Cerna^®顕微鏡は、落射蛍光、明視野照明、微分干渉法(DIC)、Dodtコントラスト法などの複数のイメージング手法をサポートしています。これらの照明法にはそれぞれ異なるアクセサリが必要となりますが、それぞれが下に示すような利点を顕微鏡ユーザにもたらします。

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複数の蛍光色素で標識されたマウスの腎臓の落射蛍光イメージ

落射蛍光
落射蛍光は蛍光標識と内在蛍光を使用して試料の機能を特定します。落射蛍光イメージを得るには、励起フィルタを通過した光が対物レンズに入射し、試料に吸収されるようにします。この励起の結果、試料内の蛍光色素が、励起光より長い波長(つまり低いエネルギ)で光を放射します。放出された光の一部が対物レンズに集光されたのちカメラに光が導かれ、観察が可能になります。このイメージング手法についての詳細はこちらをご覧ください。

DIY Cernaシステムを用いた落射蛍光の測定向けには、ワイドフィールド観察および落射照明モジュール用のアクセサリや、一般的な蛍光体用の蛍光フィルターセットを取り揃えております。

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タマネギの有糸分裂の明視野イメージ

明視野照明
明視野照明は最も単純な透過照明法です。この手法においては、光源からの光はコンデンサで集光され、試料を透過します。その際に生じる光の強度差により像が観察されます。明視野照明に必要なのは光源(つまり照明キット)とDIY Cernaシステムに取り付けるコンデンサのみです。

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キンポウゲの根のDICイメージング

DICイメージ
微分干渉法(DIC)においては、試料を通過した光は何枚もの偏光素子により処理されます。光源からの光は偏光された後、試料に到達する前に直交する2つの偏光ビームに分光されます。これら2つの光の間に存在する光路長のわずかな違いにより、両者が再結合した際に干渉が起こり、明視野照明では透明な試料のコントラストが増強されます。DICイメージでは、光源とコンデンサに加えて以下の光学素子が必要です：DIC偏光子、コンデンサープリズム、対物プリズム、アナライザ。

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マウスの網膜のDodtコントラストイメージ

Dodtコントラスト
Dodt勾配コントラスト(またはシンプルにDodtコントラスト)は、斜光照明の発展版と捉えることができます。どちらの方法も照明勾配を得るためにマスクを使用しますが、Dodtコントラストではマスキングは光路のより手前側で行っています。この構成によりDICとよく似た画像コントラストを生み出すことができます。

Dodt勾配照明は特殊な形の1/4円環を使用して生成し、視野全域に渡って試料の厚みの変化を測定します。Dodtコントラストは明視野照明に比べて試料の解像度が高く、DICに比べてより厚みのある試料の観察に有利です。当社では、任意の勾配を発生させることができる組み立て済み、アライメント済みのDodtコントラスト用照明モジュールをご用意しております。このモジュールの駆動には照明光源とコンデンサが必要です。

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つぼみのレーザ走査イメージ

レーザ走査
レーザ走査では、落射蛍光と同じように蛍光標識や内在的な蛍光を利用して試料の特性を明らかにします。しかし落射蛍光とは異なり、レーザ走査では厚い試料の深部にある任意の像平面を薄く可視化することができ、3次元ボリューム像を得ることができるため、in vivo研究を可能にしています。

レーザ走査の手法(例:多光子顕微鏡や共焦点顕微鏡法)では、レーザービームの高いコヒーレンスにより、軸分解能を大幅に向上させています。共焦点顕微鏡法では、軸分解能を下げる原因となる焦点外の光を(落射蛍光と同様に)ピンホールにより除去しており、多光子顕微鏡では、発生の可能性が低い2光子または3光子吸収を蛍光色素の励起に応用することで、効果的にオプティカルセクショニング(光断面像)を作り上げています。

