凝胶成像系统选购

如何挑选凝胶成像系统？

Introduction

过去，研究人员为了确保凝胶结果完美需要进行辛苦的工作：通过不断重复进行保存凝胶，或者凝胶存档（a record of the gel）的工作，在记录他们辛辛苦苦得来的凝胶结果上花费了许多时间和精力。然而今天的我们已经不再需要如此手工化的操作了，我们可以利用许多商品化的凝胶成像系统快速而准确的记录下实验结果，并且可以方便地获得分析和组织实验的数据。而且凝胶成像系统也已经不仅仅是作为一种凝胶记录的手段，普遍应用于蛋白、DNA的凝胶记录中了，更是一种印迹分析，数据获得的方式。

不管是什么用途，刚开始的时候凝胶成像系统的组件都是相似的。Alpha Innotech的产品经理Hanh Lee 就曾说，“表面上看来，所有的凝胶成像系统看上去和操作起来很相似：它们都有一个相机、一个黑暗的‘围栏’与获取和分析凝胶图片的软件。”但是，更深入的进行了解，你就会发现大部分凝胶成像系统提供了不同的产品特性来满足不同科学研究的需要。

要挑选一个合适的凝胶成像系统，各人需要根据目前的预算和将来研究需要来决定，市场上有众多的类型和型号可供选择，但是大家要务必记住经常留意最新的产品动向——快速发展的光学技术和成像分析软件也许能实现你以前想都不敢想的方便操作。

A range of specifications for far-ranging needs

知名的Alpha Innotech公司在科学研究和预算要求方面也提供了广泛的，可供选择的产品，比如目前相对新型和高端的产品——FluorChem SP，这是一种可以用于化学发光、荧光、和可见光应用的产品。

Alpha Innotech公司通过FluorChem SP，能设定近期发展起来的电子致冷型CCD（cooled CCD camera）相机技术的行业标准，包括分辨率、灵敏度、动态范围和性能等方面的标准。而且Alpha Innotech也相信他们公司提供的相机产品的规格有着其他公司不能比拟之处：高分辨率（科学研究级的CCD）、4兆象素、低信噪比、低暗电流（dark current）、绝对的和可调的制冷温度（用于更高端的系统）。

除了4兆象素的分辨率外，FluorChem SP还提供了Alpha Innotech公司的AlphaEaseFC软件。其特有的算法通过三维图像轮廓成像、图像锐化和降低信噪比等技术改进了成像分辨率。AlphaEaseFC软件提供了可以简单易用的单击完成1D泳道分析、2D点密度、MW/Rf（分子量/迁移率）计算、克隆和细胞计数、微量滴定盘分析、芯片分析、物距测量和凝胶评分等功能。

另一方面，Alpha Innotech公司也提供给用户一种经济实惠的选择——入门级的AlphaDigiDocRT 2产品，这是一种实时的凝胶成像系统，只要具备一台电脑（通过USB连接）、一台UV透射仪就能使用。当然这是一种stand-alone版的成像产品，也就意味着它不具备一些昂贵的系统提供的许多图像分析选项。

AlphaDigiDocRT 2具有高达8兆的分辨率（8位灰度或者24位彩色成像）、在软件控制下具有4倍的光学变焦和自动聚焦等性能。该系统还包含了AlphaEaseFC图像获取软件，用于控制变焦、自动聚焦、分辨率和曝光时间，含有自动图像增强和数据管理工具，除此之外AlphaDigiDocRT 2外形小巧，经济实惠，是小型和拥挤的实验室的理想选择之一。

Bio-Rad公司提供了各种不同的产品特性满足客户的不同科学研究需要。例如，Bio-Rad公司的ChemiDoc XRS系统就是为高分辨率的化学发光和荧光成像用途设计的。该系统的特点包括：1.3兆的超级冷却CCD照相机、一个紧密不透光的暗室、一个滑行的透射仪、一个的由软件控制变焦、聚焦、光圈、实时成像和动态平场处理的伸缩镜头。该公司还提供另外一种更基础用途的型号Gel Doc XR，主要用于快速高分辨率成像，但没有化学发光成像功能。该系统包含一个暗室、一个1.4兆像素的CCD照相机、UV和白光照明、琥

珀色滤光玻片和UV防护罩。Gel Doc XR系统也可以升级为ChemiDoc XRS系统，两种系统都包含了图像获取和分析软件——Quantity One。虽然像ChemiDoc XRS等系统的高科技特性对于新用户来说听起来有点不习惯，但是Bio-Rad公司的CCD成像技术产品经理Jill Raymond表示，“Bio-Rad的凝胶成像系统的关键特点就是设计的简易性——几乎能满足所有顾客的需要。”

