多光子顕微鏡 Bergamo® IIシリーズ


多光子顕微鏡 Bergamo® IIシリーズ


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多光子顕微鏡 Bergamo® IIシリーズ

当社では試料を顕微鏡に適合させるのではなく、顕微鏡を試料に適合させるべきであるという方針に基づき、様々な実験要件に対応可能なモジュール式の多光子イメージングプラットフォームを開発しました。当社の多光子イメージングシステムは、微小電極などを用いた従来の研究手法に比べて、高速、高深度、高強度でニューロン集団の同時読み出しと操作が可能です。 下のオプション一覧および右下の回転式Bergamo顕微鏡の5軸移動の動画でご紹介しているように、当社では回転式ボディを開発し、これにより顕微鏡が試料の周りを回転できるようになりました。当社では固定式ボディのタイプもご用意しています。このタイプではアーム下の奥行きが196.5 mmあり、対物レンズ周りに大きな作業スペースを3次元的に確保できます。

ハイライト」、「特長」および「モジュール」タブでご紹介しているBergamo IIの特長には、操作性を損なうことなく最先端の性能を得ることに注力してきたことが反映されています。Bergamo顕微鏡の推奨用途についての詳しい説明は「用途」タブに記載されています。また、独自の顕微鏡を設計されるお客様向けに、「構成」タブでは主な特長と推奨する用途を記した多数の構成例を掲載しています。このプラットフォームは実験のニーズに応じて簡単に変更やアップグレードができます。対応可能なアドオンおよびアップグレードについては「レトロフィット」タブをご覧ください。

Bergamoイメージングシステムを使用することで、優れた試料イメージ(「イメージングギャラリ」タブ参照)を得ることができ、それらは数多くの出版物に掲載されています(「関連出版物」タブ参照)。 右下の「共同研究で生まれたイノベーション」の動画でご覧いただけるように、当社のライフサイエンス部門はUniversity College LondonのDr. Michael Hausserの研究グループと連携し、彼らのニーズに合ったカスタム仕様のBergamo顕微鏡システムを設計してきました。当社のBergamoイメージングシステムについてのご質問は、ボックス内のContact USボタンをクリックして当社までお問合せください。

オプション一覧

Five-Axis Movement of Rotating Bergamo Microscopes

ハイライト

 

ベッセルビームを用いた高速ボリューム画像取得
当社ではHoward Hughes Medical Institute(HHMI)とNa Ji教授(カリフォルニア大学バークレー校)の協力を得て、Bergamo®多光子レーザ走査型顕微鏡用のベッセルビームモジュールをご提供しています。 神経細胞活動のin vivoボリュームイメージングを行うには、サブミクロンの空間分解能とミリ秒の時間分解能の両方が必要です。従来の方法では、回折限界のガウシアンビームを走査して3次元画像を作成しますが、ベッセルビームを用いた多光子イメージングでは、軸方向に細長い集光スポットを利用してボリューム画像を取得します。励起光の被写界深度が拡大されたことにより3次元の体積が2次元に投影され、2次元フレームレートは効率的に3次元ボリュームレートに変換されます。

Ji氏の先駆的な研究で実証されたように、このベッセルビームを用いた高速のイメージング技術はシナプス解像度を有し、Ca2+ダイナミクスや、マウスとフェレットの視覚皮質における樹状突起スパインの調整特性などの計測ができます。 下の画像ではこのベッセルビームを用いた多光子イメージング技術の能力を示しています。Thy1-GFP-Mマウスの脳切片の300 x 300 μmの範囲を、それぞれベッセルビーム(左)およびガウシアンビーム(右)で走査した画像を比較しています。ガウシアンビームを集光して取得された45枚の光学的なスライス画像を垂直に積み重ねるとボリュームイメージが得られますが、長さ45 μmの集光スポットを有するベッセルビームを使用すると、1回走査するだけで同じ構造的な特徴を見ることができます。これはボリュームイメージングの速度が大幅に向上することを示しており、この手法はin-vivoでまばらにラベル付けされた試料を調べるのに適しています。

お持ちのBergamo顕微鏡にベッセルビームによるイメージング機能の追加を希望される場合は、当社までご連絡ください。ご提供可能なアップグレードとアドオンについては、「レトロフィット」のタブをご覧ください。

出典: Lu R, Sun W, Liang Y, Kerlin A, Bierfeld J, Seelig JD, Wilson DE, Scholl B, Mohar B, Tanimoto M, Koyama M, Fitzpatrick D, Orger MB, and Ji N. "Video-rate volumetric functional imaging of the brain at synaptic resolution." Nature Neuroscience. 2017 Feb 27; 20: 620-628.

1回のベッセルビームによる走査画像(左)は、ガウシアンビームによる45枚の光学画像の断片を積み重ねて得られた体積走査画像(右)と同じ構造情報を捉えており、これは全走査時間を45分の1に短縮できることを示しています。これらの画像は脳切片の300 μm x 300 μmの範囲を走査したものです。ガウシアンビームによる画像を積み重ねた画像の深さはスケールバーで示されています。試料ご提供:Qinrong Zhang, PhD and Matthew Jacobs; the Ji Lab, Department of Physics, University of California, Berkeley.

 

3P Image
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Thy1-YFPマウス(オス、21週)の画像。1300 nm、繰り返し周波数326 kHz、パルス幅約60 fsで取得。観察窓の中心は、体性感覚皮質上部、ブレグマから横方向に2.5 mm、後方に2 mmの位置にあります(皮質表面でのレーザーパワーは1.1 mW)。画像ご提供:Chris Xu Group, Cornell University.

3光子イメージング
当社では、Bergamo多光子顕微鏡に3光子イメージング技術を導入できるように、800~1800 nmの波長範囲に対応する走査光路用の光学素子を開発しました。3光子励起は深部組織イメージングに適していますが、一般には波長1300 nmまたは1700 nm付近の高パルスエネルギーの励起光源が必要です。2光子イメージングと比較して、3光子イメージングでは組織による散乱が少なく、また焦点の合わないバックグラウンド光が抑制されるので、信号対バックグラウンドの比が改善されます。

下の写真のように、3光子イメージングが可能なシステムの構成要素として、2光子と3光子の同時イメージングをサポートするダイクロイックミラーや、広帯域でのサンプリングができる繰り返し周波数の低いレーザをサポートするエレクトロニクスを含めることができます。ThorImage®LSソフトウェアでは、3光子検出のための重要な機能を強化しています。例えば、3光子信号の検出を励起パルスと同期させ、最良の信号対雑音比が得られるように位相遅延を制御することができます。詳細については「ThorImageLS」タブをご参照ください。

お持ちのBergamo顕微鏡に3光子イメージング機能の追加を希望される場合は、当社までご連絡ください。ご提供可能なアップグレードとアドオンについては、「レトロフィット」タブをご覧ください。

出典:  Wang T and Xu C. "Three-photon neuronal imaging in deep mouse brain." Optica. 2020; 7 (8): 947-960.

Configuration for 2P and 3P
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2光子および3光子イメージングの構成。詳細については「構成」のタブをご参照ください。

 

空間光変調器(SLM)を用いた同時多点光刺激
当社の空間光変調器(SLM)を用いると、ホログラフィックパターンにより試料内の複数の位置の光刺激を同時に行うことができます。この空間光変調器はフェムト秒パルスレーザによる2光子励起用に設計されており、光刺激用レーザのビームプロファイル全体に渡って位相を操作し、ユーザが決定した数百の焦点を生成することができます。

下の図では、空間光変調器を使用した2光子刺激の利点を、通常の2光子刺激や単一光子による光刺激と比較して示しています。単一光子による光刺激では、1つの細胞だけをターゲットにすることができず、ターゲットとする細胞に近接する細胞も刺激してしまいます。この問題は、1つの細胞をターゲットにできる分解能を有する2光子刺激を利用することで解決します。しかし、その場合でも同時にターゲットにできる細胞は1つに制限されます。2光子刺激と空間光変調器を組み合わせると、多数の焦点を生成して複数の細胞を同時に刺激することができるため、その制限を克服することができます。刺激用ビームの形状は光刺激の効果が向上するように成形することができます。これは、単一視野内の異なる深度にある神経集団を活性化させるために重要な機能です。 空間光変調器の位相マスクのパターンは素早く切り替えることができ、複数の独立した焦点を任意のシーケンスで個々のターゲットに向けることができます。校正プロセス、ホログラムの生成、外部ハードウェアとの同期などは、すべてThorImage®ソフトウェアで管理され、シームレスな制御が可能です。 詳細については「ThorImageLS」タブをご覧ください。

お持ちのBergamo顕微鏡に空間光変調器(SLM)によるイメージング機能の追加を希望される場合は、当社までご連絡ください。ご提供可能なアップグレードとアドオンについては、「レトロフィット」タブをご覧ください。

2光子刺激+空間光変調器

  • 複数の焦点を生成
  • 複数のターゲット細胞を同時に刺激
Gaussian Scan
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2光子刺激

