LUMOS フルオート顕微 FT-IR システム Innovation with Integrity F T-IR LUMOS : 明瞭なコンセプト LU M O S は、完 全自動 化を実 現した 顕 微 測 定専用 FT-IR です。試料の可視観察からスペクトル測定にいたる すべてにおいて、最高の使い易さと高い分 光性能を 両立させるための技術が凝縮されています。 すべての可動部の電動化に加え各コンポーネントを ネットワーク化することで、これまでに無い高度な自動 化を実現。近年の顕微赤外分光測定の多くを占めるよ うになった ATR モードにおいても、電動化された ATR プ リズムにより、シンプルな操作で再現性の高いスペクト ルデータを提供します。さらに直観的で操作性に優れる ソフトウェアが、オペレータを確実にサポートします。 LUMOS - 誰にでも使える優れた操作性と高い分光 性能を併せ持つ、 ルーチン分析から研究開発用途まで 活躍の場を選ばない新たな赤外顕微鏡の誕生です。 全自動 FT-IR 顕微鏡 簡単・快適な操作性 電動 ATR プリズム サンプリングを容易にする大きな作動距離 高品位光学系 設置場所を選ばない省スペース設計 フルオート顕微 FT-IR システム LUMOS : スマートデザイン 高い操作性を実現した全自動 FT-IR 顕微鏡 LUMOS(ルーモス)は、F T-IR 分光計と顕微 光学系を一 体化した、全自動顕 微 FT-IR 専用システムです。その開発コンセプトは、誰にでも使える簡単・快適な 操作性とブルカーならではの高い分光性能の両立でした。LUMOS は、ブルカー がこれまでに蓄積してきた光学技術をベースに、すべてのコンポーネントを電動 化・電子コード化することで、煩雑になりがちな顕微測定のオペレーションを高 度に自動化することに成功。極めて直観的な操作で、精度の高いスペクトルを短 時間で提供します。特に対物鏡に内蔵された電動 ATR プリズムにより、透過・反 射モードと ATR モードの切り替えも完全に自動化しています。この新たな技術に より、顕微 ATR 測定においてもバックグランドスペクトルの測定から試料の測定 まで、すべての操作を自動化しています。 LUMOS の試料ステージは非常 に大きなサンプリングスペース をもち、長作動距離の対物鏡と 相まって、試料をセットする際の 作業効率が大幅に向上していま す。 快適な操作を実現する LUMOS の主な機能 ATR プリズムの電動化 ビュースルーアパーチャの電動化 透過測定用コンデンサーの電動化 偏光観察ユニットの電動化（オプション機能） 電動 XY ステージ（マニュアルステージ選択可能） 電動 Z ドライブ（ステージ高さ調整機構） 測定モード / 可視観察モード切り替えの電動化 対物鏡 開口数の電動切り替え 試料ステージプレートの電子認識機能 各コンポーネントを電 動 化・電子 認 証 化することにより、LU M O S のもつ すべての機能について、ソフトウェアによる集中制御を可能にしています。 さらに LUMOS ソフトウェアが、スペクトル測定の流れをステップごとにガイドし ますので、操作ミスによる時間のロスを低減し、迅速・確実な分析環境を提供 します。 試料の設置 対物鏡と試料ステージの間に、これまでに無い広いアクセススペースを確保。こ れも LUMOS の使い易さの理由のひとつです。 対物鏡の作 動距離は 30mm 。ハードウェアに何ら手を加えることなく、最 大 40mm の厚みを持つ試料をセットすることが可能です。フラットな試料ステ ージの上部に大きな空間を確保することで、測定位置に試料を簡単に設置する ことが可能です。またステージに取り付けられたサンプリングプレートに測定可 能なエリアが明瞭に示されているため、測定の準備をスムースに行うことがで きます。 試料ステージ LUMOS の試料ステージには電動タイプと手動タイプの2つが用意されており、 測定の目的等に応じ選択頂けます。試料上の数多くの部位について分析する必 要がある場合には、電動ステージが有効です。電動ステージはマッピング測定 にも対応しており、これにより特定の成分の空間的な広がりの様子を可視化す ることが可能となります。LUMOS の電動ステージは、75 x 50 mmという大きな 可動範囲と最小ステップ 0.1μm という優れた位置精度を持つため、広範囲の分 析でも高い空間分解能を有しています。