徂徠カードレーザー共焦点顕微鏡(例えばLeica SP 8、Stellarisシリーズ)は高分解能三次元イメージングシステムであり、生物医学、材料科学などの分野に広く応用されている。その操作には光学、レーザー制御、画像処理技術を組み合わせる必要があり、以下は詳細な操作ガイドである:
一、操作前準備
1.環境と設備の検査
環境要件:
外部光が蛍光信号に干渉しないように、独立した暗室または遮光環境。
温度は20〜25℃、湿度は≦60%に制御し、レンズの結露や回路故障を防止する。
デバイスチェック:
405 nm、488 nm、561 nm、633 nmなどのレーザのステータスLEDが正常であることを確認します(緑は準備完了)。
対物レンズ(例えば10 x/0.3、20 x/0.75、63 x/1.4オイルミラー)が清潔で、ステージの移動がスムーズであるかどうかを検査する。
レーザー水冷機などの冷却システムをオンにして、設定値(通常18〜22℃)で温度が安定するようにします。
2.サンプル準備
生物サンプル:
生細胞は、通常のガラスを使用して焦点を合わせることが困難になることを避けるために、Lab-Tek IIなどの共焦点専用シャーレに培養する必要があります。
固定組織切片は、ProLong Goldなどの蛍光クエンチ防止封止剤で封止する必要があり、厚さは≦20μmである。
材料サンプル:
非透明試料は表面粗さRa<0.1μmまで研磨する必要があり、透明試料(例えばポリマー)は自発蛍光干渉を避ける必要がある。
タグ要件:
蛍光色素はレーザ波長と整合する必要がある(例えばDAPIは405 nmで励起し、Alexa Fluor 488は488 nmで励起する)。
多色標識の場合、染料発光スペクトルに重複がないことを確保する(スペクトル分割機能により信号を分離することができる)。
二、基礎操作フロー
1.電源投入と初期化
起動順序:
総電源を入れる→2.レーザ冷却システムを起動→3.顕微鏡本体を開く→4.LAS XやStellaris Suiteなどの制御ソフトウェアを起動します。
ソフトウェアセルフテスト:
ソフトウェアはレーザ、走査ヘッド、ステージなどのモジュールを自動的に検出し、状態が「Ready」であることを確認する。
「Daily Check」機能を実行して、光路と検出システム感度(例えばPMT利得、レーザーパワー)をキャリブレーションします。
2.サンプルの位置決めとピント合わせ
低倍鏡プレビュー:
10 xエアミラーを選択し、レーザー光をオフにし、ハロゲンランプなどの透過光を用いてサンプル領域を迅速に位置決めします。
ステージXYつまみまたはソフトウェアナビゲーション機能により目標位置に移動します。
共焦点合焦:
488 nmレーザー(5%などの低出力)をオンにし、ライブモードを選択してリアルタイムで観察します。
Z軸ステッピングモーターを調整し、「Fine Focus」ツールを使用して蛍光信号が強くなるまで徐々に焦点を合わせます。
63 xオイルミラーなどの高倍対物レンズに切り替える場合は、対物レンズとカバーガラスの間に専用の油(Type F油など)を滴下する必要があります。
3.画像収集パラメータの設定
レーザーパワーとPMTゲイン:
レーザーパワー:1%から徐々に増加し、光漂白を避ける(通常20%を超えない)。
PMTゲイン:飽和を避けるために信号強度が100-800(12 bit画像)の間に調整します(>4095)。
スキャンパラメータ:
解像度:必要に応じて512×512(クイックプレビュー)または2048×2048(高精度イメージング)を選択します。
走査速度:線平均回数1〜4回(ノイズが大きい場合は増加)、フレーム平均回数1〜8回(生細胞動的イメージング時は減少)。
ピンホールの大きさ:通常1 Airy単位(AU)に設定し、解像度と信号対雑音比をバランスさせる。
スペクトル設定:
多色標識の場合、「Lambda Scan」モードでサンプル発光スペクトルを走査し、波長範囲(例えばDAPI:410〜480 nm、Alexa Fluor 488:500〜550 nm)を設定します。
4.3次元イメージングと時系列
Z軸スタック:
開始/終了位置とステップ(例えば0.5μm)を設定し、ソフトウェアは多層画像を自動的に撮影し、3 Dモデルを合成します。
