百年創新—OLYMPUS生物顯微鏡的故事

2019.11.25

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By Takeo Ogama

距今一百年前,一位來自東京的商人,山下長(Takeshi Yamashita)夢想成立一家不再仰賴進口,從設計到製造均由日本國內完成的顯微鏡公司。
基於創新的理念與渴望,山下長在1919年10月12日創立了OLYMPUS。公司起初的名字是高千穗製作所(高千穗:日本神話的故鄉; OLYMPUS:希臘神話諸神所在地),專門從事溫度計和顯微鏡的生產。公司創立六個月後,山下和他的工程師打造了日本第一台國產顯微鏡-“旭號”,實現了他最初的目標。

OLYMPUS第一台顯微鏡旭號於1920年上市經歷了關東大地震的摧殘以及第二次世界大戰期間的艱苦奮鬥,這三十年間山下所帶領的OLYMPUS依舊不斷創新,製作出屢獲殊榮的顯微鏡,幫助推進生命科學研究和理論實踐。第二次世界大戰結束後,業務迅速發展,OLYMPUS成為戰後恢復工廠運營並邁向現代化的第一批公司。
儘管在OLYMPUS 100年的歷史中有著許多不同的創新里程碑,但我們的理念始終追隨著山下長最初的願景,“創造全新並能為社會帶來價值的事物”。

光學革新100年

1950年,OLYMPUS取得了突破性的進展-我們利用在光學方面不斷發展的專業知識,開發出可應用於臨床診斷的胃鏡,使醫生可以用低侵襲的方式檢視患者的胃部。
在1960年代,憑藉在醫療設備,消費型相機和產業工具機方面的創新,OLYMPUS成為業界光學方案最傑出的製造商。一直以來,我們不斷致力於加強產品的操作性和功能,並重視客戶的需求。在1970年代,為了滿足顯微鏡應用發展的需求,我們針對特定領域開發了三款正立式顯微鏡,包含研究,臨床實驗和教育。

1970年代的正立式顯微鏡(從左至右):AH系列(1972年),BH系列(1974年)和CH系列(1976年)

研究系列的旗艦產品VANOX AH顯微鏡設計了一個開放的平台主體。該平台可作為後續模組擴充的基礎。只需添加不同模組即可滿足各種應用的需求。這個平台象徵我們朝模組化顯微鏡邁進的開端,模組化顯微鏡可對應不同應用的客製化組件。時至今日我們繼續生產模組化顯微鏡,以便讓客戶可以充分利用他們的顯微鏡系統。
我們最初的模組化設計提供了更大的靈活性和易用性,可以滿足客戶與時俱進的需求。而多功能BH顯微鏡系列讓用戶能夠切換觀察頭部或物鏡來改變觀察方法。選項包括偏光,位相差,微分干涉和簡易透射螢光觀察法。專為多功能性所設計,模組化CH系列可實現簡單的偏光,繪圖或落射照明(金相)觀察法,讓這些產品非常適合生物研究,臨床實驗工作和工業應用。

客戶導向100年

在1980年代,奧林巴斯將自動對焦(AF)功能整合到我們的高階顯微鏡中。自動對焦功能在當時是非常先進的技術。電動機構簡化了將物體對準焦點的耗時過程。自動對焦是顯微鏡於操作性方面的一大進步,因為用戶可以快速將焦點清晰聚焦在樣品上,並專注於觀察工作。
這十年也見證了可配置顯微鏡系統的出現。這些多功能顯微鏡提供的是可對應明視野,偏光,螢光和位相差觀察法的長鏡筒物鏡(1X物鏡-100X油鏡)。此項發展為高級立體顯微鏡開創了道路,該顯微鏡可以觀察體積較大樣本(例如胚胎或電路板)的3D結構。

技術研發100年

1980年代到90年代帶來了一波技術革新浪潮。螢光蛋白標定技術的進步最終推動了綠色螢光蛋白(GFP)在活細胞影像的應用,進而刺激了相關產品的開發。GFP揭示了以前難以觀察的活細胞內部動態過程。這意味著生命科學研究人員需要具有更高靈敏度以及更低光毒性的觀察技術。我們透過新的共聚焦顯微鏡,活細胞影像(LCI)系統和其他立體空間成像方案滿足了這一需求。

