Проходящий свет: Микроскопы проходящего света – Статьи на сайте Четыре глаза — Primelens.ru-Зеркальные Фотоаппараты,Компактные Фотоаппараты,Видеокамеры,Объективы,Фотовспышки, и Аксессуары в Москве.

Проходящий свет: Микроскопы проходящего света – Статьи на сайте Четыре глаза

Содержание

цены на Микроскопы в НКПРОМ

Универсальные, модульные, эргономичные металлургические микроскопы отраженного и проходящего света для исследования в светлом и темном поле.

Серия MT8500 предлагает широкий набор возможностей и отличные оптические характеристики, благодаря высококачественной оптической системе Meiji Techno Planachromat Epi ICOSTM (скорректированной «на бесконечность»). Новая оптика обеспечивает исключительно яркое, четкое изображение с хорошей цветопередачей и сверхплоским полем зрения.

Благодаря модульному дизайну можно с легкостью добавлять к микроскопу различные принадлежности, включая видеокамеры CCD/CMOS, цифровые фотокамеры и 35 мм фотокамеры.

Особенности

Методы исследования и контрастирования: проходящий свет светлое поле, отраженный свет светлое поле, темное поле, поляризация
Оптическая система микроскопа, скорректированная на «бесконечность», с тубусной системой F=200 мм
Безрефлексные объективы план ахромат Epi светлого/темного поля: BD5x, BD10x, BD20x, BD50x, BD100x
Сверхширокопольные окуляры 10x (для работы в очках), линейное поле — 22 мм
Удобные бинокулярные насадки без и с фото-/видеовыходом (призменные системы типа Зидентопфа)
Эргономичная бинокулярная насадка с регулируемым углом наклона окулярных трубок от 10° до 50° (опция)
Эргономичный револьвер для крепления 5 объективов
Столик координатный предметный 191×126 мм с керамическим покрытием, с эргономичной коаксиальной рукояткой управления (право- или левосторонняя), перемещение 100×100 мм
Осветитель отраженного света по Келлеру с галогеновым источником света (12 В, 50 Вт) или светодиодом, полевой ирисовой диафрагмой, апертурной диафрагмой и пазами для светофильтров, блок питания с автоматическим определением напряжения и регулятором яркости (стационарный)

Осветитель проходящего света по Келлеру с галогеновым источником света (6 В, 30 Вт) или светодиодом, встроенный в основание блок питания с автоматическим определением напряжения и регулятором яркости
Низкорасположенные эргономичные коаксиальные рукоятки механизма грубой и точной фокусировки с регулировкой плавности хода, диапазон перемещения: 23 мм, настройка точной фокусировки: 0,2 мм за один оборот

Новая серия MT8500 имеет такую же систему освещения проходящего/падающего света, как серия MT8000, но помимо того включает 30Вт галогенный осветитель проходящего света и 50Вт осветитель падающего света. Микроскопы этой серии работают в светлопольном и темнопольном режиме.

Модель	Оптическая насадка	Окуляры	Объективы	Столик	Осветитель
MT8520	Бинокуляр	SWh20x F.N. 22 (O.D. 30 мм)	План ахромат для эпи- флуоресценции 5x, 10x, 20x, 50x	Предметный с препарато- держателем на 2 препарата (R) 191х126 мм	Галогеновые осветители по Келлеру, отраженный свет 12 В, 50 Вт, проходящий свет 6 В, 30 Вт
MT8530	Тринокуляр
MT8520L	Бинокуляр				Светодиодные осветители
MT8530L	Тринокуляр				Светодиодные осветители

В стандартной комплектации (по умолчанию) микроскопы поставляются с механическим столиком с рукояткой управления справа. При необходимости возможна поставка микроскопа с механическим столиком с рукояткой управления слева. Пожалуйста, указывайте при заказе какая комплектация вам необходима.

Окуляры
Сверхширокопольные окуляры 10x с вынесенным фокусом, F.N. 22 (стандартные).

Визуальные насадки
Бинокуляр (тип Зидентопфа) и тринокуляр (тип Зидентопфа) для установки камеры, наклон 30°, диоптрийная настройка на левом окуляре, настройка межзрачкового расстояния 53–75 мм. Для фото-/видеодокументации предназначен светоделитель 80/20 для тринокуляра (100 % на окуляры или 80 % на фототрубку и 20 % на окуляры). На металлургические микроскопы серии MT8500 можно установить опциональную наклоняемую эргономичную бинокулярную насадку (MA975) с регулируемым наклоном от 10° до 50°.

Объективы
Объективы план ахромат Epi BD5x, BD10x, BD20x, BD50x, BD100x «на бесконечность». Обеспечивают исключительно яркое, четкое изображение с хорошей цветопередачей и сверхплоским полем зрения.

Столик (с керамическим покрытием, с рукояткой перемещения с правой или левой стороны)
Все модели серии MT8500 поставляются с новыми, усовершенствованными столиками с керамическим покрытием, 191×126 мм (диапазон перемещения 100 (Х) х 100 (Y) мм), с закругленными углами и низкорасположенной эргономичной коаксиальной рукояткой перемещения. Керамическое покрытие обеспечивает простоту очистки, легкость смены препаратов, максимальную защиту поверхности столика от износа и царапин. Сверхтвердое покрытие гарантирует прочность и надежность в течение многих лет использования.

