siji emisi fluoresensi saka Dye1-Dye8, mungguh.
Kuantifikasi simultan wolung pewarna nggunakake spektrometer elektroforesis papat kapiler sembilan warna.(a) Elektroforegram sembilan warna (C1-C9) saben kapiler.Wolung puncak sing dituduhake dening panah Cap1 nuduhake emisi fluoresensi individu saka wolung pewarna (Dye1-Dye8).Werna panah cocog karo werna (b) lan (c).(b) Spektrum fluoresensi wolung pewarna (Dye1-Dye8) saben kapiler.c Elektroferogram wolung pewarna (Dye1-Dye8) saben kapiler.Puncak fragmen DNA kanthi label Dye7 dituduhake kanthi panah, lan dawa basa Cap4 dituduhake.
Distribusi intensitas C1-C9 ing wolung puncak ditampilake ing Fig.7b ,ugi.Amarga C1-C9 lan Dye1-Dye8 ana ing urutan dawa gelombang, wolung distribusi ing Fig. 7b nuduhake spektrum fluoresensi Dye1-Dye8 kanthi urutan saka kiwa menyang tengen.Ing panliten iki, Dye1, Dye2, Dye3, Dye4, Dye5, Dye6, Dye7, lan Dye8 katon ing werna magenta, violet, biru, cyan, ijo, kuning, jingga, lan abang.Elinga yen werna panah ing Fig. 7a cocog karo werna dye ing Fig. 7b.Intensitas fluoresensi C1-C9 kanggo saben spektrum ing Gambar 7b dinormalisasi supaya jumlahe padha karo siji.Wolung spektrum fluoresensi sing padha dijupuk saka Cap1-Cap4.Sampeyan bisa ndeleng kanthi jelas tumpang tindih spektral fluoresensi antarane pewarna 1-pewarna 8.
Minangka ditampilake ing Figure 7c, kanggo saben kapiler, electrophoregram sangang warna ing Figure 7a diowahi dadi electropherogram wolung pewarna kanthi analisis multi-komponen adhedhasar wolung spektrum fluoresensi ing Figure 7b (pirsani Bahan Tambahan kanggo rincian).Wiwit tumpang tindih spektral fluoresensi ing Figure 7a ora ditampilake ing Figure 7c, Dye1-Dye8 bisa diidentifikasi lan diukur kanthi individu ing saben titik wektu, sanajan beda jumlah Dye1-Dye8 fluoresce ing wektu sing padha.Iki ora bisa ditindakake kanthi deteksi pitung warna tradisional31, nanging bisa ditindakake kanthi deteksi sangang warna sing dikembangake.Kaya sing dituduhake panah Cap1 ing Fig. 7c, mung singlet emisi fluoresensi Dye3 (biru), Dye8 (abang), Dye5 (ijo), Dye4 (cyan), Dye2 (ungu), Dye1 (magenta), lan Dye6 (Kuning). ) diamati miturut urutan kronologis sing dikarepake.Kanggo emisi fluoresensi pewarna 7 (oranye), saliyane puncak tunggal sing dituduhake dening panah oranye, sawetara puncak siji liyane diamati.Asil iki amarga kasunyatan sing conto ngemot standar ukuran, Dye7 label fragmen DNA karo dawa basa beda.Minangka ditampilake ing Figure 7c, kanggo Cap4 dawa basa iki 20, 40, 60, 80, 100, 114, 120, 140, 160, 180, 200, 214 lan 220 dawa basa.
Fitur utama spektrometer sangang warna, sing dikembangake nggunakake matriks cermin dichroic rong lapisan, yaiku ukuran cilik lan desain sing prasaja.Wiwit Uploaded saka mirrors decachromatic nang adaptor ditampilake ing anjir.3c dipasang langsung ing Papan sensor gambar (ndeleng Fig. S1 lan S2), spektrometer sangang-werna dimensi padha adaptor, IE 54 × 58 × 8,5 mm.(ketebalan).Ukuran ultra-cilik iki rong utawa telung ordo magnitudo luwih cilik tinimbang spektrometer konvensional sing nggunakake grating utawa prisma.Kajaba iku, amarga spektrometer sangang warna dikonfigurasi supaya cahya nyerang permukaan sensor gambar kanthi jejeg, spasi bisa gampang dialokasikan kanggo spektrometer sangang warna ing sistem kayata mikroskop, cytometer aliran, utawa analisa.Capillary grating electrophoresis analyzer kanggo miniaturisasi sistem sing luwih gedhe.Ing wektu sing padha, ukuran sepuluh cermin dichroic lan saringan bandpass sing digunakake ing spektrometer sangang warna mung 10 × 1,9 × 0,5 mm utawa 15 × 1,9 × 0,5 mm.Mangkono, luwih saka 100 pangilon dichroic cilik lan saringan bandpass, bisa dipotong saka pangilon dichroic lan filter bandpass 60 mm2.Mulane, macem-macem cermin decachromatic bisa diprodhuksi kanthi rega sing murah.
