一、凝膠成像分析系統(tǒng)的組成
    凝膠成像系統(tǒng)的基本組成包含：CCD相機(jī)、鏡頭、暗室和分析軟件。不過其功能不僅于對瓊脂糖凝膠進(jìn)行成像，現(xiàn)在的成像儀趨向于多功能化，還適用于蛋白膠、核酸、多肽、氨基酸、多聚氨基酸、印跡膜和菌落平板等應(yīng)用。在Western Blot方面，高性能的化學(xué)發(fā)光成像系統(tǒng)能與膠片媲美。

二、CCD
    CCD是電荷耦合器件（Charge Coupled Device）的英文名稱縮寫，是一種光電轉(zhuǎn)換器件。是凝膠成像系統(tǒng)的核心部件。絕大多數(shù)對數(shù)碼相機(jī)都有一定的了解，不少人還是這方面的專家。有人把數(shù)碼相機(jī)的像素看得很重，但比較之后發(fā)現(xiàn)，有些400萬、500萬像素的相機(jī)拍出來的片子沒有300像素的機(jī)子拍出來的好，這是為什么？其實(shí)，影響成像的因素很多，衡量CCD好壞的指標(biāo)，有分辨率，CCD尺寸，動(dòng)態(tài)范圍,靈敏度，量子效率，信噪比等，其中像素?cái)?shù)以及CCD尺寸是重要的指標(biāo)。其實(shí)是說感光器件的面積大小，這里就包括了CCD感光器件的面積越大，也即CCD面積越大，捕獲的光子越多，感光性能越好，信噪比越低。
為了方便您更了解CCD的大小，現(xiàn)列舉目前市場上所應(yīng)用的CCD規(guī)格如下：
1英寸——靶面尺寸為寬12.7mm*高9.6mm，對角線16mm.
2/3英寸——靶面尺寸為寬8.8mm*高6.6mm，對角線11mm.
1/2英寸——靶面尺寸為寬6.4mm*高4.8mm，對角線8mm.
1/3英寸——靶面尺寸為寬4.8mm*高3.6mm，對角線6mm.
1/4英寸——靶面尺寸為寬3.2mm*高2.4mm，對角線4mm.

三、制冷CCD
    相同滿井電子的CCD，降低CCD噪音，就能提高CCD的檢測能力，熱或者暗電流對于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*過5-10秒，CCD芯片就會(huì)發(fā)熱，沒有制冷設(shè)備的芯片，“熱”或者白的像素點(diǎn)就會(huì)遮蓋圖像，圖像到處可見雪花。CCD結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)字化的方法等都會(huì)影響噪音的產(chǎn)生。當(dāng)然通過改善結(jié)構(gòu)、優(yōu)化方法，同樣能減少噪音的產(chǎn)生。
制冷CCD的適用性：熒光及化學(xué)發(fā)光本身較弱，所以對CCD噪音的降低要求很高，應(yīng)選用高分辨率數(shù)字制冷CCD相機(jī)結(jié)合高通透鏡頭系統(tǒng)，使其能夠捕獲到信號極其微弱的熒光及化學(xué)發(fā)光樣品圖像，并且能夠較為大程度的降低噪音，減少背景，提供出色的圖像清晰度。另外可選激發(fā)光源及多位濾鏡輪擴(kuò)大了熒光/化學(xué)發(fā)光成像的應(yīng)用范圍。所以一般在熒光及化學(xué)發(fā)光觀察時(shí)需要選擇制冷CCD。所以制冷CCD相機(jī)是分子影像成像分析系統(tǒng)的未來的發(fā)展趨勢和必須要求。

（1）、分辨率
    分辨率的大小和像素值是分不開的，像素指得是CCD能分別的較為小的感光元件，我們平時(shí)說的多少萬像素就是這些感光元件的個(gè)數(shù)了。所以一般來講像素越多，成像也就越清晰細(xì)膩，當(dāng)然這其中還要受許多因素限制，下面會(huì)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?。≒ixel Size），也是很重要的因素，相同數(shù)目的像素，排列越密集，像素之間就越容易出現(xiàn)電流干擾，容易出現(xiàn)"噪點(diǎn)"等干擾成像質(zhì)量的現(xiàn)象出現(xiàn)。由于制造工藝的限制，增加尺寸，成本將會(huì)以幾何級數(shù)提高。
現(xiàn)在大部分廠家的CCD為了提高圖像的靈敏度，會(huì)使用像素合并的技術(shù)，那么像素合并的意義是什么呢？
像素合并是一種非常有用的功能，它可被用來提高像素的大小和靈敏度，如CCD分辨率為1392X1040，像素大小為6.45um,當(dāng)經(jīng)過2X2合并后，分辨率變成696X520，像素大小為12.9um.但經(jīng)過4X4合并后，分辨率只有348X260，分辨率太小，在實(shí)際應(yīng)用中就沒有太多意義了。

（2）、動(dòng)態(tài)范圍值
    動(dòng)態(tài)范圍表示在一個(gè)圖像中較為亮與較為暗的比值。

      灰階表示在一種表征光亮度的方法，12bit表示從較為暗到較為亮等分為2^12＝4096個(gè)級別，16bit即為2^16=65536個(gè)級別，可見bit值越高能分出的細(xì)微差別越大. 

