概要
MiCAM03-N256は膜電位感受性色素、カルシウム色素などの蛍光プローブで染色された生体サンプル内の微弱な蛍光輝度変化を高速で捉え、画像化することのできる光計測システムの世界標準機です。
高速撮影・高S/N比、直感的な操作方法などの基本性能は継承しつつ、新開発CMOSカメラヘッドによる高画素化、高速データ転送による長時間記録などの新たな特長が加えられ、これまでには無いイメージングシステムへと進化を遂げました。
主な特長
| 画素数 | : 256 x 256 / 128 x 128 画素 (オプション機能によりROI設定も可) |
| 受光面サイズ | : 17.6mm x 17.6mm |
| S/N比 | : > 71dB |
| 接続可能カメラ数 | : 2 |
| 最大フレームレート | : 1,000fps (256 x 256画素) 1,000fps (128 x 128画素) (オプション機能により高速設定も可) |
アプリケーション
- 膜電位感受性色素を用いた膜電位イメージング
- In Vivo脳サンプルや培養心筋細胞などを用いたカルシウムイメージング
- フラビン蛋白やヘモグロビン由来の内因性蛍光信号イメージング
- FRET, GCaMP, GEVIなど各種蛍光タンパク質を用いたイメージング
- デュアルカメラを用いたレシオイメージング
- 2カメラを用いた多アングル撮影
- 通常高速度撮影による微弱な輝度変化の検出
サンプルデータ
ブタ単離心臓の高速イメージング（256x256画素で1,818フレーム/秒）
| サンプル | ブタ単離心臓 |
| 蛍光色素 | 膜電位感受性色素 |
| イメージングシステム | MiCAM03-N256 |
| 画素数 | 256x256 |
| フレームレート | 1,818fps (0.55msec/frame) |
| 提供 | Dr. Jack M. Rogers, The University of Alabama at Birmingham |
膜電位感受性色素で染色した新生児マウス心室筋細胞の単層
| サンプル | 新生マウス心室筋細胞の単層。 サンプルの 3 か所 (蛍光写真で確認できる) を針先で引っ掻き、伝導ブロックと波面の蛇行を引き起こしました。 |
| 方法 | サンプルの端に配置されたガラス微小電極を使用して、サンプルをさまざまな周波数で局所的に電気刺激 |
| 蛍光色素 | 膜電位感受性色素 (Di-8-Anepps) |
| イメージングシステム | MiCAM03-N256 |
| 画素数 | 256x256 |
| フレームレート | 1,000fps (1.0msec/frame) |
| 提供 | Dr. Jan Kucera and Dr. Ange Maguy, Department of Physiology, University of Bern |
特長: カメラヘッド
ブレインビジョンが独自に設計・開発したCMOSイメージセンサーを搭載したカメラヘッドです。
N256カメラヘッド
大きなセンサーサイズと大きな画素サイズ
イメージセンサー
- 受光面サイズ: 17.6mm x 17.6mm
- 画素サイズ : 69μm x 69μm
膜電位イメージングなどのアプリケーションでは0.5-1%程度の光の変化量を高速で捉える必要があり、1画素で捉える光の量をできるだけ多くすることがS/N良く撮影する上で重要となります。大きな画素は光を集めやすく、光の微弱な変化を捕捉することができます。
画素数、高フレームレート、高S/N比のバランス
- 画素数: 256x256画素
- 最大フレームレート: 1,000 fps （256x256画素選択時）
- ダイナミックレンジ : 71dB
高速膜電位イメージングにおいて重要な要素であるフレームレート、空間解像度、S/N比の基本性能をバランスよく向上させました。
飽和電子数の切替による広ダイナミックレンジモードと高感度モード
- 広ダイナミックレンジモード（D-mode）: 3,000,000電子
- 高感度モード（S-mode） : 600,000電子
計測ソフトウェアからカメラの飽和電子数を切り替えることができ、広ダイナミックレンジモード（D-mode）と高感度モード（S-mode）の2つを使い分けることができます。
蛍光量の多い組織サンプルにはD-mode、蛍光量の少ない単層培養細胞にはS-modeを使用するなど、カメラ1台で多様な生物サンプルに対応することができるようになりました。
飽和電子数はサンプリングレートなどの設定に関係なく固定です。
ROI読出しによる高速フレームレート（オプション機能）
プリセットされた部分読出し設定やマルチROI設定が選択可能になり、それに伴いより高速なフレームレートも設定できるようになります。20,000fps@32x32画素のような超高速撮影も可能です。
特長 : プロセッサ
USB3.0による高速データ伝送、ダイレクトレコーディング、長時間撮影
USB3.0インターフェースの採用により、プロセッサからパソコンへのデータ転送が大幅に高速になりました。これによって撮影と同時にデータファイルをHDDやSSDに直接保存することができ、RAM容量の制限を受けず数十分～数時間の長時間記録が可能になります。
おおよその撮影可能フレーム数と撮影可能時間 (1カメラモードで撮影、ディスク書き込みモードで記録）
| 記録媒体 | 画素数 | フレームレート （fps） | 撮影可能 フレーム数（枚） | 撮影可能時間 （分） |
