Система SLIM™ Phi Optics, Inc. - Ин Виво Технология

Пн-Пт: 10:00 - 18:00

logo

Система SLIM™ Phi Optics, Inc.

Система SLIM™ Phi Optics, Inc.

Модуль SLIM™ и 3 варианта камер

Модуль с технологией SLIM™ поставляется отдельно от микроскопа и подключается в порт для камеры микроскопа.

Интерференционно-пространственная световая микроскопия
Spatial Light Interference Microscopy (SLIM™)

             Компания Phi Optics, Inc. разработала новый метод интерференционной микроскопия на базе пространственного модулятора света (spatial light interference microscopy, SLIM™) являющейся сочетанием метода фазового контраста Цернике и голографии Габора , что позволяет измерять массы отдельных клеток с фемтограммовой точностью.  Новый метод для покадрового фиксирования рассеяния света в микромассивах тканей — наиболее точный метод определения структуры в оптически тонких образцах живых объектов. Результаты анализа представлены на рисунках.

 Результаты анализа, полученные по технологии SLIM™: оптическая 3D томография объекта, наложение нескольких оптических сигналов в одном изображении, планарная визуализация культуры клеток.

 Результаты анализа, полученные по технологии SLIM™: оптическая визуализация клеток в культуральной чашке и в многолуночном культуральном планшете.

             Разработанный американскими исследователями новый метод интерференционной пространственной световой микроскопии представляет собой покадровое фиксирование рассеяния света в микромассивах тканей. Количественное фазовое изображение получают посредством оценки анизотропии с помощью SLIM™-технологии, во время прохождения и рассеяния света через объект. Технология SLIM™ эффективна для 4D визуализации невидимых с помощью обычной техники объектов благодаря наночувствительности, с помощью которой можно наблюдать эти структурные детали без необходимости маркировки, которая искажает результаты.

Преимущества технологии SLIM™

  • одновременная визуализация больших клеточных популяций с одноклеточным разрешением
  • возможность наложения сигнала флуоресценции на изображение
  • проведение 3D томографии объекта в выбранной области наблюдения.

В технологии визуализации SLIM™ не используются красители, не требуется специальная подготовка образца, нет ограничений на использование микропланшетов или культурального пластика для роста клеток или при изучении образцов.

Основные принципы технологии SLIM™

             Метод SLIM – Spatial Light Interference Microscopy (интерференционная микроскопия на базе пространственного модулятора света). Основная идея заключается в комбинации метода фазового контраста Цернике и голографии Габора.

             На рисунке представлена оптическая схема установки SLIM™ (a); интерферограммы, полученные с разными фазовыми шагами (b); восстановленное количественное фазовое изображение нейрона (с).

             На выход микроскопа устанавливается оптический модуль (рис. а), который представляет собой 4f оптическую систему, образованную двумя фурье-объективами (Fourier lens L1 и L2). Её передняя фокальная плоскость совмещена с выходной плоскостью (Image plane) микроскопа, а в задней плоскости помещается регистратор – ПЗС-матрица (CCD). Внутри 4f оптической системы в фурье-плоскости располагается пространственный жидкокристаллический модулятор света, который работает на отражение. Модулятор управляется от компьютера и сдвигает фазу нерассеянного излучения, сфокусированного вблизи оптической оси, т.е. он работает как переменный фазовый фильтр Цернике. Сам фильтр имеет форму кольца, поскольку в конденсоре микроскопа используется кольцевая диафрагма, а пучок, отраженный от фильтра, является опорным. Свет, который претерпел дифракцию на объекте, выходит за пределы кольцевого фильтра и отражается от остальной части модулятора, образуя, тем самым, объектный пучок. На выходе 4f оптической системы оба пучка сводятся под нулевым углом и в плоскости ПЗС-матрицы регистрируется интерферограмма, так как один из пучков света сформирован из излучения, рассеянного на объекте, то такую интерферограмму можно рассматривать как голограмму Габора, а поскольку пучки сводятся под нулевым углом, для восстановления фазового изображения (рис. c) применяется метод фазовых шагов. В данном случае используется четыре интерферограммы со сдвигом фазы на π/2 (рис. b).

