E-mail Пароль



RU | EN
 
 

 
Мультифотонная имиджинговая система Scientifica
Модульный дизайн

Целью компании Scientifica является производство наиболее универсальных и, в то же время, оправдывающих затраты мультифотонных устройств. Для решения данной задачи компания использует модульный подход.
Хотите ли вы приобрести отдельные компоненты для самостоятельной сборки системы или нуждаетесь в устройстве, полностью готовом к работе, компания Сайнсприбор, эксклюзивный дистрибьютор компании Scientifica в России, готова помочь вам.

При покупке мультифотнной системы необходимо учитывать на только конкретные задачи, стоящие перед экспериментатором, но и возможные области применения мультифотонной системы в будущих исследованиях. Модульный подход и использование программного обеспечения «open-source» позволяют модифицировать любую платформу в соответствии со специфическими требованиями, в то время как универсальные устройства с закрытой архитектурой не являются достаточно гибкими для долговременного использования, а их возможности, как правило, ограничены существующими технологиями.

Новейшие разработки позволяют усовершенствовать новую или уже используемую систему SliceScope для мультифотонного имиджинга. Наиболее важными компонентами мультифотонной системы Scientifica, значительно увеличивающие возможности существующих систем для имиджинга, являются мультифотонный детектор и сканирующая головка.

Сканирующая головка
Компактная и с разными видами сканирования
Сканирующая головка Scientifica была разработана для оптимального сканирования поля зрения. Высокое разрешение и высокая скорость сканирования позволяют получить изображения мельчайших структур образцов и наблюдать быстрые биологические процессы.

Быстрое сканирование высокого разрешения

Мультифотонная система Scientifica позволяет получать изображения мельчайших структур во всем поле зрения благодаря использованию XY зеркальных гальванометров. С помощью системы оборачивающихлинз изображение с Х-зеркала передается на Y-зеркало и затем на заднюю апертуру объектива. Это предотвращает уход расширенного луча на задней апертуре независимо от угла сканирования.
Системы, не использующие оборачивающие линзы, зачастую страдают от виньетирования, т.е. снижения интенсивности флуоресценции по краям изображения.
Кроме того, применение оборачивающих линз позволяет каждый раз получать одинаковый размер точки для визуализации тонких структур во всем поле сканирования.

Выбор области сканирования

Исследования in vitro часто включают в себя имиджинг малых клеточных компартментов, таких как дендритные шипики или аксональные бутоны. Использование зеркальных гальванометров обеспечивает возможность выбора области сканирования, что ускоряет процесс сканирования и позволяет получить больший объем данных.

Оптический дизайн

Полное разрешение достигается использованием набора мультифотонных объективов. Объективы Olympus 40x и Olympus 60x идеально подходят для экспериментов, объединяющих одновременно мультифотонный имиджинг и электрофизиологические исследования, так как обладают достаточным рабочим расстоянием (до 3.3 мм) для доступа электродов к образцу. Значения числовой апертуры до 1.0 дают возможность получать изображения структур очень маленького размера.
Оптические элементы подобраны для работы с длинами волн 700 – 1200 нм, что позволяет варьировать длину волны возбуждающего света без потери эффективности.

Универсальная и модифицируемая система

Сканирующая головка Scientifica оборудована гальванометрами компании Cambridge Technology для получения высококачественных изображений с высоким разрешением. Благодаря 3-мм зеркалам, способным двигаться с скоростью 1 мс/линия и позволяющим сканирование линий, либо всего кадра, сканирующая головка Scientifica является идеальным устройством для регистрации морфологических особенностей и функциональных процессов в тканях.

Преимущество использования гальванометров заключается в возможности варьировать скорость сканирования в соответствии с требованиями эксперимента. Так, например, необязательно использовать усреднение для улучшения отношения сигнал/шум при изучении морфологии образца - сходные результаты могут быть достигнуты за счет снижения скорости сканирования. Одновременно это позволяет уменьшить время экспозиции образца к лазерному освещению, что значительно снижает фотообесцвечивание и деградацию исследуемых тканей. Или, наоборот, при необходимости регистрации взаимодействий между многими клетками сканирование области большого размера может проводиться с высокой кадровой частотой (~ 15 кадров/с) и пониженным разрешением.

Высокая эффективность сбора флуоресценции

Мультифотонный детектор Scientifica использует специализированную оптику, механические компоненты и снижающую шум электронику и является оптимальным устройством для высокоэффективной регистрации фотонов.