この電動ステージは、標準付属のジョイ スティックあるいはソフトウェアから制御可能です。 LUMOS は、透過、反射、ATR の各測定モードに対応する高性能対 物鏡(倍率8倍)を装備しています。透過・反射測定モードにおいて は、ATR プリズムは対物鏡内部に自動的に格納されます。ATR モー ドでは、ATR プリズムがピエゾドライブ機構により対物鏡の焦点位 置にセットされます。ATR プリズムと一体化された電子圧力センサー が、測定に際して ATR プリズムに加えられる圧力を常にモニターし、 通常のピンポイント測定はもちろん、ATR マッピング測定において もすべての測定ポイントで試料との接触圧力が一定になるよう、高 い精度で制御されます。接触圧力は、試料の硬さや形状にあわせ、 3段階から選択することが可能です。バックグランドスペクトルの測 定に際しては、ATR プリズムが自動的に対物鏡の焦点位置にセット されるため、ATR 測定においてもオペレータは試料の測定位置をソ フトウェア上で指定するだけで、バックグランド測定から試料の測定 まで、すべての操作が自動的に実行されます。ATR プリズムには、高 い屈折率をもつゲルマニウムを採用しています（n Ge =4）。ゲルマニ ウムは、ほぼすべての試料に適用可能な実用性の高い材質です。ま た、万が一プリズムを破損してしまった場合にも、オペレータご自身 で簡単にプリズムを交換できる機構を採用しています。 電動ステージには、簡単に着脱可能なサンプリングプレートが装備されており、 このプレートにはバックグランドスペクトルの自動測定に用いられるリファレン スと、LUMOS 自身が自動で行う光学系のキャリブレーションに必要なターゲッ トプレートが付属しています。 分析試料をステージの中央に確実に固定するためのサンプリングプレートが複 数用意されています。さらに LUMOS の電動ステージは、温調セルや圧力調整セ ル等、特殊なチャンバーにも対応可能です。 快適な操作環境 顕微 FT-IR 専用機 OPUSソフトウェア LUMOS のサイズは、30 x 64 x 52 cm（W x H x D）と非常にコンパ クト。これまで諦めていた小さ なスペースにも設置可能な省ス ペース設計です。 試料の可視観察 LUMOS は、倍率8倍の高性能対物鏡を装備し、透過、反射、ATR、すべての 測定モードに対応します。広い観察視野（1.5 x 1.2 mm）と大きな開口数が特 徴で、この対物鏡に最適化された高品位の光学系により、LUMOS は緒収差 を最小限に抑えた非常にクリアな観察像を実現しています。クリアな可視観 察像と赤外スペクトル測定における高空間分解能を両立するため、対物鏡の 開口数を観察モードとスペクトル測定モードで自動的に切り替えるという非 常にユニークな機構を備えています。また独立制御可能な2つの LED 照明光 源を装備し、反射（落射）モードと透過モードの両方で、明るく均一な照明を 実現しています。さらに標準装備の“ケラー アパーチャ”を用いることで、可視 観察像の最適なコントラストを得ることが可能です。また観察倍率を標準の 倍率から4倍向上させるデジタルズーム機能を装備しており（32 倍 の対物鏡 に相当）、微小試料も確実に捉えます。試料の可視観察像は、高品位・高分 解 CCD カメラにより記録することが可能です。複屈折を持つ試料の観察に は、電動式偏光観察ユニット(可視偏光子と検光子)の利用が有効です（オプ ション）。 直観的で操作性に優れる OPUS ソフトウェアの LUMOS ウィザードに従うだけで、どなたでも顕微測定のすべての操作を確実に実行することが可能で す。LUMOS ソフトウェアの画面左手には、測定の各ステップで必要な操作に関連する機能とパラメータが表示されます。画面中央には、試料の観察像がリア ルタイムで表示されます。試料の観察像は何枚でも記録・保存することが可能で、取り込まれた画像は、画面右手のウィンドウに自由に切り替えて表示させる ことができます。電動試料ステージを装備するモデルでは、上の図のように、複数のポイントについてそれぞれ異なるアパーチャサイズを用いて指定し、連続 的に測定することが可能です。