화상처리 분석 시스템 Image Analysis System Beta Imager™ 2000 (BIOSPACE 사) 영인과학 생명과학사업부

Biospace 사  프랑스 파리에 위치하고 있으며, 1992년에 노벨 물리학상을 수상한 Dr. Georges Charpak에 의해 1989년에 설립  회사의 모든 역량이 Image Analyzer의 연구, 개발에 집중  Beta Imager™, Micro Imager™ 생산 판매  유럽의 여러 나라와 미국의 유수 연구소에 판매망 구축  홈페이지 : www.biospace.fr

Image Analyzer System이란?  사물에서 방출되는 신호를 영상으로 처리  Radio-Isotope 또는 Non-radioisotope를 이용  CCD camera나 Laser scanner로 영상 획득  여러 다양한 방법으로 영상신호 분석  사용자에게 사물의 영상 제공

Image Analyzer의 분석방식  Non-Radioisotope를 이용한 방식  Radioisotope를 이용한 방식 - 주로 Fluorescence와 Chemiluminescence를 이용 - 시료에 알맞은 염료가 있어야 실험이 가능  Radioisotope를 이용한 방식 - 동위원소로 표지 되는 모든 sample 적용 - 3H, 14C, 32/33P, 35S, 125I 등의 동위원소 이용

R/I를 이용한 Image Analyzer의 원리 (1)  Phosphor Screen Based Technology - Sample에서 방출된 -particle을 phosphor plate에 노출 - 이 에너지는 laser beam으로 plate를 scanning할 때 방출 - 이 때, 저장된 에너지는 blue light를 방사 - 방사된 blue light가 기록 되어 image를 형성  현재 국내에 보급되어 있는 Image Analyzer System중 대부분이 이 방식을 채택하고 있음  Plate에 signal을 반영하는 exposure time이 isotope에 따라 몇 시간에서 몇 주까지 소요되는 단점이 있음

R/I를 이용한 Image Analyzer의 원리(2)  Gaseous Detector 방식 (Beta Imager™ 2000) - Argon 98% + Triethylamine 2% gas mixture가 detector 내부 를 순환 - 고압전류가 detector의 parallel grid (PPAC : Parallel Plate Avalanche Chamber) 사이에 걸림 - PPAC로 들어온 각각의 beta 입자들이 gas를 이온화 시키고, 각각 의 isotope energy에 비례하여, 다수의 ion & electron들을 형성   - Ion들이 천천히 cathode(음극)으로 끌려가는 동안, electron들이 전기장 내에서 가속 되고, 이로 인해 secondary electron들을 생산 해 원자들을 excite(여기) 시키고, 그에 비례해서 UV light를 만듦  

Beta Image의 분석원리 1. Sample 2. Sample Holder 3. GAS Detector 4. GAS mixture 5. High Voltage 6. UV light 7. UV lens 8. CCD camera 9. Zoom 10. Analogic Signal

기 기 구 성  Hardware  Software - Detection system - CPU : Pentium based 64 Mb RAM, 4 Gb Hard drive CD ROM drive Windows NT - Monitor : 19”Trinitron (Acquisition computer) 19”Trinitron(Data Analysis work station)  Software - BV Acquisition™ : System 통제 및 신호 영상화 작업 - Beta Vision™ : Sample로부터 얻은 영상데이터 처리 - Dual labeling software / Chemiluminescence software

제 품 규 격 3H sample 14C and other isotopes  분석방식 : Gas mixture(argon + TEA)를 Parallel Plate Avalanch Chamber에 충전시켜 분석  Intensified CCD camera : 581 x 756 pixels  Dimensions : 76㎝(w) x 73㎝(d) x 178㎝(h)  Weight : 100 ㎏  Sample size : 20 ㎝ x 25 ㎝ (full field of view) 25 ㎜ x 33 ㎜ (maximum zoom)  Option : automatic zoom system (4 positions)  Sample holder : 15 microscope slides 3H sample 14C and other isotopes Position Size Full field of view 200 ㎜ X 250 ㎜ 2 microscope slide 75 ㎜ X 100 ㎜ 6 microscope slide 120 ㎜ X 160 ㎜ High resolution 25 ㎜ X 33 ㎜

제 품 특 성  분석능력 : Radioisotope  분석한계 및 해상도(Pixel size : 10 ㎛)  Real-time acquisition(avoids under or over exposure)  Linearity : 104 이상의 dynamical range  Simultaneous detection of dual isotopes labeled sample  Dual labeled isotopes detection  Precise quantitation Isotope 분석한계 공간해상도 (㎛) cpm/㎟ Full field of view Maximum zoom 3H 0.007 200 60 14C, 33P, 35S 0.01 350 120 32P 0.1 500 150