Bio-Rad公司还提供两种分辨率更高和灵敏度更好的凝胶成像系统型号：VersaDoc Model 4000和VersaDoc Model 5000。VersaDoc Model 4000系统具备一个3.2兆像素的CCD相机，提供了最佳的分辨率。该系统尤其适用于蛋白组分析，例如可以利用Quantity One 1-D分析软件来估计蛋白样品的分子量和数量，也可以利用PDQuest 2-D分析软件来分析蛋白表达产物的差异。

VersaDoc Model 5000系统则运用了高级的量子效应、蓝光增强的CCD相机，该相机通过过冷光源（supercooled）来优化低亮度情况下的图片成像。通过Quantity One 1-D分析软件就能轻松估计样品的丰度差异。

The importance of upgradeability

假如你现在就需要一台凝胶成像系统，虽然目前你们实验室很小并且预算很紧，或者你不需要很多花俏的凝胶成像系统的功能，但是预知将来可能会需要更多复杂的性能的时候，最好购买一台能允许你升级到满足你将来需要的凝胶成像系统。

有一些公司提供了这种服务，比如Alpha Innotech公司——任何顾客购买了带有DE-500操作室的入门级凝胶成像系统，就对系统进行升级而不需要买一套全新的系统。另外以上提到的Bio-Rad公司的GelDoc XR 和ChemiDoc XRS也是可升级的系统。

除此之外，Kodak公司的分子成像系统就其高级市场专员Allison Sova的表述：“Kodak公司的Gel Logic的凝胶成像系统家族使得研究者能选择目前所需要的性能，并且可以将来可以经济而简易的升级系统以满足将来的需要。简单的来说，Kodak公司提供给研究者更大的灵活性来满足他们实验室对成像能力不断增加的要求”，也是一种可以升级的系统。

Kodak’s Gel Logic 100是Kodak公司的基础型成像系统，它包含一个１兆象素的数码CCD相机、一个Gel Logic成像操作室、一个溴化乙锭带通滤波器。并且Kodak公司award-winning Molecular Imaging 软件提供了其他成像系统所没有的特性，该软件可以在Mac操作系统或者Windows操作系统中使用。假如Gel Logic 100系统还不能满足你的需要，Kodak公司还提供了完整系列的数码凝胶成像和印迹成像系统——DNA 和 RNA凝胶成像，或者蛋白凝胶、印迹、或者平板成像等。

比如Gel Logic 2200数码成像系统，Gel Logic 2200数码成像系统是Kodak公司顶级的凝胶成像系统。Gel Logic 2200运用了2.2兆像素致冷型CCD相机，适用于更高灵敏度的化学发光和低亮度荧光检测，该系统还整合了白光和紫外光光源。Kodak公司称，该系统能检测皮摩尔至飞摩尔水平的荧光信号，达到与放射性自显影胶卷一样的灵敏度。

另外，大范围生产凝胶成像系统的厂商还有Syngene——Synoptics公司的一个分公司。Synoptics公司的Paru Oatey说“基本上你可以根据研究需要和经费预算来选择相机、光源和滤光镜等配置，这将确保不会在一个系统中不需要的部件上花费多余的钱。”

InGenius是Syngene公司的低预算型凝胶成像产品，可以根据选择不同的相机达到不同的分辨率。InGenius系统小巧易用，包括一个暗室，一个0.3-2兆像素的CCD相机（视型号而定）。

G Box是该公司的另一个高端产品，一个更先进的凝胶成像和分析系统。该系统可以根据不同的应用选择三种不同分辨率的CCD相机，可以选择自动伸缩镜头或者手工镜头，电脑驱动或者手动滤光选择器，根

据不同用途的光源选择，符合人体工程学外形设计的暗室。Syngene公司最近推出了一款高分辨率的G Box 型凝胶成像产品——G Box Chemi XT16，该系统具有一个超致冷型、低噪音、高分辨率的4兆像素的CCD

相机，适合灵敏的化学发光用途。除了自带的暗箱外，系统还包括安置在头顶的白光和紫外光透射光源。每一台G Box系统都提供了GeneTools分析软件，该程序能使许多单调乏味的工作自动完成，例如分子量分析和点带匹配等。