FLUOVIEW 300/500電腦時代的共軛焦影像系統,能夠擷取2048×2048像素的共軛焦影像

90年代初期,我們開發出第一台商用共軛焦顯微鏡:LSM-GB正立顯微鏡和LSM-GI倒立顯微鏡,生物學家利用共軛焦顯微鏡可以進一步觀察有機結構和空間中分子的分佈,從而確定觀察目標是否存在於細胞內部。快速光學掃描,微光偵測,光子計數和光學選擇玻璃濾鏡等先進科技,加上OLYMPUS獨有的高精度多層鍍膜技術,都為我們的顯微鏡添附了更強大的功能。
於此同時,推出了兩個重要的生命科學系列:FLUOVIEW共軛焦顯微鏡系列和DP顯微鏡專用數位影像系列.FLUOVIEW共軛焦顯微鏡用雷射掃描以生成3D影像.DP數位影像系統擷取圖像並以數位方式保存,使影像資料更方便保存和共享。這些系列是我們旨在滿足高階生命科學研究需求解決方案的兩大基石。在此期間,數位科技也呈現了高速發展。隨著電腦革命的如火如荼,許多行業的產品開發都受益於微處理器,CPU,GPU和RAM所推動的全面自動化。

絕美影像100年

為了推升顯微影像的品質,我們在90年代初開發並推出了一系列無限遠校正(UIS)物鏡組,這些經過無限遠校正的物鏡讓用戶能夠在平行光路中插入多組光學組件,從而大大擴展了光學組件的靈活性,我們可以在光路中添加一個檢光片或一個DIC稜鏡來進行微分干涉觀察卻絲毫不影響影像品質,或者添加螢光光源和螢光濾片組升級為螢光顯微鏡。UIS光學器件不僅明顯提高了顯微影像的品質,並且更加普及了我們所有的顯微鏡物鏡。
大約十年後,我們更發表了新一代UIS2系列物鏡,直到今天依然頗受好評,UIS2物鏡提供清晰,高解析度的影像,不僅具有低自發螢光的特性,且支援更長波長的穿透率,全面採用無鉛玻璃讓我們的產品更具有環保特性。2004年,OLYMPUS推出了史上第一台雙雷射掃描共軛焦系統-FV1000,此項技術使用雙雷射同步掃描,一道雷射用於圖像掃描,另一道用於光刺激,不僅提高了靈敏度,並同時實現了即時螢光影像,讓使用者能觀察更精確的生物現象。
三年後,我們推出了第一台多光子雷射掃描顯微鏡,在活體動物影像觀察上又得到了進一步的推動。由於多光子雷射掃描僅激發聚焦面上的螢光分子,因此該顯微鏡的背景雜訊能大幅降低。比早期的機種更能獲得大腦深處的影像。

專注設計100年

在人體工學成為產品設計的基本潮流之前,我們就不斷在尋找讓顯微鏡使用起來更舒適的方法。病理學家和細胞學家在實驗室長時間檢視玻片,促使了低位載物臺和頃斜式頭部的推出。這些特點讓使用者在工作時可將手臂靠在桌子上,並讓頭部保持在更舒適的位置。
在2000年代,病理學家和研究人員獲得了另一種劃時代工具,可以使用我們的全玻片影像(WSI)掃描系統將整個玻片數位化。玻片影像的數位化使病理學家和研究人員可以跟同事遠距共享和討論數據,並進行定量分析以獲取更精確的病理學資訊。研究人員和病理學家還可以隨時開啟數位化玻片圖像資料,大大節省存放實體玻片所需的空間。自2010年以來,我們一直將設計和功能融合在顯微鏡中。我們開發了一種全新的LED光源,該光源具有高亮度,逼真的色彩還原性以及50,000小時的使用壽命,從而為研究人員節省了耗材成本和停機時間。
BX46顯微鏡體現了我們對用戶舒適度的承諾。操作中涉及的每個組件均按人體工程學設計。可調式鼻輪和超低位載物臺等創新功能有助於緩解顯微鏡日常重複的操作要求。用於臨床病理的新型BX53顯微鏡於2017年推出,具有照明管理功能,可依據物鏡倍率自動調整光源亮度。這提供了另一種方式來實現更舒適,更省時的顯微鏡觀察。

