三维组合平移台

2023年3月29日，先临三维举办新品全球发布会，正式发布FreeScan Combo计量级双光源手持三维扫描仪。这一产品的发布，将进一步推进先临三维在工业测量领域的高精度三维视觉技术普及之路。创新、传承，FreeScan Combo在延续天远FreeScan系列三维扫描仪优势的基础上，再次进行创新，通过双光源的组合，进一步扩大了单款三维扫描仪的适用领域，给予用户更好的三维扫描体验。创新——一机多能，适用于更多扫描场景“蓝色激光+VCSEL”两种光源焕新组合，打造四种扫描模式，适用更多扫描场景。高速扫描模式：26线交叉蓝色激光，配合优化软件算法，快速获取样件完整数据；深孔扫描模式：1条单线蓝色激光，深孔扫描应对自如；精细扫描模式：7线平行蓝色激光，准确还原细微特征；无光扫描模式：采用VCSEL光源，扫描过程无可见光，人眼安全舒适，同时，在几何特征丰富的情况下，无需贴点即可高效获取工件三维数据。基于上述优势，FreeScan Combo计量级双光源手持三维扫描仪的适用范围更加广泛，用户可以通过实际扫描场景灵活选择扫描模式，高效获取完整三维数据。FreeScan Combo是FreeScan系列中身形最小的三维扫描仪，特别是在面对一些狭小空间时，灵活轻便，能够良好工作。同时，FreeScan Combo的镜头夹角进行了优化，在面对一些窄缝和深孔时，可以更加高效地获取完整数据。传承——延续优势，打造舒畅扫描体验FreeScan Combo作为天远FreeScan系列新成员，完美传承FreeScan系列“精益求精”、扫描高效、流畅等基因。精确入微，计量之选FreeScan Combo延续了FreeScan系列三维扫描仪的高精度优势，具有高精准度和高精密度（多次测量结果一致性高），精度高达0.02mm，精细模式下高达0.01mm。高速扫描，一气呵成FreeScan Combo高速扫描模式下26线蓝色激光同时工作，配合优化软件算法，扫描过程快速流畅。材质适应广泛，软件支持完整FreeScan Combo无惧黑色、高反光表面材质，减少喷粉预处理环节，缩短作业流程。此外，控制软件支持在线更新，扫描数据也可以一键导入主流三维检测和设计软件，贯通后续环节，大幅提升工作效率。“先临天远在工业计量领域已经沉淀了20年。我们始终怀揣求精务实之心，历经20年的深耕细琢，不断突破高精度三维扫描仪的应用边界。先临天远打造的是“全而精”的产品线，可以根据用户的不同应用需求提供最合适的设备。同时，考虑到有些用户具有多种扫描应用需求，我们也是在不断强化单款设备的功能，希望让这部分用户能够用一台设备就满足其不同的扫描需求，去年发布的FreeScan UE Pro多功能激光手持三维扫描仪，一扫俱全，小大由之，就是为用户提供了一种可适用于不同尺寸扫描场景的应用方案。那么FreeScan Combo的设计也是延续这一思路，通过双光源的组合，我们相信FreeScan Combo一定会为用户带来更精彩的扫描体验。”——先临三维3D数字化事业部产品经理创新、传承，先临三维也将持续“做专技术，做精产品，做好服务”，保持对“精度”的执着追求，以科技创新为驱动引擎，致力于使测量更精准、评估更科学、应用更智能、操作更便捷，为用户提供更加便捷易用的高精度三维视觉产品，为制造企业等提供强大的高精度三维视觉技术支撑，助力更多行业完成数“智”化升级。

5月9-12日，质量控制测试及仪器仪表展览会（Control 2023）在德国斯图加特盛大召开，先临三维旗下天远品牌再赴盛会。延续“全且精”的品牌基因，先临天远携完备的工业级高精度三维检测方案，在全球计量人面前惊艳亮相，展现自主研发的创新实力。质量控制贸易展览会Control 2023始于1987年代表制造业质量控制最前沿的检测水平一场全球最大规模的质量控制圈盛会持续创新，彰显技术硬实力先临天远在工业计量领域深耕20年，已推出多系列高精度3D扫描仪，成为产业数字化升级的重要推力之一。此次Control 2023多款明星产品亮相，深受热捧。欢迎来到HALL3-3400 展位01 自动化方案展区RobotScan机器人智能3D检测系统以机器代替人工，进行全自动、标准化三维扫描，快速获取工件的准确三维数据。AutoScan Inspec 全自动桌面三维检测系统专注于小尺寸精密工件扫描（精度可达10μm），一体式机身设计，高性能硬件搭配强劲的3D视觉算法，实现一键全自动高效扫描。02 手持3D扫描仪设备展区FreeScan Combo 计量级双光源手持三维扫描仪“蓝色激光+VCSEL”两种光源焕新组合，打造“高速/精细/深孔/无光”四种扫描模式，适用更多扫描场景。设备高精度（精细模式下精度最高可达0.01mm），体积小的特点，在面对一些狭小空间时可以高效地获取完整数据。同时，优化的镜头夹角，让窄缝和深孔扫描也不在话下。FreeScan UE Pro 多功能激光手持三维扫描仪高精度且高稳定精度，扫描过程顺畅高效，轻量化及人体工学设计，让设备轻便易用。03 拍照式3D扫描仪设备展区OptimScan 5M Plus高精度蓝光三维检测系统高精度（最高精度可达0.005mm），且具有良好的细节还原度，设备提供三组高分辨率工业镜头，可根据型号不同而更换，操作简单。全球布局，提升服务软实力先临三维始终将“为用户创造价值”放于首位，在研发领域持续发力的同时，也在积极进行全球服务体系的布局。目前，公司销售与技术服务站点已覆盖全国大部分地区；另外在德国斯图加特，美国加利福尼亚州、佛罗里达州等地设有子公司，为海外客户提供精细化、本地化的技术保障服务。作为先临三维的子品牌，先临天远始终怀揣求精务实之心，历经20年沉淀，不断突破计量级三维扫描仪的应用边界。未来，先临天远将保持对“精度”的执着追求，以科技创新为驱动引擎，致力于为全球用户提供更加便捷易用的高精度三维视觉产品，助力更多行业完成数“智”化的新升级。

日前，国家科学技术部发布了《科技部关于2013年度国家重大科学仪器设备开发专项项目立项的通知》，由中航工业科技与信息化部组织中航高科技发展有限公司(以下简称：中航高科)牵头承担的&ldquo 全视角高精度三维测量仪的开发和应用&rdquo 项目获得批复，这是中航工业首次获批国家级科学仪器开发和推广应用类项目。项目成功获批是中航工业基础技术板块践行&ldquo 科技立业&rdquo 与&ldquo 创新兴业&rdquo 发展方略、构建国际化开放协同科技创新体系的里程碑式进展。 　　该项目计划研究周期3年，总经费6785万元。中航高科作为项目牵头单位，以中航工业北控所为第一技术支撑单位，联合德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会及哈尔滨工业大学、天津大学、北京交通大学、香港科技大学等高校，依托中航工业强度所、北京空间机电研究所、中国电科38所等应用单位，搭建产学研用一体的协同创新平台，开展仪器研制、工程化、产业化等工作。 　　据了解，国家重大科学仪器设备开发专项旨在提高我国科学仪器设备的自主研发和制造能力，支撑科技创新，服务经济建设和社会发展。&ldquo 全视角高精度三维测量仪的开发和应用&rdquo 项目针对航空航天、大型雷达等重要应用需求，旨在攻克超高速、高分辨率线阵列视觉传感器和核心测量算法，研发具有实时、非接触、多点同步等功能的大尺寸精密测量仪器，建立视觉三维测量仪器的研发基地、生产基地和系统集成验证中心，打破国外技术垄断和仪器封锁，服务于我国大型工业装备的研发和制造。 　　该项目前期经过了由国家科学技术部、中国航空工业集团公司以及第三方技术咨询、非技术内容评审、综合评议、预算评估和综合决策等多方面论证。中航工业科技与信息化部和中航高科高度重视，充分利用集团内外部资源，精心策划并组织专家审查把关，推动落实项目的立项论证工作。

