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創造の精神:顕微鏡におけるマイルストーン

創造の世紀

図1:1920年に発売された旭号は、オリンパスが製造した最初の顕微鏡です。

図1:1920年に発売された旭号は、オリンパスが製造した最初の顕微鏡です

100年前、東京のビジネスマンだった山下長には1つのビジョンがありました。彼は、輸入に頼らず、純国産顕微鏡の設計と製造の全てを行う会社を創立することを夢見ていました。彼の願いは、1919年10月12日に創立されたオリンパスの前身となる会社となって結実しました。創業時は高千穂製作所の名で、初期のオリンパスは顕微鏡と温度計の専門メーカーでした。オリンパスの創業からわずか6か月後、山下と技術者たちは、人々の生活の向上に貢献する国産技術という当初の目的を、旭号顕微鏡で達成しました。

関東大震災と第二次世界大戦に苛まれた苦闘の30年の間にも、山下はオリンパスの先頭に立ち続け、革新的技術を導入した顕微鏡は様々な賞を受賞するに至り、ライフサイエンス研究と専門実務の進歩に貢献しました。第二次大戦の終結直後から事業の活況を取り戻した当社は、戦後に工場稼働を再開した最初の会社の1つとなり、近代化に向かって動きだしました。

オリンパスは100年の歴史の中で多くの技術革新のマイルストーンを築いてきましたが、オリンパスの使命は、常に「真に独自のものを作り、社会に価値を届ける」という山下長の当初からのビジョンに導かれています。

光学革新の100年

1950年、オリンパスは、蓄積されつつあった光学系の経験を生かし、臨床医学に利益をもたらすブレークスルーとなる世界初の胃カメラを開発しました。この発明は、オリンパスの内視鏡ビジネスへの参入を決定づけるものでもありました。1960年代を通して、オリンパスは業界屈指の総合光学メーカーの1つに成長しました。その間にも、顧客のニーズに重点的に向き合うことにより、製品の使いやすさと機能性の向上に専念し続けました。1970年代、顕微鏡業界の高まり続ける需要を満たすために、オリンパスは3つの特定のアプリケーションを対象とした正立顕微鏡シリーズとして、研究用(AHシリーズ)、臨床検査室用(BHシリーズ)、および教育用(CHシリーズ)を開発しました。

1970年代に発売された正立顕微鏡シリーズ(左から右)—AHシリーズ(1972年)、BHシリーズ(1974年)、CHシリーズ(1976年)

図2:1970年代に発売された正立顕微鏡シリーズ(左から右)—AHシリーズ(1972年)、BHシリーズ(1974年)、CHシリーズ(1976年)

プラットフォームあるいは本体は、これらのシリーズの旗艦モデルであるVANOX AH用に設計されました。このプラットフォームはAHシリーズの後継モデルだけでなく、BHおよびCHモデルの基盤としても使用されました。モデルのコンポーネントを変更するだけで、多様なアプリケーションのニーズを満たすことが可能でした。

例えば、多目的BH顕微鏡を使用するユーザーは、鏡筒またはレンズを交換して観察法を変更することができました。偏光、位相差、微分干渉、シンプルな透過蛍光顕微鏡などのオプションが用意されていました。BH顕微鏡は、今も活躍しているBX顕微鏡シリーズの前身です。

教育目的のために設計されたCHシリーズは、モジュール設計によってシンプルな偏光、描写、落射照明(金属)顕微鏡法が可能になっていたため、特に生物学的な研究や臨床検査での使用に最適でした。

お客様に焦点を合わせた前進の100年

1980年代、オリンパスは高性能なAH-2シリーズ顕微鏡にオートフォーカス(AF)機能を取り入れました。当時、このAF機能は先端技術でした。対物レンズの拡大倍率と明るさに基づいて、電動メカニズムが顕微鏡の視野絞り、開口絞り、およびコンデンサーの選択を自動的に設定します。この機能により、顕微鏡の使いやすさが飛躍的に向上しました。合焦操作から解放されたユーザーは、観察に集中することができました。

また、この10年間は、BH2シリーズのような構成可能な顕微鏡システムが出現した時期でもありました。BH2顕微鏡の長頚(LB)対物レンズ(1X~100X 油浸)は、明視野、偏光、蛍光および位相差顕微鏡に使用することができました。この機能により、受賞歴のあるSZ顕微鏡の後継機となるSZHハイエンド実体顕微鏡への道が開かれました。

技術進化の100年

コンピューター時代の撮影システムであるFLUOVIEW 300/500共焦点レーザー走査型顕微鏡は、2048 × 2048画素の画像を生成することができました。

図3:コンピューター時代の撮影システムであるFLUOVIEW 300/500共焦点レーザー走査型顕微鏡は、2048 × 2048画素の画像を生成することができました。

