LSM 910 激光共聚焦显微镜解决方案

在生命科学与材料科学的研究前沿，微观成像早已从 “静态观察" 走向 “动态追踪"，从 “单层细胞" 延伸至 “三维组织"。类器官发育、神经信号传导、亚细胞动力学、材料界面腐蚀…… 每一个前沿方向都对成像系统提出了更苛刻的要求：既要看得清、看得深，又要拍得快、损伤小，还要能定量、可重复。

传统共聚焦显微镜在面对弱荧光样品、厚组织散射、高速动态过程、长时程活细胞观测等场景时，往往陷入 “分辨率与速度不可兼得"“成像深度与信噪比相互制约"的困境。LSM 910 激光共聚焦显微镜，以 Airyscan 2 超分辨技术、Lightfield 4D 高速体成像、全光谱灵活光路与 AI 智能工作流为核心，为生命科学、材料科学、药物研发等领域提供了从分子细节到组织整体的一站式成像解决方案。

核心参数

• 定位：模块化高性能激光扫描共聚焦显微镜，基于 Zeiss Axio Observer 7，可选倒置/正置机身，兼顾活细胞成像与材料研究。

• 激光器：标配 405 / 488 / 561 / 640 nm 四线固体激光，覆盖常见荧光染料激发需求。

• 检测器：2 个 MA-PMT + 1 个 GaAsP PMT；可选 Airyscan 2 超分辨、Lightfield 4D 高速体成像、T-PMT 透射光检测。

• 物镜配置：支持 5x–63x，空气/水/油/多介质物镜；高 NA 代表如 40x 油镜 1.3–1.4、63x 油镜 1.4。

• 分辨率与扫描：特定配置下横向分辨率可达 120 nm，材料模式轴向分辨率可达 10 nm；最大扫描 6144 × 6144 像素，支持纳米级光谱选择。

• 速度与 4D 成像：配备 Lightfield 4D 后，可实现最高 每秒 80 个体积 的无延迟 4D 成像。

• 软件与智能功能：ZEN 3.12 及以上版本，支持 AI Sample Finder、LSM Plus 去卷积、ZEN Connect 多模态图像关联。

主要特点

• 采用双振镜与共振扫描方案的点扫描共焦架构，可灵活权衡成像速度与分辨率。

• 配备 Airyscan 检测系统，相较于标准共焦检测，信号强度最高提升 1.7 倍，横向分辨率提升≥1.7 倍。

• 可在 32 个通道（波长范围 340–950 纳米）内同步进行多通道光谱解混，支持可调带通选择。

• LightField 4D 采集引擎支持最高每秒 80 个体数据的实时三维成像，可对活体胚胎及类器官内的亚细胞动态过程进行追踪。

• 集成环境控制接口，可调控二氧化碳浓度、温度与湿度，适配长时间活细胞成像培养腔。

• 设备结构紧凑（宽 × 深 × 高：720 × 650 × 630 毫米），节省实验台占用空间，同时保证光路稳定性与温控性能不受影响。

• 搭载 ZEN Blue 与 ZEN Intellesis 软件套件，具备 AI 辅助分割、批量处理流程以及可复用的采集参数模板功能。

一、多色标记“分不开"——荧光光谱重叠导致的通道串扰

现代空间生物学和多靶标成像实验中，研究者往往需要在同一份样品上同时标记5个、8个甚至更多靶点。然而，常用荧光染料的发射光谱普遍存在显著重叠，例如GFP与Alexa 488、Alexa 555与tdTomato之间的光谱交叉，使得传统滤光片式检测难以将信号干净地分配到各个通道中。通道间的串扰直接导致定量分析失真：你以为测到的是目标蛋白的强度，实际上混入了相邻染料的“幽灵信号"。在组织空间组学、多重免疫荧光等对定量精度要求严格的应用中，这一问题尤为致命。

技术解决方案：32通道光谱检测 + LSM Spectral Multiplex线性拆分

LSM 910的检测系统支持340–950 nm范围内32个光谱通道的同时采集，每个通道的带宽可通过可变二次分光镜（VSD）以1 nm步进进行精确调节。这意味着系统能够捕获每个荧光团的完整发射光谱“指纹"，而非仅仅截取一段滤光片窗口。在此基础上，LSM Spectral Multiplex利用线性unmixing算法，将混合光谱信号重新分解到各个独立的荧光通道中。算法基于每个荧光团已知的参考光谱进行数学解混，有效消除通道间的光谱串扰，使即便光谱高度重叠的标记组合也能被干净地分离。

二、动态过程“拍不全"——逐层扫描的时间延迟

传统共聚焦显微镜通过Z轴逐层扫描来构建三维图像。以典型的Z-stack采集为例，完成一个体积的成像需要依次获取数十甚至上百个光学切片，整个采集过程耗时数百毫秒到数秒不等。对于跳动的心脏、放电的神经元、流动的血液等快速生理过程，这种串行采集方式意味着：当你拍到第5层时，第1层的结构早已发生了变化。采集到的Z-stack本质上是“不同时刻的切片拼凑"，而非真正的“同一时刻的三维快照"。

技术解决方案：Lightfield 4D光场体成像

LSM 910搭载的Lightfield 4D模块，利用微透镜阵列在单次拍摄中同时生成37张独立图像，通过先进的去卷积处理重建完整的Z-stack，实现最高每秒80个体积的采集速率。关键在于：每个体积是在一个精确的时间点上一次性获取的，体积内部没有任何时间延迟。

这意味着研究者可以在保持三维空间完整性的前提下，以毫秒级时间分辨率追踪生物体的动态过程。无论是斑马鱼胚胎心脏的每一次搏动，还是线虫幼虫的爬行过程中细胞核的三维运动轨迹，都不再被时间“切割"。