詳細については「レーザ走査型顕微鏡のチュートリアル」でもご覧いただけます。　

Cerna^®顕微鏡の構築

Cerna顕微鏡プラットフォームの広い作業スペースとアリ溝式システムは、顕微鏡部品の接続や位置決めを容易に行うことができます。この柔軟性により光路設定済み顕微鏡はシンプルで安定したセットアップを実現しており、またその後のアップグレードや変更も簡単に行えます。下の動画では光路設定済み製品の概要とDIY Cerna顕微鏡の組立方法を例示しています。

DIY顕微鏡システムの組立方法

顕微鏡の原理

ここではCerna^®顕微鏡の一般的な機能について説明しています。右にある顕微鏡の図の各部品をクリックいただくか、下記のリンクをクリックいただくとCerna顕微鏡を組み上げて試料を可視化する方法についてご覧いただけます。

• 用語
• 顕微鏡ボディ
• 照明
• 試料の観察/記録
• 試料/実験機器の取付け

用語

アーム:部品を顕微鏡の光路に合わせて保持

バヨネットマウント:内ネジのL字型スロットとそれに嵌合する外ネジのタブを用いた機械的なマウント方式　

ベローズ(蛇腹):アコーディオン状のゴム製側面を持つチューブ。顕微鏡ボディと対物レンズとの間の光路を遮光しながら伸縮させることが可能です。

ブレッドボード:光学系の自作用に、タップ穴が等間隔に配列された平坦なボード

アリ溝式:多数の顕微鏡部品に採用されている機械的な取付け方式。直線形状のアリ溝は、取り付ける部品を固定する前に一定の方向に沿って柔軟に位置決めができます。これに対し、円型アリ溝は部品を1箇所に固定します。詳細については「顕微鏡のアリ溝」タブまたはこちらをご覧ください。

落射照明:観察装置と同じ向きから試料を照らす照明。落射蛍光、反射型および共焦点顕微鏡は、落射照明で使用するイメージング手法の例です。

フィルターキューブ:フィルタやその他の光学素子を正確な位置で保持する顕微鏡用のキューブ。例えば、フィルターキューブは蛍光顕微鏡法および反射型顕微鏡法に不可欠です。

ケーラー照明:様々な光学素子を使用して試料面の視野内をデフォーカスしたり視野内における光の強度を平坦にしたりする手法。この手法にはコンデンサおよび光コリメータが必要です。

対物レンズ用ホルダ(レボルバ):顕微鏡の対物レンズを光路上に固定する際に使用するアーム

光路:光が顕微鏡を透過する際にとる経路

レール高:顕微鏡ボディのサポートレールの高さ

懐深さ(作業空間の奥行き):光軸から顕微鏡ボディのサポートレールまでの間の距離。懐深さのサイズは、作業高さとともに、顕微鏡を使用する際の作業空間の大きさを決定します

透過照明:観察装置に対して反対側の面から試料を照らす照明。明視野、微分干渉法(DIC)、Dodt勾配コントラスト、および暗視野顕微鏡法は、透過照明を利用したイメージング手法の例です。

作業高さ:顕微鏡ボディのサポートレール高にベース高を加えた高さ。作業高さのサイズは、懐深さとともに、顕微鏡を使用する際の作業空間の大きさを決定します。

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Cerna顕微鏡のボディ

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顕微鏡ボディの詳細

顕微鏡ボディ

顕微鏡ボディはあらゆるCerna顕微鏡の土台となります。 サポートレールに使用している95 mmレールは、厳しい角度公差が得られるよう加工されているため、光路のアライメントや光学テーブルへの垂直な設置が確実に行えます。サポートレールの高さは350～600 mmから選択できますが、この高さによって実験用・顕微鏡用部品を使用できる縦方向の空間の大きさが決まります。 光路からサポートレールまでの懐深さは196.5 mmあるため、広い実験用スペースが得られます。顕微鏡ボディに部品を取り付ける際はサポートレール上の直線的なアリ溝を使用しますが、部品によっては落射照明アーム上の円型アリ溝が使われます。 詳細については、「顕微鏡のアリ溝」タブまたはこちらをご覧ください。