如何选购凝胶成像分析系统

关键词：凝胶成像分析系统化学发光成像分析系统，多色荧光成像分析系统，多功能活体成像分析系统

一、前言：

分子生物学作为一门基础科学，分子生物学已渗透到现代生物学的各个学科分支，随着生物学理论与实验方法的不断进步，它的应用领域也在不断扩大。现在，生物学的影响已经扩展到食品、化工、环境保护、能源、冶金等等诸多领域的发展。

生物学的分支学科各有一定的研究内容而又相互依赖、互相交叉。此外，生命作为一种物质运动形态，有它自己的生物学规律，同时又包含并遵循物理和化学的规律。因此，生物学同物理学、化学有着密切的关系。生物分布于地球表面，是构成地球景观的重要因素。因此，生物学和地学也是互相渗透、互相交叉的。

二、如何选购购凝胶成像分析系统

数字影像技术讯速发展,成为数码产品及分子影像产品的风向标，灵敏度越来越高，自动化程度也更高，设计也更加人性化，逐渐变得像傻瓜照相机一般易用。另外，外型也更加小巧、时尚。分子成像分析系统的实际应用逐渐的普遍化，市场上有很多种分子影像成像分析系统，如何选购呢？

根据产品应用范围来区分：

1、普通凝胶成像分析系统：适用于对蛋白凝胶电泳(考马斯染色，银染)等可见光样品，以及DNA/RNA （EB、TLC plates、SYBR Green）等紫外；进行图象采集并进行定性和定量分析；

2、化学发光成像分析系统：适用于化学发光/紫外光/可见光凝胶成像分析系统，如ECL、ECL PLUS、Southern、CDP Star、CSPD、Northern和Western杂交的化学发光等各种化学发光暴光后的样品检测；

3、多色荧光成像分析系统：适用于荧光/化学发光/可见光凝胶成像分析系统，如：EB 、TLC plates、GFP plates、SYBR Green、SYBR Gold、SYBR Safe、Sypro Red、Sypro Orange、Texas Red、Rhodamine Red、Fluorescein、Deep Purple、Cy2、Cy3、Cy3.5、Cy5、荧光板等的样品检测；

4、多功能活体成像分析系统：适用于生物发光（bioluminescence）与荧光（fluorescence）两种技术。生物发光是用荧光素酶(luciferase)基因标记细胞或DNA，而荧光技术则采用荧光报告基团（GFP、RFP）,或 Cyt及dyes等荧光染料进行标记；

三、凝胶成像分析系统的组成

凝胶成像系统的基本骨包含：CCD相机，暗室和分析软件。不过其功能不仅仅限于对琼脂糠凝胶进行成像，现在的成像仪趋向于多功能化，还适用于蛋白胶、发荧光的胶、印迹膜和菌落平板等应用。在Western Blot方面，高性能的CCD分子成像系统能与胶片媲美。

CCD是电荷耦合器件（Charge Coupled Device）的英文名称缩写，是一种光电转换器件。是凝胶图像系统的核心部件。绝大多数对数码相机都有一定的了解，不少人还是这方面的专家。有人把数码相机的像素看得很重，但比较之后发现，有些400万、500万像素的相机拍出来的片子没有300像素的机子拍出来的好，这是为什么？

其实，影响成像的因素很多，衡量CCD好坏的指标，有分辨率，CCD尺寸，动态范围,灵敏度，量子效率，信噪比等，其中像素数以及CCD尺寸是重要的指标。其实是说感光器件的面积大小，这里就包括了CCD 感光器件的面积越大，也即CCD面积越大，捕获的光子越多，感光性能越好，信噪比越低。

为了方便您更了解CCD的大小，现列举目前市场上所应用的CCD规格如下：

1英寸——靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm，对角线16mm。

2/3英寸——靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm，对角线11mm。

1/2英寸——靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm，对角线8mm。

1/3英寸——靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm，对角线6mm。

1/4英寸——靶面尺寸为宽3.2mm*高2.4mm，对角线4mm。

CCD的分辨率由低到高：从45万左右，100万左右，140万左右，200万左右，300万左右，400万左右，500万左右，甚至还有更高的，根据CCD的温度有可以分为常温CCD相机和制冷CCD相机，制冷CCD：在相同满井电子的CCD，降低CCD噪音，就能提高CCD的监测能力，热或者暗电流对于CCD都是噪音，噪音在Cool CCD基本都可以被深度致冷的Peltier消除。在曝光超过5-10秒，CCD芯片就会发热，没有致冷设备的芯片，“热”或者白的像素点就会遮盖图像，图像到处可见雪花。CCD结构设计、数字化的方法等都会影响噪音的产生。当然通过改善结构、优化方法，同样能减少噪音的产生。