冷冻共聚焦显微镜及其在冷冻电子断层扫描中的价值 Cryo ET（电子断层扫描）是一种专用的透射电子显微镜技术，可以重建观察区域的三维体积。借助先进的冷冻EM（电子显微镜），图像分辨率可以提升到令人难以置信的亚纳米等级。因此，可以在细胞内的原生环境中研究蛋白质以及其他生物分子，从而揭示尚未探明的分子机制。由于细胞和组织必须薄到能够透过电子，样品必须进行切片以获取足够薄的样品体积（薄层）。为对样品中的靶区进行精确的三维定位，冷冻共聚焦显微镜是必不可少的工具。 以下部分，我们将描述冷冻电子断层扫描工作流程的主要步骤，以及如何通过冷冻共聚焦显微镜定位靶区并进行切片，以提高整个工作流程的可靠性。 在EM网格上培养细胞 通常，在涂有多孔碳膜（例如 QuantifoilR）或二氧化硅（SiO2）膜的金质或钛金网格上植入急性分离或培养的细胞（图1，Mahamid等人，2019）在后续步骤中，钛金属和二氧化硅似乎更加坚硬而且稳定，无需额外添加碳层（Toro-Nahuelpan 2019） 网格通过Poly-L-Lysin或纤连蛋白（Fibronectin）实现生物激活，胰蛋白酶解离细胞在前一晚植入，以便在后续步骤中附着在碳层表面（Mahamid等人，2019）。 图1：采用12纳米厚多孔二氧化硅膜（R 1.2/20，即孔径1.2微米，间距20微米）的3毫米EM金质（Au）网格的反射图像拼接图。HeLa细胞已经植入并玻璃化。实心箭头：定位用的中心标记；空心箭头：聚焦离子束进入的切片槽；虚线箭头：空的网格方格。一个网格方格的边长：90微米。 添加微型图案 为进入细胞样品以成功实现FIB切片并在冷冻TEM中开展后续分析，必须确保相关细胞位于网格方格的中心位置或其附近。但细胞喜欢在网格条上生长或者集簇生长，因此不适合进行FIB切片和电子透射分析。为了克服这一挑战，微型图案技术允许用户控制细胞在碳膜（图2）上的位置和分布，提高相关工作流程的可靠性。 网格表面涂有聚乙二醇（PEG），可防止生物材料附着。利用紫外激光移除该涂层，即可对细胞的黏附进行针对性控制，保证FIB切片以及TEM的可操作性（Toro-Nahuelpan 2019）。此外，可以创建特定图案，从而影响整个细胞结构并且有助于使用冷冻电子显微镜研究生物力学现象。 图2：有/无微型图案的细胞分布情况左图：分布不均的细胞（小鼠A9成纤维细胞，使用Alexa Fluor 488 Phalloidin标记，以显示纤维状肌动蛋白）。右图：网格方格中心定位精确的细胞，可进行FIB（成纤维细胞黏附在纤维蛋白原微型图案表面；图片由Alvéole与德国汉堡CSSB中心教授Kay Grünewald博士共同提供。） 投入冷冻 为在固定用于电子显微镜检查的同时确保样品接近原生状态，细胞必须极速冷冻，以免产生破坏性的冰晶。这个过程称为玻璃化，因为冰片变成无结晶的玻璃状（玻璃体） 为让样品细胞达到这种效果，网格必须快速投浸到适当的冷冻剂（通常为乙烷，或者乙烷和丙烷）中。1981年，Jacques Dubochet发表了首个手动吸液和投入冷冻方法，该方法仍获广泛使用以获取出色的结果（Dubochet, J.以及McDowall, A. W.，1981）。 在投入冷冻之前，必须去除多余的液体。标准技术是使用滤纸实现受控吸液（图3，Dubochet, J等人，1982；Bellare等人，1988；Frederik, P. M.等人，1989）。 图3：在投入冷冻前，通过吸液处理对多余液体进行受控移除。使用镊子固定网格，并通过单独步骤将吸液纸移向网格。吸液传感器可以自动并反复执行该过程。 市面上有多种不同的吸液设备，例如用于自动吸液和投入冷冻的Leica EM GP2。根据不同样品类型的多种需求，可以使用多种涉及吸液步骤的样品制备方案（另见此处）。 冷冻状况下的存储、装载和转移 玻璃化之后，样品必须在整个工作流程期间处于冷冻状况下。因此，必须对从存储到转移至不同成像系统的所有步骤进行冷冻处理，以免样品析晶和/或污染这尤其困难，因为这种低温冷冻样品会像磁铁一样吸引附近的湿气和灰尘。研究人员和制造商付出巨大的努力来开发并提供解决方案，以便在工作流程的不同步骤中保证样品安全。 样品通常以四个为一组存储在网格盒内，而网格盒又保存在大型液氮（LN2）罐中的Falcon多孔试管中。还可以使用更为复杂的冰球系统。 转移并装载到样品架时，通常使用液态氮（LN2）。不幸的是，LN2往往会在一段时间后，因为空气中的水分而产生结晶冰污染。在转移时，这些冰晶可能会附着到网格上，干扰随后的切片和成像过程。此外，LN2内部的能见度很低，因为它在不断移动，而且始终会有条纹。 因此，最好在LN2上部的气相部分装载并转移样品以保持冷冻条件，同时为装载步骤（图4）提供出色的可见性。 徕卡显微系统在提供GN2（气态氮）装载和转移设备方面拥有30多年的悠久历史。新的冷冻显微镜套件就在这些经验的基础上开发而成，同时融合众多客户的反馈意见打造出先进的转移舱和夹具系统。 图4：在冷冻显微镜套件转移舱的GN2（气态氮）环境中装载网格。转移舱的可见度在冷冻条件下不受干扰。 检查样品质量和靶分布 在冷冻工作流程中，一般而言，EM操作时间尤其宝贵，因此对样品进行早期质量检查至关重要。许多因素会关系到样品能否转移到下一个工作流程步骤，包括碳箔的结构完整性、玻璃化的质量（包括冰层的厚度及其分布）、目标细胞的存在、分布和可及性，以及目标结构的存在和定位。 所有这些参数均可通过基于相机的冷冻光学显微镜（例如THUNDER Imager EM Cryo-CLEM）或使用STELLARIS冷冻共聚焦显微镜上的相机模式来检查（图5）。 透射模式显示网格、箔膜和细胞质量，反射图像显示网格表面，尤其是呈现玻璃化质量和冰层厚度，而荧光图像可以提供有关不同靶蛋白的表达水平及其分布情况的信息。 图5：不同模式呈现出网格的完整性以及靶分布。A——网格表面的反射图像可以显示碳膜或二氧化硅层的缺陷以及冰层的厚度。B——绿色荧光（线粒体）。C——液滴分布以实现高精度关联D——通过Hoechst标记的细胞核E——所有模式的叠加图像细胞由德国海德堡欧洲分子生物学实验室（EMBL）Mahamid Group的Ievgeniia Zagoriy友情提供。一个网格方格的边长：90微米。 在LAS X Coral Cryo软件工作流程中，用户可以在引导下，通过不同图像模式对整个网格自动创建清晰的合焦概览图像。 标记标志点、薄片点以及液滴中心 为了关联冷冻LM（光学显微镜）的3D图像以及后续的冷冻FIB-SEM/TEM图像，首先需要获取网格的概览图像以便大致对齐两种模式的图像（图6）。这里，反射图像非常重要，因为它们类似于SEM图像，但也可以使用透射图像。中心标记以及其他标志点（例如碳层中的缺陷）有助于快速定位并对齐概览图。 图6：以不同模式获取整个网格的合焦概览图像，用于识别网格缺陷、对齐标记和靶分布。中心标记用实心箭头表示，二氧化硅层中的主要缺陷用空心箭头突出显示。HeLa细胞由德国海德堡欧洲分子生物学实验室（EMBL）Mahamid Group的Ievgeniia Zagoriy友情提供。蓝色 – Hoechst染料，细胞核；绿色 — 线粒体绿色荧光探针，线粒体；红色 - 深红色液滴和Bodipy荧光染料，脂滴。一个网格方格的边长：90微米。完整网格直径：3毫米。 其次，需要超分辨率的共聚焦3D图像。这些图像堆栈用于在潜在薄片位置的范围内执行高精度关联。完成概览图对齐后，可以找到3D共聚焦堆栈的正确位置以便后续进行高精度关联这样做的前提是必须提供图像相对于概览图以及相对于彼此的位置。这就是Coral Cryo软件工作流程之后的处理步骤（图7）。 图7：相机概览图像与共聚焦Z-堆栈相机和共聚焦图像的组合含有XY坐标位置，因此可以匹配。所有图像都包含在Coral Cryo软件工作流程期间创建的相关项目文件夹中。HeLa细胞由德国海德堡欧洲分子生物学实验室（EMBL）Mahamid Group的Ievgeniia Zagoriy友情提供。蓝色 – Hoechst染料，细胞核；绿色 — 线粒体绿色荧光探针，线粒体；红色 - 深红色液滴和Bodipy荧光染料，脂滴。一个网格方格的边长：90微米。完整网格直径：3毫米。 必须组合相机概览图像和超分辨率3D图像以检索靶区位置并在FIB-SEM上定义切片位置。这个步骤非常重要，因为在标准FIB-SEM中，无法看到荧光以及相应的靶区点位。 EM（电子显微镜）制造商近期研发出一种集成了FIB-SEM功能的荧光显微镜，可以作为在切片过程中通过检查荧光来提高工作流程的可靠性和准确性的一种绝佳选择。不过，这些系统并不具备必要的分辨率以及采集模式的灵活性，无法像单独的共聚焦系统那样实现精确的3D定位。 如何关联并检索薄片位置 作为常用的最低标准，研究人员使用LM图像的屏幕截图在EM上检索靶区的XY坐标。不幸的是，并排比较图像不仅费力耗时而且很容易出错，因此并不可靠。身为工作流程提供商，徕卡显微系统致力于通过THUNDER Imager EM Cryo-CLEM来改善这种情况。研究人员可以在图像上定位标志点和靶区标记，然后以开放EM格式的完整坐标集导出。首先，这个流程适用于2D图像，因此合乎逻辑的下一步骤就是提高分辨率并将坐标系扩展到3D坐标。 对于高精度关联和3D定位，目前广泛采用的是基于液滴的方法（Alegretti等人，2020；Klumpe等人，2021年；Bieber, A.，Capitanio, C等人，2021）液滴通常在玻璃化之前添加到细胞中，可在LM和EM中观察到，用于通过XYZ坐标对齐图像堆栈，作为图像数据相关性的基础，从而正确定位FIB切片窗口（图8）。 典型液滴的尺寸为1微米，完全呈球形，这使其中心坐标能够进行亚衍射拟合。通过SEM中的背散射电子，可以更清晰地观察到含有金属的微滴，从而将它们与大小相似的冰晶区分开来。优先选择液滴，使其荧光发射不同于实际靶的荧光发射，以便能够更好地分辨。 图8：3D共聚焦图像（左）和俯视SEM图像（右）的最大投影。荧光液滴（1微米）在两种模式中均可以观察到，因此可以用于对齐数据。SEM图像细胞由德国海德堡欧洲分子生物学实验室（EMBL）Mahamid Group的Herman K. H. Fung和Ievgeniia Zagoriy友情提供。一个网格方格的边长：90微米。 要使用来自冷冻LM和FIB-SEM的3D数据，在冷冻LM的引导下，进行薄片制备，可以使用一款开源软件（3D关联工具箱，简称3DCT，Jan Arnold等人，2016）。 将冷冻LM图像载入到在FIB-SEM上运行的该软件中。二维LM概览图和SEM图像之间的三点关联用于初步定位。之后，使用离子束获取相关视场，并手动点击LM堆栈和FIB图像中的相同液滴图10显示了一张LM图像和一张FIB图像，其中的靶区点位以及液滴可以在定位软件中重现其排列组合。 图9：在LM和FIB图像中关联标记。左图：点击观察结构周围的液滴，并在3D图像中执行质心定义（白圈中的绿点）计算得到的位置随后投影到FIB图像（右图）上根据液滴标记，计算目标结构的位置并标记到FIB图像中（红圈中的红点）。离子束图像由德国海德堡欧洲分子生物学实验室（EMBL）Mahamid Group的Herman K. H. Fung友情提供。比例尺：20微米。 该软件通过对X、Y、Z信号进行高斯拟合，精准确定液滴的中心。近期的改进增加了半自动液滴检测功能以及其他功能，从而更加方便地执行冷冻FIB工作流程。(SerialFIB, Klumpes等人，2021）。 在网格条上选择围绕最终目标结构的几处液滴，作为切片处理的坐标系。基本计算方法是考虑缩放、旋转以及平移之后的线性仿射变换最后，在LM图像中选择目标结构并叠加到FIB图像上。 根据目标结构的位置，就可以定位切片窗口(图10)。 图10：定位切片窗口左：离子束细胞图像，含有标记液滴和目标结构根据目标结构的计算位置，在所用FIB-SEM的切片软件中，交互定位上下切片窗口的位置（细薄条纹上方和下方的红色方块）。图像由德国海德堡欧洲分子生物学实验室（EMBL）Mahamid Group的Herman K. H. Fung友情提供。比例尺：20微米。 Coral Cryo工作流程具有哪些优势？ Coral Cryo软件工作流程旨在为基于液滴的靶区定位工作流程提供支持。它可以提供创建合焦相机概览图像所需的成像作业（图6和图7）。所有必要的自动对焦功能均可以正确调整并分配，并且可以标记潜在薄片位置，同时能够在定义的位置执行超分辨率共聚焦Z-堆栈。 在定位管理器（图11）中，可以确定所有必要的坐标标记，并且以开放格式（*.xml）提供。此类图像会自动保存，其数据格式可以导入任何FIB-SEM软件。 图11：Coral Cryo软件模块标记点、薄片和液滴标记均可以在软件工作流程中定义。反射图像中细胞的顶部和底部坐标值可以作为在FIB SEM中正确计算靶区3D位置的额外参考。本文前述部分图像中的相同细胞经过突出显示，用于标记定义。 对齐标记用于使用相机概览图像对标记点进行初步的粗略对齐。薄片标记具有双重用途：作为进行超分辨率共聚焦3D扫描的位置标记，或者在图像采集后，作为靶结构的精确3D标记。亚像素插值确保该阶段可以在3D图像内进行高精度定位。最后，插值方法还用于标记液滴坐标，以便在FIB-SEM上进行后续液滴关联。 冷冻FIB切片 进行必要的关联并设置切片窗口，薄片位置通常会粗略切薄至大约1微米，随后进行最终的抛光步骤以达到电子透明（图12）。 图12：目标薄片的离子束图像以及SEM俯视图图像由德国海德堡欧洲分子生物学实验室（EMBL）Mahamid Group的Herman K. H. Fung友情提供。比例尺：10微米。 采用两步方法的原因在于冰污染和/或切片材料可能会沉积在薄片上。为避免在最终薄片上发生冰污染，建议采用快速抛光工艺（Schaffer M.等人，2017）。还可以采用开源的商业软件，以自动方式进行切片。 冷冻透射电子显微镜 进行冷冻FIB切片之后，含有薄片的网格转移至冷冻TEM，通过对网格（连同薄片）逐渐倾斜，采集一系列断层扫描图像。图像经过计算处理以重建所记录体积的3D断层扫描图像。通过对样品的多个图像取平均值，可以降低固有噪点，从而对蛋白质或蛋白质复合物等颗粒获得更高分辨率的结构。这种处理方式称为亚断层图像平均（Wan和Briggs，2016；Zhang 2019）。从概念上说，这相当于通过单颗粒成像（SPA），在原位实现对大分子的亚纳米分辨率。 总 结 本文旨在表明冷冻共聚焦显微镜是冷冻工作流程中的一个重要组成部分，用于评估EM网格上玻璃化样品的质量和靶分布。在冷冻条件下记录的高分辨率共聚焦数据使科学家能够在3D荧光下识别目标结构。此外，3D体积可作为相关方法的参考，以便在FIB-SEM中检索靶结构进行切片，然后在冷冻TEM中进行电子断层扫描，以获得靶区的亚纳米分辨率图像。 Coral Cryo工作流程搭配新的共聚焦平台STELLARIS，再加上Coral Cryo软件，可以帮助新手用户创建网格概览图像、超分辨率3D图像以及精确的坐标标记，为后续的FIB切片和冷冻电子断层扫描奠定坚实基础。 参考文献：（上下滑动查看更多） 1.Allegretti M, Zimmerli CE, Rantos V, Wilfling F, Ronchi P, Fung HKH, Lee CW, Hagen W, Turoňová B, Karius K, Börmel M, Zhang X, Müller CW, Schwab Y, Mahamid J, Pfander B, Kosinski J, Beck M.: In-cell architecture of the nuclear pore and snapshots of its turnover. Nature. 2020 Oct 586(7831):796-800. doi: 10.1038/s41586-020-2670-5. Epub 2020 Sep 2. PMID: 32879490. 2.Arnold, J., Mahamid, J., Lucic, V., de Marco, A., Fernandez, J., Laugks, T., Mayer, T., Hyman, A. A., Baumeister, W., Plitzko, J. M., Biophysical Journal, Vol. 110, Feb. 2016, pp 860-869. 3.Bellare, J. R., Davis, H. T., Scriven, L. E. & Talmon, Y.: Controlled environment vitrification system: an improved sample preparation technique. J. Electron Microsc. Tech. 10, 87–111 (1988). 4.Bieber, A., Capitanio, C., Wilfling, F., Plitzko, J., Erdmann, P.S.: Sample Preparation by 3D-Correlative Focused Ion Beam Milling for High-Resolution Cryo--Electron Tomography. J. Vis.Exp. (176), e62886, doi:10.3791/62886 (2021). 5.Dubochet, J. & McDowall, A. W.: Vitrification of pure water for electron microscopy. J. Microsin cryo-electron tomography and subtomogram averaging and classification. Curr Opin Struct Biol. 2019 Oct 58:249-258. Doi: 10.1016/j.sbi.2019.05.021. 相关产品 UC Enuity 超薄切片机 徕卡显微咨询电话：400-630-7761 关于徕卡显微系统 徕卡显微系统的历史最早可追溯到19世纪，作为德国著名的光学制造企业，徕卡显微成像系统拥有170余年显微镜生产历史，逐步发展成为显微成像系统行业的领先的厂商之一。徕卡显微成像系统一贯注重产品研发和最新技术应用，并保证产品质量一直走在显微镜制造行业的前列。

2021年3月，先临三维正式发布SHINING3D Design高端三维设计软件（先临三维CAD），这是先临三维推出的一款自有品牌工业软件产品。SHINING3D Design智能易用高效建模，覆盖产品设计全流程SHINING3D Design（先临三维CAD）由先临三维发布，是一款面向产品设计的3D软件，其采用Siemens Parasolid内核和Solid Edge平台，能够高效创建和修改产品的3D数字模型。SHINING3D Design作为一款易于使用的软件工具产品组合，可轻松应对3D设计、仿真、制造、数据管理等产品开发流程的各个方面，提高产品设计效率、加快产品开发速度。 作为一款高端的产品三维设计软件，SHINING3D Design采用了国际主流CAD建模与仿真技术，并从实际应用角度出发，拥有强大的功能： 1、具有多种建模方式，并根据特定应用场景进行软件工具包的开发；2、支持主流CAD软件设计数据的批量迁移；3、可无缝对接西门子TeamCenter等主流PLM软件系统；4、拥有有限元仿真模块可验证零件和装配设计；5、支持3D扫描数据的逆向工程设计；6、提供在线数据库给予设计师更多的参考等。 “总体来说，当前国内很多基础工业设计软件基本上都是国外的品牌，随着现在国际上对科技输出的限制，我们国内的企业在使用这些软件的时候受到了一定的影响。随着制造业数字化和智能化大潮的演进，面向产品开发的数字化设计软件愈发重要，我们就想推出这样一款工业软件，让用户能够拥有更多的应用自主权，缓解国外品牌对特殊产业在软件应用需求上的掣肘。 同时，我们在设计SHINING3D Design时，很关注的一点，就是性价比，总体来说，同等功能的国外CAD的软件比较昂贵，对我们很多制造业用户来说，使用成本很高。我们想通过SHINING3D Design的普及应用，能够让更多国内企业在承担较少成本的情况下，能够享受与SolidWorks，Solid Edge等主流CAD和仿真软件相近的功能与应用体验。同时，我们也关注到软件的学习成本，力求简单的操作体验，轻松上手，多方面降低企业的设计门槛。”——先临三维数字系统总经理-周青 SHINING3D Design（先临三维CAD）高端三维设计软件，自有品牌+独立发布软件授权、采用国际主流建模与仿真技术、以及具有普惠型高性价比特征，将为国内的工业设计等领域加入新的软件工具选项。 同时，SHINING3D Design的发布，也深化了先临三维的3D数字化技术方案，进一步丰富“从3D数字化到智能设计到3D打印直接制造”的系统解决方案，帮助用户实现“从产品概念-3D数字模型创建（设计）-3D制造”的产品创造流程和“从产品实物-高质量3D数字模型获取-智能设计-3D打印”的微创新或二次创新。先临三维也将持续努力，以更加优良的产品、解决方案持续推进高精度3D数字化技术的普及化应用。扫描二维码 申请试用

