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Ein Jahrhundert Kreativität – Die Geschichte unserer Imaging-Systeme für die Biowissenschaften

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Original-Logo von Olympus Tokio

Vor hundert Jahren träumte der Tokioter Geschäftsmann Takeshi Yamashita davon, eine Firma zu gründen, das nicht auf Importe setzen, sondern vollständig in Japan konstruierte und hergestellte Mikroskope anbieten würde.

Sein Wunsch, dieses Unternehmen zu erschaffen, war die Geburtsstunde von Olympus. Das Unternehmen wurde am 12. Oktober 1919 gegründet. Unter dem ursprünglichen Firmennamen Takachiho Seisakusho spezialisierte sich das Unternehmen zunächst auf Thermometer und Mikroskope. Sechs Monate nach der Gründung von Olympus erreichten Yamashita und seine Ingenieure mit dem Asahi-Mikroskop erstmals das ursprünglich gesetzte Ziel.

Über drei Jahrzehnte lang führte Yamashita das Unternehmen durch schwierige Zeiten, die durch das Große Kantō-Erdbeben und den Zweiten Weltkrieg noch verschärft wurden. Den Schwierigkeiten zum Trotz gelang die Entwicklung hervorragender Mikroskope, um Forschung und Praxis in den Biowissenschaften voranzutreiben. Unmittelbar nach dem Zweiten Weltkrieg florierte das Geschäft. Olympus war eines der ersten Unternehmen, das seine Geschäftstätigkeit nach dem Krieg wieder aufnahm und mit der Modernisierung begann.

In der 100-jährigen Geschichte von Olympus gab es viele bemerkenswerte Innovationen, doch die Leitlinie unserer Mission blieb immer angelehnt an die ursprüngliche Vision von Takeshi Yamashita, etwas wirklich Eigenes zu schaffen und der Gesellschaft einen Mehrwert zu bringen.

Das Asahi-Mikroskop, erstes Produkt von Olympus

Das 1920 auf den Markt gebrachte Asahi-Mikroskop war unser erstes Produkt.

100 Jahre Innovation in der Optik

Im Jahr 1950 gelang Olympus ein Durchbruch – auf der Grundlage unseres immer größer werdenden Know-hows in der Optik entwickelten wir eine Gastrokamera für den klinischen Einsatz, mit der Ärzte mithilfe einer minimal invasiven Technologie den Magen ihrer Patienten untersuchen konnten.

In den 1960er Jahren wurden wir dank unserer Innovationen bei medizinischen Instrumenten, Kameras für den privaten Gebrauch und Industriewerkzeugen zu einem der branchenführenden Hersteller von optischen Lösungen. Gleichzeitig arbeiteten wir weiter daran, die Bedienerfreundlichkeit und Funktionalität unserer Produkte zu verbessern, wobei wir uns auf die Bedürfnisse unserer Kunden konzentrierten. In den 1970er Jahren entwickelten wir drei Serien aufrechter Mikroskope für spezielle Anwendungen in der Forschung, im klinischen Labor und in der Ausbildung, um den steigenden Anforderungen in der Mikroskopbranche gerecht zu werden.

Aufrechte Mikroskope der 1970er Jahre

Drei Serien aufrechter Mikroskope, die in den 1970er Jahren eingeführt wurden – die Serie AH (1972), die Serie BH (1974) und die Serie CH (1976) (von links nach rechts)

Für das Flaggschiff dieser Serie, das VANOX AH Mikroskop, wurde eine Plattform (ein Grundmodell) entwickelt. Diese Plattform diente als Basis für nachfolgende Modelle. Die Anforderungen verschiedener Anwendungen können durch einfachen Wechsel der Komponenten des Modells erfüllt werden. Diese Plattform markierte den Beginn unserer Entwicklung hin zu modularen Mikroskopen mit anpassbaren Komponenten für verschiedene Anwendungen. Auch heute noch stellen wir nach wie vor modulare Mikroskope her, damit unsere Kunden das Beste aus ihrem System herausholen können.