Осветитель отраженного света
Вертикальный осветитель Келлера с галогеновым источником света 12 В, 50 Вт или светодиодом, полевой ирисовой диафрагмой, апертурной диафрагмой и слотами для фильтров, предназначенный для метода светлого/темного поля или простой поляризации отраженного света. Включает прозрачный синий, прозрачный зеленый фильтр, фильтр нейтральной плотности ND50, поляризационный фильтр в металлических держателях.

Источник питания с автоматическим определением напряжения и регулировкой яркости в отдельном корпусе.

Осветитель проходящего света
Осветитель проходящего света по Келлеру 6 В, 30 Вт или светодиод. Источник питания с автоматическим определением напряжения и регулятором яркости встроен в основание микроскопа.

Винты фокусировки
Эргономичные низкорасположенные коаксиальные винты фокусировки. Диапазон перемещения: 23 мм. Настройка точной фокусировки: 0,2 мм на поворот.

Цифровая микроскопия
Объединив микроскоп с цифровой камерой, вы получаете широкие возможности анализа, документации и организации исследований.

	Смотровые головки для серии MT8500
MA815	Бинокулярная головка. Тип Зидентопфа, межзрачковое расстояние 53–75 мм, левый окуляр с компенсацией диоптрий (окулярная трубка ∅ 30 мм). Наклон 30° Включена во все стандартные комплекты бинокулярных микроскопов серии МТ8500
MA979	Бинокулярная головка. Тип Зидентопфа, межзрачковое расстояние 53–75 мм, с прямым изображением, с делителем светового потока 0/100. Наклон 30°
MA816	Тринокулярная головка. Тип Зидентопфа, межзрачковое расстояние 53–75 мм, левый окуляр с компенсацией диоптрий (окулярная трубка ∅ 30 мм). Наклон 30° Включена во все стандартные комплекты тринокулярных микроскопов серии МТ8500
MA957	Эргономичная головка. Вертикально регулируемый наклон 10–50°
MA958	Фото/видеоблок. Со светоделителем 80/20 для установки цифровой камеры или видеокамеры на микроскопы серии MТ при использовании эргономичной головки MA957

	Окуляры для серии MT8500 (диаметр трубки 30 мм)
MA859	Широкопольный окуляр SWH 10X-F С фокусировкой, окулярная трубка ∅ 30 мм (с разъемом для шкалы 25 мм)
MA819	Широкопольный окуляр SWH 20X, F. N. 12 Окулярная трубка ∅ 30 мм (без разъема для шкалы)
MA818	Компенсационный окуляр SWH 15X, F.N. 16 С вынесенным фокусом, окулярная трубка ∅ 30 мм (без разъема для шкалы)
MA817	Широкопольный окуляр SWH 10х, F.N. 22 Окулярная трубка ∅ 30 мм (с разъемом для шкалы 25 мм)

	Окулярные микрометры ∅ 25 мм для окуляра MA817, MA859
MA523	Микрометр с перекрестом, ∅ 25 мм
MA506	Микрометр со 100 делениями на 10 мм, ∅ 25 мм
MA509	Микрометр со 100 делениями на 5 мм, ∅ 25 мм
MA510	Микрометр — квадрат 10 мм, разделенный на 100 частей по 0,1 мм, ∅ 25 мм
MA542	Микрометр с перекрестом, с градуировкой 0,1 мм, ∅ 25 мм
MA738	Микрометр для гранулометрического анализа стали, ∅ 25 мм

	Окулярные микрометры ∅ 19 мм для окуляра MA818, МА819
MA279	Микрометр с перекрестом, ∅ 19 мм
MA280	Микрометр, 100 делений на 10 мм, ∅ 19 мм
MA281	Микрометр, 100 делений на 5 мм, ∅ 19 мм
MA283	Микрометр квадрат 10 мм, 100 частей на 1,0 мм, ∅ 19 мм
MA539	Микрометр с перекрестом, с градуировкой 0,1 мм, ∅ 19 мм

	Адаптеры C-mount
MA151/35/03	Адаптер C-mount c линзой 0,3x
MA151/35/04	Адаптер C-Mount c линзой 0,45x
MA151/35/15	Адаптер C-Mount c линзой 1,0x
MA151/35/20	Адаптер C-Mount c линзой 0,7x
MA151/35/25	Адаптер C-Mount c линзой 2,5x
MA151/35/30	Адаптер C-Mount c линзой 1,5x
MA151/35/50	Адаптер C-mount c линзой 0,5x (long type)
MA151/MT05	Адаптер C-mount c линзой 0,5x (short type)

	Объектив план апохромат (светлое поле)
МА1022	Объектив план апохромат 1,25х/0,04 Рабочее расстояние 3,7 мм, F. N. 24. Для установки требуется адаптер MA686/05