世界首台动态三维彩色粒度粒形分析仪发布会在中国上海举行 　　仪器信息网讯 2014年10月14日上午，值第十二届中国国际粉体加工/散料输送展览会(IPB 2014)之际, 美国康塔仪器公司在上海国际展览中心举办了新闻发布会，宣布世界首台动态三维彩色粒度粒形分析仪MORPHO 3D问世。 新闻发布会现场 　　过去，观察样品颗粒的全貌是依靠显微镜，对极少量颗粒进行拍照存档，但如何对颗粒的粒形进行科学的定量，一直是困扰科学家的课题。近年来，随着微电子技术渗入到各个科学领域，图像法粒度粒形分析仪应运而生，因其测量的随机性、统计性和直观性等特点，被公认为是测定结果与实际粒度分布吻合最好的测试技术。 　　然而，常规的图像法粒度粒形分析仪只能测得颗粒的长度和宽度，不能测量厚度，已无法满足日新月异的工业科技对同样粒径的颗粒进行属性区分要求。 　　鉴于此，比利时欧奇奥(Occhio)仪器公司经过十余年探索，成功推出了世界首台动态三维彩色粒度粒形分析仪MORPHO 3D，不仅可实现颗粒长度、宽度和厚度的三维测量，还可进行彩色成像。 欧奇奥公司海外销售总监杰罗姆&bull 萨巴蒂尔(Jerome SABATHIER) 　　杰罗姆&bull 萨巴蒂尔介绍说，MORPHO 3D突破性地采用了两部呈90度角的相机由样品正上方和左侧采集数据的技术，以及欧奇奥专利皮带输送技术，首次实现了颗粒三维信息的真实获取，再结合欧奇奥公司的&ldquo 骄子&rdquo (Callisto)3D彩色分析软件，可用于分析非球形颗粒如小球、谷物、药片、玉米、化肥、大米等的粒度及厚度 其彩色分析功能还可以呈现颗粒颜色，并根据颗粒的不同颜色分析每种颗粒群所占比例。同时，其新型及独特的样品分散器能够将一个个颗粒完全分散开，从而保证颗粒之间无干扰采集数据 样品传送带可以将颗粒保持在同一位置，从而得到真实颗粒粒度及厚度即颗粒的三维数据。 MORPHO 3D动态三维彩色粒度粒形分析仪 从左到右依次为：3D成像分析仪原型机、专利螺旋式干法分散器、动态粒度粒形实时显示 　　作为欧奇奥公司的战略合作伙伴和中国总代理，美国康塔仪器公司特别将这款创新型颗粒粒度粒形分析仪推向中国市场，希望能够为中国客户打造出材料颗粒特性表征现代化与全方位解决之道。 美国康塔仪器公司中国区经理、首席代表杨正红 　　杨正红表示：&ldquo 正如上世纪90年代末激光粒度分析仪逐渐取代沉降法分析一样，颗粒分析领域正在迎来一个新的时代。目前，国内的混凝土等行业对3D分析有着迫切的需求，因此，MORPHO 3D可以适时、及时地满足这种需求，我们希望越来越多的科研人员和工程师能够关注到MORPHO 3D动态三维彩色粒度粒形分析仪。&rdquo 由MORPHO 3D 捕捉到的颗粒成像效果 　　会上，与会者对MORPHO 3D动态三维彩色粒度粒形分析仪产生了极大的兴趣，纷纷就该新品的性能特点与应用领域提问，杰罗姆&bull 萨巴蒂尔现场回答了与会者的疑问。 　　后记： 　　会后，美国康塔仪器公司中国区经理、首席代表杨正红受仪器信息网编辑邀请，专门撰写了一篇内容详实的图像颗粒测试技术约稿，内容包括不同颗粒测试方法的优缺点、图像颗粒分析法发展历史与优势，以及MORPHO 3D的性能特点及应用领域等。在此，仪器信息网特别将约稿全文呈上，以飨读者。 　　点击下载：杨正红-图像颗粒测试技术约稿全文 编辑：刘玉兰

三维多细胞类球体（肿瘤球、微球、类器官）可以帮助我们在临床前药物筛选阶段更好地预测多种候选药物的潜在作用。但是，相较于二维单层培养细胞，采用三维培养细胞模型系统进行检测分析则更具挑战性。一起来看看珀金埃尔默是如何分析3D微组织球三维体积与分区的吧！3D微组织球的制备和成像过程使用 CellCarrier Spheroid ULA 96 孔微孔板制备细胞球在CellCarrier Spheroid表面极低吸附力96孔微孔板（珀金埃尔默公司，货号6055330）中接种 HeLa 细胞，细胞浓度分别为1.25E3、2.5E3与5E3。48小时后，以3.7%甲醇固定，再用DRAQ5™ 染料对胞核染色。如前文所述，用磷酸化组蛋白H3抗体（西格玛奥德里奇公司，货号H9908）和Alexa 546二抗体（美国生命技术公司，货号A11081）联合标记有丝分裂细胞。为达到快速成像的需求，本实验应用长工作距离物镜，使用表面低吸附力的U形96孔板直接成像。对于高分辨率深度成像试验，本实验将细胞球转入兼容高质量成像CellCarrier 384孔超微孔板（珀金埃尔默公司，货号6057300），然后利用ScaleA2试剂进行透明化处理。 “预扫描（PreciScan）”功能大大缩短图像采集时间并减小数据量研究人员利用Harmony软件的“预扫描（PreciScan）”功能扫描拍摄所有细胞球的图像。“预扫描（PreciScan）”是一项智能图像采集功能，它可以智能识别确定各孔内目标细胞的x/y坐标位置。通过低倍预扫描、智能联机分析和高倍再扫描，生成目标细胞的高分辨率图像。再扫描可以包含z-stack多层扫描和 / 或时间序列扫描。“预扫描（PreciScan）”功能有效节省了测量和分析时间并减小了数据储存空间（例如，使用20x物镜对在384孔微孔板内培养的细胞球进行观察分析时，预扫描可帮助减少25倍的分析时间和数据储存空间；而使用40x物镜观察时，可减少100倍的分析时间和数据储存空间），Operetta CLS与Opera Phenix系统都配置有这一功能。利用水浸物镜与光透明化技术优化成像深度使用水浸物镜，大大提高了成像质量，特别是提升了Z轴分辨率。此外，光透明化处理进一步改善了成像深度。光透明化处理不仅提高了样品内指标的均一性，而且减少了光散射和光学像差。在此基础上，采用长波长染色（如可行）也有利于减少光散射并提高透光率，使更多的激光照射在3D样品上。因此，可显著提升成像深度和信号检测效率。3D微组织球重构与分析生成三维或 XYZ 轴图像生成三维样品的 XYZ 轴或三维图像；在三维空间中变换样品图像——旋转、缩放或平移；导出视频——三维重建或涵盖多层平面视图的视频。定位细胞球与胞核使用“定位图像区域（Find Image Region）”功能定位整个细胞球；采用局部光强阈值进行 Z 轴光衰减补偿；选用一种“定位胞核（Find Nuclei）”方法——专门用于 3D 图像胞核分割。计算细胞球与胞核三维指标使用“计算形态特性参数（Calculate Morphology Properties）”工具分析细胞球和球体内单细胞的三维形态特征。胞球体积[μm3]球度[-]覆盖面积[μm3]细胞球高度[μm]155902000.7780314286定位有丝分裂细胞使用“定位胞核（Find Nuclei）”功能，根据局部光强阈值定位有丝分裂、 pHH3 阳性细胞；使用“裁剪区（Clip Box）”功能生成剖视图，从内部（右侧）观察细胞球。使用“裁剪区（Clip Box）”工具生成剖视图进行细胞分区，分析有丝分裂细胞分布情况计算出每个胞核到细胞球边界的最短距离；使用“选择区域”和“选择细胞群”功能，将胞核分成不同区域。可随意调整区域宽度；分析每个区域有丝分裂细胞数量和空间分布差异，得到各种不同的分析数据（例如，细胞形态参数）。使用“裁剪区（Clip Box）”工具生成剖视图基于Harmony4.8软件的整体成像细胞球三维分析方法我们可以检测到细胞球整体的形态学特征和细胞球同心区单细胞特性。采用DRAQ5™ 染料（红色）和pHH3抗体（橙色）标记细胞球，然后用ScaleA2试剂进行光透明化处理5天。使用Opera Phenix或Operetta CLS系统装配的20x水浸物镜（数值孔径1.0）和间距为1μm的 z-stack模块（z轴扫描高度：300μm）记录共聚焦三维图像。Opera Phenix系统的3D成像质量最佳。经实验发现，Operetta CLS系统在被测HeLa细胞球的成像深度和胞核检测性能方面与之不相上下。此处第4和第5步骤操作仅以Opera Phenix系统成像展示，Operetta CLS系统成像效果与之相当。参考文献1. Kriston-Vizi, J., Flotow, H. (2017). Getting the whole picture: high content screening using three-dimensional cellular model systems and whole animal assays. Cytometry, 91: 152–159. doi:10.1002/cyto.a.229072. User’ s Guide to Cell Carrier Spheroid ULA microplates. PerkinElmer.3. Smyrek, I., Stelzer, EH. (2017) Quantitative three-dimensional evaluation of immunofluorescence staining for large whole mount spheroids with light sheet microscopy. Biomed Opt Express, 8(2): 484-499. doi: 10.1364/ BOE.8.0004844. Hama, H., Kurakowa, H., Kawano, H. Ando, R., Shimogori, T., Noda, H., Fukami, K., Sakaue-Sawano, A., Miyawaki, A. (2011). Scale: a chemical approach for fluorescence imaging and reconstruction of transparent mouse brain. Nature Neuroscience, vol. 14: 1481–1488. doi.org/10.1038/nn.29285. Five top tips for a successful high-content screening assay using a 3D cell model system. PerkinElmer Brief.6. Letzsch, S., Boettcher, K., Schreiner, A. (2018). Clearing strategies for 3D Spheroids. PerkinElmer Technical Note.7. Boettcher, K., Schreiner, A. (2016). The benefits of automated water immersion lenses for high-content screening. PerkinElmer Technical Note.关于珀金埃尔默：珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案，助力科学家、研究人员和临床医生解决最棘手的科学和医疗难题。凭借深厚的市场了解和技术专长，我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在全球，我们拥有12500名专业技术人员，服务于150多个国家，时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭，改善人类生活质量。2018年，珀金埃尔默年营收达到约28亿美元，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。了解更多有关珀金埃尔默的信息，请访问www.perkinelmer.com.cn。

近期，中国科学院生物物理研究所研究员李栋课题组、牛津大学教授Marco Fritzsche课题组和伦敦大学学院博士后Emad Moeendarbary课题组合作，在Nature Communications上，同期发表题为Astigmatic traction force microscopy (aTFM)和Two-dimensional TIRF-SIM-traction force microscopy (2D TIRF-SIM-TFM)的研究论文。研究人员提出了两种新型生物力显微成像方法：像散牵引力结构光照明超分辨显微镜（aTFM-SIM）和二维全反射结构光超分辨牵引力显微镜（2D TIRF-SIM-TFM），可对细胞生命活动过程中与周围环境的相互作用力进行二维或三维、高速、长时程、超分辨率观测，并利用这两种技术研究了大鼠嗜碱细胞白血病（RBL）细胞免疫激活和哺乳动物细胞迁移等过程中的作用力，以及其与细胞内微丝骨架动态形变的关联。生物力学（mechanobiology）是研究生命活动中相关力学特性的学科。细胞的生物力学特性与生命活动的一些功能相关，如肿瘤免疫过程、器官的衰老、皮肤和伤口愈合、血管形成、淋巴功能、骨骼、神经元和眼睛活动等生命过程。这些微观力学过程通常发生在亚微米、皮牛和亚秒尺度。牵引力显微镜（traction force microscopy）是最广泛应用于生物力学研究的技术之一，其利用弹性物质表面的荧光微球探针观测细胞和弹性物质互作过程中的微观作用力。然而，传统的牵引力显微镜受限于获取微球位移的精度和速度，只能以稀疏的荧光微球作为探针进行慢速的微米尺度二维观测，应用范围受限。针对传统牵引力显微镜只能二维观测的缺点，基于李栋课题组开发的三维结构光超分辨显微镜（3D-SIM）对荧光微球探针和生物样品进行超分辨观测，高精度确定荧光微球的三维位置，李栋和Marco Fritzsche团队合作，已开发完成第一代三维牵引力显微镜（3D-SIM-TFM，Nano Letters，2019, 19(7): 4427-4434）。由于3D-SIM-TFM通过多层扫描得到微球的三维位置坐标，三维生物力测量的速度依仍受限。针对该问题，研究团队提出基于柱透镜像散的力追踪显微成像方法aTFM-SIM（图1）。aTFM-SIM无需机械扫描仅单次曝光即可高精度追踪荧光微球探针的三维位置，从而计算出细胞表面三维作用力分布。aTFM-SIM的时间分辨率和轴向力追踪精度比3D-SIM-TFM分别提高5倍和10倍。研究团队进一步利用aTFM-SIM以高时、空和力精度观测了RBL细胞的免疫反应过程（图2），以及宫颈癌细胞（HeLa）的贴壁伸展过程。aTFM-SIM可有效研究微米尺度、秒量级和几十皮牛大小微观力学互作过程，但是生命活动过程中也存在大量更快速和更微小的微观力学作用，并且使用二维成像也能观测部分生命活动过程。为了进一步提升观测的时空精度，研究人员使用全反射结构光超分辨显微镜（TIRF-SIM）和牵引力显微镜相结合的方式，开发出2D-TIRF-SIM-TFM显微成像方法；利用粒子图像测速（PIV）算法取代传统的单颗粒追踪算法分析荧光微球探针的位移，可分析更密集的荧光微球探针，微球密度提升15~20倍，最终可有效探测几十纳米尺度、亚秒量级和皮牛大小的微观力学互作。和传统牵引力显微镜相比，2D-TIRF-SIM-TFM的空间和时间分辨率分别提升2倍和10倍以上。研究人员观测发现，2D-TIRF-SIM-TFM可有效解析原代鲑鱼角质细胞迁徙过程中的类旋涡状动态互作，而传统牵引力显微镜却不能（图3）。论文1（aTFM-SIM）的共同通讯作者为Emad Moeendarbary、李栋和Marco Fritzsche，生物物理所副研究员李迪、牛津大学博士后Huw Colin-York和博士生Liliana Barbieri、伦敦大学学院博士后Yousef Javanmardi为论文的共同第一作者，生物物理所博士后郭玉婷为论文第二作者。论文2（2D-TIRF-SIM-TFM）的共同通讯作者为李栋和Marco Fritzsche，牛津大学博士生Liliana Barbieri、博士后Huw Colin-York和博士后Kseniya Korobchevskaya为论文的共同第一作者，李迪为论文第二作者。研究工作得到国家自然科学基金委、科学技术部、中科院、中国博士后科学基金的资助。　　论文链接：1、2图1.aTFM-SIM生物力测量方法示意图图2.aTFM-SIM活细胞成像观测RBL细胞免疫反应过程中的生物力，及其与微丝动态形变的关联图3.原代鲑鱼角质细胞迁徙过程中的微小位移的观测结果，2D-TIRF-SIM能清晰观测到旋涡状的作用力产生过程