Unsere ursprünglichen modularen Mikroskope boten eine höhere Flexibilität und Bedienerfreundlichkeit, um den sich ständig ändernden Bedürfnissen der Kunden gerecht zu werden. Bei den Mehrzweck-Mikroskopen der Serie BH konnte der Anwender den Kopf oder die Linse austauschen, um das Mikroskopieverfahren zu ändern. Als Optionen wurden Polarisation, Phasenkontrast, differenzieller Interferenzkontrast und einfache Transmissionsfluoreszenzmikroskopie angeboten.

Die auf Anpassungsfähigkeit ausgelegte modulare CH-Serie ermöglichte einfache Polarisations-, Zeichnungs- oder metallurgische Mikroskopie (Epi-Beleuchtung), wodurch sich diese Produkte gut für biologische Forschung, Tätigkeiten im klinischen Labor und industrielle Anwendungen eigneten.

100 Jahre kundenorientierter Fortschritt

In den 1980er Jahren integrierte Olympus eine Autofokusfunktion (AF) in seine Hochleistungsmikroskope. Damals war diese AF-Funktion modernste Technologie. Ein motorgesteuerter Mechanismus vereinfachte den zeitraubenden Prozess der Fokussierung eines Objekts. Der Autofokus war ein großer Schritt vorwärts in puncto Bedienerfreundlichkeit des Mikroskops, da die Anwender schnell eine klare Scharfstellung der Probe erreichen und sich auf die Beobachtung konzentrieren konnten.

In diesem Jahrzehnt kamen außerdem konfigurierbare Mikroskopsysteme auf den Markt. Diese vielseitigen Mikroskope boten Objektivlinsen mit langem Tubus (LB) (1x – 100x Öl), die für Hellfeld-, Polarisations-, Fluoreszenz- und Phasenkontrastmikroskopie verwendet werden konnten. Diese Funktionalität ebnete den Weg für hochmoderne Stereomikroskope, die die 3D-Struktur größerer Proben wie beispielsweise eines Embryos oder eines elektrischen Schaltkreises darstellen konnten.

100 Jahre technische Entwicklung

Die 1980er und 90er Jahre brachten eine Welle technischer Innovationen. Fortschritte bei der Markierung fluoreszierender Proteine, die in der Anwendung des grün fluoreszierenden Proteins (GFP) für die Bildverarbeitung von Lebendzellen gipfelten, beflügelten die Produktentwicklung. GFP machte dynamische Prozesse innerhalb lebender Zellen sichtbar, die zuvor nicht erkennbar waren. Biowissenschaftler benötigten daher Mikroskopieverfahren mit höherer Empfindlichkeit und geringerer Phototoxizität. Wir entwickelten daraufhin neue konfokale Mikroskope, Lebendzell-Imaging-Systeme (LCI) und andere Lösungen für räumliches Imaging.

Konfokales Laserscanning-Mikroskop mit Computer FLUOVIEW™ 300/500

Das konfokale Laserscanning-Mikroskop FLUOVIEW 300/500, ein Erfassungssystem der Computer-Ära, war in der Lage, Bilder mit 2048 × 2048 Pixeln aufzunehmen.

In den frühen 90er Jahren entwickelten wir unsere ersten kommerziellen konfokalen Mikroskope: das aufrechte Mikroskop LSM-GB und das Inversmikroskop LSM-GI. Mit einem konfokalen Mikroskop können Biologen die räumliche Verteilung von organischen Strukturen und Molekülen sichtbar machen. Dadurch konnten sie erkennen, ob der Zielorganismus im Inneren der Zelle existiert. Techniken wie schnelles optisches Scannen, Detektion von schwachem Licht, Photonenzählung und optische Selektionsfilter aus Glas, hergestellt mithilfe einer hochpräzisen Mehrlagen-Beschichtungstechnik, haben die Funktionalität unserer Mikroskope potenziert.