      12bit與16bit在圖像分辨上的區(qū)別

   對動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)行量化需要一個(gè)運(yùn)算公式，即動(dòng)態(tài)范圍值 = 20 log (well depth/read noise)，其中Well depth代表是滿井電子，是CCD飽和時(shí)能接受的電子信號總值，read noise是讀出噪聲（以電子數(shù)來表示），每個(gè)CCD在讀數(shù)的過程中都會(huì)產(chǎn)生噪聲，噪聲越小，監(jiān)測靈敏度越高。其中滿井電子與CCD的bit值是相關(guān)的，通常下，bit值越高，滿井電子的數(shù)值越大。
舉例如下：
Well depth = 85,000 個(gè)電子, read noise = 12 個(gè)電子
Dynamic range = 20 log (85,000/12), or 77dB.
動(dòng)態(tài)范圍的值越高CCD性能越好.

（3）、量子效率  
    CCD的量子效率也稱像素靈敏度，指在一定的曝光量下,像素勢阱中所積累的電荷數(shù)與入射到像素表面上的光子數(shù)之比。不同結(jié)構(gòu)的CCD其量子效率差異很大。比如100光子中積累到像素勢阱中的電荷數(shù)是50個(gè)，則量子效率為50％（100 photons = 50 electrons means 50% efficiency）。值得注意的是CCD 的量子效率與入射光的波長有關(guān)。

（4）、信噪比
    說到信噪比就不得不提到暗電流了，
暗電流是導(dǎo)致CCD噪音的很重要的因素。暗電流指在沒有曝光的情況下，在一定的時(shí)間內(nèi)，CCD傳感器中像素產(chǎn)生的電荷。我們在做化學(xué)發(fā)光檢測的時(shí)候，需要的曝光的時(shí)候比較長，這樣導(dǎo)致CCD產(chǎn)生較多的暗電流，對圖像的質(zhì)量影響非常大。通常情況下通過降低CCD的溫度來較為大限度的減少暗電流對成像的

    影響。CCD產(chǎn)生的暗電流隨著溫度下降而減少，但是在-23℃下開始趨于平緩，由此可以得出溫度并非需要無休止的降低的。所以在選擇冷CCD時(shí)，溫度在-25℃（溫度，非室溫以下）下一般就可以達(dá)到您的要求了。
    有的CCD是在圖像較為終生成后，通過軟件去背景來扣除暗電流，對于信號遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于背景的有一定效果，但是對于弱信號處理過程中會(huì)產(chǎn)生越來越多的錯(cuò)誤。

   
 （５）、光學(xué)鏡頭
    光學(xué)鏡頭是機(jī)器視覺系統(tǒng)中*的部件，直接影響成像質(zhì)量的優(yōu)劣，影響算法的實(shí)現(xiàn)和效果。光學(xué)鏡頭規(guī)格繁多，有時(shí)不免頭暈。光學(xué)鏡頭從焦距上可分為短焦鏡頭、中焦鏡頭，長焦鏡頭；從視場大小分有廣角、標(biāo)準(zhǔn)，遠(yuǎn)攝鏡頭；結(jié)構(gòu)上分有固定光圈定焦鏡頭，手動(dòng)光圈定焦鏡頭，自動(dòng)光圈定焦鏡頭，手動(dòng)變焦鏡頭、自動(dòng)變焦鏡頭，自動(dòng)光圈電動(dòng)變焦鏡頭，電動(dòng)三可變（光圈、焦距、聚焦均可變）鏡頭等。

（6）濾光鏡片
    熒光：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、熒光板等
   （要根據(jù)具體的激發(fā)光源和濾鏡來決定）

凝膠成像系統(tǒng)特點(diǎn)：

1. 暗箱模具成型，小巧美觀、抗干擾、密封性好！
2. 專業(yè)化凝膠圖像分析軟件，全中文操作界面，自動(dòng)識別8 bit、10bit、12 bit、16 bit圖像，友好的人機(jī)界面，操作簡便，功能強(qiáng)大，可對凝膠圖像進(jìn)行采集、編輯、分析及管理
3. 日本原裝高分辨率變焦光學(xué)鏡頭
4. 安全實(shí)用的凝膠切割工作裝置
5. 全電腦控制所有操作過程,高度程序化(電腦控制暗箱/紫外及白光/光圈/變焦/焦距）
6. 定時(shí)關(guān)機(jī)：用戶可自行設(shè)定定時(shí)關(guān)閉紫外光源的時(shí)間
7. 拍攝范圍：較為大成像面積21cm×26cm
8. 光源：多個(gè)輔助光源包括紫外透照，白光透照，紫外反射，白光反射等