測定ポイントは、ライン状またはグリッド状の等間隔に、あるいはランダムに指定することができます。 ソフトウェアと測定手順 LUMOS による分析は、スペクトルの取得からデータの処理、 解析、レポートの作成まで、高い操作性と豊富な機能が魅力 の OPUS ソフトウェアがサポートします。 OPUS に付属の LUMOS ウィザード機能が、試料の可視観 察、測定ポイントの指定、アパーチャ（視野絞り）の設定、測 定モードの選択、測定時間の確認、そして測定の実行まで、 測定手順のひとつひとつについてオペレータをサポートしま す。LUMOS ウィザードの画面は、測定の各ステップで切り替 わり、それぞれの画面にはそのステップで必要となる機能と パラメータのみが表示されますので、非常に効率的で確実な 操作が可能となっています。LUMOS のすべてのコンポーネン トが OPUS ソフトウェアから制御されるため、透過・反射測 定はもちろん、ATR 測定においても、バックグランドスペクト ルの測定から試料の測定まで全自動で実行されます。 試料の可視像、赤外スペクトル、試料に関する情報や測定の 履歴など、1 回の測定で得られるデータはすべて1つのデータ ファイルに保存されます。さらに、データの処理や解析、最終 的なレポート作成まで、すべて OPUS ソフトウェアで処理する ことが可能です。情報量が膨大となるマッピングデータにつ いても、OPUS の豊富な機能を用いることで効率的に処理す ることができます。スペクトルマップの構築については、面積 や高さなどのピーク強度に基づく従来法に加え、3Dクラスタ ー分析や主成分分析（PCA）の活用も可能で、目的成分の検 出や着目する化学種の分散状態の可視化も、より迅速に行え るようになります。さらに、スペクトルマッピングデータに対し て重回帰分析を用いることで特定成分を検出したり、個々の スペクトルについてデータベースを用いた検索を行うことで、 着目する成分を同定することも可能です。OPUS には、様々な 種類の化学物質に関する赤外スペクトルデータベースがオプ ションで用意されています。これらのデータベースを用いたス ペクトル検索を行うことで、未知試料の定性分析がより容易 に行えるようになります。 マッピングデータの表示機能も豊富で、一般的な等高線表示 や 3 次元表示はもちろん、可視像と赤外スペクトルマップの重 ね合わせなど簡単に表示モードを切り替えることが可能で す。構築されたマッピングデータをはじめ、OPUS上のすべて のデータを様々な形式のファイルとしてエクスポートすること ができます。 ブルカーならではの技術の集約 マクロ試料の分析にも対応 アライメントフリー高性能干渉計 LUMOS はコンパクトなボディーに FT-IR 分光計と顕微光学系を 一体化した、顕微 FT-IR 専用機です。その心臓部にあたる干渉計 には、ブルカー・オプティクスの特許技術のひとつであり、光学 スループットと安定性に優れる RockSolid™ 機構を採用していま す。この干渉計は、シーソーの両端にキューブコーナーミラーを 配置し、シーソーをピボットベアリングで保持揺動させるという 独自の機構をもちます。キューブコーナーミラーの再帰性反射 機能を巧みに用いることにより、RockSolid™ 干渉計は特別な光 学調整機構を用いることなく常に最適な干渉状態を保ちます。 さらに、ピボットベアリングは機械的摩擦による抵抗が全く発 生しないため、長期の安定性と堅牢性に優れる駆動機構です。 3 枚の平面ミラーを直角に組み合わせたキュー ブコーナーミラーは、その傾きに関係なく、ど の方向からの入射光も元の方向に反射します。 この再帰性反射機能を巧みに用いることによ り、RockSolid™ 干渉計は光学アライメントを必 要としません。 マクロサンプリング アプリケーションデータ LUMOS は顕微FT-IR専用機として開発された装置ですが、一 般的なマクロサイズの試 料に対応する拡張 性も備えていま す。LUMOS のオプションとして用意される MACRO ユニット を装着することで、従来の手法による測定が可能となります。 この MACRO ユニットには、ブルカー・オプティクスの高性能 小型 FT-IR “ALPHA” に開発された QuickSnap™ サンプリン グモジュールを装着することが可能です。