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設置適格性確認(IQ)/操作適格性確認(OQ)卓上顕微鏡の品質管理

Andorは、科学コミュニティの画像分野の専門家と緊密に連携し、光学顕微鏡分野における新たな品質管理の取り組みを開発しました。長年にわたり、顕微鏡研究者は、品質管理の難しさや、明確な仕様や性能監視手段がない中で、研究に定量的な手法を適用することに課題を抱えてきました。

Andorの設置適格性確認(IQ)/ 運用適格性確認(OQ)プログラムは、BC43シリーズ卓上顕微鏡向けに設計され、標準化された手順の導入、ばらつきの低減、結果の再現性向上を通じて、これらの課題を解決します。

堅牢。再現性。信頼性。

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AndorのIQ/OQプログラムの利点

定量的性能

すべての光学顕微鏡が映し出す像は、物理的な限界によって規定されています。この定量可能な性能評価に基づく新たなアプローチにより、情報限界とも呼ばれる性能の限界に関する知見を、実験設計に活かすことができるようになります。その結果、より厳密に制御された実験が可能となり、さまざまな手法や技術の適用が可能になります。

最適性能

点拡がり関数(PSF)は、システムの分解能を評価する指標であり、通常は小さな点光源(例:蛍光マイクロスフィア)の空間的な広がりを撮像し、画像解析ルーチン(MetroloJ_QCプラグインまたはPSFj)を用いて測定されます。

Cédric Matthews and Fabrice P. Cordelieres:“MetroloJ: an ImageJ plugin to help monitor microscopes’ health,”

Faklaris et al, J Cell Biol (2022) 221 (11):“Quality assessment in light microscopy for routine use through simple tools and robust metrics”

PSFj: know your fluorescence microscope

右のグラフは、理論上の全幅半値幅(FWHM)に対する比率として、異なるタイプの蛍光顕微鏡における横方向および軸方向の解像度を示しています。

Faklarisらにより決定された許容可能な正規化解像度比は、比値が1.5以下(緑線)とされています。本グラフでは、緑色発光チャネル(GFP)における比値を示しています。

品質管理

光学顕微鏡は動的な装置であり、日常的に多様なニーズを持つ多くのユーザーによって使用されています。システム性能を実証する必要のある研究者や研究所の管理者に向けて、当社のIQ/OQプログラムは、導入初日から運用の最終段階に至るまで、システムが一貫した性能を発揮することを保証するための枠組みを提供します。

マーカー凡例:WF = 広視野蛍光顕微鏡。SDCM = スピニングディスク共焦点顕微鏡。LSCM = レーザー走査型共焦点顕微鏡。BC43 = Andor ベンチトップ共焦点顕微鏡。

60倍・NA 1.42の油浸対物レンズ使用時におけるAndorの保証最小分解能比(横方向 1.47、軸方向 1.34)は、オレンジ色の線で示されています。同じ種類の対物レンズを使用した複数のBC43ユニットにおける分解能性能の測定例は、オレンジ色の三角マーカーで示されています。本図はFaklarisらによる論文のデータ及び仕様に基づき作成されています。

当社の品質管理パッケージについて詳しく知る

BC43顕微鏡 IQ/OQ仕様表

以下の仕様表は、60倍 1.42 NA対物レンズを搭載したBC43顕微鏡の撮像性能を詳細に示しています。

当社のオプション品質管理サービスパッケージでは、公表されている仕様範囲内で、お客様のシステムが実際に発揮している性能を定量的に評価します。各性能検査はお客様の施設で実施され、その結果として、実測された性能を詳細に記載した報告書が提供されます。定期点検の際にいずれかのテストで不合格が確認された場合には、当社の技術者が調整を行い、仕様範囲内での性能が維持されることを保証します。

チャネル依存測定

OQ試験 ブルーチャンネル仕様
405 nm 励起
435-455 nm 発光
緑チャネル仕様
488 nm 励起
517-541 nm 発光)
黄色チャネル仕様
561 nm 励起
580-610 nm 発光
赤チャンネル仕様
638 nm 励起
671-745 nm 発光
レーザー出力* P ≥ 12.5 mW P ≥ 8.5 mW P ≥ 9.5 mW P ≥ 12.0 mW
システムの均一性 U ≥ 20% U ≥ 65% U ≥ 65% U ≥ 65%
照明中心度 C ≥ 65% 他のチャネルのセンタリング性能は測定感度を超えている