	Объектив ультра план ахромат (светлое поле)
МА830	Объектив ультра план ахромат 2,5х/0,7 Рабочее расстояние 5,7 мм, F.N. 24. Для установки требуется адаптер MA686/05

	Объективы план ахромат Epi (светлое поле)
MA870	Объектив план ахромат Epi 5х/0,10 Рабочее расстояние 20,0 мм, F.N. 24. Для установки требуется адаптер MA686/05
MA871	Объектив план ахромат Epi 10х/0,25 Рабочее расстояние 7,48 мм, F.N. 24. Для установки требуется адаптер MA686/05
MA872	Объектив план ахромат Epi 20х/0,40 Рабочее расстояние 5,20 мм, F. N. 24. Для установки требуется адаптер MA686/05
MA873	Объектив план ахромат Epi 50х/0,75 Рабочее расстояние 0,38 мм, F.N. 24, подпружиненный. Для установки требуется адаптер MA686/05
MA874	Объектив план ахромат Epi 100х/0,90 Рабочее расстояние 0,37 мм, F.N. 24, подпружиненный Для установки требуется адаптер MA686/05

	Объективы LWD план ахромат Epi (светлое поле, с увеличенным рабочим расстоянием)
MA921	Объектив LWD план ахромат Epi 50х/0,55 Рабочее расстояние 7,5 мм, F.N. 24. Для установки требуется адаптер MA686/05
MA920	Объектив LWD план ахромат Epi 20х/0,40 Рабочее расстояние 11,0 мм, F. N. 24. Для установки требуется адаптер MA686/05

	Адаптер для установки объектива RMS
MA686/05	Адаптер для установки объектива RMS в микроскопы серии МТ8500

	Объективы план ахромат Epi BD (светлое/темное поле)
MA923	Объектив план ахромат Epi BD 5х/0,10 Рабочее расстояние 17,0 мм, F.N. 22 Включен во все стандартные комплекты серии МТ8500
MA924	Объектив план ахромат Epi BD10х/0,25 Рабочее расстояние 7,48 мм, F.N. 22 Включен во все стандартные комплекты серии МТ8500
MA925	Объектив план ахромат Epi BD 20х/0,40 Рабочее расстояние 5,20 мм, F. N. 22 Включен во все стандартные комплекты серии МТ8500
MA926	Объектив план ахромат Epi BD 50х/0,75 Рабочее расстояние 0,38 мм, F.N. 22, подпружиненный Включен во все стандартные комплекты серии МТ8500
MA989	Объектив план ахромат Epi BD 100х/0,90 Рабочее расстояние 0,5 мм, F.N. 22, подпружиненный

	Предметные столики для серии MT8500
MA942	Столик плоский с керамическим покрытием, размер 191х126 мм. С двухкоординатным перемещением, диапазон перемещения 100х100 мм, с коаксиальными рукоятками перемещения с правой стороны и стеклянной прозрачной пластиной диаметром 94,5 мм Включен во все стандартные комплекты серии МТ8500

	Микрометр для столиков
MA292	Металлический микрометр, 0,01 мм, для отраженного света
MA285	Линейная шкала, 1 мм с делениями по 0,01 мм, для проходящего света

	Конденсор для серии MT8500
MA910/05	Конденсор для микроскопов серии МТ8500 Включен во все стандартные комплекты серии МТ8500

	Осветитель для серии MT8500
MA928	Вертикальный осветитель Келлера, галогеновая лампа 12 В 50 Вт, с прозрачным синим, прозрачным зеленым фильтром, фильтром нейтральной плотности ND50, поляризационным фильтром в металлическом держателе Включен во все стандартные комплекты серии МТ8500 с галогеновым осветителем
MA928/05	Трансформатор для MA928 в отдельном кейсе (вход 100~240 В, 12 В, 50 Вт) Включен во все стандартные комплекты серии МТ8500 с галогеновым осветителем
MA928LED	Светодиодный вертикальный осветитель Келлера, с прозрачным синим, прозрачным зеленым фильтром, фильтром нейтральной плотности ND50, поляризационным фильтром Включен во все стандартные комплекты серии МТ8500 со светодиодным осветителем
MA928/05 LED	Трансформатор для MA928 LED в отдельном кейсе (вход 100~240 В) Включен во все стандартные комплекты серии МТ8500 со светодиодным осветителем

	Фильтры для отраженного света
MA275/25	Фильтр синий прозрачный. ∅ 20,0 мм, в металлическом держателе Включен во все стандартные комплекты серии МТ8500
MA275/30	Фильтр зеленый прозрачный. ∅ 20,0 мм, в металлическом держателе Включен во все стандартные комплекты серии МТ8500
MA275/50	Фильтр нейтральной плотности ND50. ∅ 20,0 мм, в металлическом держателе Включен во все стандартные комплекты серии МТ8500
MA959	Фильтр поляризационный. ∅ 20,0 мм, в металлическом держателе Включен во все стандартные комплекты серии МТ8500