Специализированная оптика для улучшения качества получаемых изображений

Улучшение качества изображения и предотвращение затемнения по углам изображения достигаются путем использования специально разработанных собирающих линз большого размера, помещенных в непосредственной близости к задней апертуре объектива, что обеспечивает регистрацию фотонов даже при наибольшем угле сканирования (+/-5° при 20 ммø и +/-3.5° при 24 ммø).
Расстояние между собирающими линзами и задней апертурой объектива постоянно. Это означает, что, независимо от глубины имиджинга, регистрация света будет всегда проходить с оптимальной эффективностью.

Высокий уровень сигнала при низком уровне шума

Высокое значение соотношения сигнал/шум достигается благодаря дизайну предусилителей и источника питания высокого напряжения. Дизайн электроники мультифотонного детектора позволяет значительно снизить фоновый шум, который в противном случае существенно ухудшал бы качество изображения.
Кроме того, подсоединение фотоумножителей Hamamatsu напрямую к предусилителю устраняет необходимость использования проводов на критической стадии регистрации изображения и значительно снижает уровень шума.

Быстрая смена фильтров

Использование нескольких красителей одновременно часто является необходимым требованием в мультифотонной микроскопии. Конструкция мультифотонного детектора Scientifica позволяет быструю смену эмиссионных фильтров и дихроичного зеркала.

Защита фотоумножителей

Чувствительность фотоумножителей падает при длительной экспозиции к свету. Мультифотонный детектор Scientifica оборудован средствами электронной защиты и заслонкой для предотвращения повреждения фотоумножителя и удлинения срока его службы.

Программное обеспечение

Мультифотонная система Scientifica разработана с учетом возможностей использования новейших разработок в области программного обеспечения. Предлагаемое компанией программное обеспечение основано на принципе «open source», что позволяет использовать преимущества свободного обмена идеями в научном сообществе, а также быстро модифицировать вашу систему в соответствии с новейшими разработками без дополнительных затрат.

ScanImage (с Matlab)

Мультифотонная система Scientifica полностью совместима с программой ScanImage, разработанной специалистами HHMI Janelia Farm1 для использования в экспериментах по изучению нервной системы. Программа ScanImage (может быть загружена бесплатно) написана в рамках программного пакета Matlab и служит для пользователей платформой для применения собственных "plugins”.

Харкатеристики ScanImage
  • Циклический режим работы
  • Контроль длительности записи и повторяющиеся записи
  • Контроль запуска записи изображения – режимы Focus, Grab, Snapshots (фокусировки, записи и получения отдельных снимков) и возможность запуска с помощью внешнего триггерного сигнала
  • Контроль параметров сканирования заданной области (ROI, region of interest) - увеличение, сдвиг, ротации
  • Графический выбор области сканирования (ROI) и контроль доступа к области сканирования (v3.8).
  • Полный контроль двигателя, включая установку и определение позиции контроллера перемещений предметного столика; контроль получения Z-проекций, контроль положения столика по Z и интерактивная спецификация начального и конечного положений при получении Z-проекций
  • Контроль мощности освещения, включая контроль ячейки Поккельса (опция), призаписи изображения
  • Выбор параметров сканирования, включая разрешение (в пикселях), скорость линейного сканирования, угловой диапазон, режим сканирования (бидирекционный или пилообразный)
Используете другой программный пакет? Обратитесь к специалистам компании Сайнсприбор, которые предоставят вам набор контрольных команд для интеграции оборудования с используемым Вами программным обеспечением.

HelioScan (с Labview)

Исследователи, уже работающие с программным пакетом Labview, могут использовать HelioScan для контроля мультифотонной системы Scientifica. Программа HelioScan была разработана в лаборатории проф. Fritjof Helmschen и может быть бесплатно загружена с сайта www.helioscan.org

Характеристики HelioScan

Контроль функциональных элементов имиджинговой системы и функции программного обеспечения могут добавляться, убираться и независимо конфигурироваться как подключаемые программные модули.

Режимы сканирования включают в себя:
- Покадровое сканирование
- 2D линейное сканирование и 3D спиральное сканирование
Работает с различными приборными компонентами системы, включая:
- Зеркальные гальванометры
- Резонансные сканеры
- Акустооптические устройства

Программа работает с приборными компонентами, основанными на FPGA, которая обеспечивает исключительно быстрые запись и генерацию сигналов. FPGA логика может быть легко запрограммирована с помощью Labview.
Также возможна конфигурация триггеров для синхронизации с программным обеспечением для электрофизиологических экспериментов.