Im selben Jahrzehnt wurden zwei bedeutende Produktserien für die Biowissenschaften auf den Markt gebracht: die FLUOVIEW-Mikroskopserie und die speziell für Mikroskope bestimmte DP-Reihe von Digitalkameras. FLUOVIEW Laserscanning-Konfokalmikroskope scannten mit einem Anregungslaser und erzeugten 3D-Bilder. Die Mikroskopkameras der DP-Serie erfassten Bilder und speicherten sie auf digitalen Medien, wodurch sie einfacher zu speichern und weiterzugeben waren. Diese Serien waren Eckpfeiler unserer Lösungen, konzipiert, den Anforderungen der modernen Life Science-Forschung gerecht werden sollen.

In dieser Zeit machte auch die Digitaltechnik rasante Fortschritte. Computer revolutionierten die Produktentwicklung in vielen Branchen durch Automatisierung mit Mikroprozessoren, CPU, GPU und digitalen Speichern.

100 Jahre Bilder höchster Qualität

Auf der Suche nach qualitativ immer hochwertigeren Bildern entwickelten und lancierten wir in den frühen 90er Jahren eine Linie von Universal-Infinity-System- (UIS)-Objektiven. Diese unendlich-korrigierten Objektive ermöglichten dem Anwender das Einfügen mehrerer optischer Komponenten in den Strahlengang, was die Funktionalität der Mikroskope deutlich erweitert. So konnte beispielsweise ein Analysator oder ein DIC-Prisma für die Polarisationsmikroskopie eingebracht werden, ohne die Bildqualität zu beeinträchtigen. Alternativ konnten ein Epi-Illuminator und Fluoreszenzwürfel hinzugefügt werden, um das Gerät in ein Fluoreszenzmikroskop zu verwandeln.

Die UIS-Optik hat nicht nur die Qualität der Mikroskopiebilder deutlich verbessert, sondern auch die für alle unsere Mikroskope verwendeten Objektive universalisiert.

Etwa zehn Jahre später wurde unsere UIS2-Objektivserie der nächsten Generation veröffentlicht. Die heute noch beliebten UIS2-Objektive zeichnen sich durch klare, hochauflösende Bilder, geringe Autofluoreszenz und die Eignung für längere Wellenlängen aus. Die Okulare besitzen eine höhere Transparenz und bestehen aus bleifreiem Glas, wodurch sie umweltfreundlicher sind.

Die frühen 2000er Jahre waren geprägt von der Einführung eines FLUOVIEW-Modells mit zwei Lasern. Die gleichzeitige Abtastung mit zwei Lasern, einem für die Bildgebung und einem für die Stimulation, erhöhte die Empfindlichkeit und ermöglichte Echtzeit-Fluoreszenz-Imaging. Diese Innovation ermöglichte den Wissenschaftlern die Beobachtung biologischer Vorgänge in Echtzeit.

Diese Art der Beobachtung erhielt mit der Markteinführung unseres ersten Multiphotonen-Laser-Scanning-Mikroskops drei Jahre später einen weiteren Impuls. Bei diesem Mikroskop war das Hintergrundrauschen reduziert, da mittels Multiphotonen-Laser-Scanning nur der optisch fokussierte Bereich des Fluoreszenzmoleküls angeregt wurde. Neurowissenschaftler konnten mit diesem Mikroskop noch tiefer in das Gehirn blicken als mit früheren Modellen.

100 Jahre anspruchsvolles, benutzerorientiertes Design

Schon bevor Ergonomie zu einem Grundprinzip des Produktdesigns wurde, suchten wir nach Möglichkeiten, die Bedienung von Mikroskopen komfortabler zu gestalten. Pathologen und Zytologen, die in Labors stundenlang Proben untersuchen, motivierten uns zur Markteinführung eines Mikroskops mit einem niedrig positionierten Tisch und einem schwenkbaren Binokular. Diese Funktionen ermöglichten es den Beobachtern, die Arme während der Arbeit auf dem Tisch ruhen zu lassen und die Okulare so zu neigen, dass sich der Kopf in einer bequemeren Position befand.

