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アプリケーション

4K Microscopyが実現する次世代の高精細観察


4Kデジタル技術は、接眼レンズの横でオンスクリーン作業を行う新たな体験を提供し、顕微鏡カメラに革命をもたらします。様々な最先端技術の発展により、4Kカメラで、拡大時でもサンプルの細部に至るまでオンスクリーンで鮮明に観察することができます。顕微鏡ユーザーは、素早く、快適で使いやすいオンスクリーン操作によって、サンプル評価を向上させ、効率的なカンファレンス体制を実現し、あるいはプレゼンテーション中に聴衆の関心を引き付けるといったことが可能です。

概要

· 4K Microscopyによるオンスクリーン作業は、顕微鏡ユーザーにとって理想的です。
· オリンパスUC90 4K顕微鏡カメラでは、1インチ9メガピクセルのCCDで全体像と詳細を観察でき、洞察に満ちた評価が可能です。
· 生き生きとした画像で聴衆の関心を引き付、カンファレンスにおいても参加者の視線を引き込みます。
· 高速フォーカスおよびノイズキャンセリングにより、高いレベルの速度およびオンスクリーン作業における信頼性がもたらされます。

研究の新たな方法

顕微鏡法は、長年にわたって進歩、進化し続けています。実際に、デジタル技術がイメージングの可能性を広げ、顕微鏡ユーザーに多数の利点をもたらしている中で、私たちは特に興味深い時代を目撃しているのです。

デジタル顕微鏡カメラが登場して以来、オンスクリーン操作は、接眼レンズの横で作業できるという価値ある方法を提供してきました。しかし、オンスクリーン操作における要求レベルは高く、精度の高いサンプル解析はカメラおよび画像の複数の特性に左右されます。

  • 分解能 — 高い分解能によって、より詳細を撮影でき、生物学的サンプルの微細な構造の解析が可能
  • カラーバランス — 正確で信頼性の高い染色パターンの解釈には高忠実度の色表示が不可欠
  • 視野 — 広い視野によって、全体像の中での代表解析が可能になり、より深い洞察が得られる
  • ノイズ — 低ノイズの画像によって、暗い照明でもサンプルを鮮明に観察可能
  • リアルタイムイメージング速度 — 照明条件を問わない高速イメージングは、素早く、効率的なワークフローを促進し、オンスクリーンのリアルタイムイメージングは移動撮影中の快適な観察を実現

これらの要求を満たすよう設計された最新のカメラは改良を続け、近年、4Kデジタルイメージングの導入により画質が大きな進歩を遂げました。家庭用テレビでおなじみの4K UHD(超高解像度)システムは、従来不可能であった大きさ、詳細度の画像を実現する高分解能のモニター、カメラおよびソフトウェアを備えています。向上した分解能を補完するため、4Kカメラもこれまでにない画質を実現する技術的進歩を遂げています。
4Kデジタルイメージングにより、顕微鏡法における豊富な素晴らしい機会の扉が開かれ、サンプル解析および視覚化が向上しました。

オンスクリーン解析の価値

オンスクリーンでの可視化と接眼レンズを通した観察を検討すると、それぞれに利点と限界があります。接眼レンズでは、間違いなく最も生体に近い様子のサンプルを観察できますが、長時間の作業は難しく、進度も遅くなります。オンスクリーンでの可視化は、快適な補完的代替手法です。実際、4K Microscopyは、デジタル画像で捉えた情報が接眼レンズで見る画像に匹敵するほどの基準まで画質を向上させました。

接眼レンズによる観察で確認する必要性を低減して時間を短縮し、ユーザーは両方の可視化の手法を利用するようになっています。

4Kという用語は画像分解能を表しますが、向上した画質の恩恵は、追加のデジタル技術によって実現します。これらの技術の1つに、特に組織学サンプル染色のわずかな色相に対して高精度の評価が実施できるように、実物のようなカラープロフィルを作成する、色再現性の進歩があります。ノイズ低減の向上も、これまで見えなかった詳細の可視化に貢献しています。例えば、Olympus Smart Image Averaging(OSIA)は、画像取得枚数の低下またはアーティファクトの生成なしに、さらに使用中のセンサー冷却を必要とせず、画像ノイズを除去します(図1)。
様々なイメージング条件下でさらなる詳細を撮影できるため、このカメラは従来冷却カメラの領域であった多くのアプリケーションに適しています。このように、専用の低ノイズカメラへの変更に対する費用効率の高い代替として、今後ユーザーは1台のカメラに頼ることができます。