	Фильтры для проходящего света
MA856/05	Фильтр синий прозрачный LB100. ∅ 44,0 мм, без оправы
MA856/10	Фильтр синий матовый. ∅ 44,0 мм, без оправы
MA858/05	Фильтр нейтральной плотности ND25. ∅ 44,0 мм, без оправы
MA857/05	Фильтр зеленый прозрачный. ∅ 44,0 мм, без оправы
MA861/05	Фильтр зеленый интерференционный. ∅ 44,0 мм
MA915/ PT#2	Фильтр поляризационный

	Принадлежности для серии MT8500
MA906	Резиновый наконечник для окуляра MA817 SWH 10x, 1 шт.
MA275/05	Запасная галогенная лампа 12В, 50Вт
MA326	Запасная галогенная лампа 6 В, 30 Вт
MA327	Запасной предохранитель 3 А для галогенного осветителя
LED/SP1	Запасной светодиод 5 В, 5 Вт
МА929	Запасной предохранитель 0,5 А для светодиодного осветителя
MA809/20	Сетевой кабель АС с евровилкой для сети 220 В Включен во все стандартные комплекты серии МТ8500
MA701/05	Чехол для защиты от пыли Включен во все стандартные комплекты серии МТ8500

Поляризационные микроскопы

Всеуниверсальныеисследовательскиеучебные

Поляризационный микроскоп

ПОЛАМ Л-213М

под заказ

Тринокуляр
30х — 1920х
Проходящий свет
Светлое поле, поляризация, фазовый контраст, фокальное экранирование

Исследовательский микроскоп для наблюдения прозрачных объектов в поляризованном свете, а также исследований по методам «фокального экранирования» и фазового контраста.

Поляризационный микроскоп

ПЛМ-2

в наличии

Тринокуляр
50х — 780х
Проходящий свет
Отраженный свет
Светлое поле, поляризация

Недорогой для своего класса поляризационный универсальный микроскоп проходящего и отраженного света. Комплектуется в базе широким наборов объективов и окуляров.

Поляризационный микроскоп

ПОЛАМ Р-312

в наличии

Тринокуляр
35х — 1140х
Проходящий свет
Отраженный свет
Светлое поле, поляризация

Рабочий рудный поляризационный микроскоп. Предназначен для исследований непрозрачных объектов в отраженном свете, обыкновенном и поляризованном, а также прозрачных объектов в проходящем свете при малых увеличениях.

Поляризационный микроскоп

ПЛМ-215

в наличии

Тринокуляр
40х — 900х — в проходящем свете
50х — 750х — в отраженном свете
Проходящий свет
Отраженный свет
Светлое поле, поляризация

Микроскоп поляризационный исследовательский новой эргономичной модульной конструкции с Y-образной устойчивой формой штатива и усовершенствованной оптической системой для работы в отраженном и проходящем поляризованном свете.

Поляризационный микроскоп

ПЛМ-213

в наличии

Бинокуляр
40х — 630х
Проходящий свет
Светлое поле, поляризация

Учебный поляризационный микроскоп. Предназначен для исследований объектов в проходящем свете, обыкновенном и поляризованном.

Поляризационные микроскопы предназначены для минералогических и петрографических исследований горных пород, руд и минералов. Для минералов, прозрачных в шлифах, главными являются кристаллооптические исследования, для непрозрачных минералов – минераграфические исследования. Прозрачные минералы изучают в проходящем свете под петрографическим поляризационным микроскопом. Непрозрачные (рудные) минералы исследуются в отраженном свете с помощью минераграфического поляризационного микроскопа.

В целом оптические методы позволяют проводить минералого-петрографические исследования, необходимые, например, при поисках, разведке и разработке нефтянных и газовых месторождений, а также минераграфические исследования , отражающие условия и процессы рудообразования и дающие представление о генезисе руд.

Владение петрографией, позволяет изучать состав, структуру, текстуру, генезис магматических и метаморфических горных пород, а также связанных с ними полезных ископаемых.

Купить поляризационный микроскоп

Отражение, передача и поглощение света (видео)

Стенограмма

Привет, и добро пожаловать в этот обзор того, как свет взаимодействует с материей! В этом видео мы поговорим о том, что такое свет и как он взаимодействует с физическими веществами посредством либо отражения , пропускания , либо поглощения .

Прежде чем мы обсудим взаимодействие света и материи, давайте быстро рассмотрим свойства света.

Свет можно рассматривать либо как частицу, называемую фотоном, либо как волну. Когда мы говорим об отражении, передаче и поглощении, важны волновые свойства света.

Волновые свойства света включают его частоту, длину волны и амплитуду.

Частоту можно рассматривать как количество колебаний в секунду или количество гребней или впадин, которые проходят через определенную точку в секунду. Длина волны — это расстояние от впадины до впадины или от гребня до гребня волны, где впадина — самая низкая часть волны, а гребень — самая высокая. Амплитуда описывает высоту волны, которая связана с энергией волны. Скорость любой волны является произведением частоты и длины волны, и, таким образом, частота и длина волны имеют обратную зависимость для любой заданной скорости.

