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TIDE™スライド全域走査型顕微鏡(研究用)


  • High-Speed Scanning of Whole Slides 
  • 72 mm x 107 mm Maximum Scan Area
  • Monochrome and Color Imaging Available
  • Exposures from 3 ms to 499 ms
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TDI Image
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ウシ肺動脈内皮細胞(BPAE)の蛍光画像。ミトコンドリアはMitoTracker®Red CMXRos、F-アクチンはAlexa Fluor® 488ファロイジンで染色し、核はDAPIで対比染色しています。画像(走査領域 15 mm × 15 mm)は31倍aで取得しました。スライド全体のイメージ内の小さな領域(604 µm x 627 µm)を拡大して表示しております。明瞭かつ詳細に観察できていることを示す実例となります。
Whole-Slide Color Histology
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DABで染色し、ヘマトキシリンで対比染色された試料のカラー画像。画像(走査領域 20.5 mm × 21.5 mm)は31倍aで取得しました。スライド全体のイメージ内の小さな領域(1.3 mm x 1.27 mm)を拡大して表示しております。明瞭かつ詳細に観察できていることを示す実例となります。

特長

  • Object Scanning Charge Accumulated Readout(特許取得済み)によるスライド全体の高速走査
    • 35秒間で10 mm×10 mmを15倍aで画像化
    • 94秒間で10 mm×10 mmを31倍aで画像化
  • 下記の顕微鏡システムを構成可能
    • 蛍光イメージング
    • 明視野イメージング
    • 明視野と蛍光を組み合わせたイメージング
  • 高速なダイナミックオートフォーカス
    • 移動するスライドに対応
    • フォーカスマップが不要
  • ソフトウェアならびにカメラ制御用ボード付き高性能PC
    • 画像のエクスポートならびに閲覧用一般的なファイル形式を使用
    • データ取得と可視化のためのフル機能GUI(詳細については「利点」ならびに「ソフトウェア」タブをご覧ください)

科学的な課題
従来型スライド全域イメージングの多くには、「Stop and Stare(止まって見る)」法が採用されています。この方法では、試料全体にわたって加速しては撮像位置で停止することを繰り返す、自動システムが必要です。この時間を要するプロセスには、顕微鏡ステージの加速、減速、静止に要する時間に起因する問題が常につきまといます。従来型走査システムのスループットは、研究者が実験の流れの一部としてスライド全域のイメージを得ようとする際の大きなボトルネックとなります。

ソリューション
当社のTIDE™システムは、高速かつ高精度のスライド全域イメージングを可能にします。この特許取得済みOSCAR(Object Scanning Charge Accumulated Readout)技術により、ステージの位置とカメラのCCDセンサ内の荷電の移動を同期させることで、試料とイメージング配列間の相対的な動きのずれを除去します。このことにより、動作を止めることなくより長く効果的な露出時間を確保し、なおかつ、「Stop and Stare」法のイメージングに特有のステージ停留時間に起因する画像アライメントエラーを除去します。他のメリットとしてスキャニングスループットの大幅な上昇が挙げられます。同程度の露光時間の場合、「Stop and Stare」法と比べ最大5倍です。

TIDEのダイナミックオートフォーカスは、スライドや試料の変化に合わせて焦点を調整します(特許取得済み)。スライド全体の走査が終了すると、TIDE GUIで表示されているスライド画像に関心領域(ROI)を描くことができます。ステージをこれらの関心領域へ移動させ、Nikon Eclipse Ti-E顕微鏡を使用してさらに詳細な観察を行うことができます。当社のTIDEは明視野イメージング、蛍光イメージング、またはその両方の合計3種類の構成でご用意しております。

利点
当社のTIDEシステムは、イメージング速度の高速化、スティッチング不要の大型フォーマットの画像など、従来の「Stop and Stare」イメージング技術と比べて優れた点が多数あります。TIDE LSソフトウェアパッケージは、イメージ取得の制御と、出力イメージを様々な縮尺で解析が可能になるズーム機能を含みます。「Stop and Stare」システムでは各画像フレームのアライメントのために走査をオーバーラップさせる必要がありました。TIDEでは走査ステージの高い位置精度によりイメージをタイリングします。下記表で、TIDEの走査速度の優位性がお分かりいただけます。詳細は「利点」タブをご参照ください。

AreaMagnificationaScan TimeThroughput Improvement
Stop and StarebTIDE
10 mm x 10 mm15X1 min 32 sec35 sec260%
10 mm x 10 mm31X6 min 30 sec1 min 34 sec415%
25 mm x 75 mm15X18 min5 min 50 sec308%
25 mm x 75 mm31X86 min23 min374%
  • 倍率は20倍対物レンズについて、DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)規格に基づいて計算しました。
  • 「Stop and Stare」の走査時間にはフォーカスマップ作成時間が含まれていません。