Ebenfalls in den 2000er Jahren wurde Pathologen und Forschern mit unserem Whole Slide Imaging- bzw. WSI-Scanner ein weiteres Hilfsmittel zur Verfügung gestellt, das die Digitalisierung ganzer Objektträger ermöglichte. Die Digitalisierung von Objektträgern ermöglichte es Pathologen und Krebsforschern, Daten online mit Kollegen auszutauschen, zu besprechen und quantitativ zu analysieren, um genaueren Aufschluss über pathologische Gegebenheiten zu erhalten. Außerdem konnten Wissenschaftler und Pathologen jederzeit auf digitale Objektträgerdaten zugreifen, ohne Probleme durch den für die Lagerung von Patienten-Objektträgern erforderlichen Platzbedarf.

Seit 2010 haben wir sozusagen Design und Funktionalität unter das Mikroskop gelegt. Wir haben eine lichtstarke LED-Lichtquelle entwickelt, die sich durch naturgetreue Farben und eine verlängerte Lebensdauer von 50.000 Stunden auszeichnet, was den Wissenschaftlern Geld und Ausfallzeiten einspart.

Das BX46-Mikroskop ist ein Beispiel für unser Bestreben nach bestmöglichem Anwenderkomfort. Alle für die Bedienung benötigten Komponenten sind ergonomisch gestaltet. Innovative Funktionen wie der bewegliche Objektivrevolver und der extrem niedrige Tisch trugen dazu bei, die körperliche Belastung bei der Routinemikroskopie aufgrund der ständig wiederholten Bewegungen zu reduzieren. Das BX53-Mikroskop für die klinische Pathologie von Olympus kam 2017 auf den Markt und verfügt über eine Beleuchtungssteuerung, die die Helligkeit der Objektivvergrößerung anpasst. Dies ist eine weitere Möglichkeit, die mikroskopische Beobachtung komfortabler und weniger zeitaufwendig zu machen.

Das Mikroskop BX45 von Olympus

Das Mikroskop BX45 von Olympus wurde für höheren Anwenderkomfort entwickelt und verfügt über ein neuartiges, Y-förmiges Gehäuse.

Weitere wichtige Innovationen waren unter anderem:

  • ein austauschbares modulares Decksystem für Inversmikroskope, das mehr Proben aufnehmen kann und sich für zahlreiche Life-Science-Applikationen eignet,
  • die Einführung der cellSens-Bildanalysesoftware, die zwei Modi unterstützt: eine einfache und intuitive Benutzeroberfläche für den klinischen Einsatz und erweiterte Parameter für die High-End-Bildanalyse in der Forschung.

Stolz auf 100 Jahre im Dienst der wissenschaftlichen Gemeinschaft

Die technischen Fortschritte in diesem Jahrzehnt haben die Geschwindigkeit und Qualität der Bildverarbeitung im Labor deutlich verbessert. Für Forscher waren wissenschaftliche CMOS- bzw. sCMOS-Bildsensoren mit hoher Quanteneffizienz und hochauflösender Mikroskopie von enormem Nutzen. Im klinischen Bereich verkürzte sich die Bearbeitungszeit von Labortests, da die Diagnosen zunehmend molekular und genbasiert und daher mit weniger Zeitaufwand gestellt werden.

Mikroskopische Bildaufzeichnungen

Oben: Mithilfe eines AAV-Vektors durch Brainbow-Technik gentechnisch veränderte Purkinje-Zellen, nach Amplifikation durch Antikörper. Es sind Purkinjezellkörper, Dendriten und Axone sichtbar, ebenso wie einige unspezifisch gefärbte Granulazellen, aufgenommen mit dem FV3000-Mikroskop. Unten links: Geklärtes Sphäroid von HT-29-Zellen, gefärbt mit DAPI (nukleär), aufgenommen mit dem Olympus IXplore Spin-System. Unten rechts: Azan-Färbung, aufgenommen mit der digitalen Mikroskopkamera DP74.

In den späten 2000er Jahren benötigten moderne Wissenschaftler neue Mikroskopfunktionen für die hochmoderne wissenschaftliche Beobachtung und Forschung. So war beispielsweise eine schnellere Bildverarbeitung erforderlich, um schnellere Prozesse verfolgen zu können. Außerdem wurde es erforderlich, auch schwächere Lichtsignale und empfindlichere Proben betrachten und Lebendzellen länger beobachten zu können. Des Weiteren benötigten die Wissenschaftler eine präzisere Farbauflösung, um mehrere Gene und Proteine sichtbar zu machen und so die gesamte Abfolge biologischer Prozesse abzubilden.

