曲轴角分辨成像

LaVision最新推出EngineMaster inspex 系列产品用于在真实量产发动机上进行气缸内内窥式成像测量。 可以采用内窥式成像对发动机缸内运行过程进行可视化观测，从而对接近量产发动机运转状态进行优化。采用内窥镜的锁孔成像是一种“微创”技术，可用于缸内实时监测如燃料喷射注入，引燃，燃烧和碳烟生成等过程。和常规的压力传感信号相结合，内窥式成像将发动机运行效能和排放与缸内现象如预引燃，缸壁湿润以及颗粒物生成关联起来了。 EngineMaster inspex 产品序列的设计目标就是为发动机缸内喷雾和燃烧提供一种即开即用的可视化测量手段。系统包含了所有必须的部件：高分辨率数字彩色相机，配有成像内窥镜，内窥式喷雾和背景照明器件，发动机缸体密封插件，同步电子控制器和用于记录和成像可视化软件平台。系统具有三种可选型号，以适应各种不同层次的应用需求，最高可实现高速时间和完全曲轴角分辨成像测量。

一、项目基本情况项目编号：GZWH-2022-23113 项目名称：贵州医科大学高分辨激光共聚焦显微成像系统等仪器设备采购项目 项目序列号： P52000020230001LS 预算金额（元）：5616000 最高限价（元）：5304000 采购需求： 标项名称: 贵州医科大学高分辨激光共聚焦显微成像系统等仪器设备采购项目 数量: 1 预算金额（元）: 5616000 简要规格描述或项目基本概况介绍、用途：贵州医科大学高分辨激光共聚焦显微成像系统等仪器设备采购项目招标项目的潜在投标人应在贵州省公共资源交易中心网上获取（交易中心网址：http://ggzy.guizhou.gov.cn/） 获取招标文件 。贵州医科大学高分辨激光共聚焦显微成像系统等仪器设备采购项目于2023年4月14日 11时0分0秒（北京时间） 前递交投标文件。 合同履约期限：标项 1，详见招标文件本项目（否）接受联合体投标。二、获取招标文件时间：2023年03月25日至2023年04月12日 ，每天上午00:00至11:59 ，下午12:00至23:59（北京时间，法定节假日除外） 地点：贵州省公共资源交易中心方式：贵州省公共资源交易中心网上获取（交易中心网址：http://ggzy.guizhou.gov.cn/） 潜在投标人在获取招标文件时间内未报名下载电子招标文件（.GPZ格式），将失去投标资格。售价（元）：0 三、对本次采购提出询问，请按以下方式联系1.采购人信息名称：贵州医科大学地址：贵州省贵安新区大学城联系方式：0851-884161032.采购代理机构信息名称：贵州卫虹招标有限公司地址：贵州省贵阳市云岩区中华中路时代广场名仕楼18楼D座联系方式：0851-858018203.采购代理机构信息项目联系人： 项目二部电话：0851-85801820

近日，某采购平台发布吉林大学2022年8至10月政府采购意向，其中预算630万计划采购一套超分辨共聚焦显微成像系统，要求为包括4个波长以上的激光光源、显微镜系统、成像检测器系统、操作软件、电脑主机、显示器。可实现进行细胞亚结构的动态成像，细胞或组织内部的超细微荧光特性解析，观察细胞或组织内部的微细结构和形态学变化，记录细胞的生理特性。实现“高清”、“动态”的活细胞高分辨观察要求。 具体要求详见采购文件。供货期：签订合同之日起，6个月货到采购人指定地点并安装验收完毕。（包括供货，安装，调试，验收合格所需时间）。具体事宜由成交供应商按采购人指定地点及时间安排要求执行。详细情况如下超分辨共聚焦显微成像系统项目所在采购意向：吉林大学 2022年8至10月政府采购意向采购单位：吉林大学采购项目名称：超分辨共聚焦显微成像系统预算金额：630.000000万元(人民币)采购品目：A02100301显微镜采购需求概况 ：超分辨共聚焦显微成像系统，1套。要求为包括4个波长以上的激光光源、显微镜系统、成像检测器系统、操作软件、电脑主机、显示器。可实现进行细胞亚结构的动态成像，细胞或组织内部的超细微荧光特性解析，观察细胞或组织内部的微细结构和形态学变化，记录细胞的生理特性。实现“高清”、“动态”的活细胞高分辨观察要求。 具体要求详见采购文件。供货期：签订合同之日起，6个月货到采购人指定地点并安装验收完毕。（包括供货，安装，调试，验收合格所需时间）。具体事宜由成交供应商按采购人指定地点及时间安排要求执行。预计采购时间：2022-10备注：本次公开的采购意向是本单位政府采购工作的初步安排，具体采购项目情况以相关采购公告和采购文件为准。

项目编号：SDQDHF20220129-H076项目名称：山东大学超高分辨荧光共聚焦活体成像系统采购项目预算金额：435.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：435.0000000 万元（人民币）采购需求：标包货物名称数量简要技术要求1超高分辨荧光共聚焦活体成像系统 1套详见公告附件合同履行期限：详见招标文件要求。本项目( 不接受 )联合体投标。山东大学超高分辨荧光共聚焦活体成像系统采购项目公开招标公告.pdf

研究背景癌变细胞和正常细胞在形态、化学性质和力学性质等方面有明显差异，肿瘤组织细胞化学和力学性能的检测可为细胞及人体组织病变过程提供多维信息。现有组织细胞形态、力学性能、化学性能的检测方法中，共焦拉曼光谱显微技术可对样品微区化学性能进行非接触、无标记探测，共焦布里渊光谱显微技术可对样品微区力学性能进行非接触、无损探测，将共焦拉曼光谱与布里渊光谱检测技术结合，来同时、同位检测组织甚至亚细胞结构的微区三维形貌、化学性能和机械力学性能，有望为组织细胞多维病变信息的检测提供新手段。创新研究现有共焦拉曼/布里渊光谱显微成像技术由于缺少高精度实时定焦能力，致使扫描过程中聚焦在样品上的光斑大小随着样品的高低起伏而变化，从而制约了共焦光谱显微系统理论空间分辨力的实现；其次，由于拉曼和布里渊散射光谱强度较弱，成像积分时间较长，共焦光谱显微系统极易受系统漂移的影响而导致离焦，进而影响空间分辨力和成像质量等；此外，在对生物组织切片样品进行成像时，垂直入射产生的荧光信号会降低样品拉曼光谱的信噪比，从而影响拉曼光谱和布里渊光谱探测的准确性，降低检测精度。鉴于此，在国家自然基金重点项目“机械形态性能激光分光瞳差动共焦布里渊—拉曼光谱测量原理与传感系统（51535002）”等项目支持下，北京理工大学赵维谦教授团队发明了图1所示的高稳定、高分辨、抗散射分光瞳激光差动共焦拉曼-布里渊（Divided-aperture Laser Differential Confocal Raman-Brillouin，DLDCRB）图谱成像新方法（授权中国发明专利ZL 201410086366.5和欧洲发明专利EP 3118608 B1），该方法将分光瞳激光差动共焦显微技术与拉曼光谱和布里渊光谱探测技术相结合，通过差动共焦测量技术进行纳米精度的样品定焦，来提高系统空间分辨力和稳定性；通过分光瞳斜向激发与探测技术进行反射光和层间散射光等干扰光的抑制，来提高系统的光谱探测信噪比；通过拉曼光谱与布里渊光谱的同源激光激发与高分辨分离探测，来实现微区几何形貌、拉曼光谱和布里渊光谱的高稳定、高分辨原位图谱成像。图1. DLDCRB光谱显微成像原理基于该方法研制了图2所示的具有高空间分辨力和三维成像聚焦跟踪能力的DLDCRB光谱显微镜，其轴向定焦分辨力达1nm、光谱成像横向分辨力达400nm、拉曼光谱分辨力达0.7cm-1、布里渊光谱探测分辨力达0.5GHz等。图2. DLDCRB光谱显微镜利用研制的DLDCRB光谱显微镜，对条形样品进行了清晰成像，结果如图3所示，验证了所提方法的抗漂移能力；对PMMA/SiO2双层样品进行了检测，结果如图4所示，验证了所提方法抑制离焦层散射光干扰的能力。图3. 传统共焦光谱系统与DLDCRB光谱显微镜结果对比（a）经典共焦光谱系统成像（模糊） (b) DLDCRB光谱系统成像（清晰）图4. 系统抗离焦噪声干扰机制 (a) 斜向激发与收集光路 (b) 压缩了散射体轴向尺寸利用研制的DLDCRB光谱显微镜，对胃癌组织和癌旁正常组织进行了拉曼-布里渊光谱成图实验分析，证实了之前有关癌组织中蛋白质物质发生变化以及组织之粘弹性变化导致浸润性增加的假设。图5给出了DLDCRB光谱显微镜对胃癌组织与癌旁正常组织的化学成像结果，浓度由拉曼光谱特征峰的强度来表征。胃癌组织与癌旁正常组织化学成像结果相比：胶原蛋白浓度低且分布离散；胃癌细胞的DNA物质浓度高且分布范围大；胃癌组织细胞基质内的蛋白质浓度低；胃癌组织的脂质在基质内浓度高，而正常组织的脂质分布相对均匀。图5.胃癌组织与癌旁正常组织化学成像结果图6给出了DLDCRB光谱显微镜对胃癌组织与癌旁正常组织的力学性能成像结果，布里渊光谱的频移表征物质的储能模量（弹性性能），布里渊光谱的半高宽表征物质的损耗模量（粘性性能）。胃癌组织与癌旁正常组织力学成像结果相比，胃癌细胞和细胞间质的弹性低于正常细胞和细胞间质，癌细胞细胞核的弹性高于正常细胞；胃癌细胞和细胞间质的粘性低于正常细胞和细胞间质，癌细胞细胞核的粘性高于正常细胞。图6. 胃癌组织与癌旁正常组织的力学性能对比图本研究提出了具有高稳定、高分辨、抗散射的分光瞳激光差动共焦拉曼-布里渊图谱成像方法，研制成功了相应的仪器，实现了样品三维形貌、力学性能和化学组分的多维信息检测，并在肿瘤组织表征分析中进行了应用验证，本检测方法可为癌变过程和癌症治疗等领域的研究提供一种新的手段。

项目编号：SDQDHF20220129-H076项目名称：山东大学超高分辨荧光共聚焦活体成像系统采购项目预算金额：435.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：435.0000000 万元（人民币）采购需求：标包货物名称数量简要技术要求1超高分辨荧光共聚焦活体成像系统 1套详见公告附件合同履行期限：详见招标文件要求。本项目( 不接受 )联合体投标。对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名 称：山东大学地址：山东大学中心校区明德楼联系方式：王老师 0531-883697972.采购代理机构信息名 称：海逸恒安项目管理有限公司地　址：山东省济南市历下区华润置地广场A5-6号楼27层联系方式：李雨莹 0531-826619973.项目联系方式项目联系人：李雨莹电话：053-182661997；13964159515山东大学超高分辨荧光共聚焦活体成像系统采购项目公开招标公告.pdf

对于生物医学研究，著名物理学家理查德费曼有句名言：“...很多基础生物学的问题是很容易被回答的；你只是需要看到它们就够了”。这句话一定程度上说明了直接观察的光学显微镜对于细胞生物学、发育生物学、免疫学、病理药理学等生物医学研究的重要性。但是受衍射极限的限制，传统光学显微镜的分辨率理论上只能达到光波长的一半。近20年来，超分辨荧光显微成像技术的出现有效打破了光学衍射极限的束缚。基于单分子定位技术的超分辨显微镜（SMLM）和受激发射损耗显微镜（STED）以及结构光照明超分辨显微镜（SIM）等技术在众多课题组的努力下都得到了长足发展，尤其是结构光照明显微镜由于成像速度快、光毒性小、无需特殊荧光标记等优势，已成为生命科学领域尤其是活细胞成像中最受欢迎的技术手段。近期，苏州医工所李辉课题组围绕着结构光照明超分辨显微成像方法、高保真SIM重构算法、以及国产化的SIM显微镜研制等方面取得了一系列重要进展。 　　三维成像方法因可以获取到更多的生物样品信息而备受关注。但是现有的三维成像不可避免的带来离焦模糊和时间分辨率差的问题，很难用于对样品的快速三维动态成像。为了实现对厚样品的快速三维成像，李辉课题组发展了基于数字微镜阵列器件(DMD)和液体变焦透镜（ETL）的结构光照明层切显微技术，并开发了基于两张原始图像的层切成像算法。该方法将传统的三维层切成像的速度提高了数倍以上，课题组利用该技术对斑马鱼和大脑血管的心血管系统进行了高速动态成像，清晰地显示了心脏跳动期的收缩-舒张过程以及腹部血管的蠕动特性。相关成果以“Four-dimensional visualization of zebrafish cardiovascular and vessel dynamics by a structured illumination microscope with electrically tunable lens”为题发表在Biomedical Optical Express（2020）上，其中博士生陈冲为论文第一作者。 　　图1 基于两张正反图像的结构光照明层切算法（左）；斑马鱼心脏跳动过程的快速三维成像（右）。 　　结构光照明超分辨成像技术在多种纳米尺度的亚细胞结构研究中已经得到广泛的应用。但是对于具有大动态范围的样本，例如聚集的细胞囊泡，样品中荧光较强的聚集性区域和亮度较弱的稀疏区域不能同时呈现。现有的SIM方法针对这种样品无法重建出高质量的图像。对此，李辉课题组提出了一种采用多重曝光采集的高动态SIM成像方法HDR-SIM，采集三组不同强度照明的SIM图像然后融合出一帧超分辨图像。用HDR-SIM，强度相差400多倍单个和聚集的荧光小球样本在同一张SIM超分辨图中可以同时观察到，并且对分辨率不会产生影响。在使用本方法观测不同尺度的细胞囊泡结构，单个小囊泡和大的囊泡聚集都可以同时获得清晰的分辨。相关成果以“High Dynamic Range Structured Illumination Microscope Based on Multiple Exposures”为题发表在Frontiers in Physics (2021)上，其中梁永为论文第一作者。 　　图2 高动态SIM成像原理（左）；“聚集-单个”的荧光小球高动态SIM成像（右）。 　　在结构光照明成像过程中，超分辨图像重建算法尤为关键。SIM重建算法的一些固有缺陷造成超分辨图像中经常出现重构伪影，使得SIM图像的保真度经常受到质疑，并且图像重建时需要完成一系列复杂的参数设定，限制着普通用户对SIM技术应用。李辉课题组开发了一种基于点频谱优化的高保真SIM重建算法。该算法有效克服了常规SIM算法极易产生重构伪影且光学层切能力差的问题，对不同质量原始数据的处理均能获得具有极少伪影和良好光学层切的高质量超分辨图像，有效提高了SIM成像的保真度。同时，该算法对OTF失配和用户自定义参数不敏感，使用生成的理论OTF和较少的参数即可重构高质量SIM图像，降低了SIM成像对实验实施和后处理重构的高要求，提升了算法对普通用户的友好度。相较于几种传统的SIM算法, HiFi-SIM算法对多种不同图像质量、不同样品复杂度、不同图像来源(商用设备/自主搭建SIM系统)的原始数据进行重建, HiFi-SIM均展现出了最少的重建伪影和最优的图像质量。相关成果以“High-fidelity structured illumination microscopy by point-spread-function engineering”为题发表在国际光学类顶级期刊Light: Science & Applications (2021) 上，其中文刚为论文第一作者。 　　图3 高保真结构光照明超分辨成像重建算法HiFi-SIM（左）；细胞结构HiFi-SIM与其他算法重建结果比较（右）。 　　李辉课题组自2014年以来一直专注SIM成像的技术创新、仪器研发和应用推广，开发了多种形式的结构光照明显微镜系统。最近，基于课题组最新的研究成果，研发了一套可集成于显微镜下层光路的结构光照明插件，具有结构紧凑、方便易用等特点。插件可配置国产倒置荧光显微镜，实现了SIM超分辨成像系统的国产化替代。首台机器已经于近期交付某大学用户进行试用。 图4 插件式结构光照明超分辨成像系统 　　以上工作得到了国家重点研发计划项目和国家自然科学基金委项目的支持。