  • 1つの細胞をターゲットにできる分解能
  • ターゲットとする細胞のみを刺激
Gaussian Scan
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単一光子による刺激

  • 3次元的に神経を刺激するには深さの調整能力が不足
  • ターゲット細胞とそれに近接する細胞を刺激
Gaussian Scan
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2光子刺激+空間光変調器(右)による方法では、複数のターゲット細胞を同時に刺激することが可能です。これは、単一光子(左)や2光子(中央)で刺激する一般的な方法では不可能です。

特長 

Bergamo®IIシリーズ顕微鏡の下記の多くの機能は、既存の当社顕微鏡システムにも追加できます。詳細については「レトロフィット」のタブをご参照ください。 

レーザ走査、ワイドフィールド観察および撮像、透過照明イメージング 
走査レゾナント-ガルバノ-ガルバノ 
  • 8 kHzスキャナ:2 fps(4096 x 4096ピクセル)、30 fps(512 x 512ピクセル)または400 fps(512 x 32ピクセル)でイメージング
  • 12 kHzスキャナ:45 fps(512 x 512ピクセル)または600 fps(512 x 32 Pixels)でイメージング
  • 特許取得済み(US Patent 10,722,977)
ガルバノ-レゾナント
  • 8 kHzスキャナ:2 fps(4096 x 4096ピクセル)、30 fps(512 x 512ピクセル)または400 fps(512 x 32ピクセル)でイメージング
  • 12 kHzスキャナ:45 fps(512 x 512ピクセル)または600 fps(512 x 32 Pixels)でイメージング
ガルバノ-ガルバノ
  • ユーザ定義の走査形状:正方形、長方形、円形、楕円形、線状、ポリライン
  • 長い滞在時間により弱い信号も捕捉
  • 視野にわたり変わらない滞在時間
  • 48 fps(512 x 32ピクセル時), 70 fps(32 x 32ピクセル時)
空間変調モジュール(SLM) 
  • ホログラフィックビーム制御による同時多点光刺激
  • ThorImage®LSソフトウェアにより完全制御
  • Z軸に沿った光励起を精密制御
ワイドフィールド観察および撮像
  • 当社またはサードパーティ製Cマウントネジ付きサイエンティフィックカメラに対応
  • 不要なレーザ励起をすることなく関心領域を特定可能
落射照明
  • 単一フィルターキューブ付きまたは最大6個のフィルターキューブ用落射照明モジュール 
  • 試料を蛍光発光または反射光で可視化 
  • 明視野照明向け様々な光源が使用可能 
    • 当社のマウント付きまたは Solis®LED
    • 業界標準の液体ライトガイド用ポートが取り付け可能
Dodt勾配コントラストならびにDICモジュール
  • お客様が取り付け、取り外し可能なモジュールによりin vivoまたはスライスイメージング用に顕微鏡を構成可能
  • ワイドフィールドまたはレーザ走査
  • Dodt勾配コントラスト:組織切片で観察
  • DIC: 比較的薄く、透明な試料を観察
光学性能 
PMT構成
  • 試料の深度に対応して集光角度を選択し、落射2光子イメージングを最適化
    • 8°(PMT2つ用)a
    • 10°(PMT最大4つまで)a
    • 14°(PMT2つ用)a
  • 前方検出方式の蛍光用高感度検出チャンネルも取り付け可能 
    • 13° (PMT最大2つまで)a
  • GaAsPまたはMultialkali PMTをご用意
  • 光刺激実験に適した機械式シャッタの搭載を選択可能
  • 集光角度は入射瞳がØ20 mmの対物レンズ用
対物レンズと1枚目の集光レンズの間の距離の最小化
  • 多光子吸収による蛍光放出に対応する広い集光角
  • 集光効率の向上
ペリスコープ
  • 顕微鏡筐体の全移動範囲に渡り最適なレーザーアライメントと光学性能を維持
自社設計の走査光路
  • 450~1100 nm、680~1300 nmまたは800~1800 nmのスーパー広帯域補正
  • 光刺激、2光子イメージング、3光子イメージング用に最適化
  • 多光子顕微鏡に使用される低倍率、高NA対物レンズに適合するよう設計
  • 最新の広帯域波長可変Ti:サファイアレーザならびにOPOシステムを最大限に活用可能
  • 後方開口径Ø20 mmの対物レンズを満たすビームサイズ
  • 最大視野数 20
操作性
数種類のソフトウェアパッケージ
  • ThorImage®LS: 自社開発のオープンソースソリューション
  • LabVIEWならびにC++ SDKもご要望に応じてご提供
  • ScanImageに対応
タッチスクリーン式コントローラ
  • タッチスクリーンがすべての軸の現在位置を表示
  • タップして2か所の位置を保存、読み出し可
アクセスが簡単な吸収フィルタダイクロイックホルダ
  • フィルタは顕微鏡の前方からアクセスでき、5分未満で交換可能
入出力トリガ
  • 電気信号を使用してすべての機器を同期
  • 入力トリガによりシングルまたは多数のシリーズ画像を取得
  • 出力トリガはフレームまたはラインの最初に送信可能
  • 高い帯域幅の信号で電気生理学実験に組み込み可能
対物レンズ下の大きな調整可能な空間
  • 大きい試料や実験セットアップを設置可能
  • 対物レンズの先端角に制限なし
  • 回転式の本体が12.7 cm昇降移動できるため、顕微鏡が様々なサイズの実験セットアップに対応

焦点面が≥90°回転
(回転式のみ)

  • 試料の移動や対物レンズの焦点を再調整することなく、脳の様々な部位がイメージング可能
  • 回転角度:
    • 0°~90°または -45°~+45°(試料周りを回転)
ビーム調整モジュール
高速光変調器
  • 変調周波数:0~20 kHz
  • 消光比250:1または2500:1をご用意
  • ガルバノ-ガルバノスキャナにのみ対応
  • 詳しくは製品ページをご覧ください。
ポッケルスセル
  • 試料のフォトブリーチングを最小に抑えるエッジならびにフライバックのブランキング
  • 関心領域(ROI)の高速(1 MHz)および低速(250 kHz)でのマスキング
  • ソフトウェア制御により各切片へのレーザ出力をカスタマイズ
可変減衰器
  • ポッケルスセル無しでシステム内のレーザ出力を手動ならびにPC制御
  • ポッケルスセル性能を向上
  • ワンクリック式シャッタ
ビーム安定化装置
  • レーザ励起、波長切り替え、もしくは一時的なドリフト時もビームポインティングを安定に維持
ベッセルビームを使用したボリュームイメージング
  • 3Dをビデオレートでボリューム機能イメージング
  • 高い時間分解能を持ち、細胞レベル分解能でのin vivo動態観察に最適
  • 詳細はプレスリリースをご覧ください。
サンプルホルダ
スライド、記録チャンバ、またはプラットフォーム用高剛性スタンド
  • 最小の設置面積が対物レンズならびに顕微鏡周りのスペースを確保
  • 薄型設計によりDodtまたはDICイメージングモジュール設置スペースを確保
  • 優れた長期安定性
  • 試料回転により光路への出し入れが簡単
マイクロマニピュレータ用XYプラットフォーム
  • 対物レンズ周り3方向に大きな作業空間
  • パッチクランプ等、試料と実験器具を同時に移動させる必要のあるセットアップに使用可能
  • XY方向への移動量:50.8 mm、エンコーダ分解能0.5 µm
当社サポート
すべて自社設計、自社製造
  • 開発拠点に集結した技術者が、よりコストの低いシームレスなソリューションを構築します。
  • システムを構成する部品ごとの専門知識を蓄積しています。
モジュール式システム構成
  • 実験ニーズの変化に応じて、既存の性能を残しつつ顕微鏡のアップグレードが可能です。
当社技術者による組み立て/設置
  • 当社技術者が顕微鏡の組み立て/設置、テスト、使用方法のデモンストレーションを行います。
クイックサポート
  • 担当技術者が電話もしくはメールにて迅速なサポートに対応します。
  • 技術者およびアプリケーションごとの専門スタッフとのテレビ会議も可能です。
  • テレビ会議用のWebカメラ(マイク内蔵)は当社から送付いたします。
  • ご希望があれば、ソフトウェアに関する問題はリモートデスクトップで解決をサポートいたします。

当社では、用途に応じて様々なご要望にお応えできるように、
お客様のニーズに合わせたご提案を心掛けています。
ご意見・ご要望、またご質問などございましたら当社までお気軽にご連絡ください。 

Bergamo® IIシリーズモジュール

当社のBergamo® II顕微鏡は、実験の要件に合わせ構成をカスタマイズ可能なモジュール式システムです。下記のモジュールは、お客様のご検討用に様々なシステム構成例をご紹介した「構成」のタブで紹介されています。

 

BergamoII Rotating Body

ガルバノ-レゾナントスキャナ、ガルバノ-ガルバノスキャナ、空間変調モジュール(SLM) 