|---|---|---|---|---|
| SSD 1TB | 256x256 | 500 | 6,840,000 | 228.0 |
| 1,000 | 6,840,000 | 114.0 | ||
| 1,818 | 6,840,000 | 62.7 | ||
| 128x128 | 500 | 27,360,000 | 912.0 | |
| 1,000 | 27,360,000 | 456.0 | ||
| 5,263 | 27,360,000 | 86.6 |
最大で2つのカメラが接続可能、完全同期撮影デュアルカメラシステム
MiCAM03プロセッサには2つのカメラポートが装備されており、同タイプのカメラヘッドであれば2台まで接続できます。蛍光2波長の同時測定や、2つのアングルからの立体撮影なども可能です
多様なI/Oコネクタ、外部機器との親和性向上
入出力コネクタが装備されており、画像取得と同期した信号出力や、外部機器からの信号入力に対応可能です
2波長励起イメージング用LED光源の同期点灯制御
励起波長の異なる複数の蛍光プローブで標識されたサンプルや、2波長励起1波長蛍光プローブを用いたイメージングの場合には、カメラのフレームタイミングと光源の点灯タイミングとを同期させる必要があります。
本機能はMiCAM03から2つのLED光源へ、各フレームタイミングと同期した点灯信号を出力するものです。これによりMiCAM03での撮影とLED点灯を容易に同期させることが可能です。
出力は最大2チャンネルで、各チャンネルから交互に信号が出力されるプリセットパターンが用意されています。市販のパルスジェネレーターなどを用いて点灯パターンを設定する必要はありません。
また、ソフトウェアでパルス遅延時間とパルス幅を指定することができますのでご使用になるLEDの立ち上がり・立ち下がり時間に合わせた細かな設定をすることが可能です。
その他の特長
特別な設定が不要なターンキーシステム
高速イメージングに特化して設計されたハードウェアとそれを制御する専用計測ソフトウェア、パソコンで構成されています。使用するためには各コンポーネントをケーブルで繋ぐ以外、特別な設定・チューニングは必要ありません。システム導入後その日にデータ取得することも可能です。
プレ／ポストトリガー撮影機能内蔵
外部入力信号に同期してMiCAM03の撮影を開始させることが可能です。信号入力時を撮影開始点とするような撮影はもちろんのこと、信号入力前に起きた現象も撮影可能なプレ／ポストトリガー設定も可能です。
タイムラプス撮影機能（オプション機能）
数分～数時間で変化する現象をインターバル撮影します、撮影時のみ照明するため、試料のダメージを最小限に抑え、安定した基線のデータの取得が期待できます。
高解像度カメラ制御機能（オプション機能）
1920x1200画素の高解像度カメラBV-XB1カメラの制御が可能になります。細胞内Ca2+動態やフラビン蛍光、各種FRETイメージングなどに活用できるほか、MiCAM03による生体内高速イメージングと同期した動物行動の撮影などの応用も可能です。
ソフトウェア
計測/解析ソフトウェア BV Workbench
BV Workbenchは、MiCAM03-N256を制御する画像取得ソフトウェアです。 画像の取得と信号の入出力制御に加えて、動画の再生、波形表示、フィルター機能などの解析機能も含まれています。 マウスを使用して簡単に操作できる直感的なユーザーインターフェイスを備えています。
仕様
| システム全体 | ||
|---|---|---|
| 品名 | 高速イメージングシステム MiCAM03-N256 | 高速イメージングシステム MiCAM03-HR |
| 品番 | MC03-N256 | MC03-HR |
| 標準システム構成 | カメラヘッド（1-2）、プロセッサ、ケーブル類、専用コンピュータ、液晶モニター、 計測ソフトウェア、解析ソフトウェア | |
| 対応OS | Windows 7/10/11 64ビット | |
| カメラヘッド部 | ||
| 品名 | N256カメラ | HRカメラ |
| 品番 | MC-N256CAM | 02HRCM |
| イメージセンサー | オリジナルCMOS | Sony CCD |
| 画素数（H x V） | 256 x 256 | 380 x 244 |
| 受光面サイズ（H x V） | 17.6mm x 17.6mm | 6.4mm x 4.8mm |
| 画素サイズ（H x V） | 69μm x 69μm | 16.8μm x 19.6μm |
| シャッターモード | グローバルシャッター | グローバルシャッター |
| 空間解像度と最大フレームレート （1カメラ接続時） | 1,000fps@256x256画素 1,000fps@128x128画素 （1,000fps以上はオプション） | 143fps (380x244画素) 270fps (188x120画素) 455fps (92x60画素) |
| 量子効率 | 55%@550nm / 50%@600nm | 75%@550nm / 50%@700nm |
| 飽和電子数 | 3,000,000電子 / 600,000電子（切替式） | 100,000e- (180x120px) / 12,000e- (180x120px, H-bin) |
| 暗ノイズ | 500電子 / 130電子 | 60電子 (3.7ms,180x120画素) / 20電子 (3.7ms,180x120画素,H-bin) |
