レーザー光音響3Dイメージングシステム(LOIS

TomoWave Laboratories 社製 (LOIS-3D）
レーザー光音響 3D イメージングシステム
システム構成と原理
LOIS-3D システムは、特に小動物の生体イメージング計測用として設計されたレーザー光音響
画像計測システムです。主たる機器構成は、計測ユニット（レーザー照射系と音響検出アレイ）
およびレーザー光源ユニットからなります。
対象物中心
音響波検出
レーザー光を縦列に均一照明化し、小動物
360 度回転
全体に一様に照射しながら、個々の部位で
発生する音響波を音響検出アレイで高速読出し
を行います。その後、対象物（小動物）の廻り
をレーザー照射系並びに音響検出アレイを
レーザー照射
セットにして、360°回転させながら、小動物
内部を含む全身画像（Whole Body）の３Ｄ
レーザー照射
計測・表示を行います。
システムの特徴
レーザー照射と音響波検出の機構
１．球面対称性の良い計測画像での立体分解能
長年の研究による円弧状の音響波検出アレイを
採用し、音響波源より同一距離にて音響波を検出可能
です。またレーザー照射と音響波検出を直交させる
ことによりノイズ（特に、レーザー照射熱に由来する
ノイズ）を低減化の工夫（特許７件以上）を凝らし、
球面対称性の良い３D 画像（立体分解能(300μm)、
平面分解能（最大 130μｍ）を取得できます。
（オプション：平面分解能 50μm 対応可能（脳計測））
２．レーザー照射系の選択可能
レーザー照射を２モード（前方照射/直交照射）より
選択可能で、計測用途を皮膚や体内構造等の違い
で分けることが可能です。
３．計測深度
小動物（又はファントム）内部を最大深度として 5cm まで計測可能です。この特徴により全身の
体内構造をスキャンすることが可能となります。
４．画像計測速度
最短 20 秒～300 秒で計測が可能です。（１スキャン当りのアベレージ回数と分解能要求に依存）
機能計測
多波長イメージング技法を利用した計測(血中酸素飽和度や総ヘモグロビン量のマップ表示)によ
り、体内の血液状態をモニタリングすることが出来ます。その情報を基に、体内の循環器系（血
管や臓器、骨、腫瘍形成）や脳計測（脳内の外傷性損傷や脳卒中の血管状況）等の評価に役立
ちます。
分子イメージング
生体由来のプロープ（メラニンやヘモグロビン等）以外に標識プローブ（例えば、金ナノ粒子、蛍光
標識(ICG、Alexa750、iRFP シリーズ等))等を利用可能です。小動物に標識プローブを用いて下
記の用途に利用可能です。
１）小動物標識プローブをインジェクトし、抗体反応を利用した生体内部位でのターゲット分子
の局在計測
２）遺伝子改変したトランスジェニックマウス作成による生体内部のターゲット分子の局在計測等
これらを複合した標識プローブとリポーター遺伝子活性を検出する事により、投薬効果や生体内
におけるターゲット分子の局在や動態を研究すること出来るようになります。
≪計測モジュール（前面パネル）≫
制御ボタン：
キースイッチ：計測デバイスへの電源 ON/OFF 制御
コンピューター・リモートスイッチ： PC 電源の ON/OFF 制御
非常停止ボタン：計測装置や小動物への安全対策
温度制御：計測タンク内の水温制御
モニタリング：注入蒸留水状況（内部タンク）、計測タンク状況、
≪腎臓計測例（3D イメージング）≫
H.P. Brecht et al. J. Biomed. Opt. 2009
腎臓内部構造の
３D 計測画像（GNR 使用）
解剖学分野での研究利用
ナノ秒パルスレーザー照射と音響波検出が織りなす非侵襲(非解剖)での深い震度計測が生体
で可能という特徴を利用して、解剖学分野で微小領域（生体内の血管や組織）を可視化をハイコ
ントラストで、
脾臓
しかも高解像度で計測
肝臓(ひだ部)
下大静脈
することが可能です。
また、計測する分子に
応じた波長選択を広範囲
で行え、照射方式
(２モード)を選択しなが
(右)腎臓
(左)腎臓
脊髄領域
ら、様々な形状計測
(例えば、内臓、血管構造、
骨や皮膚等）に対応出来
卵巣血管
卵巣血管
下大静脈
ます。
下大静脈
機能計測
(生体内)臓器の計測例
(生体内)血管棘の計測例
血中酸素飽和度計測（酸化ヘモグロビンと脱酸化ヘモグロビンの割合比）利用では、近赤外帯
域で異なる２波長
レーザー照射による
異なる光吸収特性を得る
事により計測が可能です。
これらは異なる波長照射
により多波長分光法を
用いた技術で、臨床応用で
重要なヘモグロビン含有量
や血中酸素飽和度等を
マップ化出来ます。
動脈計測像 (760nm)
