スピニングディスク共焦点顕微鏡は、リアルタイムの洞察に必要な高速性と、長時間の実験において生体サンプルを維持するための低侵襲性を兼ね備え、迅速かつ動的な生物学的プロセスの観察を可能にします。
急速に回転するマルチピンホールディスクを通して多数のポイントを同時に照射・検出することで、光照射量を低減しつつ、視野全体で安定した光学断面化と高速取得を実現します。この並列アーキテクチャにより、スピニングディスク共焦点システムは生細胞イメージング、長期のタイムラプス研究、高スループットの実験ワークフローに理想的です。
Evidentは、実績のある横河電機およびCrestOpticsのスピニングディスク技術を、適応性の高いIXplore IX85プラットフォームと組み合わせることで、スケーラブルな研究エコシステム内で光学性能、自動化対応、柔軟な構成を実現しています。中核施設から高度な細胞生物学および創薬研究室まで、当社のシステムはお客様の研究とともに進化するように設計されています。
3D上皮性乳癌スフェロイド。DAPI（青）、ペリセントリン（黄）。
共焦点スピニングディスクソリューション
Evidentは、生細胞やタイムラプス研究の幅広い範囲にわたって高速かつ正確な蛍光イメージングを実現するために設計された、スピニングディスク共焦点ソリューションの包括的なポートフォリオを提供しています。
横河電機ベースの回転ディスクシステム
横河スピニングディスク技術は、独自のデュアルディスクアーキテクチャを採用しており、高い光学スループット、均一なフィールド照明、安定した長期性能を実現します。これらは、高速かつ定量的な生細胞イメージングに最適です。
Evidentの柔軟なIXplore IX85プラットフォーム、先進的なアルゴリズム、研究用光学系と組み合わせることで、この設計は日常的なライブセル研究からナノスケールの超解像イメージングまで、進化する研究室のニーズに応えます。
IXplore IX85 SpinSR
超微細な細胞動態のスーパー・レゾリューションイメージング。
- 120 nmまでの解像度で高速撮影が可能
- 驚異的な細部描写が細胞動態からの迅速な知見獲得を実現
- 長期間のタイムラプス実験における細胞生存性の維持を考慮した設計
- 横河電機のスピニングディスク技術を採用
- IXplore™ IX85プラットフォームおよびEvidentのTruSight™ SR超解像アルゴリズムによる強化
IXplore IX85 Spin
マルチユーザー環境で信頼性の高い日常的な生細胞イメージング。
- 高速3D画像取得、広い視野、タイムラプス実験における細胞生存率の延長
- 厚いサンプルのイメージングにおいて、より深部で高解像度と高コントラストを実現
- 横河スピニングディスク技術を採用し、IXplore™ IX85プラットフォームによってさらに強化されています。
- 日常的なコア施設のニーズに応える信頼性の高い共焦点イメージングソリューション
CrestOpticsベースの回転ディスクシステム
CrestOpticsスピニングディスクテクノロジーは、柔軟なディスクアーキテクチャとユーザーが調整可能なピンホール構成を備えており、研究者はさまざまな標本タイプやイメージング深度に対して光学セクショニングと信号強度を正確に制御できます。この設計は、IXplore IX85プラットフォームの業界をリードする26.5 mmの視野と組み合わせることで、大規模なサンプルセットのイメージングを高速化し、必要なデータをより速く取得するのに役立ちます。
IXplore IX85 SpinXL
高スループットのワークフロー、大規模なデータセット、多様なイメージング要求に合わせて最適化されています。
- 比類のない26.5 mmの視野で、より多くを見て、より速く発見できます。
- 最大498 fpsの撮影速度で、1フレームでより高速な細胞の動きを捉えます。
- スピード・精度・柔軟性を兼ね備え、多様なアプリケーションやユーザーに対応します。
- 広範囲の波長、カスタマイズされたディスクオプション、拡張可能なイメージングモダリティによって、研究とともに進化。
- CrestOpticsスピニングディスクテクノロジーを搭載し、IXplore™ IX85プラットフォームで強化されています
スピニングディスク共焦点顕微鏡の用途
生細胞イメージング
スピニングディスクシステムは、生細胞イメージングの共焦点顕微鏡アプリケーションに非常に適しており、高速取得（信号強度により通常30～200フレーム/秒）と穏やかな照明を組み合わせることで、長時間の実験中の光毒性を最小限に抑えることができます。この技術的な利点は、安定した温度、CO₂、湿度条件を維持する環境制御システムと組み合わせることで、複数日にわたるタイムラプス研究を可能にします。研究者は、スピニングディスク共焦点顕微鏡を使用して、細胞分裂、移動、蛋白の局在などの動的なプロセスをリアルタイムで追跡します。
ゼブラフィッシュの卵の発育を19時間かけて撮影しました。間隔：5分、Zレイヤー70枚。
カルシウムイメージング