\(скорость=f\лямбда\)

Одним из наиболее важных свойств света является то, что его скорость в вакууме является одной из универсальных констант. Другими словами, каждой частоте света соответствует определенная длина волны. Вот почему изображения электромагнитного спектра показывают частоты в паре с длинами волн.

Весь электромагнитный спектр содержит гораздо больше, чем просто диапазон видимого света; свет, который мы видим, является лишь небольшой частью этого спектра.

Обычно свет определенной частоты взаимодействует с веществом одним из трех способов: отражением, пропусканием или поглощением. Имейте в виду, что частоты света могут по-разному взаимодействовать с одним и тем же веществом, поэтому часто бывает проще рассматривать одну частоту или небольшой диапазон частот за раз.

Давайте погрузимся во взаимодействие между светом и материей, начиная с отражения. Вы, наверное, уже знакомы с этим понятием. Отражение происходит, когда луч света определенной частоты попадает на поверхность и отражается.

Возможно, вы слышали фразу «угол падения равен углу отражения». Это означает, что угол падающего луча, измеренный от линии, перпендикулярной поверхности, всегда будет таким же, как угол отраженного луча, измеренный от этой перпендикулярной линии. Точно так же шар отскакивает от борта в бильярде. Мяч отскочит от поручня под тем же углом, под которым он приблизился к поручню.

Опять же, эта концепция может быть вам несколько знакома, но концепция передачи может быть немного менее интуитивной. Передача происходит, когда свет проходит через поверхность. С видимыми частотами вы можете видеть, как это происходит с такими материалами, как стекло или прозрачный пластик. Мы можем видеть сквозь эти материалы благодаря проходящему свету. Однако свет может преломляться, так что он выходит под немного другим углом, чем вошел. Все это зависит от свойств конкретного материала, через который проходит свет, а также от частоты или длины волны света. Когда свет преломляется внутри материала, при взгляде через него может появиться искаженный вид.

Последний тип взаимодействия, который мы рассмотрим, это поглощение . Так же, как губка может поглощать воду, многие материалы могут поглощать определенные частоты света. Когда материал поглощает свет, энергия этого света преобразуется в тепло. Итак, подумайте о том, когда вы оставляете что-то на улице в солнечный день — когда вы прикасаетесь к этому, оно кажется теплым или даже горячим. Это происходит потому, что объект поглощает солнечный свет!

Материалы поглощают только определенные частоты света и пропускают или отражают другие. Все зависит от атомов в этом материале и от того, как они взаимодействуют с этой частотой света.

Неудивительно, что отражение, передача и поглощение оптического света также влияют на то, как мы видим цвета. Каждый «цвет» света, который мы видим, имеет разную частоту и длину волны света, причем фиолетовый имеет самую короткую длину волны (самую высокую частоту), а красный — самую длинную длину волны (самую низкую частоту).

Остальные частоты и длины волн цветов находятся где-то между этими значениями.

Эти различия влияют на то, поглощается ли каждый цвет света данным материалом. Например, когда вы смотрите на лист, вы видите его зеленым.

Это происходит потому, что большинство других цветов света поглощается поверхностью листа, а зеленый свет отражается!

Хорошо, теперь, когда мы обсудили отражение, передачу и поглощение, давайте проверим ваше понимание, ответив на пару вопросов!

1. Белый свет состоит из всех цветов радуги. Луч белого света падает на поверхность, которая поглощает все цвета, кроме красного. Луч падает на поверхность под углом 40° от линии, перпендикулярной поверхности. Какого цвета будет эта поверхность? Под каким углом от перпендикуляра отразится именно этот луч?

Радужный, 40°
Красный, 50°
Красный, 40°
Все цвета, кроме красного, 50°

Правильный ответ C!

Красный — единственный цвет, который отражается от поверхности, что делает его единственным видимым цветом. Для отраженного света угол отраженного света всегда равен углу падающего света.

2. Если поднести фонарик к пустому пластиковому кувшину из-под молока, как вы думаете, что произойдет со светом?

Все это будет передано.
Будет частично отражаться и частично поглощаться, но не передаваться.
Все это будет поглощено.
Будет сочетание отражения, пропускания и поглощения.

Правильный ответ: Д.

Давайте посмотрим, как это выглядит на самом деле. Будет очевидно, что некоторый свет проходит через частично непрозрачный пластик (вы можете видеть его с другой стороны), и вы также можете увидеть свет, сияющий (отражающийся) от точки, куда вы направляете свет. Поглощение может быть не таким очевидным, но если вы оставите молочник на ярком свету слишком долго, вы заметите, что он начнет нагреваться.

Это все, что касается этого видео об отражении, передаче и поглощении. Спасибо за просмотр и удачной учебы!

Вернуться к видео по физике

109410

Предсказание без меток трехмерных флуоресцентных изображений, полученных с помощью микроскопии в проходящем свете

Доступность данных

Данные, используемые для обучения 3D-моделей downloads. allencell.org/publication-data/label-free-prediction/index.html.