Bergamo® II顕微鏡は、入射ビームを伝搬、調整、そして誘導する1つもしくは2つの走査光路で構成することができます。各走査路では、レゾナント-ガルバノ-ガルバノスキャナ、ガルバノ-レゾナントスキャナ、ガルバノ-ガルバノスキャナ、または空間変調モジュール(SLM)をご使用いただけます。これらの選択肢により、高フレームレート、高感度、さらには関心領域(ROI)へのターゲット照射など、各実験要件に合わせて走査系を最適化することができます。 

ランダムアクセス走査向けレゾナント-ガルバノ-ガルバノスキャナ
当社では8 kHzならびに12 kHzのレゾナント-ガルバノ-ガルバノスキャナ(RGG、US Patent 10,722,977)をご用意しております。これらのスキャナにより、単一視野内の複数の領域を高速かつ立て続けにイメージングすることが可能となります。8 kHzスキャナは視野全体を使用し、最大フレームレートは400 fpsです。一方、12 kHzスキャナのフレームレートは600 fpsにまで増加します。

高速イメージング用ガルバノ-レゾナントスキャナ 
当社では8 kHzならびに12 kHzのガルバノ-レゾナントスキャナをご用意しております。8 kHzスキャナは視野全体を使用し、最大フレームレートは400 fpsです。一方、12 kHzスキャナのフレームレートは600 fpsにまで増加します。 

お客様が指定する関心領域(ROI)形状に対応するガルバノ-ガルバノスキャナ 
ガルバノ-ガルバノスキャナは、お客様が描いた走査形状(線状、ポリライン、正方形、長方形)ならびに光刺激のカスタムパターン(円、楕円、多角形、点)などに対応します。ピクセル滞在時間に一貫性があり、信号をより良く積分し、イメージング画像が均一化されます。

同時多点光刺激に適応した空間変調モジュール(SLM) 
物理的に点から点へ移動するスキャナとは異なり、空間変調モジュール(SLM)は、ホログラフィを用いてビームを回折させ、ユーザが望むパターンに成形します。装置は一般的なビーム成形と、視野範囲での多数の集光点生成に対応します。後者ではこれにより試料内の複数の箇所を同時に光励起することができます。 

構成例の走査路
B243
同時多点光刺激(回転式)

走査路1:ガルバノ-レゾナント
走査路2:SLM 

B242: 2光子または3光子イメージング(回転式)走査路1: ガルバノ-レゾナント
走査路2:ガルバノ-ガルバノ
B251: ランダムアクセス走査(回転式)レゾナント-ガルバノ-ガルバノ
B241:
In Vivo 2光子イメージング(回転式)ガルバノ-レゾナント
B252:
デュアル光路ランダムアクセス走査(XYZ)走査路1: レゾナント-ガルバノ-
ガルバノ
走査路2: ガルバノ-ガルバノ
B262:
デュアル走査共焦点イメージング(XYZ)走査路1: ガルバノ-レゾナント
走査路2: ガルバノ-ガルバノ
B231:
シンプルなイメージング(XYZ)ガルバノ-レゾナント
B211:
動画ならびに高速イメージング(Zのみ)ガルバノ-ガルバノ
B201:
シンプルなイメージング(Zのみ)ガルバノ-ガルバノ

 

図3.Tiberius Ti:サファイアレーザを使用した波長切り替え。実際の速度の1/16倍速
Fast Switching
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図2. こちらの合成画像では、最適な励起波長750 nmと835 nmの高速切り替えにより高コントラストが得られています。2つのチャンネルセットは7 fpsのイメージング速度で取得しました。
Fast Switching
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図1. 上の画像は788 nmの単一波長の励起により取得しましたが、2つの蛍光タグの最適励起波長は750 nmと850 nmです。

波長可変フェムト秒レーザを使用した
高速切り替え 

業界をリードする4000 nm/sの最高速度と、720~1060 nmの幅広いチューニングレンジのTiberius®Ti:サファイアフェムト秒レーザは、多光子顕微鏡用途における高速シーケンスイメージングに適しています。

右の画像ならびに動画はラット成体の脳(厚さ25 µmの矢状断切片)です。赤のチャンネルは、835 nmの最適波長で励起されたニワトリ抗ニューロフィラメント抗体の蛍光像で、緑は750 nmの最適波長で励起されたマウス抗GFAP抗体の蛍光像です。

図1は788 nmの単一波長で励起した蛍光像で、2つの蛍光タグの同時励起では最適な像が得られないことを示しています。図2は、7 fpsで取得した2色励起イメージングシーケンスの合成画像を示します。励起波長は750~ 835 nmで素早くチューニングされました。図3の動画では、図2で合成画像の生成に使用された高速切り替えを1/16倍の速度でご覧いただけます。同じ強度で788 nmの単一波長の励起と比較した場合、両方の蛍光色素に適した励起が可能な高速切り替えの方が、より高い画像コントラストを得られています。

免疫蛍光の試料ご提供:Lynne Holtzclaw of the NICHD Microscopy and Imaging Core Facility, a part of the National Institutes of Health (NIH) in Bethesda, MD.

 


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図2.ガウシアンビーム

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図1. ベッセルビーム

ベッセルビームを使用したボリュームイメージング手法 

こちらは、ベッセルビームを使用した当社の新しい超高速イメージング手法です。神経回路や相互作用のin vivoボリューム機能イメージングをビデオレートで実現します。この独特なビームは、非回折で自己修復性をもつため、強く集光され、組織を透過しても再成形されます。この技術は、当社のBergamo II多光子顕微鏡と2光子メゾスコープに採用されます。 

右はベッセルビームとガウシアンビームの画像です。画像でご覧いただけるように、ガウシアンビームの焦点は1点で、中心から広がるにつれ集光は弱まります。一方ベッセルビームは焦点を保つ円環ビームとなります。 

こちらの技術に関するプレスリリースはこちらからご覧いただけます。

 

BergamoII Rotating Body
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回転式Bergamo IIシリーズシステムには多関節式ペリスコープが付いています。このペリスコープの設計により、走査システム全体を試料に対して傾けられるなど、柔軟性が強化されています。
BergamoII Non-Rotating Body
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正立顕微鏡型Bergamo IIシリーズシステムには、光学性能を損なうことなく顕微鏡のXYZ各軸の全移動範囲が使用可能となるペリスコープが付いています。

ペリスコープ

多光子顕微鏡に用いられるレーザのほとんどは自由空間ビームとして伝播します。ビームのアライメントならびに最適化状態を維持するためにはビーム光路が固定されていなければなりません。Bergamo IIの焦点を中心に対物レンズを最大4軸方向(X、Y、 Z、θ)に移動できる機能においてビーム光路も同じ軸に沿って移動しなければなりません。Bergamo IIシリーズシステムは多関節式のペリスコープを用いることによりこの課題を克服しています。 

多関節式ペリスコープを用いた構成例 
B243: 同時多点光刺激(回転式) 
B242:
2光子または3光子イメージング(回転式) 
B251: ランダムアクセス走査(回転式) 
B241: in vivo 2光子イメージング(回転式) 
固定式ペリスコープを用いた構成例
B252: デュアル光路ランダムアクセス走査(XYZ) 
B262:
デュアル走査共焦点イメージング(XYZ) 
B231: シンプルなイメージング(XYZ) 
B211:
動画ならびに高速イメージング(Zのみ) 
B201:
シンプルなイメージング(Zのみ) 

 

BergamoII Filter Exchange
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吸収フィルタとダイクロイックキューブは、PMT検出モジュールの前にある磁石で密閉されたドアの向こう側で保持されています。
構成例の集光素子a
B243:
同時多点光刺激(回転式) 反射方向: 10°
B242: 2光子または3光子イメージング(回転式) 反射方向14°
B251: ランダムアクセス走査(回転式) 反射方向14°
B241: in vivo 2光子イメージング(回転式) 反射方向14°
B252: デュアル光路ランダムアクセス走査(XYZ) 反射方向: 14°
透過方向: 13°
B262: デュアル走査共焦点イメージング(XYZ) 反射方向14°
B231: シンプルなイメージング(XYZ)反射方向: 8°
透過方向: 13°
B211: 動画ならびに高速イメージング(Zのみ) 反射方向:
B201: シンプルなイメージング(Zのみ) 反射方向

スーパー広帯域補正走査光学系

Bergamo IIシリーズ顕微鏡には当社独自の走査用光学素子を使用しています。この光学素子は450~1100 nm、680~1300 nm、または800~1800 nmの励起波長用に最適化・補正されているため、それぞれ光刺激、2光子イメージング、そして3光子イメージングに適しています。可視域から近赤外域までのこの広い波長範囲は、最新の広帯域波長可変Ti:サファイアレーザ、OPOシステム、そしてChameleon Discoveryのような2波長出力レーザに対応できるよう選ばれています。

当社の光学素子は多光子顕微鏡では主力となる低倍率、高NAの対物レンズの光学設計を最大限に活用しています。対物レンズの後方開口部に入射ビームサイズを最大Ø20 mmまで合わせることができます。広い走査エリアにより、素早く関心領域(ROI)が特定でき、1度にイメージングできる細胞の数が多くなります。

