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蛍光顕微鏡とは

オレンジサイエンスは、ライフサイエンスの中でも細胞生物学分野に関する研究機器に特化して販売およびサポートをしている会社です。

このページでは、蛍光顕微鏡について、蛍光顕微鏡とはどんな研究機器かをご説明し、当社が扱う蛍光顕微鏡ライブセルイメージングシステム「Lumascope」を例に、使い方や応用例、観察画像や動画をご紹介します。

蛍光顕微鏡とは

蛍光顕微鏡は、従来使用されていた光による顕微鏡にさらに機能を追加した顕微鏡です。

従来の顕微鏡では、可視光を用いてサンプルに光を当てて拡大された画像を観察していましたが、蛍光顕微鏡は、より高強度の光源を使用し、サンプル中の蛍光種を励起させています。

この蛍光種は、より長い波長の低エネルギーの光を放出し、拡大画像を生成します。


蛍光顕微鏡は、微生物のような小さなサンプルの特徴を画像化するため、小さなスケールで3次元の特徴を視覚的に強調するためにも使用されます。

これは、蛍光タグを抗体に付着させることで実現することができ、その抗体が標的とする特徴に付着、または、染色することで実現することができます。


この種の顕微鏡法では、反射光と背景の蛍光がフィルタリングされているため、特定サンプルの観察ターゲットとなる箇所を画像化することができます。これにより、目的の器官や観察対象の表面の特徴を視覚化することができます。

共焦点蛍光顕微鏡は、サンプルの3次元的な性質を強調するために最もよく使用されます。これは、ピンポイントに集光できるレーザーなどの強力な光源を使用することで実現します。


多くの場合、画像再構成プログラムは、複数のレベルの画像データをつなぎ合わせて、対象となるサンプルの3D再構成を行います。

蛍光顕微鏡の仕組み

観察目的のサンプルは蛍光体で標識され、その後、より高いエネルギーの光源でレンズを介して照明されます。照明光は蛍光体に吸収され、より長い低エネルギーの波長の光を放出します。この蛍光の光は、特定の波長に合わせて設計されたフィルターで周囲の放射線から分離することができ、蛍光を発している部分だけを見ることができます。

 

蛍光顕微鏡の基本的な機能は、励起光を試料に照射し、画像の中から弱い光を選別することです。顕微鏡にはフィルターが付いており、フィルターは蛍光物質と一致する特定の波長の放射線だけを通します。放射線は試料の原子に衝突し、電子はより高いエネルギーレベルに励起されます。そして、電子はより低いレベルまで緩和されると発光します。

検出可能(人間の目に見える状態)になるために、サンプルから放出された蛍光は、第2のフィルターによってはるかに明るい励起光から分離されます。これは、放出された光のエネルギーが低く、照明に使用される光よりも波長が長いためです。

 

今日、生物学で使用されている蛍光顕微鏡のほとんどはエピ蛍光顕微鏡であり、励起と蛍光の観察の両方がサンプルの上で行われます。

蛍光顕微鏡のフィルター

蛍光顕微鏡の応用例

蓄光顕微鏡の改良やレーザーなどの強力な集光光源の出現により、共焦点レーザー走査型顕微鏡や全反射蛍光顕微鏡(TIRF)など、より高度な技術を持つ顕微鏡が開発されています。

 

CLSMは、微生物などのサンプルの表面下層の高解像度3D画像を作成するための重要なツールです。その利点は、接眼レンズで全体を見るのではなく、一点一点を撮影し、コンピュータで再構成することで、様々な深さのを持つ厚いサンプルを鮮明な画像で撮影できることです。

 

これらの顕微鏡は多くの場合、次のような目的で使用されています。

  • 細胞などの小さな試料の構造成分をイメージング

  • 細胞集団の生存率調査を行う

  • 細胞内の遺伝物質のイメージング(DNAとRNA)

  • FISHなどの技術を用いて、より大きな集団内の特定の細胞を観察する

参考文献

George Rice, Montana State University, Fluorescent Microscopy, from https://serc.carleton.edu/microbelife/research_methods/microscopy/fluromic.html

蛍光顕微鏡の使い方

ここではオレンジサイエンスが取り扱う「Lumascope」を例に蛍光顕微鏡の使い方をご説明します。

Lumascopeはインキュベーター、安全キャビネット、環境制御ワークステーションなどの限られたスペースの中で使用できる小型蛍光顕微鏡ライブセルイメージングシステムです。

お使いのコンピューターとUSDで接続するだけで、数分でセットアップでき、即座に使用が可能です。

下記の順でセットアップを行います。

1. Lumascope本体、パソコン、ソフトウェア、対物レンズを事前に準備します。

2. Lumascope本体に対物レンズをセットし、USBケーブルでLumascope本体とパソコンを接続しソフトウェアを立ち上げます。

以上の手順で簡単にセットアップができ、観察準備が整います。

蛍光顕微鏡の観察画像

細胞観察分野では、個々の画像の観察キャプチャや3色蛍光、単色蛍光、位相差などの合成画像、タイムラプスシリーズ画像作成およびタイムラプスビデオへの編集、ライブビデオ録画などの画像・動画が用いられます。

鮮明な画像が簡単に記録でき、蛍光顕微鏡による細胞観察を容易にしています。

下記リンクより、Lumascopeを用いた観察例動画、画像、研究者の方々が撮影した撮影画像例をご覧いただけます。

蛍光顕微鏡コンテンツ

オレンジサイエンスでは、蛍光顕微鏡の用語集、ライブセルイメージングについてのページ、蛍光顕微鏡に関するFAQなど、蛍光顕微鏡に関するコンテンツをご用意しております。

蛍光顕微鏡 - Lumascope 商品一覧

Lumascopeには様々なモデルがあり、位相差、1色蛍光、3色蛍光、手動ステージ、自動ステージ、明視野など、様々なシーンに応じたモデルを用意しております。

蛍光顕微鏡LS720
蛍光顕微鏡LS620
緑色蛍光顕微鏡LS560
明視野顕微鏡LS460

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