Fitur liyane saka spektrometer sangang warna yaiku karakteristik spektral sing apik banget.Utamane, ngidini akuisisi gambar spektral saka jepretan, yaiku, akuisisi gambar kanthi informasi spektral.Kanggo saben gambar, spektrum terus-terusan dipikolehi kanthi dawa gelombang saka 520 nganti 700 nm lan resolusi 20 nm.Ing tembung liya, sangang intensitas cahya warna dideteksi kanggo saben gambar, yaiku sangang pita 20 nm sing mbagi dawa gelombang saka 520 nganti 700 nm.Kanthi ngganti karakteristik spektral saka pangilon dichroic lan filter bandpass, sawetara dawa gelombang saka sangang band lan jembaré saben band bisa diatur.Deteksi warna sangang bisa digunakake ora mung kanggo pangukuran fluoresensi kanthi pencitraan spektral (kaya sing diterangake ing laporan iki), nanging uga kanggo akeh aplikasi umum liyane sing nggunakake pencitraan spektral.Senajan pencitraan hyperspectral bisa ndeteksi atusan werna, wis ditemokake sanajan kanthi nyuda jumlah warna sing bisa dideteksi, sawetara obyek ing bidang tampilan bisa diidentifikasi kanthi akurasi sing cukup kanggo akeh aplikasi38,39,40.Amarga résolusi spasial, résolusi spektral, lan résolusi temporal nduweni tradeoff ing pencitraan spektral, ngurangi jumlah warna bisa ningkatake resolusi spasial lan resolusi temporal.Sampeyan uga bisa nggunakake spektrometer prasaja kaya sing dikembangake ing panliten iki lan luwih nyuda jumlah komputasi.
Ing panliten iki, wolung pewarna diitung bebarengan kanthi pamisahan spektral saka spektrum fluoresensi sing tumpang tindih adhedhasar deteksi sangang warna.Nganti sangang pewarna bisa diitung bebarengan, bebarengan ing wektu lan papan.Kauntungan khusus saka spektrometer sangang warna yaiku fluks cahya sing dhuwur lan aperture gedhe (1 × 7 mm).Decane mirror array nduweni transmisi maksimal 92% cahya saka aperture ing saben sangang dawane gelombang.Efisiensi nggunakake cahya kedadean ing sawetara dawa gelombang saka 520 nganti 700 nm meh 100%.Ing sawetara saka sudhut dawa gelombang, ora grating difraksi bisa nyedhiyani efisiensi dhuwur saka nggunakake.Sanajan efisiensi difraksi saka kisi difraksi ngluwihi 90% ing dawa gelombang tartamtu, amarga beda antarane dawa gelombang lan dawa gelombang tartamtu mundhak, efisiensi difraksi ing dawa gelombang liyane mudhun41.Jembaré aperture jejeg arah bidang ing Fig. 2c bisa ditambahi saka 7 mm kanggo jembaré saka sensor gambar, kayata ing cilik saka sensor gambar digunakake ing panaliten iki, dening rada ngowahi array decamer.
Spektrometer sangang warna bisa digunakake ora mung kanggo elektroforesis kapiler, kaya sing dituduhake ing panliten iki, nanging uga kanggo macem-macem tujuan liyane.Contone, kaya sing ditampilake ing gambar ing ngisor iki, spektrometer sangang warna bisa ditrapake ing mikroskop fluoresensi.Bidang sampel ditampilake ing sensor gambar saka spektrometer sangang warna liwat objektif 10x.Jarak optik antarane lensa obyektif lan sensor gambar yaiku 200 mm, dene jarak optik antarane permukaan kedadeyan spektrometer sangang warna lan sensor gambar mung 12 mm.Mulane, gambar dipotong kira-kira ukuran aperture (1 × 7 mm) ing bidang insiden lan dipérang dadi sangang gambar warna.Tegese, gambar spektral saka gambar gambar sangang warna bisa dijupuk ing area 0,1 × 0,7 mm ing bidang sampel.Kajaba iku, iku bisa kanggo njupuk gambar spektral sangang-werna wilayah luwih gedhe ing bidang sampel dening mindhai sampel relatif kanggo obyek ing arah horisontal ing Fig. 2c.
