Anpassbare Plattform für invertierte Bildgebung: OpenStand-V von Prior Scientific

16.05.25

Warum OpenStand?

OpenStand von Prior Scientific ist eine vollständig anpassbare Mikroskopieplattform, mit der Benutzer neue Bildgebungsverfahren, Software oder neuartige Automatisierungstechniken entwickeln können. Das System eignet sich gleichermaßen für einmalige Anpassungen oder als Arbeitsplattform für die Erstellung von Prototypen für neue Produkte. 

Was den OpenStand wirklich einzigartig macht, ist der damit verbundene Entwicklungssupport. Die Konstrukteure von Prior begleiten Sie bei jedem Schritt, unterstützen und beraten Sie, um die beste Konfiguration für Ihre Anwendung zu finden. 

Seit der Einführung von OpenStand im Jahr 2020 hat Prior vier Basismodelle entwickelt, auf denen aufgebaut werden kann: 

• OpenStand-U: ein universelles aufrechtes System, das für alle gängigen Durchlicht- und Auflichttechniken geeignet ist. 
• OpenStand-M: ein kleinformatiges Gerät, das für die Reflexionslichtmikroskopie entwickelt wurde. Ideal für die Integration in größere Systeme. 
• OpenStand-L: eine großformatige Plattform, die viele Eigenschaften mit Halbleiterinspektionsmikroskopen gemeinsam hat und Proben mit einer Größe von bis zu 300 x 300 mm aufnehmen kann. 
• OpenStand-V: ein inverses System, ideal für ein breites Anwendungsspektrum, von der einfachen Plattenscreening bis hin zu anspruchsvollen Mikroskopietechniken wie TIRF.

Flexible, invertierte Konfiguration: eine beliebte Wahl  

Das Basismodell OpenStand-V ist ein inverses Mikroskop. Gemeinsam mit den Prior Ingenieuren lässt sich das Gerät weiterentwickeln und an verschiedenste Anwendungen anpassen, wodurch es für eine Vielzahl von Systemen geeignet ist. Es ist mit Abstand die beliebteste aller OpenStand-Konfigurationen und bildete in den letzten 12 Monaten die Grundlage für mehr Projekte als alle anderen Konfigurationen. 

Zu den Anwendungen für das OpenStand-V gehören die Lebendzellen-Bildgebung, das Well-Plate-Screening und die multimodale Mikroskopie sowie einige für eine invertierte Plattform eher ungewöhnliche Einsatzbereiche. Die folgenden vier Fallstudien sind nur eine kleine Auswahl, die einen Eindruck von der Vielseitigkeit der Plattform vermitteln sollen. 

Schnelle Entwicklung: Vom Prototyp zur Produktion in 12 Monaten

Branche: Biopharmazeutika 

Anwendung: Immunonkologie. Hawk Biosystems produziert QF-Pro, einen patentierten Assay zur Quantifizierung proteomischer Ereignisse in fixierten klinischen Proben, um zwei Biomarker-Sets zu analysieren und so die Lebenserwartung bei bestimmten Krebsarten zu bestimmen. 

Derzeit wird das Vorhandensein eines bestimmten Markers zur Stratifizierung von Patienten und zur Festlegung der Behandlung herangezogen. Mit der QF Pro-Technologie konnte jedoch gezeigt werden, dass die Wechselwirkung zwischen zwei Biomarkern ein relevanterer Prädiktor für das Ansprechen auf Medikamente ist als das Vorhandensein eines einzelnen Markers. QF-Pro wurde bereits zur Qualifizierung einer Reihe neuer CDx-Biomarker-Targets (Companion Diagnostics) eingesetzt. 

Systemdetails: Hawk Biosystems wollte seine QF-Pro-Technologie zugänglicher machen, da sie auf einer fortschrittlichen und ungewöhnlichen Mikroskopiemethode basiert. Dazu benötigte das Unternehmen ein spezielles Gerät. Das Endprodukt ist ein vollautomatisches, benutzerfreundliches System zur Quantifizierung proteomischer Ereignisse in fixierten Proben und Zellkulturen. 

Es verwendet ein angepasstes FRET-FLIM-System, um Daten mit einer Auflösung von weniger als 10 nm effektiv zu erfassen, und verfügt über einen motorisierten XYZ-Tisch, einen Filterrevolver und einen auf die Laserbildgebung abgestimmten Lichtquellenwechsler (488 nm Laser). Das System ist aus Lasersicherheitsgründen verriegelt, verfügt über eine wassergekühlte Kamera, Weitfeld-Fluoreszenzfähigkeit und kann typische Objektträger, FFPE-montierte Schnitte oder Proben auf Well-Platten abbilden. 