Основные характеристики интерференционных модулей

Параметры

Преимущества

Проведение съемки образца методом QPI в режиме реального времени с получением количественных результатов Получение и проведение анализа данных по мере поступления
Отсутствие в необходимости использовать меченые компоненты, минимальная воздействие на объект при низком уровне освещения Неразрушающий метод анализа, отлично подходит для долгосрочных исследований живых клеток, тканей
Программируемая функция 2D и 3D сканирования при большом радиусе обзора Возможность изучения большой поверхности образца с одновременным захватом массы объектов, большой объем и площадь поверхности, возможность отслеживания эволюции клеток и тканей с течением времени
Возможность наложения сигналов от разных канальных изображений в микроскопе Все изображения снимаются одной камерой, что позволяет  одновременно использовать наложение флуоресценции и получения изображений по другим каналам
Программное средство для проведения автосегментации Позволяет осуществлять быстрый и легкий отбор по параметрам

Краткая видео презентация по технологии SLIM™ Phi Optics, Inc. (США)

  • Фармакология
  • Токсикология
  • Онкология
  • Неврология
  • Клеточная терапия
  • Оптическая 3D томография
  • Исследования клеточной динамики  и роста клеток
  • Оптическая визуализации структуры биологических тканей
  • Анализ распределения частиц

             Технология SLIM™ реализована в отдельном модуле, который подключается через порт камеры к фазово-контрастному микроскопу. Программное обеспечение Cell Vista™, Phi Optics, Inc.  управляет моторизацией микроскопа (перемещением столика, передвижением по оси Z, флуоресцентной объективной башней, затворами). Программа Cell Vista™ может получать программируемые 4D (3D серии снимков по времени) многоканальные изображения образцов, включая SLIM, флуоресценцию, фазовый контраст, яркое поле. Все оптические данные регистрируются камерой микроскопа, что позволяет проводить наложение различных световых режимов на изображения без создания искажений. Общая схема соединения интерференционного модуля с микроскопом представлена на рисунке.

a) Дополнительный модуль SLIM™ использует 4-f систему и SLM, подключенный к выходному порту фазово-контрастного микроскопа. На выходе модуля размещается камера для записи сигнала интенсивности интерференции. Дальнейшая обработка выполняется на компьютере для восстановления интересующей фазовой величины.

b) Восстановленное изображение мышиных нейронов на мониторе компьютера, полученных с помощью объектива 20x/0.3 NA.

с) Восстановленное изображение hfPC

d,e) увеличенное изображение области, очерченные прямоугольником в пунктах (b) и (c), соответственно.

Модуль визуализации интерференционной пространственной световой микроскопии (SLIM™) поставляется в трех вариантах: SLIM Basic™, SLIM Pro™, SLIM Ultimate™.

Параметры модуля

SLIM BASIC™

SLIM PRO™

SLIM ULTIMATE™

Проведение визуализации в режиме реального времени

Программируемое 2D сканирование

X

Программируемое 3D сканирование

X

Программируемое наложение флуоресценции

X

Создание большого массива данных на жестком диске

X

X

Скорость анализа данных, полученных по технологии SLIM: До 4 кадров в секунду;1928×1448 пикселей До 12  кадров в секунду; 2048×2048 пикселей До 12 кадров в секунду; 2048×2048  пикселей

Модуль визуализации интерференционной пространственной световой микроскопии (SLIM Pro™)  подключенный к инвертированным микроскопам: Axio Observer (Zeiss),  Ti2 Eclipse (Nikon), DMi8 ( Leica).

Модуль визуализации интерференционной пространственной световой микроскопии SLIM Basic™

             Модель SLIM Basic™ используется при работе на микроскопе с ручным позиционированием столика. Система подходит для проведение интервальной съемки выбранного участка объективом с постоянным фокусом.

Проведение визуализации в режиме реального времени

Програмируемое 2D сканирование

X

Программируемое 3D сканированиея

X

Программируемое наложение сигнала флуоресценции

X

Скорость анализа данных, полученных по технологии SLIM™ До 4 кадров в секунду разрешение (1928 x 1448)
Камера Point Grey CCD (ПЗС) камера с интерфейсом USB3.0, разрешение  – 1928 x 1448, 26 кадров в секунду,14 бит
Компьютер и объем данных для хранения Intel Core i7, 16Гб РАМ, 1Tб HDD, NVIDIA GeForce GTX 780, Windows 7
Программное обеспечение Сбор данных программой: Cell Vista Pro™ Последующий анализ: ImageJ Phi Optics Toolbox
Размеры 43 x 36 x 11 см / 17 x 14 x 4 in (длина x ширина x высота)
Возможность использования до 8 фильтров
Измерение разрешения Чувствительность по отношению к длине пути < 1 нм Поперечное разрешение – дифракционный предел (350 нм с 63X/1.4NA объективом) Осевое разрешение – толщина светового «листа» (890 нм для 63X./1.4NA объектива)

Модуль визуализации интерференционной пространственной световой микроскопии SLIM Pro™

             Модель SLIM Pro™ используется при работе на микроскопе с автоматическим позиционированием столика. Это позволяет получить полностью автоматизированный многоканальный сбор данных с высокой пропускной способностью. Модель подходит для задач, где необходимо получение 2D и 3D-данных объекта, проведения экспериментов со сбором данных из нескольких оптических каналов, при проведении быстрых, динамических измерений. На полной скорости SLIM Pro™ генерирует более 1 ТБ данных в час. Для эффективного управления таким большим объемом данных, полученных за длительный период времени (недели/месяцы), рекомендуется использовать SLIM Ultimate™.