時系列:
生きた細胞をイメージングする際に、時間間隔(例えば30秒に1フレーム)と総フレーム数(例えば100フレーム)を設定し、動的プロセスを記録します。
Autofocus機能をオンにすると、細胞の移動によるピントずれを回避するために焦点が安定します。
三、徂徠カードレーザー共焦点顕微鏡機能の応用
1.ライトパネル照明モード(Light Sheet)
厚いサンプル(ゼブラフィッシュ胚など)の高速低光毒性イメージングに適している。
操作手順:
光学シートモジュールに切り替え、照明光学シートの厚さ(通常2〜5μm)を調整する。
2カメラ同時収集(透過光や蛍光信号など)を設定します。
マルチアングル画像を「Multi-View」機能でつなぎ合わせ、3 D構造を再構築する。
2.STEDなどの超解像度イメージング
回折限界を突破し、分解能は20 ~ 50 nmに達した。
操作の要点:
専用STED対物レンズ(100 x/1.4オイルミラーなど)とdepletionレーザー(592 nmなど)を使用します。
depletionレーザパワー(通常50〜200 mW)と位相マスクモード(例えば2 Dまたは3 D STED)を調整する。
収集後は「Huygens」または「Thunder」ソフトウェアを使用してデコンボリューション処理を行います。
3.スペクトル分割と線形デコンボリューション
多色マーカー時に重畳信号を分離する:
「Lambda Scan」モードでサンプル発光スペクトルライブラリを取得した。
「Spectral Unmixing」ツールにスペクトルデータをロードし、ソフトウェアは各チャネルの純粋な信号を自動的に計算する。
閾値を調整して背景ノイズを除去し、分割した画像を保存します。
四、メンテナンスとメンテナンス
1.日常の清潔
光学素子:
風船を吹いて対物レンズ、フィルター表面のほこりを取り除き、綿棒やティッシュペーパーで直接拭くことを禁止する。
清掃が必要な場合は、レンズ紙に少量のエタノール(または専用洗浄液)をつけ、螺旋状に軽く拭き取る。
ステージとサンプルビン:
静電気防止布で拭き、油や錠剤の残留を避ける。
2.レーザ保守
使用上の制限:
連続動作は8時間を超えず、レーザー管の過熱損傷を避ける。
電源を切るときはまずレーザーパワーを1%に下げてから、レーザースイッチをオフにします。
寿命監視:
ソフトウェア「Laser Status」インタフェースで余剰寿命を確認します(488 nmレーザーは通常≧20000時間)。
寿命終点に近づいた場合、早期に徂徠カードに連絡してレーザー管を交換する。
3.定期的な較正
光路較正:
四半期ごとにTetraSpeckなどの標準蛍光微小球を用いて光軸とピンホール整列を較正した。
機械的キャリブレーション:
毎年ステージXY/Z軸精度を検査し(誤差は<0.1μm)、必要に応じてステッピングモータパラメータを調整する。
五、よくある問題の解決
画像信号なし
レーザーがオンになっているかどうか、PMT利得が>0になっているかどうか、フィルターが整合しているかどうかをチェックします(例えば、発光フィルターが信号を遮断していない)。
画像ブラー
対物レンズの油浸漬が十分であるか、ピンホールがずれているか、試料が平らであるか(例えば、生細胞突起による離焦)を確認する。
レーザパワー不安定
レーザ出口窓を清掃し、冷却システムの水温が設定範囲(±0.5℃)にあるかどうかを検査する。
ソフトウェアカートン
他の大型プログラムを閉じて、画像解像度やスキャン速度を下げたり、コンピュータメモリを増やしたりします(推奨≧32 GB)。
六、徂徠カードレーザー共焦点顕微鏡の安全注意事項
レーザーセキュリティ:
操作時にレーザー保護眼鏡を着用する(波長はすべてのレーザー線を使用することをカバーする必要がある)。
直視レーザービームや反射光を禁止し、皮膚が高出力レーザー(例えば>50 mW)に長時間曝されないようにする。
生物安全:
生細胞や病原体を処理する際に、生物安全キャビネット内で操作し、サンプル汚染を防止する。
化学的安全性:
有機溶媒(例えばエタノール)を用いて洗浄する場合、揮発ガスを吸入しないように、通風ケース内で操作する。