1980年代および90年代には蛍光タンパク質標識が進歩を遂げ、緑色蛍光タンパク質(GFP)が生細胞イメージングに応用されたことにより製品開発に拍車がかけられました。GFPにより、それまで観察できなかった生細胞内部の動的なプロセスが明らかになりました。そのため、ライフサイエンスの研究者は、より高い感度とより低い光毒性の観察技術を必要としたのです。

この頃、デジタル技術が急激に進化しました。 本格的なコンピューターの進化とともに、多くの産業における製品開発が、マイクロプロセッサー、CPU、GPUおよびデジタルメモリーによって促進される自動化の恩恵を受けました。

1990年代に入ると、2つの重要なライフサイエンス向けシリーズ、すなわちFLUOVIEW®顕微鏡シリーズおよびDP®顕微鏡専用デジタルカメラシリーズが発売されました。FLUOVIEWレーザー走査型共焦点顕微鏡は、励起レーザーによる走査を行い、サンプルの断層を選択的に撮影して3D画像を生成しました。これらのシリーズは、最先端のライフサイエンス研究における要求を満たすことを目的とした、オリンパスの幅広い製品群の基礎となりました。

画質に専念した100年

オリンパスは、最高品質の画像をお客様に提供するという揺るぎない追求姿勢から生まれた汎用無限遠系(Universal Infinity System:UIS)対物レンズのラインアップを開発・発売しました。UIS光学系は観察画像の画質を大きく改善しただけでなく、オリンパス顕微鏡に使用する対物レンズの汎用化も実現しました。90年代初頭に登場したこれらの光学系は、当初、AX、BX、CX顕微鏡シリーズに使用され、その後FLUOVIEWシリーズにも使用されました。

それから約10年後、BX®正立型顕微鏡およびIX®倒立型研究用顕微鏡とともに、次世代のUIS2シリーズ対物レンズがリリースされました。現在も好評を得ているUIS2対物レンズを用いることにより、鮮明な高解像画像、低い自己蛍光、および長波長側に拡張された性能が実現されます。接眼レンズは、高い透明性を提供するとともに、より環境に優しい無鉛ガラスで作られています。

2000年代初頭は、ツインレーザー走査型FLUOVIEWモデルであるFV1000顕微鏡が発売された記念すべき時期でした。イメージング用と刺激用のツインレーザーを用いた同時走査により感度が向上し、リアルタイム蛍光イメージングが可能になりました。この種の観察方法は、3年後にFV1000顕微鏡の多光子レーザー走査モデルが発売されたことにより、さらに強化されることとなりました。多光子レーザー走査は、光学的に合焦した領域に存在する蛍光分子のみを励起させるため、このFV1000顕微鏡はバックグラウンドノイズを低減することができたのです。このFV1000多光子顕微鏡を手にした神経科学の研究者は、それ以前の機種よりもさらに深く、脳の深部を観察することができました。

洗練されたお客様重視設計の100年

人間工学が製品設計の基本原則となる前から、オリンパスでは顕微鏡をより快適に使用できる方法を探求していました。研究室で何時間も標本をスクリーニングし続ける研究者の姿が、低位置に設けられたステージとティルティング双眼ヘッドを採用したBX45顕微鏡を発売する原動力になりました。

ユーザーの快適さを求めて設計したオリンパスのBX45顕微鏡は、これまでにないY型ボディが特徴

図4:ユーザーの快適さを求めて設計したオリンパスのBX45顕微鏡は、これまでにないY型ボディが特徴

2000年代には、病理学者や研究者は、オリンパス製VS100ホールスライドイメージング(WSI)スキャナーを用いてスライド全体をデジタル化する機能を持つ別のツールが使用できるようになりました。スライドのデジタル画像は共同研究者と簡単に共有できるので、共同分析やテレパソロジー(遠隔診察と討論)が促進されます。

2010年以降、オリンパスは、デザインと機能性を顕微鏡の基礎にしてきたとも言えます。お客様中心の新たな機能が、顕微鏡のいくつかの機種に追加されてきました。オリンパスは高度照明、忠実な色彩および50,000時間の長寿命を特徴とするLED光源を開発し、研究者の資金節約、ダウンタイムの低減に貢献しました。True Color LED技術は、BX 53、43、46顕微鏡に採用されました。