集光角度の広い光学系

検出システムの最も重要な目標は数の限られた光子からより多くの信号を得ることです。PMTを対物レンズのすぐ後ろに配置すること(「ノンデスキャン」の幾何学的配置)により試料によって散乱する光は、対物レンズの視野外で起こってもPMTに当たって信号に加えられます。これは多光子顕微鏡独自の機構です。対物レンズの設計視野以外からも集光することにより、組織深部をイメージングする際、全体の検出効率を大幅に向上させています。

反射方向においては集光角度aが8°、10°または14°の光学系(入射瞳Ø20 mmに対し)、透過方向においては集光角度aが13°の光学系をご用意しております。集光モジュールに機械式シャッタを取り付けて光刺激の実験に用いることもできます。

アクセスが簡単な吸収フィルタならびにダイクロイックホルダ

Bergamo IIシリーズ顕微鏡システムは、Ø25 mm蛍光フィルタならびに25 mm x 36 mmダイクロイックミラーが入っている業界標準の蛍光フィルターセットに対応します。当社の検出モジュールは他社設計とは異なり磁石固定式のホルダとなっているため、素早く簡単にフィルタを交換して異なる測定が行えます。 

当社では広域用Ø32 mm蛍光フィルタならびに32 mm x 44 mmダイクロイックミラー用の検出モジュールもご用意しており、より大きい集光角度で多くの信号検出が可能です。

反射ならびに透過ディテクタ

当社の多光子システムには、高感度GaAsP PMTを採用しています。これらのディテクタは量子効率が高く、蛍光強度が低い、または感光性が高い試料のイメージングに役立ちます。PMTは2種類ご用意しております。弱い信号に対して感度を改善した熱電冷却型PMT、そしてコンパクトで開口部が大きい非冷却型PMTです。Multialkali PMTもご用意しております。

すべてのBergamo® IIシリーズ顕微鏡は、反射(後)方向に2つまたは4つの検出器、さらに・または透過(前)方向に2つの検出器を取り付けることが可能です。透過(前)方向に検出チャンネルを構成することで、反射方向に設定したPMTと同一の蛍光タグを検出することができ、薄くて蛍光強度が低い試料に対して顕微鏡の感度を向上させることが可能です。

ソフトウェアにより1度で最大4チャンネルが制御できます。

  • 集光角度は入射瞳がØ20 mmの対物レンズ用

 

タッチスクリーン付き多軸コントローラ

こちらのコントローラは回転式のBergamo IIシリーズ顕微鏡本体用に設計されています。ノブで最大5軸を電動制御します。回転式システムでは、対物レンズ焦点の微調整と筐体の昇降によるz軸移動をロッカースイッチにより切り替えます。ご希望の筐体位置を維持したい場合には、各軸の移動操作を個別にロックすることができます。

タッチスクリーンを用いて2つの位置を保存、読み出しできます。PCのThorImage®LS上では、最大8つの位置を保存可能です。タッチスクリーンは、すべてのモータの位置の読み出しも行います。

 

対物レンズ

Bergamo IIシリーズ顕微鏡は、M34 x 1.0、M32 x 0.75、M25 x 0.75ならびにRMSネジ付きの無限遠補正対物レンズに対応します。これにより多光子顕微鏡に使用される多くの低倍率、高NA対物レンズを装置に取り付けることが可能になります。当社の走査用光学素子は視野数が20と大きく、これらの多光子イメージング用対物レンズの光学設計を利用することで、同じ対物レンズを使用した他社製顕微鏡と比べても集光性能が高くなっています。 

 

高剛性スタンドサンプルホルダ

当社の高剛性スタンドサンプルホルダは、回転や固定が可能な薄型プラットフォームで、スライド、記録チャンバ、Z軸ピエゾステージやカスタム仕様の実験器具を取り付けます。どの部品もパッシブ振動減衰のためØ38 mm(Ø1.5インチ)ステンレススチール製ポストで支えられ、さらに赤いポストホルダによってワークステーションなどに固定されます。

試料設置プラットフォームの高さはロック用カラーで保持されており、回転させることにより簡単に光路上に置いたり、離したりすることができます。また、位置が決まった後は、クイックリリース機構によりポストが固定されます。 

 

Quantulux and 1.4 Megapixel Scientific Cameras
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sCMOSカメラZeluxとQuantulux

サイエンティフィックカメラ

低ノイズの sCMOSならびにCMOSカメラ は、当社の多光子顕微鏡システムに完全対応するよう設計されました。ワイドフィールドならびに蛍光顕微鏡における観察・撮像で、反射光ならびに蛍光発光でin vitroならびにin vivo試料を可視化することができます。落射蛍光照明モジュールとともに使用することにより基準マーカを特定するのに役に立ちます。また、レーザ照射が不要なイメージング手法にもお使いいただけます。

当社のサイエンティフィックカメラは、自社開発のThorCamソフトウェアパッケージで作動し、sCMOSカメラは2.1 メガピクセル、CMOSカメラは1.3、2.3、5、8.9、12.3メガピクセルセンサでご用意しております。 一般的にカメラの解像度が低いと最大フレームレートが高くなります。これらのカメラには、外部トリガ信号により画像取得が可能な補助ポートも付いています。

Bergamo® IIシリーズ顕微鏡は、業界標準のCマウントならびにCSマウントネジ付きのカメラにも対応しています。 

 

Bergamo II with Dodt Contrast
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対物レンズの下にある透過モジュール、電動式コンデンサ、そして高剛性スタンドサンプルホルダ

お客様ご自身でDodtコントラストならびにDICイメージングモジュールを取り付け可能

Bergamo® IIシリーズのモジュール式構成により、in vitroならびにin vivoでの実験の切り替えが非常に簡単になります。お客様ご自身で取り付けが可能なDodtコントラスト、レーザ走査によるDodtコントラスト、DICモジュールは本体への取り付け、取り外しが5分未満で行えます。モジュールは回転式ならびに正立顕微鏡型本体用の両方をご用意しております。 

各製品には当社の3軸コントローラが付属し、12.7 mmの範囲で電動式コンデンサを移動させることで照明条件を最適化します。この多機能デザインによりNikon製コンデンサや高NA油浸コンデンサにも対応します。

これらのモジュールを補完するため、当社では透過照明モジュールと対物レンズ間にスライドを適切に配置できる薄型高剛性スタンドサンプルホルダを製造しています。

透過照明モジュール付きの構成例
B252:
デュアル光路ランダムアクセス走査(XYZ) 
B231: シンプルなイメージング(XYZ) 

当社では、用途に応じて様々なご要望にお応えできるように、
お客様のニーズに合わせたご提案を心掛けています。
ご意見・ご要望、またご質問などございましたら当社までお気軽にご連絡ください。

Thorlabs' Bergamo® II Series Multiphoton Microscopy Platform is a powerful tool adapted to meet experimental needs across a wide range of research fields. Click on the images below to explore how a Bergamo can and has been utilized for each application.


Structural Neurobiology


Neurological Disorders


Neural Development and Plasticity


Neurogenetics


Functional and Molecular Imaging


Synapses and Circuits

Ion Channels, Transporters, and Neurotransmitter Reporters


Cell Biology of Neurons, Muscles, and Glia


Drug Discovery

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Top: Astrocytes are labelled with SR101 (red). Arrows point to astrocytes that had Ca2+ elevations during tDCS. The numbers correspond to the cells and neurogliopil regions plotted in the graphs below. Bottom: Fluorescent intensity (ΔF/F) traces of astrocytes (orange), neurons (green) and neurogliopil (brown). Figure Courtesy of Monai H. et al. (See Below)

Application Summary

The study of cell biology, muscles, and glia often involves imaging in vitro or in vivo samples tagged with multiple fluorophores. Through multiphoton imaging with these fluorescent markers, researchers are able to observe gene expression related to neural function in different areas of the brain. We recommend two of our configurations for this application, see the table below. With two to four channel detection modules and fast sequential imaging using our Tiberius® Tunable fs laser, both of these configurations offer the flexibility necessary for experiments in this field. In addition, each configuration has a small footprint and a large throat depth to provide ample room for numerous sample mounting options, including in vivo imaging of mammalian brains via transcranial windows.

Body Upright XYZ Upright Z-Axis
Function Simple XYZ Imaging Video and High-Speed Imaging
Configuration B231 B211

Publications

Rose T, Jaepel J, Hübener M, and Bonhoeffer T. "Cell-specific restoration of stimulus preference after monocular deprivation in the visual cortex." Science. 2016 Jun 10; 352 (6291): 1319-1322.

Monai H, Ohkura M, Tanaka M, Oe Y, Konno A, Hirai H, Mikoshiba K, Itohara S, Nakai J, Iwai Y, and Hirase H. "Calcium imaging reveals glial involvement in transcranial direct current stimulation-induced plasticity in mouse brain." Nature Communications. 2016 March 22; 7: 11100.