Beta Imager의 장점  탁월한 민감도로 Tritium까지 분석 가능  Exposure나 scanning의 전처리 과정 없이 직접 분석  실시간에 신호를 영상화 하여 PC screen에 전시  10 ㎛ 크기의 Pixel로 50 ㎛의 공간해상도 연출  짧은 분석시간으로 신속하게 결과 산출  민감도가 높은 radioisotope 분석에 적합  2가지 Isotopes를 동시에 분석  Windows 체계의 Software로 영상분석이 용이  다양한 Software를 이용하여 데이터 분석 및 처리  Automatic zoom으로 분석하고자 하는 위치 확대

응 용 분 야  In Situ Hybridization  Whole body section  Immunocytochemistry  Differential pharmacodistribution application  Receptor Binding Assay  Metabolic Tracer Experiments  TLC plate, Gel, Membrane and Glass slide sample

Beta Imager 응용 예 (1) Human brain imaging 3H labelled section of human brain. Obtained in 4 hours, vs 4 days with phosphor screens and 4 weeks with film (courtesy Yasmin Hurd, Karolinska Institute, Sweden). Human brain imaging

Beta Imager 응용 예 (2) rat kidney section 3H labelled rat kidney section showing the selective labelling of the external medullar zone. The optical zoom allows to observe the channels in this medullar area (courtesy CMU, Genève, Switzerland). rat kidney section

Beta Imager 응용 예 (3) rat brain section zoom Acquisition of 3H labelled rat brain section, and use of zoom on this image. Optical zoom is obtained with the BETA Imager 2000 zoom option (courtesy X. Langlois, Janssen, Belgium). Full field of view rat brain section

Beta Imager 응용 예 (4) Rabbit brain section Rabbit brain : In vivo administered 99Tc labelled HMPAO complex (Hexe Methyl Propylen Amin Oxime) : accumulation of the substance in the cortex, the thalamus, the hippocampus (courtesy to B. Basse-Cathalinat, Bordeaux, France) Rabbit brain section

2D-Gel electrophoresis Beta Imager 응용 예 (5) Two-dimensional electrophoresis gel of saccharomyces cerevisiae proteins labelled with 35 S. Shows the very high dynamical range (ratio of brightest to dimmest spot) and sensitivity of the equipment (courtesy G Perrot, CNRS, Bordeaux, France) 2D-Gel electrophoresis

Beta Imager 응용 예 (6) rat whole body section 3H labelled whole body rat sections acquisition Full field of view 200x250mm    Acquisition time = 15 hours (courtesy A.Mollatt/P.Mitchell, Pfizer- UK). Optical Zoom 75x100mm Acquisition time = 15 hours rat whole body section Optical Zoom 75x100mm Acquisition time = 8 hours

Beta Imager 응용 예 (7) Whole rat section imaging. Blood standards cover activities ranging over four orders of magnitude.

경쟁사 제품 (1)  Fuji : 현재 국내 Image Analyzer 시장 선점 - BAS –1800 / 2500 / 5000 (R/I detection) - FLA – 3000 / 5000/ 8000 (R/I + 형광 + 발광) - LAS PLUS 1000 (형광 + 발광) - 방 식 : Phosphor Screen Based - 장 점 : 다양한 신호 분석 - 단 점 ㆍ2단계의 검출 방식으로 real time detection 안됨 ㆍRelative quantitation만 가능 ㆍStorage 방식으로, sample exposure에 많은 시간 소요 ㆍLow energy Isotope (3H,125I,99mTc 등)에 대해 낮은 민감도(Special plate 필요)

참고 : Phosphor Screen 기법의 원리 Sample에서 나온 beta particle이 에너지 형태로phosphor screen에 저장되고, 이 에너지는 laser beam으로 screen을 scanning할 때 방출된 다. 이 때, 에너지가 저장 되어있던 screen에 의해 blue light가 방출 되고, 이 light가 기록 되어 image를 형성한다. 즉, 2단계를 거쳐서 detection이 이루어지므로, sample 중의 R/I를 Imaging Plate에 노출시키는 exposure 과정 중에 under or over exposure의 가능성이 매우 크며, 선명한 Image를 얻는데 한계가 있다.

경쟁사 제품 (2)  BIO-RAD : Fuji와 같은 phosphor screen 방식 - 방 식 : Phosphor Screen Based Technology - Model : Molecular Imager FX (R/I + 형광 + 발광) 이외에 저가 model이 몇 가지 더 있음 - 장/단점 : Fuji model 과 동일

경쟁사 제품 (3)  amersham pharmacia : phosphor screen 방식 - 방 식 : Phosphor Screen Based Technology - Model : Typhoon 8600 - 장/단점 : Fuji model과 동일 4가지 형광을 동시에 분석