Проведение визуализации в режиме реального времени

Программируемое 2D сканирование

Программируемое 3D сканирование

Программируемое наложение флуоресценции

Скорость анализа данных, полученных по технологии SLIM™ До 12 кадров в секунду разрешение (2048 x 2048)
Камера Hamamatsu ORCA-Flash 4.0V3, 2048 x 2048 разрешение, 100 кадров в секунду, 16 бит
Компьютер и объем данных для хранения Intel Core i7, 32GB RAM, 1Tб SSD + 2Tб HDD, NVIDIA GeForce GTX 780, Windows 7
Программное обеспечение Сбор данных программой: CellVista Pro™ Последующий анализ: ImageJ Phi Optics Toolbox
Размеры 43 x 36 x 11 см / 17 x 14 x 4 in (длина x ширина x высота)
Измерение разрешения Чувствительность по отношению к длине пути < 1 нм Поперечное разрешение – дифракционный предел (350 нм с 63X/1.4NA объективом)  Осевое разрешение – толщина светового «листа» (890 нм для 63X./1.4NA объектива)

Система визуализации интерференционной пространственной световой микроскопии SLIM Ultimate™

             Модель SLIM Ultimate™ сочетает в себе характеристики SLIM Pro™ с огромным сервером хранения данных объемом 100 ТБ.

Проведение визуализации в режиме реального времени
Программируемое 2D сканирование
Программируемое 3D сканирование
Программируемое наложение флуоресценции
Скорость анализа данных, полученных по технологии SLIM: До 12 кадров в секунду разрешение (2048 x 2048)
Камера Hamamatsu ORCA-Flash 4.0V3, разрешение (2048 x 2048), 100 кадров в сек., 16 бит
Компьютер и объем данных для хранения Intel Core i7, 32Гб РАМ, 2Tб SSD + 100Tб HDD, NVIDIA GeForce GTX 780, Windows 7
Программное обеспечение Сбор данных программой: CellVista Pro™ Последующий анализ: ImageJ Phi Optics Toolbox
Размеры 43 x 36 x 11 см / 17 x 14 x 4 in (длина x ширина x высота)
Измерение разрешения Чувствительность по отношению к длине пути < 1 нм Поперечное разрешение – дифракционный предел (350 нм с 63X/1.4NA объективом) Осевое разрешение – толщина светового «листа» (890 нм для 63X./1.4NA объектива)

Программное обеспечение Cell Vista™ для получения и анализа изображений

             Приборы компании Phi Optics Inc., США используют программное обеспечение Cell Vista™ и плагины ImageJ  для проведения оптической визуализации in-vitro. Cell Vista™ работает под управлением операционной системы Windows, позволяет решать сложные задачи и проста в использовании. Программное обеспечение Cell Vista™, Phi Optics, Inc.  управляет моторизацией микроскопа (перемещением столика, передвижением по оси Z, флуоресцентной объективной башней, затворами). Программа CellVista™ может получать 3D серии снимков по времени, многоканальные изображения образцов (ДИК, флуоресценцию, фазовый контраст, яркое поле), изображения количественно-фазовой визуализации (SLIM™, GLIM™) и передачу изображений в режиме реального времени. Все оптические сигналы регистрируются камерой микроскопа, что позволяет проводить наложение различных световых режимов на изображения без создания искажений. В результате обработки данных получаются файлы в формате TIFF для определённого места с 4D координатами (по осям x-y-z и времени). В QPI-изображениях интенсивность пикселей пропорциональна изменению длины оптического пути, измеряемого в радианах. В обычных одноканальных изображениях  (флуоресценция и др.), интенсивность пикселей определяется равной измерению сигнала, исходящему от образца. Файлы c данными в формате TIFF могут быть 32 битными для QPI-изображений и 16 битными для обычных каналов, файлы можно использовать для машинного обучения или для проектов с использованием большого количества данных.

             Набор библиотек и утилит для разработки (SDK) может быть использован для интеграции модулей QPI с программным обеспечением Cell Vista™ в другие системы получения изображений. Комплект SDK работает с программами: MD MetaMorph™, Open Imaging Micro-Manager™ и NI LabView™.

Программное обеспечения Cell Vista™  (Phi Optics, Inc. , США).

Русский한국어English