Применение в электрофизиологических исследованиях

Мультифотонный имиджинг может использоваться как неинвазивный метод для подтверждения результатов электрофизиологических экспериментов. Электрофизиологические методы широко применяются для изучения нервной системы и в исследованиях процессов передачи нервного сигнала. Комбинация электрофизиологии и мультифотонной микроскопии позволяет оценивать и контролировать нейрональные сигналы с пространственным разрешением. Таким образом, совместное использование этих двух методов способно революционизировать процесс изучения нервной системы.

Компактный дизайн

Благодаря малому размеру, мультифотонный детектор Scientifica облегчает доступ разнообразным микроманипуляторам к исследуемому образцу. Схожим образом, компактный дизайн сканирующей головки Scanhead не накладывает ограничений на размер окружающего оборудования.
Например, при работе с одним и тем же образцом могут быть одновременно использованы до восьми Scientifica MicroStar манипуляторов, что значительно расширяет возможности эксперимента.

Система SliceScope была разработана для применения в электрофизиологических исследованиях. Она совместима с оптическими устройствами ведущих мировых компаний и может использоваться для работы таким методами, как микроскопия в косом освещении,  ИК дифференциальная интерференционно-контрастная микроскопия и контрастирование по методу Додта. Моторизованные объективы и конденсоры системы SliceScope позволяют легко контролировать процесс имиджинга.

Вышеперечисленные особенности делают Мультифотонную систему Scientifica идеальным устройством для электрофизиологических и других исследований, в которых пространство вокруг образца ограничено.
 
In vivo и in vitro - две возможности в одной системе

Многолетний принцип компании Scientifica, заключающийся в создании максимально универсального модульного оборудования, в полной мере воплотился в нашей новой мультифотонной системе. Использование SliceScope со смеными предметными столиками позволяет проводить исследования как in vivo, так и in vitro. Такая возможность переконфигурирования и комбинирования элементов позволит использование системы с модулями, которые появятся и в будущем.

Уникальной особенностью системы SliceScope является возможность легко убрать оптические части микроскопа находящиеся под предметным столиком. Это позволяет использовать одну и ту же мультифотонную установку для invivo и in vitro экспериментов. Данный подход обеспечивает наиболее эффективное использование лазера и позволяет совместное использование одной и той же мультифотонной системы несколькими лабораториями. Или же, система может использоваться одной группой, но для исследований, требующих разных и постоянно меняющихся экспериментальных подходов.

Технические характеристики
Сканирующая головка
Оптимизированные объективы Сканирование областей меньшего размера с высоким разрешением - объективы с задней апертурой < 9 мм
Сканирование областей большего размера с низким разрешением - объективы с задней апертурой > 9 мм
Гальваномертры 
Гальванометры компании Cambridge Technology с 3-мм X и Y зеркалами, разделенные 1 : 1 оборачивающей оптической системой
Максимальная скорость сканирования
1 мс/линию; 2 кадра/сдля области 512 х 512 пикселей; 15 кадров/с для области 256 х 64 пикселя
Поле зрения ~ 300 мм² при использовании объектива 40х
Режимы сканирования Пилообразный, бидирекционный (только со ScanImage), горизонтальное линейное сканирование; произвольное 2D линейное сканирование (только с HelioScan), Z-проекции.
Поворот области сканирования 360º
Увеличение 1 -- > 20х
Мультифотонный детектор

Число каналов
Один или два детектора-фотоумножителя со встроенным высоковольтным источником питания, активным делителем напряжения, предусилителем и фильтром высоких частот/буфером
Типы детекторов Серия R9880U
Угол сбора света
Макс. +/- 5 градусов для 20-мм объектива; +/- 3.5 градуса для 24-мм объектива;

Максимальная выходная апертура объектива
Диаметр, 24 мм
Дихроичное зеркало для лазерного/видимого света Заводской установки
Фильтр для блокировки света лазера Заводской установки
Микроскоп
Рама Полностью моторизованная рама SliceScope
Моторизация Сверхточный (разрешение, 20 нм) шаговый двигатель для фокусировки объектива и конденсора с шагом 0.5 мкм; максимальная скорость, 4 мм/с
Эпифлуоресценция На основе компонентовOlympus (должна быть указана при заказе)
Проходящий свет Яркого поля и/или ИК
Метод контрастирования Дифференциальный интерференционный контраст, градиентный контраст по методу Додта, контрастирование в косом свете(зависит от конфигурации системы)
Дополнительные устройства, поставляемые компанией Scientifica 


Оптика необходимая для заведения лазера

Юстировочный комплект

Рабочая станция