MACRO ユニット と QuickSnap™ サンプリングモジュールを組み合わせることで、 透過、反射、拡散反射、ATR など、一般的な赤外分光分析で必 要とされるほぼすべての測定手法を用いた分析を行うことがで きます。QuickSnap™ サンプリングモジュールの着脱・交換も、 ワンタッチで可能です。 LUMOS は、オプションで用意される MACRO ユニットを用いること で、顕微測定だけでなく、大きなサイズの試料の分析にも対応しま す。この MACRO ユニットには、A4 サイズコンパクト FT-IR “ALPHA” の QuickSnap™ サンプリングモジュールを装着することが可能で す。 LUMOS - MACRO に装着されたモジュールを OPUS ソフトウェア が自動的に認識し、各モジュールに最適な測定メソッドを読み 込み、さらにシステムとしての性能を確認するテストルーチンを 実行します。これにより、光学調整など煩わしい準備を行うこと なく、直ちに分析を開始することが可能となります。 積層構造をもつ塗料片断面の ATR マッピング（波数分解能 4cm -1、16 秒積算/ポイント）。各層の厚みや構造にあわせてア パーチャのサイズをポイントごとに独立して設定しています。OPUS の画面右上には試料の可視像と共に各測定ポイントの アパーチャの設定状態（赤枠）が、画面下部には選択された測定ポイントのスペクトルがそれぞれ表示されます。この際、 各スペクトルは、選択した測定ポイントの表示色と同じ色で示されます。 ここでは、各測定ポイントにおけるカルボニルバンドの積分強度を求め（図 下、スペクトル上のグレーの領域が積分範囲） その分布の様子を“3Dカラムプロット”で表示しています（図 左上）。このデータから、カルボニル成分は、赤色の塗料に多 く含まれることが理解できます。 なお、こちらに掲載したアプリケーションデータは、OPUS のデータエクスポート機能を用いて出力した画像ファイルを用い ています。 LUMOS - M ACRO、ALPHA 兼用の各種サンプリングモジュール。透 過、反射、ATR、拡散反射など、一般的な分析に必要とされるモジュ ールが用意されています。 信頼できる性能 バリデーション 現 在、多くの 企 業・研 究 機 関において、各 種 規 制の広 範 囲におよぶ 要求に従う必 要性 が高まっています。ブルカ ー・オプティクスで は、分析 装置の 性 能 検 証について、 規 制 へ の 準 拠 に 際して 求 め ら れ る文 書 の 作 成 か ら 検 証 作 業 の 実 施 まで、包 括 的 な サ ポートを提 供していま す。LUMOS は、IQ、OQ、PQ 規 格性確認検査をはじめ、様々 な規制の要求に対応します。ブルカー・オプティクスのシステ ムバリデーションマニュアルは関連する文書を網羅し、また バリデーション工程において求められるすべての手順につい て解説します。装置の据付、バリデーション、定期的な認証 等のサービスについて、ブルカー・オプティクスの本社工場に おいて認証されたエンジニアが提供します。 GMP、GLP、cGMP 等各種規制への準拠が求められる製薬業 をはじめとするお客様に対して、日常の装置の維持・管理を サポートする目的で、OQ や PQ を自動的に実行する OPUS バ リデーションプログラム（OVP）が用意されています。特に、 電動試料ステージを搭載する LUMOSでは、OVP 機能を用い ることで O Q および PQ に必要な操作を全自動で実行するこ とが可能です。この際、電動試料ステージの正確さについて も自動的に検証されます。 また LUMOS 用 OVP 機 能は、欧州薬局方（EP 2.2.24）、日本 薬局方（JP 2 .25）等に対応し、検証試験に必要となる標準 試料 Bruker BRM1921（NIST SRM1921b 相当品）も LUMOS に内蔵のバリデーションユニットに標準で装備されていま す。OVP テストの終了後、自動的に検証結果に関するレポー トが作成、記録されます。OVP の 結果を含め、システムの稼 働状態を示すサインが OPUS の画面上に常に表示され、装置 性能が万が一 OQ/PQ の仕様を満たさない場合、あるいは検 証試験の有効期限が切れているような場合にも、オペレータ がただちに状態を把握できる設計になっています。 