画質向上に加え、デジタルの特性には、関心領域に素早く移動し、容易に焦点を合わせられるというニーズを考慮した、カメラの使いやすさがあります。毎日多量のサンプルを評価する場合、速度と快適さが特に重要になり、これは、サンプル全体にわたって移動する際に求められる、カメラの移動中の滑らかな動きを維持する高速リアルタイムイメージングにより促進されます。さらに、様々な層の組織サンプルに焦点を合わせることが多いため、多くの領域を解析する場合、好ましい設定を探して常に焦点を調節するには多大な時間が必要となります。
フォーカスピーキングとして知られる新しい技術によって時間を短縮できます(図2)。この機能は、焦点の合っている領域をリアルタイム画像上で直接強調表示することで、焦点合わせのために何枚も同じ領域の画像を取得する必要をなくします。

図1:ノイズの少ない詳細エリアを観察
図1:ノイズの少ない詳細エリアを観察
Olympus Smart Image Averaging(OSIA)技術による能動型ノイズ低減により、ノイズでぼやけていた詳細を捉えることが可能になります。
(標本:ヒトの結腸)
図2:焦点の合った画像の高速撮影
図2:焦点の合った画像の高速撮影
オリンパスUC90カメラのフォーカスピーキング技術(焦点の合った領域を赤色で表示)で、素早くかつ容易に望ましい領域を選択し、焦点を合わせることができます。

 

効果的なカンファレンスの実現と聴衆を引き付けるプレゼンテーション

好ましいワークフローの実現は、正確な意思決定を行うための日頃からの信頼の高い、効果的なカンファレンス体制次第となります。そのため、参加者間で詳細かつ正確な情報の共有を効率的に行うことが不可欠です。広い視野と高分解能の組み合わせにより、4K Microscopyは共同の画像評価を容易にし、全体像の中の詳細な構造をオンスクリーン表示するため、プレゼンテーションも向上します。図3に示すように、脳組織切片のような大きな画像では、複雑な組織構造が観察できる代表サンプルが表示されます。
同時に、4K分解能で捉えた詳細により、この画像を拡大して、組織レベル・細胞レベルでの解析および検討を可能にする、神経形態におけるさらなる詳細が示されます。こうして複数の科学者に示された多くの情報により、チーム全員がオンスクリーン画像を通して、その研究について完全に理解することができます。さらに大きな領域の解析には、複数のサンプル領域から得た多数の画像を1枚の高画質、明視野パノラマ画像に結合するデジタル画像の貼り合わせで、視野をさらに広げることができます。
4K Microscopyによってこの工程が高速化され、最終的なパノラマ画像を生成する個々の画像は、はるかに少ない枚数で済みます。これらの性能により、4K Microscopyで撮影した実物のような画像は、会議でのプレゼンテーションや講義において最良の状態で表示され、聴衆全員を引き付けます。

大学の授業で顕微鏡のリアルタイム画像を映し出す場合など、この技術が有用となる状況は多くあります。発表者がサンプル全体にわたってカメラを移動させ、拡大して大きなスクリーンに細部を表示すると、高速イメージングで、関心領域を聴衆に素早く表示する滑らかなナビゲーションが可能となります。例えば、複数のヘッドがある顕微鏡を指導現場で使用するのとは対照的に、4Kカメラを取り付けた基本的な顕微鏡と大きな4Kスクリーンがあれば、大人数のグループの参加者が、容易に鮮明で理解しやすいサンプルを観て、検討することができます。

図3:単一画像の総合的な脳組織解析
図3:単一画像の総合的な脳組織解析
さらに深く理解するために、広い視野によって単一画像で全体像と照らして解析することが可能で、また高分解度によって拡大して微細な構造を示すことが可能です。これは、オリンパスUC90カメラの1インチ9メガピクセルCCDによって実現されます。

まとめ

デジタルイメージング技術は進化を続け、高い精度と信頼性でモニターを通してサンプルを解析できる水準に至っています。オリンパスUC90などの最新の4K顕微鏡カメラにより、向上した分解能と視野が最先端のデジタル性能と組み合わされ、洞察に満ちた解析と明確なコミュニケーションが可能となります。向上したオンスクリーン画像の画質に加え、高速リアルタイムイメージングと高速フォーカスにより時間が短縮され、観察は接眼レンズを通して時折見る必要があるのみで、直接オンスクリーンで確認ができます。
4K Microscopyによって、顕微鏡画像は極めて実物に近くなり、従来できなかったサンプルの研究が可能となります。

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UC90

  • 9 megapixel CCD camera
  • One Camera for Multiple Applications
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