Konfokale Mikroskope

Einblicke in die Nikon-Entwicklung "Herausragende High-End-AX/AX R-Mikroskope sollen breite Beachtung in der Forschung hervorbringen"

Das konfokale Mikroskop-System AX/AX R ist so konzipiert, dass es sich jeder Nutzer optimal für seine Anwendungen einrichten kann. Wir haben mit den Verantwortlichen für Produktplanung und -Entwicklung über ihre Beweggründe gesprochen, mit denen sie die Bedienbarkeit der Software sowie die Verbesserung der Hardwareleistung vorangetrieben haben.

Daisuke Ito, Ph. D.

1. Abteilung Produktplanung
Marketingabteilung
Marketingsektor
Geschäftsbereich Healthcare/Microscope Solutions

Wie hat sich dieses Konzept entwickelt?

Ito: Wir haben uns bei der Entwicklung zunächst hauptsächlich auf die neuesten Forschungsanforderungen konzentriert. Nachdem wir aber mit Nutzern konfokaler Mikroskope kommuniziert hatten, stellten wir fest, dass fortschrittliche, technische Leistungsfähigkeit gefordert ist, die aber auf einfache und bequeme Weise genutzt werden sollte. Infolgedessen begann die AX-Entwicklung mit der Idee, einfach zu bedienende konfokale Mikroskope zu kreieren, die auch für Erstanwender geeignet sind, und gleichzeitig die Leistungsfähigkeit auf ein hohes Grundniveau* zu setzen, das für Forscher ohnehin eine ständige Anforderung ist.

*Minimierung der Probenschädigung, ein großes Sehfeld für das Scannen großflächiger Proben, die Vergrößerung des Informationsvolumens pro Scan und einfache Bedienung usw.

Wataru Tomosugi

Bereich Lenkung von Entwicklungsprojekten
Abteilung für Systementwicklung
Bereich für Technologielösungen
Geschäftsbereich Healthcare/Microscope Solutions

Tomosugi: Die Entwicklungsabteilung teilte dieses Engagement und setzte sich als oberstes Ziel für die Entwicklungsarbeiten „höchste Bildqualität zu erreichen und die Bedienbarkeit zu verbessern“. Zu einer hohen Bildqualität gehören natürlich auch Verbesserungen in Bezug auf die Scan-Geschwindigkeit, die Auflösung, die Spezifikationen für das Seh- bzw. Scanfeld und die Signalqualität. Vor diesem Hintergrund dachte ich, wenn wir uns die Software genauer ansehen, sollten wir in der Lage sein, ein High-End-System zu erstellen, das von jedem, von Studenten bis zu Profis, problemlos bedient werden kann.

Was sind die Merkmale dieses Produkts?

Ito: Wir haben ein Mikroskopsystem entwickelt, das die Flexibilität und Benutzerfreundlichkeit für jeden Benutzer bietet und gleichzeitig die für Nikon einzigartige hohe optische Leistung beibehält. Um den sich ständig ändernden und diversifizierenden Anforderungen gerecht zu werden, haben wir die Spezifikationen von Grund auf überprüft und anschließend daran gearbeitet, die grundlegende Leistung und Bedienbarkeit zu maximieren. Ein gutes Beispiel ist nicht nur die Leistungssteigerung für ein wesentlich besseres Signal-/Rauschverhältnis zur Minimierung der Phototoxizität, sondern auch die einfache Erfassung von sowohl mehr als auch größeren Bildern pro Scan und Zeiteinheit, wofür das „große Sehfeld, der Hochgeschwindigkeits-Resonanzscanner, und das exzellente Signal-/Rauschverhältnis" stehen. Durch die Kombination dieser drei Technologien kann man oft benachbarte Präparatbereiche in einem Scan darstellen, wofür man bisher das Präparat in ein neues Gesichtsfeld verschieben musste. Diese revolutionäre Entwicklung, die den Vorgängermodellen A1 HD25- bis 10 (X) -Mikroskopgenerationen entspricht, war auch ein wichtiger Faktor bei der Namensgebung dieses Produkts.

Wie verliefen die Entwicklungsarbeiten und was war Ihre größte Herausforderung?

Tomosugi: „Keine Kompromisse bei der Verbesserung der Bildqualität“ lautete das Motto des Entwicklerteams von Beginn an. Wir haben das Design für die Elektrik neu entwickelt, wodurch Rauschen gründlich unterdrückt wird. Ferner haben wir Aberrationsfaktoren identifiziert, die das Fluoreszenzsignal beeinflussen, und für die Ebnung der Spiegel sehr streng festgelegte Werte definiert - wir haben alles Mögliche getan. Wir haben sehr genau auf jedes Detail geachtet, da sich auch herausstellte, dass feinste Unterschiede im Arrangement der Einzelteile die Bildqualität beeinflussen. Auf diese Weise haben wir nicht nur das mechanische Design verbessert, sondern auch die Justier-Software erneuert.