* 本試験では顕微鏡のエピフルオレスセント(広視野)イメージングモードを使用します。その他の試験はすべて顕微鏡の共焦点イメージングモードを利用します。

チャネルペア測定

OQテスト 青から緑へのチャネルペア仕様 緑から黄へのチャンネルペア仕様 緑から赤へのチャンネルペア仕様
フル視野における最大横方向分離距離(横方向コレジストレーション) 最大|rxy|(全視野) ≤ 480 nm 最大|rxy|(全視野) ≤ 340 nm 最大|rxy|(全視野) ≤ 620 nm
全視野平均軸方向分離距離(軸方向コレジストレーション) 平均|rz|(全視野) ≤ 505 nm 平均|rz|(全視野) ≤ 410 nm 平均|rz|(全視野) ≤ 870 nm
フル視野チャネルペアコレジストレーション(QUAREP正規化) 最大|実測値/基準値|(全視野) ≤ 3.17 最大|rexp/rref|(全視野) ≤ 1.93 最大|rexp/rref|(全視野) ≤ 3.61
中央 30% 視野 最大横方向分離距離 (横方向コレジストレーション) 最大|rxy|(30% FOV) ≤ 180 nm 最大|rxy|(30% FOV) ≤ 150 nm 最大|rxy|(30% FOV) ≤ 205 nm
中央 30% 視野における平均軸方向分離距離(軸方向コレジストレーション) 平均|rz|(30% FOV) ≤ 505 nm 平均|rz|(30% FOV) ≤ 410 nm 平均|rz|(30% FOV) ≤ 870 nm
中央 30% 視野 チャンネルペア コレジストレーション (QUAREP 標準化) 最大|実測値/基準値|(30% FOV) ≤ 1.55 最大|rexp/rref|(30% FOV) ≤ 1.07 最大|rexp/rref|(30% FOV) ≤ 1.89

単一チャネル測定

OQ試験 仕様
検出器強度応答 R2Int≥ 0.96
Zステージ3D再構成精度 0.97 ≤ G ≤ 1.03
XYステージの位置決めおよび繰り返し精度 最大|Driftxy| ≤ 2.0 µm ピーク間
中央30%視野における平均横方向分解能 平均FWHMxy(30% FOV) ≤ 280 nm
中央30%視野における平均横方向分解能(QUAREP正規化) 平均FWHMxy/resox/y( 30% FOV) ≤ 1.47
全視野平均横方向分解能 平均FWHMxy(全視野) ≤ 280 nm
全視野平均横方向分解能(QUAREP正規化) 平均FWHMxy/resox/y ( 全視野) ≤ 1.47
中心30%視野における平均軸方向分解能 平均FWHMz(30% FOV) ≤ 725 nm
中央30%視野における平均軸方向分解能(QUAREP正規化) 平均FWHMz/解像度 ( 30% FOV) ≤ 1.34
全視野平均軸方向分解能 平均FWHM(全視野) ≤ 725 nm
全視野平均軸方向分解能(QUAREP正規化) 平均FWHM/解像度 ( 全視野) ≤ 1.34
システム振動* σxy≤ 40 nm
汚染および背景アーチファクト Brightfieldおよび蛍光背景画像は工場基準画像と一致すること
(詳細は試験説明を参照)

* 本試験では顕微鏡のエピフルオレスセント(広視野)イメージングモードを使用します。その他の試験では全て顕微鏡の共焦点イメージングモードを利用します。

品質管理はなぜ重要なのか?

顕微鏡の正確な性能を理解することは、実験の検証において極めて重要です。私たちの目標は、所有者や研究所にシステム性能の一貫性を保証する品質管理プログラムを提供するだけでなく、研究者が実験計画に必要な情報を得られるようにすることです。

当社のシステム試験は、実験に影響を与える個々のシステムパラメータに関する確かなデータを研究者に提供します。試験では、各パラメータに最適化されたサンプルとSoftwareを組み合わせて使用します。

本プログラムは、学術界と産業界から600名以上のメンバーが参加するイニシアチブ「QUAREP-LiMi」との共同開発により実現しました。同イニシアチブは、生命科学および材料科学分野における光学顕微鏡実験の再現性向上を目的としています。

本動画では、グリン・ネルソン博士が、この品質管理アプローチが顕微鏡技術を用いた研究の信頼性にどのように貢献し、科学的知見の追求を推進するかを解説しています。