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。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?

　　1凝胶成像系统根据产品应用范围的分类：

　　1.1普通凝胶成像分析系统：适用于DNA/RNA(EB、TLC plates、SYBR Green)等紫外，以及蛋白凝胶电泳(考马斯染色，银染)等可见光样品;进行图象采集并进行定性和定量分析;

　　1.2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;

　　1.3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

　　1.4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。

　　2凝胶成像分析系统的组成

　　凝胶成像系统主要包含：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相机是分子影像成像分析系统的未来的发展趋势和必须要求。

　　3凝胶成像系统的技术指标

　　3.1分辨率

　　分辨率的大小和像素值是分不开的，像素指得是CCD能分辨的小的感光元件，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。

　　3.2动态范围值

　　动态范围表示在一个图像中亮与暗的比值。

　　灰阶表示在一种表征光亮度的方法，12bit表示从暗到亮等分为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.

　　3.3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。

　　3.4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的温度来大限度的减少暗电流对成像的影响。

　　3.5光学镜头

　　光学镜头是机器视觉系统中*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。

　　3.6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)

　　3.7数据传输

　　3.8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。