高内涵成像(High-Content Imaging,HCI)是药物研发、类器官研究、细胞生物学等领域不可或缺的核心工具。当前市场上商用高内涵成像仪器品牌众多,各品牌依托自身在光学领域的深厚积累,形成了差异化的技术路线,分别适配不同的科研应用场景。目前主流品牌包括横河电机、美谷分子(Molecular Devices)、珀金埃尔默(PerkinElmer)、赛默飞(Thermo Fisher)、蔡司(Zeiss)、尼康(Nikon)等,各家在转盘共聚焦、宽场成像、软硬件配套方面各有侧重。

横河电机企业背景

横河电机(Yokogawa Electric Corporation)创立于1915年,是一家拥有百年历史的日本跨国企业,长期专注于工业自动化控制、测量仪器及信息系统领域。1979年,横河电机在北京设立驻在员事务所,1985年与中国建立首家合资公司。2002年10月,在苏州新加坡工业园区设立全资子公司"横河电机(苏州)有限公司",工厂总面积达13.5万平方米,目前已投入使用的生产面积为2.5万平方米。

2008年2月,为进一步扩大在华工业自动化业务,横河电机集团对旗下三家中国相关公司进行业务整合,成立"横河电机(中国)有限公司",总部设于上海,作为在华统括公司,通过强化销售、技术支持、工程及售后服务等职能,全面适应中国工业自动化市场的多元化需求。

横河电机的生命科学业务致力于提供一系列解决方案,覆盖制药、医疗保健、食品和水处理行业,旨在增进人类福祉。其业务愿景是"引领世界推进生物工业自主化(BIA)",通过在测量、成像、分析、诊断、集成和连接方面的技术优势,为客户提供可行的解决方案。主营产品涵盖高内涵分析、高内涵筛选、高内涵成像、藻类分析仪、浮游生物图像分析仪、微流成像分析仪、高通量筛选系统、亚细胞取样系统、单细胞注射/提取系统等。

CellVoyager CQ3000技术路线与核心优势

CellVoyager高内涵分析(HCA)系统CQ3000是一款台式高内涵分析系统,依托横河电机自研的CSU转盘共聚焦扫描单元开展成像工作,兼顾活细胞长时间观测与3D图像采集两大核心能力。

在硬件技术路线方面,该系统可按需选配高数值孔径水浸物镜、照明均化器、第二相机等配件。CSU转盘共聚焦单元能够有效降低成像过程中的光漂白与光毒性,搭配内置高精度培养箱,可支持最长7天的细胞培养连续观测。选配第二相机可实现同步双波长成像,100fps高速成像选项可适配心肌搏动、钙信号释放等快速动态细胞过程的观测需求。高数值孔径水浸物镜可对类器官、细胞球样本完成深部成像;均化器配件实现全视场均匀照明,有效降低拼接平铺成像中的明暗接缝干扰。系统还具备目标搜索自动成像功能——先以低倍率扫描定位目标结构,再切换高倍率拍摄,大幅减少无效图像产出。设备支持OME-TIFF、Omero等通用数据格式输出,开放API可对接外部设备。

在软件层面,配套可选CellPathfinder专用分析软件,内置目标搜索、CE-明场对比度增强、机器学习、深度学习、3D空间解析、无标记分析等模块,支持热图、散点图、饼图等多种可视化输出,适配2D/3D活细胞成像数据集解析,可完成球状体内部细胞识别、明场无标记样本分析等复杂工作。

其他主流品牌技术路线对比

部分品牌以宽场成像为基础,拓展高通量筛选能力,更适合大批量2D细胞表型筛选;部分品牌采用微透镜转盘共聚焦方案,偏向大规模筛选工作;还有显微厂商依托成熟光学底座拓展高内涵模块,更偏向基础科研。不同技术路线并无优劣之分,需结合样本类型、实验时长、成像维度进行综合选型。

总结

横河电机CQ3000的技术路线核心是"转盘共聚焦+可配置台式硬件+深度学习分析软件",将活细胞长时间培养观测、3D厚样本成像、高速动态捕捉作为主要侧重点,尤其适合类器官、球状体、心肌细胞钙信号、细胞绘画等日益增多的3D活细胞相关实验。