イオンコンダクタンス顕微鏡
（Scanning Ion Conductance Microscope）
イオンコンダクタンス顕微鏡とは？
イオンコンダクタンス顕微鏡は、生細胞の高解像度精密表面像を提供します。また、生理学研究に適応する多くの機能をあわせ持っています。
ケンブリッジ大学とロンドンインペリアルカレッジとの共同研究の成果として生み出された画期的な測定技術です。イオンコンダクタンス顕微鏡は、妥協のない効率性、安定性を誇り、長期にわたり高品質画像での測定が可能です。
走査型イオンコンダクタンス顕微法は、生理実験溶液中の精密表面像を測定する技術です。操作用プローブはガラス又は石英の微小電極で電解質を内液としています。この電解質を通る電流から溶液のコンダクタンスを計測します。流れる電流は電極の口径と細胞との距離で決まります。電極が細胞に近づくと抵抗が増し、電流が減少します。この電極を流れる電流を一定にすることで細胞から電極までの距離が一定に保たれます。結果、電極は細胞に接触することなく表面をスキャンすることが出来、細胞の形状が測定されます。
使いやすさ
・実験材料を電解質溶液に浸すだけです。
・微小電極は通常のプラー(P-2000等)で引くだけです。電極をチャンバーに電解質溶液を入れれば準備完了です。
・自動的に電極の先端が実験材料に近づいて形状をスキャンします。
優れた効能
・独自のモジュレーションモードで位置を検出することで、高解像度の生細胞イメージが得られます。
・高速高感度フィードバックシステム採用により、24時間にわたる様な長時間の画像データ取り込みが可能です。
・共焦点蛍光測光等の他の光学測定系を組み合わせることが容易に出来、画像と直接重ね合わせることが可能です。
ダイナミックスキャン
・X-Y方向のスキャン巾は100μmです。Z軸のスキャン巾は実験材料に依存しています。
・正確なオフセット補正力を持っている為、ハードウェアを交換することなく、画像をズームすることが可能です。
・超低ノイズのX,Yステージとピエゾ屈曲Zステージを用いることで、混信のない平面像測定が可能です。
強力かつ柔軟な測定ツール
・微小電極はスマートパッチクランプにも用いることが可能です。測定画像から特定した場所に対してパッチクランプを行うことが可能です。
・微小電極の電圧をコントロールすることによって正確な量の物質を特定の場所に置くことが可能です。
・電極を通して陽圧又は陰圧を与えることが出来ますので、細胞に対して機械的な刺激を与えたり、応力を測定することが可能です。
イオンスコープステージ(ICナノ)を共焦点、蛍光共鳴(FRET)、全反射照明蛍光(TIRF)顕微鏡と組み合わせることで、細胞形状と細胞内の生理現象のダイナミズムを同時に計測可能となります。
マイクロマニプレータをICナノと取り換えることによってパッチクランプの効率、生産性が飛躍的に向上します。目的の部位をスキャンすることによって見つけることが出来ます。口径の小さい電極が目的部位に上からコンピュータ制御下でアプローチすることによって正確に高い確率でパッチクランプすることが可能となります。
ナノ電極の特性を生かして、電気的な機械的に特定の化学物質を自由に目的部位に投与することが可能です。加水圧システムと共用することで形態計測と同時に特定の部位に機械的刺激を与えることも可能です。又、特定の化学的物質や薬剤を電圧依存的に一定量特定部位に投与することが可能です。多連管を用いると、種々の物質投与が可能で、複数薬剤の重複テストを容易に行うことが出来ます。
ICナノSではヘッドステージは固定されており、X-Yステージが移動して画像をスキャンします。ヘッドステージはZ軸の上下調整を行い、試料からの距離を一定に保ちます。
倒立顕微鏡と同時に使用した場合は、ICナノSヘッドはステージの上にセットするだけです。この組み合わせは取り付け取り外しが容易なだけでなく蛍光測光等と同時計測を可能とします。この場合試料表面は十分共焦点測光の範囲内とすることが出来ます。
ICナノPヘッドステージでは試料は固定され電極が表面をスキャンします。試料は顕微鏡上の灌流チャンバーやインキュベーションチャンバー等にセットするだけです。この設定では、新たに他のプローブを同時に用いることが出来、多重測定が可能となります。
アプリケーション
１．イオンコンダクタンス顕微鏡
２．走査型近接場光顕微鏡＋イオンコンダクタンス顕微鏡
３．走査型共焦点顕微鏡
４．ナノ画像素描
５．多機能ナノプローブ顕微鏡
６．走査型電気化学顕微鏡+イオンコンダクタンス顕微鏡
７．'スマート' パッチクランプ
８． 機能的細胞イメージングイオンコンダクタンス顕微鏡
仕様 倍率 ： 1,000〜100,000倍 スキャン分解能 ： 20nm XY ； 5nm Z スキャン時間 ： 50秒〜20分（通常 5μmｘ5μm、90μmｘ90μm） 画像解像度 ： 128ｘ128〜1024ｘ1024 pixel 画像フォーマット ： IMG(16-bitグレースケール) XYスキャン 範囲 ： 100μmｘ100μm 分解能 ： 20nm（ステージは1nm毎移動） 直線性誤差 ： 1% 最大画素処理時間 ： 1ms / pixcel Zスキャン 範囲 ： 100μm又は25μm 分解能： 10nm又は5nm（ステージは1nm毎移動） ピペット 先端径 ：100nmより大きいボロシリケイト 10nmより大きいクォーツ 細胞、組織表面との距離 ： 50nm径の場合25〜50nm、10nm径の場合 5〜10nm 外形 ： 1mm 位置 稼働範囲 ：15mm(XY,)25mm(Z) 分解能 ： 100um 電極 ピペット ：銀／塩化銀 大量電解質 ： 塩化銀ペレット スキャンヘッドの構成 ステージ ： Physik Instrument社製 PI Hera P-6xx XYステージ ： Physik Instrument社製 M-111 / 112 寸法 ： 13cm(W) x 17cm(D) x 15cm(H) アンプ 型式 ： AXON社製 CV-5 100MU フィードバック抵抗 ： 100Mohm ノイズ ： 25mV 入力バイアス電流 ： 1pA 電源電圧 ： +/-12V |
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