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SciMedia Optical Mapping System
SciMedia 的壓敏染劑膜電位光譜圖佈系統 ( Optical Mapping ) 來自日本理研科技. 是該領域的領先者.

兩個主要應用領域 :

1). 心臟類型的壓敏染劑膜電位光譜圖佈系統 ( Cardiac Optical Mapping & Imaging )
2). 神經類型的壓敏染劑膜電位光譜圖佈系統 ( Neuronal Optical Mapping & Imaging )









SciMedia 的電壓敏感染料的膜電位光學圖佈 ( Optical Mapping & Imaging ) 技術與產品, 位居世界領先地位. 不僅可以多位點、同步測量膜電位的變化,而且可以標測細胞群電活動的傳導特性,為研究較小細胞和纖細的神經突起、心律失常等生理活動提供了可能. 由於它可以避免外部電磁場的干擾,因此已成為研究心臟電除顫等機理較為理想的手段樣品包括離體器官, 離體心臟, 腦切片, 組織切片, 活體體內器官, 體內組織, 細胞群, 也可應用於培養皿中的受測樣品. Optical Mapping結合電生理電位訊號與光學影像, 是突破實驗的有效利器之一.








應用領域 :
  • Measuring changes in membrane potential by using voltage-sensitive dye such as Di-4-ANEPPS
  • Calcium imaging at higher speed
  • FRET
  • Intrinsic Imaging Based on Hemoglobin and Flavoprotein
  • Fluorescence ratiometric imaging with dual camera system
  • Detection of small changes in light intensity at high speeds
  • Imaging of propagations in brain slices, tissue block, and in vivo samples






An action potential propagation in isolated mouse heart. The heart was Langendorff perfuse and stained with Di-4-ANEPPS and recorded at 10,000 frames/second using MiCAM ULTIMA-L and SciMedia's custom-made tandem lens microscope.
Dr.Yu-Shien Ko, Chang Gung Memorial Hospital


An action potential propagation in isolated rat heart. The heart was Langendorff perfuse and stained with Di-4-ANEPPS and recorded at 2,000 frames/second using MiCAM ULTIMA-L and SciMedia's custom-made tandem lens microscope
Dr.Yu-Shien Ko, Chang Gung Memorial Hospital

Model MiCAM ULTIMA
ULTIMA-H ULTIMA-L

Sensor

Original CMOS

Actual Sensor Size

10mm x 10mm

A/D Converter

14bit (Data resolution is 16 bit after digital process)

Spatial Resolution
(pixels)

100(H) x 100(V)

Temporal Resolution
(/frame)

0.1-250.0ms

Maximum Frame Number

20,480
(Option: 40,000)

Well-Depth

10,000,000e
(Option: 24,000,000e)
1,500,000e
(Option: 3,000,000e)

Actual Quantum Efficiency

63%@550nm
45%@700nm

Dark Noise

920e@0.1msec 230e@0.1msec
400e@1.0msec 80e@1.0msec

Composition

Processor, Cameras, Computer, Monitor, Acquisition/Analysis software

Output/Input

2 analog inputs (6 additional channels available), 8 digital outputs, 8 digital inputs, timing output, programmable pulse sequencer output, live display monitor output, synchro output

Acquisition Software

Trigger signal output, Focus monitoring, Pre-trigger recording, Multi-stimulus output, Frame rate setting, Frame number setting, Real-image display, Master/Slave mode, Shutter controlling pulse, Auto-reference function, Auto background image recording and so on

Analysis Software

dF/F, Averaging, Addition, Division, Spatial filter, Cubic filter, Temporal filter, Bleaching compensation, Vibration compensation, High-pass/Low-pass filter, Reference frame setting, 3D display, Wave display, ROI wave display, Movie, Multi image display, Real image display, AVI/TIFF/BMP/CSV output and so on

  • 具有整合式主機板,對於實驗同步率準確性高
  • 當使用雙Ultima-L時,擷取同步率準確性高
  • 內建刺激器、內建快門控制、內建AD雙通道
  • 內建記憶體,可以避免電腦的影像讀取因為硬體相容性而受到影響
  • Ultima-L具有低雜訊,高感度,絕大部分VSD適用的環境
  • SciMedia整合式軟體,不需要額外購買EagleLabView等軟體進行整合與分析,可直接讀取實驗數據
  • 可直接輸出影像與波型強度圖,不需要額外用其他的照片來做overlay