制冷CCD的适用性：荧光及化学发光本身较弱，所以对CCD噪音的降低要求很高，应选用高分辨率数字冷却CCD相机结合高通透镜头系统，使其能够捕获到信号极其微弱的荧光及化学发光样品图像，并且能够最大程度的降低噪音，减少背景，提供出色的图像清晰度。另外可选激发光源及多位滤镜轮扩大了荧光/化学发光成像的应用范围。所以一般在荧光及化学发光观察时需要选择制冷CCD。所以制冷CCD相机绝对是高端分子影像成像分析系统的未来的发展趋势和必须要求。

（1）、分辨率

分辨率的大小和像素值是分不开的，像素指得是CCD能分别的最小的感光元件，我们平时说的多少万像素就是这些感光元件的个数了。所以一般来讲像素越多，成像也就越清晰细腻，当然这其中还要受许多因素限制，下面会慢慢提到的。但是高像素也不一定是好的CCD，其原因就是像素大小（Pixel Size），也是很重要的因素，相同数目的像素，排列越密集，像素之间就越容易出现电流干扰，容易出现"噪点"等干扰成像质量的现象出现。由于制造工艺的限制，增加尺寸，成本将会以几何级数提高。

现在大部分厂家的CCD为了提高图像的灵敏度，会使用像素合并的技术，那么像素合并的意义是什么呢？

像素合并是一种非常有用的功能，它可被用来提高像素的大小和灵敏度，如图所示分辨率为795512，像素大小为9u,当经过22合并后，变成398256，像素大小为18u.33合并后，变成265170，像素大小为27u,灵敏度提高9倍，这样每个像素大小为27u.

（2）、动态范围值

动态范围表示在一个图像中最亮与最暗的比值。

灰阶表示在一种表征光亮度的方法，12bit表示从最暗到最亮等分为212＝4096个级别，16bit即分为216个级别，可见bit值越高能分出的细微差别越大，如图下面这张图片人眼只能分辨出40个灰阶，而对于一台12bit的仪器能分辨出4,096个灰阶。值得一提的是，目前来说，市场上主流的凝胶成像的CCD以12bit为主，16bit的仪器一般情况下，分辨率均在200万像素左右，对于真正的16bit，而像素值又近400万的CCD是非常少见的。

12bit与16bit在图像分辨上的区别

对动态范围进行量化需要一个运算公式，即动态范围值 = 20 log (well depth/read noise)，其中Well depth代表是满井电子，是CCD饱和时能接受的电子信号总值，read noise是读出噪声（以电子数来表示），每个CCD在读数的过程中都会产生噪声，噪声越小，监测灵敏度越高。其中满井电子与CCD的bit值是相关的，通常下，bit值越高，满井电子的数值越大。

举例如下：

Well depth = 85,000 个电子, read noise = 12 个电子

Dynamic range = 20 log (85,000/12), or 77dB.

动态范围的值越高CCD性能越好.

（3）、量子效率

CCD的量子效率也称像素灵敏度，指在一定的曝光量下,像素势阱中所积累的电荷数与入射到像素表面上的光子数之比。不同结构的CCD其量子效率差异很大。比如100光子中积累到像素势阱中的电荷数是50个，则量子效率为50％（100 photons = 50 electrons means 50% efficiency）。值得注意的是CCD 的量子效率与入射光的波长有关。

（4）、信噪比

说到信噪比就不得不提到暗电流了，暗电流是导致CCD噪音的很重要的因素。暗电流指在没有曝光的情况下，在一定的时间内，CCD传感器中像素产生的电荷。我们在做化学发光检测的时候，需要的曝光的时候比较长，这样导致CCD产生较多的暗电流，对图像的质量影响非常大。通常情况下通过降低CCD的温度来最大限度的减少暗电流对成像的影响。下图表明了暗电流与温度的关系，从图中我们可以看出，CCD产生的暗电流随着温度下降而减少，但是在-23℃下曲线开始趋于平缓，由此可以看出温度并非需要无休止的降低的。所以在选择冷CCD时，温度在-25℃（绝对温度，非室温以下）下一般就可以达到您的要求了。

有的CCD是在图像最终生成后，通过软件去背景来扣除暗电流，对于信号远远强于背景的有一定效果，但是对于弱信号处理过程中会产生越来越多的错误。

以上是关于CCD的原理和影响因素的一些介绍，

（5）、光学镜头

光学镜头是机器视觉系统中必不可少的部件，直接影响成像质量的优劣，影响算法的实现和效果。光学镜头规格繁多，有时不免头晕。光学镜头从焦距上可分为短焦镜头、中焦镜头，长焦镜头；从视场大小分有广角、标准，远摄镜头；结构上分有固定光圈定焦镜头，手动光圈定焦镜头，自动光圈定焦镜头，手动变焦镜头、自动变焦镜头，自动光圈电动变焦镜头，电动三可变（光圈、焦距、聚焦均可变）镜头等。（6）滤光镜片

