sNIRIIシリーズ NIR-II 近赤外ライブイメージングカメラ
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sNIRII シリーズは、要求の厳しい 900–1700 nm（NIR-II）研究用途向けで、高感度・低読み出しノイズの中国開発 InGaAs イメージセンサーを採用しています。一般的な構成では 640 × 512 解像度と 15 µm ピクセルを提供し、低照度でも優れたコントラストとディテールを確保します。暗電流と熱ノイズを抑制するため、閉ループ温度制御付き TEC 冷却によりセンサー温度を周囲温度より約 40 °C 低く保ちます。防曇光学系と組み合わせることで、低温環境や長時間露光でも安定した画像を取得できます。モデルに応じて USB3 / 10GigE 高速接続、8/16 ビット出力、内蔵バッファーに対応します。動作モードはフリーラン、ソフトウェアトリガー、ハードウェアトリガーに対応し、レーザー、光源、モーションプラットフォームとの同期に適しています。ToupView と Windows / Linux SDK（C / C++ / C# / Python）により、統合と二次開発を容易にします。
主な特長
- 中国開発 InGaAs NIR センサー、カバー 900–1700 nm (NIR-II)
- 一般的な解像度 640 × 512、ピクセルサイズ 15 µm; 画像エリア約 9.6 × 7.68 mm（機種により異なります）
- クローズド制御による TEC 冷却、周囲環境下での典型的な ΔT ≈ 40 °C により、暗電流が大幅に低減されます
- 防曇光学系により、低温および長時間露光時の結露を防止します
- 8/16ビット画像出力により、微弱信号の表現とダイナミックレンジが向上します
- 内蔵 512 MB バッファにより、高速伝送時のデータの整合性を確保します
- USB3 / 10GigE 高速インターフェース (モデルに依存) はさまざまな帯域幅要件をカバーします
- 記録モード: フリーラン、ソフトウェアトリガー、ハードウェアトリガー。外部デバイスとの時刻同期を容易にします。
- ハードウェア ROI 設定とデジタルビニング (2×2 / 3×3 / 4×4) をサポートし、解像度、フレームレート、信号対雑音比の柔軟なバランスを実現
- 電源：19 V 別電源（4.74 A、機種により異なります）
- 周囲条件：−30〜45 °C, 0–95 % r。 F. (結露なし、モデルに依存)
- Windows / Linux SDK（C/C++、C#、Python 対応）。ToupView を含む
- オンサイトファームウェアアップグレードをサポート (ファームウェアアップグレード)
- CE/FCC/RoHSに対応（モデルによる）
製品モデル
中国で開発された InGaAs センサー、カバー 900–1700 nm (NIR-II)、低ノイズ高感度のための TEC 冷却 (ΔT ≈ 40 °C)、研究アプリケーションにおけるライブ イメージング、蛍光および材料分析用の USB3 / 10GigE
| モデル | センサー/サイズ | 解像度 | ピクセルサイズ | シャッター方式 | フレームレート | データインターフェース | ダイナミックレンジ | 操作 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| sNIRII640B-U3 |
中国製 InGaAs イメージセンサー
1/1.3" (12.29 mm) | 9.6 mm × 7.68 mm
|
0.33 MP (640×512) | 15 µm × 15 µm | グローバルシャッター |
TBD @ 640×512
|
USB 3.0 |
55.8 dB (HCG); 58.1 dB (MCG); 58.3 dB (LCG)
|
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| sNIRII640A-U3-10G (Coming Soon) |
中国製 InGaAs イメージセンサー
1/1.3" (12.29 mm) | 9.6 mm × 7.68 mm
|
0.33 MP (640×512) | 15 µm × 15 µm | グローバルシャッター |
TBD @ 640×512
|
USB 3.0 / 10GigE |
-
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詳細を見る |
よくある質問
NIR-IIイメージングカメラの技術的な基礎を確認できます。
- スペクトル範囲: NIR-IIは一般に900–1700 nmを指し、短波赤外 (SWIR) は900–2500 nmのより広い範囲を含みます。
- センサータイプ: NIR-IIでは主にInGaAsセンサーを使用し、SWIRではInGaAsまたは拡張InGaAsセンサーを使用します。
- 用途: NIR-IIは生体医用イメージングに重点があり、SWIRは産業、半導体製造、農業など幅広い分野で使われます。
- 撮像深度: NIR-IIは生体組織内でセンチメートル級の浸透深度を実現でき、SWIRは一部の材料検査で有利です。
- コスト: NIR-IIカメラは比較的導入しやすく、拡張スペクトル対応のSWIRカメラは大幅に高価になります。
- HCG (High Conversion Gain): 読み出しノイズを最小限に抑え、単一分子蛍光など極めて弱い信号に適しています。
- MCG (Medium Conversion Gain): ノイズとダイナミックレンジのバランスがよく、多くの標準用途に適しています。
- LCG (Low Conversion Gain): 最大のフルウェル容量とダイナミクスを重視し、高コントラストまたは強信号のシーンに適しています。