電壓敏感染料的膜電位光學標測技術 ( Optical Mapping ) 是一項利用電壓敏感染料 ( Voltage-sensitive Dyes, VDS ) 同步記錄膜電位活動 ( membrane potential ) 與相對電為活動的光譜影像的光學標測技術, 是集分子光電技術、超高速影像擷取技術, 神經生理科學、電腦科學等諸多學科為一體的創新科技.

相較于傳統的微電極 ( Micro-electrode )、膜片鉗技術 ( Patch Clamp ), 腦片膜電位 ( Brain Slice ), 測鈣技術 ( Calcium imaging ) 相比,它不僅可以多位點、同步測量膜電位的變化,更可以清楚的標測出細胞群神經電氣活動的傳導特性,為研
究較小細胞和纖細的神經突起、心律失常等生理活動提供了可能方向.


此外, 利用此方法, 可以避免外部令人困擾的電磁場干擾,因此已成為研究心臟電除顫等機理較的手段. SciMedia 更開創使用了組同步的高速攝影機, 可以有效應用於多光譜的光學標測, 廣泛應用在離子通道, 螢光離子流應用.  

電壓敏感染料的膜電位光學標測技術是細胞分子電生理研究中可以觀測微觀電興奮傳導唯一對樣品可以不接觸不穿刺的有效工具。


不僅可以多位元點同步記錄、無損地記錄心肌細胞群的膜電位變化,測量細胞與細胞間的電傳導,而且可以記錄全心臟的電活動,並轉化為細胞動作電位以及除極複極等時圖、等勢圖和動作電位時程圖等彩色的圖像顯示。


此外,在心肌細胞膜電位動態
光學成像可以使心臟生理資訊檢測三維圖像視覺化。 也可以用於定量神經電生理學和腦功能成像等領域的研究,為進一步研究人體生理、病理和臨床醫學診斷, 器官移植, 人造器官, 提供了一種創新方法  

 

電壓敏感染料( Voltage-sensitive Dyes), 是一種能將細胞膜電位變化, 轉化成螢光信號變化的螢光染劑.

應用範例 : 在無光損傷 ( Photo damaged ) 和 染料的藥毒性副作用下, 採用電壓敏感染料 ( RH155 ) 多位元點光學成像系統可進行多個和成群前庭神經節細胞 (vestibular ganglion cells, VGCs ) VGCs膜電位變化電生理特性








  • Measuring changes in membrane potential by using voltage-sensitive dye such as Di-4-ANEPPS
  • Calcium imaging at higher speed
  • FRET
  • Intrinsic Imaging Based on Hemoglobin and Flavoprotein
  • Fluorescence ratiometric imaging with dual camera system
  • Detection of small changes in light intensity at high speeds
  • Imaging of propagations in brain slices, tissue block, and in vivo samples


Rat cortical slice including the hippocampus and entorhinal cortex

Animal: Rat
Sample: cortical slice
Dye: Di-4-ANEPPS
Sampling Rate: 2msec/frame
Pixels: 100x100
Averaging: 1times




Rat cortical Slice including the hippocampus and entorhinal cortex.

Sampling Rate :3msec/frame
Averaging : 8 times
Provided by Dr. Takashi Tominaga, Brain Science Institute, RIKEN
Micam 02 CMOS 超高速感測器 :

Process Technology

0.18CIS-P1M6

Resolution (pixels)

188(H) x 160(V) / 92(H) x 80(V)

Pixel Size

30 μm square

Pixel Aperture Ratio

63%

Actual Sensor Size

5.76mmx4.8mm

Well Depth

450,000 e-

Readout Noise

< 150e-

Dynamic Range

> 68dB

Temporal Noise Factor

< -57dB

Chip Size

7.0mm square

Max. Frame Rate

1,700 fps

Compatibility

MiCAM02

Shutter

Original Global Shutter

相關下載
MiCAM brochure ( PDF )
MiCAM02 CMOS brochure ( PDF )
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