近日，思看科技为中国空间站空间应用中心提供的三维扫描产品——SIMSCAN航天机成功进行梦天实验舱在轨实验，并将持续为中国空间站一系列科学实验研究提供高效、精准、稳定的非接触式三维测量服务。2022年10月31日，梦天实验舱搭载长征五号B遥四运载火箭，于文昌航天发射场顺利发射，并完成与空间站组合体交会对接，SIMSCAN航天机随梦天舱发射入轨，一道见证了中国航天这一里程碑式的时刻。梦天实验舱是组成中国空间站基本构型的三个舱段之一，由工作舱、载荷舱、货物气闸舱和资源舱组成，主要应用于开展空间科学和应用实验，是三舱中支持载荷能力最强的舱段，被誉为空间站实验“梦工场”，SIMSCAN航天机应用于梦天舱在轨实验，标志着思看科技SIMSCAN中国空间站项目圆满成功。SIMSCAN航天机中国空间站应用SIMSCAN航天机中国空间站应用从2018年初步接到中国空间站的三维测量需求，到2022年SIMSCAN 航天机发射入轨，再于2023年成功进行在轨实验，整整历时5年。SIMSCAN航天机原型期间我们不断打磨产品细节，优化产品性能，先后经过上百次仿真模拟测试，如动/静应力分析、模态分析、震动分析、热力分析、精度测试和稳定性验证等，以确保其在太空极端环境下的可靠性。项目攻克了一系列技术难题，最终在产品外形结构、重量尺寸、精度稳定性方面给出了圆满的解决方案。SIMSCAN航天机工效学评价SIMSCAN航天机将在空间站服务于各项科学实验，为实验结果提供精准的数据基础。三维扫描仪发射前打包路虽远行则将至，事虽难做则必成。历时5载，我们打磨出一款严格符合航天标准，并深受中国空间站专家认可的航天级3D扫描标杆产品。这一项目的成功，是思看科技蓄势笃行、突破创新的一大步，也是革新3D计量行业的一大步！一直以来，思看科技始终秉持着成为全球3D数字化领军品牌的愿景，以专业创新的企业价值观持续深耕三维视觉数字化领域，坚持高强度研发投入，打造出一系列具有竞争力的产品和解决方案。思看科技产品与解决方案已经广泛应用于航空航天、汽车制造、工程机械、能源重工、艺术文博、医疗健康等众多行业，致力于用高精度、高便携和智能化的产品与技术赋能智能制造企业数字化转型升级，加速推进企业智能化、自动化高质量发展。

近日，先临三维旗下品牌先临天远（专注于工业计量），重磅发布了一款集三目视觉、132线蓝色激光于一体的计量级3D扫描仪——FreeScan Trio三目激光手持三维扫描仪。新品采用自主研发的智能自定位技术，助力激光扫描正式进入无需粘贴标志点的全新时代。 FreeScan Trio提供98+26+7+1激光线组合，并配置3个500万像素高分辨率高性能工业相机。三目视觉与密集激光阵列两大硬件的升级，配合优化的软件算法，共同支撑起智能自定位技术。这让FreeScan Trio在高效模式下，无需借助外部定位装置，无需粘贴标志点，即可实现激光扫描，从而带来突破性的工作效率提升。 先临三维计量级产品技术主管俞百春表示，FreeScan Trio在高效模式下无需借助外部定位装置，不仅省去了繁琐的标志点粘贴步骤，还不需要光学跟踪、反向定位等系统的辅助。这一优势在处理大型工件时尤为明显。例如，对于整车车身的扫描而言，当传统的激光扫描仪还未完成标志点粘贴的预处理工作时，FreeScan Trio已经完整获取了车身数据。 值得一提的是，FreeScan Trio以其独特的三目视角结构为亮点，在行业中独树一帜。设备采用三个500万像素的工业相机进行摄影测量，无需编码点，即可轻松准确地确定三维空间位置。此外，三目视角的排列组合带来了更小的镜头夹角，大幅减少在扫描深孔和狭窄区域时可能出现的视觉盲区，从而提升了数据获取的完整性。 与此同时，FreeScan Trio作为FreeScan系列的旗舰产品，延续了该系列一贯“精益求精和突破创新”的产品基因，共打造“高效扫描/标准扫描/精细扫描/深孔扫描/摄影测量”五种测量模式，进一步拓宽了产品的适用范围。 就精度而言，FreeScan Trio保持了高精准度和高精密度（重复性精度稳定）的卓越性能。标准模式下，最高精度可达0.02mm，而在精细模式下更进一步提升至0.01mm。 作为一款突破性新品，先临天远FreeScan Trio注定成为工业制造新一轮生产力加速的助推器，通过精准测量助力精密制造，以高效率三维测量持续推动航空航天、汽车工业、重工机械、电子电器等行业高质量发展。 多年来，先临三维在高精度3D视觉领域持续深耕、不断创新。未来，先临三维将继续向集成化、模块化、智能化、无线传输、云端计算等方向持续技术创新，不断突破高精度3D视觉技术的应用边界，为更多领域的转型升级提速。

英格兰中部诺丁汉特伦特大学的专家们近日表示，他们正在研究世界上第一台分散增强三维X射线安全扫描仪，这种设备能够提供视频图像，对之前不可视的物体可进行详细扫描。该技术将有助于机场安全方面更快、更有效识别可疑包裹。 　　目前，机场采用的阴影技术不能对物体的前面、背面和中间进行检查。而计算机化轴向层面X射线摄影法(CAT)扫描仪能够形成物体的三维模型，但其体积过大、速度慢，而且维护费用昂贵。 　　该新型高科技扫描仪使用分散的X射线信号和高分辨率的三维X射线图像来对物体进行深度扫描，而且还能部分地围绕着物体旋转，从而看到它的周围及背后。扫描仪生成的彩色图像可以表示射线穿过物体的材料类型，进一步增加了探测及确定可能存在威胁物体的几率。 　　该大学科学技术学院的研究人员已经与英格兰南部贝德福德的格连菲尔德大学合作研发这个扫描仪项目，并联合申请了专利。研究小组还与英国内政部科技发展办公室和美国国土安全部就这一项目进行密切合作，因此又获得近100万英镑的研究经费。 　　诺丁汉特伦特大学应用图像科学教授保罗埃文斯说，这是一个能比目前使用的元素色彩集合技术更准确地识别某种物质的系统。每年，英国机场的机器操作人员要检查数百万的包裹，而这个信号增强后的扫描仪将极大地加快安检速度，几秒钟就可以扫描一件行李。它还能有助于降低错误警报的数量。 　　格连菲尔德大学材料科学与工程中心主任基斯罗格斯教授说：“目前此技术尚处于开发的早期阶段，希望以后不仅能在安全扫描中起作用，也能在医学影像中派上用场。”

日前，辽宁材料实验室首台大型仪器设备——三维原子探针开始进场安装调试。作为国内首台安装的最新型号LEAP 6000 XR三维原子探针，该设备最新使用了深紫外激光光源(Deep UV)，并实现同时向样品施加激光脉冲和电压脉冲，从而为材料晶界、相界、位错等复杂结构的三维元素分布研究提供更高灵敏度、更高通量的信号探测和技术支持。　　首台大型仪器的进场安装，标志着辽宁材料实验室重点打造的高端分析检测设备运行环境保障工程建设基本完成，具备了设备入场安装的条件，实验室分析测试中心即将进入“边建设、边运行”的新阶段。分析测试中心在为实验室各类科研活动提供体系完备、设施先进、运行可靠的分析测试服务的同时，还将面向政府、企事业单位、高等院校和科研机构等提供开放共享服务。

福建出入境检验检疫局18日宣布，Codamotion红外三维步态采集系统，在国家鞋类检测中心晋江实验室顺利安装并调试成功。 　　这是中国引进的首台Codamotion红外三维步态采集系统，它的调试成功使得国家鞋类检测中心成为海内外最先进的鞋类运动生物力学测试实验室之一。 　　该系统主要由9个红外摄像头采集器和26个红外主动发光标识点组成，通过红外摄像头采集器自动采集下肢各部位及鞋的运动学参数，包括位置、加速度、速度、动作时间、跳跃高度和长度、身体关节旋转、角度变化等参数，分析各种运动的动作特点、鞋和脚的运动特点以及鞋对下肢运动的影响。 　　随着人民生活水平和消费需求的提高，海内外市场对鞋类产品质量的要求越来越高，生产企业也越来越关注产品的功能性、舒适性。 　　国家鞋类检测中心表示，将充分利用现有的红外三维步态采集系统、3D脚型扫描系统、足底测力鞋垫、足底测力平板、模拟行走试验系统等先进的运动生物力学研究设备，深入开展鞋类运动生物力学应用研究，建立和完善运动鞋运动生物力学数据库及运动鞋舒适性能评价体系，引导运动鞋生产行业注重产品的研发设计及生产过程质量控制，提升产品科技含量，增加产品附加值，促进产业的升级换代，提高中国运动鞋制造行业的整体水平。