荧光：EB 、TLC plates、GFP plates、SYBR Green、SYBR Gold、SYBR Safe、SYPRO Red、SYPRO Orange、Texas Red、Rhodamine Red、Fluorescein、Deep Purple、Cy2、Cy3、Cy3.5、Cy5、荧光板等（要根据具体的激发光源和滤镜来决定）

光源激发波长吸收波长染料

Blue 475nm 537nm SYBR Green、SYBR Gold、SYBR Safe、SYPRO Orange、Cy2

等

Green 534nm 606nm SYPRO Red、Cy3等

Red 632nm 609nm Texas Red、Rhodamine Red 、Cy5等

（7）、数据传输

IEEE1394总线是一种目前为止最快的高速串行总线，火线（IEEE1394）支持的传输速率有

100Mbps,200Mbps，400Mbps，最高的传输速度为400Mbps/s。对于各种需要大量带宽的设备提供了专门的优化，接口可以同时连接63个不同设备，IEEE1394同USB一样，支持带电插拨设备。IEEE1394同样支持即插即用，现在的WIN98 SE、WIN2000、WIN ME、WIN XP都对IEEE1394支持的很好，在这些操作系统中用户不用再安装驱动程序，也能使用IEEE1394设备。

（8）、软件功能

不论何种计算机，它们都是由硬件和软件所组成，两者是不可分割的。人们把没有安装任何软件的计算机称为裸机。凝胶成像分析系统也不例外，硬件设备再好，如果不配上好的软件，也无法发挥它应有的功能。作为凝胶成像系统软件功能和用途都基本相似，这里我们介绍一下最关注的几个特点：

A、软件的基本功能：可对不同样品，如条带，斑点，细菌克隆，芯片，细胞或者活体动物等，进行定性、定量分析，加批注，输出图像等操作。

B、图像采集方式：对于化学发光或多色荧光产品，软件应具备电影模式，可以进行图像多祯累计功能来增强线性动态范围和数据准确度。

C、操作简便，软件应具备操作辅助工具，使软件操作更简单易用。最好采用三步式泳道及条带分析可以快速计算蛋白质和核酸的分子量及含量。

D、数据库功能也是必不可少的，这样可以检索、分类或比较所有生成的图像。可利用不同的显示算法程序图像化显示条带差异。

E、曝光方式：应采用单一曝光、多重曝光，累计曝光，延时（定时）曝光多种模式可选。

F、记忆功能：软件能记忆并自动调用成像数据，这样你不用每次设置就能获得重复性好的结果。

G、软件应配备两套以上，使用单机版，多用户版或网络版，用户可彼此独立操作，互不干扰，互不混淆。

五、选择

现在分子影像成像分析系统的选择大致来看有这样的趋势：

1专业研究分子生物学的在以前已经装配了普通凝胶成像分析系统，这两年有一些有远见教授或者研究到化学发光成像和多色荧光成像方向的实验室已经装配了，化学发光成像分析系统，多色荧光成像分析系统，这有部分已经有一定的数量了。极少数实验室也装配了多功能活体成像分析系统，这在全国是属于极少数的。

2 第二类是研究和生物相关的交叉和边缘学科实验室，才刚刚装配普通凝胶成像分析系统，并且这部分老师对分子影像成像分析系统还没有完整的了解和系统的操作，他们选择子影像成像分析系统更没主意。

3 从现在大的发展方向来看，专业研究分子生物学的已经在普通凝胶成像分析系统的基础之上开始向化学发光成像分析系统，多色荧光成像分析系统走的趋势，但是在这中间有一个很大的问题就是绝大多数的老师很想向化学发光成像分析系统，多色荧光成像分析系统，做并且他们有很多已经做到这个方向，但是这些老师没有接触过过化学发光成像分析系统，多色荧光成像分析系统，对他们的具体的功能和操作都没有足够的知识，特别是在荧光染料的选择上面和实际的动物及各种样本的处理方面有一定得难度。