一、项目编号：SCIT-ZG（Z）-2022110030（招标文件编号：SCIT-ZG（Z）-2022110030）二、项目名称：四川大学超分辨高速激光共聚焦成像分析系统采购项目三、中标（成交）信息供应商名称：成都极泰科技有限公司供应商地址：四川省成都市天府新区华阳新希望大道二段158号29栋7单元1层191号中标（成交）金额：379.0000000（万元）四、主要标的信息序号 供应商名称 货物名称 货物品牌 货物型号 货物数量 货物单价(元)1 成都极泰科技有限公司 超分辨高速激光共聚焦成像分析系统 ZEISS LSM 980 1套 3790000

近日，清华大学材料学院于荣教授课题组与李千副教授课题组在晶体取向成像方法和位错三维结构研究中取得进展。该研究基于课题组近期发展的自适应传播因子叠层成像方法，在自支撑钛酸锶薄膜中同时实现了深亚埃分辨的原子结构成像和亚纳米分辨的晶体取向成像，并揭示了钛酸锶中位错芯在电子束方向的结构变化。晶格缺陷是材料中的重要组成部分。相对于完美基体，缺陷处的对称性、原子构型、电子结构都发生变化，在调节材料整体的力学、电学、发光和磁性行为方面发挥着关键作用。然而，缺陷处的对称破缺和原子的复杂构型也给缺陷结构的精确测量带来障碍。比如，位错附近不可避免存在局域应变和晶体取向变化，但是用高分辨电子显微学表征晶体中的原子构型又要求晶带轴平行于电子束，否则分辨率会显著降低。这个矛盾一直是位错原子结构的实验分析中难以克服的困难。研究组通过自适应传播因子多片层叠层成像技术研究了钛酸锶中位错芯的原子结构。如图1所示，研究成功地将晶体倾转从原子结构成像中分离出来，同时实现了达到深亚埃分辨率的原子结构成像和亚纳米分辨率的晶体取向成像。图1. SrTiO3中位错的结构像和取向分布。a、叠层成像的重构相位。b、图a中相位图的衍射图，黄色虚线表示0.3Å的信息极限。c、叠加相位图的晶体倾转分布，白色箭头表示[001]方向在平面内的投影，黄色箭头表示位错核的横向移动。d、晶体在[100]和[010]方向的倾转的分布。标尺长1nm在图1中，位错芯看起来范围很小，只有一两个单胞。这种衬度在位错的高分辨成像中很普遍，人们通常认为这样的位错是沿着电子束方向的直线。然而，应用多片层叠层成像的深度分辨能力，可以看出该位错并不是一根直线，而是随着样品深度发生横向位移，形成位错扭折，如图2所示。图2. 刃位错的三维可视化。a、刃位错的相位图；标尺长5Å。b、图a中用A-B标记的分裂原子柱相位强度的深度变化。c、Sr、TiO和O原子柱的相位强度的深度分布。d、深度分别为2.4nm、6.4nm和12.0nm的相位图；标尺长5Å。e、图d中标记的原子柱的相位随样品深度的变化。f、位错扭折示意图该研究还比较了叠层成像和iCOM技术（其简化版即常见的iDPC技术），结果显示叠层成像在横向和深度方向的分辨率都显著优于iCOM和iDPC，如图3所示。图3.多片层叠层成像和系列欠焦iCOM的深度切片。a、多片层叠层成像和iCOM的深度切片；从上到下，切片深度分别为1nm、4nm和11nm；标尺长5Å。b、沿着位错扭折的势函数和相位图的横截面；从左到右分别是用于生成模拟数据集的势函数、多片层叠层重构的相位和系列欠焦iCOM相位；可以看出，iCOM的模糊效应显著大于叠层成像。c、图b中所示的原子柱的相位随样品深度的变化。黑色垂直虚线表示沿原子柱的转折点的真实位置（与图b中白色虚线所示位置相同）；可以看出，iCOM在深度方向的模糊效应也大于叠层成像研究总结了多个位错芯的深度依赖结构与晶体取向分布，揭示了位错移动与薄膜形变方式的相互关系。如图4所示，当薄膜绕位错的滑移面法线方向扭转时，位错滑移；当薄膜绕位错的滑移面法线方向弯曲时，位错攀移。图4. SrTiO3中多个位错的晶体倾转分布。a、包含三个位错的区域的相位图。b、对应图a中区域的晶体倾转分布，其上叠加了相位图；黄色箭头表示位错的横向移动方向。图a和b中的标尺为15Å。c、晶体倾转与位错横向位移的相互关系；晶格矢量c由于倾斜矢量t变为c’，即c’=c+t；黑色方块用于说明应变状态；左边为扭转，右边为弯曲；在两种形变模式中，薄膜上部和下部的应变都是反向的，对应位错向相反方向的横向移动。图b中左上角的位错和图2中的位错对应于扭转模式；图b的中心和右上方的位错对应于两种模式的混合研究结果以“晶体取向的亚纳米尺度分布和钛酸锶位错芯的深度依赖结构”（Sub-nanometer-scale mapping of crystal orientation and depth-dependent structure of dislocation cores in SrTiO3）为题于1月11日发表在学术期刊《自然通讯》（Nature Communications）上。清华大学材料学院2018级博士生沙浩治、2022级博士生马云鹏、物质科学实验中心工程师曹国平博士、2019级博士生崔吉哲为共同第一作者，于荣教授与李千副教授为共同通讯作者。物质科学实验中心程志英高级工程师在实验数据采集中提供了重要帮助。该研究获得国家自然科学基金基础科学中心项目的支持。

项目编号：0811-234DSITC0412项目名称：高分辨共聚焦荧光寿命显微成像与分析系统预算金额：360.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：360.0000000 万元（人民币）采购需求：高分辨共聚焦荧光寿命显微成像与分析系统/壹套（项目预算：人民币360万元，可以采购进口产品）合同履行期限：合同签订之日起至合同内容履行完毕止本项目( 不接受 )联合体投标。获取招标文件时间：2023年02月28日 至 2023年03月07日，每天上午9:00至11:30，下午13:00至16:30。（北京时间，法定节假日除外）地点：微信公众号“东松投标”方式：关注微信公众号“东松投标”，完成信息注册，即可购买招标文件。售价：￥700.0 元，本公告包含的招标文件售价总和对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名称：同济大学地址：上海市四平路1239号联系方式：黎老师 021-659853912.采购代理机构信息名称：上海东松医疗科技股份有限公司地址：中国上海市宁波路1号申华金融大厦11楼联系方式：林之翔、张智岚 0086-21-63230480转8610、86213.项目联系方式项目联系人：林之翔、张智岚电话：0086-21-63230480转8610、8621

一更高的分辨率更细节的细胞生物学信息THUNDER技术采用硬件加软件的整体解决方案，在宽场成像原理下，通过计算清除（Computational Clearing）和自适应反卷积（Adaptive Deconvolution）的专利方法，有效的减少离焦信号的干扰，保留焦平面的信号，从而提高对比度，改善图像质量并提供更多细节信息供进一步分析。XY轴分辨率能达到136nm，Z轴分辨率能达到264nm，是一种广泛受到学术界认可的宽场高分辨率成像技术。（小鼠肾脏组织切片）通过THUNDER技术，排除模糊离焦信号的干扰，将原本“深藏于”模糊离焦信号之中的、微小的细节信息暴露出来，为进一步破解细胞生命动态变化的规律提供了新的思路。（视网膜切片，普通宽场成像，左；THUNDER成像，右）技术详情请点击点击下载THUNDER的工作原理：如何赋能细胞生物学研究新一代Live THUNDER，通过实时THUNDER技术，在预览的模式下，实现高分辨率条件下的视野寻找，提高实验工作效率。（脑组织切片成像的预览模式）二 更深的成像深度更完整的细胞生物学信息（脑组织切片 成像深度达150um）在上图中，用于厚样本成像（如脑组织成像，通常为了尽可能保留神经元的完整性，而制备较厚的组织样本；如类器官成像），通过Large Volume Computational Clearing（LVCC），一种匹配大体积的、厚的样品的THUNDER技术。在样本的上层，甚至最微小的细节都能被THUNDER解析。（神经元深度成像）三 更多的颜色（生物标记物）更丰富的空间信息（癌症组织6色成像）THUNDER结合上游的多色荧光染色技术，如TSA技术，突破常规荧光标记方法因为种属限制和特异性限制，可以实现超过4色的细胞生物学研究。通过多个荧光探针（或多个荧光蛋白）对不同的生物分子或细胞结构进行标记，可以同时观察多个目标，并了解它们之间的相互关系和空间分布，揭示细胞内的亚细胞结构、细胞类型、代谢状态、信号通路活性等多个方面的信息。四从高分辨率成像到样品捕获 更有效率的组织学研究方式（激光显微切割工作原理）THUNDER系统可以与激光显微切割（LMD）升级成为一体机。连接从高分辨率成像到精准的单个细胞或组织区域捕获，不再需要通过两种不同的系统进行组织和数据的转移。通过显微切割重力收集作用将其收集到下方的收集管中，以便进行下游处理。从高分辨率成像到精准的单个细胞或组织区域捕获，再到下游精确定量的分析技术，如 RNAseq、NGS、MS、qPCR、微阵列等，加速与赋能您的组织学研究。五应用案例【THUNDER小课堂】感觉神经元的高对比度快速三维成像【THUNDER小课堂】血管疾病的分子机制六申请样机徕卡显微咨询电话：400-630-7761关于徕卡显微系统徕卡显微系统的历史最早可追溯到19世纪，作为德国著名的光学制造企业，徕卡显微成像系统拥有170余年显微镜生产历史，逐步发展成为显微成像系统行业的领先的厂商之一。徕卡显微成像系统一贯注重产品研发和最新技术应用，并保证产品质量一直走在显微镜制造行业的前列。徕卡显微系统始终与科学界保持密切联系，不断推出为客户度身定制的显微解决方案。徕卡显微成像系统主要分为三个业务部门：生命科学与研究显微、工业显微与手术显微部门。徕卡在欧洲、亚洲与北美有7大产品研发中心与6大生产基地，在二十多个国家设有销售及服务分支机构，总部位于德国维兹拉(Wetzlar)。

北京大学宁波海洋药物研究院超高分辨激光共聚焦显微成像系统采购项目国际招标公告项目编号 : 0762-2141CBNB3015 公布日期 : 2021-12-20宁波中基国际招标有限公司受招标人委托对下列产品及服务进行国际公开竞争性招标，于2021年12月20日在中国国际招标网公告。本次招标采用传统招标方式，现邀请合格投标人参加投标。1. 招标条件项目概况：北京大学宁波海洋药物研究院因发展需要，需采购超高分辨激光共聚焦显微成像系统设备1套。资金到位或资金来源落实情况：项目所需资金已经落实。项目已具备招标条件的说明：项目已具备招标条件。2. 招标内容：招标项目编号：0762-2141CBNB3015招标项目名称：北京大学宁波海洋药物研究院超高分辨激光共聚焦显微成像系统采购项目项目实施地点：中国浙江采购预算：人民币400万元；采购用途：科研交货期：合同签订后接招标人书面通知（或电子邮件形式）送货函发出之日起120 天内（含国定节假日）完成安装调试并验收合格；交货地点：宁波，北京大学宁波海洋药物研究院指定地点招标产品列表（主要设备）：子包号产品名称数量简要技术规格/超高分辨激光共聚焦显微成像系统1套主要用途包括：本仪器应能够通过可见激光对线虫，活细胞、组织和切片进行连续扫描，获得精细的单个细胞或一群细胞的各个层面结构（包括染色体等）的三维图像，可利用荧光标记测定细胞内如钠、钙、镁等离子浓度的比率、动态变化及pH值的动态变化。具体详见第八章。3. 投标人资格要求1)投标人是响应招标、已在招标人或招标机构处领购招标文件并参加投标竞争的法人或其他组织。任何未在招标人或招标机构处领购招标文件的法人或其他组织均不得参加投标。2)除非另有规定，凡是来自中华人民共和国或是与中华人民共和国有正常贸易往来的国家或地区(以下简称“合格来源国/地区”)的法人或其他组织均可投标。3)接受委托参与项目前期咨询和招标文件编制的法人或其他组织不得参加受托项目的投标，也不得为该项目的投标人编制投标文件或者提供咨询。4）单位负责人为同一人或者存在控股、管理关系的不同单位，不得参加同一招标项目包投标，共同组成联合体投标的除外。5)只有在法律上和财务上独立、合法运作并独立于招标人和招标机构的供货人才能参加投标。6)近三年内(本项目招标截止期前)被“信用中国”网站列入失信被执行人和重大税收违法案件当事人名单的、被“中国政府采购网”网站列入政府采购严重违法失信 行为记录名单(处罚期限尚未届满的)，不得参与本项目。7)如果投标人按照合同提供的货物不是投标人自己制造的，投标人应得到货物制造商或货物制造商的代理商同意其在本次投标中提供该货物的正式授权书。8)投标人须提供其开户银行在开标日前三个月内开具的资信证明原件或该原件的复印件(如资信证明中明确注明复印无效的则必须提供该资信证明原件，招标机构保留审核原件的权利)。9)投标人应当于招标文件载明的投标截止时间前在机电产品招标投标电子交易平台(网址:http://www.chinabidding.com)成功注册。否则，投标人将不能进入招标 程序，由此产生的后果由其自行承担。本项目不接受联合体投标。未领购招标文件不可以参加投标。4. 招标文件的获取招标文件领购开始时间：2021年12月20日，上午：8:30-11:30；下午：13:30-17:00。招标文件领购结束时间：2022年01月05日17:00（北京时间）招标文件领购地点：宁波中基国际招标有限公司（宁波市鄞州区天童南路666号中基大厦19楼前台），李小姐，电话88090098，传真：0574-87425386，电子邮箱：719126619@qq.com。或在线购买，网址：https://dwz.cn/BzVsB93Q。招标文件售价：500元人民币或75美元，售后不退（请勿个人或支付宝汇款)。5. 投标文件的递交投标截止时间（开标时间）：2022年01月14日13:30（北京时间）投标文件送达地点：宁波中基国际招标有限公司会议中心（宁波市鄞州区天童南路666号中基大厦1楼）开标地点：宁波中基国际招标有限公司会议中心（宁波市鄞州区天童南路666号中基大厦1楼）6. 投标人在投标前需在中国国际招标网上完成注册。评标结果将在中国国际招标网公示。7. 联系方式招标人：北京大学宁波海洋药物研究院地址：宁波梅山保税港区三创基地二期联系人：王上宁电 话：0574-88090336招标代理机构：宁波中基国际招标有限公司地址：宁波市鄞州区天童南路666号中基大厦19楼联系人：徐军、高书焓、陈露、林申杰、张龙锋、梁慧强、夏巍联系方式：0574-88090039、880903368. 汇款方式招标代理机构开户银行（人民币）：中国工商银行宁波鼓楼支行招标代理机构开户银行（美元）：中国工商银行宁波鼓楼支行帐 号（人民币）：3901110009200043078帐 号（美元）：3901110009814008126帐 号（日元）：3901110009827008737帐 号（欧元）：3901110009838008695银行地址：中国浙江省宁波市中山西路218号开户名称：宁波中基国际招标有限公司swift代码：ICBKCNBJNBO行号（人民币）：25197003