Komponen susunan pangilon decachromatic, yaiku M1-M9 lan BP, digawe khusus dening Asahi Spectra Co., Ltd. nggunakake metode presipitasi standar.Bahan dielektrik multilayer ditrapake kanthi individu ing sepuluh piring kuarsa kanthi ukuran 60 × 60 mm lan ketebalan 0,5 mm, nyukupi syarat ing ngisor iki: M1: IA = 45 °, R ≥ 90% ing 520-590 nm, Tave ≥ 90% ing 610- 610 nm.700 nm, M2: IA = 45°, R ≥ 90% ing 520–530 nm, Tave ≥ 90% ing 550–600 nm, M3: IA = 45°, R ≥ 90% ing 540–550 nm, Tave ≥ 90 % ing 570–600 nm, M4: IA = 45°, R ≥ 90% ing 560–570 nm, Tave ≥ 90% ing 590–600 nm, M5: IA = 45°, R ≥ 98% ing 580–600 nm , R ≥ 98% ing 680–700 nm, M6: IA = 45°, Tave ≥ 90% ing 600–610 nm, R ≥ 90% ing 630–700 nm, M7: IA = 45°, R ≥ 90% ing 620–630 nm, Taw ≥ 90% ing 650–700 nm, M8: IA = 45°, R ≥ 90% ing 640–650 nm, Taw ≥ 90% ing 670–700 nm, M9: IA = 45°, R ≥ 90% ing 650-670 nm, Tave ≥ 90% ing 690-700 nm, BP: IA = 0°, T ≤ 0,01% ing 505 nm, Tave ≥ 95% ing 530-690 nm ing 530 nm 90% ing -690 nm lan T ≤ 1% ing 725-750 nm, ing ngendi IA, T, Tave, lan R minangka sudut insidensi, transmitansi, transmitansi rata-rata, lan pantulan cahya sing ora dipolarisasi.
Cahya putih (C0) kanthi dawa gelombang 400-750 nm sing dipancarake dening sumber cahya LED (AS 3000, AS ONE CORPORATION) digabungake lan kedadeyan vertikal ing DP saka macem-macem pangilon dichroic.Spektrum cahya putih saka LED ditampilake ing Gambar Tambahan S3.Selehake tank akrilik (dimensi 150 × 150 × 30 mm) langsung ing ngarep decamera mirror array, ngelawan PSU.Kumelun sing diasilake nalika es garing dicemplungake ing banyu banjur diwutahake menyang tank akrilik kanggo mirsani aliran pamisah C1-C9 sangang warna sing metu saka susunan cermin decachromatic.
Utawa, cahya putih collimated (C0) dilewati saringan sadurunge mlebu DP.Filter-filter kasebut asline saringan kapadhetan netral kanthi kapadhetan optik 0,6.Banjur gunakake saringan bermotor (FW212C, FW212C, Thorlabs).Pungkasan, nguripake filter ND maneh.Bandwidth saka sangang saringan bandpass cocog karo C9, C8, C7, C6, C5, C4, C3, C2 lan C1.Sèl kuarsa kanthi ukuran internal 40 (dawa optik) x 42.5 (dhuwur) x 10 mm (jembaré) diselehake ing ngarepe kaca spion decochromatic, ngelawan BP.Kumelun banjur dipakani liwat tabung menyang sel kuarsa kanggo njaga konsentrasi asap ing sel kuarsa kanggo nggambarake aliran pamisah C1-C9 sangang warna sing metu saka susunan pangilon decachromatic.
Video saka aliran cahya pamisah sangang warna sing metu saka macem-macem pangilon dekanik dijupuk ing mode time-lapse ing iPhone XS.Jupuk gambar pemandangan ing 1 fps lan kompilasi gambar kanggo nggawe video ing 30 fps (kanggo video opsional 1) utawa 24 fps (kanggo video opsional 2 lan 3).
Selehake piring baja tahan karat 50 µm (kanthi papat bolongan diameter 50 µm kanthi interval 1 mm) ing piring difusi.Cahya kanthi dawa gelombang 400-750 nm disinari menyang piring diffuser, dipikolehi kanthi ngliwati cahya saka lampu halogen liwat filter transmisi cendhak kanthi dawa gelombang cutoff 700 nm.Spektrum cahya ditampilake ing Gambar Tambahan S4.Utawa, cahya uga ngliwati salah sawijining saringan bandpass 10 nm sing dipusatake ing 530, 550, 570, 590, 610, 630, 650, 670 lan 690 nm lan tekan piring diffuser.Akibaté, papat titik radiasi kanthi diameter φ50 μm lan dawa gelombang sing beda-beda dibentuk ing piring stainless steel ngelawan piring diffuser.
Array papat kapiler karo papat lensa dipasang ing spektrometer sangang werna minangka ditampilake ing Figures 1 lan 2. C1 lan C2.Papat kapiler lan papat lensa padha karo studi sadurunge31,34.Sinar laser kanthi dawa gelombang 505 nm lan daya 15 mW disinari kanthi bebarengan lan merata saka sisih menyang titik emisi papat kapiler.Fluoresensi sing dipancarake saben titik emisi digabungake karo lensa sing cocog lan dipisahake dadi sangang aliran warna kanthi susunan pangilon decachromatic.36 lepen sing diasilake banjur langsung disuntikake menyang sensor gambar CMOS (C11440-52U, Hamamatsu Photonics K·K.), lan gambar kasebut direkam bebarengan.