4 基于上面的三点所以分子影像成像分析系统的选择应该遵循以下这样的几个原则

A 分子影像成像分析系统的厂商的产品线要拥有普通凝胶成像分析系统化学发光成像分析系统，多色荧光成像分析系统，多功能活体成像分析系统这些比较长的产品线，这样可以给老师足够的选择空间。并且可以从普通凝胶成像分析系统可以升级到化学发光成像分析系统的空间，从化学发光成像分析系统升级到多色荧光成像分析系统的空间，从多色荧光成像分析系统升级到多功能活体成像分析系统的空间。

B 选择的品牌应该拥有自主生产分子影像成像分析系统的主要零部件的能力，特别是CCD的生产，滤光镜片和多功能软件这些主要部分，这样可以为客户以后的维修零部件的价格较低和质量的保证，同时这样的厂家整套仪器的价位也可以有所降低，

C 分子影像成像分析系统的品牌最好同时拥有分子影像成像系统和数字成像系统生产能力，或者有分子影像成像系统和数字成像系统相结合的产品，因为现在的数字成像系统已经在各个领域应用非常的广泛，以后分子影像成像系统和数字成像系统相结合一定是一个新的趋势，

D 分子影像成像分析系统的品牌选择，特别是在选择化学发光成像分析系统，多色荧光成像分析系统，多功能活体成像分析系统的时候，特别要注意品牌是否有强大的技术支持才可以，因为现在化学发光成像分析系统，多色荧光成像分析系统，多功能活体成像分析系统还没有普遍，这些方面的知识和技术还不普遍，特别是，多功能活体成像分析系统更是如此。

凝胶成像系统的关键参数

凝胶成像系统包括成像系统和分析凝胶图片的软件系统。我们在选购时需要分别从这两个部分来考察凝胶成像系统的功能参数。

如果您主要用它来拍普通核酸胶或蛋白胶，那么几乎市场上所有的成像仪都可以很好的满足您的需求。这时除了价格这个决定因素外，能比较的也就是一些操作是否简便等不太重要的指标了。

但是对于准备做化学发光的用户，他们需要对敏感度要求高，同时还要求比较宽的动态范围。因为要想捕获到微弱的化学发光，需要上佳的CCD相机和镜头。

一般来说，CCD相机的冷却温度和背景噪音息息相关，温度越低，噪音就越低。因此，-25℃的绝对制冷温度是对相机的第一个要求（更低的温度，噪音降低效果不明显，而量子效率又会受很大影响）；另外，较大的像素能够提供更高的捕光效率；所以对于相同大小的CCD芯片，需要注意像素的尺寸。

镜头的参数就简单了，由于我们只需要观察近距离的样品，而且一般可以调整样品位置（有些厂家甚至提供电动样品升降平台），所以基本无需选择长镜头或者变焦镜头；但是，由于我们需要检测微弱的化学发光，镜头的光圈则至关重要，一般F值越小，其通光量越大，而且成平方反比关系，因此我们一般需要选择光圈F值尽量小的镜头。另外，如果镜头是电动的，我们可以省却打开机箱，反复手工调整光圈和聚焦等的烦恼。

其他我们需要考虑的包括光源、滤光片和暗箱等部件。光源的种类和发光的均一度，滤光片的数量和暗箱的遮光效果等均在我们的考虑范围之内。当然，一般如果成像仪的CCD和镜头配置不错，一般这些部件也不会太差。

在选择凝胶成像系统时，我们关注的问题通常有以下一些方面：

1、像素越高是不是成像更清晰，产品就越好？

像素是要针对成像设备来看的，其实CCD本身的质量比单纯的像素高低更重要。对于同级别CCD来说，最重要的指标是CCD的尺寸大小，尺寸越大其本身价值就成几何倍地增长。

2. CCD和CMOS有什么区别，哪种芯片更好？

CCD和CMOS在制造上的主要区别是CCD是集成在半导体单晶材料上，而CMOS是集成在被称做金属氧化物的半导体材料上。

从原理上，CMOS的信号是以点为单位的电荷信号，而CCD是以行为单位的电流信号，前者更为敏感，速度也更快，更为省电。

但CCD制造工艺较复杂，采用CCD的摄像头价格都会相对比较贵。事实上经过技术改造，目前CCD和CMOS的实际效果的差距已经减小了不少。而且CMOS的制造成本和功耗都要低于CCD不少，所以很多摄像头生产厂商采用的CMOS感光元件。

在成像方面，相同像素下CCD的成像通透性、明锐度都很好，色彩还原、曝光可以保证基本准确。而CMOS的产品往往通透性一般，对实物的色彩还原能力偏弱，曝光也都不太好，由于自身物理特性的原因，CMOS的成像质量和CCD还是有一定距离的。但由于CMOS低廉的价格以及高度的整合性，因此在摄像头领域还是得到了广泛的应用。