p 　　近日，中国科学院深圳先进技术研究院研究员郑炜与美国国立卫生研究院教授Hari Shroff合作，成功研发出新型双光子激发的超分辨光学显微成像系统，该系统同时具备超分辨光学显微成像功能和大深度三维成像能力，使光学超分辨成像深度推进至破纪录的250微米，相应研究成果Adaptive optics improves multiphoton super-resolution imaging(《自适应光学提升超分辨显微成像》)最近发表在《自然-方法》(Nature Methods)上，郑炜是该文的第一作者兼通讯作者。 br/ /p p 　　“看得细”和“看得深”是光学显微成像领域面临的两大挑战，经过科研人员几十年来的不懈努力，无论是在“看得细”还是“看得深”方面，都涌现了一批创新技术，取得了巨大成功，但是同时具备“看得细”和“看得深”这两项功能的光学显微成像技术却并不多见。 /p p 　　在该项研究中，郑炜等人把具备深层生物组织成像能力的双光子显微成像技术(Two-Photon Microscopy, TPM)和具备超分辨成像功能的瞬时结构光照明显微成像技术(InstantStructuredIllumination Microscopy, ISIM) 有机结合起来，实现双光子激发的超分辨显微成像功能。同时，研究人员又利用自适应光学(Adaptive Optics, AO)技术成功克服了由生物组织引起的波前相位畸变问题，最终实现176纳米的横向分辨率、729纳米的纵向分辨率及250微米的探测深度的成像效果。利用该技术，可以对细胞、线虫胚胎及幼虫、果蝇脑片和斑马鱼胚胎开展高清晰三维成像研究，成像效果显著优于传统双光子成像质量。值得一提的是，由于该技术提高了光子利用效率，从而降低了所需激光功率，可以对线虫胚胎的发育过程开展长时间、高清晰的三维动态观测。在长达1个小时的连续三维成像过程中未对线虫胚胎发育造成任何影响，该技术对胚胎发育研究具有重要作用。 /p p 　　该研究得到了国家自然科学基金、国家重点基础研究发展(“973”)计划和深圳市海外高层次人才创新创业孔雀计划的项目支持。(来源：中国科学院深圳先进技术研究院) /p p 　　 a href=" http://www.nature.com/nmeth/journal/vaop/ncurrent/full/nmeth.4337.html" target=" _self" title=" " 论文链接 /a /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/noimg/86d620c1-204c-489e-b896-ab006f4ab6e2.jpg" title=" 1.jpg" width=" 462" height=" 282" style=" width: 462px height: 282px " / /p p 　　左图为果蝇脑片在传统双光子成像(2P WF)、双光子超分辨成像(2P ISIM)和结合有自适应光学的双光子超分辨(2P ISIM AO)显微成像结果对比，右上图为位于胶原凝胶150微米深处细胞三维成像对比，可见无论是横向还是纵向，新技术的分辨率都有显著提升。右下图为线虫胚胎发育过程中连续1小时的三维观测，细胞正常分裂进程证明了该技术可用于胚胎发育动态研究。 /p p br/ /p

p 　　近期，中国科学院深圳先进技术研究院劳特伯医学成像研究中心郑海荣团队在高分辨率超声成像研究中取得一系列进展。 /p p 　　高分辨率超声主要采用大于15MHz的超声频率进行成像，可获得几十微米量级的成像分辨率。在临床中主要应用于浅表、内窥和眼科等方面的疾病检测。高频超声换能器是成像系统的关键部件，主要基于压电材料进行设计加工。但传统压电材料介电常数较小(夹持介电常数小于1500)，造成压电阵元尺寸小的高频换能器的电阻抗会大幅度提升，进而导致换能器成像性能不佳。郑海荣团队邱维宝课题组利用新开发的一种高介电常数、高压电性能的改性PMN-PT陶瓷(夹持介电常数为3500)设计制备了性能优异的40MHz高频超声换能器(阵元尺寸可为0.4mm× 0.4mm)，使得制备的高频超声换能器的电阻抗大幅度降低，更容易与电子系统的阻抗相匹配，实现较高的成像灵敏度(-13dB)。此外，该研究中设计制备的超声换能器具有较高的成像带宽(80%)和信噪比，并在高分辨率医学成像领域中展现出应用潜力。相关研究成果已被IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Freq Control接收。 /p p 　　邱维宝课题组在高分辨率超声成像方法和电子系统方面也取得了研究进展。高频超声获得高分辨率医学图像存在衰减系数增大导致成像穿透深度降低的问题。据此，课题组提出了基于编码超声的高频超声成像方法，在激励换能器时，采用带有一定编码的超声信号进行激励，回波接收时通过算法解码恢复出高分辨率图像，使得在成像中既可以维持图像的分辨率，也可以提升超声成像的穿透深度。该技术在浅表和内窥等成像中具有应用潜力。相关研究成果发表于IEEE Trans Biomed Eng。 /p p 　　在进行高分辨率超声成像时，电子系统需要具有较高的数据采样率，以获取超声回波的原始数据信息，因此需要大幅度提高模数转换器(ADC)的采样频率。然而，传统超声成像系统的ADC采样频率通常为60MHz或者更低，不能满足大于30MHz的高频成像需要。据此，邱维宝课题组提出了一种延迟激励方法，通过将激励波束的时序进行规律性调整，在多次发送后获取多个数据图像，通过延迟复合处理，即可以获得高采样率的图像。该方法有望使临床用的超声设备，在不改动主要电子器件模数转换器的前提下，实现高分辨率超声成像的功能。相关研究成果发表于IEEE Trans Biomed Eng。 /p p 　　高分辨率超声成像技术在内窥镜领域具有重要的应用潜力，邱维宝课题组在推进血管内超声成像技术的同时，也在尝试新型内窥成像技术。胶囊内窥镜(capsule endoscopy)是一种胶囊形状的内窥镜，它是用来检查人体肠胃的医疗仪器。胶囊内窥镜体积仅有普通胶囊大小，消除了传统检查耐受性差的缺点，能够拍摄食道、胃、小肠、大肠等，从而完成对人体整个消化道的检查。然而目前该技术是采用光学成像方法，仅能观测组织表层的病变信息，不能获得深层次的组织情况。由于超声成像技术的穿透性较好，因此课题组拟尝试进行超声胶囊内窥镜的设计验证，提出了基于高分辨率超声的内窥成像控制方案，采用40MHz的超声频率获得了小于60微米的肠道组织成像分辨率。相关研究成果发表于IEEE Trans Med Imaging。 /p p 　　以上研究得到了国家自然科学基金、中科院前沿科学重点研究计划、广东省杰出青年基金、深圳市孔雀计划等项目的资助，以及美国南加州大学、宾夕法尼亚州立大学，英国格拉斯哥大学，东北大学等高校的支持与合作。 /p p 　　论文题目：High Performance Ultrasound Needle Transducer Based on Modified PMN-PT Ceramic with Ultrahigh Clamped Dielectric Permittivity /p p style=" text-align: center " img title=" 01.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/76653693-b0cd-480d-ab1c-d835a6a2f035.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图1.(a)高频超声换能器技术参数对比 (b)高频超声换能器结构示意图和实物图 (c)成像性能测试图 /strong /p p style=" text-align: center " img title=" 02.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/c0246a6c-4345-4ee5-b1a2-fe74a5030a04.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图2.(a-c)编码成像原理示意图 (d)编码成像技术可以大幅度提高血管内超声成像的穿透深度 /strong /p p style=" text-align: center " img title=" 03.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/86bdbf66-cabb-484d-92d3-d2dc22d62b25.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图3.左：延迟激励成像原理示意图 右：眼睛组织超声成像图 /strong /p p style=" text-align: center " img title=" 04.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/90b38fc1-6ef0-4192-83b1-723cacb12d4c.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图4.(a-b)胶囊超声内窥镜设想方案示意图 (b)高分辨率肠道组织超声成像图 /strong /p p & nbsp /p

太赫兹（THz）辐射频率处于电子学和光学频率之间，因此具备多种光电子特性。THz成像作为THz辐射最重要的应用方面，在国防、通信、生物、医学和材料有着巨大应用潜力。THz 时域光谱系统（THz-TDS）被广泛用于角膜含水量测量、角膜瘢痕成像、蛋白浓度检测和细胞标志物检测等。然而受限于衍射极限存在，THz成像分辨率一般被限制在毫米量级。近场光学成像技术使用空间尺度极小探针直接探测样品表面亚波长尺度细节，可有效突破衍射极限，是实现THz超分辨成像的重要路径。目前，根据探针工作方式的区别，THz近场成像技术可分为孔径探针THz近场成像和散射探针THz近场成像。孔径探针THz近场成像方案需要平衡空间分辨率、截至频率和近场耦合效率之间关系，其成像分辨率仍无法突破至nm量级。散射探针THz近场成像分辨率与探针几何结构和探针-样品表面距离有关，截至目前其成像分辨率可以突破至0.3 nm。本文综述了THz超分辨成像的基本原理及最新进展，围绕孔径探针和散射探针两种主流的THz近场成像技术，详述其在成像原理、成像质量与成像分辨率等方面的突破，并对THz超分辨成像做出总结与展望。图1 THz近场成像及其应用场景孔径探针孔径探针THz近场成像主要利用亚波长结构形成THz辐射源或THz探测器在近场范围内扫描样品表面提升成像空间分辨率。依据孔径类型分类，孔径探针THz近场成像共有四种技术路线，分别是物理孔径、动态孔径、人工表面等离子激元和近场天线。物理孔径探针通常为锥形波导，可以将THz辐射局域成亚波长THz辐射源并扫描样品，提升空间分辨率。其优势在于：结构简单制备容易，可根据THz源设计波导几何结构提升THz耦合效率。图2 锥形物理孔径THz近场成像示意图动态孔径THz成像系统主要有两种实现方式。一种是基于光泵浦方案，该方案激发半导体材料形成特定分布的载流子，进而调制THz空间分布。另一种是基于飞秒激光成丝方案，该方案应用光丝对THz辐射强束缚作用，或是应用交叉光丝，形成动态微孔调制THz空间分布。动态孔径技术优势在于，一方面可以和压缩感知技术结合在保证空间分辨率情况下极大提升成像速度，另一方面基于飞秒激光光丝可以进一步提升成像分辨率至20 μm。图3 交叉光丝形成动态孔径实现THz近场成像人工表面等离子激元器件表面具有周期结构，通过改变材料表面等效介电常数实现THz波近场聚焦。常规调制方案包括金属锥形结构聚焦探针、金属周期结构THz超透镜和石墨烯THz超透镜等；其适用波长范围广、聚焦效率高具有一定的应用前景，尽管目前还处于实验室阶段，但是随着THz器件加工技术逐渐发展，相信在不久的将来其实用性会得到提升。图4 人工表面等离子激元器件实现THz近场成像近场THz天线这是一种微型近场THz探测器，优势为在提升空间分辨率同时能够保证时间分辨率，另一方面THz近场天线可以被集成至片上，拓宽了其使用场景。 图5 近场天线实现THz近场成像散射探针散射探针THz近场成像系统，是通过测量探针与样品表面在外场作用下的近场耦合效应反映样品表面信息。其适用于宽谱THz光源，成像空间分辨率与探针几何结构和探针-样品表面间距有关最高可以达到0.3 nm量级。由于背景散射信号强度远大于近场散射信号强度，散射探针THz近场成像系统主要技术难点在于信号收集与提取。目前，较为成熟的近场散射信号提取技术包括：自零差方案、正交零差方案、伪外差方案和合成光学全息方案等。在保障扫描时间的前提下，伪外差方案成像对比度高且具备相位分辨能力，因此被广泛采用。散射探针THz近场成像系统通常使用扫描隧道显微镜或者原子力显微镜作为提供近场条件的媒介，可将探针针尖与样品表面间距精确控制在20 nm范围内。基于扫描隧道显微镜的散射THz近场成像系统优势：1）其空间分辨率最高可以提升至0.3 nm；2）基于扫描隧道显微镜增强隧穿电流原理，可以增强近场散射信号。缺点：扫描隧道显微镜是通过测量针尖与样品表面隧穿电流实时反馈控制针尖与样品表面间距，故此种方案不适用于不导电样品。图6 基于扫描隧道显微镜搭建的近场成像系统及其一维扫描结果图基于原子力显微镜的散射THz近场成像系统原子力显微镜，因其和扫描隧道显微镜类似，具有卓越的空间分辨能力，是搭建散射探针THz近场成像系统的主力设备，同时能够通过检测针尖与样品之间相互作用反馈控制针尖和样品间距，故该系统可以适用于多种样品。图7 基于原子力显微镜搭建的近场成像系统及其扫描结果图散射探针THz近场成像不仅可以将THz成像分辨率提升至nm量级，还可以被应用于检测样品表面载流子运动。与光学波段和红外波段成像技术相比，有掺杂的半导体或者半金属材料对THz波段更加敏感，因此散射探针THz近场成像技术还被应用在nm量级表征载流子数目和分布情况。 总结与展望随着强THz产生技术和高灵敏THz探测技术的不断发展，超分辨THz成像技术得到了长足发展。孔径探针和散射探针THz成像方案各有侧重，在不同领域得到广泛应用。根据以上总结，从应用角度出发对近场THz成像技术作出展望：(1)成像速度。目前大多数超分辨THz成像方案都是采用逐点扫描模式，尽管成像分辨率得到很大提升，但是成像速度较慢。(2)装置集成化与轻量化。高效的桌面式近场THz成像系统能够助力此项技术得以推广。(3)样品多样性。目前，nm量级THz近场成像技术主要被应用于材料学研究，未来可以充分发挥THz辐射优势，将检测样品扩展至生物大分子甚至活体。(4)大范围成像。未来可以在平衡成像质量与成像速度前提下，实现nm量级大范围样品成像。综上所述，本文概括了超分辨近场成像技术的多个技术指标，分别是空间分辨率、时间分辨率、相位分辨能力、成像速度、成像对比度和装置复杂性。在保证空间分辨率的前提下，提升其他技术指标仍然任重而道远。