Die größte Herausforderung war, stets das Gleichgewicht zwischen Flexibilität und Präzision im Mikroskopsystem zu erhalten. Zum Beispiel ist die detektierte Emissionswellenlänge stets äußerst genau, unabhängig von der Anzahl und den Typen der AX-Detektoren, die zur Verwendung in der jeweiligen Anwendung eingesetzt und kombiniert werden. Dies wurde erreicht, indem die Genauigkeit der Kontrollelektronik und das unübertroffene optische Design verbessert wurden.

Wie hat Nikon an der Softwareentwicklung gearbeitet?

Tomosugi: Wir haben das Software-Design grundlegend überarbeitet, um eine Bedienoberfläche zu erstellen, die auf den ersten Blick verständlich ist. Wir haben die Grafiken und das Layout immer wieder neu erstellt, basierend auf dem Feedback von Kunden, das auf der ganzen Welt von unserer internationalen Vertriebsorganisation gesammelt wurde. Die für die konfokale Mikroskopie so typische und einzigartige "Einstellung des Detektorsystems", die besonders kompliziert ist, ist jetzt durch grafische Unterstützung sehr einfach zu verstehen.

Haben Sie das äußere Design erneuert?

Tomosugi: Wir hatten auch einen speziellen Fokus auf das äußere Erscheinungsbild des AX gelegt. Wir wollten die Form und ein Design des Systems so gestalten, dass es "aufgeräumt" aber auch "sophisticated" - ohne abzuschrecken - erscheint, und schließlich kompakt in jedes Labor passt.

Design ist wichtig, weil es etwas ist, dem Menschen jeden Tag begegnen.

Was erwarten Sie von dem AX im Umfeld der Kunden

Ito: Ich möchte, dass Neulinge am Gerät sofort spüren, wie sich Nikon große Mühe gegeben hat, durch die hohe optische Leistung und durch die intuitive Bedienung in Kombination mit Datenfluss und Leistungspotential eine Bildqualität zu erzielen, die ihre Erwartungen sogar noch übertreffen. Aus diesem Grund werden diese konfokalen Mikroskope in verschiedenen Bereichen eingesetzt, z. B. zur Aufklärung der Mechanismen von Nervenzellen und Krebs, zur Stammzellforschung, zur Erforschung von Arzneimitteln usw.

Darüber hinaus können wir Forschern, die in hochmodernen Bereichen an aller vorderster Front arbeiten, durch Systeme, die auf ihren Zweck zugeschnitten sind, ein bestes Instrumentarium mit höchster Leistung bieten. Dies beinhaltet, dass die biologischen Phänomene in Zellen zuverlässig von Makro bis Mikro erfasst werden können.

Tomosugi: Ich denke, dieses Mikroskop kann Forschern in einer Vielzahl von Bereichen ein neues Bewusstsein für die Wissenschaft vermitteln. Ich hoffe, dass die hohe Bildqualität, das hochflexible System und die einfache, intuitive Bedienbarkeit des AX zu ihrer täglichen Forschung beitragen werden.

Welchen Beitrag sehen Sie für die Gesellschaft?

Ito: Ich würde mich freuen, wenn das AX zur Entwicklung von Wissenschaft und Technologie beitragen kann, indem es möglichst vielen Menschen zugänglich gemacht wird. Durch die Visualisierung und Digitalisierung aller Lebensphänomene in den Bereichen Arzneimittelforschung, Biotechnologie, Kosmetik und Lebensmittel möchten wir einen Beitrag zur Entwicklung der Sicherheit in Medizin und Lebensmitteln leisten.

Tomosugi: Ich höre in letzter Zeit oft den Ausdruck „wissenschaftliche Beweise“, wahrscheinlich aufgrund des Einflusses der COVID-19-Pandemie. Sehen ist Glauben, wenn es um die Auswirkungen von Virusinfektionen und Arzneimittelverabreichung auf den menschlichen Körper geht. Wir glauben, dass äußerst nützliche Beweise in den Bildern, die mit der exzellenten Gesamtleistung der AX aufgenommen werden können, in Zukunft einen großen Beitrag zu allen Bereichen der Gesellschaft leisten werden, sodass wichtige Entdeckungen auf den ersten Blick nicht übersehen werden. Darüber hinaus ist im AX Technik implementiert, die nach der Aufstellung im Labor Weiterentwicklungen ermöglicht. Details dazu werden noch nicht bekannt gegeben, aber das Projekt ist im Gange, um den Benutzern einen zusätzlichen, einzigartigen und praktischen Mehrwert zu bieten. Bitte freuen Sie sich auf weitere Updates.