现在高级的CMOS并不比一般CCD差，但是CMOS工艺还不是十分成熟，普通的 CMOS 一般分辨率低而成像较差。

目前的情况是，许多低档入门型的数码相机使用廉价的低档CMOS芯片，成像质量比较差。普及型、高级型及专业型数码相机使用不同档次的CCD，个别专业型或准专业型数码相机使用高级的CMOS芯片。代表成像技术未来发展的X3芯片实际也是一种CMOS芯片。

CCD与CMOS孰优孰劣不能一概而论，但一般而言，普及型的数码相机中使用CCD芯片的成像质量要好一些。

3、如何看待CCD的一些主要技术参数？

CCD的主要技术参数有CCD尺寸，有效像素，信噪比，采集位数等。其中CCD尺寸与信噪比都是影响成像的关键因素，尺寸越大能接受的信号就越多。而热噪音越低，信噪比就越高，成像质量也就越好。采集位数指色彩灰度的表达范围。如采集位数为8则表示有2的8次方数量的灰度来还原色彩。

4.什么是分辨率，它与像素值有什么关系？

分辨率的大小和像素值是分不开的，像素值是指CCD能分辨到的最小的感光元件，我们平时说的多少万像素就是这些感光元件的个数了。

所以一般来讲像素越多，成像也就越清晰细腻，当然这其中还要受许多因素限制。但是高像素也不一定是好的CCD，其原因就是像素大小（Pixel Size），也是很重要的因素，相同数目的像素，排列越密集，像素之间就越容易出现电流干扰，容易出现"噪点"等干扰成像质量的现象出现。由于制造工艺的限制，增加尺寸，成本将会以几何级数提高。

现在大部分厂家的CCD为了提高图像的灵敏度，会使用像素合并的技术，像素合并是一种非常有用的功能，它可被用来提高像素的大小和灵敏度。

5.什么是动态范围值，它如何反映CCD的性能？

动态范围决定着你能否同时在一张胶上同时看到强的信号和弱的信号，而且他们之间能保持比较好的定量关系。一般动态范围采用数量级来表示，这个数越大，表明动态范围越宽。

简单的说，动态范围表示在一个图像中最亮与最暗的比值。动态范围的值越高CCD性能越好.

6.为什么需要制冷CCD，它适用于哪些情况？

在曝光超过5-10秒时，CCD芯片就会发热，没有致冷设备的芯片，“热”或者白的像素点就会遮盖图像，图像到处可见雪花。

在相同满井电子的CCD情况下，降低CCD噪音，就能提高CCD的监测能力，热或者暗电流对于CCD都是噪音，噪音在制冷 CCD中基本都可以被深度致冷的Peltier消除。

CCD结构设计、数字化的方法等都会影响噪音的产生。当然通过改善结构、优化方法，同样能减少噪音的产生。

制冷CCD的适用性：荧光及化学发光本身较弱，所以对CCD噪音的降低要求很高，应选用高分辨率数字冷却CCD相机结合高通透镜头系统，使其能够捕获到信号极其微弱的荧光及化学发光样品图像，并且能够最大程度的降低噪音，减少背景，提供出色的图像清晰度。

另外可选激发光源及多位滤镜轮扩大了荧光/化学发光成像的应用范围。所以一般在荧光及化学发光观察时需要选择制冷CCD。所以制冷CCD相机绝对是高端分子影像成像分析系统的未来的发展趋势和必须要求。

灰阶表示一种表征光亮度的方法，12bit表示从最暗到最亮等分为212＝4096个级别，16bit即分为216个级别，可见bit值越高能分出的细微差别越大。目前来说，市场上主流的凝胶成像的CCD以12bit为主，16bit的仪器一般情况下，分辨率均在200万像素左右，对于真正的16bit，而像素值又近400万的CCD是非常少见的。

7.什么是信噪比和暗电流，它与CCD有什么关系？

提到制冷CCD ,我们就必须提到另外一个参数就是信噪比, 图象的信噪比应该等于信号与噪声的功率谱之比；说到信噪比就不得不提到暗电流了，因为暗电流是导致CCD噪音的很重要的因素。

暗电流指在没有曝光的情况下，在一定的时间内，CCD传感器中像素产生的电荷。我们在做化学发光检测的时候，需要的曝光的时候比较长，这样导致CCD产生较多的暗电流，对图像的质量影响非常大。