Microscope Bodies	Microscope Translator

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Cerna顕微鏡には、上から(黄色)または下から(オレンジ)照射するタイプの照明が使用可能です。どちらのタイプにも照明光源(緑)が付いています。

照明

Cerna顕微鏡では、試料を上から(落射照明、右図で黄色に色付けされた部品参照)または下から(透過照明、オレンジ色に色付けされた部品参照)の2方向から照射することができます。

落射照明は、観察装置と同じ側から試料を照らす照明です。したがって、照明光源(緑色に色付けされた部品参照)からの光と試料面からの光は部分的に光路を共有します。これは蛍光、共焦点および反射型顕微鏡に使用されます。落射照明モジュールは光を光路に沿って導き調節します。円型のD1Nアリ溝を使用して顕微鏡ボディの落射照明アームに取り付けます(詳細については「顕微鏡のアリ溝」タブまたはこちらをご覧ください)。複数の落射照明モジュールや、カスタマイズ用のタップ穴が等間隔で配列されたブレッドボードトップを取り付けることができます。

透過照明：観察装置に対して反対側の面から試料を照らす照明です。明視野、微分干渉法(DIC)、Dodt勾配コントラスト、斜光および暗視野顕微鏡法などのイメージング手法に使用されます。 透過照明モジュールは光を調節し(一部のモデル)、光路に沿って光を導きます。直線的なアリ溝を使用して顕微鏡ボディのサポートレールに取り付けます(詳細については「顕微鏡のアリ溝」タブまたはこちらをご覧ください)。イメージング手法によっては、ビーム特性を変更するために追加の光学素子が必要となりますが、このような光学素子は、レンズチューブやケージシステムを使用して光路に簡単に組み込むことができます。また、当社では、入射したコリメート光から最適なケーラー照明を生むために使用するコンデンサもご用意しています。コンデンサは取付けアームに装着し、サポートレールから一定の距離の光路上に固定します。このアームは、コンデンサを試料と透過照明モジュールにアライメントするための焦準モジュールに取り付けます。

Epi-Illumination Modules	Breadboards & Body Attachments	Brightfield	DIC	Dodt	Condensers	Condenser Mounting	Light Sources

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試料面からの光は対物レンズ(右図で青色に色付けされた部品)によって集められ、三眼鏡筒または光学ポート(ピンク色に色付けされた部品)を使用して観察されます。

試料の観察/記録

照明ができたら、顕微鏡を使用して試料を観察します。顕微鏡には試料面に光を集光し(右図で青色に色付けされた部品参照)、生成した画像を可視化する(ピンク色に色付けされた部品参照)機能が必要です。

顕微鏡の対物レンズは、光を集め、試料面からの光を拡大してイメージングを行います。Cerna顕微鏡の対物レンズは対物レンズ用レボルバ(ホルダ)にネジ止めされ、顕微鏡ボディのサポートレールから一定の距離の光路上に固定します。対物レンズ用レボルバ(ホルダ)は電動焦準モジュールに固定し、対物レンズの焦点を合わせたり、試料を取り扱う際に対物レンズの位置をずらしたりすることができます。対物レンズとの間を遮光できるように、顕微鏡にはベローズが付いています(図には記載なし)。

試料観察およびデータ取得用に様々なモジュールをご用意しています。三眼鏡筒には視点が3箇所あり、カメラを使用した場合と同様に試料を直接観察できます。ダブルカメラポートが2つの観察チャンネル内で光路を変更または分岐します。カメラチューブの選択により像の倍率を低く、もしくは高くさせることができます。データ取得用に、当社ではカメラおよび光電子増倍管チューブ(PMT)をご用意しています。PMTは共焦点顕微鏡の蛍光信号を検出する際に必要です。ブレッドボードトップを使えばカスタム設計の撮像セットアップを構築できます。モジュールは円型アリ溝を使用して顕微鏡ボディに取り付けます(詳細については「顕微鏡のアリ溝」タブまたはこちらをご覧ください)。

