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Frauhofer植物计算机断层扫描表型成像系统

Frauhofer植物计算机断层扫描系统采用微焦点X射线成像原理进行超高分辨率三维成像,可以在不破坏样品(无需染色、无需切片)的情况下,获得高精度三维图像,显示样品内部详尽的三维信息,并进行结构、密度的定量分析,适用于观察植物化石样品结构和植物活体组织的细胞结构,近年来被广泛应用于结构学、组织学、生物学特别是古生物学等研究领域,例如花、果实、种子、根系等研究。

Frauhofer研究院是世界最知名的应用技术研究院,很多工业技术都源自于该研究所。Frauhofer专门成立的植物表型CT研究组致力于CT技术应用在植物的表型研究上。与传统医学CT不同,植物CT研究需要独特算法和软件等。Frauhofer研究院在该研究领域位于世界最前沿。

近年来,Stefan团队一直致力于将计算机断层扫描技术应用于植物表型研究领域,特别是专注于植物结构高分辨率无损检测。其中一个研究方向为研究外在胁迫因素对植物微观结构的影响,研究方向有木质部结构如何对胁迫,如干旱做出反应。在干旱环境下,一些植物不再为叶片或整个枝条提供水分。研究另外一个方向是不同植物基因品系的内部微观结构特征。

Frauhofer开发出了便携式、台式以及落地式以及高通量等多个系列专门针对植物表型研究开发的计算机断层扫描系统。

德国Frauhofer研究院专门针对植物研究开发的计算机断层扫描表型三维成像植物断层扫描CT有如下特点:

无损监测系统可适用于不同植物;Frauhofner系统可快速有效扫描全植株;借助温室以及数个环境箱,我们可模拟真实环境条件植物地下部分,例如其根部结构和果序也可提供关于植物生物量的重要信息。X射线成像和显微法近几十年来取得了巨大进展。此技术可轻松用于检测钢制或其它合金材质大样品。但表型领域研究者面对不同的挑战。与工业和实验室多处应用不同,表型不仅仅关注图像品质。成像的限制因素是成像时间,Stefan Gerth博士-革新系统设计团队负责人表示。因而Frauhofer开发了自己的实验室系统,目标是在有效图像品质和更短测量时间间取得平衡。开发的软件可自动鉴别果实和根部结构的纵横比以及植物器官的重量。软件可提供一段时间的柱状图,显示植物如何进行地下生长发育。

X光可帮助我们看到地下情形。上图是在不同发育阶段的土豆。                                 7.png 

3D计算机断层扫描原理

3D断层扫描(CT)可生成诸多方向的多个X光图像(投影)。与医学CT扫描不一样,工业CT系统扫描的目标经常会安装在旋转桌面,位于X光射线管和检测器之间。目标绕其轴旋转同时,记录下投影。

Frauhofer表型三维成像植物断层扫描CT系列产品介绍 

主要功能:植物种子三维结构研究,无损探索种子腔体、胚和胚乳的变化;果实内部结构变化;植物茎秆等剖面结构和三维结构;原位研究土壤中根系的三维形态结构;支持定制化开发测量参数。 

便携式植物断层扫描仪

应用于对植物种子、小型果实内部结构变化的研究。可以无损地探索不同植物种子腔体、胚和胚乳的变化,测量种子内部的三维结构和小型果实的内部变化,设备小巧便携,操作简单,具有中分辨率和高分辨率两种选择。

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实验室植物断层扫描仪

广泛应用于植物对植物根系、茎杆的内部结构变化的研究。可以无损地探索盆栽中不同植物的根系变化,也可以测量茎杆等植物器官的 3D 结构。 

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高通量种子表型成像计算断层扫描仪 

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计算机断层扫描技术可用于种子质量控制以及种子检测标准确立,该系统能检测细微的内部结构(种皮、外壳、胚芽、空腔)。

对每一粒种子检测,都需要复杂的处理流程。检测的目的是为了保证其不变高品质。尽管有各种实验方法可以选择,但是在种子检测方面,X射线仍是比较可靠的方法,通过影响处理系统,CT设备可监测到每一粒种子。自2003年起,Frauhofer EZRT开始了种子CT断层扫描系统的研究,近年来,对植物材料的研究已经从种子扩展到植物根、茎、果实等领域,走在CT植物表型研究的最前列。其中一款自动化系统,种子无需单独分开,软件可将每粒种子从混合种子中分离,从而简化了样品制备,能在一次实验中实现大量种子检测。此外,也可实现自动机械臂取料,托盘内科放置多个小盒。操作界面简单,校准或系统射线管温度控制均为独立。该设备可实现对种子内部结构的稳定、清晰成像,几何分辨率约为50um。

高通量植物表型成像计算断层扫描仪

配备自动传送装置,植物到达成像室后能够 360° 旋转成像,适合大批量植物样品的 CT 成像实验,并且能够连续观察植物样品的动态变化。适用于研究植物根系和茎杆,分析软件自动将盆栽中的土壤和根系分离,屏蔽土壤干扰;自动传送样品,高通量操作;可 360° 旋转拍摄样品;同步图像采集及 3D 重建; 设备自带 X 光屏蔽层,安全可靠;可根据样品大小定制化不同系统。

北京博普特科技有限公司是该Frauhofer研究院CT断层扫描系统中国区代理,全面负责其系列产品在中国的市场推广、销售和售后服务。

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