结构光照明显微镜(SIM)以成像速度快、无需特殊荧光标记和光毒性小等优势，被视为当前最适合活细胞成像的超分辨(SR)技术。经过二十多年的快速发展，SIM在成像理论和应用研究方面都取得了长足进步，但依然有许多普遍存在的棘手问题亟待解决和完善。 　　中国科学院苏州生物医学工程技术研究所李辉团队着眼于解决SIM在实际生物成像应用中的短板，致力于打造“user acknowledgeable”的SIM成像技术和仪器装备，最近在避免结构光参数估计、深度学习图像重构、升级宽场显微镜系统的模块化SIM解决方案等方面取得系列重要进展。 　　长期以来，大多数SIM算法直接或间接遵循标准的Wiener-SIM架构或依赖于其重建结果。Wiener-SIM重建涉及耗时的照明条纹参数估计和伪影敏感的频域去卷积。此前，李辉团队发展了基于“频谱优化”理念的高保真SIM重建技术HiFi-SIM并发表于Light: Science & Applications, 10, 70, (2021)，有效克服了SIM图像中的典型伪影，但HiFi-SIM仍依赖于结构光条纹参数的精确估计。然而，条纹参数很小的偏差就会导致Wiener-based SIM算法产生明显伪影，实践中现有的参数估计方法在很多成像场景中经常难以估计出可靠的条纹参数。更关键地，Wiener-SIM重建假设条纹参数在成像视场内均匀分布，但采集图像的条纹参数不仅依赖于条纹质量还受样本特性影响，因此难以保证全视场中的均一性。 　　针对上述问题，李辉团队的文刚等开发了一种无需估计结构光条纹参数的直接重建SIM算法，direct-SIM (direct reconstruction SIM algorithm)。该方法采用空域直接重建与频域频谱优化相结合的联合重建策略，避免了耗时且麻烦的条纹参数估计，同时采用新型频谱优化策略绕过了伪影敏感的频域Wiener滤波去卷积(图1a)。得益于其局域独立重建的特性，direct-SIM对于包含多组不同条纹的场景依然能够重建高质量SR图像(图1b)。该研究成果以“Spectrum-optimized direct image reconstruction of super-resolution structured illumination microscopy”为题发表于PhotoniX 期刊(中科院1区Top，IF16.5)，其中，文刚副研究员为第一作者，唐玉国研究员和李辉研究员为通信作者。相比于上述基于物理模型的SIM算法，深度学习近年来被广泛用于SIM超分辨图像重建来减少样本光漂白和光毒性。然而，数据驱动的深度学习算法用于预测未经训练的生物结构的可靠性仍饱受质疑。当前，基于深度学习的SIM算法需要对不同生物样本单独训练以达到理想的预测性能，但仍难以可靠地应用于未训练结构的观察。 　　为此，李辉团队进一步发展了一种基于关键帧辅助的动态SIM成像方程，命名为KFA-RET：在动态成像过程中，第1帧SR图像由成像初始采集的完整原始图像通过传统SIM重建算法重建，该高保真SR图像被作为关键帧参与后续重建；随后通过基于深度学习的重构算法KFA-RET实现宽场图像的SR重建。KFA-RET以关键帧结构作为参照并结合生物结构的时间连续性，极大地提高了重建SR图像的质量，同时有效地减少了光漂白和光毒性。此外，KFA-RET对网络未训练过的新生物样本结构也具有很强的迁移能力。该研究成果以“Keyframe-aided resolution enhancement network for dynamic super-resolution structured illumination microscopy”为题发表于Optics Letters，其中博士研究生唐于珺为论文第一作者，李辉研究员为通信作者。为了适应更多不同用户对SIM成像仪器配置的要求，李辉团队在之前开发安装于显微侧边的结构光照明插件(HiFi-SIM-C)的基础上，进一步开发了安装于显微镜后口的结构光照明模块HiFi-SIM-B。可安装于多款国产和进口的倒置荧光显微镜，并且与常规的宽场荧光照明器兼容，具有体积小、稳定性高、安装方便等优点，为实验室原有荧光显微镜进行高性价比的超分辨升级改造提供了更多选择。目前，搭载在国产舜宇IRX60倒置荧光显微镜的HiFi-SIM-B样机在2023年细胞生物学大会展，获得广泛关注。搭载在奥林帕斯IX73手动倒置荧光显微镜的HiFi-SIM-B样机也于近期交付中国科学技术大学生命科学院使用。图3 (a)兼容荧光照明器的显微镜后口结构光照明模块HiFi-SIM-B (b)搭载在国产舜宇显微镜的HiFi-SIM-B在2023年中国细胞生物学第十八次学术大会（苏州）上展出 (c)搭载在奥林巴斯IX73显微镜上的HiFi-SIM-B在中国科学技术大学装机现场及成像效果图。

2023年8月12日，由清华大学蛋白质研究技术中心、生物医学测试中心和中国细胞生物学学会细胞器生物学分会共同举办的为期6天的【第四届活细胞与超高分辨成像高级研讨会】在清华大学生物医学馆圆满结束。参会人员合影8月7-9日的理论研讨部分，来自清华大学、北京大学、中国科学院、中国科学技术大学、北京脑科学与类脑研究中心、西湖大学的十位专家就他们在活细胞、超分辨、单分子成像、透明化、光片成像和图像处理领域的研究和应用做了深入详尽的报告，为参会者带来一场视听盛宴。报告嘉宾及主题除此之外，清华大学也邀请了当前热门技术如空间组学、全息断层、高内涵、荧光寿命等厂家代表进行了成像技术原理和应用的介绍，并围绕超分辨成像、高内涵与活细胞、光片与光声、扫描与转盘共聚焦、图像处理等模块开展了上机操作培训，让参会人员可以实现活细胞与超分辨成像领域的跨越式成长。安捷伦作为清华大学的设备供应商和中国细胞学学会企业会员，深度参与了本届高级研讨会。安捷伦细胞分析事业部产品应用经理王慧，以【活细胞与高内涵成像领域的闪耀新星——CytationC10Technology】为主题介绍了集成化活细胞转盘共聚焦成像系统的原理与应用，通过1活细胞成像过程中如何降低光猝灭/光毒性？2样本量大，筛选速度慢怎么办？3动力学实验，是不是需要熬夜做实验？三个问题，将CytationC10+BioSpa8自动化共聚焦活细胞成像系统的特点、应用和给用户带来的便利性娓娓道来。安捷伦细胞分析产品应用经理王慧做会议报告CytationC10的技术特点吸引了众多参会者到蛋白质研究技术中心影像平台观摩仪器，其中不乏带着样本的老师来体验CytationC10的灵活应用。CytationC10+BioSpa8智能化共聚焦活细胞成像分析系统CytationC10+BioSpa8，能够在一个实验周期内对8块孔板样本相同或者不同实验条件的动力学成像与分析。CytationC10上机实操培训王慧带领上机操作培训的老师们体验了明场观察，Beacon定位，激光聚焦以及共聚焦多色荧光多视野图像拍摄，老师对图像质量和多视野图像拼接结果非常满意，随后，王慧又向老师们演示了图像分析功能，老师们对Gen5软件的直观性、易用性和灵活性给与很高的评价。上机操作的过程中，王慧与老师们还深入探讨了关于活细胞成像标记方法、荧光探针设计和药物筛选等话题。如果您对CytationC10共聚焦细胞成像分析系统和BioSpa自动化孵育器感兴趣，请您扫描下方二维码留下您的联系方式。

广州市明美光电技术有限公司创立于2003年，创始人张春旺曾就职于某国际知名显微镜企业，对于光学显微镜的技术和销售都有深刻的了解。怀揣让中国科学仪器自主化的理想，成立了明美光电，“明美”寓意科技让明天更美好。公司创立之初，主要生产显微镜相机和相关配件，这也是业内对明美光电的主要印象。如今，明美光电已是国家高新技术企业，专注于显微成像产品的研发、生产和销售，致力为显微领域的自动化、智能化、国产化贡献力量，曾获国家创新基金扶持，被认定为广东省显微成像工程技术研究中心。明美光电以成为中国显微成像行业领跑者为愿景，强调差异化竞争，聚焦在荧光成像为主的中高端范围。2009年以来，明美光电在国家资助支持下开始攻坚LED荧光显微镜，并在2010-2015年间连续获得高新技术企业认证，陆续推出旗下多款研究级荧光显微镜。本期“创新100 ”特别对话明美光电，带大家了解这家“潜心躬耕十余载，立志光大国产‘器’”的创新光学显微镜企业。张春旺 总经理 广州市明美光电技术有限公司仪器信息网：公司主推的产品及型号是什么，产品/技术可应用于哪些领域，有哪些典型用户，解决了什么样的实际问题？ 张春旺：明美光电聚焦在中高端的荧光显微镜领域，解决细胞生物学等生命科学研究以及FISH荧光原位杂交癌症检测等医疗领域的需要，同时还有应用于高校、疾控、养殖、金相、工业等领域的产品。比如:电动荧光显微镜MF53-N/MF43-N、研究级荧光显微镜MZX81/MF52-N，具有成像质量高、扩展性能强、简单易用的优势；还有数字切片扫描系统，既是研究级荧光显微镜，也是高速自动化切片扫描仪，一机两用，性能强大。数字切片扫描系统在显微镜配套的相机和光源领域，显微镜四大品牌的高端产品依然强势，但受限于成本，很多实验室还会选择一些中低端产品，使用效果或受到一定影响。明美光电的MSH12/MSX11/MSX2/MS60/MC50-S多款高性能CMOS显微镜相机，覆盖高像素和高灵敏度等不同应用需求，让客户以更低成本实现了理想的成像效果。如同田忌赛马，国产“上等马”对进口“中等马”，便可更胜一筹。MG-120/MG-100/MG-200多款LED显微镜光源，可以搭配徕卡DM2500等四大品牌显微镜，除了寿命可达传统汞灯等热光源的数十倍，还能做到即开即用、无需校准，可极大降低实验人员等待光源预热的几十分钟耗时，并显著降低实验室维护荧光显微镜带来的人力成本，对于客户来说极大提升了效率。四通道光源MG-120无论是荧光显微镜，还是相机和光源，明美光电在国内都有很多典型用户。华中科技大学同济医学院生殖健康研究所章慧平教授课题组所发表的论文“Cardiac developmental toxicity and transcriptome analyses of zebrafish(Danio rerio) embryos exposed to Mancozeb”，揭示了代森锌锰(MZ)暴露诱导斑马鱼心脏发育损伤的分子机制，该研究需要用到荧光体视显微镜看斑马鱼和荧光正置显微镜看斑马鱼切片，如果选择进口品牌，预算仅能够购买一台设备，而选择明美光电则可以两台设备备齐。最终课题组使用了明美光电的研究级正置荧光显微镜MF43-N和研究级荧光体视显微镜MZX81，并对明美光电LED荧光显微镜的易用性和荧光效果表示十分满意。此外，北京大学、清华大学、中国科学技术大学、中南大学、中国疾控病毒防控所、广药白云山制药总厂、南京航天科技研究所等都是明美光电的用户。仪器信息网：与国内外同类型产品相比，您认为公司的主要竞争优势有哪些，增长点在哪里？张春旺：明美光电的主要优势在于荧光成像领域，包括LED荧光显微镜、电动荧光显微镜、荧光光源、荧光附件和高灵敏度相机。明美光电已有非常深厚的积累，因而在产品适配度、方案整合度和使用体验等方面更有优势。比如数显荧光模块，我们已经做到了一个模块有三色甚至四色通道，模块自带屏幕显示波段和光强，自带切换机构和无级调节机构，无需外接控制箱和光源灯箱，而许多同行只能做到一个模块单色或者双色，甚至有些像传统荧光光源一样要外接控制箱。此外，明美光电还在电动化、智能化整合上进行创新，已有纳米级高精度XYZ三轴电动荧光显微镜和具备切片自动扫描功能的数字切片扫描系统，性能可比肩进口品牌，且具有更强的价格优势。除了产品实力，明美光电还具有企业实力。作为一家国家高新技术企业，公司连续11年获守合同重信用企业认证，已通过ISO9001管理体系认证，拥有近百个专利、软著，被认定为广东省显微成像工程技术研究中心。在全国20多个城市均设有服务网点，派驻专业工程师为客户提供完善服务，服务信得过。2021年，国家明确要求医院等机构在一定条件下须采购国产显微镜，这说明国产替代进口的进程已经拉开帷幕，未来还将加速，这对国产企业来说是重大的增长点和利好。未来，明美光电将继续强化LED荧光成像方面的优势，推出更加自动化、智能化的产品，以满足更多客户高端的荧光成像需求。如超高分辨率的成像，以往用户主要购买进口的共聚焦显微镜，未来或替换为明美光电新研发的新型超高分辨率荧光成像产品！仪器信息网：请介绍贵公司当前规模，研发人员和研发投入各有多少，与哪些单位之间有合作？张春旺：明美光电当前全职员工近百人，其中约1/4是研发人员，每年研发投入占年利润的30%以上，以MG-100等LED荧光光源产品类目为例，总研发投入已经达到百万级别。此外，我们还与华南师范大学、暨南大学等单位保持紧密合作，是华南师范大学光学工程合作的硕士联合培养基地、广州医科大学生物工程实习基地，联合研发新型超高分辨率显微镜等产品，目前已有成功的工程样机可以进行超高分辨率观察，产品还在完善中。仪器信息网：贵公司下一步在市场和产品方面有何具体计划?张春旺：明美光电将继续集中力量发展LED荧光相关的产品，同时关注细胞生物学相关领域的进展。前者我们有四通道光源MG-120和液冷光源MG-200，效率、寿命和智能化比以往的宽光谱多通道LED荧光光源MG-100有显著提升，且可以高效接入光纤。后者我们近年推出了如活细胞成像仪MCS11、细胞工厂显微镜MI52-CF和多层细胞工厂成像仪MCF400等针对活细胞成像和新型细胞工厂培养皿的产品。目前还有更紧凑而强大的相关产品正在研发中。仪器信息网：如何看待国产科学仪器的发展前景，未来还有哪些机会值得关注？张春旺：随着国家对自主化创新的要求越来越高，国产仪器将会更大范围取代进口仪器，显微镜看似小众，可是应用到很多领域，做好国产显微镜其实是一个艰难的提升过程，我们希望大家一起努力。仪器信息网：企业当前面临的最大困难或挑战是什么，希望借助“创新100”获得怎样的资源或帮助?张春旺：创新需要大量的资金投入、人员的持续努力和企业的厚积薄发。一个LED荧光光源，看似简单，却是明美光电投入数百万资金、花费几十年研发积累打造的。一个内部结构的小细节，看似不起眼，却是我们调研很多用户、理论分析和实践经验总结的成果。现在市场上有很多明美光电的模仿者，参考我们的设计做方案，又不理解内部细节由来，擅自修改并自以为是完善，结果产品出现问题，不仅影响他们自己的品牌，还可能让客户对国产仪器产品产生总体性质疑，对明美光电也是一种伤害。所以我们需要站出来、喊出来，让大家知道，明美光电不只是做显微镜相机，还在LED荧光显微镜领域做了非常多工作，不仅有自己的研究级荧光显微镜，还有帮助客户升级成荧光显微镜的各种产品和方案。我们希望通过“创新100”让客户了解我们的努力，并且收获更高质量的产品和更良好的体验，建立对国产仪器更强的信心。