カルシウムイメージング用の回転ディスク顕微鏡は、高速な生理学的イベントを捉えるために必要な高い時間分解能を実現し、神経活動のモニタリングのために約100～333 Hzの取得速度をサポートします。穏やかで広視野の並列励起により光毒性を軽減できます。これは、繰り返しの記録や長時間の記録中に細胞の健康を維持するために重要です。これらのシステムは、GCaMPやjRCaMPなどの遺伝子コード化カルシウム指標に対応しており、複雑なダイナミクスを研究するための同時マルチ領域イメージングをサポートします。一般的な用途としては、神経ネットワーク活動の監視や心臓カルシウムトランジェントの分析が含まれます。
カルシウムイメージング：神経細胞内の化学蛍光指示薬Fluo-3。
オルガノイドイメージング
オルガノイドイメージングでは、スピニングディスク顕微鏡が複雑な3Dモデルの解析に必要な光学セクショニングと速度を提供し、約50～100 µm（0.05～0.1 mm）の有効イメージング深度で観察できます。ワイドフィールドスピニングディスクアーキテクチャは、厚い試料でのピンホールクロストークを低減し、コントラストを向上させつつ、迅速な撮影を維持します。穏やかな照明は縦断的研究中のオルガノイドの成長と発達をサポートし、マルチポジションイメージングによって1回の実験で複数サンプルの効率的なスクリーニングが可能です。主な応用例としては、脳オルガノイド、腫瘍スフェロイド、ガストロロイドのイメージングによる構造の組織、成長パターン、細胞の動態の評価が挙げられます。
オルガノイド。ファロイジン（マゼンタ）、E-カドヘリン（イエロー）。
ハイコンテントスクリーニング
ハイコンテンツスクリーニング用のスピニングディスク共焦点システムは、シンプルなワークフローで自動的に画像取得が可能で、標準化されたウェルプレートからチャンバースライドやスポットアレイまでの形式に対応しています。高速イメージングにより、96ウェルプレートを1時間未満で撮影でき、Zスタックの自動取得によって3D表現型アッセイにも対応できます。scanR分析ソフトウェアとの統合により、データ処理と定量評価が効率化されます。薬物スクリーニングや表現型プロファイリングが代表的な用途であり、速度、再現性、データの一貫性が求められます。scanRソフトウェアは、オフラインまたはデータ取得と同時に、データ分析や探索に優れています。このソフトウェアは、AIとディープラーニングを使用して、密集度の高い条件でもユーザーの介入なしに細胞や核を検出します。
scanRシステムは、検出された各オブジェクトとそのパラメータ、時間トレース、ウェルID、関連データとの間に双方向リンクを提供し、数百から数百万の細胞まで効率的にスケールする包括的な細胞集団評価を可能にするイメージサイトメトリー分析を実現します。
発生生物学
回転ディスクシステムは胚のイメージングに適しており、ほとんど影響を与えずに、数時間または数日間にわたる発生過程の長期観察を可能にします。穏やかな照明は光毒性の影響を軽減し、長時間のタイムラプス実験を通して健康な胚の発育をサポートします。マルチポジションアクイジションにより、研究者は複数の標本を同時に追跡できるようになり、実験の効率と統計の堅牢性が向上します。一般的なモデル生物としては、ゼブラフィッシュ、ショウジョウバエ、C. elegans、マウス胚などが挙げられ、細胞分化、形態形成、組織形成といった動的プロセスをリアルタイムで解析できます。
マウス胚。SOX1（Cy3）、CDX2（緑）、DAPI（青）。Naihe Jing研究室のYingying Chen博士のご厚意により提供。
超解像イメージング
光子再割り当て（SoRaテクノロジー）を搭載したスピニングディスク型超解像システムは、高速取得を維持しながら空間的な詳細を強化し、最大200フレーム/秒で約120 nmの横方向分解能を実現します。これは標準的なスピニングディスク共焦点イメージングの約2倍の分解能です。この手法により、特殊なサンプル準備を必要とせずに生細胞に対応した超解像イメージングが可能となり、研究者は生理学的状態を維持することができます。代表的な用途には、細胞骨格のダイナミクス、小水疱輸送、シナプス構造の可視化などがあり、急速な細胞内イベントを捉えるためには、解像度と時間分解能の向上が不可欠です。
Hoechst（青）、β-チューブリン–AF555（緑）、CPCA–HSP60–AF647（マゼンタ）、およびフィブリラリン–AF568（グレー）で標識されたNIH3T3細胞。スケールバー:5 µm。サンプルはEnCor Biotechnology Inc.より提供されました。
スピニングディスク共焦点顕微鏡のリソース
アルツハイマー病の脳ミエリン研究を推進するスピニングディスク共焦点顕微鏡
Evidentのスピニングディスク共焦点顕微鏡がアルツハイマー病研究に新たな知見を導く様子をご紹介します。トランスジェニックマウスモデルにおけるミエリン動態を研究する研究者らは、ミエリンの再生が認知機能に及ぼす影響を解明するために、高解像度かつ高速な共焦点イメージングを用いています。
TruSight™ SRアルゴリズムが共焦点スピニングディスク顕微鏡で超解像イメージングを実現する仕組み
