VisiSens TD根际区域O2、pH及CO2成像系统

VisiSens TD根际区域O₂、pH及CO₂成像系统可以监测O₂、CO₂浓度或pH浓度的变化，VisiSens TD系统是用于O₂、pH和CO₂箔片的二维读出装置，采用荧光化学光学感应箔整合成像技术，在样品不均匀的情况下，能轻松实现根际区域对O₂、pH和CO₂二维可视化测量分布图。测试中，样本表面被感应膜覆盖，该感应膜可将分析对象的内容转换成光学信号，感应器响应则由数码相机逐个记录下来。

系统特点

荧光化学光学感应箔整合成像技术
同步分析三种目标物质——读取O₂、pH和CO₂传感器箔
二维读取，根际活体成像
可在一个视野中组合多种传感器类型，实现复合参数检测
传感器与测量布局灵活可调，适配多样化实验需求
视野灵活切换：微观模式（4×4 cm²）至宏观模式（最大30×25 cm²）
动态延时成像记录，支持时间序列可视化分析

操作软件

用户可以通过软件实现图像的采集、处理和分析功能。相机控制界面简单直观，用户可以轻松管理所有图像的采集和存储。根据具体的实验需求，用户还可以对某些测量进行自定义归组，并进行注释。可以选择采集单张图像或者以时间序列自动记录。

所有软件版本，无论是O₂、CO₂还是pH成像软件，都使用同样的用户界面。该软件支持：控制图像记录程序、图像处理及评估。控制用户界面的相机使用简便，它可管理图像的获得及存储。属于同一系列的测试可在用户自定义的对话框中，通过独立的文件夹和免费的文本注释组织在一起。获得的图像可以是单张的，也可以是自动记录时间序列的系列图像。

测定原理

荧光比率成像（FRIM）是一种能读取光化学传感器膜所获取的信号的方法。比率测量能排除常见的干扰，比如不均一光场的干扰。光化学传感器膜上含有一种对被测物质敏感的染料和一种参照染料，这些染料被固定在一种具有渗透性的聚合物基质上。

指示染料能根据被测物质和光化学传感器膜的类型不同发出红色或绿色的荧光，这些荧光是根据被测物质浓度的变化而发生动态淬灭。而参照染料相应的能发出恒量的红色或绿色的荧光。这些释放出来的荧光的量刚好能满足RGB芯片红、绿通道的灵敏度，能被芯片很好的识别并记录。

技术参数

	O₂	pH		CO₂
规格	SF-RPSu4	SF-LV1R	SF-HP5R	SF-CD2R	SF-CD1R
测量范围	0 – 100%空气饱和度（0 – 20.0% O₂）	pH 2.5 - 4.5	pH 5.5 - 7.5	0 - 1% pCO₂ （大气压下 [1013.15 hPa]）	1 - 25% pCO₂（大气压下 [1013.15 hPa]）
响应时间t₉₀	气相：< 8 s 溶解氧：< 30 s	< 30 s	< 30 s	<3 min	<3 min
检测限	0.03% 空气饱和度
时间精度	±0.02%空气饱和度（在0%空气饱和度时）； ±0.1%空气饱和度（在100%空气饱和度时）	± 0.01 pH（在pH=4时）	± 0.01 pH （在pH=7时）	± 0.02 % CO₂（在0.15% CO₂时；在0.8 % CO₂时）	± 0.02 % CO₂（在2% CO₂时）；±0.1 % CO₂（在25% CO₂时）
空间精度	±1.5%空气饱和度（在0%空气饱和度时）； ±3%空气饱和度（在100%空气饱和度时）	± 0.1 pH（在pH=4时）	± 0.1 pH（在pH=7时）	± 0.08 % CO₂（在0.15% CO₂时；在0.8 % CO₂时）	± 0.2 % CO₂（在2% CO₂时）；±1.2% CO₂（在25% CO₂时）
兼容性	水溶液，乙醇（最大10% v/v），甲醇（最大10% v/v），pH 2 - 10	水溶液，pH 2 - 9		水溶液，pH 4 - 9
通用传感器工作温度范围	5 ℃ - 45 ℃
传感器箔片尺寸	40 × 40 mm² 到 100 × 150 mm²
相机芯片	1/3英寸图像传感器；全局曝光；逐行扫描（配备12位ADC）
图像分辨率	125万像素 [1292 × 964 像素]
视野范围	约4 × 3 cm² 到 8 × 6 cm²；使用大面积成像时可达30 × 20 cm²
输出	最高15 fps实时视频预览（无存储）和0.5 fps全分辨率图片存储（.png）
数字接口	以太网电缆 (PoE)
LED 数量	7 + 8 (内环灯)
尺寸 (L×W×H)	主体: 160 × 108 × 58 mm 基本系统光源管：长度90 - 140 mm；直径80 mm
重量	1150 g
材质	铝外壳
控制软件	支持从单分析物模式到多分析物模式的灵活选择，能够满足不同复杂程度的检测需求，可同时对多种分析物进行监测与分析，模块化控制各分析物检测。具备快照记录功能，可即时捕捉特定时刻的图像数据，确保关键信息的准确留存。支持自动时间序列记录，用户能够根据实验或监测需求，自由设定记录的时间间隔（精确至[具体数值，如秒、分钟等]）和总记录时长，实现长时间连续的图像数据采集。提供丰富多样的图像评估函数，包括但不限于图像的亮度、对比度分析，分析物浓度分布分析，动态变化趋势分析等。能够对图像中的特定区域进行精准的感兴趣区域（ROI）分析，可自定义ROI的形状、大小和位置，并针对ROI进行详细的数据统计和分析。

应用案例

根际区域O₂、pH、CO₂

VisiSensTD能够对大片区域进行成像并收集信息空间和时间分析物的变化，例如根管内相互作用的CO₂和pH成像，同时可自由选择测量地质测量，模块化设置适用于氧气、pH和CO₂成像传感器箔具有一个系统和一个视野，VisiSens的二维成像实现根际区域分析物浓度的空间和时间变化的检测。

植物叶片呼吸

植物既是氧气的生产者也是氧气的消耗者，同时释放二氧化碳，实现对植物叶子表面氧气与二氧化碳含量的可视化，对于研究有光/无光条件下氧气的需求量以及二氧化碳的产出量起着重要作用。传感膜附着于树叶表面，将环境空气中的氧气与之隔离，并实现相应分析物含量与高度空间分辨率之间的转换。如图所示，在持续黑暗的条件下，玫瑰花瓣的氧气浓度下降，采用VisiSens研究不同花瓣结构并对比其耗氧量。