华中科技大学课题组3月12日在Nature Methods在线发表研究论文，提出了一种基于深度学习的超分辨荧光显微镜，实现对活细胞的精细动态和相互作用进行快速、三维、长时程地观测。　　细胞的稳态离不开内部多种亚细胞结构的精确分工和协同合作，洞悉细胞内细胞器/蛋白分子的精密运转是一项重要的生命科学研究需求，为揭示发育、疾病等浩瀚生命现象的微观机制提供重要参考。借助荧光显微成像技术，人们得以实现对亚细胞结构的特异性观测，但因光学衍射极限的存在，成像的分辨率被限制在200纳米左右，这大大阻碍了对其精细结构的进一步探究。超分辨荧光显微成像技术的出现，使清晰观测亚细胞结构成为可能，但目前主流的超分辨荧光显微镜需通过多组图像测量来突破光学衍射极限，伴随着显著降低的时间分辨率和剧增的光毒性。对活细胞进行低侵入性、高时空分辨率的精细观测目前依然存在巨大的挑战。　　研究在硬件上提出一种基于双环掩膜（Double-Ring, DR）调控的选择性光片照明方法（DR-SPIM），利用多级调制光的衍射显著抑制光片旁瓣的同时产生厚度仅为450纳米的超薄、静态、消色差光片，提供高轴向分辨率的原始三维图像并大幅度降低成像对活细胞的光毒性。　　在图像处理上，针对原始图像中噪声，衍射极限等多因素耦合造成的复杂降质，研究者们进一步提出各向同性、分而治之（Isotropic Divide-stage-to-process, ID）的计算重建新思路，构建了多段级联的卷积神经网络，先利用局部多级先验知识的分段训练精确模拟成像物理过程，再通过多种损失函数的联合优化对网络进行整体约束，将光学成像中固有的噪声、光学模糊、降采样、非均一性等降质问题联合求解，大幅度提升了算法在应对低信噪比-低分辨率图像时的增强性和精确性。最终，研究团队基于单组带噪、衍射受限的光片图像即实时重建出高信噪比的超分辨图像。　　研究人员表示，光学和算法的软硬联合（IDDR-SPIM），克服了超分辨成像中时间和空间分辨率的相互妥协，无损速度地打破衍射极限，将活细胞三维成像空间分辨率提升到各向同性100纳米的同时实现视频速度的高时间分辨率。　　研究人员进一步实现了GFP标记内质网和RFP标记线粒体结构的同步-三维-动态超分辨成像，捕捉到了内质网调控线粒体分裂的精细三维动态过程，并基于高时空分辨率的数据对内质网与线粒体的三维相互作用进行定量分析。得益于IDDR-SPIM成像极低的光漂白率，研究人员还对Drp1寡聚体调控线粒体分裂或分支的过程进行了持续观测，并分类表征了线粒体附着蛋白和游离蛋白在运动轨迹和速度上的不同。由于蛋白寡聚体较细胞器结构体积更小，包含荧光分子更少，且在三维空间均存在运动，使用传统的超分辨显微镜均难以捕捉，更难以完成长时间观察。　　该研究提出了一种新的光片超分辨显微成像策略，通过多级衍射调控的光片照明成像技术联合分而治之的深度学习单图超分辨算法，大幅突破现有三维超分辨成像的时空分辨率极限，为快速、三维、长时程地观测活细胞的精细动态和相互作用提供了强有力的新工具。　　华中科技大学教授费鹏和张玉慧为共同通讯作者。费鹏课题组博士生赵宇轩、周瑶，张玉慧课题组博士后张朦、博士生张文婷为论文共同第一作者。本研究在基金委重大研究计划培育项目、基金委面上项目、国家重点研发计划、基金委重大仪器研制项目、武汉光电国家研究中心WNLO创新基金的资助下开展和完成。

显微镜一直是生物学研究中的重要工具，随着技术的发展显微镜的分辨率在不断提高。最新的超高分辨率显微镜已经达到了超越衍射极限的分辨率。现在MIT的研究团队通过另一种巧妙的方式达到了同样的目的。 　　研究人员并没有在显微镜上下功夫，而是从组织样本下手，利用一种吸水膨胀的聚合物将组织样本整体放大。这种方法非常简单成本也很低，能用普通共聚焦显微镜达到超越200nm的分辨率。这项发表在Science上的成果，能使更多科学家接触到超高分辨率成像。 　　&ldquo 你在常规显微镜下就可以实现超高分辨率成像，不需要购买新设备，&rdquo 文章的资深作者，MIT的副教授Ed Boyden说，Fei Chen和Paul Tillberg是这篇文章的第一作者。 　　物理放大 　　衍射极限曾经是光学显微镜的最大障碍之一，使其分辨率无法突破200nm，然而这个尺度恰恰是生物学家最感兴趣的。为了克服这个问题，科学家们开发了超高分辨率显微技术，该技术获得了去年的诺贝尔化学奖。 　　然而，超高分辨率显微镜最适合用于薄样本，成像大样本的时间比较长。&ldquo 如果想要分析大脑，或者理解肿瘤转移中的癌细胞，或者研究攻击自身的免疫细胞，你需要在高分辨率水平上观察大块的组织，&rdquo Boyden说。 　　为了使组织样本更容易成像，研究人员使用了聚丙烯酸盐制成的凝胶，这是一种高度吸水的材料，通常用于尿不湿中。 　　研究人员首先用抗体标记想要研究的细胞组分或蛋白，这种抗体不仅连有荧光染料，还能够将染料连到聚丙烯酸盐上。研究人员向样本添加聚丙烯酸盐并使其形成凝胶，然后消化掉起连接作用的蛋白，允许样本均匀膨胀。样本遇到无盐的水之后膨胀了100倍，但荧光标记在整个组织中的定位并没有改变。 　　人们一般用普通共聚焦显微镜进行荧光成像，不过它的分辨率只能达到几百纳米。研究人员通过放大样本，用共聚焦显微镜达到了70nm的分辨率。&ldquo 这种膨胀显微技术能够很好的整合到实验室已有的显微系统中，&rdquo Chen补充道。 　　大样本 　　MIT的研究团队用这种膨胀显微技术，在常规共聚焦显微镜下成像了500× 200× 100微米的大脑组织切片。而其他超高分辨率技术难以成像这么大的样本。 　　&ldquo 其他技术目前可以达到更高的分辨率，但使用起来比较难也比较慢，&rdquo Tillberg说。&ldquo 我们这个方法的优势在于，使用简单而且支持大样本。&rdquo 　　研究人员认为，这一技术对于研究大脑的神经连接非常有用。Boyden的团队将注意力放在大脑研究上，不过这一技术同样适用于肿瘤转移、肿瘤血管生成、自身免疫疾病等研究。

近日，中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室刘红林副研究员课题组在散射定位和成像研究方面取得重要进展。相关成果以“Imaging and positioning through scattering media with double helix point spread function engineering”为题发表于Journal of Biomedical Optics期刊上。散射现象对依靠弹道光传递信息的传统成像技术造成了极大的阻碍。很多领域对透过散射介质实现高分辨成像都有迫切的需求，这促使大量的资源投入到相关研究中，也促进了散射成像技术的发展。目前，主流散射成像技术仅能实现目标的二维成像和相对位置信息的获取，难以三维定位和成像。双螺旋点扩散函数(DH-PSF)可用于超分辨显微成像，并实现三维定位，但应用场景通常是无散射或弱散射环境。迄今为止，尚未有其在散射环境中成像和定位的相关报道。 　　本研究工作系统分析了双螺旋点扩散函数在散射环境下的定位能力，搭建了含有DH-PSF调制模块的显微实验系统，并选用鸡蛋壳膜和洋葱表皮组织作为散射介质进行演示验证。利用DH-PSF的特殊调制图案，通过双高斯拟合定位算法，实现了对两种生物组织中荧光微球进行超分辨成像和定位，定位精度达到十纳米级别。将平台扫描和焦点DH-PSF解卷积相结合可以起到光学切片的作用，不仅实现了荧光微球的超分辨成像，还实现了周围散射介质膜结构的清晰成像。相比于传统的显微技术和DH-PSF超分辨显微技术，改进的DH-PSF 显微可以对散射介质中的目标进行超分辨成像和定位。 　　所提出的方法可为散射介质中或通过散射介质进行更深入、更清晰的可视化提供了一种简单的解决方案，结合荧光染料、纳米粒子、量子点以及其他荧光探针，散射介质内的原位超分辨率显微成像将成为可能。

近期，中国科学院半导体研究所研发的“水睛”水下高分辨率环视摄像机完成了针对水下礁盘的摸底海试工作。海洋观测是开发海洋资源、保护海洋生态的关键技术，受到全球的关注，但是目前海洋生物群落及环境变化监测技术仍无法满足海洋大时空数据获取的需求，特别是深海。光学成像技术可提供高分辨率、符合人眼视觉特征的图像，但是在保障高分辨率的前提下存在视场小的问题，难以实现大范围的海底详查的需求。针对此种情况，半导体所周燕、王新伟及其科研团队研制了水下高分辨率环视摄像机“水睛”，可实现水下高分辨率大视角的光学成像，具备180°下视走航观测和360°原位环视观测两种模式（图1）。本次海试中，“水睛”搭载半导体所海面移动光学试验平台“冲浪者”号（图2），在约1000平方米海域进行了水下高分辨观测，完成了海上走航式观测、定点原位观测等摸底性观测试验，验证了设备具备5900万像素下良好的实时彩色成像功能。图1 水下环视摄像机的下视及环视工作模式（上图下视模式，下图环视模式）图2 搭载冲浪者号走航式观测过程中的“水睛”摄像机此次海试，研究人员利用水下摄像机多次完成了礁盘生态系统的观测，拍摄了大量的珊瑚、海星、贝类、鱼类等，形成了水下光学彩色图像库（图3），可用于海洋光学图像处理、目标识别等算法研究。图3海域美丽的珊瑚、鱼类、海星、砗磲等除珊瑚及鱼类等生物要素外，本次海试中，在海底还发现了生物附着的碗和盘子各一只（图4）。图4 生物附着的盘子和碗此次海试由半导体所和南开大学共同组织完成，除“水睛”摄像机外，还利用多参量海洋水体测量系统完成了海洋温盐深、核素、水体光学衰减系数等海洋水体多物理化学参量采集。相关工作得到了南方海洋实验室、中科院青促会项目的经费支持。 图5 项目团队及设备在海试现场

abbelight3D超分辨成像系统 abbelight是一款模块化的多功能的单分子定位显微镜（SMLM）系统，它独有的DASEY技术能够极大的提高定位精度的同时，还保持在较小的尺寸。该设备具有高度灵活性，能够搭载在绝大多数的倒置显微镜上，并且仅仅需要使用一个C-mount（CCD或CMOS所连接的部位）接口，即可将您的倒置显微镜直接升级为超分辨显微镜。并且改造过程不会破坏原有显微镜系统的光路和功能，不会与其它的显微镜改造相冲突。本设备既在配置上的选择也十分灵活。它既可以作为显微镜的一个升级配件来改造您的显微镜，也拥有完整的超分辨系统。让用户在获得专业的图像质量的同时，享受到最为经济合理的超分辨升级方案。 SAFe 180 超分辨模组 • 成像模式：PLAM、STORM、smFRET、SPT• 光源模式：Epi、TIRF、HILO• 25 nm的XY轴分辨率• 200 × 200 μm2的超大视野• 全自动化控制• 无需高功率激光光源• 可升级SAFe 360大视野3D超分辨模块 SAFe 360 超分辨模组 • 具有SAFe 180的所有功能• 15 nm的XYZ轴分辨率• 一次可同时采集1.2 μm深度图像信息• 最高图像深度：10 μm• 实时漂移矫正• 最高四色同时成像• 活细胞成像模式高精准3D超分辨显微成像模块 加装TIRFPALMSTORMSPTsmFRET...... 兼容ConfocalSpinning-DeskWidefieldSIMSTED Now We See...... 肌动蛋白 细胞足 网格蛋白 线粒体 配套试剂 Smart kitCompatible dyes• 10 doses per box• 200 μL per dose• 30 sec prepartion• 2 months in a fridge• 2 weeks on sample• Phalloidin-AF ® 488, WGA-AF ® 488• AF ® 532, CF ® 532, Cy3b• AF ® 555, CF ® 555, AF ® 568, CF ® 568, Cy5, MemBrite™ 568• AF ® 647, CF ® 647, AF ® 680, CF ® 680, MemBrite™ 640 发表文献列表 1. TADs are 3D structural units of higher-order chromosome organization in Drosophila, Science Advances 2018, Article reference DOI: 10.1126/sciadv.aar80822. Multicolor localization microscopy by deep learning, ArXiv 2018, Article reference arXiv:1807.016373. Primary fibroblasts derived from sporadic amyotrophic lateral sclerosis patients do not show ALS cytological lesions, Amyotrophic Lateral Sclerosis and Frontotemporal Degeneration 2018, Article reference DOI: 10.1080/21678421.2018.14317874. Quantitative mapping and minimization of super-resolution optical imaging artifacts, Nature Methods 2018, DOI: 10.1038/nmeth.46055. Combining 3D single molecule localization strategies for reproducible bioimaging, BioRxiv 2018, Article reference DOI: 10.1101/3857996. Aberration-accounting calibration for 3D single-molecule localization microscopy, Optics Letters 2017, Article reference DOI: 10.1364/OL.43.0001747. Podosome Force Generation Machinery: A Local Balance between Protrusion at the Core and Traction at the Ring, ACS Nano 2017, Article reference DOI: 10.1021/acsnano.7b006228. Failure of daptomycin to kill Staphylococcus aureus: impact of bacterial membrane fatty acid composition, Antimicrobial Agents and Chemotherapy 2018, Article reference DOI:10.1128/AAC.00023-189. Localized Myosin II Activity Regulates Assembly and Plasticity of the Axon Initial Segment, Neuron 2017, Article reference DOI: 10.1016/j.neuron.2017.12.03910. Nuclear pore complex plasticity during developmental process as revealed by super-resolution microscopy, Scientific Reports 2017, DOI: 10.1038/s41598-017-15433-2创新点：abbelight既可以作为显微镜的一个配件将您的显微镜升级至超分辨，也拥有完整的超分辨系统；独有的DAISY技术，使XYZ轴精度达到15nm,超精准定位；拥有200μ m x 200μ m的超大视野，最高可实现四色同时成像！ 3D超分辨成像系统