BX-46顕微鏡は、ユーザーの快適さに対するオリンパスの強い思いを表していました。操作に関わる全てのコンポーネントが人間工学に基づいて設計されました。可動式対物レンズ台や超低位置ステージなどの革新的な機能により、顕微鏡法に関する反復作業が身体にかける負担を軽減できました。2017年に発売された臨床病理学用のオリンパスBX53顕微鏡は、明るさが対物レンズの倍率と同期する照明調節機能を備えています。これにより、より快適で時間のかからない顕微鏡観察を実現するための、さらなる新たな方法が提供されます。

2010年代の注目すべき技術革新としては、以下が挙げられます。

  • より多様なサンプル、より幅広い種類のライフサイエンスアプリケーションに対応する、IX倒立顕微鏡用の交換可能なモジュラーデッキシステム。
  • cellSens®画像解析ソフトの発売。cellSensは、臨床での使用向けのシンプルで直感的なインターフェースと、高性能研究画像解析用の高度パラメーターという2つのモードを特徴としています。
  • 光学設計が最適化されて旧機種よりも高速イメージングと高感度が可能になった、FLUOVIEW 1200/1200-MPEレーザー走査型顕微鏡の発売。

科学界への輝かしい貢献の100年

上:FV3000顕微鏡で撮影した、抗体で増幅したプルキンエ細胞のBrainbow AAVトランスフェクション画像。プルキンエ細胞の体細胞、樹状突起、軸索だけでなく、特異的に染色された一部の顆粒細胞も見ることができる。         左下:オリンパスIXploreスピンシステムで撮影した、DAPI染色したHT-29細胞の透明化スフェロイド(核)         右下:DP74デジタル顕微鏡カメラで撮影したアザン染色

図5:上::FV3000顕微鏡で撮影した、抗体で増幅したプルキンエ細胞のBrainbow AAVトランスフェクション画像。プルキンエ細胞の体細胞、樹状突起、軸索だけでなく、特異的に染色された一部の顆粒細胞も見ることができる。 左下:オリンパスIXploreスピンシステムで撮影した、DAPI染色したHT-29細胞の透明化スフェロイド(核) 右下:DP74デジタル顕微鏡カメラで撮影したアザン染色。

この10年間での技術的進歩で、研究室におけるイメージングの速度と質が著しく向上しました。研究者にとって、高量子効率と超解像顕微鏡法を両立する科学計測用CMOS(sCMOS)画像センサーは極めて有益です。臨床分野では、より短時間で行える、分子や遺伝子に基づく診断が増加することに伴い、臨床検査の所要時間が短くなっています。

2016年、現代の科学者が直面する課題を解決するため、オリンパスはFLUOVIEW FV3000レーザー走査型共焦点顕微鏡を発売しました。FV3000シリーズは、マクロからミクロまで性能を発揮する、オリンパスが誇る高品質光学系、高感度で高速のマルチチャンネルイメージング、およびワークフローに基づく直感的なユーザーインターフェースを特徴としています。FV3000のフレームはモジュール方式を採用し、シンプルな最小限の構成からフルにカスタマイズされた高度なイメージングまで、様々なアプリケーションや予算に柔軟に対応します。

1年後、オリンパスはIXplore™システムを発表しました。IXploreには、単純な撮影用のスタンダードモデルに加え、電動多次元観察、生細胞イメージング、TIRF(全反射照明蛍光)、スピニングディスク共焦点、および超解像用の5つの専門化オプションを加えた、全部で6つの構成が設定されており、研究者は自分の観察ニーズに最適なシステムを選択できるようになっています。

超解像によって光学的限界を超えることが、顕微鏡法における新たな現実となりました。オリンパスの超解像(OSR)は、IXplore SpinSR10顕微鏡システムでご利用いただけます。このシステムには、広視野蛍光、共焦点イメージング、超解像に対応するモードが搭載されているので、研究者は試料のより深部を、より速く、より容易に観察できるようになります。

この1世紀を通じて、オリンパスの技術は、科学というものに取り組み、明らかにしていく手法に革命をもたらす、より高い分解能とより高速な動作によって、様々なアプリケーションに利益をもたらしてきました。オリンパスの研究者は、より速く、より強力で、より人間工学的なソリューションを模索しながら、臨床分野と研究分野のどちらにも有用なイメージングシステムの開発と刷新を続けています。

当社の創始者である山下長の創造的精神は、今もオリンパスの全ての企業努力の中に生き続けており、私達を取り巻くこの世界を一変させ、全ての人々にとってのより良い社会づくりに貢献できる、洗練された革新的ソリューションを提供するという、当社の“人々の人生と真摯に向き合う”という信念の礎となっています。

複数の構成から選択可能なIXploreシリーズは、ソリューションベースのシステムです

図6:複数の構成から選択可能なIXploreシリーズは、ソリューションベースのシステムです

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