Zu den Vorteilen gehören: 

• höhere räumliche Auflösung verglichen mit anderen fortschrittliche Superauflösungstechniken 
• quantitative Auslesung und qualitativ/räumliche Informationen 
• integration in Standard-Laborabläufe. 

Vorteil von OpenStand: 

Der Kunde hatte die Wirksamkeit der Technologie für die Anwendung bereits unter Beweis gestellt und wollte auf der Grundlage der Forschungsergebnisse ein kommerzielles Produkt entwickeln. Ursprünglich arbeiteten sie mit verschiedenen herkömmlichen Mikroskopen mit unterschiedlicher Software, um den Prozess durchzuführen. Dies war für die Bediener in einer klinischen Umgebung zu komplex, sodass sie ein einziges, automatisiertes Gerät benötigten. 

Mithilfe des OpenStand-V und in enger Zusammenarbeit mit den Entwicklungsingenieuren von Prior konnten sie einen funktionsfähigen Prototyp eines vollautomatischen Geräts entwickeln und in nur 12 Monaten ein vollständig kommerzielles Produkt unter eigenem Markennamen auf den Markt bringen. Seitdem ist das Gerät in die Serienproduktion übergegangen. 

Fazit: Eine der Stärken der OpenStand-Plattform besteht darin, dass sie es den Kunden von Prior ermöglicht, einen Prototyp unter Verwendung einer Kombination aus Komponenten von Prior und Drittanbietern zu entwickeln und zu testen und zu einem vollständig kommerziellen Produkt überzugehen, ohne den Lieferanten wechseln oder eine eigene Fertigungsstätte einrichten zu müssen. 

Fortschrittliche Bildgebung für Anwendungen mit lebenden Zellen  

Branche: Biowissenschaften 

Anwendung: Bildgebung lebender Zellen 

Systemdetails: Der Kunde benötigte ein Weitfeld-Fluoreszenzmikroskop, das auch die Möglichkeit der Total Internal Reflection Fluorescence (TIRF) bot. TIRF ist eine fortschrittliche, hochauflösende Mikroskopietechnik, mit der Benutzer Prozesse an oder in der Nähe der Zelloberfläche untersuchen können. Der Kunde wollte zwischen Fluoreszenz und TIRF beliebig wechseln können. 

Um beide Modalitäten in einem System zu kombinieren, entwickelte das Entwicklungsteam von Prior einen maßgeschneiderten Epi-Beleuchtungsweg für das Cairn OptoTIRF. Mithilfe eines präzisen motorisierten Lichtquellenumschalters konnten die Forscher nahtlos zwischen TIRF und Weitfeldfluoreszenz wechseln. Die Optik wurde optimiert, um das Risiko von Vignettierung zu minimieren. 

Vorteil von OpenStand: OpenStand ist nicht nur eine modulare Plattform. Obwohl es möglich ist, komplexe Systeme nur mit Komponenten und Standardsoftware von Prior Scientific zu bauen, liegt die wahre Stärke von OpenStand in der Möglichkeit, Komponenten von Drittanbietern zu integrieren und maßgeschneiderte Bauteile zu entwickeln, um Systeme zu erstellen, die mit dem geistigen Eigentum und der Software der Kunden kompatibel sind. 

Fazit: Dieses Projekt demonstriert die Eignung von OpenStand-V für den Einsatz mit fortschrittlichen Bildgebungsverfahren. Durch die Kombination von kundenspezifischer Anpassung und der Integration von Komponenten von Drittanbietern entwickelte Prior ein einzigartiges, hochauflösendes Bildgebungssystem für die Live-Zellbildgebung, das zwei verschiedene Bildgebungstechniken in einem Gerät ohne Verlust an Auflösung oder Qualität vereint.

Iterativer Designprozess für spezialisierte Mikroskopie   

Branche: Landwirtschaft 

Anwendung: Automatisierte Bildgebung zur Erkennung von Bodenproben. Die manuelle Überprüfung von Bodenproben auf Parasiten ist zeitaufwändig und erfordert einen Experten. Das automatisierte System des Kunden wurde entwickelt, um die Tests zu standardisieren, das Risiko menschlicher Fehler zu reduzieren und die Tests für Landwirte zugänglicher zu machen. 

Systemdetails: Der Kunde wandte sich mit sehr spezifischen Anforderungen an die Bildauflösung und die Art der Bildgebungsverfahren, die er verwenden wollte, an Prior. Der erste Schritt von Prior bestand darin, ein OpenStand-V-System anzupassen, das sowohl DIC- als auch Hellfeld-Bildgebungsverfahren bot. Der Kunde benötigte außerdem die Möglichkeit, schnell Well-Platten zu scannen, ohne den Fokus zu verlieren – das PureFocus850 war die ideale Option. 