荧光显微成像技术对人们理解神经科学起了非常关键的作用。而最近一些年出现的各种超分辨显微成像技术和专门的荧光探针能够以超过以往普通光学显微镜的分辨率直接观察神经元亚细胞结构和蛋白质排列。并以直观可视方式揭示了神经细胞骨架组成、分布、运动和膜蛋白信号传导、突触下结构和功能，以及神经元−胶质细胞相互作用。同时超高分辨显微成像技术（Super Resolution,SR,下文中出现SR均指超高分辨率显微成像技术）对于许多自身免疫和神经退行性疾病模型中的分子靶点研究也提供了全新的强大工具。今年春，Werner等科学家在美国化学学会会刊（ACS)上最新发表了一篇综述，比较详实系统介绍了超高分辨率显微技术在神经科学上的最新应用进展。我们在此文基础上进行了编译整理。因文章较长，我们将分三期陆续介绍。本期介绍第一部分。1. 背景介绍成像技术是推动生命科学几乎所有学科基础研究的核心平台。在神经科学领域，近几十年来，共聚焦显微镜技术已成为分析神经组织的标准荧光成像技术。激光扫描共聚焦显微镜对固定的神经元样本进行观察，在扫描水平上提供了三维和多色图像并使单个细胞达到树突结构的分辨率。作为补充，电子显微镜（EM）用于获取神经元和亚区室超微结构的信息，并用于大脑的连通性分析。EM非常适合于神经元突触和囊泡、细胞器和膜构象的结构分析。然而，由于靶向特异性标记方法的局限性，基于EM的复杂样品中蛋白质和特定电子密度特征的识别受到限制。为了进一步理解神经元功能，包括双光子显微镜在内的几种活体视频显微镜应用的发展使神经元细胞培养的活细胞成像、器官型切片培养和动物模型的活体成像成为可能。同时，新的荧光染料、功能探针和荧光蛋白以及光遗传学方法和光驱动（如笼状化合物）不仅可以表征神经元，还可以操纵神经元及其从单分子水平到整个神经系统的相互作用。然而，荧光显微图像中可见细节的水平，即图像分辨率，仍然受到衍射极限的限制。一个多世纪以来，由λ/2NA定义的阿贝衍射极限（λ为波长，NA为显微镜物镜的数值孔径）决定了光学显微镜的分辨率极限，限制了两个位置小于200纳米的细节分辨。在过去的二十年中，超分辨显微镜（SRM）已经发展成为一种非常有效的亚细胞水平荧光成像和分辨细胞器结构的研究手段。SRM现在可以提供远低于常规光学显微镜衍射极限的空间分辨率，从而能够深入了解神经元细胞和组织中蛋白质的空间结构和相互作用。本文综述了超分辨显微镜和荧光标记方法及其在神经科学中的成功应用。我们将首先详细介绍各种SRM方法的基本原理、新的功能型荧光探针和标记技术。接着，我们将回顾SRM如何有助于我们理解神经元亚细胞结构和功能以及神经元−胶质细胞相互作用。此外，我们将概述超分辨率成像方法如何帮助研究自身免疫和神经退行性疾病的病理生理学。最后，我们将介绍这些新的成像方法是如何应用于神经精神疾病相关的人类样本的分析。由于该领域持续快速发展，我们最多只能代表一份中期报告。进一步的创新和新的显微镜方法的发展将使人们对神经系统功能有更详细的了解。 2. 神经科学中的超分辨率成像方法2.1. 光学衍射极限及其对神经科学的影响人类大脑包含超过800亿个神经元，每个神经元由数千个突触连接。因此，它构成了复杂神经元网络。这些网络的主要组成部分，例如突触神经末梢，显示的空间维度接近于光学衍射极限分辨率∼200 nm。释放递质的突触活性区（突触前细胞基质的特化区）的直径通常约为300±150 nm。突触小泡作为递质运输和释放的关键元件，其尺寸平均小10倍，直径为40−50nm。这些递质被释放到宽度为20-50nm的突触间隙中−再结合突触后受体。由于衍射极限的尺寸限制，胞吐机制和跨突触信号在传统的光学显微镜下基本上是无法观测到的，因此需要用提高10倍分辨率的方法进一步研究。（图1）。图1. 兴奋性突触结构组成。左图为兴奋性突触的油画示意图，右图为左图的灰度图像，其中浅紫色圆圈为衍射极限光斑；玫红色圆圈为兴奋性突触囊泡，约40-50nm；绿色为突触后膜AMPA受体，尺寸小于10nm；黄色部分为突触间隙，约20-30nm。 此外，大量参与突触信号传导的不同的分子，位于极小的突触内，造成很高的分子分布密度，这对微观研究具有挑战性。例如，对于较小的突触，兴奋性突触可以包含数百个小泡，对于大型苔藓纤维束突触，可以包含数千个小泡，每个小泡包含多达1万到10万个递质分子。在这些囊泡中，约有10±5个与释放部位对接，释放的递质平均与0−20 个NMDA受体和0−200个AMPA受体结合，而这些突触后受体又被320±130个突触后PSD-95密度蛋白分子环绕。由于加速电子的波长要短得多，因此EM是唯一能够解析突触纳米级结构的方法。然而，虽然传统的EM产生的电子密度图像具有极好的超微结构分辨率，但需要进行固定和靶向特异性标记的制样方法在很大程度上限制了蛋白质识别和神经元追踪。荧光显微镜可以很容易地对蛋白质进行选择性标记，但是受制于可见光的衍射（400−700 nm）使生成的图像无法实现对纳米结构的分析。 2.2.绕开光学衍射极限的光学显微镜方法 20世纪后期，人们开发了新的策略，通过利用物理或化学手段来区分不同荧光团的发射或减少同一时间荧光分子的数量，以尽量绕过衍射极限。减少荧光团的点扩散函数（PSF）的重叠可以通过生成光图案在集合级别以确定性方式进行，或者通过减少同一时间荧光团的数量在单分子水平上以随机方式进行。在下文中，我们将从确定性集合方法开始介绍，该方法将激光扫描共聚焦显微镜（CLSM）的有效空间分辨率推到理论极限。2.2.1. 确定性集合超高分辨率成像方法（Deterministic Ensemble SR-Imaging Methods） CLSM用针孔探测器阵列替换单点探测器，空间分辨率可以提高√2倍。CLSM测量每个扫描位置探测器每个点的荧光信号。在应用适当的算法后，生成分辨率提升的图像。这些所谓的像素重分配方法包括图像扫描显微镜（ISM）、重扫描共聚焦（RSC）、光学光子重分配（OPRA）、AiryScan和即时结构照明显微镜（iSIM）。对于信号检测，使用了诸如CCD相机、光电倍增管阵列、单光子雪崩二极管阵列和六角光纤束等探测器阵列。结构照明显微镜（SIM）在光路中插入光栅，产生与样品干涉的相干光束，生成横向和轴向方向不同的新照明图案。然后可以使用傅里叶变换提取这种新照明图案的信息，从而在所有三维空间中实现空间频率分解和分辨率倍增。SIM对样品制备的要求最低，并且可使用所有常规荧光探针，这些探针具有最低的光稳定性，并且可以很容易地扩展到多色成像。然而，当记录三维或长时间成像时，强烈建议使用光稳定性更高的荧光团。此外，SIM使用更低的激发强度，因此是活细胞SR实验的理想选择。为了获得更高的分辨率，引入了通过图案化饱和或荧光激发或图案化耗损光开关染料的非线性SIM（NL-SIM）。然而对染料开关特性的苛刻要求限制了NL-SIM在常规生命科学实验中的适用性。非线性SIM单位时间内还需要采集更多的图像，因此实际上仅限于2D成像。另一方面，掠入射（GI）-SIM显示了高达每秒266帧的快速超分辨率成像以及100nm分辨率，揭示前所未有的细胞器动力学细节。结构照明的局限性在于其对波长的普遍依赖性、与其他SR成像技术相比的低分辨率以及对系统稳定校准的需要。最后，后处理需要进行先验质量检查以避免伪影,例如由于高背景信号或不充分标记产生的低对比度图像导致的人工蜂窝图案。通过受激发射耗损(STED)显微镜进行超分辨率成像是一种实现更高空间分辨率的成像方法。这里，高斯分布的激发激光束被中空的甜甜圈样的耗损激光束覆盖，使扫描点外围的荧光团返回基态，这导致纳米级焦点区的直径与耗损光束的强度成反比，耗损光束的强度直接转换为STED显微镜的分辨能力：上图公式中λ为波长，n为折射率，α为物镜的收集角，ISTED为STED光束的照射强度，IS为饱和强度。因此，可以通过改变损耗激光强度来调整分辨率，可定制设计分辨率达30−80nm 的显微镜。STED显微成像可通过连续或脉冲激光激发、门控检测。带有脉冲激光的STED显微镜会降低激发能量，从而减少实时成像中的光毒性效应。STED显微镜中的时间门控检测可以去除荧光团光子到达时间前的空间信息，并且可以在较低的平均功率下工作。商品化STED能提供用户友好的高分辨率成像，无需进一步的数据后处理。活体成像，例如活体树突棘动态成像已经很成熟，但快速动态成像仅限于小帧尺寸，因为它仍然是点扫描方法，高激光强度可能会导致光损伤。STED通过应用自适应照明方式Dymin和rescue技术，可以明显减少光损伤。在Dymin STED中，在共聚焦模式下扫描时确定最低可能的STED光束强度。根据样品的标记密度，这将使STED光束强度降低20到100倍。Rescue STED同样通过减少STED激光开放的区域，从而比普通STED减少光漂白接近8倍。STED的另一个限制是对荧光团光稳定性的依赖，因为在高激光强度下会发生明显的光漂白。这影响了动力学的研究和三维图像的获取。值得注意的是，最近通过使用荧光团标记的寡核苷酸（瞬时结合到连接靶蛋白结合探针的互补寡核苷酸）或非结合荧光团来进行细胞STED成像，从而绕过了STED光漂白问题。这两种方法中，基于DNA互补标记的STED成像和超分辨率阴影成像SUSHI分别通过荧光团标记的寡核苷酸和高浓度的非结合和自由扩散的荧光团不断交换来防止光漂白。SUSHI的方法已经成功地用于活体脑片中细胞外间隙和神经肽的结构解析及其动力学的STED成像。如果使用具有毫秒或更长寿命的两种稳定状态的可逆切换荧光团来代替标准荧光团，则STED强度可以显著降低。可逆饱和切换光学线性荧光转换方法（RESOLFT）已通过可逆可切换荧光蛋白（reFPs）实现，并成功应用于活体海马脑片树突棘的超分辨率成像。2.2.2. 随机单分子SR成像方法（Stochastic Single-Molecule SR-Imaging Methods）上述的确定性方法是通过改变激发模式或相位掩膜来暂时控制荧光发射达到超分辨成像，而基于单分子的定位SR显微镜则是随机地在时间上分离单个荧光团的发射。单分子定位显微镜（SMLM）基于单个荧光团的随机激活，使用配备高灵敏相机（EMCCD或sCMOS）的宽场荧光显微镜进行单分子检测，以及精确的位置测定。通过将理想PSF与实际测量的光子分布拟合来进行分子定位。只要信号来自单个发射区，且单个发射区之间的距离大于显微镜能分辨的最小距离，则通过收集更多光子和最小化噪声，定位的标准误差可以任意小。激活和定位过程重复多次，所有定位最终用于重建超分辨率图像。为了确保在成像的任何时候，只有稀疏的小荧光团以其活性荧光形式存在（开启状态），使用了光开关、光转换、光激活或自发闪烁的荧光团。由于定位精度和最终图像分辨率取决于每次检测到的光子数量，通常采用明亮且稳定的荧光团与1 kW/cm2的辐照强度相结合的方式。根据所使用的荧光团不同，SMLM可达到10−50 nm横向分辨率。光激活荧光蛋白（FPs），自2006年以来已用于光激活定位显微镜（PALM），例如在405 nm的激光照射下可从关闭状态不可逆地转换为打开状态的PA-GFP和PA-mCherry 以及可通过适当波长的激光照射从一种波长状态不可逆地转移到另一种波长状态的光转换FPs，例如MEO。此外，还成功地应用了诸如Dronpa之类的光开关FPs，其在不同激发波长的激光照射下可在非荧光和荧光状态之间可逆地切换。对于活细胞应用，使用荧光蛋白的PALM是首选方法。因为在理想情况下，每个感兴趣的蛋白质都可以用荧光蛋白进行计量标记。然而，荧光蛋白比有机染料表现出更低的光稳定性和光子计数，从而降低了定位精度，并且通常需要更长的采集时间。此外，对于PALM成像而言，融合蛋白通常会过度表达，这可能会导致不真实图像，而用转基因变体替代显示野生型表达和功能的自身蛋白仍然具有挑战性。对于细胞内源性蛋白质的标记，通常使用有机染料的免疫标记。SMLM适用的有机染料必须是光开关、光激活或自发闪烁的，以实现单个染料发射的时间分离，但化学计量标记要困难得多。有机染料通常表现出较高的光子计数和光稳定性，从而使定位精度达到5−10nm。花菁染料Cy5和Alexa Fluor 647可以在荧光开启状态（其典型寿命为10 ms）和非荧光关闭状态（寿命为几秒，利用光开关缓冲液，缓冲液包括PBS，10−100mM硫醇，如ß-巯基乙缅（MEA），酶促氧清除剂，可以有/没有激活染料）之间可逆切换，为随机光学重建显微镜（STORM）和直接型STORM（dSTORM）的发展铺平了道路。近年来，应用于（d）STORM的染料已大大扩展，除了菁染料外，还包括罗丹明和恶嗪染料。有趣的是，最近的研究表明，即使是多个标记的抗体在光开关缓冲液中也呈现出类似于单发射的表现，因此适用于dSTORM实验。光活化染料的作用与光活化荧光蛋白相似。也就是说，它们在被光照射或自发激活之前处于非荧光状态。罗丹明衍生物PA-JF549和PA-JF646以及桥环菁染料Cy5B是已成功用于SMLM的光活化染料。此外，在没有光开关缓冲液的水溶液中，硅罗丹明HMSiR等自发闪烁染料也能应用于SMLM。最近，通过图案化照明方式实现更高的定位精度，单个荧光发射区的定位得到了改进。定位精度取决于信号的大小和强度，可以通过测量的PSF标准偏差的平方除以收集的光子数来估计。然而，包括拟合性能、标记密度、标记误差和显微镜漂移在内的其它参数决定了高定位精度是否可以转化为低于10 nm的空间分辨率。此外，到目前为止，因为SMLM方法成像需要昂贵的仪器和成像者具备广泛的专业知识，这在一定程度上阻碍了其广泛应用。2.2.3. SMLM-点累计纳米成像技术（PAINT，Point Accumulation for Imaging Nanoscale Topography）第一代SMLM技术依赖于荧光团的光开关和光激活，其分辨率需要有效地利用荧光团发出的光子数，而PAINT(point accumulation for imaging nanoscale topography)方法使用活的，与目标区域结构短瞬结合的染料。在成像过程中，被漂白的荧光团可以被成像介质中充足的新鲜荧光团不断置换替补。由于游离染料在采集单个图像帧期间在多个像素上快速扩散，因此它们仅显示为模糊背景且不能准确定位，而结合染料显示为PSF且能准确定位。因此PAINT的第一种方法是将荧光染料（如尼罗红）与细胞膜进行非特异性结合，然后进行光漂白和新的结合。此外，基于蛋白质片段的探针被用于单分子定位标记。在最近的一个研究中，将这种方法与传统的基于phalloidin的肌动蛋白标记方法进行了比较。通过引入通用PAINT（uPAINT）使Ni-Tris-NTA与转基因蛋白质上表达的His-Tags更特异结合，并可用于突触间隙成像。uPAINT也可以应用于其它标记方法，如免疫标记（内源性蛋白抗体、纳米抗体如绿色荧光蛋白）或受体配体结合。为了提高PAINT的适用性和特异性，引入DNA-PAINT方法。它使用长度小于10个核苷酸的短的可控的寡核苷酸链（成像链）瞬时标记其靶结合互补寡核苷酸链（对接链）。成像链与对接链的瞬时结合产生明显的闪烁。因此，荧光团开-关状态之间的切换与其光物理性质不直接关联。DNA-PAINT首先在DNA折纸（DNA-origami）上得到验证。DNA折纸是一种自组装的DNA结构（具有已知的大小），通过侧链和荧光团进行结合，并通过宽场显微镜观察。总的来说，DNA-PAINT是一种易于实现的SR成像标记方法，无需特定光物理特性的荧光团。因为探针可以在一轮结合后，从成像介质中置换补充荧光团，从而避免了光漂白。DNA-PAINT的缺点是图像获取时间长，这是由成像链与对接链的结合和解离速率决定的，以及荧光成像链的纳摩尔浓度引起的背景信号。尽管通过使用优化的DNA序列和缓冲条件，以及使用串联的周期性DNA结构域或通过短肽的卷曲螺旋相互作用（称为“Peptide-PAINT”），可以加快采集速度，但还是要利用全内反射荧光（TIRF）（仅限于对靠近盖玻片结构进行成像的特点），才能更好地减少成像链的背景信号。另一方面，基于DNA的探针提供了序列成像复用的明显优势，如Exchange PAINT中所述，已成功用于小鼠视网膜切片中多个结构的成像（图2）。Exchange PAINT的概念也被推广到dSTORM、STED、SIM和更传统的衍射限制的宽场和共聚焦荧光显微镜。最近，通过一种称为PRISM(probe-based imaging for sequential multiplexing)的基于DNA-PAINT的成像方法，实现了高达10个神经元蛋白质的分辨率约为20nm的多通道成像。该方法使用了低亲和力成像探针，该探针与突触、肌动蛋白和微管一抗上的对接链结合。图2 原代神经元中多个神经元靶点的多标Exchange-PAINT成像。（A）DNA-PAINT顺序成像的四种突触蛋白的超分辨图像：圆圈表示漂移校正的基准点；（B）为（A）中不带*的感兴趣区域的高放大倍率图和超分辨图像。（C）为（A）中带*的感兴趣区域的超分辨结果及单通道图像。2.2.4. 定量SMLM如果每个目标分子都可以单独标记和定位的话，与所有其他超分辨率成像技术相比，SMLM还可以提供有关分子分布和分子绝对数的单分子信息。然而，内源性蛋白质的定量免疫标记仍然是一个挑战，并且多标记抗体的不同定位数目也会使数据解释复杂化。另一方面，达到内源性表达水平比较困难，另外FPs蛋白成熟缓慢也同样会令定量化困难。然而，可以通过设计专门的对照实验估计拷贝数，并提取出有关生物目标结构分子的真实信息。借助合适的算法，SMLM可以提供有关拷贝数、聚类、共定位和复杂化学计量的数据，用于定量模型的生成和模拟。此外，还可以通过将突触结构信息与其功能关联来实现量化，例如膜片钳神经元的生物细胞素标记。例如，通过对链霉亲和素标记后膜片钳神经元进行STORM成像，结合CB1受体的免疫标记，然后在GABA能的海马轴突终端内定量，研究了内源性大麻素信号。本研究发现，与树突投射型中间神经元相比，胞周投射型中间神经元具有更高的CB1受体密度和更复杂的活动区。通过免疫标记和dSTORM研究了黑腹果蝇神经肌肉连接处内源性Bruchpilot（Brp）分子的数量。利用抗体滴定实验，确定了野生型神经肌肉连接处活性区细胞基质中Brp蛋白的数量为137个，其中四分之三以约15个七聚体簇状排列结合从相同组织样本记录的电生理数据，研究Brp如何组织控制活动区功能。利用DNA纳米结构作为校准，每个活性区Brp蛋白的数量估计通过定量DNA-PAINT（qPAINT）实验证实。此外，定量dSTORM实验表明，每个活性区Brp蛋白的数量和分布受突触标记蛋白-1的影响，这说明突触活性区递质释放的复杂性。在最近的一项研究中，使用Alexa Fluor 532和Alexa Fluor 647免疫标记的双色dSTORM已用于小鼠小脑平行纤维活性区中代谢型谷氨酸受体4（mGluR4）的定量研究（图3）。该研究还使用抗体滴定实验估计每个活性区平均包含约35个mGluR4分子，并排列在小纳米结构中。此外，mGluR4通常在munc-18-1和CaV2.1通道附近被发现，这支持了mGluR4与这些蛋白质相互作用以调节突触传递的观点。图3小鼠脑片中代谢型mGluR4受体定位定量双色dSTORM。上图：mGluR4和Bassoon免疫染色的小脑冠状切片的dSTORM图像，作为活性区参考。与宽场显微镜结果的比较。（A）DBSCAN聚类算法定义了近距离的En face活性区表面积（灰色）和mGluR4信号（品红）。（B）活性区大小的频率分布直方图（C）mGluR4信号到突触和突触外区域的映射。（D）通过Ripley H函数分析评估Bassoon和mGluR4的聚集分布。与随机分布的分子（蓝色、灰色）进行比较。虚线表示Ripley分析的最大值。这些研究显示了定量SMLM在神经科学研究中的潜力。可以预见，定量SMLM的进一步发展将为突触前和突触后蛋白质的功能关系，及其组织和结构的研究提供更有价值的信息。2.2.5. 组织三维（3D）SMLM虽然SMLM方法实现了仅几纳米的非常高的水平定位精度，但它需要特殊的方法来打破图像平面上方和下方PSF的对称性，来实现高轴向定位精度。实现高轴向定位精度的两种方法是PSF重塑和多焦面检测，通常用于在3D中精确定位荧光团。在SMLM中最常用的方法是通过在成像路径中插入单个柱面透镜从而不对称地扭曲PSF，利用光学像散原理来实现三维定位。基于像散方法的3D dSTORM技术还可以与光谱拆分相结合，对COS-7细胞中的网格蛋白表面小窝成像。像散引起的畸变程度由荧光团的轴向位置决定，因此可用于轴向位置计算。例如，3D散光SMLM已用于确定抑制性突触后密度区gephyrin蛋白和受体复合物的分布和拷贝数，或突触前活动区和突触后密度区各种成分的空间关系。采用双物镜像散成像方案，通过3D SMLM研究组织中肌动蛋白、血影蛋白和其他相关蛋白的结构，发现这些蛋白在轴突中形成190nm的周期性环状结构。替代方法包括使用相位掩模、变形镜实现双螺旋、四足或鞍点PSF重塑，和双焦面成像方法实现更大的轴向范围，并已成功应用于不同的应用中。为了在2D和3D中定位单个荧光发射区，已经开发了不同的算法和软件工具。在最近的一次综述中，列出了不同3D SMLM方法获得的水平和轴向分辨率，以供比较高30倍。此外，使用NHS染料对所有蛋白进行标记，然后进行迭代ExM，可以对高蛋白密度的结构或细胞器（如线粒体），实现与EM相比具有更高对比度的超微结构细节。为了在分子尺度上进行成像，ExM与SMLM方法（如dSTORM）相结合是一个理想的选择。然而在含有硫醇和盐的传统光转换缓冲液中，会发生荷电氢凝胶收缩。可通过使用低离子强度缓冲液或加入中性溶液使凝胶稳定以避免收缩。另一种策略是使用自发闪烁的荧光团（如HMSiR）在水中进行SMLM。通过Ex-dSTORM实现分子分辨率的关键是膨胀后标记，这增加了表位可及性，从而提高了标记效率并减少了标记错误。Ex-dSTORM超分辨成像已成功应用于原代细胞和神经元中微管和中心粒结构的解析。