TIDEスライド全域顕微鏡システムに関する詳細は当社までご連絡ください

下記の価格には、光源や光学素子(対物レンズや蛍光フィルターセットなど)、操作に必要なPCの費用は含まれておりません。お客様のご要望に合わせた最適なシステムをご提供できるよう、お気軽に当社までご相談ください。TIDEは大容量のデータを生成するため、その操作には適した仕様のPCが必要となります。そのため、PCは当社からご購入ください。特定の条件下では、お客様ご提供の光学素子を組み込むことが可能です。

こちらのシステムは研究用途のみにご使用いただけます。

Whole Slide TDI Brightfield Imaging
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ラットの脳切片の画像(走査領域:63.4 mm x 45 mm)。Thionineで染色。倍率31倍*。挿入画像はスライド全域イメージ内の小さな領域(448 µm x 315 µm)を表示しています。NeuroScience Associatesの試料
Whole Slide TDI Fluoresence Imaging
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マウス腎臓の多重蛍光画像(走査領域 6 mm x 9.4 mm)。Alexa Fluor® 488 WGA、Alexa Fluor® 568ファロイジン、およびDAPIで染色。倍率31倍*。スライド全体のイメージ内の小さな領域(607 µm x 628 µm)を拡大して表示しております。
*倍率は20倍対物レンズについてDICOM規格に基づいて計算しました。

速度

TIDE™システムの利点は、倍率が高くなるほど顕著となります。当社のTIDEシステムでは、走査ステージの制御ループ・フィードバックを利用することによって、「Stop and Stare」のイメージング方法と比べて非常に高速かつ高い位置精度で画像を生成します。また独自のオートフォーカス機能が試料をリアルタイムにモニタするため、フォーカスマップの作成が不要となりました。右の表では、標準的な「Stop and Stare」システムを使用した場合と、当社のTIDE技術を用いた場合のスライド走査における所要時間の典型例を示しています。

AreaMagnificationaScan TimeThroughput Improvement
Stop and StarebTIDE
10 mm x 10 mm15X1 min 32 sec35 sec260%
10 mm x 10 mm31X6 min 30 sec1 min 34 sec415%
25 mm x 75 mm15X18 min5 min 50 sec308%
25 mm x 75 mm31X86 min23 min374%
  • 倍率は20倍対物レンズについてDICOM規格に基づいて計算しました。
  • 「Stop and Stare」の走査時間にはフォーカスマップ作成時間が含まれていません。

高画質、大容量画像

当社のTIDEシステムは、特許取得済みのOSCAR(Object Scanning Charge Accumulated Readout)技術が組み込まれており、位置の正確さが特に重要視される用途に適しています。カメラを走査ステージの制御ループに組み込むことで、ステージの高速性を利用しながら、ピクセル・レベルでの正確な画像レジストレーションが可能になります。この独特な技術により標準的な「Stop and Stare」方法に比べて位置情報がより正確な画像を生成することができます。当社の走査技術の詳細は、「仕組み」タブをご覧ください。

高い位置精度はステージのエンコーダを利用して得られます。画素列を最終的な画像の絶対位置に結び付けることで、これらのイメージの精密なタイリングを可能とします。最終的な画像は、画像のオーバーラップやスティッチすることなしに絶対位置に基づいて生成されます。一方で「Stop and Stare」のスキャナは隣り合う画像を僅かにオーバーラップさせ、ポストプロセッシングでアライメントさせる必要があります。オーバーラップするデータは画像スタックの分析において困難を伴う場合があります。さらにTIDEは、まばらな特徴を有する試料に対しても、高い位置アライメントを有する大容量イメージングを可能にします。対象物が粗である場合は、特徴を認知することでイメージをタイリングするタイプの市販の「スティッチ」プログラムにとっては、よくある難しい課題です。最終画像は、多くの標準的「スティッチ」手法において生じてしまうデータ損失のリスクがない、大きな単一画像となります。

画像出力

付属のTIDE™ LSソフトウェアGUIは、高解像度イメージのシームレスなズームや特定の関心領域(ROI)を選択して保存できる使いやすいものとなっております。合成大容量画像に加えて、TIDE LSではTIFFまたはJPEG形式でそれぞれ高解像度イメージを保存することもできます。これらのファイル形式は、どのようなポストプロセッシングにも柔軟に対応できます。このファイル構造であれば、全データセットを保存するか、保存されるデータ量を減らして、例えば離れた共同研究者と結果を共有しやすくするために関心領域のみを保存するか、を選択することが可能です。

ソフトウェアならびに画像のエクスポート方法の詳細については「ソフトウェア」のタブをご覧ください。

当社のTIDE™ LSソフトウェアのスクリーンショット。Tiki Goddess(幼若マウスの前額断組織の三重染色像)の画像がウィンドウの画面左側にご覧いただけます。メイン画面にはスライド全域のうち選択された関心領域(ROI)が表示されています 試料提供:Dr. George McNamara, MD Anderson Cancer Center, Houston, Texas.