Ссылки

Скайлаки С., Хильзенбек О. и Шредер Т. Проблемы долгосрочной визуализации и количественной оценки динамики одиночных клеток. Нац. Биотехнолог. 34 , 1137–1144 (2016).
Артикул КАС Google Scholar
Чен, Б.-К. и другие. Решетчатая световая микроскопия: визуализация молекул эмбрионов с высоким пространственно-временным разрешением. Наука 346 , 1257998 (2014).
Артикул Google Scholar
Селинумми, Дж. и др. Микроскопия светлого поля как альтернатива флуоресценции целых клеток при автоматизированном анализе изображений макрофагов. PLoS One 4 , e7497 (2009 г.).
Артикул Google Scholar
«>
Роннебергер О., Фишер П. и Брокс Т. U-net: сверточные сети для сегментации биомедицинских изображений. В Вычисление медицинских изображений и компьютерное вмешательство — MICCAI 2015 (ред. Наваб, Н. и др.) 234–241 (Springer, Cham, 2015).
Коллман, Ф. и др. Картирование синапсов методом сопряженной светоэлектронной матричной томографии. J. Neurosci. 35 , 5792–5807 (2015).
Артикул КАС Google Scholar
Russell, M.R.G. et al. Трехмерная корреляционная световая и электронная микроскопия культивируемых клеток с использованием серийной блочной сканирующей электронной микроскопии. Дж. Сотовый. науч. 130 , 278–291 (2017).
Артикул КАС Google Scholar
Копек Б.Г., Штенгель Г., Гримм Дж.Б., Клейтон Д.А. и Хесс Х.Ф. Корреляционная фотоактивируемая локализация и сканирующая электронная микроскопия. PLoS One 8 , e77209 (2013 г.).
Артикул КАС Google Scholar
Weigert, M. et al. Восстановление изображений с учетом содержимого: расширение границ флуоресцентной микроскопии. bioRxiv Препринт на https://www.biorxiv.org/content/early/2018/07/03/236463 (2018).
Graham, F.L., Smiley, J., Russell, W.C. & Nairn, R. Характеристики линии клеток человека, трансформированных ДНК из аденовируса человека типа 5. J. Gen. Virol. 36 , 59–74 (1977).
Артикул КАС Google Scholar
Рашид, С., Нельсон-Рис, В. А., Тот, Э. М., Арнштейн, П. и Гарднер, М. Б. Характеристика недавно полученной линии клеток саркомы человека (HT-1080). Рак 33 , 1027–1033 (1974).
Артикул КАС Google Scholar
«>
Гошима Г. и др. Гены, необходимые для сборки митотического веретена в клетках Drosophila S2. Наука 316 , 417–421 (2007).
Артикул КАС Google Scholar
Гуркан, М. Н. и др. Анализ гистопатологического изображения: обзор. IEEE. Преподобный Биомед. англ. 2 , 147–171 (2009).
Артикул Google Scholar
Christiansen, E.M. et al. Маркировка in silico: прогнозирование флуоресцентных меток на немаркированных изображениях. Cell 173 , 792–803 (2018).
Артикул Google Scholar
Roberts, B. et al. Систематическая генная маркировка с использованием CRISPR/Cas9 в стволовых клетках человека для освещения клеточной организации. Мол. биол. Ячейка 28 , 2854–2874 (2017).
Артикул КАС Google Scholar
Cardona, A. et al. Программное обеспечение TrakEM2 для реконструкции нейронных цепей. PLoS One 7 , e38011 (2012 г.).
Артикул КАС Google Scholar
Крижевский А., Суцкевер И. и Хинтон Г. Э. Классификация ImageNet с помощью глубоких сверточных нейронных сетей. Комм. ACM 60 , 84–90 (2017).
Артикул Google Scholar
Чжоу, С. К., Гринспен, Х. и Шен, Д. Глубокое обучение для анализа медицинских изображений (Academic Press, Кембридж, Массачусетс, 2017).
Litjens, G. et al. Обзор по глубокому обучению в анализе медицинских изображений. Мед. Изображение. Анальный. 42 , 60–88 (2017).
Артикул Google Scholar
«>
Кингма, Д. П. и Ба, Дж. Адам: метод стохастической оптимизации. Препринт arXiv на https://arxiv.org/abs/1412.6980 (2014 г.).
Farnebäck, G. Двухкадровая оценка движения на основе полиномиального разложения. В анализе изображений : SCIA 2003 (редакторы Бигун, Дж. и Густавссон, Т.) 363–370 (Спрингер, Берлин, Гейдельберг, 2003).