近日，中国科学院新疆生态与地理研究所三维X射线扫描成像系统采购项目发布中标公告，卡尔蔡司以US$1,031,000.00（折合人民币约697万元）中标。一、项目编号：OITC-G220300354（招标文件编号：OITC-G220300354）二、项目名称：中国科学院新疆生态与地理研究所三维X射线扫描成像系统采购项目三、中标（成交）信息供应商名称 货物名称 货物品牌 货物型号 货物数量 货物单价(元) 新疆汇意达进出口有限公司 三维X射线扫描成像系统 卡尔蔡司Xradia515 Versa 1台 US$1,031,000.00 四、招标技术规格1. 工作条件1.1 电源：380V和230V±10%，AC(交流)，50/60Hz1.2 环境温度：15-27℃（最优：18~21℃）1.3 相对湿度：20-80%2. 技术要求：*整机要求：提供的设备为成熟的型号和配置，不接受后期改造或定制开发。2.1 分辨率及成像架构#2.1.1 最高空间分辨率：最佳三维空间分辨率≤0.5μm；2.1.2 当X射线源距样品旋转轴50mm时的最佳空间分辨率≤1.0μm；2.1.3 最小可实现的体素（最大放大倍率下样品的体素大小）≤40nm；#2.1.4 系统必须采用几何+光学两级放大的架构，以满足我单位对大样品进行局部高分辨率的成像需求；#2.1.5 具备当X射线源距样本旋转轴50mm中心位置时的最佳空间分辨率≤1.0μm；（应以厂家官方发布或者第三方发布的国际文献中数据或结论为有效证明文件）；2.1.6 在不破坏样品的情况下直接对直径≥20mm样品（如植物秆茎、试管边缘或高分子材料等）的侧边缘位置（即样品的旋转半径和工作距离不小于20mm）实现体素分辨率（voxel size）≤1μm的清晰扫描三维成像。2.2 三维组织表征、重构及成像2.2.1 无损伤地对样品进行三维组织表征，可获得样品的三维组织形貌及不同角度、不同位置的虚拟二维切片组织形貌信息。不需制样或只需简单制备，不需真空观察环境，不会引入人为缺陷；2.2.2 利用吸收衬度原理和相位传播衬度原理，可以对包括高原子序数和低原子序数在内的各种材料都能获得高衬度图像；2.2.3 基于CUDA的GPU加速重构，由1600张投影重构1K×1K×1K图像时间≤2.1分钟；#2.2.4 支持纵向拼接技术，通过纵向拼接扫描结果获得更高视野的数据，数据重构及纵向拼接需集成在数据采集软件，数据采集-三维重构-纵向拼接自动化，不依赖第三方软件或者离线软件；2.2.5 具有支持宽视场模式的物镜探测器，具备更宽的视野。2.3 光源与滤波片*2.3.1 高能量微聚焦闭管透射式X射线源；2.3.2 最高电压≥160kV，最低电压≤30kV，电压在最低和最高之间连续可调；2.3.3 最大功率≥10W；2.3.4 Z轴可移动范围≥190 mm；2.3.5 X射线泄露≤1μSv/hr（距离设备外壳25mm以上处）；2.3.6 带有单过滤波片支架，12个适用于不同能量段扫描的滤波片。2.4 探测器2.4.1 能够实现二级放大的16bit噪声抑制闪烁体耦合探测器, 探测器能够实现≥2048×2048像素成像和三维重构；#2.4.2 具备1个大视场0.4X 物镜探测器，实现≥2048×2048像素成像和三维重构，支持宽视场模式；2.4.3 包含高对比度，低分辨率的4X物镜探测器；2.4.4 包含高对比度，高分辨率的20X 物镜探测器；2.4.5 包含高对比度，高分辨率的40X 物镜探测器；2.4.6 探测器可移动范围≥290mm。2.5 样品台及样品室2.5.1 全电脑控制高精度≥4轴马达样品台，具备超高的样品移动精度；2.5.2 样品台X轴运动范围≥45mm；Y轴运动范围≥95mm；Z轴运动范围≥45mm；2.5.3 样品台旋转运动范围：360度旋转；#2.5.4 样品台最大承重范围：≥25kg；2.5.5 样品台可承受样品尺寸范围：≥300mm；*2.5.6 样品室内配备可见光成像设备，通过电脑操作即可实现样品的扫描位置对中，并可实时监控舱室内样品情况。并且要确保系统整体运行安全和封闭性，不可为开窗设计，防止X射线辐射泄漏；#2.5.7 系统应具备智能防撞系统，可根据样品尺寸设定源和样品的范围，保障在实际成像过程中不会发生样品和源、探测器的碰撞损坏设备或样品。2.6 仪器控制与数据采集、重构、可视化及分析系统2.6.1 全数字化仪器控制，专业计算机控制工作站，应满足或优于以下配置：Microsoft Windows10 Pro 及以上操作系统、双8核 CPU、CUDA-enabled 3D GPU，硬盘容量≥12 TB、内存≥32GB、液晶显示器≥24寸，带可刻录式光驱；2.6.2 具备三维数据采集及控制软件，可实现三维断层扫描图像重构及3D视图；2.6.3 支持多种格式的CT数据和CT图像输入/输出，预览，裁剪以及格式转换；2.6.4 具有图像处理方法，实现数据图像、CT图像的降噪、锐化、增强等；2.6.5 具备自动拼接功能，具备可变曝光功能，具备导航式扫描功能；2.6.6 具备图像伪影校正等功能，确保采集图像的真实性；2.6.7 具有ROI选择功能，用户可根据需要选择区域进行局部重建；2.6.8 支持对ROI进行量化分析，可得到选定结构的体积占比、每个单元的体积、表面积、形状比、等效直径等信息；2.6.9 支持对三维数据体进行旋转、平移、缩放、斜切视图、亮度/对比度、伪彩色等操作；2.6.10 可实现标记点、标尺、角度、路径、箭头、区域（矩形/椭圆/多边形/自由绘制）、三点拟合圆等测量和标注操作；2.6.11 支持二维、三维图像不同分辨率图像的输出，且能导出二维图像序列、逐层动态视频和制作三维视频动画；2.6.12 使用阈值分割、2D笔刷进行图像分割，实现3D感兴趣区的提取或修改；2.6.13 可转化3D感兴趣区为mesh模型，支持显示效果调整和导出STL、PLY、OBJ、VTK、IVW格式文件，方便客户后续分析或逆向；2.6.14 可对量化结果进行筛选、编辑，导出文件。3. 安全防护3.1 辐射防护箱体（用于屏蔽X射线，防止泄露，保证人身安全）；#3.2 安全屏蔽室需采用铅钢全封闭，不能留有可视透明窗口，设备内部样品和工作情况通过机台内部可见光相机清晰观察；3.3 双联锁X射线安全门，紧急停止开关，设备运行过程中，任何可开启之处被外力开启时，X射线立即停止；3.4 经用户授权可开通远程预警性技术服务，系统可以通过网络传输将运行数据传递给生产厂商的售后部门，实现线上的设备状态监控。4. 附件及零配件4.1离线工作站：应满足或优于以下配置：Microsoft Windows10专业版操作系统、至强4210R处理器CPU、GeForce RTX2080Ti 11G显存 GPU，硬盘容量≥6 TB、内存≥128GB、液晶显示器≥23.8寸，带可刻录式光驱；4.2 标定球样品，1个；4.3 分辨率测试卡，1个；4.4 标准样品夹持器，1套；4.5 设备维护专用工具，1套；4.6 文档资料（设备操作手册、培训资料等）。

近日，中国科学院大连化学物理研究所公开招标，预算869万元采购1台高分辨三维重构X射线显微镜。招标项目详情如下：项目编号：OITC-G240270123项目名称：中国科学院大连化学物理研究所高分辨三维重构X射线显微镜采购项目预算金额：869万元（人民币）最高限价（如有）：869万元（人民币）采购需求：高分辨三维重构X射线显微镜 1 台/套 （允许进口产品）技术要求：1 分辨率及成像架构 ★1.1 最高空间分辨率：最佳三维空间分辨率≤0.5μm1.2 当 X 射线源距样品旋转轴 50mm 时的最佳空间分辨率≤1.0μm 1.3 最小可实现的体素（最大放大倍率下样品的体素大小）≤ 40 nm ★1.4 系统必须采用几何+光学两级放大的架构，以满足我单位对大样品进行局部高分辨率的成像需求。2 三维组织表征、重构及成像2.1 无损伤地对样品进行三维组织表征，可获得样品的三维组织形貌及不同角度、不同位置的虚拟二维切片组织形貌信息。不需制样或只需简单制备，不需真空观察环境，不会引入人为缺陷。 ★2.2 利用吸收衬度原理和相位传播衬度原理，可以对包括高原子序数和低原子序数在内的各种材料都能获得高衬度图像。 2.3 2000 张2k×2k投影重构图像数据（重构972 张Slice 图像）时间≤2.2分钟。2.4 支持纵向拼接技术，通过纵向拼接扫描结果获得更高视野的数据2.5 具备定位放大扫描功能2.6 具备样品移动自适应矫正、温度移动矫正、图像比对位移参照矫正等功能2.7 具备吸收衬度成像和基于边缘折射传播的相位衬度成像功能2.8 应具备硬件+软件的自动防撞机制, 可通过可见光扫描快速获取样品形状和实际轮廓，根据样品形状和轮廓，自动对源、探测器位置进行限位，以保证硬件和样品安全 。3 光源与滤波片★3.1 高能量微聚焦闭管透射式X射线源3.2 最高电压≥160kV，最低电压≤30kV，电压在最低和最高之间连续可调3.3 最大功率不小于25W3.4 Z轴可移动范围不小于190 mm 3.5 X射线泄露≤1μSv/hr（距离设备外壳25mm以上处）★3.6 带有单过滤波片支架，12个适用于不同能量段扫描的滤波片4 探测器4.1 能够实现二级放大的16 bit噪声抑制闪烁体耦合探测器, 探测器能够实现2048×2048以上的像素成像和三维重构★4.2 包含0.4X物镜探测器，实现2048×2048像素成像和三维重构4.3 包含高对比度，低分辨率的4X物镜探测器4.4 包含高对比度、高分辨率的20X物镜探测器4.5 探测器可移动范围不小于280mm★4.6 包含高分辨率40X物镜探测器5 样品台及样品室★5.1 全电脑控制高精度4轴马达样品台，具备超高的样品移动精度★5.2样品台X轴运动范围50mm；Y轴运动范围100mm；Z轴运动范围50mm 5.3 样品台旋转运动范围：360度旋转5.4 样品台最大承重范围：25kg5.5 样品台可承受样品尺寸范围：300mm★5.6 为了防止X 射线辐射泄漏、保护仪器操作人员，设备须采用全封闭式铅房设计，不能留有观察玻璃窗。样品室内配备可见光相机，确保操作人员无需通过观察玻璃窗即可监控和操作样品。5.7 配置原位台接口，可后期升级原位台。5.8 系统应具备智能防撞系统，可根据样品尺寸设定源和样品的范围，保障在实际成像过程中不会发生样品和源、探测器的碰撞损坏设备或样品。6 仪器控制与数据采集、重构、可视化及分析系统6.1 全数字化仪器控制，计算机控制工作站★6.2 具备三维数据采集及控制软件, 并提供1次免费升级服务。6.3 支持原始数据查看，图像标准特征显示（如亮度、对比度、放大等）、注释、测量6.4 可以进行基本图像测量，如图像计算、滤波等6.5具备快速三维数据重构软件6.6 具备三维数据可视化软件，展示三维重构结果，包括虚拟断层，着色、渲染、透视等，并实现基本分析功能和注释（3D Viewer）★6.7 专业的三维数据分析软件（一套）：可进行高级三维重构后视图展示与三维高级数据处理与分析包括定量分析与统计分布、切片配准与图像滤波、三维图像数据分割与特征提取、多模态融合与分析、三维模型生成与导出，几何特征计算等（如可以实现三维数据处理，对样品三维数据结果进行相分割，孔隙率计算，裂纹及孔的尺寸统计与空间分布）并且可与其它三维软件兼容, 厂家自带软件全部功能开放7 三维X射线显微镜控制主机（须内附三维X射线显微镜控制单元）Microsoft Windows10操作系统、符合或优于Dual Eight Core CPU 、 CUDA-enabled 3D GPU，12TB（3×4 TB）硬盘容量、32GB内存、RAID-5可刻录式光驱、24寸液晶显示器；额外再配置一台数据处理工作站，要求不低于以下配置：Microsoft Windows 10及以上正版操作系统、双10核CPU、Nvidia RTX A6000GPU、6TB硬盘容量、512GB内存、RAID-5可刻录式光驱、24寸显示屏。8 样品座及标样8.1 配备对中和分辨率测试标样1套，配备针钳式样品座、夹钳式样品座、夹持式样品座、高铝基座样品座、高精度针钳式样品座。9 可拓展功能★9.1 可与双束系统、场发射电镜的数据相关关联，可将CT所获得的数据文件格式如CZI, ZVI, TIFF, MRC等格式的二维图像和TXM 3D X-ray volumes体量数据，导入到电镜或者双束系统的软件中，实现亚微米级到纳米级的数据关联以及数据处理。10 其他硬件10.1 人体工学操作台，大移动范围、高精度花岗岩工作台，四门式防辐射安全屏蔽罩，配备辐射安全连锁装置和“X-ray on”指示器 潜在投标人需于2024年06月11日至2024年06月18日，上午9:00至11:00，下午13:00至17:00（北京时间，法定节假日除外），登录东方招标平台www.oitccas.com注册并购买招标文件，并于2024年07月02日09点30分（北京时间）提交投标文件。联系方式：1. 采购人信息名称：中国科学院大连化学物理研究所地址：辽宁省大连市中山路457号联系方式：王老师，0411-843797072. 采购代理机构信息名称：东方国际招标有限责任公司地址：北京市海淀区丹棱街1号互联网金融中心20层联系方式：窦志超、王琪 010-682905233. 项目联系方式项目联系人：窦志超、王琪电话：010-68290523附件：采购需求.pdf

在前沿的组织工程、药物开发、甚至临床应用中，模拟体内组织结构和环境的体外模型构建都是十分重要的条件，而细胞或微结构单元的组装方式以及细胞外基质环境在组织功能化过程中扮演关键角色，这也就促使了三维组织结构打印技术的发展。在这些技术中，以投影式光固化、挤出式打印技术等为代表，使用包含有细胞的水凝胶作为生物墨水材料，展现了优越的生物组织构建的能力。但是，这种打印仍局限于对生物墨水整体打印，而其中的细胞是随机分布的，难以主动的对细胞组建微结构单元，这也是目前生物打印面临的一个挑战。近些年，声波作为一种易于集成、高生物亲和性且高精度的控制手段，在细胞的灵活操控和高效组装应用中得到广泛研究，比如将声波与微流控相结合的声流控与声镊技术，特别适合操控细胞构建类组织的体外模型。而如何将二维的声场操控技术拓展到三维，并进行三维组织结构的组装，是其迈向生物3D打印需要解决的难题。近日，厦门大学陈鹭剑教授、胡学佳助理教授与武汉大学杨奕教授课题组合作提出了一种新的解决方案：结合层片打印和声学操控细胞三维结构组装，并以题为：Smart acoustic 3D cell construct assembly with high-resolution发表于Biofabrication 期刊上。图1.声学3D细胞组装示意图。借鉴多层光固化打印的思路，本研究提出基于声表面波在凝胶层片中直接操控细胞组成特征结构，并对层片单元进行多层组装，成功实现了细胞的三维结构组装和仿生组织构建。图一中展示了该策略的示意图，该技术在Z-切铌酸锂基底上设计具有六重旋转对称的换能器配置，保证较大的调制自由度，通过波矢组合、相位组合以及振幅调制（图1b），能够将层片中细胞组装成为多样的结构。而为了将表面波产生的二维声场和二维细胞结构拓展到三维空间，使用了摩方精密的PμSL高精度3D打印技术（nanoArch P150，摩方精密)，来制造高精度模块化框架，与表面波声场耦合，并在该框架中实现细胞组装（图1c）。GelMA 60作为生物墨水，经过光固化后，可形成具有微观结构的凝胶层片。再将该凝胶层片作为二维单元，进行多层的对齐组装以及使用水凝胶融合，即可得到被凝胶基质固定的微观三维结构。图2.结合3D打印模组的器件示意图。作为论证，图三展示结合3D打印组件的声波装置调制产生的多种声场结构，其具有不同的特征单元，比如类血管的环形结构、类肝小叶的蜂巢结构以及密堆的点阵结构等等，并且通过实验验证其进行灵活细胞组装的能力（图3b）。通过二次三维组装，研究人员实现了多种三维的细胞尺度的类组织模型构建，包括空心管状的毛细血管组织、交织的组织结构以及类肝小叶蜂巢组织等（图4）。这些特征单元的尺度取决于声场的周期，可以通过设计实现在几十微米到数百微米变化。而在三维空间上，由于使用高精度打印的单元结构，这些层片的厚度可以低至100微米，能够通过设计不同层间距离适配不同组织高度的需求。并且这些三维类组织模型经过培养展现了较好的活性，微观上紧密连接的仿生结构进一步促进了细胞与组织功能化的过程，比如实验中验证发现，管状的三维模型在长期培养的过程中细胞之间相互连接融合并展现血管化趋势。图4.对细胞层片单元进行多层组装，构建的多种三维结构荧光共聚焦图。该声学细胞3D组装技术将声表面波的二维操控能力拓展到三维空间，展现了独特的优势，比如直接对细胞组装、精准构造组织结构、灵活可控以及操作简便。这项研究展现了对生物墨水打印之外对微观介质构建的能力，从新的维度提出了一种创新的技术路线。论文信息：Hu, X. J. Zheng, J. J. Hu, Q. H. Liang, L. Yang, D. Y. Cheng, Y. X. Li, S. S. Chen, L. J. Yang, Y., Smart acoustic 3D cell construct assembly with high-resolution. Biofabrication 2022, 14 (4)，045003