Während der Tests stellte sich jedoch heraus, dass Brightfield für die Abbildung aller erforderlichen Merkmale ausreichend war, sodass die DIC-Komponenten in der nächsten Version des Systems weggelassen wurden. Prior konnte auch bei Problemen helfen, die erst während der Tests auftraten, beispielsweise bei der Reduzierung von Störungen durch Vibrationen im System. Da die kommerziellen Systeme nicht unter Laborbedingungen eingesetzt werden, hat Prior zusätzliche Funktionen eingeführt, um den Lichtweg abzudichten und so die Bildqualität unabhängig vom Standort des Geräts zu gewährleisten. 

Vorteil von OpenStand: Diese Fallstudie zeigt den Vorteil von OpenStand für das iterative Design: Der Kunde konnte nicht nur die Leistung seines Geräts verfeinern und optimieren, sondern auch Kosten sparen, da die DIC-Komponenten teuer waren und letztendlich für die gewünschten Ergebnisse nicht benötigt wurden. Der Kunde ist nun in die nächste Phase des Projekts übergegangen, in der sein System kompakter gestaltet wird, wobei die während der Prototypenentwicklung identifizierten wesentlichen Komponenten beibehalten werden. Da die Softwareentwicklung mit OpenStand durchgeführt wurde, ging auch nach der weiteren Anpassung des Systems nichts von dieser Arbeit verloren, da die Steuerungsarchitektur des Systems unverändert blieb. 

Fazit: Die direkte Zusammenarbeit des Kunden und der Prior Ingenieure, hat das Layout optimiert und die Kosten reduziert. Der OpenStand kann das Risiko der Prototypenkonstruktion reduzieren und Innnovationen schneller den Weg bahnen.

Umrüstung eines Life-Science-Tools für Halbleiteranwendungen  

Branche: Halbleiter

Anwendung: Erforschung einer neuen Inspektionstechnik in der Produktion für transparente Halbleiterwafer.

Systemdetails: 

Prior arbeitete mit dem Kunden zusammen, um das OpenStand-V in ein Halbleitermikroskop umzuwandeln. Standardmäßige, aufrecht stehende Inspektionsmikroskope waren für die Inspektion transparenter Wafer nicht geeignet. Um dies zu erreichen, benötigte das System: 

• Einen hochbelastbaren Tisch mit großem Verfahrweg. Prior passte den motorisierten XY-Tisch H112 an die inverse Plattform an.

• Integration mit dem eigenen Beleuchtungssystem und der Optik des Kunden. Der Kunde hatte eine komplexe Reflektionslicht-Bildgebungstechnik (Reflexionsphasenkontrast) entwickelt. Prior hat das System um diese Technik herum konzipiert. 

• Laser-Autofokus mit kundenspezifischer Wellenlänge. Prior hat seinen Hardware-Autofokus PureFocus850 für eine andere Betriebswellenlänge (690 nm) angepasst, damit der Kunde mit Infrarotlicht Aufnahmen machen kann. 

• Entwicklung kundenspezifischer Komponenten. Das System erforderte außerdem eine kundenspezifische Kamera und einen Beleuchtungswechsler sowie vakuumversiegelte Wafer-Chucks für 8- und 12-Zoll-Wafer. 

Vorteile von OpenStand: 

Da OpenStand modular und vollständig anpassbar ist, konnte der Kunde mit Hilfe des Entwicklungsteams von Prior ein einzigartiges Instrument entwickeln. Dieses Projekt demonstriert auch die volle Vielseitigkeit der OpenStand-Plattform, indem eine invertierte Bildgebungsplattform, die traditionell mit den Biowissenschaften in Verbindung gebracht wird, in ein System für die Halbleiterinspektion umgewandelt wurde. 

Fazit: Mit der Kombination aus der OpenStand-Plattform, der hauseigenen Fertigung und den Entwicklungsingenieuren war Prior einzigartig positioniert, um eine maßgeschneiderte Lösung für die Halbleiterinspektion zu entwickeln, die von den Mitbewerbern nicht erreicht werden konnte. 

Prior Scientific: Ihr Partner für kundenspezifische Bildgebung und schnelle Prototypenentwicklung 

Die oben beschriebenen Fallstudien sind nur eine kleine Auswahl, um die Bandbreite und Vielfalt zu zeigen, die mit nur einer der OpenStand-Konfigurationen möglich ist. Erfahren Sie mehr über unsere Anpassungs- und Fertigungsdienstleistungen oder kontaktieren Sie uns, um Ihre Anwendung zu besprechen.