Lu W, Xie Z, Tang Y, Bai L, Yao Y, Fu C, and Ma G. "Photoluminescent mesoporous silicon nanoparticles with siccr2 improve the effects of mesenchymal stromal cell transplantation after acute myocardial infarction." Theranostics. 2015 Jun 25; 5 (10): 1068-1082.

Qin X, Qiu C, and Zhao L. "Maslinic acid protects vascular smooth muscle cells from oxidative stress through Akt/Nrf2/HO-1 pathway." Molecular and Cellular Biochemistry. 2014 Feb 20; 390 (1-2): 61-67.

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Artistic Rendering of DNA

Application Summary

Drug discovery research is rapidly expanding and often requires a wide variety of experimental setups and imaging techniques. Two-photon imaging is frequently used to measure the characteristics of drug applications, including depth of drug penetration and the area of its spread throughout the cortex. We offer two configurations that are suitable for this application, see the table below. These configurations are are well-balanced for both in vitro and fixed stage in vivo microscopy research. The modularity of the Bergamo systems' removable trans-illumination module provides versatility in regard to experimental techniques, imaging modalities, and sample subjects.

Body Upright XYZ
Function Simple XYZ Imaging Bessel Beam
Configuration B231 B252

Publications

Strobl MJ, Freeman D, Patel J, Poulsen R, Wendler CC, Rivkees SA, and Coleman E. " Opposing effects of maternal hypo- and hyperthyroidism on the stability of thalamocortical synapses in the visual cortex of adult offspring." Cerebral Cortex. 2017 May 1; 27 (5): 3015-3027.

Scattolini V, Luni C, Zambon A, Galvanin S, Gagliano O, Ciubotaru CD, Avogaro A, Mammano F, Elvassore N, and Fadini GP. "Simvastatin rapidly and reversibly inhibits insulin secretion in intact single-islet cultures." Diabetes Therapy. 2016 Nov 9; 7 (4): 679-693.

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Imaging Visually Evoked Synaptic Calcium Transient In Vivo, Using Dendrite Labels with GCAMP6, 200 µm Deep in Layer 2/3 Visual Cortex, Courtesy of David Fitzpatrick, Max Plank Institute for Neurobiology, Jupiter, FL, USA

Application Summary

In vivo functional imaging of organisms and the individual neurons linked to specific organism behaviors requires high-speed and high-sensitivity imaging. We offer six configurations for this application (see the table below). These configurations are equipped with an 8 or 12 kHz galvo-resonant imaging scanner and our 10° or 14° wide-angle collection optics to enable fast, high-resolution imaging. Each microscope system features a large throat depth, 5” of vertical travel, and smooth movement along the Z-axis to create a large working space ideal for in vivo volume imaging deep into highly scattering samples of neural tissue. For an improved range of movement around a sample, we recommend a configuration with a rotating body.

Body Rotating Upright XYZ Upright
Z-Axis
Function Multi-Target Photoactivation Dual-Modality
and
In Vivo
Imaging
In Vivo Two-Photon Imaging Dual-Path with Confocal Imaging Simple XYZ Imaging Video and High-Speed Imaging
Configuration B243 B251 B241 B262 B231 B211

Publications

Aghayee S, Bowen Z, Winkowski DE, Harrington M, Kanold P, and Losert W. "Particle tracking facilitates real time motion compensation in 2D or 3D two-photon imaging of neuronal activity." Frontiers in Neural Circuits. 2017 Aug 15; 11: 56.

Schnell B, Ros IG, and Dickinson MH. "A descending neuron correlated with the rapid steering maneuvers of flying Drosophila." Current Biology. 2017 Apr 6; 27 (8): 1200-1205.

Roth MM, Dahmen JC, Muir DR, Imhof F, Martini FJ, and Hofer SB. "Thalamic nuclei convey diverse contextual information to layer 1 of visual cortex." Nature Neuroscience. 2015 Dec 21; 19: 299-307.

Barnstedt O, Keating P, Weissenberger Y, King AJ, and Dahmen JC. "Functional microarchitecture of the mouse dorsal inferior colliculus revealed through in vivo two-photon calcium imaging." The Journal of Neuroscience. 2015 Aug 5; 35 (31): 10927-10939.

Boyd AM, Kato HK, Komiyama T, and Isaacson JS. "Broadcasting of cortical activity to the olfactory bulb." Cell Reports. 2015 Feb 24; 10 (7): 1032-1039.

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Cochlear Organotypic Culture Loaded with Fluo4-AM and DM-Nitrophen AM, Calcium Release Triggered Using Galvo-Galvo Uncaging Pathway in Outer Hair Cell Indicated by Red Box After ~13 Seconds, Courtesy of Federico Ceriani and Walter Marcotti, University of Sheffield

Application Summary

In this application, scientists are interested in neural connections and intercellular movement. With multiphoton imaging, they are able to trace the direction and speed of ions moving through channel membrane proteins or neurotransmitters moving from one neuron to another. This research requires a microscopy system that has high-resolution and high-speed imaging of multiple fields of view (FOVs). We recommend six of our multiphoton configurations for this application (see the table below). This area of research often requires both in vivo and in vitro imaging within the same study, so within each configuration, our transmitted light modules can be installed or removed by the user in just a few minutes, making it exceptionally easy to switch between the two imaging modalities. These configurations are capable of high-frame-rate imaging and targeted laser activation for photostimulation, making them ideal for correlating neural responses in multiple regions of the brain.

Body Rotating Upright XYZ Upright
Z-Axis
Function Multi-Target Photoactivation Dual-Modality and In Vivo Imaging In Vivo Two-Photon Imaging Bessel Beam Dual-Path with Confocal Imaging Video and High-Speed Imaging
Configuration B243 B251 B241 B252 B262 B211

Publications

De Toni L, Garolla A, Menegazzo M, Magagna S, Di Nisio A, Šabovic I, Rocca MS, Scattolini V, Filippi A, and Foresta C. "Heat sensing receptor TRPV1 is a mediator of thermotaxis in human spermatozoa." PLoS One. 2016 Dec 16; 11 (12): e0167622.

Mongeon R, Venkatachalam V, and Yellen G. "Cytosolic NADH-NAD+ redox visualized in brain slices by two-photon fluorescence biosensor imaging." Antioxidants & Redox Signaling. 2016 Oct 1; 25 (10): 553-563.

Lewin AE, Vicini S, Richardson J, Dretchen KL, Gillis RA, and Sahibzada N. "Optogenetic and pharmacological evidence that somatostatin-GABA neurons are important regulators of parasympathetic outflow to the stomach." The Journal of Physiology. 2016 Mar 9; 594 (10): 2661-2679.

Cossell L, Iacaruso MF, Muir DR, Houlton R, Sader EN, Ko H, Hofer SB, and Mrsic-Flogel TD. "Functional organization of excitatory synaptic strength in primary visual cortex." Nature. 2015 Feb 19; 518: 399-403.

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Laser-Scanned Two-Photon SHG+Dodt Gradient Contrast of Zebrafish Embryo

Application Summary

Neurogenetic studies require a wide variety of experimental setups for in vivo research. Multiphoton imaging is ideal for studying live organisms, especially embryos, as it reduces the occurrence of photobleaching and phototoxicity that is common with other light microscopy techniques. There are three multiphoton configurations we suggest for Neurogenetic applications (see the table below). The small footprint and large throat depth of each system provide ample room for sample mounts and experimental apparatus, such as the large setup used for Drosophilia studies by Chen et al. (click here for supplementary videos). Additionally, these systems provide video-rate, sequential two-photon imaging to study fast dynamic biological and chemical processes in vivo without damaging the sample.

Body Upright XYZ Upright Z-Axis
Function Simple XYZ Imaging Video and High-Speed Imaging Simple Z-Axis Imaging
Configuration B231 B211 B201

Publications

Chen CL, Hermans L, Viswanathan MC, Fortun D, Aymanns F, Unser M, Cammarato A, Dickinson MH, and Ramdya P. "Imaging neural activity in the ventral nerve cordof behaving adult Drosophila." Nature Communications. 2018 October 22; 9: 4390.

Dechen K, Richards CD, Lye JC, Hwang JEC, and Burke R. "Compartmentalized zinc deficiency and toxicities caused by ZnT and Zip gene over expression result in specific phenotypes in Drosophila." The International Journal of Biochemistry & Cell Biology. 2015 Jan 3; 60: 23-33.

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Two-Photon Image of Neurons Expressing Thy1-YFP in a Cleared Region of the Hippocampus, Courtesy of the 2017 Imaging Structure and Function in the Nervous System Course at Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY

Application Summary

Scientists interested in this application focus on tracing neuronal pathways and researching dendritic spine plasticity. Imaging systems used in this type of research are capable of two-photon calcium imaging and/or confocal fluorescence imaging. High-resolution and high-sensitivity are crucial features for these systems. We offer three multiphoton configurations that are ideal for this application (see the table below). Each configuration may be used in photon-limited environments as they feature sensitive detection modules, in addition to our 10° or 14° full field-of-view collection optics with ultrasensitive GaAsP PMTs. Our Dual-Path with Confocal Imaging configuration allows for a range of experimental conditions to be observed using any combination of multiphoton, confocal, and epi-fluorescence imaging, along with photoactivation. Alternatively, the Video and High-Speed Imaging and Simple Z-Axis Imaging configurations provide a small footprint and large throat depth for in vivo two-photon imaging.