a) 低メンテナンスコスト FT-IR は様々な化合物の定性、定量的評価に有効な分析手法として 広く用いられています。装置の使用に際して消耗品をほとんど必要 とせず、また装置の維持管理においても高価な部品を交換する必 要もなく、維持管理が容易な分析装置です。LUMOS は、さらに、数 少ない消耗部品のひとつであるレーザーに、ダイオードレーザーを 採用しており、その寿命は、一般的に 10年を超えるため、装置の使 用期間中にレーザーを交換する必要性さえほとんどなくなります。 赤外光源の平均寿命も5年以上と長く、また F T-IR の心臓部にあた る干渉計についてもLUMOS の RockSolid™ 干渉計は 10 年以上の使 用に耐えうる堅牢性をもっています。 また OVP は、測定データに関するセキュリティ、トレーサビリ ティ、整合性の管理が必要となる 21CFR part 11 にも対応しま す（オプション）。さらに必要に応じて、年間保守契約等につ いても提供しています。 赤外スペクトルマッピングの測定例 b) c) 郵便切手表面の、顕微赤外反射マッピングデータ。 顕微鏡アパーチャ 15 x 15 μm。 a) 試料の可視像 b) ベース紙に特徴的なバンドによる赤外マップ c) 印刷インクに特徴的なバンドによる赤外マップ 植物の細胞組織に関する顕微透過マッピングデータ。顕微鏡アパーチャを 15 x 15 μm に設定して測定。 試料組織中の脂質の分散状態を可視化し、CCD による試料像と重ね合わせて表示。 LUMOS は設置環境も選びません。高湿度の環境であっても、光学 系の性能を維持できるように、ビームスプリッターや光学窓板の材 質として耐湿性に優れる ZnSe（セレン化亜鉛）を採用しています。 これにより、従来の赤外顕微鏡では必須とされた乾燥空気や乾燥 窒素によるパージ設備が無い環境でも、使用が可能となっていま す。ZnSe 表面には反射防止コートが施されており、光学的なスル ープットについてもKBr（臭化カリウム）を用いた従来のシステムと 同等の性能を維持しています。主要な光学系は、密閉構造をもつ 筺体で覆われており、測定において妨害となる水分や二酸化炭素 等の吸収を最小化する目的で、カートリッジタイプの吸着材を内 蔵しています。吸着材の交換も非常に簡単で、ユーザーご自身で再 生・再利用することが可能です。 最高の空間分解能と分析感度が短時間で得られるよう、標準仕 様の LUMOS で は検出感度と応答特性に優れるMCT検出器を採 用しています。MCT は使用に際して液体窒素を必要としますが、 液体窒素の利用が困難な環境での分析を考慮し、室温で動作す る DTGS 検出器の搭載も可能です（オプション仕様）。MCT と比較 すると感度は劣りますが、終日の連続測定が必要な場合等にも有 効と言えます。 LUMOS の設置面積は、わずか 30 x 52 cm（W x D）。これまで諦め ていた小さなスペースにも設置可能な省スペース設計です。また、 高効率の赤外光源、省電力が特徴のダイオードレーザーと LED 照 明の採用など、消費電力の点においてもLUMOS は環境に優しい装 置です。 本製品に使用されている技術は、以下の特許により保護されています： DE 102004025448; DE 19940981; US 5923422; DE 19704598; DE102012200851; US 8873140; Bruker Optics is ISO 9001 certified. Laser class 1 www.brukeroptics.com ブルカー・オプティクス株式会社 本社： 〒104-0033 東京都中央区新川 1-4-1 住友不動産六甲ビル Phone: 03-3523-6870 Fax: 03-3523-6871 大阪営業所： 〒532-0004 大阪市淀川区西宮原 1-8-29 テラサキ第2ビル Phone: 06-6394-8118 Fax: 06-6394-9003 製品の外観・仕様等については、改良のため予告なく変更する場合があります。 © 2014Bruker Optics BOPT-100728-1(jp3)
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