TIDE™ LSソフトウェア

  • 画像取得用フル機能Windows 7 GUI
  • スライド走査パラメータの直観的なセットアップ
  • ディスクへの保存とスライドイメージの可視化
  • 挿絵表示を用いたインタラクティブズームイン/アウト
  • 一般的なファイル形式で簡単な画像のエクスポートと閲覧

お好みのソフトウェアパッケージによりデータの閲覧・操作が可能

すべての画像データは一般的なJPEGまたはTIFFフォーマットに保存されます。これらの形式をサポートするソフトウェアでデータの閲覧・操作が可能です。当社のTIDE LSソフトウェアは複数の機器で共有可能で、画像のレビュー・共有が簡単です。

管理可能なデータセットのエクスポート制御

スライド走査システムは、大容量かつ高解像度の画像生成が可能です。これによりファイルサイズが非常に大きくなるため、管理や作業が困難になる場合があります。付属の画像エクスポータではさまざまな方法で画像がエクスポートできます。 フル解像度のデータセットを分析用に小さなサブセットに分けることが可能です。また逆にフル解像度の画像を大きな画像に統合したり、論文用にダウンサンプリングすることもできます。

  • JPEGまたはTIFF形式にエクスポート
  • 大きな単一画像の生成オプション
    • 論文あるいは実験ノートに適したダウンサンプリング
    • フル解像度の保存
  • タイリング画像のカスタマイズが簡単 画像サイズを選択しながらフル解像度の保存

タイリング画像のカスタマイズ

Image Export画面で「Custom Tiled」を選択すると、ファイルサイズを小さくしたり、画像の数を減らしたりすることで、各高解像度画像のサイズを最適化できます。少ない数の大きなフル解像度画像を選択することで処理時間が短くなることがあります。上の例では、スライド全域の走査画像が16 x 15のフル解像度画像として保存されています。その中の1つのタイルがソフトウェアスクリーン右側にご覧いただけます。

ダウンサンプリング

Image Export画面で「Single Image Per Scan」を選択すると単一画像としてエクスポートできます。画像をユーザ設定のサイズにサンプリングすることによりサイズが小さくなるので、論文用のスライド全体イメージをエクスポートするのに便利です。 

Fijiは走査をネイティブ対応

各走査はボタンをクリックするだけでFijiより簡単に開くことができます。エクスポート用に画像スタックを作成する必要がありません。

詳しくは、下図のTIDE™スライド走査システムの各部をクリックしてください。

こちらのシステムEV103は、明視野観察と蛍光観察用に構成されたシステムとなっております。

EnVista System


顕微鏡

  • TIDEは明視野観察または蛍光顕微鏡システムのいずれか、もしくはその両方にお使いいただけます。
  • Nikon Eclipse Ti-E顕微鏡に構成
  • 最大40倍のドライまたは油浸対物レンズに対応
  • 最大5つの交換可能フィルターセット
  • 可視域DICイメージングをサポート

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サイエンティフィックインターライン
CCDカメラ

  • 低ノイズ、高感度
  • GigEまたはCamera Linkインターフェイス

当社のサイエンティフィックCCDカメラに関する詳細はこちらをご覧ください。

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エンコーダ付き高速高精度ステージ

  • エンコーダによる正確な位置情報
  • リニアモータによる円滑な動作により精度の向上
  • スライドホルダ、ウエルプレート、アダプタや他のアクセサリが利用可能

当社の高速XY走査ステージMLS203ならびに取り付け可能なアダプタープレートの詳細についてはこちらをご覧ください。

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ジョイスティック

  • ホーム位置ならびに関心領域(ROI)の効率的なXY位置決め
  • 高速あるいは高精度動作の速度調整
  • 人間工学的デザインにより、速く、直感的で、インタラクティブなワークフロー
  • 高品質アルマイト加工アルミニウム製筺体

ジョイスティックコンソールMJC001の詳細についてはこちらをご覧ください。

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TDI Engine
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オートフォーカス制御エンジン
EnVista Autofocus Motor
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電動焦点コントローラMFC1

オートフォーカスモジュールと焦点制御モータ

  • スライドや試料の変化に合わせて焦点を動的に調整
  • 移動するスライドに対応
  • フォーカスマップが不要
  • 電動焦点コントローラMFC1で顕微鏡の焦点を連続的に調整(MFC1の詳細についてはこちらをご覧ください。)

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TIDE™エンジン

  • イメージング中のステージの移動を制御
  • 動作時に必要なすべての演算と同期を実行
  • ステージおよびカメラとPCの接続用ケーブルが付属
  • PCのTIDE LSソフトウェアで制御