三、活细胞“扛不住"——光毒性与光漂白的累积损伤

共聚焦显微镜的针孔设计虽然有效抑制了离焦背景光，但也意味着大量光子被阻挡在外。为了获得足够的信号强度，传统共聚焦往往需要较高的激光功率和较长的曝光时间。对于活细胞和活体样品而言，这直接导致活性氧自由基的产生、荧光蛋白的快速漂白，以及细胞生理功能的不可逆损伤。许多实验面临两难：要么降低激光功率牺牲图像质量，要么接受细胞在观察过程中逐渐“死亡"的现实。

技术解决方案：Airyscan检测器 + LSM Plus智能处理

LSM 910的Airyscan检测器由32个检测器单元组成，每个单元等效于一个微型针孔，在不牺牲信号的前提下收集更多光子和空间信息。相较传统PMT检测器，Airyscan的集光效率提升显著，这意味着在获得同等信噪比图像时，所需的激发光功率可以大幅降低。

在此基础上，LSM Plus线性维纳滤波去卷积进一步发挥作用。它不依赖检测模式或发射光范围的限制，系统根据物镜数值孔径、折射率和发射检测范围等光学参数自动优化处理参数，无需大量手动设置即可获得可靠的定量结果。两者的协同效应在于：Airyscan从硬件层面“多收集光"，LSM Plus从算法层面“用好每一束光"，共同将光毒性压至下限。

四、操作“学不会"——复杂流程拖慢科研节奏

一台先进共聚焦显微镜的日常使用，往往涉及激光功率调节、检测波段设置、针孔大小优化、Z轴范围确定、多通道序列编排等数十个参数。对于非显微成像专业的研究人员而言，学习和掌握这些操作需要大量时间投入，而不同操作者之间的参数差异又可能导致实验结果的不可重复。在共享仪器平台上，这一问题尤为突出。

技术解决方案：AI Sample Finder + Microscopy Copilot智能辅助

LSM 910引入了AI辅助功能体系。AI Sample Finder向导能够自动检测载玻片或培养皿上的样品位置，并引导用户快速导航到目标区域，大幅简化了样品搜索和定位流程。在实验进行过程中，Microscopy Copilot作为个人AI助手，可以交互式地辅助用户探索成像实验参数，提供优化建议。这些智能辅助功能的加入，使非专业用户也能在较短时间内获得可重复的高质量成像结果。

应用场景

一、细胞生物学：活细胞超精细动态观测

搭载Airyscan2超分辨成像，可清晰呈现细胞细微结构、解决荧光串色问题。支持活细胞长时动态观测，适配FRET、FRAP等主流细胞分子实验，是细胞机制基础研究的核心工具。

二、神经与发育生物学：大样本活体三维成像

聚焦神经与发育研究，可观测神经精细结构，依托4D高速成像捕捉活体快速动态过程。适配各类模式生物、类器官及大体积透明化组织，支持深层三维重构分析。

三、生物医药与药物研发：定量筛选与药效评估

适配药物研发全流程，可观测药物靶点与分子互作、评估药效与细胞毒性。支持高通量基因与药物筛选，满足临床前病理、免疫肿瘤学的标准化定量研究。

四、材料科学与工业检测：无损微观表征分析

兼顾工业材料科研，无需接触样品即可完成三维形貌检测。可精准表征各类复合材料、薄膜、金属的微观结构，广泛用于材料表征、半导体检测、工业失效分析等场景。

应用案例

一、浙江大学

依托校级公共平台，用于肿瘤、干细胞与类器官超分辨成像，开展活细胞长时间观测、厚组织三维重构与蛋白共定位研究。

二、东南大学

聚焦神经工程与生物医学工程，借助 Lightfield4D 四维成像，捕捉神经元钙信号、斑马鱼活体胚胎与类器官动态发育过程。

三、北京师范大学

跨学科多尺度表征平台，覆盖细胞、神经、微纳材料、生物矿物，兼顾生命科学与软物质微观成像

四、南京大学

LSM 910 共聚焦成像方案的落地，覆盖从前期需求评估到长期科研支持的全流程，确保设备与研究需求精准匹配，充分发挥技术价值。

一、方案规划阶段

根据实验室的研究方向、样品类型与核心实验需求，提供定制化的硬件配置建议，包括激光波长、检测器类型、物镜组合、活细胞培养系统、自动化样品台等模块，同时预留未来升级空间，适配 Airyscan 超分辨、Lightfield 4D 等功能扩展。

二、安装与培训阶段

由专业工程师完成设备安装、光路校准与性能验证，确保设备达到标称技术指标；同时提供分级操作培训，涵盖基础成像、高级功能、数据处理与设备维护，帮助科研人员快速掌握系统操作，独立开展复杂实验。

三、售后与科研支持阶段

提供定期设备维护与光路校准服务，保障系统长期稳定运行；针对前沿研究课题，可提供成像技术咨询、实验方案设计与联合技术支持，协助研究人员攻克成像难题，推动科研成果产出。

从单分子的动态行为到完整组织的三维结构，从基础生命科学研究到工业材料的性能表征，LSM 910 共聚焦显微镜以 “高分辨、低损伤、快速度、深穿透、智能化" 的核心能力，打破了传统共聚焦的诸多性能瓶颈。它不仅是一台成像设备，更是一套覆盖采集、分析、筛选全流程的科研解决方案，帮助研究人员在更贴近真实生理与材料环境的条件下，获取更精准、更丰富的微观信息，加速前沿研究的突破与转化。