ABI PRISM® BigDye® Primer Cycle Sequencing Ready Reaction Kit (Applied Biosystems), 4 µl GeneScan™ 600 LIZ™ pewarna dicampur kanggo saben kapiler kanthi nyampur 1 µl PowerPlex® 6C Matrix Standard (Promega Corporation), 1 µl ukuran campuran standar.v2.0 (Thermo Fisher Scientific) lan 14 µl banyu.Standar Matriks PowerPlex® 6C kasusun saka enem fragmen DNA sing dilabeli karo enem pewarna: FL-6C, JOE-6C, TMR-6C, CXR-6C, TOM-6C, lan WEN, kanthi urutan dawa gelombang maksimum.Dawane basa fragmen DNA iki ora diungkapake, nanging urutan dawa basa saka fragmen DNA sing dilabeli karo WEN, CXR-6C, TMR-6C, JOE-6C, FL-6C lan TOM-6C dikenal.Campuran ing ABI PRISM® BigDye® Primer Cycle Sequencing Ready Reaction Kit ngemot fragmen DNA kanthi label pewarna dR6G.Dawane dhasar fragmen DNA uga ora diungkapake.GeneScan™ 600 LIZ™ Dye Size Standard v2.0 kalebu 36 fragmen DNA berlabel LIZ.Dawane basa fragmen DNA iki yaiku 20, 40, 60, 80, 100, 114, 120, 140, 160, 180, 200, 214, 220, 240, 250, 260, 280, 30, 30, 30 360, 380, 400, 414, 420, 440, 460, 480, 500, 514, 520, 540, 560, 580 lan 600 basa.Sampel didenaturasi ing 94 ° C suwene 3 menit, banjur didinginake ing es suwene 5 menit.Sampel disuntikake ing saben kapiler kanthi 26 V/cm suwene 9 detik lan dipisahake ing saben kapiler sing diisi larutan polimer POP-7™ (Thermo Fisher Scientific) kanthi dawa efektif 36 cm lan tegangan 181 V/cm lan amba saka 60 °.Saka.
Kabeh data sing dipikolehi utawa dianalisis sajrone panliten iki kalebu ing artikel sing diterbitake lan informasi tambahan.Data liyane sing cocog karo panliten iki kasedhiya saka panulis sing ana gandhengane karo panyuwunan sing cukup.
Khan, MJ, Khan, HS, Yousaf, A., Khurshid, K., lan Abbas, A. Tren saiki ing analisis imaging hyperspectral: review.Akses IEEE 6, 14118–14129.https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2812999 (2018).
Vaughan, AH Astronomical Interferometric Fabry-Perot Spectroscopy.nginstal.Pandhita Astron.astrofisika.5, 139-167.https://doi.org/10.1146/annurev.aa.05.090167.001035 (1967).
Goetz, AFH, Wein, G., Solomon, JE and Rock, BN Spectroscopy of Earth remote sensing images.Ilmu 228, 1147–1153.https://doi.org/10.1126/science.228.4704.1147 (1985).
Yokoya, N., Grohnfeldt, C., lan Chanussot, J. Fusion data hyperspectral lan multispektral: review komparatif saka publikasi anyar.IEEE Earth Sciences.Jurnal penginderaan jauh.5:29–56.https://doi.org/10.1109/MGRS.2016.2637824 (2017).
Gowen, AA, O'Donnell, SP, Cullen, PJ, Downey, G. lan Frias, JM Hyperspectral imaging minangka alat analitis anyar kanggo kontrol kualitas lan safety pangan.Tren ing ilmu panganan.teknologi.18, 590-598.https://doi.org/10.1016/j.tifs.2007.06.001 (2007).
ElMasri, G., Mandour, N., Al-Rejaye, S., Belin, E. lan Rousseau, D. Aplikasi anyar saka pencitraan multispektral kanggo ngawasi fenotipe lan kualitas wiji - review.Sensor 19, 1090 (2019).
Liang, H. Maju ing Multispectral lan Hyperspectral Imaging kanggo Arkeologi lan Pengawetan Seni.Aplikasi kanggo fisik 106, 309-323.https://doi.org/10.1007/s00339-011-6689-1 (2012).
Edelman GJ, Gaston E., van Leeuwen TG, Cullen PJ lan Alders MKG Hyperspectral imaging kanggo analisis non-kontak tilak forensik.Kriminalistik.internal 223, 28-39.https://doi.org/10.1016/j.forsciint.2012.09.012 (2012).