USB 3.2インターフェース: ラボやデスクトップ用途に適し、安定した伝送、プラグアンドプレイ、最大10 Gbps、最大5 mのケーブル長に対応します。
10GigEインターフェース: 最大100 mの遠距離伝送に適し、複数カメラの同期取得に対応します。10 Gbpsの帯域幅を備え、産業統合や大規模実験システムに適しています。
詳細な製品紹介
NIR-IIイメージングの動作原理
近赤外II領域 (900–1700 nm) のイメージングは、生体組織の「光学窓」を利用し、より深い浸透を可能にします。このスペクトルでは水とヘモグロビンによる吸収が少なく、波長が長くなるほど組織散乱も大きく低下します。そのため、10–20 mmの深さでもマイクロメートルスケールの解像度を得ることができます。特異的なNIR-II蛍光プローブと組み合わせることで、高コントラストの血管造影、腫瘍マーキング、リンパ経路追跡が可能になります。
InGaAsセンサー技術の利点
InGaAsセンサーはNIR-IIイメージングの中核です。調整可能なバンドギャップにより、900–1700 nmの範囲で優れた量子効率 (QE >80 %) を実現します。PINフォトダイオード構造とCTIA読み出し回路の組み合わせにより、低ノイズかつ高感度な検出が可能です。中国製InGaAs技術は成熟しており、研究チームに魅力的なコストパフォーマンスを提供します。
精密な温度制御と冷却システム
sNIRIIシリーズは多段熱電冷却 (TEC) とペルチェ効果を利用し、精密な温度制御を行います。冷却システムは高効率ヒートシンク、閉ループ温度制御、防曇保護を組み合わせています。温度安定性は±0.1 °Cに達し、長時間でも安定した撮像を保証します。低い動作温度で光学面の結露を防ぐため、窒素封入シールや加熱ガラスを使用します。
複数ゲインモードのアーキテクチャ
3段階ゲインの革新的なアーキテクチャにより、容量性フィードバックネットワークを切り替えて、1つのセンサー上で複数の動作モードを実現します。HCGモードは小容量を用いて高い変換ゲイン (0.96 e⁻/DN) を実現し、MCGは主要パラメータをバランスよく調整します (5.36 e⁻/DN)。LCGは大容量を用いて非常に高いフルウェル容量 (2216 ke⁻) を実現します。この設計により、単一光子検出から高ダイナミックレンジイメージングまで幅広い用途に対応します。
システム統合とソフトウェアエコシステム
sNIRIIシリーズは、WindowsおよびLinuxプラットフォーム向けの完全なソフトウェア開発キットを提供します。ToupViewは、ライブプレビュー、パラメータ制御、画像取得、基本解析に対応した直感的なグラフィカルインターフェースを備えています。SDKはC/C++/C#/Pythonに対応し、LabVIEWやMATLABなどの研究環境へ容易に統合できます。標準化されたAPIにより、一般的な画像処理ライブラリとの互換性も確保されます。
主な用途分野
先端研究におけるNIR-IIイメージングの代表的な用途です。
代表的な応用シナリオ
in vivo血管イメージング
NIR-II領域の高い浸透性により、10–20 mmの深さにある血管ネットワークを高解像度で可視化できます。ICGなどのNIR-II蛍光プローブを注入することで、血流、微小循環、血管病変をリアルタイムに追跡でき、心血管研究に有用です。
腫瘍マーキング
特異的なNIR-II蛍光プローブにより腫瘍組織を標識し、手術中に切除境界を正確に把握できます。従来法と比べてNIR-IIは腫瘍と背景のコントラストが高く、浸透深度も大きいため、より精密な外科的切除に適しています。
リンパ経路トラッキング
NIR-II蛍光トレーサーを皮下または腫瘍周囲に注入することで、リンパドレナージ経路をリアルタイムに追跡し、センチネルリンパ節を正確に特定できます。この方法は転移診断やリンパ浮腫治療において臨床的に有用です。
脳血管イメージング
NIR-IIは頭蓋骨を通して脳血管ネットワークを観察できます。侵襲的処置なしに血流変化をリアルタイムで監視できるため、脳卒中、虚血、関連疾患の研究に適した非侵襲ツールです。
半導体検査
NIR-II領域ではシリコンが透過性を示すため、ウェハ内部の欠陥、亀裂、汚染を検査できます。NIR-IIは可視光より厚いシリコン層を透過し、深部の欠陥を検出できます。
量子ドット蛍光イメージング
NIR-II量子ドットは高い光安定性と量子収率を備え、長期のin vivoトラッキング実験に対応します。表面機能化により、特定の細胞、組織、分子を標的として可視化し、薬物分布も監視できます。
NIR-IIとSWIRの比較
| 技術項目 | NIR-II (900–1700 nm) | SWIR (900–2500 nm) |
|---|---|---|
| 主な用途 | 生体医用イメージング、in vivoイメージング、蛍光検出 | 産業検査、農業、鉱物分析、水分測定 |
| センサータイプ | 標準InGaAs | 標準または拡張InGaAs、MCT |
| 量子効率 | 900–1700 nm: >80 % | 全スペクトル: 60–85 % (センサータイプによる) |
| 代表的なピクセルサイズ | 15–25 µm | 15–30 µm |
| 冷却要件 | TEC冷却 (ΔT = 40–50 °C) | TECまたは液体窒素冷却 (拡張範囲) |
| コスト | 中程度 | 高い、特に拡張スペクトルの場合 |
| 生体適合性 | 非常に高い、低い光毒性 | 良好、熱影響への配慮が必要 |
sNIRIIシリーズの技術的利点
- 900–1700 nmのNIR-IIスペクトルをカバー
- 高い付加価値を持つ中国製InGaAsセンサー
- 40–50 °Cの温度差を実現するTEC冷却
- 柔軟な調整に対応する3つのゲインモード
- 高ダイナミックレンジに対応する14ビットADC
- USB 3.0と10GigEをインターフェースとして選択可能
- 光学系向けの防曇保護
- 容易な統合を支援する完全なSDKサポート