组织透明化和光片显微镜诞生的必要性生物组织的三维特性使得生命科学的研究都需基于3D空间信息而进行分析，如脑部神经投射、血管分布以及肿瘤微环境等。传统组织学检测包括对冰冻或者石蜡包埋的组织样本进行切片，从而产生微米级别的切片，研究者可以对该切片进行免疫组化染色从而获得细胞层面信息。生物学家早就认识到组织薄切片比厚组织观察起来更加容易，显微切片机将组织切割成微米厚度的二维切片，通过二维切片我们可以获得单细胞层面的信息(Richardson & Lichtman, 2015)。但是三维组织结构可以让人们全面理解器官在正常功能和病理状态下的关键信息，例如神经系统就迫切需要进行三维结构的成像，因为大多数单个神经元向许多方向延伸，它们的真实性质和功能无法通过二维切片来确定；此外，发育生物学需要在三维结构上才能更好的认识器官甚至整个动物的形态发生(Chung et al., 2013)。因此获取完整生物组织在单细胞分辨率尺度上的三维结构一直是生命科学领域的重要目标之一。怎样才能获得组织的三维层面信息？一种方法是通过将一系列连续的切片输入电脑进行三维结构重建，但是这种方法在技术上具有挑战性，因为组织在此过程会被撕裂、折叠、压缩或拉伸从而导致组织某个部分的损失或变形，由于剖面不完整，最终的体积重建可能无法还原最原始的三维结构(Oh et al., 2014)。还有一种方法是使用光学切片技术进行整体成像，比如激光共聚焦、双光子显微镜和转盘显微镜等成像显微镜的使用，这些成像显微镜可以对小组织进行三维结构成像，但是这些现代的显微技术没办法解决组织太厚带来的严重速度滞后问题，以及强激光造成的光漂白、光毒性等问题。光学成像与细胞荧光标记相结合，因其具有良好的空间分辨率和高信噪比，是收集器官或组织单细胞分辨率信息的实用方法之一。然而，组织不透明是全组织和全器官光学成像的主要障碍之一，因此要进行光学成像就要进行组织透明化。那么是什么原因导致组织不够透明？在组织中，生物物质如水、脂类、蛋白质和矿物质通常以不均匀的混合物存在，它们的不均匀分布导致光发生强烈的横向散射，此外，生物物质有时会在细胞内外形成不均匀的结构，包括脂质颗粒和细胞器（如线粒体）、大的蛋白质簇（如胶原纤维）、甚至全细胞体积（如红细胞），当光被分子、膜、细胞器和组织中的细胞反射时，本来应该以直线传播的光线会发生多次偏移，因此光不能直接穿过组织从而形成光的散射(Tuchin, 2015 Wen, Tuchin, Luo, & Zhu, 2009)。组织不透明的另一个原因是光的吸收，血红蛋白、肌红蛋白和黑色素是生物组织中吸收可见光的主要分子，血红蛋白存在于所有脊椎动物（除了鳄鱼、冰鱼）和许多无脊椎动物中，样品内的光吸收可以限制激发光进入组织和荧光发射返回到探测器(Richardson & Lichtman, 2015)。正是由于光的散射和光的吸收，导致光的分布加宽、光的强度衰减，特别是在组织的深层区域，最终导致组织不透明，无法进行全组织三维结构光学成像。因此，组织透明化的目的主要是减少光的散射和吸收，以获得更好的光学成像效果（图1）(Gracie Vargas, 2001)。图1 实现组织透明化的关键步骤 (Susaki & Ueda, 2016)当光穿过组织时，由于脂质、色素的存在，导致光发生散射和吸收，从而组织不透明；组织透明化最主要的目的是通过脱脂、脱色等步骤从而减少光的吸收和光的散射。三种组织透明化方法类型：有机溶剂型、水溶剂型、水凝胶型经科学家的不断研究和突破，多种组织透明化方法相继被提出和优化。组织透明步骤包括：①样本固定；②样本透化（依据组织特性选择脱脂、脱钙、脱色、脱水或水化）；③折射率匹配。有机溶剂型透明化方法还涉及到组织脱水过程，根据组织成像需要还要涉及到样本免疫标记(图2)(Almagro, Messal, Zaw Thin, van Rheenen, & Behrens, 2021)；为了避免组织发生形变以及检测目标丢失，在透明化之前必须进行样本固定，但是固定程度需要控制，如果固定太弱，组织会软榻，如果固定过头，会阻碍免疫标记；一般使用多聚甲醛（PFA）、戊二醛（GA）进行组织固定，PFA可以均匀的固定大于500微米直径的样品，GA比PFA固定效果好，但是速度慢（分子较大，扩散速度慢），SWITCH方法通过改变pH提高GA效率，GA一般适合固定脆弱以及蛋白表达较弱的组织；在组织切片中我们通过抗原修复减少醛固定时造成的抗原表位封闭（二硫键），在水性透明化方法SHIELD采用聚甘油-3-聚缩水甘油醚（P3PE）既能固定组织又能保存蛋白质；透化过程中用到的试剂主要有三种类型：①有机溶剂；②高水化试剂；③脱脂试剂；随后用高折射率的物质替换组织液体进行折射率匹配，实现组织透明。(Park et al., 2018)。图2 组织透明化基本流程(Almagro et al., 2021)(a) 不同来源样本获取。(b) 用不同方式（去垢剂、醇类化学试剂、电泳）增加组织通透性。(c) 组织标记（抗体、染料、凝集素）以及透明化（有机溶剂型透明化方法、水溶剂型透明化方法）。(d) 组织成像（三维数据、定量分析）。依据各透明化方法中使用的溶剂及其作用原理将现有的组织透明化方法主要分为三类：有机溶剂型、水溶剂型、水凝胶型（图3）(Matryba et al., 2020 Ueda et al., 2020b)。基于有机溶剂的组织透明化方法通过使用高折射率（RI）的有机溶剂将不同成分的RI均质，从而获得极好的组织透明度。BABB组织透明化方法可以完全透明胚胎和幼鼠大脑(Dodt et al., 2007)，但该方法中乙醇脱水作用会导致内源性GFP信号淬灭，无法透明有髓组织。通过引入四氢呋喃（THF）和二苄醚（DBE）, 3DISCO能够实现大多数成年啮齿动物器官的良好透明度，并将FPs保存几天，虽然DBE能有效保护内源荧光信号，但是DBE降解产物如过氧化氢、醛类物质会对荧光蛋白产生有害干扰(Erturk et al., 2012)。与3DISCO相比，uDISCO能够实现全身透明化和成像，并在数月内保持内源性FPs(Pan et al., 2016)。a-uDISCO是uDISCO的改良版本，通过调节pH条件提高荧光强度和稳定性(Li, Xu, Wan, Yu, & Zhu, 2018)。然而，uDISCO和a-uDISCO都不能有效的透明化高度着色的器官和硬组织。为了解决这些限制，赵瑚团队开发了聚乙二醇(PEG)相关溶剂系统(PEGASOS)，该系统可以透明所有类型的组织，同时保留内源性荧光(Jing et al., 2018)。朱丹教授团队通过温度和pH值调节开发了一种基于3DISCO，称为FDISCO，FDISCO有效的保存了FPs和化学荧光示踪剂，并允许在几个月内重复拍摄样品(Qi et al., 2019)。最近开发的sDISCO通过添加抗氧化剂稳定DBE，进一步保留了荧光信号。蛋白质也可以通过免疫标记来观察。由Renier等人开发的iDISCO可以对小鼠胚胎和成年器官进行全贴装免疫标记和体积成像(Renier et al., 2014)。vDISCO是一种基于纳米体的全身免疫标记技术。该技术将FPs的信号强度增强了100倍以上，并揭示了Thy1-GFP-M小鼠的全身神经元投射(Cai et al., 2019)。虽然有机溶剂方法表现出出色的透明性能，并实现了亚细胞分辨率的全身成像，但也存在一些不足，例如样品的大幅收缩、大多数有机溶剂的毒性和荧光蛋白的猝灭。由于油性透明化方法存在诸多缺点，水性透明化方法诞生，水性与油性透明化方法最大区别在于水性试剂具有强亲水性，更有利于荧光信号的保存，适用于自带荧光的组织样本进行透明化。水性透明化试剂主要包括：单纯浸泡透明化和高水化脱脂透明。ClearT是基于甲酰胺的浸泡型透明化方法，速度快，但是会导致组织膨胀且荧光信号会淬灭。PEG可以稳定蛋白质构象，继而发展了可保留荧光蛋白的ClearT2透明化技术，但该方法透明度比ClearT低。SeeDB技术以果糖和硫代甘油为主要成分，可以在几天内将组织透明化，但果糖粘度过高导致组织内渗透性低，在此基础上衍生出FRUIT透明化方法，尿素的使用降低了果糖粘度，提高试剂流动性和渗透性。浸泡型透明化方法不能去除脂质，因此样本透明度有限。SDS、Triton X-100可以有效去除脂质，水化法通过在透明化过程中去除脂质，利用水化作用降低样本折射率进而实现组织透明化。Scale技术利用尿素水化作用进行透明化，可保留荧光信号，但该方法操作时间较长，易导致组织破碎。CUBIC在Scale基础上添加了胺基醇，可以去除血红素使组织脱色,也可以保留荧光信号(Tian, Yang, & Li, 2021)。水凝胶解决了高浓度去垢剂导致样本形变的问题，水凝胶与样本中蛋白质和核酸分子形成共价连接便可以固定和保护细胞结构。水凝胶型组织透明化方法是一种基于水凝胶的组织透明化方法，利用丙烯酰胺凝胶将生物分子固定在它本来的位置，用水凝胶来替换组织中的脂类，让溶液中的单体进入组织，然后对其稍微加热，上述单体开始凝聚为长分子链，在组织中形成高分子网络，这一网络能够固定组织的所有结构，但不会结合脂类，随后快速将脂类抽出，便获得了完整透明的立体组织，如脑组织中的神经元、轴突、树突、突触、蛋白、核酸等都完好的维持在原位。这种独特的组织脱脂方法能够最小化结构破坏和生物分子损失。该方法的脱脂方式主要有两种：电泳和简单被动脱脂，均能有效去除脂质，从而大大提高了水凝胶组织的光学透明度和大分子通透性(Chung et al., 2013 Treweek et al., 2015)。CLARITY透明化方法利用凝胶包埋样本，并利用电场力去除脂质使样本快速透明；SHIELD通过环氧化物P3PE固定组织实现蛋白的保护，之后使用SDS进行被动或主动脱脂。水性透明化方法虽然可以部分解决荧光蛋白易淬灭的问题，但是也存在透明时间长，透明能力低的缺点，一般适用于小样本组织透明化。水凝胶透明化方法操作过程复杂，且需要一定的设备。图3 组织透明化方法的主要类型 (Ueda et al., 2020b)(A) 有机溶剂型透明化方法通过使用有机溶剂依次将组织进行脱水、脱脂、折射率匹配，在短时间内可使组织完全透明。然而，有机溶剂会快速漂白荧光蛋白的信号并且使组织皱缩。(B) 水溶剂型透明化方法以水溶性试剂对组织依次进行脱色、脱脂、折射率匹配，从而使组织完全透明。该方法具有更高的生物安全性和兼容性。(C) 水凝胶型透明化方法通过凝胶将生物分子固定在原来的位置，随后对组织进行脱色、脱脂、折射率匹配操作，从而使组织透明。基于水凝胶的方法可以保留足够的RNA用于分析，如荧光原位杂交；由于水凝胶网会固定组织，因此会使组织体积扩大几倍。组织透明化方法的选择（对于不同检测目标、不同组织、含有特定化学成分的组织选择的组织透明化方法以及试剂不同）组织透明化从2014年兴起以来，前期主要在神经科学领域广泛应用，随着透明化方法的不断改进，目前在发育生物学、免疫学、肿瘤学研究中也被广泛应用。检测目标不同，透明化方法中的试剂选择不同，水凝胶适用于不稳定分子如RNA的保存，CLARITY方法中用到的化学试剂单丙烯酰胺或双丙烯酰胺对细胞内部结构进行很好的固定，使得在后期脱脂等处理后组织内部结构依然保持；常用的样本固定试剂是甲醇，在使用过程中可以较好的固定蛋白质（表1）(Almagro et al., 2021)。表1 不同试剂适用于不同检测目标(Almagro et al., 2021)水性试剂蔗糖和尿素对内源性荧光试剂、脂类试剂比较友好；而有机溶剂苄醇-苯甲酸苄酯(BABB)会造成脂质洗脱和蛋白质荧光基团淬灭，所以不能用于脂肪组织的检测；聚乙二醇(PEG)是有机溶剂型透明化方法PEGASOS中用到的试剂，可以有效保护内源性荧光；此外在有机溶剂型透明化方法中可以通过调节pH、温度达到保护荧光的效果，如FDISCO在四氢呋喃(THF)中，维持碱性pH和低温下，EGFP荧光信号可以维持数月（表2）。此外，免疫标记中使用的小分子染料（如细胞核染料DAPI、碘化丙啶、RedDot和SYTO）、凝集素、抗体对目标进行标记，其中抗体被动扩散速度非常慢，免疫染色可以通过优化抗体浓度、温度、孵育时间等提高染色效率；我们也可以通过减小样品体积、用小分子荧光染料代替抗体增强染色效果。也可以通过改变荧光标记的亲和属性如SWITICH方法，让它们在组织中自由扩散再进行结合；通过电泳的方式也可以提高染色效率(Almagro et al., 2021)。 表2不同试剂对于荧光信号的保留(Almagro et al., 2021)此外，某些组织中含有较难去除的成分如色素、脂肪，其中血红素是组织中较难去除的色素，仅仅通过灌注PBS不足以去除肾脏、心脏、肌肉、肝脏中的血红素，可以选择含有漂白剂成分的试剂进行脱色如双氧水，并且能去除自发荧光，但是过氧化物处理会损伤目标荧光蛋白，所以荧光标记一般在漂白之后进行；前列腺和乳腺富含脂肪，会阻碍抗体进入、光线穿透，可以选择含有去垢剂成分的组合如TritonX-100、SDS、CHAPS等进行脱脂，去污剂可以破坏脂质双层使组织形成可以运输出组织的胶束，SHANEL方法中的CHAPS能生成较小的胶束，能更快的从组织中析出，具有有效的去脂效果。当组织较大时，被动去脂速度就比较慢，这时可以通过电泳的方式加快进程；电泳组织透明设备（ETC）和随机电子迁移（使用旋转电场或在单向电场内旋转样品）可以加速去脂。其它类型组织如硬组织骨骼，其中含有的钙化矿物质阻碍光的穿透，50%-70%的骨骼由遍布蛋白基质的钙化羟基磷灰石（HAP）晶体组成，这时可以选择含有钙螯合剂组合的方法如乙二胺四乙酸（EDTA）中性缓冲液，进行脱钙处理（表3）(Almagro et al., 2021)。表3不同试剂对于细胞组分去除(Almagro et al.,2021)组织透明化方法的应用范围不同组织在透明化方法的选择上都有所不同，根据组织成分、检测目标、组织类型选择不同的透明化方法，下表是不同透明化方法在不同健康以及肿瘤组织上的应用实例，对于组织在选择方法的时候可以借鉴这些实例，从而更好的避开长时间的摸索（表4）。表4 不同透明化方法应用到不同肿瘤组织举例(Almagro et al., 2021)此外，利用组织透明化方法可以实现人类器官三维成像（图4）(Ueda et al., 2020a)。图4 人类胚胎组织以及器官透明化三维结构图(Ueda et al., 2020a)(a) 胚胎周围神经三维图像。(b) 泌尿系统中的肾脏和Wolffian管。(c) 胚胎背部、手臂、头部肌肉。(d)手部脉管系统。(e)手部三种感觉神经。(f)肺上皮小管。参考文献Almagro, J., Messal, H. A., Zaw Thin, M., van Rheenen, J., & Behrens, A. (2021). Tissue clearing to examine tumour complexity in three dimensions. Nat Rev Cancer, 21(11), 718-730. doi:10.1038/s41568-021-00382-wCai, R., Pan, C., Ghasemigharagoz, A., Todorov, M. I., Forstera, B., Zhao, S., . . . Erturk, A. (2019). Panoptic imaging of transparent mice reveals whole-body neuronal projections and skull-meninges connections. Nat Neurosci, 22(2), 317-327. doi:10.1038/s41593-018-0301-3Chung, K., Wallace, J., Kim, S. Y., Kalyanasundaram, S., Andalman, A. S., Davidson, T. J., . . . Deisseroth, K. (2013). Structural and molecular interrogation of intact biological systems. Nature, 497(7449), 332-+.Dodt, H. U., Leischner, U., Schierloh, A., Jahrling, N., Mauch, C. P., Deininger, K., . . . Becker, K. (2007). Ultramicroscopy: three-dimensional visualization of neuronal networks in the whole mouse brain. Nat Methods, 4(4), 331-336. doi:10.1038/nmeth1036Erturk, A., Becker, K., Jahrling, N., Mauch, C. P., Hojer, C. D., Egen, J. G., . . . Dodt, H. U. (2012). Three-dimensional imaging of solvent-cleared organs using 3DISCO. Nat Protoc, 7(11), 1983-1995. doi:10.1038/nprot.2012.119Gracie Vargas, M., Kin F. Chan, PhD, Sharon L. Thomsen, MD, and A.J. Welch, PhD. (2001). Use of Osmotically Active Agents to Alter Optical Properties of Tissue: Effects on the Detected Fluorescence Signal Measured Through Skin.Jing, D., Zhang, S., Luo, W., Gao, X., Men, Y., Ma, C., . . . Zhao, H. (2018). Tissue clearing of both hard and soft tissue organs with the PEGASOS method. Cell Res, 28(8), 803-818. doi:10.1038/s41422-018-0049-zLi, Y., Xu, J., Wan, P., Yu, T., & Zhu, D. (2018). Optimization of GFP Fluorescence Preservation by a Modified uDISCO Clearing Protocol. Front Neuroanat, 12, 67. doi:10.3389/fnana.2018.00067Matryba, P., Sosnowska, A., Wolny, A., Bozycki, L., Greig, A., Grzybowski, J., . . . Golab, J. (2020). Systematic Evaluation of Chemically Distinct Tissue Optical Clearing Techniques in Murine Lymph Nodes. 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据物理学家组织网报道，英国赫瑞瓦特大学和一家干细胞技术公司合作，开发出一种真空阀门式(valve-based)三维(3D)打印技术，首次将3D打印拓展到人类胚胎干细胞范围。这一突破使得利用人类胚胎干细胞来“打造”移植用人体组织和器官成为可能，打印结构还能用于药物测试，加速改良测试过程。相关论文发表在2月5日出版的《生物制造》杂志上。 　　近几年来，3D打印的方法已逐渐发展到生物制造领域。罗斯林塞拉博干细胞技术公司商业开发经理詹森金说：“通常，实验室培养细胞是在二维平面生长，只有少数细胞能用三维打印方式。人类干细胞太敏感，难以用这种方式来控制。我们是世界上首次将人类胚胎干细胞打印出来并进行培养的。” 　　打印过程中的关键问题是可控性和减少伤害，这样才能保证细胞与组织的发育能力和正常功能。人类胚胎干细胞来自胚胎早期阶段产生的“干细胞系”，没有明确的发育方向，可以分化为人体内任何类型的细胞。研究小组开发出了一种真空阀式细胞打印机，细胞被装入打印机的两个分离容器，然后按预先编好的程序，被统一打印到一个盘子上。该打印机充分考虑了人类胚胎干细胞的敏感性和脆弱性，能打印出具有高度活性的细胞。 　　当人类胚胎干细胞被打印出来以后，还要经过多项测试，如检测它们的活性，看其是否还能分化为不同类型细胞 检测细胞的打印密度、特征属性和分布情况，以此评价这种打印方法的精确性。 　　“我们发现，这种真空阀门打印方式非常温和，足以保持干细胞的发育能力，还能精确打出同样大小的球体。更重要的是，打印出来的人类胚胎干细胞保持了它们的多能性，还能分化成其他类型的细胞。”论文合著者、英国赫瑞瓦特大学的威尔文妙舒(音译)说：“该方法是用气压驱动来打印细胞，通过开关微真空管能控制气压，通过改变喷头直径、入口气压或打开真空管的时间可以精确控制喷出细胞的数量。” 　　舒还指出，通过打印人类胚胎干细胞生成的3D结构，我们能造出更精确的人体组织模型，这对药物开发、毒性测试都非常有用，因为大部分药物开发都是以人类疾病为目标，用人类组织来实验更有意义。 　　金表示：“这是一次科学的进步。我们希望这一进步能带来长期的巨大价值，为人们提供可靠的药物而不必用动物做药物试验，提供用于移植的器官而无需捐献，并能消除器官排斥和免疫抑制带来的问题。”