Body Upright XYZ Upright Z-Axis
Function Dual Path with Confocal Imaging Video and High-Speed Imaging Simple Z-Axis Imaging
Configuration B262 B211 B201

Publications

Gillet SN, Kato HK, Justen MA, Lai M, and Isaacson JS. "Fear learning regulates cortical sensory representations by suppressing habituation." Frontiers in Neural Circuits. 2018 Jan 10; 11: 112.

Micu I, Brideau C, Lu L, and Stys PK. "Effects of laser polarization on responses of the fluorescent Ca2+ indicator X-Rhod-1 in neurons and myelin." Neurophotonics. 2017 Jun 5; 4 (2): 025002.

Chen SX, Kim AN, Peters AJ, and Komiyama T. "Subtype-specific plasticity of inhibitory circuits in motor cortex during motor learning." Nature Neuroscience. 2015 Jun 22; 18: 1109-1115.

Peters AJ, Chen SX, and Komiyama T. "Emergence of reproducible spatiotemporal activity during motor learning." Nature. 2014 Jun 12; 510: 263-267.

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Stitched Confocal Fluorescence Image of Rat Retina Stained with DAPI, Alexa Fluor® 555 and Alexa Fluor® 633, Courtesy of Dr. Jennifer Kielczewski, National Eye Institute, National Institutes of Health, Bethesda, MD

Application Summary

Researching neurological disorders involves measuring neural function using two-photon calcium imaging. This research requires fast image acquisition and photostimulation. We recommend three of our multiphoton microscope configurations for this application (see the table below). Each configuration offers a large working space and rotating microscope body, making it ideal for in vivo animal studies. Our Multi-Target Photoactivation configuration features a spatial light modulator (SLM), which allows the activation of groups of neurons at varying depths within a single field of view. For increased penetration of samples with scattering tissues, the three-photon capability of our Two- and Three-Photon Imaging configuration is recommended. Our Dual-Modality and In Vivo Imaging configuration uses a resonant-galvo-galvo scanner to take high-resolution images. This scanner provides all the speed of a resonant-galvo scanner, while enabling user-defined photoactivation regions.

Body Rotating
Function Multi-Target Photoactivation Two- and Three-Photon Imaging Dual-Modality and
In Vivo Imaging
Configuration B243 B242 B251

Publications

Murphy SC, Palmer LM, Nyffeler T, Müri RM, and Larkum ME. "Transcranial magnetic stimulation (TMS) inhibits cortical dendrites." eLife. 2016 Mar 18; 5: e13598.

Lalchandani RR, van der Goes MS, Partridge JG, and Vicini S. "Dopamine D2 receptors regulate collateral inhibition between striatal medium spiny neurons." The Journal of Neuroscience. 2013 Aug 28; 33 (35): 14075-14086.

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1.2 mm In Vivo Deep Brain 3D Image Stack, Courtesy of Dr. Hajime Hirase and Katsuya Ozawa, RIKEN Brain Science Institute, Wako, Japan

Application Summary

Scientists investigate the structure of the brain to understand functions of neuronal proteins as well as the causes of neurological diseases. Due to the difficulty of imaging through brain tissue, this study often requires a multi-modality configuration allowing for a range of experimental conditions using any combination of multiphoton, confocal, and epi-fluorescence imaging. The three example multiphoton microscope configurations in the table below are designed to accommodate the needs of Structural Biology. Each configuration features fast-Z power ramping to accomplish high-resolution imaging deep within a sample. Our Two- and Three-Photon Imaging configuration uses both galvo-resonant and galvo-galvo scanners and infrared wavelength scanning optics to image second- and third-harmonic generation (SHG and THG). Alternatively, our Dual-Path Multiphoton Microscope with Confocal Imaging is outfitted with a confocal path that accommodates up to 4 laser lines and a 4-channel PMT detection module. The addition of a six-cube epi-illuminator module and sCMOS Quanatlux camera allows this system to perform epi-fluorescence imaging. Our Simple XYZ Imaging configuration is well-balanced for both in vitro and fixed stage in vivo microscopy research. With a removable transmitted illumination module, this versatile system can support a wide variety of experimental techniques, imaging modalities, and sample subjects.

Body Rotating Upright XYZ
Function Two- and Three-Photon Imaging Dual Path with Confocal Imaging Simple XYZ Imaging
Configuration B242 B262 B231

Publications

Lee KS, Huang X, and Fitzpatrick D. "Topology of ON and OFF inputs in visual cortex enables an invariant columnar architecture." Nature. 2016 May 5; 533: 90-94.

Lang X and Lyubovitsky JG. "Structural dependency of collagen fibers on ion types revealed by in situ second harmonic generation (SHG) imaging Ion channels and G coupled receptors." Analytical Methods. 2014 Nov 13; 7 (5): 1637-2230.

Ehmke T, Nitzsche TH, Knebl A, and Heisterkamp A. "Molecular orientation sensitive second harmonic microscopy by radially and azimuthally polarized light." Biomedical Optics Express. 2014 Jul 1; 5 (7): 2231-2246.

Lang X, Spousta M, Hwang YJ, and Lyubovitsky JG. "Noninvasive imaging of embryonic stem cell cultures by multiphoton microscopy reveals the significance of collagen hydrogel preparation parameters." Analytical Methods. 2011 Jan 20; 3 (3): 529-536.

Cai F, Yu J, Qian J, Wang Y, Chen Z, Huang J, Ye Z, and He S. "Use of tunable second-harmonic signal from KNbO3 nanoneedles to find optimal wavelength for deep-tissue imaging." Laser & Photonics Review. 2014 Jun 17; 8 (6): 865-874.

Poguzhelskaya E, Artamonov D, Bolshakova A, Vlasova O, and Bezprozvanny I. "Simplified method to perform CLARITY imaging." Molecular Neurodegeneration. 2014 May 26; 9 (19).

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Simultaneous Photostimulation of 100 Cells Co-Expressing GCaMP6f (Green) and C1V1 (Red), Courtesy of Lloyd Russell, Dr. Adam Packer, and Professor Michael Häusser, University College London, United Kingdom

Application Summary

By studying synapses and circuits, researchers are able to understand neuronal activity. Imaging synapses and circuits often requires simultaneous stimulation of populations of neurons. To achieve this, we offer three configurations of our multiphoton microscope capable of fast image acquisition of multiple regions within a single field of view (see table below). Our Multi-Target Photoactivation configuration features a spatial light modulator (SLM), which allows multiple sites in a sample to be photoexcited simultaneously. With the SLM, each beamlet can be shaped to improve the efficacy of photoactivation, a crucial feature for activating neural populations at varying depths within a single field of view (FOV). Our Dual-Modality and In Vivo Imaging configuration has a resonant-galvo-galvo scanner which provides features of both the galvo-resonant and galvo-galvo scanners in a single scan head. This scanner provides all the speed of a resonant-galvo scanner for high-resolution images, while enabling user-defined photoactivation regions. Lastly, our In Vivo Two-Photon Imaging configuration uses a galvo-resonant scanner for high-speed imaging.

Body Rotating
Function Multi-Target Photoactivation Dual-Modality and
In Vivo Imaging
In Vivo Two-Photon Imaging
Configuration B243 B251 B241

Publications

Scholl B, Wilson DE, and Fitzpatrick D. "Local order within global disorder: synaptic architecture of visual space." Neuron. 2017 Dec 6; 96 (5): 1127-1138.

Leinweber M, Ward DR, Sobczak JM, Attinger A, and Keller GB. "A sensorimotor circuit in mouse cortex for visual flow predictions." Neuron. 2017 Sep 13; 95 (6): 1420-1432.

Iacaruso, MF, Gasler IT, and Hofer SB. "Synaptic organization of visual space in primary visual cortex." Nature. 2017 Jul 27; 547: 449-452.

Dipoppa M, Ranson A, Krumin M, Pachitariu M, Carandini M, and Harris KD. "Vision and locomotion shape the interactions between neuron types in mouse visual cortex." Neuron. 2016 May 2; 98 (3): 602-615.