一、仪器描述旁路测试台BBT143用于测量旁路气体中的油浓度。旁路测试台BBT143是一个可移动测量系统，测量曲轴箱出气（旁路）中油滴浓度。它由GMS141重量方法与光度计测量方法结合，能够有效且节约时间记录发动机的油耗量。对于压力补偿，一个风机可以补偿测量系统的压力损失。另外,光度计PAP612可以检测管道中的油膜，喷油等。二、仪器特点? 节约时间，在宽浓度范围内可重复检测旁路中油雾浓度。? 与发动机实验台集成? 最高达到旁路的全流量300l/min? 可以进行压力补偿? 腔体加热避免冷凝? 光度计两波段测量，精度高? 易于使用和快速调试三、仪器应用? 测量发动机实验台旁路（Blow-by）的油雾浓度? 评价油雾分离器? 在线监测油雾浓度创新点： 发动机曲轴箱中油雾废气主要以气溶胶形式存在，这些油雾废气不仅影响发动机的寿命，而且还污染了进气，从而增加了汽车污染物排放。 目前在国内测量曲轴箱通风系统中油雾浓度都基于计重法，这种重量法有如下几点不足。一、过滤器没有保温。因为油雾气溶胶中不可避免的的含杂有水蒸气和少量未燃尽的汽油，如遇冷，水蒸气和汽油会凝结，从而影响测量结果。二、没有旁路。发动机在达到稳定工况之前需要一段时间，没有旁路作为调节，过滤器上收集的就不全是稳定工况的油雾气溶胶。三、实验终止条件不确定。不同发动机，甚至同一发动机在不同负载和转速条件下油雾排放浓度差异很大，无法事先确定，进而无法确定实验终止时间。四、影响发动机工作。随着实验进行，机油加载，过滤器压力损失增加，会对发动机的运行造成影响。五、发动机油谱图完成需要一周甚至更长的时间。 Topas最新研制的曲轴箱窜气浓度测试系统，BBT-143采用重量法和光学测试原理相结合的原理研制而成；光学在线测量方法在测量曲轴箱油雾排放方面具有极大优势。在发动机试验台架上，光学方法测量发动机闭式曲轴箱通风系统油雾浓度排放谱图（机油消耗量），能够显著缩短试验时长。根据测试结果，可以进一步优化活塞、增压器，通过设置油雾分离器上下游测量点，可以分析油雾分离器的实际工作效率。 曲轴箱窜气浓度测试系统 TOPAS

3D单分子荧光成像系统 abbelight SAFe360是一款基于单分子定位的显微成像（SMLM）的3D单分子成像系统，它独有的DAISY技术整合了散光技术和超临界角光技术，能够极大的提高定位精度，达到最高的xyz同时15nm的定位精度，可以提供清晰度最高的三维的亚细胞结构图像，最高同时四色成像观测，可以实时研究不同的结构功能蛋白的共定位信息，在单分子水平研究分子动力学反应以及细胞间的相互作用等。3D单分子荧光成像系统-SAFe 360 设备参数 + 成像模式：PALM、STORM、PAINT、smFRET 、SPT+ 光源模式：Epi、TIRF、HILO+ 最高分辨率：15 nm的XYZ轴分辨率+ 超大视野：200 × 200 μm2的视野+ 一次可同时采集1.2 μm深度图像信息+ 最高图像深度：10 μm+ 实时漂移矫正+ 最高四色同时成像+ 活细胞成像模式 加装TIRFPALMSTORMSPTsmFRET...... 兼容ConfocalSpinning-DeskWidefieldSIMSTED Now We See...... 3D线粒体结构核孔复合物老鼠海马神经元微管蛋白网络 配套试剂 Smart kitCompatible dyes• 10 doses per box• 200 μL per dose• 30 sec prepartion• 2 months in a fridge• 2 weeks on sample• Atto 488, WGA-AF® 488• AF® 532, CF® 532, Cy3b• AF® 555, AF® 594, CF® 555, AF® 568, CF® 568, Cy5, MemBriteTM 568, TMR• AF® 647, CF® 647, AF® 680, CF® 680, MemBriteTM 640, Actin-stain 670, SiR647 发表文献列表 [1] Cabriel, Clément, et al. "Combining 3D single molecule localization strategies for reproducible bioimaging." Nature communications 10.1 (2019): 1980.[2] Woodhams, Stephen G., et al. "Cell type–specific super-resolution imaging reveals an increase in calcium-permeable AMPA receptors at spinal peptidergic terminalsas an anatomical correlate of inflammatory pain." Pain 160.11 (2019): 2641-2650.[3] Belkahla, Hanen, et al. "Carbon dots, a powerful non-toxic support for bioimaging by fluorescence nanoscopy and eradication of bacteria by photothermia." Nanoscale Advances (2019).[4] Denis, Kevin, et al. "Targeting Type IV pili as an antivirulence strategy against invasive meningococcal disease." Nature microbiology 4.6 (2019): 972.[5] Szabo, Quentin, et al. "TADs are 3D structural units of higher-order chromosome organization in Drosophila." Science advances 4.2 (2018): eaar8082. [6] Boudjemaa, Rym, et al. "Impact of bacterial membrane fatty acid composition on the failure of daptomycin to kill Staphylococcus aureus." Antimicrobial agents and chemotherapy 62.7 (2018): e00023-18.[7] Culley, Sian, et al. "Quantitative mapping and minimization of super-resolution optical imaging artifacts." Nature methods 15.4 (2018): 263.[8] Berger, Stephen L., et al. "Localized myosin II activity regulates assembly and plasticity of the axon initial segment." Neuron 97.3 (2018): 555-570.[9] Cabriel, Clément, et al. "Aberration-accounting calibration for 3D single-molecule localization microscopy." Optics letters 43.2 (2018): 174-177. [10] Bouissou, Ana?s, et al. "Podosome force generation machinery: a local balance between protrusion at the core and traction at the ring." ACS nano 11.4 (2017): 4028-4040. [11] Sellés, Julien, et al. "Nuclear pore complex plasticity during developmental process as revealed by super-resolution microscopy." Scientific reports 7.1 (2017): 14732.[12] Bourg, Nicolas, et al. "Direct optical nanoscopy with axially localized detection." Nature Photonics 9.9 (2015): 587. 创新点：SAFe 360是一款基于单分子定位的显微成像（SMLM）的3D单分子成像系统。它独有的DAISY技术整合了散光技术和超临界角光技术，能够极大的提高定位精度，达到最高的xyz同时15nm的定位精度，可以提供清晰度最高的三维的亚细胞结构图像，最高同时四色成像观测，可以实时研究不同的结构功能蛋白的共定位信息，在单分子水平研究分子动力学反应以及细胞间的相互作用等。 3D超分辨成像系统

