新型相机电子工程加州理工科学家开发出了可拍摄神经信号传播的新型超快相机|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

加州理工科学家开发出了可拍摄神经信号传播的新型超快相机

无论伸手触摸桌面上的何种物品，大脑都需要花一些时间来分析。但从指尖传导而来的信号，刹那间就可抵达大脑皮层。研究指出，触摸信号的神经传导速度超过 100 英里/小时（160 公里/小时）。而且某些神经信号甚至可以接近 300 mph（约 480 km/h）。 现在，加州理工学院的科学家们又介绍了一种新型超快相机，特点是能够记录信号脉冲穿过神经细胞时的镜头。

研究配图 1：Diff-CUP 系统示意（来自：Nature Communications）

此外 Caltech 科学家们新开发的这款超快相机，还可以捕捉其它令人难以置信的快速现象的视频，比如电子设备中的电磁脉冲传播。

Bren 医学工程与电气工程教授、Andrew 和 Peggy Cherng 医学工程领导主席、兼医学工程行政主任的 Lihong Wang 指出，这项技术的全称为“差分增强压缩超快摄影”（简称 Diff-CUP）。

以不同速度、通过不同神经元的电脉冲

Diff-CUP 的运行方式，与王教授的主导的其它“压缩超快摄影”系统类似。其已被证明能够捕获以光速行进的激光脉冲图像，并以每秒 70 万亿帧的速度录制视频。

为了研究神经信号的传播，新研究将它与名为 Mach-Zehnder 干涉仪的设备相结合。干涉仪先将激光束一分为二，仅使其中一束穿过物体、然后通过重新组合光束，来对物体和材料进行成像。

研究配图 2：Diff-CUP 的相位灵敏度

由于光波受到其穿过的物体的影响，所以不同的材料、就能对其产生不同方式的影响。穿过被成像材料的光束，将使其与另一光束的波不同步。

当光束被重新组合时，不同步的波，便会以显示有关被成像物体的信息的模式，而产生相互干扰（因此被称作“干涉仪”）。

研究配图 3：有髓轴突中传播的节间电流 / 未编码 Diff-CUP 成像

得益于这种特性，尽管人眼和传统光学显微镜无法看到穿过神经细胞的电脉冲，但这种类型的干涉仪仍可轻松检测。（顺道一提，LIGO 也在用同样的基础理论来探测引力波）

实验中，Mach-Zehnder 干涉仪能够对这些神经脉冲进行成像，而 CUP 相机则以极高的帧速率来捕获图像。

Lihong V. Wang 教授

王教授补充道：看到神经信号，是对其产生科学理解的一个重要基础。但受现有成像方法的拖累，此前我们一直难以提升其速度和灵敏度。

与此同时，Caltech 团队还拍摄了电磁脉冲（EMP）的传播照片。可知在某些材料中，EMP 能够以接近光速传播。

研究配图 4：在 LN 晶体中传播的 EMP 编码的 Diff-CUP 成像

有鉴于此，研究人员试着让电磁脉冲通过铌酸锂晶体 —— 这是一种具有独特光学和电学特性的盐。最终尽管 EMP 以极高的速度穿过该材料，Diff-CUP 相机仍能够对其清晰地成像。

王教授总结道：“对周围神经中的信号传播进行成像，只是迈出了长期研究的第一步。对中枢神经系统中的实时信号交通进行成像将更加重要，因其有助于阐明大脑的确切工作方式”。

世界首台！哈电电机研制的分布式调相机投运

来源：黑龙江日报

9月2日12时8分，哈电集团哈尔滨电机厂有限责任公司研制的青海海南新能源基地1号50兆乏分布式调相机，投入168小时试运行，各项技术指标完全满足设计要求，标志着哈电电机研制的世界首台应用于新能源电源侧的分布式调相机取得圆满成功。

分布式调相机定子下线进行中

调相机被誉为电网的“稳压器”，在电网侧已经大规模应用，然而电源侧应用尚属首次。“调相机是稳定电网电压的重要电力装置。”哈电电机副总经理李春廷说，尽管大型调相机技术已相对成熟，但要研发用于保障电能质量的分布式调相机，难度相当于从过去听音乐常用的大型收录机研制出全世界首台小型“随身听”。

记者采访中了解到，接到青海海南新能源分布式调相机的研制需求后，哈电电机迅速组织专业队伍投入研发，在不到8个月时间内完成世界首台分布式调相机的设计、制造和验证，为青豫特高压配套电源增添稳定的“安全罩”。

设计人员研究调相机技术方案

“分布式调相机的成功研制，意味着今后运行100%输送风光新能源的直流特高压也不存在任何安全技术障碍。”中国电力科学研究院高级专家李志强说。

从设计数据上看，分布式调相机相较常规调相机，在性能上需要提升30%以上，而机组损耗需要下降20%。为了解决这一难题，哈电电机抽调技术骨干组成专项攻关团队，引入模块化和集成化设计理念，通过电磁设计的深度优化、结构设计的不断创新和原材料的高标准选择，经过多轮设计迭代，最终打造出了兼具性能和经济性的新型分布式调相机。