構成例 

下表ではBergamo IIの回転式、XYZ軸ならびにZ軸システム構成例の詳細がご覧いただけます。当社の多光子顕微鏡プラットフォームはモジュール設計により、それぞれの実験ニーズに合った構成に変更したり、設置後の顕微鏡機能の調整が可能です。各モジュールについての詳細は「モジュール」タブをご覧ください。 

構成システムの概要 
回転式筐体
構成B243:
同時多点光刺激
主な特長 推奨する用途
  • 副光路の空間変調モジュール(SLM)により"All-Optical"な同時多点光刺激を実現
  • 対物レンズ下の広い空間によるin vivoでの動物の観察
  • 多光子イメージングと光刺激で別々のレーザを使用
  • ガルバノ-レゾナント走査で高速画像取得
  • シナプス、神経回路
  • イオンチャンネル、トランスポータ、神経伝達物質
  • 機能イメージング、分子イメージング
  • 神経疾患
構成B242:
2光子または3光子イメージング
主な特長推奨する用途
  • デュアルチャンネルによる2光子または3光子同時イメージング、あるいは光刺激による3光子イメージング
  • 可変ビームエキスパンダ、ポッケルスセル、可変減衰器を使用したビーム調整
  • ワイドフィールド
    落射蛍光装置による2光子または3光子イメージング
  • 広い作業空間と回転式の顕微鏡ボディによるin vivoでの大型動物個体を観察
  • 構造的神経生物学
  • 神経疾患
構成B251:
ランダムアクセス走査
主な特長推奨する用途
  • レゾナント-ガルバノ-ガルバノスキャナ(US Patent 10,722,977)による単一視野内の複数の領域の高分解能、高速画像取得 
  • 音の変動に敏感な実験向けにサウンドボックスを組み込み可能
  • 高速ポッケルスセルによるエッジブランキング
  • マルチチャンネル型同時落射蛍光照明
  • Tiberius高速切り替えTi:サファイアチューナブルレーザ
  • シナプス、神経回路
  • イオンチャンネル、トランスポータ、神経伝達物質
  • 機能イメージング、分子イメージング
  • 神経疾患
構成B241:
in vivo 2光子イメージング
主な特長推奨する用途
  • 広い作業空間とフル回転可能顕微鏡
  • 音の変動に敏感な実験向けにサウンドボックスを組み込み可能
  • 高速イメージング用ガルバノ-レゾナントスキャナ
  • 高速または標準ポッケルスセルによるエッジブランキング
  • マルチチャンネル型同時落射蛍光照明
  • Tiberius®高速切り替えTi:サファイアチューナブルレーザ
  • イオンチャンネル、トランスポータ、神経伝達物質
  • 機能イメージング、分子イメージング
  • シナプス、神経回路
  • 聴覚神経機能イメージング
正立型顕微鏡(XYZ)
構成B252:
デュアル光路ランダムアクセス走査
主な特長推奨する用途
  • レーザ調整モジュールならびに部品用遮光エンクロージャ
  • レゾナント-ガルバノ-ガルバノスキャナ(US Patent 10,722,977)による複数の視野の高速、高分解能イメージング 
  • PMTの選択による多光子のスキャンあるいはデスキャン検出
  • 試料や補助機器設置用Gibraltarブレッドボードプラットフォーム
  • Spectra Physics社のデュアル出力InSightレーザ 
  • ベッセルビームを使用した高速かつ高分解能のボリュームイメージング(オプション)
  • イオンチャンネル、トランスポータ、神経伝達物質
  • 創薬
  • ex vivo神経生物学研究
  • 電気生理学、パッチクランプ記録 
  • ベッセルビームによるボリュームイメージング技術を用いた神経生物学でのin vivo 研究(オプション)
構成B262:共焦点イメージング用デュアル走査主な特長推奨する用途
  • 共焦点イメージングまたは光刺激の多光子イメージング用デュアル走査
  • ガルバノ-レゾナントスキャナによる高速イメージングと、ガルバノ-ガルバノスキャナによるカスタム形状走査
  • 4チャンネル共焦点ファイバーレーザとTiberius®高速切り替えTi:サファイアチューナブルレーザ
  • 構造的神経生物学
  • イオンチャンネル、トランスポータ、神経伝達物質
  • 神経発達、神経可塑性 
  • 機能イメージング、分子イメージング
構成B231:
単純なイメージング(XYZ)
主な特長推奨する用途
  • 高速ガルバノ-レゾナント走査
  • 高感度GaAsP PMT
  • 自由空間光用フォトディテクタ
  • Dodtコントラスト機能付き脱着可能透過光モジュール
  • Quantalux™ sCMOSカメラによる落射照明
  • Tiberius高速切り替えTi:サファイアチューナブルレーザ
  • 構造的神経生物学
  • 機能イメージング、分子イメージング
  • 創薬
  • 固定式ステージを使用した実験
  • 神経遺伝情報学
  • 神経細胞、筋肉細胞、グリア細胞の細胞生物学
正立型顕微鏡(Z軸)
構成B211:
動画ならびに高速イメージング
主な特長推奨する用途
  • 高速ガルバノ-レゾナント走査
  • リモートでのレーザ調整用ポッケルスセルと電動式可変減衰器
  • 2チャンネルPMT検出
  • 小さな設置面積と大きな対物レンズ下空間 
  • Tiberius高速切り替えTi:サファイアチューナブルレーザ
  • 神経発達、神経可塑性
  • 神経遺伝情報学
  • イオンチャンネル、トランスポータ、神経伝達物質
  • 機能イメージング、分子イメージング
  • 神経細胞、筋肉細胞、グリア細胞の細胞生物学
構成B201:
単純なイメージング(Z)
主な特長推奨する用途
  • ガルバノ-ガルバノ走査
  • 高感度GaASP PMT付きで最大2チャンネルの検出
  • 小さな設置面積と大きな対物レンズ下空間
  • 930 nm Menlo YLMOパルスレーザ
  • 神経遺伝情報学
  • 神経発達、神経可塑性

当社では、用途に応じて様々なご要望にお応えできるように、お客様のニーズに合わせたご提案を心掛けています。
ご意見・ご要望、またご質問などございましたら当社までお気軽にご連絡ください。

Trans-Illumination Path Add-On for Rotating Bergamo Systems
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回転式Bergamo IIシステム用の透過光路モジュール

既存の多光子イメージングシステム向けの追加オプション

  • 既存の顕微鏡基盤ならびに部品の機能アップグレード 
  • 部品の追加による機能向上 

当社のモジュール設計の顕微鏡は、実験ニーズに応じて常に進化させることができます。旧モデルの顕微鏡や多光子顕微鏡製品も、必要に応じ、基盤のアップグレードや既存部品に機能を追加できる柔軟性が備わっています。当社の多光子システムのラインナップの追加オプションについては下表をご覧いただき、アップグレードもしくはアドオンの詳細については当社までご連絡ください。 

なお、アップグレードやアドオンの設置には担当者が訪問させていただく場合があることをご了承ください。

Bergamo IIに対応するアップグレードとアドオン
Bergamo I (B-Scope)に対応するアップグレードとアドオン
Acerra (A-Scope)に対応するアップグレードとアドオン 

Selected Publications Using Thorlabs' Imaging Systems

2023

 

Tsuji, M., Nishizuka, Y. & Emoto, K. (2023). Threat gates visual aversion via theta activity in Tachykinergic neurons. Nature Communications, 14(1), 3987. 

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Moeyaert, B., Holt, G., Madangopal, R., Perez-Alvarez, A., Fearey, B. C., Trojanowski, N. F., ... & Schreiter, E. R. (2018). Improved methods for marking active neuron populations. Nature Communications, 9(1), 440.

Chen, C. L., Hermans, L., Viswanathan, M. C., Fortun, D., Aymanns, F., Unser, M., ... & Ramdya, P. (2018). Imaging neural activity in the ventral nerve cord of behaving adult Drosophila. Nature Communications9(1), 4390.

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2017

 

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2016

 

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2015

 

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Jia, Y., Zhang, S., Miao, L., Wang, J., Jin, Z., Gu, B., ... & Li, Z. (2015). Activation of platelet protease-activated receptor-1 induces epithelial-mesenchymal transition and chemotaxis of colon cancer cell line SW620Oncology Reports, 33(6), 2681-2688.

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Boyd, A. M., Kato, H. K., Komiyama, T., & Isaacson, J. S. (2015). Broadcasting of cortical activity to the olfactory bulbCell Reports, 10(7), 1032-1039.

Cossell, L., Iacaruso, M. F., Muir, D. R., Houlton, R., Sader, E. N., Ko, H., H... & Mrsic-Flogel, T. D. (2015). Functional organization of excitatory synaptic strength in primary visual cortexNature, 518(7539), 399-403.

2014

 

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Palmer, L. M., Shai, A. S., Reeve, J.E., Anderson, H. L., Paulsen, O., & Larkum, M. E. (2014). NMDA spikes enhance action potential generation during sensory inputNature Neuroscience17(3), 383-390.

Cai, F., Yu, J., Qian, J., Wang, Y., Chen, Z., Huang, J., ... & He, S. (2014). Use of tunable second-harmonic signal from KNbO3 nanoneedles to find optimal wavelength for deep-tissue imagingLaser & Photonics Reviews, 8(6), 865-874.

2013

 

Kato, H. K., Gillet, S. N., Peters, A. J., Isaacson, J. S., & Komiyama, T. (2013). Parvalbumin-expressing interneurons linearly control olfactory bulb outputNeuron, 80(5), 1218-1231.