EvidentのTruSight SRアルゴリズムは、Olympus Super Resolution（OSR）から進化し、IXplore IX85 SpinSR顕微鏡に統合された新しい超解像技術です。このホワイトペーパーをご覧いただくと、TruSight SRが顕微鏡の画像品質の向上にどのように貢献するかをご理解いただけます。
よりスマートなQCツールで顕微鏡性能に対する信頼の向上
信頼性の高い回転ディスク共焦点イメージングには、一貫したパフォーマンスが不可欠です。品質管理ツールが、システムのアライメント、照明の均一性、光学性能の検証をどのようにサポートし、研究者がデータに自信を持ち、長期的な再現性を確保できるようにする方法をご覧ください。
スピニングディスク共焦点顕微鏡に関するよくあるご質問
スピニングディスク共焦点顕微鏡とレーザー走査共焦点顕微鏡の違いは何ですか？
スピニングディスク型共焦点顕微鏡は生細胞サンプルに対してより高速かつ穏やかな操作が可能ですが、レーザー走査型共焦点顕微鏡は光学的断面の制御に優れています。
回転ディスク共焦点システムは通常、約30～200フレーム/秒で画像を取得しますが、従来のレーザー走査型共焦点顕微鏡では約0.5～2フレーム/秒となります。スピニングディスク技術は複数の点を同時に照射するため、同等の条件下で光毒性を約10～100倍低減でき、生細胞イメージングや動的プロセスに最適です。
対照的に、レーザー走査共焦点システムは調整可能なピンホールを備えた単一の走査ポイントを使用し、光学セクショニングと信号除去を柔軟に制御できます。その結果、高速かつ長時間のライブセルイメージングにはスピニングディスク共焦点顕微鏡が好まれることが多く、固定サンプルやより柔軟なイメージングが求められるアプリケーションにはレーザースキャン共焦点顕微鏡が選ばれることが多いです。
共焦点回転ディスク顕微鏡は超解像イメージングが可能ですか？
はい、スピニングディスク顕微鏡は、IXplore IX85 SpinSRシステムのSoRaなどの光学的光子再割り当て技術を用いることで、超解像イメージングを実現できます。
検出された光子をその発生源に再割り当てすることで、スピニングディスク型超解像システムは、従来の共焦点イメージングと比べて約2倍の改善を実現し、横方向解像度を約120 nmまで達することができ、最大200フレーム/秒の取得速度を維持します。多くの他の超解像技術とは異なり、この手法は特別なサンプル準備を必要とせず、生細胞イメージングにも対応しています。
EvidentのTruSight™ SR 超解像アルゴリズムは、IXplore IX85 SpinSR システムに組み込まれており、顕微鏡画像の品質向上にも寄与します。その結果、事実上あらゆる観察シナリオでアーティファクトが最小限に抑えられた高品質な画像を取得することが可能です。
スピニングディスク共焦点システムを選択する際のポイントは何ですか。
スピニングディスク共焦点システムを選ぶ際は、まずイメージング要件（速度、感度、空間解像度など）を明確にしてください。これらの要素によって最適な構成が決まります。
ディスクタイプも考慮してください：標準ディスクは日常的なイメージングに最適ですが、ワイドフィールドやより大きいピンホール構成は厚い標本のイメージングに適しています。ハイスループットラボでは、自動化機能として、マルチポジション取得やマルチウェルプレートとの互換性などを評価する必要があります。
同様に重要なのは、イメージ取得制御、データ管理、定量分析ツールなどのソフトウェア、さらに迅速なサービスとサポートの提供です。Evidentのアプリケーションスペシャリストが、研究目標に合ったシステムの選定をお手伝いします。
回転ディスク共焦点顕微鏡に最適なカメラは何ですか？
一般的に、回転ディスク共焦点顕微鏡にはsCMOSカメラが最適です。高いフレームレート、広い視野、低い読み出しノイズ、そして広いダイナミックレンジを備えているため、ライブセルイメージングやハイコンテントスクリーニング、迅速なタイムラプス実験に理想的です。
EMCCDカメラは超低照度アプリケーションに推奨されます。電子増倍により非常に弱い信号の検出が可能となり、単一分子イメージングや最大限の感度が必要な極めて暗い標本に適しています。
用途に応じたカメラ選択については、お近くのEvident営業担当者にご相談ください。
スピニングディスク共焦点顕微鏡は生細胞イメージングに最も適した選択肢ですか。
はい、スピニングディスク共焦点顕微鏡（顕微鏡検査）は、高い取得速度と穏やかな照明を兼ね備えているため、生細胞イメージングのゴールドスタンダードとして広く認められています。励起光を数千個のピンホールに同時に分散することで、イメージング条件やサンプルの種類に応じて、従来のポイントスキャン共焦点レーザー法と比べて、光毒性を約10～100分の1に抑えることができます。
照明の曝露を抑えることで、細胞の生存性を維持しながら長期間のタイムラプス実験を行うことができます。その結果、研究者は細胞の健康とデータ品質への信頼性を高めながら、数日間のタイムラプス実験を含む長期間のイメージング研究を行うことが可能です。