通常情况下，通过降低CCD的温度来最大限度的减少暗电流对成像的影响。CCD产生的暗电流随着温度下降而减少，但是在-23℃下曲线开始趋于平缓，由此可以看出温度并非需要无休止的降低的。所以在选择冷CCD时，温度在-25℃（绝对温度，非室温以下）下一般就可以达到您的要求了。

有的CCD是在图像最终生成后，通过软件去背景来扣除暗电流，对于信号远远强于背景的有一定效果，但是对于弱信号处理过程中会产生越来越多的错误。

8.什么是量子效率？

CCD的量子效率也称像素灵敏度，指在一定的曝光量下,像素势阱中所积累的电荷数与入射到像素表面

上的光子数之比。不同结构的CCD其量子效率差异很大。值得注意的是CCD 的量子效率与入射光的波长有关。动态范围的值越高CCD性能越好.

9.如何选择光学镜头？

光学镜头是机器视觉系统中必不可少的部件，直接影响成像质量的优劣，影响算法的实现和效果。光学镜头规格繁多，有时不免头晕。光学镜头从焦距上可分为短焦镜头、中焦镜头，长焦镜头；从视场大小分有广角、标准，远摄镜头；结构上分有固定光圈定焦镜头，手动光圈定焦镜头，自动光圈定焦镜头，手动变焦镜头、自动变焦镜头，自动光圈电动变焦镜头，电动三可变（光圈、焦距、聚焦均可变）镜头等。

10.常用的数据传输的方式是什么？

IEEE1394总线是一种目前为止最快的高速串行总线，火线（IEEE1394）支持的传输速率有100Mbps,200Mbps，400Mbps，最高的传输速度为400Mbps/s。对于各种需要大量带宽的设备提供了专门的优化，接口可以同时连接63个不同设备，IEEE1394同USB一样，支持带电插拨设备。IEEE1394同样支持即插即用，现在的WIN98 SE、WIN2000、WIN ME、WIN XP都对IEEE1394支持的很好，在这些操作系统中用户不用再安装驱动程序，也能使用IEEE1394设备。

11.软件功能包括哪几个方面？

选择好成像系统后，配套的软件选择也很重要。硬件设备再好，如果不配上好的软件，也无法发挥它应有的功能。作为凝胶成像系统软件功能和用途都基本相似，这里我们介绍一下最关注的几个特点：

A、软件的基本功能：可对不同样品，如条带，斑点，细菌克隆，芯片，细胞或者活体动物等，进行定性、定量分析，加批注，输出图像等操作。

B、图像采集方式：对于化学发光或多色荧光产品，软件应具备电影模式，可以进行图像多祯累计功能来增强线性动态范围和数据准确度。

C、操作简便，软件应具备操作辅助工具，使软件操作更简单易用。最好采用三步式泳道及条带分析，可以快速计算蛋白质和核酸的分子量及含量。

D、数据库功能也是必不可少的，这样可以检索、分类或比较所有生成的图像。可利用不同的显示算法程序图像化显示条带差异。

E、曝光方式：应采用单一曝光、多重曝光，累计曝光，延时（定时）曝光多种模式可选。

F、记忆功能：软件能记忆并自动调用成像数据，这样你不用每次设置就能获得重复性好的结果。

G、软件应配备两套以上，使用单机版，多用户版或网络版，用户可彼此独立操作，互不干扰，互不混淆。

12.为何要采用自动变焦镜头，有何意义？

自动变焦镜头无需手动调节，可操作性强，同时也减少了EB潜在的污染机会。再者使得将CCD内置成为了可能，从而达到防灰防尘防震的目的，更好地保护了核心部件延长产品的使用寿命。

13.紫外对人体有伤害，是否具有防护措施？

紫外对人体，特别是眼睛有一定伤害，TOCAN凝胶成像系统具备紫外防护设施，在紫外灯开启的状态下，如不慎打开暗箱，紫外灯会自动熄灭防止对人体的伤害。

14.能否在凝胶成像上直接切胶？

TOCAN凝胶成像可以，如需直接切胶，首先按系统中间的观察窗，打开装有进口防紫外玻璃的观察窗口，然后打开左右两侧专为割胶所设计的小门，即可进行切胶操作。

15.如何调节焦距,聚焦,光圈以获得高质量的图片？

三个最重要的可调参数分别是焦距，聚焦和光圈。其中焦距调节清晰度，聚焦调节图像大小，光圈调节明暗。一般先把光圈调节到适宜的亮度后，再调节聚焦将图像放到最大，最后调解焦距，在图像较大的情况下焦距比较容易调节到最清晰状态，然后再把图像缩放在适宜大小后成像即可。