OLYMPUS BX45顯微鏡
以用戶舒適感為中心而設計的 OLYMPUS BX45顯微鏡具有新穎的Y形機身
近年來的創新:
一種用於倒立顯微鏡的可互換模組化平台系統IX3系列,新穎的疊層設計不僅可容納更多種類的樣品,並且對應更廣泛的生命科學應用。
另外更推出了cellSens影像分析軟體,該軟體具有兩種模式:用於臨床用途的簡單直觀的介面以及用於高端研究影像分析的進階操作介面。

科學服務100年

在過去的十年中,技術的進步大大提高了實驗室的成像速度和影像品質。對於研究人員受惠於高量子效率的科學用CMOS(sCMOS)以及新開發的超解析顯微術。在臨床領域由於逐漸轉向於以分子和基因為基礎的精確診斷方法,實驗室診斷的處理時間越來越短,但結果更為精確。
高精細顯微影像
上圖:用抗體標定Purkinje細胞的Brainbow AAVF V3000共軛焦螢光影像。在圖中可看到Purkinje細胞體,樹突和軸突,以及顆粒細胞的非特異性染色。
左下:通過Olympus IXplore Spin系統所拍攝的HT-29癌細胞團。
右下:由DP74數位影像系統所拍攝的Azan染色組織切片。

2000年代後期,科學家需要更新的顯微鏡功能來進行先進的科學觀察和研究。例如更快的拍攝速度來觀察高速變化的生物現象。以及更靈敏的偵測器以觀察較弱的螢光訊號,掃描更多的脆弱樣本並進行活細胞更長時間的觀察。科學家還需要更準確的光譜解析度,查驗多個基因及蛋白質的交互關係,以揭示生物現象的完整路徑。
為了滿足這些需求,我們於2016年推出了FLUOVIEW FV3000雷射掃描共軛焦顯微鏡。FV3000系列具有高品質的光學元件,超高靈敏度偵測系統,以及具有從宏觀到微觀功能的快速多色螢光成像能力,基於工作流程導向的直覺軟體介面,讓所有使用者能輕易上手。模組化的系統能夠靈活對應各種實驗應用和預算範圍。科學家可以選擇從簡單的基本配置到完全客製化的進階影像系統。

OLYMPUS IXplore顯微鏡系統

IXplore系列提供多種方案,是新一代基於應用導向所開發的系統

2017年,OLYMPUS 推出了IXplore系列。為了讓研究人員能夠輕易選擇最適合觀察需求的系統,提供了六種IXplore方案:從簡單日常觀察的標準組態和用於自動化多維影像觀察,活細胞成像,全內反射螢光系統(TIRF),轉盤式共軛焦和超解析影像系統。以超高解析度打破光學繞射極限已成為顯微技術的新潮流。IXplore SpinSR10系統搭載了Olympus Super Resolution(OSR)獨家演算法技術。它具有廣視野螢光觀察,共軛焦影像和超解析影像三種不同模式。這些功能讓研究人員可以更快,更輕鬆地深入觀察樣本。
在過去的一個世紀中,OLYMPUS 所開發的技術以更高的解析度和更方便的操作推展各種生物應用。這些創新不斷革新研究人員處理和定義科學的方式。我們的研發團隊將繼續為臨床和研究實驗室開發並創新顯微影像系統。我們一直在尋求更快,更強大,甚至更符合人體工程學的解決方案。新的X Line物鏡完全體現了這種精神,由於創新的透鏡製作工藝,X物鏡同時提供了更高的解析度,影像平整度和色散差校正,可提供最出色的影像品質。
我們的創始人山下長(Takeshi Yamashita)的創新精神在我們的所有努力中始終貫徹,並在我們的企業哲學-“True to Life”-中得到了體現,不段創新的精神提供了更聰明新穎的解決方案,這些解決方案改進了我們周遭世界,並承諾為全人類更美好的社會做出更多貢獻。

 

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