主要功能：

 　1.凝膠圖像剪輯處理，標(biāo)記；

　　2.自動(dòng)尋找凝膠條帶；

　　3.與公用的標(biāo)準(zhǔn)條帶或自選的標(biāo)準(zhǔn)條帶比較；

　　4.條帶（泳道）遷移路徑的校正；

　　5.核酸、蛋白的處理，計(jì)算相應(yīng)的分子量等數(shù)值；

6.詳細(xì)的分析結(jié)果可輸出成EXCEL格式，根據(jù)需要編輯。

適用范圍：

從整體總的來說凝膠成像（系統(tǒng)）可應(yīng)用于：蛋白質(zhì)、核酸、多肽、氨基酸、多聚氨基酸等其他生物分子的分離純化結(jié)果作定性分析

　　（1）分子量定量

　　對于一般常用的DNA膠片,利用分子量定量功能,通過對膠上DNA Marker條帶的已知分子量注釋,自動(dòng)生成擬合曲線,并以它衡量得到未知條帶的分子量。通過這種方法所得到的結(jié)果較肉眼觀察估計(jì)要準(zhǔn)確很多。

　?。?）密度定量

　　一般常用的測定DNA(脫氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸)濃度的方法是紫外吸收法,但它只能測定樣品中的總核苷酸濃度,而不能區(qū)分各個(gè)長度片段的濃度。利用凝膠成像系統(tǒng)和軟件,先將DNA膠片上某一已知其DNA含量的標(biāo)準(zhǔn)條帶進(jìn)行密度標(biāo)定以后,可以方便的單擊其他未知條帶，根據(jù)與已知條帶的密度做比較，可以得到未知DNA的含量。此方法也適用于對PA GE蛋白膠條帶的濃度測定。

　　（3）密度掃描

　　在分子生物學(xué)和生物工程研究中，我們較為常用到的是對蛋白表達(dá)產(chǎn)物占整個(gè)菌體蛋白的百分含量的計(jì)算。傳統(tǒng)的方法就是利用的密度掃描,但利用生物分析軟件結(jié)合現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室常規(guī)配備的掃描儀或者直接用白光照射的凝膠成像就能完成此項(xiàng)工作。

　?。?）PCR定量

PCR定量主要是指，如果PCR實(shí)驗(yàn)擴(kuò)增出來的條帶不是一條，那么可以利用軟件計(jì)算出各個(gè)條帶占總體條帶的相對百分?jǐn)?shù)。就此功能而言，與密度掃描類似，但實(shí)際在原理上并不相同。PCR定量是對選定的幾條帶進(jìn)行相對密度定量并計(jì)算其占總和的百分?jǐn)?shù)，密度掃描時(shí)并對選擇區(qū)域生成縱向掃描曲線圖并積分。

凝膠成像的分類：

 （1）普通凝膠成像分析系統(tǒng)：可以對蛋白電泳凝膠，DNA凝膠樣品進(jìn)行圖象采集并進(jìn)行定性和定量分析，樣品包括：EB、SYBR Green、SYBR Gold、Texas Red、GelStar、Fluoroscecin、Radiant Red等染色的核酸監(jiān)測；以及Coomassie Blue、SYPRO Orange、各種染色的蛋白質(zhì)凝膠如考染等。（或UV,EB和有色及可見樣品成像）；

　?。?）化學(xué)發(fā)光成像分析系統(tǒng)：成像范圍涵蓋UV,EB,化學(xué)發(fā)光、紫外-熒光、有色及可見樣品成像；

　?。?）多色熒光成像分析系統(tǒng)：成像范圍涵蓋UV,EB,化學(xué)發(fā)光、多色熒光熒光、有色及可見樣品成像；

　?。?）多功能活體成像分析系統(tǒng)：UV,EB,化學(xué)發(fā)光、多色熒光熒光、有色及可見樣品成像和離體組織和小型動(dòng)物，及大型型動(dòng)物。

較為后是品牌推薦：

  進(jìn)口品牌美國的市場上見的是相對比較多的有：UVP、伯樂、alpha、SIM、KODAK、GE、Wealtec等；德國品牌主要有：Royal、Raytest等；英國品牌：UVI、Fedbio等；以色列DNR；荷蘭Isogen等等。目前這些國內(nèi)進(jìn)口品牌和國產(chǎn)品牌的市場差不多，但是價(jià)格肯定是高于國產(chǎn)品牌。

中國本土企業(yè)也掌握了凝膠成像核心技術(shù)，性能方面不比進(jìn)口差，價(jià)格又比進(jìn)口的低，本土的品牌大致上可見：北京六一、君意東方、上海領(lǐng)成、上海培清、上海山富、上海復(fù)日、上海嘉鵬、上海勤翔、江蘇捷達(dá)等品牌。