Загрузить ссылки

Благодарности

Мы благодарим всю команду Allen Institute for Cell Science, которая создала и охарактеризовала линии клеток HiPS с отредактированными генами, разработала анализы на основе изображений и записала наборы данных с большим количеством повторов, подходящие для моделирования и анализа. без которого эта работа была бы невозможна. Мы особенно благодарим команды Allen Institute for Cell Science Gene Editing, Assay Development, Microscopy и Pipeline за предоставление клеточных линий и изображений различных методов визуализации в проходящем свете, и особенно К. Гербина, А. Нельсона и Х. Малика за выполнение дифференцировки и культивирования кардиомиоцитов, а также В. Леунга, Дж. Танга, М. Хендершотта и Н. Годро для сбора дополнительных временных рядов, меченных CAAX, кардиомиоцитов, HEK29.3, и данные HT-1080. Мы благодарим команду Allen Institute for Cell Science Animated Cell и T. Do за предоставление опыта в подготовке фигур. Мы благодарим Д. Фернандеса за разработку ранней экспериментальной 2D-версии модели. Мы благодарим сотрудников отдела биологии синапсов Института науки о мозге Аллена за подготовку образцов и предоставление изображений, которые послужили основой для обучения данных томографии сопряженных массивов. Эти вклады были абсолютно важны для разработки модели. HEK293 клетки были предоставлены Лабораторией вирусных технологий Алленовского института исследований мозга. Данные кардиомиоцитов и hiPSC в этой публикации были получены из клеток из Allen Cell Collection, коллекции флуоресцентно меченных hiPSC, полученных из родительской линии WTC, предоставленной B. R. Конклин в Институте Гладстона. Мы благодарим Google Accelerated Science за то, что они рассказали нам об исследованиях двухмерного глубокого обучения на нейронах до того, как мы начали этот проект. Эта работа была поддержана грантами от NIH/NINDS (R01NS092474) (SS, FC) и NIH/NIMH (R01Mh204227) (FC). Мы благодарим П.Г. Аллену, основателю Алленовского института клеточных наук, за видение, ободрение и поддержку.

Информация об авторе

Авторы и организации

Институт клеточных исследований Аллена, Сиэтл, Вашингтон, США
Чавин Оункомол, Мэри М. Малекар и Р. Джонсон

Институт науки о мозге в Сиэтле

Вашингтон, США
Шармиштаа Сешамани и Форрест Коллман

Авторы

Chawin Ounkomol
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Sharmishtaa Seshamani
Посмотреть публикации автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Mary M. Maleckar
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия
Forrest Collman
Посмотреть публикации автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Gregory R. Johnson
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

Contributions

G.R.J. задумал проект. СО реализована модель для 2D и 3D изображений. М.М. предоставили руководство и поддержку. CO, S.S., F.C. и G.R.J. спланированные вычислительные эксперименты. CO, S.S., M.M., F.C. и G.R.J. написал бумагу.

Автор, ответственный за переписку

Грегори Р. Джонсон.

Заявление об этике

Конкурирующие интересы

Авторы не заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

Дополнительная информация

Примечание издателя: Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и институциональной принадлежности.

Встроенная дополнительная информация

Дополнительный рисунок 1 Схема архитектуры CNN, лежащей в основе представленного инструмента.

На последнем уровне сети нет уровней пакетной нормализации или ReLU, а количество выходных каналов на уровень показано над полем каждого уровня. Рисунок адаптирован из Lecture Notes in Computer Science 234–241 (2015).

Дополнительный рисунок 2 Репрезентативные модели помеченной структуры и прогнозы моделей для 3D-микроскопии в проходящем свете.

Результаты прогнозирования изображений флуоресценции ДНК на основе моделей ДНК и ДНК+, показанные в верхнем ряду (см. Методы). Слева одна z — срез трехмерного входного изображения в проходящем свете, достоверное («целевое», наблюдаемое) флуоресцентное изображение, изображение, предсказанное моделью ДНК при стандартном обучении, и изображение, предсказанное расширенной версией ДНК. модель (ДНК+). Последующие строки разделены на два столбца, в каждом из которых представлены парные изображения наземной истины и прогнозируемой локализации структуры. В каждом столбце крайние левые изображения показывают один z -срез достоверного («целевого», наблюдаемого) флуоресцентного изображения для помеченной структуры, а изображения справа показывают прогнозируемую локализацию структуры с учетом обучения стандартной модели (см. Методы) . Порядок представления слева направо и сверху вниз определяется производительностью (см. Методы, рис. 1c) для ядрышек, ядерной оболочки, микротрубочек, актиновых филаментов, митохондрий, клеточной мембраны, эндоплазматического ретикулума, ядерной оболочки (ДИК), пучков актомиозина, плотных соединения, аппарат Гольджи и модели десмосом. Все модели обучались и использовали изображения светлого поля в качестве входных данных (не показаны), если не указано иное (ядерная оболочка, DIC). Z -срезы были выбраны, чтобы выделить интересующую структуру, связанную с каждой моделью. Пары изображение-срез были одинаково контрастно растянуты, так что значения черного и белого соответствовали 0,1 и 99,9-му процентилю интенсивности целевого изображения соответственно. Все показанные изображения не зависят от данных обучения модели. Каждый пример целевого предсказания был выбран случайным образом из большого пула тестовых изображений. Размер пула составлял 18 для модели клеточной мембраны, 10 для модели ядерной оболочки DIC и 20 для всех других моделей. Масштабная линейка составляет 20 мкм.