| レンズマウント | オリジナルM42マウント （オプション：CまたはFマウント） | Cマウント |
| インターフェース | 専用カメラケーブル | 専用カメラケーブル |
| 寸法（WxHxD） | 80mm x 80mm x 50mm | 62mm x 52mm x 46mm |
| 重量 | 474g | 100g |
| プロセッサ部 | ||
| 品名 | MiCAM03プロセッサ | MiCAM03プロセッサ （アナログインターフェース |
| 品番 | MC03-PRC | MC03-PRC-A |
| カメラインターフェース | 1（内蔵） | |
| カメラポート | 2 | |
| 拡張ユニット用スロット | - | |
| 内蔵メモリ容量 | 1GB | |
| 同期記録用アナログ入力 | 2チャンネル | |
| 刺激パルス出力 | 1チャンネル | |
| 外部トリガー信号入力 | 1チャンネル | |
| 光源点灯制御信号出力 | 1チャンネル | |
| フレーム同期信号入出力 | 1チャンネル | |
| リアルタイム輝度モニター出力 | - | |
| 光源制御出力 | - | |
| 電流出力 | - | |
| アクイジションステータス出力 | - | |
| トリガー待ちステータス出力 | - | |
| デジタルI/Oポート | 1 （6ピン） | |
| トリガーモード | ソフトウェア、TTL信号入力、アナログ信号入力 | |
| データ転送方式 | USB3.0 | |
| データ記録モード | PCメモリー使用、またはドライブ（SSD/HDD）直接書き込み | |
| 記録可能最大フレーム数 | 計測設定に依存 | |
| 電源 | AC100V-230V、50Hz/60Hz 150W | |
| ヒューズ | T2A L 250V | |
| 寸法 | 300mm (W) x 260mm(D) x 60mm（H） | |
| 重量 | 約2.6kg | |
| 標準/オプション機能 | ||
| 単発計測 | 標準 | |
| 長時間計測 | オプション | |
| 加算平均計測 | 標準 | |
| 高速部分読出し | オプション | |
| タイムラプス撮影 | オプション | |
| 高解像度カメラ制御 | オプション | |
| 計測ソフトウェア | 標準 | |
| 解析ソフトウェア | オプション | |
| 選択可能画素数 (HxV) | 最大フレームレート（fps） | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 標準機能 | 長時間計測機能（オプション） | ||||
| NR Mode ON/OFF | NR Mode OFF | NR Mode ON / 2回平均 | NR Mode ON / 4回平均 | ||
| 256x256 | 全画素読出 | 1,000 | 1,818 | 1,923 | 1,031 |
| 192x192 | 正方形領域 | - | 2,941 | 3,125 | 1,695 |
| 128x128 | 1,000 | 5,263 | 5,556 | 3,333 | |
| 64x64 | - | 12,500 | 12,500 | 8,333 | |
| 256x128 | 横長矩形領域 | - | 3,333 | 3,448 | 1,887 |
| 256x64 | - | 5,882 | 5,555 | 3,226 | |
| 256x32 | - | 9,091 | 8,333 | 5,000 | |
| 128x256 | 縦長矩形領域 | - | 3,030 | 3,333 | 1,852 |
| 64x256 | - | 4,348 | 5,000 | 3,125 | |
| 32x256 | - | 5,556 | 7,143 | 4,762 | |
| 32x32 | 16ブロック | - | 2,381 | 2,632 | 1,724 |
| 15ブロック | - | 2,500 | 2,778 | 1,818 | |
| 14ブロック | - | 2,703 | 2,941 | 1,961 | |
| 13ブロック | - | 2,857 | 3,125 | 2,083 | |
| 12ブロック | - | 3,125 | 3,448 | 2,273 | |
| 11ブロック | - | 3,333 | 3,704 | 2,439 | |
| 10ブロック | - | 3,704 | 4,000 | 2,703 | |
| 9ブロック | - | 4,000 | 4,348 | 2,941 | |
| 8ブロック | - | 4,545 | 5,000 | 3,226 | |
| 7ブロック | - | 5,000 | 5,556 | 3,704 | |
| 6ブロック | - | 5,556 | 6,250 | 4,167 | |
| 5ブロック | - | 6,667 | 7,143 | 5,000 | |
| 4ブロック | - | 7,692 | 8,333 | 5,882 | |
| 3ブロック | - | 10,000 | 11,111 | 7,692 | |
| 2ブロック | - | 12,500 | 14,286 | 10,000 | |
| 1ブロック | - | 20,000 | 20,000 | 16,667 | |