从初生到成熟，3D打印行业走过了短短的三十年。这项新兴技术曾刷爆朋友圈，时至今日人们对3D打印的认识却依旧停留在“盲人摸象”的阶段，众说纷纭，褒贬不一。由于入门级的桌面3D打印机率先在教育领域得到普及，更多人仍将3D打印和“玩具”联系到一起。当我们走进位于杭州湘湖边「先临三维」的展厅内，桌面3D打印机却只是整个展厅的“冰山一角”。眼前大到比人高的金属打印机、用于航空航天的金属器件，小到精密的手持扫描仪器、用于齿科矫正的材料… … 把我们带进了一个3D打印的真实世界。作为国内3D打印行业营收领先的先临三维，从单项技术发展到建立装备、数据、服务集成体系；从单个领域应用拓展到高端制造、精准医疗、创新教育、定制消费等多领域的深度应用，沉浸行业15年。在工大学弟周青的牵线下，我们见到了几乎不曾接受公开采访的先临三维CEO李涛。这位毕业于浙大金融系的80后，低调和冷静背后，暗藏热切的呼喊：“我希望大家能真正认识到3D打印不是噱头，不是玩具，而是一套从数字化的信息采集开始，到面向性能的数字设计，最后到柔性的数字制造业全链条的技术系统。掌握好这套工具，就能突破想象力的束缚，真正带来效率、性能和品质的提升。”最终，李涛和先临三维想实现的，是让设计更加智能化、简单高效，让基于3D打印制造的个性化产品不再昂贵，能像家电一样走进亿万家庭。「数字新浙商」访谈现场洞见消费行为正呈现出“个性化”的新趋势，制造模式也从过去的标准化、规模化向高性能、多品种小批量、个性化方向发展。3D打印行业的未来不是一家独大，一定会有很多企业形成整体生态，整个链条正在经历一轮设计和制造思路的变革。个性化一定是建立在高水平的标准化、模块化和数字化应用的基础上，智能化也同理。3D打印行业会成长为现代制造业生态中不可或缺的一个子系统。它会和当前主流的制造设计生态系统相互融合，并非简单取代。 有一本书叫《跨越鸿沟》，很多新技术在初期很吸引眼球，在初期创新市场向主流规模市场过渡时，中间会经历一段时间的沉寂，3D打印技术现在就在这个鸿沟里，跨越鸿沟，才会走向规模化和普及化应用。——李涛谈行业发展：3D打印正经历设计和制造思路的变革章丰：从全球市场看，目前中国的3D打印产业处于怎样的水平？李涛：从数据来看，还是挺耐人寻味的。根据市场研究机构IDC预计，2019年全球3D打印的市场规模将达到138亿美元，中国预计将花费近20亿美元。从地域看，美国仍是全球最大市场，德国、英国、法国、意大利等国家紧随其后。国内的3D打印市场起步晚于国际市场十几年，但大致上也会沿着国外市场发展的轨迹追赶，从规模上讲还很小，但从增长速度来看，国内市场会超越大部分国家。过去我们大量进口国际先进3D打印设备和技术，现在国内自主研发的设备、材料和软件也纷纷走向国际市场。 章丰：中国是制造大国，而且在大部分细分行业形成了全球领先的产业链，为什么3D打印的市场份额比较小？ 李涛：目前3D打印的最大市场是在美国、欧洲等主要的经济发达区域。首先，从产品消费市场来看，经济发达的地方，消费水平会高一些，人工成本也高，对于产品制作效率、品质的要求更高，这助推了对设计和制造工具的高要求。比如在康复和医疗领域，3D数字设计和3D打印的应用在国外的用量明显比国内大，我们只有在解决常规手段或经验完全无法解决的疑难杂症时，医生才会不得已用到3D打印。原因是其中的结构太复杂，需要事先演练、验证，避免出现意外；同时，国内各地因为收费标准不明确，有些医生甚至自己掏腰包来承担这笔打印费用。 章丰：可以这么理解，3D打印行业的发展是由消费市场的成熟度决定的？ 李涛：消费市场的成熟度是一方面，还包括认知度和必要性，对3D打印的认知到不到位、是否刚需以及消费水平，几个因素共同形成了消费市场的差异，这是最主要的原因。在业内大家还有其他观点，一些制造业企业用户提出材料的种类不够丰富、性能不够好等原因。但是他们忽略了一点，近年来许多材料巨头把眼光转向了3D打印，纷纷推出专门的3D打印材料，可以说现有材料已经可以广泛应用于各领域，我们可以从设计上进行优化，充分发挥材料的性能。过去我们在制造中遇到高性能要求的时候，习惯从材料上想办法，能不能有更高强度、高耐用度的材料？3D打印提供了一种新的思路——将现有材料通过结构变化来实现目标性能，计算机仿真出物体在实际运行环境中的受力变形和散热状况，优化出最适宜的几何结构，最终得到一样的性能。 我个人认为，设计意识也是一个非常大的瓶颈。很多时候，工程师的思路受限于原有的加工工艺。以我们打印服务中心接到的订单为例，几乎99%以上都是面向开模、切削加工工艺来做设计的产品，只是想在加工前用3D打印来快速验证，缩短开发验证时间。验证迭代以后，产品量产还是用原有工艺，他们没有考虑面向3D打印的特点，做高性能的结构来解决问题。但从我们国外的订单来看，有些零件一看就是非3D打印不能制造，也就是说它是为了将来以3D打印方式来量产做准备。这方面主要靠大公司推动，像航空航天和能源系统的公司。比如说发动机领域，劳斯莱斯、GE航空，包括spaceX开发的火箭推行系统，都在用3D打印开发新一代发动机。最典型的例子，2016年GE开发团队宣布把一款涡轮螺旋桨发动机的845个部件合并为只有11个3D打印部件。不仅成本大大削减，而且减少了复杂性，缩短了生产周期，并且新技术可以把发动机大修时间间隔延长30%以上。 章丰：刚才讲到的几点原因中，设计能力的制约占多大比重？ 李涛：我认为设计的瓶颈远远超过材料和其他因素。3D打印是一个风向标，帮助我们看到了当前中国创新所处的阶段。中国确实是制造大国，但和其他制造强国相比，自主创新的企业所占比重仍偏低。在先临三维的用户分布上，国外从大公司、中型公司到小型公司，都在使用3D打印技术。但国内的客户群主要集中在超大型公司和超小型公司。为什么？大型企业在研发下一代新产品和新应用时追求高性能，使用3D打印技术来进行优化迭代。而超小型企业不具备一开始就制造量产的能力，先打印5个、10个，然后投放市场、验证反馈、快速迭代。消费行为正呈现出“个性化”的新趋势，制造模式也从过去的标准化、规模化向高性能、多品种小批量、个性化方向发展。3D打印行业的未来不是一家独大，一定会有很多企业形成整体生态，整个链条正在经历一轮设计和制造思路的变革，所以整个思路都要重构。谈个性化：辩证看待 个性化也基于标准化之上足部3D扫描仪在个性化定制领域，先临三维也积极展开尝试，将3D数字化技术和3D打印技术应用于精准的个性化定制解决方案。比如在“鞋”这件小事上，公司自主研发了固定式足部3D扫描仪及手持式足部3D扫描仪，可以快速获取高精度脚型数据，结合3D打印技术，可应用于个性化定制鞋、医疗支具及矫形器定制等众多领域。章丰：高性能、小规模、个性化也随之带来一个问题，成本造价会不会升高？ 李涛：要辩证地看。我们作为制造业企业，习惯性考量某个零件单体制造成本，现在一些公司开发新产品时，不仅考量制造成本，还要联动前期的设计成本、时间成本，后期的维护成本、回收成本。如果以全周期来看，会发现成本和量产规模有关。国外曾有分析表明，某个零件的制造，相比开模，在制造数量低于某个临界点后是3D打印更划算。所以整个3D打印在国外的大型企业的应用，已经覆盖到了整个产品的周期，从前期的概念验证到制造过程中的工装、模具，再到部分产品的直接生产。章丰：随着材料工艺、软件设计能力，包括计算机视觉智能化水平的提高，未来3D打印的成本曲线是否会呈现往下走的趋势？而传统的制造工艺已经成熟，它的成本曲线可能更趋向平滑。这两条曲线在未来的演变过程中，有没有可能在相当程度上实现交叉？李涛：一定会。传统制造方式随着量增加，成本会线性下降，因为它的初期投入会被摊薄。3D打印的成本也是向下的，只是没那么陡，为什么？材料成本、设备成本在下降，设计工艺带来的整体成本也下降了。所以两者一定会在某个目标制造量下出现交叉点。当然最后根据产品是否用金属材料、尺寸大小，成本会有不同。但总得来说，产品尺寸越小、结构越复杂，3D打印的成本越低；越大越简单，用3D打印的相对成本越高。章丰：近两年制造业经常提C2M（Customer-to-Manufacturer，用户直连制造），强调消费者端的定制化生产。鞋子就很典型，因为每个人的脚型都有差异。未来如果C2M模式逐渐普及，在工业制造端的3D打印会是怎样的面貌？李涛：个性化也是分级的，好比我们买车，也有个性化定制，但厂商提供了几个配置组合，这些配置就是相对标准化的，只是通过消费者的选择组合，变成了个性化。拿鞋举例，可能100万人中，按传统的尺码分成10个尺码，经过三维扫描建立起3D足型数据，这100万个数据通过软件自动计算和分类之后，可以归类出100个尺码。如果再往下细分，意义就不大了，就像圆周率的精确度。章丰：个性化也是“优化的个性化”，过度个性化的边际效应已经很小了。 李涛：没错，实际上采用数字化的再分类方式更智能，同样可以提供舒适度。这100万个人当中，和这100个尺码100%吻合的人，会超级合脚舒适，剩下的误差脚感上也是微乎其微。高度的个性化一般应用于康复领域，比如脚受伤了，通过建模打印一双和脚型完全一致的鞋，这类产品随着3D打印材料成本的下降，也可以控制在几百块以内，不再高不可攀。谈研发投入：高薪高水平 胜过人海战术 2018年，先临三维的研发投入高达1.405亿，相对于4.12亿元的营收，占比达到34%，相当之高。财报显示，从2012年开始，公司每年投入研发的资金都维持在较高的水平，超过营收的20%。章丰：多年来研发费用占比保持在20%以上，这在科技公司中也是一个很高的水平。 李涛：主要出于几点考虑。首先，公司的综合毛利相对可观，可以保证这部分研发费用。第二，因为我们所做的是图形图像领域软硬件结合的产品，对于人工智能领域的高端人才是刚需，所以待遇水平占了支出的很大一块。第三，尤其最近三年投入比重特别大，因为我们在做技术结构的调整，建立了一种梯度型的研发投入。我们把研发分成三个层次：底层是面向未来的核心算法和软件技术储备。由我们的首席科学家带着研究院的教授及员工在开发，他们做的是探索性的工作。中间层叫基础研发。基础软件和基础硬件部门负责整个公司的软硬件平台的搭建，把那些可以在近期用到产品中的软件进行架构化和标准化，把研究院的成果做成更加稳健的软件模块和算法模块，供我们的产品部门调用，实现三维扫描跟3D打印共性的技术的平台和成熟组件的开发。最后就是产品层面的开发，各产品线的研发团队面向不同行业应用，面向客户需求的产品功能开发和用户体验优化。我们坚持每年都会发布几款新产品，每年每个产品线都有新产品，现有的成熟产品，最慢两年内会更新一代。章丰：这么高频？ 李涛：随着行业发展，用户需求是越来越多样化的。比如有的是拿来做零件，有的用以维修，那么维修就要用到三维视觉，如何识别它维修部位，帮助用户精准地自动定位。再举金属打印的例子，早期我们的金属打印机只有一台。后来我们发现，金属打印机用在不同的领域，有不同的需求——有的侧重效率，有的侧重强度，有的侧重成本，那么就要对它做细致的分类，进行迭代。另一方面，我们的用户结构也在发生变化。以前的设备主要提供给科研型的单位、高端制造业的工程师用，他们经过培训就可以按照流程使用。但是近几年，随之设备的普及，操作者可能是模具厂的工人，那么我们在软件上就要根据用户场景和使用需求做简化和一键式操作。 章丰：3D打印是一种跨学科的交叉技术，对团队人才的要求是复合型的，需要计算机、光学、机械制造、材料等等学科背景，而且很多技术处于行业演进的前端，这样的人好招吗？ 李涛：很不好招，所以我们注重高薪高水平胜过人海战术，而且要人尽所长。我们的主管在行业里沉淀了多年的经验，以他们的架构能力，把需要的能力拆分成几种类型的，招相应专业的人才，进公司后还需要培训磨合。我们投入了很大一部分精力，把内部的软件架构做了模块化梳理。我认为，个性化一定是建立在非常高水平的标准化、模块化和数字化应用的基础上才能实现。章丰：这个观点我很赞同，否则个性化很难走得远。李涛：智能化也是同理。智能化如果不是建立在非常高水平的数字化，以及数字化下的高度的数据结构化的基础上，靠散乱的数据、垃圾数据拿去学习，就难以得到准确的结果，就像是我们常说的“Garbage in，Garbage out”（无用输入，无用输出）。谈应用领域：大众的想象真的太高了 短期内打印器官肯定不行目前3D打印技术已经广泛应用于工业及消费领域，但在风口来临之前，先临三维已经在行业内深耕了15年，为高端制造、精准医疗、定制消费、启智教育等领域用户提供 “3D数字化—智能设计—增材制造”智能制造解决方案。作为业务模块之一的3D打印服务，打造 C2M 和线上线下相结合的分布式服务模式，并在全国建立了布局了十几家线下服务中心。 章丰：这些3D打印服务中心分布在哪里？ 李涛：一般在制造业相对较发达的地方，我们和地方政府合作，作为块状产业的配套。但这一块现阶段看，尝试并不太成功，原因是我们忽略了当前制造业用户所处的状态。原来我们认为在制造业发达的地方，用户需求会高，现在看需要同时满足设计、创新都发达的条件，而且这些企业的需求还不一定连贯，没有办法保证服务中心的高频运转。所以我们认为当前服务中心的模式还是集中优于分散，相应地我们做了一些调整，加强总部的服务能力，通过物流触达各地。 章丰：未来3D打印会在哪些领域形成较大规模的应用场景？ 李涛：根据规模，依次是先进制造、医疗健康、教育文创几大领域。在接下来相当一段时间内，规模也会按照相类似的比重放大。在制造领域，目前主要是一些超大型企业和初创企业在使用，会逐渐形成辐射效应，加上设计软件门槛下降之后，越来越多的工程师可以基于这项技术做一些这种高性能的零件。 章丰：生物3D打印的应用，也是很多人关注的领域。按照你的估计，未来5年生物3D打印能达到什么样的水平？ 李涛：我怕让大家失望。因为大众的想象真的太高了。短期内打印器官肯定不行，但是在人体的一些局部个性化修复领域，比如骨骼、皮肤、血管，应该会越来越多。当然这方面也需要相关的制度供给。现有的医疗器械的管理里，3D打印植入体的认证，包括一些个性化的认证，还没有被纳入。国外的认证就会快一些，美国每周都会有相关的认证性产品发出来。如果在制度供给上能跟进的话，推进会更快。谈行业图景：3D打印是制造业生态不可或缺的系统章丰：很多人对3D打印的整个行业没有一个整体认知，包括我，因为这里面有很多角色，能不能解读一下？李涛：这个问题很好，我一直想讲的就是，我们公司虽然是3D打印的一员，但我们不能代表整个行业。因为这个行业未来会是一种新生态，里面会有设计、应用、材料、设备制造单位。光制造设备，根据材料和工艺种类的不同，应用方向的不同，可能都有成百上千家不同类型的专用设备的企业产生。所以3D打印行业以后会成长为现代制造业生态中不可或缺的一个子系统。它会和当前主流的制造设计的生态系统相互融合，并非简单取代，而是解决传统方式做不了的东西，相当于制造业的增量市场。 章丰：相对于你描述的理想生态，目前行业的发展处在哪个阶段？李涛：有一本书叫《跨越鸿沟》，很多新技术在初期很吸引眼球，然后开始应用，在初期创新市场向主流规模市场过渡时，中间会经历一段时间的沉寂，就叫鸿沟，跨越鸿沟才会走向规模化和普及化应用，3D打印技术现在就在鸿沟里。我个人认为，整个行业需要系统的推进，有几大因素可以助推：一是大企业的辐射效应。二是3D数字设计和制造工具会越来越简单，使用体验越来越好，学习成本会低。第三，我认为教育领域所能起到的作用非常大的。我们投入了很多经历和资金在教育上，因为我们希望让大家认识到，3D打印不只是打印制造本身，它实际上是一个从数字化的信息采集开始，到面向性能的数字设计，最后到柔性的数字制造业全链条的技术系统。这一套工具掌握好了之后，你能打破想象力的束缚，创造出很多很好的产品。而这些产品，因为它的复杂性，除了3D打印，没有其他手段能制造和生产。快问快答章丰：你最得意的事情是什么？李涛：我们从2012年开始，能得到董事会股东的认可，支持原创性技术的高投入，而且坚持这么多年，也不会因为财务报表的压力给我们施压。 章丰：最期待发生什么？ 李涛：我希望大家能真正认识到3D打印不是噱头，也不是玩具，而是能真正带来效率、性能和品质的提升的一项技术。希望国内也能用好这项技术，从设计层面去跨越鸿沟。 章丰：最害怕发生什么？ 李涛：为了3D打印而3D打印。 章丰：你会如何解读“数字新浙商”？ 李涛：一直以来，大众对“数字”形成的理念主要是互联网、大数据、云计算、机器学习等等。很多时候，大家不会把我们做的领域认为是跟数字化有关的，但我个人认为，我们在做的事恰恰代表着未来整个数字经济发展的非常重要的支撑力量——3D打印是集数字化的设计、应用和制造一体化发展的行业。 数字化固然重要，它是未来智能化的根基，但未来不单单是数据层面的数字化。互联网完成了人与人之间的连通，未来设备与设备、人与设备的关系连通，也是数字经济非常重要的环节。当然现在很多互联网企业在提工业互联网、云计算，如果说他们做的是“云”是“脑”的部分，完成机器本身的数字化，我们在做的就是“端”和“手脚”，让各种工具也数字化，才能真正实现互联互通。“数字新浙商”既然来采访我，说明你们看到了整个数字化的大生态，未来应该是所有产业无处不数字化，只有无处不数字化，才能无处不智能化。来源： 数字经济发布微信公众号