Um diese Anforderungen zu erfüllen, brachten wir 2016 das konfokale Laserscanning-Mikroskop FLUOVIEW FV3000 auf den Markt. Die FV3000-Serie zeichnet sich durch eine hochwertige Optik, hochempfindliches Hochgeschwindigkeits-Mehrkanal-Imaging mit Makro-zu-Mikro-Funktionen und eine Workflow-basierte, anwenderfreundliche Benutzeroberfläche aus. Der Rahmen ist modular und flexibel und damit für unterschiedliche Anwendungen und Budgets geeignet. Wissenschaftler haben die Wahl zwischen Mikroskopen mit einfachen Minimalkonfigurationen bis hin zu vollständig benutzerspezifischen, hochmodernen Bildverarbeitungssystemen.

Olympus IXplore Mikroskopsysteme

Die lösungsbasierten Systeme der IXplore-Serie bieten mehrere Konfigurationen

Ein Jahr später führte Olympus das IXplore-System ein. Damit Forscher das für ihre Beobachtungsbedürfnisse am besten geeignete System wählen können, sind sechs IXplore-Konfigurationen erhältlich: ein Standardmodell für einfache Dokumentation und fünf spezialisierte Optionen für motorgesteuerte mehrdimensionale Beobachtung, Lebendzell-Imaging, Total Internal Reflection Fluorescence (TIRF), Spinning Disk Confocal und Super Resolution.

Mit Superauflösung spielen in der Mikroskopie optische Grenzen keine Rolle mehr. Olympus Super Resolution (OSR) ist mit dem IXplore SpinSR10 Mikroskopsystem erhältlich. Es bietet Modi für die Weitfeld-Fluoreszenzmikroskopie, konfokale Bildgebung und Superauflösung. Diese Funktionen ermöglichen es den Wissenschaftlern, einfach und schnell noch tiefer in ihre Proben hineinzublicken.

Im vergangenen Jahrhundert hat Technologie von Olympus verschiedenen Anwendungen durch höhere Auflösung und schnellere Bedienung viele Vorteile gebracht. Diese Innovationen haben dazu beigetragen, die Art und Weise, wie Wissenschaft angegangen und definiert wird, zu revolutionieren. Unsere Wissenschaftler entwickeln nach wie vor innovative Bildverarbeitungssysteme sowohl für klinische Labors als auch für Forschungslabors. Wir sind stets auf der Suche nach schnelleren, leistungsfähigeren und noch ergonomischeren Lösungen. Dies wird durch die neuen X Line-Objektive veranschaulicht. Dank eines innovativen neuen Herstellungsverfahrens und der gleichzeitigen Verbesserung der numerischen Apertur, der Planität und der Korrektur der chromatischen Aberration bieten diese Objektive eine unübertroffene Bildqualität.

Der kreative Geist unseres Gründers, Takeshi Yamashita, lebt in allen unseren Unternehmungen weiter und wird durch unser „True to Life“-Konzept verdeutlicht. Auf der Grundlage dieses Konzepts möchten wir intelligente, innovative Lösungen bereitstellen, die die Welt um uns herum verändern und zu einer besseren Gesellschaft für alle beitragen.

Bleiben Sie über unsere zukünftigen Innovationen auf dem Laufenden und abonnieren Sie den Discovery Blog.

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Olympus Mikroskop-Museum

Mikroskopie-Informationsportal

Senior Product und Strategy Planner und Product Manager

Takeo Ogama ist Senior Product und Strategy Planner sowie Product Manager für Mikroskopkameras der Olympus Corporation of the Americas. Durch seine 8-jährige Tätigkeit in der Forschungs- und Entwicklungsabteilung konnte er Erfahrung mit verschiedenen Produkten und Kameras gewinnen und darüber hinaus auch acht Jahre lang Erfahrungen in Produktplanung, Marketing und Management sammeln. Er hat einen Master in Neutrinophysik der Osaka Universität in Japan.

22.10.2019
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