随着生命科学研究的逐步深入，现有的共聚焦显微镜级别分辨率（约200 nm）已不能完全满足细胞器和分子水平上的研究。尽管电子显微镜能达到纳米级的分辨率，能够观察到细胞内部囊泡、线粒体等细胞器的定位，但是由于缺乏特异性的探针标记，不适合定位单个蛋白分子，也不适合观察活细胞的动态变化过程，不能满足现有的科研需求，因此超高分辨率荧光显微镜成为许多研究者的首选。LiveCodim模块化超高分辨率共聚焦显微镜近年来，各大显微镜厂家纷纷推出具有不同特点的超高分辨率显微成像系统，但是除了整机的解决方案，多功能的超分辨升级模块也是众多实验室在选择超分辨系统的一大趋势。基于这一需求，法国Telight公司推出了一款模块化超高分辨率共聚焦显微镜—LiveCodim。LiveCodim模块化超高分辨率共聚焦显微镜LiveCodim通过独有的锥形光衍射成像技术实现了实时超高分辨率成像，以结构光扫描成像的方式实现了宽场、共聚焦和超高分辨率成像三合一的模式（图一），适用于不同的观测体系，横向分辨率可以达到120nm，LiveCodim模块能够适配绝大多数的倒置荧光显微镜。升级后的超高分辨率显微镜不会破坏原有显微镜的功能，可以节约用户的预算与空间，扩展原有成像系统的功能，为实时活细胞超分辨观测提供一个性价比最高的解决方案。图一 LiveCodim宽场、共聚焦、超分辨模式下观测细胞骨架LiveCodim模块基于锥形光衍射技术实现超分辨成像，分辨率高达120 nm，z轴观测深度高达50 μm，可以用于观测诸如细胞骨架，线粒体，溶酶体等细胞器结构，蛋白分布与定位关系以及细胞器动态变化，小分子转运和细胞分裂等非常精密的动力学过程，实现x，y，z，时间序列，多通道的实时超分辨成像。适合观测细胞器结构，全细胞或者是切片类不同样本，进行固定细胞或者活细胞成像。可以广泛的应用于神经生物学、细胞生物学、免疫学、病毒学等不同的生命科学领域。如图二，为三种不同成像模式下观测线粒体的动态变化过程。LiveCodim系统的锥形光衍射成像技术具有低光毒性的特点，普通的荧光样品即可进行成像观测，无需特定荧光染料，制样要求简单，可以进行长时间观测，通过z-stacking功能可以实现多通道深度成像，如图三为细胞分裂的三维多通道成像效果展示。图二 不同成像模式下观测线粒体的动态变化图三 细胞分裂的三维多色成像高端显微镜技术发展四大趋势目前的光学显微镜从单分子，细胞器，细胞乃至组织，器官不同的层次都有不同的成像观测技术与手段，光学显微成像系统的发展方向大致可以分为分辨率、成像深度、成像速度和多模态等几个方面。在分辨率角度上，Min-Flux技术（超高分辨率显微技术，有人称其为“诺奖之后的超分辨技术”）可以实现最高1-2 nm的横向分辨率，但是仍受到样品类型各方面因素的影响，应用相对受限。因此基于现有的单分子定位，结构光照明，共聚焦或者光片成像等不同技术的分辨率进一步突破仍是不同技术的发展趋势之一。同时，基于现有的技术，进一步提高成像速度，拓宽成像深度，将超分辨率成像从细胞层次提升到组织层次的成像也是一大方向。此外，随着机器学习的能力加强，通过不同的有效的机器学习的方法提高复杂体系的成像效果和图像质量也是诸多学者和公司的重点研究方向。除了光学显微成像系统本身，诸如光电联合等多模态的成像系统也是未来的进一步发展趋势。

一、测试原理粒子束成像设备如SEM、FIB等，成像介质为被聚焦后的高能粒子束（电子束或离子束）。以扫描电镜（SEM）为例，通过光学系统内布置的偏转器控制这些被聚焦的高能电子束在样品表面做阵列扫描动作，电子束与样品相互作用激发出信号电子，信号电子经过探测器收集处理后，即可得到由电子束激发的显微图像。图1：偏转器的结构示意（左）；电镜图像（右）基于以上原理，一台粒子束设备在进行显微成像时，其分辨能力与下落至样品表面的粒子束的束斑尺寸相关，束斑的尺寸越小，扫描过程中每个像元之间的有效间距即可越小，设备的分辨本领越高。当相邻的两个等强度束斑其中一个束斑的中心恰好与另一个束斑的边界重合时，设备达到分辨能力极限（图2）。图2：分辨能力极限示意图不考虑粒子衍射效应时，经聚焦后的粒子束截面可视为圆形（高斯斑），其束流强度沿中心向边缘呈高斯分布（图3）。以扫描电镜为例，在光学设计和实验阶段，通常使用直接电子束跟踪和波光计算（direct ray-tracing and wave-optical calculations）方法，来获得聚焦电子束的束斑轮廓。该过程是将电子束的束流分布采用波像差近似算法来计算图像平面上的点展宽函数PSF（Point Spread Function），基于PSF即可估算出包含总探针电流的某一部分（如50%或80%）的圆的直径，从而得到设备的分辨能力水平。图3：高斯斑的截面形状和强度分布示意图但是在设备出厂后，由于粒子束斑尺寸在纳米量级，无法直接测量，因此行业通常使用基于成像的测试方法，测试粒子束设备的分辨能力。 锐利物体边界的边界变化率法是行业目前达到共识的测试粒子束斑尺寸的方法，即使用粒子束成像设备对锐利物体（通常是纳米级金颗粒）进行成像，沿图像中锐利物体的边缘绘制亮度垂直边缘方向的变化曲线，并选取曲线上明暗变化位置一定比例对应的物理距离，来表示设备的分辨率（图4）。为了保证测试准确性，可以在计算机帮助下取数百、数千个锐利边界的亮度变化率曲线求取均值，以获知设备的整体分辨能力。图4：金颗粒边界测量线（上图红线）；测量线上的亮度变化（下左）；取多条测量线后得到的设备分辨率示意（下右）边界变化率曲线上亮度25%-75%位置之间的物理距离d，可以近似认为是粒子探针束流50%时所对应的粒子束斑直径，在粒子束成像设备行业通常用此距离d来最终标识设备的分辨能力。图5：边界变化曲线与高斯斑直径对应示意图二、测试方式「 样品的选择 」金颗粒通常采用CVD或者PVD等沉积生长的方法获得，由于颗粒形核长大的过程可以人工调控，因而最终得到的金颗粒直径的大小可以被人工控制，所以视不同用途，金颗粒的规格也不同。以Ted Pella品牌分辨率测试金颗粒为例，用于SEM分辨率测试的标准金颗粒有五种规格，其中颗粒尺寸较小的高分辨、超高分辨金颗粒（如617-2/617-3）通常用于测试场发射电镜的分辨能力；颗粒尺寸较大的金颗粒（如617/623）通常用于测试钨灯丝或小型化电镜的分辨能力，详细的颗粒尺寸和适用设备见图6。测试时，不合适的金颗粒选择无法准确反映一台电镜的分辨能力。图6：Ted Pella品牌金颗粒规格及适用机型「 SEM光学参数的设置 」分辨率的测试旨在测试设备在不同落点电压下的各个探测器的极限分辨能力，因此，与电子光学相关的成像参数设置需要注意以下内容：（1）视场校准：保证放大倍数、视场尺寸的准确；（2）目标电压：这里特指落点电压，即电子束作用在样品上的真实撞击电压；（3）探测器：不同探测器收取信号的能力不同，因此获得图像的极限分辨能力不同，因此都要测试，通常镜筒内探测器ETBSE；（4）光阑/束斑：通常在每个电压下使用可以正常获得图像的最小光阑（以获得极限分辨能力）；（5）工作距离：通常在每个电压下使用可以正常获得图像的最小工作距离（以获得极限分辨能力）。「 SEM图像采集条件 」（1）合理的测试视野/放大倍数测试时，所选用的测试视野（放大倍数）需要根据设备的分辨能力做出调整，一般放大倍数取每个像素的pixel size恰好与真实束斑尺寸接近即可。比如：对于真实分辨能力约1.5nm的设备，调整放大倍数使屏幕上每个像素对应样品上的真实物理尺寸为1.5nm，即在采集1024*1024像素数的图像进行测试的前提下，选择不大于1024*1.5nm≈1.5um的视野进行测试即可。表1：分辨率测试的FOV及放大倍数估算表（2）合理的亮度、对比度采集金颗粒图像时，亮度和对比度的选择也需要合理，也就是通常所讲的不要丢失信息。在不丢失信息的前提下，图像亮度对比度稍微偏高或偏低，只要边缘变化曲线的高线和低线均未超出电子探测器采集能力的上限或者下限，曲线虽然在强度方向（Y方向）出现的位置和差值有所变化，但距离方向（X方向）及变化趋势均不改变，因此使用25%-75%变化率对测量出来的分辨率数值d基本没有影响（图7）。然而，当使用过大的亮度、对比度设定后，当边缘变化曲线的高线和低线至少一边超出电子探测器采集能力的上限或者下限，再使用25%-75%变化率对测量出来的分辨率数值d就不再准确，这时测出的分辨率数值无效（图8）。图7：合理的亮度对比度及边界变化率的曲线图8：不合理的亮度对比度及边界变化率的曲线三、总结基于上述图像学进行的分辨率测试，是反映粒子束设备整体光学、机械、电路、真空等全面综合性能的关键手段。该测试在设备出厂交付时用于验证设备的性能指标，在设备运行期间不定期运行该测试以关注分辨率指标，可以快速帮助使用人员和厂商工程师快速发现设备风险，从而及时制定维护、维修方案，以延长设备的稳定服役时间。 钢研纳克是专业的仪器设备制造商，同时提供完善可靠的第三方材料检测服务、仪器设备校准服务，力求在仪器设备产品的开发、生产、交付、运行全流程阶段遵循行业标准和规范，采用统一的品质监控手段，保证所交付产品品质的稳定可靠。参考文献[1] J Kolo&scaron ová, T Hrn&ccaron í&rcaron , J Jiru&scaron e, et al. On the calculation of SEM and FIB beam profiles[J]. Microscopy and Microanalysis, 2015, 21(4): 206-211.[2] JJF 1916-2021, 扫描电子显微镜校准规范[S].本技术文章中扫描电镜图像由钢研纳克FE-2050T产品拍摄。

近日，中国科学院近代物理研究所建成了兰州高能电子成像实验平台（HERPL），基于该平台的成像分辨率达到高能电子透射成像领域的最好水平。高时空分辨的成像技术是惯性约束核聚变和高能量密度物理研究亟待解决的关键诊断问题。高能电子成像提高了探测束的穿透能力、增大了成像视场、提升了系统时空分辨率，将为高能量密度物质诊断提供一种实用的新型诊断方式。高能电子成像项目获得了中国科学院国际合作局国际伙伴计划对外合作重点项目和装置研发项目、国家基金委重点项目、国家重点研发计划政府间合作重点项目的资助，并得到了清华大学、西安交通大学以及国际同行的支持。项目组在深入研究高能电子成像理论的基础上，进行了高能电子成像关键技术攻关，建成了国际首台高能电子成像专用装置——兰州高能电子成像实验平台，取得了高能电子透射成像领域最好的空间分辨能力（小于1μm），能够满足高能量密度物质空间分辨诊断的需求。此外，在平台的研制过程中培养了一支年富力强的电子成像研究团队，加深了与国内外研究同行的合作交流，提升了我国在该领域的国际影响力。HERPL的建成将为国内新型在线实时诊断技术和实验物理领域提供良好的技术支持。基于热阴极微波电子枪的兰州高能电子成像实验平台（研究团队供图）成像结果：分辨率1μm，为目前高能带电粒子成像领域最好的分辨能力（研究团队供图）

华东师大精密光谱科学与技术国家重点实验室曾和平教授与黄坤研究员团队在中红外三维成像领域取得进展，发展了宽视场、超灵敏、高分辨的中红外上转换三维成像技术，获得了单光子成像灵敏度与飞秒光学门控精度，可为芯片无损检测、远程红外遥感和生物医学诊断等重要应用提供有力支撑，相关成果以“Mid-infrared single-photon 3D imaging”为题于2023年6月9日在线发表于Light: Science & Applications。华东师大为论文的第一完成单位，博士研究生方迦南为论文第一作者，曾和平教授和黄坤研究员为共同通讯作者。激光三维成像技术具有成像分辨率高、测量距离远、探测信息丰富等优点而被广泛应用于自动驾驶、卫星遥感、工业生产检测等众多领域。特别是，中红外波段位于分子指纹光谱区，涵盖多种官能团吸收峰，能够对三维目标进行化学特异性识别，在无损伤物质材料鉴定、无标记生物组织成像，以及非入侵医学病理诊断等领域备受关注。此外，该波段包含多个大气透射窗口，且相较于近红外光有更好穿透烟尘、雾霾的能力，在形貌测绘与遥感识别等方面具有独特优势。长期以来，如何实现趋近单光子水平的探测灵敏度都是中红外三维成像领域的国际研究热点，对于促进其在低光通量、光子稀疏的微光探测场景下的应用具有积极意义。然而，单光子水平的激光三维成像长期以来仅局限在可见光/近红外波段，主要制约因素在于中红外波段缺乏高探测灵敏度与高时间分辨率的光子探测与成像器件。近年来，随着红外器件工艺精进与新材料涌现，中红外探测器性能得到了长足发展，但依然面临着增强灵敏度、提升响应带宽、扩大像素规模、提高工作温度等亟待解决的难题。中红外三维测量可以采用光学相干层析、光热成像、光声成像等技术方案来实现，但往往需要逐点扫描，无法单次获取高性噪比的大面阵成像。因此，实现大视场、高分辨的中红外单光子三维成像仍颇具挑战。图3：中红外单光子三维成像装置图为此，华东师大研究团队发展了基于高精度非线性光学取样的中红外上转换测控技术，实现了超灵敏、高分辨、大视场的中红外三维成像，展示了单光子探测灵敏度、飞秒门控时间精度以及百万像素宽画幅。具体而言，研究人员采用非线性光学和频过程将信号波长高效转换至可见光波段，利用高性能硅基相机即可实现红外成像，从而规避了现有红外焦平面阵列灵敏度不足的技术瓶颈。同时，该上转换成像系统采用同步脉冲泵浦方案，可将背景噪声限制在极窄时间窗口内，结合精密频谱滤波可以有效提升探测信噪比，进而实现单光子水平的成像灵敏度。此外，研究人员沿用课题组此前发展的非线性广角成像技术[Nature Commun. 13, 1077 (2022)]，通过单次曝光即可获得大视场成像，免除了逐点机械扫描过程，大幅提升了成像速度。图4：中红外三维立体成像，被测信号强度约为1光子/像素/秒进一步，研究人员采用超快光学符合门控技术，精确测量中红外信号的相对飞行时间，从而得到被测物体表面的形貌信息。该时间飞行成像系统的时间分辨能力取决于光学脉冲宽度，可以达到飞秒水平的时间标记精度，通过高速延时扫描与宽场全幅采集，对被测场景进行快速时域切片，进而反演出目标界面的反射率、透射率以及材料的吸收率、折射率、色散量等丰富信息。图4展示了多角度中红外照明下三维数据信息融合重构出的被测目标立体形貌，其中被测信号强度约为1光子/像素/秒。图5：时空关联去噪算法，信号和噪声水平分别约为0.05和1000光子/像素/秒 在稀疏光子场景中，有效信号往往被淹没在严重的背景噪声中，仅从强度信息通常难以识别被测目标。为此，如何有效地区分信号和噪声光成为单光子成像的关键难点。为模拟极低照度、高噪声场景，该研究团队将红外信号衰减至0.05光子/像素/秒，对应的信噪比低至1:20000。如图5a-c所示，传统强度峰值识别算法并不能有效甄别信号。在主动成像中，成像系统接收的信号光子在时-空域上具有一定的连续性，而背景噪声光子则会随机分布在整个时间轴与空间像素点上。 基于该特性，研究人员发展了精确、高效和鲁棒的点云去噪算法，通过关联增强空间相邻像素与相邻时间帧的强度，有效提取与甄别信号光子，进而实现高背景噪声下的中红外单光子三维成像（图5d-i）。 所发展的中红外三维成像技术具备高灵敏与高分辨的独特优势，结合该波段优越的抗散射干扰能力，对于复杂环境下的红外场景恢复具有重要意义，可以发展出中红外散射成像与中红外非视域成像。此外，通过调谐中红外信号波长，可以实现四维高光谱成像，可为材料检测、无损探伤、生物成像等创新应用提供有力支撑。 近年来，曾和平教授与黄坤研究员课题组在红外单光子测控方面开展了系列创新研究，先后发展了中红外非线性广角成像 [Nature Commun. 13, 1077 (2022)]，中红外单光子单像素成像[Nature Commun. 14, 1073 (2023)]，以及高帧频中红外单光子光谱 [Laser Photonics Rev. 2300149 (2023)]等。相关工作得到了科技部、基金委、上海市、重庆市与华东师大的资助。