Objectives & Accessories	Objective Mounting

Sample Viewing	Cameras	PMTs	Breadboards & Body Attachments

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右図の高剛性スタンド(紫色)はご提供可能な試料取付けオプションの1例です。

試料/実験機器の取付け

様々な試料や機器の取付けオプションによって、顕微鏡システムの広い作業スペースを有効利用することができます。大きな試料および補助装置は取付けプラットフォームを使用して設置することができます。このプラットフォームは顕微鏡ボディの辺縁に置くことができ、タップ穴が等間隔で配列されたブレッドボードに対応しています。小さな試料は高剛性スタンド(右図の紫色に色付けされた部品)に取り付けることができます。高剛性スタンドには多様な試料調製法やデータ取得手法に対応したホルダが付属しており、たとえばスライドやウェルプレート、ペトリ皿などに対応できます。一般的な試料マウント方法の場合は、手動XYステージを使用して試料スライドを顕微鏡ボディに直接取り付けることもできます。高剛性スタンドは電動ステージ(別売り)を用いて駆動できます。また可動型取付けプラットフォームには電動または手動移動用の機構が内蔵されています。顕微鏡で複数の実験を同時に行いたい場合は、高剛性スタンドを取付けプラットフォームの上部に取り付けて、複数の装置を個別にかつ同期させて動作させることができます。

Translating Platforms	Rigid Stands	Translation Stages for Rigid Stands	Motorized XY Stages	Manual XY Stage

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試料観察用に三眼鏡筒、ダブルカメラポートならびにカメラチューブをご用意しています。試料面からの光はカメラ、光電子増倍管(PMT)またはブレッドボードトップを用いたカスタム仕様のセットアップによって集光されます。Cerna顕微鏡を用いた試料観察についての詳細はこちらをクリックしてください。

Product Families & Web Presentations
Sample Viewing	Breadboards & Body Attachments	Cameras	PMTs

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顕微鏡用対物レンズは、対物レンズ用レボルバ(ホルダ)によって顕微鏡の光路内に固定されます。Cerna顕微鏡を用いた試料観察についての詳細はこちらをクリックしてください

Product Families & Web Presentations
Objectives	Objective Thread Adapters	Parfocal Length Extender	Piezo Objective Scanner	Objective Mounting

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大型または小型の実験用取付けオプションを使用して、顕微鏡の広い作業スペースを有効利用することができます。Cerna顕微鏡を用いた試料取付けについての詳細はこちらをクリックしてください。

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Translating Platforms	Rigid Stands	Translation Stages for Rigid Stands	Motorized XY Stages	Manual XY Stage

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落射照明用の様々な光源をご用意しています。Cerna顕微鏡プラットフォーム内での機能をご確認いただくには、各製品の説明ページをご覧ください。

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Trans-Illumination Kits	Solis™ High-Power LEDs	Mounted LEDs	X-Cite® Lamps	Other Light Sources

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落射照明：観察装置と同じ向きから試料を照らす照明。蛍光、共焦点および反射型顕微鏡などのイメージング手法で使用されます。落射照明をCerna顕微鏡に用いる際の詳細については こちらをクリックしてください。

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Epi-Illumination	Body Attachments	Light Sources

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透過照明：観察装置に対して反対側の面から試料を照らす照明です。明視野、微分干渉法(DIC)、Dodt勾配コントラスト、斜光および暗視野顕微鏡法などのイメージング手法に使用されます。透過照明をCerna顕微鏡に用いる際の詳細についてはこちらをクリックしてください。

Product Families & Web Presentations
Brightfield	DIC	Dodt	Condensers	Condenser Mounting	Illumination Kits	Other Light Sources

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顕微鏡ボディはあらゆるCerna顕微鏡の土台となります。ボディから対物レンズまでの距離は196.5 mmで、広い実験用スペースが確保できます。Cerna顕微鏡についての詳細はこちらをクリックしてください。

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Microscope Bodies	Microscope Translator