高速イメージングシステム MiCAM03-N256

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世界最高性能の光計測システムです。

これまで世界中の脳神経/心臓研究分野で使用され、多くの実績を残したブレインビジョン製MiCAMシリーズの標準モデルである高速イメージングシステムMiCAM02の後継機種となります。

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。

応用例

  • 膜電位感受性色素を用いた膜電位イメージング
  • 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
  • マルチ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

N256カメラN256カメラ

N256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。

大きなセンサーサイズと大きな画素サイズ

N256イメージセンサー 受光面サイズ: 17.6mmx17.6mm
画素サイズ:69μmx69μm

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: 256×256画素
最大フレームレート: 1,000 fps (256×256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、これまでよりも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。


高速ランダムアクセスによるROI読出し機能(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@32×32画素のような超高速撮影も可能です。

      全画素読出し(256×256画素)                マルチROI読出し(32×32画素x9領域)


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
(オプション機能)

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 256×256 500 6,840,000 228.0
1,000 6,840,000 114.0
1,818 6,840,000 62.7
128×128 500 27,360,000 912.0
1,000 27,360,000 456.0
5,263 27,360,000 86.6
(※上記はMiCAM03-N256に標準で付属するパソコンを使用した場合の平均的な値であって、全てのPC環境で常に同様な結果が得られることを保証するものではありません。)

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

カメラポート

I/Oコネクタ、外部機器との同期

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。

パネル

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。

2波長励起モード2波長励起モード



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。

接続図

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。
タイムラプスイメージング例




高解像度カメラ制御機能(オプション機能)

1920×1200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。

高解像度カメラ    フラビン蛍光蛋白イメージング例高解像度カメラ                                    イメージング例


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。

BV Workbench

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
(解析ソフトウェアはオプション)
対応OS Windows 7/10 64ビット 日本語版/英語版
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 独自開発CMOS Sony CCD
画素数(H x V) 256 x 256 ~ 32 x 32 380 x 244 / 188 x 120 / 92 x 60
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@256×256画素
1,000fps@128×128画素
(1,000fp以上はオプション)
143fps@380×244画素
270fps@188×120画素
455fps@92×60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)
100,000電子(180×120画素)/
12,000電子(180×120画素,H-bin)
暗ノイズ 500電子 / 130電子 60電子(3.7ms,180×120画素)/
20電子(3.7ms,180×120画素,H-bin)
ダイナミックレンジ 71dB 64dB
レンズマウント オリジナルM42マウント
(フランジバック: 14.5mm)
(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


N256カメラ選択可能画素数と最大フレームレート(1カメラ)
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 Times Ave
NR Mode ON
4 Times Ave
256×256 全画素読出 1,000 1,818 1,923 1,031
192×192 正方形領域 2,941 3,125 1,695
128×128 1,000 5,263 5,556 3,333
64×64 12,500 12,500 8,333
256×128 横長矩形領域 3,333 3,448 1,887
256×64 5,882 5,555 3,226
256×32 9,091 8,333 5,000
128×256 縦長矩形領域 3,030 3,333 1,852
64×256 4,348 5,000 3,125
32×256 5,556 7,143 4,762
32×32 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

N256カメラ選択可能画素数と最大フレームレート(2カメラ)
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 Times Ave
NR Mode ON
4 Times Ave
256×256 全画素読出 1,000 1,087 1,064 1,031
192×192 正方形領域 1,818 1,754 1,695
128×128 1,000 3,704 3,571 3,333
64×64 9,091 8,333 8,333
256×128 横長矩形領域 2,041 1,961 1,887
256×64 3,571 3,226 3,125
256×32 5,882 5,000 5,000
128×256 縦長矩形領域 2,000 1,961 1,852
64×256 3,571 3,448 3,125
32×256 5,556 5,556 4,762
32×32 16ブロック 1,887 1,613 1,613
15ブロック 2,041 1,724 1,724
14ブロック 2,174 1,852 1,852
13ブロック 2,326 1,961 1,961
12ブロック 2,500 2,128 2,128
11ブロック 2,703 2,326 2,326
10ブロック 2,941 2,500 2,500
 9ブロック 3,226 2,778 2,778
 8ブロック 3,571 3,125 3,125
 7ブロック 4,000 3,448 3,448
 6ブロック 4,762 4,000 4,000
 5ブロック 5,556 4,762 4,762
 4ブロック 6,667 5,556 5,556
 3ブロック 8,333 7,143 7,143
 2ブロック 11,111 10,000 10,000
 1ブロック 16,667 16,667 16,667