静脈計測像 (1064nm)
分子イメージング
下図の画像は、生体内に OA シグナルプローブである金ナノ粒子（GNR）を
骨組織（血管）を計測
静脈注入し、その浸透する時間的変化（分布図）を臓器（脾臓、肝臓、腎臓）
内表示。
注射前の画像
注射後の画像
注射後の画像
PEG－GNR を注射
(0h 経過）
(1h 経過)
（24h 経過）
（1h 経過）
脳イメージング
マウスの脳後部（頭蓋骨越し）を計測し、その血管構造を画像化しました。
左図：レーザー光音響画像
右図：可視画像
① 矢状静脈洞（背側）
② 横静脈洞
③ 小脳
各種標識プローブについて
レーザー光音響用標識プローブとして、現在２種類（内因性プロープ（体内）/外因性プローブ
（対外））が利用可能です。
（例ヘモグロビン、メラニン、各種金ナノ粒子、分子プローブ（iRFP、色素（ICG）、SWNT 等）
光吸収効率 vs 雑音等価表
雑音等価モル濃度(M)
吸収効率（cm-1）
各種光音響スペクトル特性表
波長特性
モル濃度換算吸収効率(cm-1/M)
蛍光/光音響用
専用プローブ
Tomowave 社で
は、ご研究利用可
能な蛍光/光音響
用プローブ（金ナ
ノ粒子タイプ
(GNR)）のオプシ
ョン Kit を準備。
アプリケーション
各種 GNR プローブ
金ナノロット（TEM 像）
アスペスト比４
１．機能計測
血管、脂質、水分等が集合する体内の血流、臓器、腫瘍等の可視化機能
２．分子イメージング
（GNR、ICG、iRFP シリーズ等）標識プローブによる体内分子標的イメージング
３．疾患研究
腫瘍、心筋梗塞や脳卒中、末梢血管疾患等の研究
LOIS-3D ソフトウェア
このソフトウェアは、下記２種類のソフトウェア構成から作成されています。
●LOIS-DAQ：画像収集と装置制御を行うソフト
●LOIS-View：ポストプロセスとして、2D/３D 表示や各種解析ソフト
LOIS-View ソフトの解析画面表示
標準付属品
１．マウス・ホルダ－
LOIS-3D システムにマウス固定し、計測する際
に使用する治具です。計測ユニット内に固定
します。
２．麻酔ガス接続用入力ポート
お手持ちの麻酔装置（イソフルランガス）を外部
接続可能な接続用入力ポートがあります。
(直径 8mm シリコンチューブ接続)
３．温度制御並びに蒸留水接続用入力ポート（容量約 47ℓ）
右写真のごとく、蒸留水（又は Tomowave 供給水：オプション）
を供給ポートから円錐形フロートを用いて注入し、温度を一定
制御します。
（マウス使用時に事前にグリセンを体表面に塗る必要有り。）
仕様
LOIS-3D_96
LOIS-3D_128
計測ユニット
計測深度
最大 5cm
計測領域
30mmx30mmx40mm（標準）
空間分解能
立体方向 <300μm （FOV 24cm3）
平面方向最大 130μｍ
計測速度
20 秒 - 300 秒
音響アレイ
96 画素
128 画素
AD 変換
12 ﾋﾞｯﾄ(4096 諧調)
温度制御
有り
ワークステーション
OS: Widndows ７Pro (64 ビット)
CPU： Core-i7 (4.0MHz) 相当、メモリ：16.0 GB
HDD ドライブ：３TB ,
ソフトウェア
24 インチ TFT モニター
LOIS-DAQ ：画像収集と装置制御
LOIS-View：ポストプロセスとして 2D/3D や各種解析
定性、定量解析が可能
レーザー光源ユニット
Nd:YAG レーザー
Ti:Sapphire レーザー
パルス幅：5nS
、繰返し周波数
10Hz
532nm
730nm - 850nm
（120mJ@790nm）
寸法
計測ユニット
125cm x 95cm x 70cm
供給電源
レーザー光源ユニット
100cm x 95cm x 45cm
供給電源
オプション
220V（AC）、10A
220V（AC）、 8A
ラット計測用モデル、脳計測用モデル
OPO レーザー（690nm-950nm ＠MAX 120ｍJ）,1064nm
Ti:Sapphire レーザー 1064nm
仕様は予告なく変更する場合がございます。予めご了承願います。
取扱い代理店
理化学機器営業部
〒105-0014 東京都港区芝 3-5-1 コーンズハウス
Tel: 03-5427-7568
理化学機器営業部（大阪チーム）
〒550-0005 大阪市西区西本町 1-13-40 コーンズハウス
Tel: 06-6535-1012
印刷番号 201506001-02B1

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