Дополнительный рисунок 3 Производительность прогнозирования трехмерного флуоресцентного изображения на основе входных изображений микроскопии в проходящем свете (светлое поле), оцененная как функция количества обучающих изображений для моделей ДНК и ядрышек.

Коэффициент корреляции Пирсона по изображению ( r ) был измерен между 20 достоверными («целевыми») и предсказанными флуоресцентными изображениями. Каждая пара целевое/прогнозируемое изображение в тестовом наборе является точкой в результирующем распределении r ; пары изображений 25-го, 50-го и 75-го процентиля заключены в прямоугольник для каждой указанной структуры, с усами, указывающими последние точки данных в пределах межквартильного диапазона ×1,5 нижнего и верхнего квартилей. Выбросы для каждого распределения показаны кружками.

Дополнительный рисунок 4. Производительность трехмерного предсказания ДНК по изображениям в проходящем свете (светлое поле) с использованием полностью трехмерной модели по сравнению с двухмерной.

a . Верхний и нижний ряды показывают пример слева направо входного изображения в светлом поле, достоверного («целевого») флуоресцентного изображения, флуоресцентного изображения, предсказанного с использованием трехмерной модели (« ДНК+», см. «Методы»), и флуоресцентное изображение, предсказанное с использованием 2D-модели («комбинированное 2D», см. «Методы»). Выходные данные двухмерной модели состоят из прогнозов отдельных входных сигналов светлого поля z — срезы, объединенные в 3D-объем. Центральные срезы z -, y — и x показаны для каждого трехмерного изображения (обозначены голубыми, зелеными и красными линиями соответственно на верхнем левом изображении). Масштабная линейка составляет 20 мкм. 3D-модель дает более подробные и точные результаты. b , Распределения коэффициента корреляции Пирсона по изображению ( r ) между целевыми и прогнозируемыми тестовыми изображениями из 3D- и 2D-моделей по 20 тестовым изображениям. Каждая пара целевое/прогнозируемое изображение в тестовом наборе является точкой в результирующем р раздача; пары изображений 25-го, 50-го и 75-го процентиля заключены в прямоугольник для каждой указанной структуры, с усами, указывающими последние точки данных в пределах межквартильного диапазона ×1,5 нижнего и верхнего квартилей. Выбросы для каждого распределения показаны кружками. Количество изображений ( n ) в каждом распределении равно 20.

Дополнительный рисунок 5 Производительность предсказания трехмерного флуоресцентного изображения на основе входных изображений микроскопии в проходящем свете (светлое поле) различных типов клеток.

a , Репрезентативные предсказания ДНК на трехмерных входных изображениях в светлом поле (сверху) клеток HEK-293, кардиомиоцитов и клеток HT-1080 с использованием модели ДНК, обученной на изображениях hiPSC (модель, предсказывающая ДНК с расширенным обучением). процедура, «ДНК+», см. Методы) и модель ДНК, обученная на изображениях HEK-293 («m-HEK-293»). Слева направо столбцы представляют собой входное изображение в светлом поле, целевое флуоресцентное изображение, прогнозируемое флуоресцентное изображение с использованием модели ДНК+ и прогнозируемые флуоресцентные изображения с использованием m-HEK-29.3 модель. Центральные срезы z -, y — и x показаны для каждого трехмерного изображения (обозначены голубыми, зелеными и красными линиями соответственно на крайнем левом изображении). Масштабная линейка составляет 20 мкм. b , Распределения коэффициента корреляции Пирсона по изображениям ( r ) между целевыми и прогнозируемыми тестовыми изображениями различных типов клеток с использованием моделей ДНК+ и m-HEK-293. Каждая пара целевое/прогнозируемое изображение в тестовом наборе является точкой в результирующем распределении r ; пары изображений 25-го, 50-го и 75-го процентиля заключены в прямоугольник для каждой указанной структуры, с усами, указывающими последние точки данных в пределах межквартильного диапазона ×1,5 нижнего и верхнего квартилей. Выбросы для каждого распределения показаны кружками. Цвета прямоугольников для каждого типа клеток входных изображений указывают, какая модель была применена: DNA+ или m-HEK-29.3. Количество изображений ( n ) в распределениях hiPSC, HEK-293, кардиомиоцитов и HT-1080 составляет 20, 18, 8 и 10 соответственно. Для получения более подробной информации см. Методы.

Дополнительный рисунок 6. Сравнение реальных («целевых») и прогнозируемых значений пикселей на изображениях из дополнительного рисунка 2. пикселей в прогнозируемом изображении. Количество пикселей (

n ) составил 36 126 для предсказания микротрубочек, 96 501 для предсказания клеточной мембраны, 96 501 для предсказания ядерной оболочки DIC и 48 168 для всех других предсказаний. Интенсивность пикселей нормализована в мишени в предсказанных изображениях (см. Методы).

Дополнительная информация

Дополнительный текст и рисунки

Дополнительные рисунки 1–6, дополнительная таблица 1 и дополнительное примечание 1

Сводка отчетов

Дополнительное видео 1

Трехмерная визуализация результатов прогнозирования микроскопии в проходящем свете.