Takata, N., Nagai, T., Ozawa, K., Oe, Y., Mikoshiba, K., & Hirase, H. (2013). Cerebral blood flow modulation by Basal forebrain or whisker stimulation can occur independently of large cytosolic Ca2+ signaling in astrocytesPLoS One, 8(6), e66525.

ThorImage®LSのソースコードは、Bergamo®、Cerna® 対応共焦点顕微鏡、Veneto®または共焦点顕微鏡をお持ちのお客様にご提供可能です。当社にメールにてご連絡ください。

ThorImageLS Brochure

ThorImage®LSソフトウェア

ThorImageLSは、当社の顕微鏡ならびに補助的な外付けハードウェアを制御するオープンソースの画像取得プログラムです。切片の多光子Zスタックからin vivoの同時光刺激やイメージングまで、ThorImageLSはそれぞれのニーズに合わせて組み込まれたモジュール式のワークスペースをご提供しております。そのワークフロー指向のインターフェイスは、単一画像、Zスタック、タイムシリーズ、そしてストリーミング画像の取得、可視化ならびに解析をサポートします。ThorImageLSのデータ取得ならびに解析の様子が右下の動画でご覧いただけます。 

ThorImageLSは当社の顕微鏡をお買い求めいただくと付属しています。またオープンソースのため、ソフトウェア機能や性能の完全カスタマイズが可能です。ThorImageLSには当社のカスタマーサポートならびに定期的なソフトウェア更新サービスが付帯しており、常にイメージングの需要に合うよう心がけております。

詳細については製品紹介ページをご覧ください。

高機能ソフトウェア

  • カスタマイズ可能な複数の表示欄を持つワークスペース
  • ハードウェア入力とタイミング同期した画像取得
  • ライブ画像の補正と関心領域の解析
  • ガルバノ-ガルバノならびにガルバノ-レゾナント走査の領域・形状の個別設定
  • タイリングによる高分解能広域イメージング
  • 高速組織深部スキャンに適した1次、2次Z軸の個別制御
  • スクリプトを使用した自動画像キャプチャ
    • ImageJ Macrosに対応
  • ワークステーション共有時にもマルチユーザの設定を保存
  • 検出チャンネル毎に異なるカラー表示で簡単なビジュアル解析

実験でのシームレスな組み込み

  • 空間変調モジュールを使用した同時多点光刺激とイメージング
  • PFM450Eまたはサードパーティの対物レンズスキャナを使用した高速Zスタック取得
  • 電気生理学のための信号制御
  • Tiberius®レーザまたはCoherent社のChameleonレーザを使用した波長切り替え
  • ポッケルスセルによる関心領域のマスキング
  • 深度に応じたパワーランプ制御でダメージを最小に抑制、Signal to Noise 比を最大化

ThorImage®LSの特長

製品パンフレットとマインドマップ

Bergamo® IIシリーズ顕微鏡の各資料(pdf)は下のボタンをクリックするとご覧いただけます。

Bergamo II Brochure ThorImageLS Brochure Tiberius Brochure Download

Laser Scanning
Scan Path Wavelength Range450 - 1100 nm, 680 - 1300 nm, or 800 - 1800 nm
Scan PathsResonant-Galvo-Galvo Scanner, Galvo-Resonant Scanners,
Galvo-Galvo Scanners, or Spatial Light Modulator;
Single or Dual Scan Paths
Scan Speed8 kHz Resonant-Galvo-Galvo
or Galvo-Resonant
2 fps at 4096 x 4096 Pixels
30 fps at 512 x 512 Pixels
400 fps at 512 x 32 Pixels
12 kHz Resonant-Galvo-Galvo
or Galvo-Resonant
4.4 fps at 2048 x 2048 Pixels
45 fps at 512 x 512 Pixels
600 fps at 512 x 32 Pixels
Galvo-Galvo3 fps at 512 x 512 Pixels
48 fps at 512 x 32 Pixels
70 fps at 32 x 32 Pixels
Pixel Dwell Time: 0.4 to 20 µs
Galvo-Galvo Scan ModesImaging: Line, Polyline, Square, or Rectangle
Non-Imaging: Circle, Ellipse, Polygon, or Point
Field of View20 mm Diagonal Square (Max) at the Intermediate Image Plane
[12 mm Diagonal Square (Max) for 12 kHz Scanner]
Scan Zoom1X to 16X (Continuously Variable)
Scan ResolutionUp to 2048 x 2048 Pixels (Bi-Directional) [Up to 1168 x 1168 Pixels for 12 kHz Scanners]
Up to 4096 x 4096 Pixels (Unidirectional) [Up to 2336 x 2336 Pixels for 12 kHz Scanners]
Compatible Objective ThreadingsM34 x 1.0, M32 x 0.75, M25 x 0.75, and RMS
Multiphoton Signal Detection
Epi-DetectionUp to Four Ultrasensitive GaAsP PMTs, Cooled or Non-Cooled
Forward-Direction DetectionTwo Ultrasensitive GaAsP PMTs
Maximum of Four PMTs Controlled by the Software at a Given Time
Collection Optics8°, 10°, or 14° Collection Angle
(Angles Quoted When Using an Objective with a 20 mm Entrance Pupil)
Easy-to-Exchange Emission Filters and Dichroic Mirrors
Confocal Imaging
Motorized Pinhole Wheel with 16 Round Pinholes from Ø25 µm to Ø2 mm
Two to Four Laser Lines (488 nm Standard; Other Options Range from 405 nm to 660 nm)
Standard Multialkali or High-Sensitivity GaAsP PMTs
Easy-to-Exchange Emission Filters and Dichroic Mirrors
Widefield Viewing
Manual or Motorized Switching Between Scanning and Widefield Modes
Illumination Provided via LED or Liquid Light Guide
C-Mount Threads for Scientific Cameras
Transmitted Light Imaging
Differential Interference Contrast (DIC) or Dodt Gradient Contrast
Widefield or Laser Scanned
Illumination Provided by Visible and/or NIR LEDs
Compatible with Air or Oil Immersion Condensers
Three-Photon Imaging
Scan Optics for 800 - 1800 nm Range
Achieve Reduced Background Scatter for Greater Sensitivity in Deep Tissue Imaging
Volume Imaging Using Bessel Beams
3D Volumetric Functional Imaging at Video Frame Rates
Enhanced Temporal Resolution for Studying Internal Systems at Cellular Lateral Resolution In Vivo
Translation
Microscope Body Rotation
(Rotating Bodies Only)
0° to 90° or -45° to +45° Around Objective Focus
0.1° Encoder Resolution
Coarse Elevator Base Z
(Rotating Bodies Only)
5" (127 mm) Total Travel; 1 µm Encoder Resolution
Fine Microscope Body X and Y2" (50.8 mm) Total Travel; 0.5 µm Encoder Resolution
Fine Microscope Arm Z 1" (25.4 mm) Total Travel; 0.1 µm Encoder Resolution
Fine Objective Z
(Piezo Objective Scanner)
Open Loop: 600 µm ± 10% Travel Range; 1 nm Resolution
Closed Loop: 450 µm Travel Range; 3 nm Resolution

当社では、用途ごとのさまざまなご要望にお応えできるように、お客様のニーズに合わせたご提案を心掛けています。ご意見・ご要望、またご質問などございましたら当社までお気軽にご連絡ください。

デモルームやオンラインデモのご予約は当社までご連絡ください。

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デモルーム・オンラインデモのご案内

ソーラボの技術者は、世界9カ所のオフィスをベースにしており、お客様の実験用途に適したイメージングシステムをお選びいただくためのお手伝いをいたします。生物学のあらゆる課題解決に向けて研究を行うお客様のために、ニーズに合致し、かつ使いやすく、高い信頼性と対応力のあるシステムを提供いたします。

当社では、実際に当社顕微鏡システムなどを無償でお試しいただけるデモルームをご用意しています。オンラインデモも承ります。 デモルームやオンラインデモのご予約、お問い合わせは当社までご連絡ください。

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Posted Comments:
gaiqing Wang  (posted 2020-05-07 11:13:33.577)
I am looking for a cheap way to do confocal imaging in vivo. Is this Bergamo II Series Multiphoton Microscope my best option? Can you send me a quote?
YLohia  (posted 2020-05-07 09:45:11.0)
Thank you for contacting Thorlabs. We will reach out to you directly to discuss your requirements.
jfpena  (posted 2016-12-19 18:15:55.003)
I am looking for a cheap way to do confocal imaging in vivo. Is this Bergamo II Series Multiphoton Microscope my best option? Can you send me a quote?
tfrisch  (posted 2016-12-22 11:44:31.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. A member of our Imaging Team will reach out to you directly to discuss this system and your application.
birech  (posted 2016-11-17 06:33:49.463)
I asked for a price quote for this product, Bergamo II Series Multiphoton Microscopes three days ago. I am working at the University of Nairobi in Kenya and would wish to order one. Regards, Birech
tfrisch  (posted 2016-11-17 06:56:23.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. I have forwarded this request to our Imaging Sales Team. I apologize for the delay.
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Last Edited: Nov 08, 2013 Author: Dan Daranciang