TIDE™ LSソフトウェアとPC*

TIDE LSソフトウェア

  • 画像取得用フル機能Windows 7 GUI
  • スライド走査パラメータの直観的なセットアップ
  • ディスクへの保存とスライドイメージの可視化
  • 挿絵表示を用いたインタラクティブズームイン/アウト
  • 一般的なファイル形式で簡単な画像のエクスポートと閲覧

詳細については「ソフトウェア」のタブをご覧ください。

PC*、モニタ、キーボード、マウス(別売り)

  • ソフトウェア、ドライバ、ボード設定済み
  • 32インチ型フラットパネルモニタ
  • スライド走査のワークフローに最適化

*PCのモデルと構成は変更されることがあります。PCは別途ご購入いただく必要があります。

ページトップへ戻るにはこちらをクリックしてください。


動画では、TIDE™がステージの精密な移動とカメラのCCDセンサ内の荷電の移動をいかに同期させるかをご覧いただけます。

OSCAR (Object Scanning Charge Accumulated Readout)イメージングでは、試料が顕微鏡の視野内を移動する間、CCDピクセル毎の荷電パターンが蓄積され、1列ずつ移動していきます。 カメラを走査ステージの制御ループに組み込むことで、ステージの高速性を利用しながら、ピクセル・レベルでの正確な画像レジストレーションが可能になります。この独特な技術により標準的な「Stop and Stare」方法に比べて位置情報がより正確な画像を生成することができます。

まずソフトウェアに「Home」または開始位置と、関心領域(ROI)を入力します。ステージが対物レンズ上を移動することで、カメラに写る視野が変わります。ステージのエンコーダがシステムに信号を送り、ステージの位置をトラッキングさせます。

関心領域がストリップ(細長い片)に分割されて走査パターンが決定します。下の図1はスライドの分割例です。ストリップ毎に色分けされています。こちらの例では3つに分かれていますが、実際のストリップ数はお好みの倍率でスライド全体が走査できるよう計算されます。プログラムはHome位置で走査を開始します。各ストリップのイメージを使用して、ソフトウェアがスライド全体のイメージを生成します。

図2では、ソフトウェアの「Start」ボタンを押す前の段階で、TIDEシステムが「Home」の位置にいる状態です。

視野が画素列分移動すると、蓄積された荷電を次の列にシフトさせるよう、システムからカメラにトリガが送られます。荷電列がCCDチップの端に達すると、PCに読み出します。荷電は走査方向に蓄積され、有効露出時間が増加します(図3参照)。

スライドの最初のストリップの走査が終了すると、ステージは元のX位置に戻り、1番目のストリップの幅分Y方向にシフトします。そしてスライドの次のストリップの走査を開始します(図4参照)。このようにして、ステージを動かしながらも境界線が不明瞭になることなくスライド全体の走査が素早く行えます。

図5では最後のストリップがCCDチップから読み出されています。走査が終了すると、すべてのストリップから構成された完全なイメージがソフトウェア上に表示されます。このイメージをズームインしてさらに観察が必要な箇所を特定することが可能です。

Slide Scanning Example
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図 1: 関心領域(ROI)がストリップに分割されています。「Home」の位置は右下です。
Slide Scanning Example
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図 3: スライドの1番目のストリップを走査中。
Slide Scanning Example
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図 2: データ取得前のシステム構成 数字列は顕微鏡スライド上の試料です。グリッドはCCDの画素アレイです。
Slide Scanning Example
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図 4: スライドの2番目のストリップを走査中。
Slide Scanning Example
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図 5: スライドの最後のストリップを走査し、読み出した後、スライド全体のイメージが完成します。

Posted Comments:
cbrideau  (posted 2014-01-13 15:00:13.967)
Do you guys have a PDF brochure for this incorporating the information and pictures from the Overview, Advantages, and Components tab?
sharrell  (posted 2014-01-14 08:19:44.0)
Response from Sean at Thorlabs: Thank you for your interest in our TDI system. This technology was featured in our recent Life Sciences e-catalog. This link will lead to the pdf of the High-Content Screening section; the information about TDI can be found on pages 178 - 185 of the pdf: http://www.thorlabs.com/images/Catalog/Imaging/3_High%20Content%20Imaging.pdf. The entire catalog, or other sections, may be downloaded here: http://www.thorlabs.com/support.cfm and clicking on the "Download Catalog" tab.
+1 数量 資料 型番 - Universal 定価(税抜) 出荷予定日
EV101 Support Documentation
EV101TIDE™ Whole-Slide-Scanning Microscope for Fluorescence Imaging
¥13,650,000
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Last Edited: Oct 23, 2012 Author: Sean Harrell