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高精度三维扫描技术已经在工业制造领域发挥着重要作用，特别是在质量检测环节，高效、高精度，可以轻松实现全尺寸的三维检测。本期，我们要分享的应用是在高端精密金属零件生产领域。高端精密金属零件在产品开发阶段到量产前，都需求检测相关尺寸，包括整个型面偏差分析，位置度、面轮廓度等GD&T公差。但是目前缺少一种可以通用的高精度检测工具，导致检测工作繁琐、复杂。- 高端精密金属零件 -高端精密金属零件研发中的传统检测方式在检测过程中，每一个零件需要一项一项测量，进行检测，过程繁琐。同时，由于精度要求高，每一项检测都需要不同的专业工具，例如，轮廓测量需要轮廓度仪。而每种检测工具的功能单一，检测过程中要不断更换工具。解决途径！“检测过程繁琐，需要的工具种类太多（很多的时间精力可能是花费在寻找工具上）”，这是目前研发人员最头疼的问题。为了改变这种现状，研发人员需要寻找一种高精度且通用性强的检测工具。OKIO 5M Plus 工业级三维扫描仪满足研发过程的多项三维检测需求Part 1高精度天远 OKIO 5M Plus 具有计量级高精度（最高精度可达0.005mm），基于天远的独特算法，OKIO 5M Plus拥有稳定的重复精度，多次测量结果一致。在新品研发过程中，需要多次反复测量一个产品，稳定的重复精度至关重要。在实际应用过程中，还使用了MSA测试，测试方法：某一个工件测量两个尺寸，同一件重复测试三遍（重复性），每个测试10件，然后还需要更换三个不同的操作人员（消除认为误差）。经过MSA测试，证明了OKIO 5M Plus 具有良好的稳定重复精度。Part 2通用性强天远 OKIO 5M Plus采用非接触式测量，对于零件的形状没有限制，同时配置多组镜头，可灵活切换扫描范围。进行一次三维扫描，需要检测的项目直接在检测软件中生成结果，不用人工一项项测量，也不需要根据不同的检测项目寻找不同的检测工具。- 三维扫描以及数据 -多个不同检测项目，一次三维扫描，即可在软件中得到相应测量结果。天远 OKIO 5M Plus 工业级三维扫描仪凭借其高精度（计量级精度以及稳定的重复精度）、通用性，解决了高端精密金属零件研发过程中的检测难题，加快研发进程。同时，其也可以在产品完工后进行全尺寸三维检测，并为客户提供完整的检测报告，顺利交付。天远 OKIO 5M Plus 工业级三维扫描仪OKIO 5M Plus采用窄带蓝光光源，高分辨率工业镜头确保了精细的扫描效果，以及光顺的数据质量；设备提供三组高分辨率工业镜头，可根据型号不同而更换，精度稳定且操作简单；OKIO 5M Plus适用于精细零件的三维扫描，进行全尺寸检测以及逆向设计等。

传统制鞋加工工序繁杂，周期长成本高，产品更新乏力，难以快速响应市场个性化、多元化的需求，各大鞋企纷纷寻求转型之道。三维扫描技术的引入则为传统制鞋业注入了创新活力，不仅可实现鞋业设计、制造降本提效，亦可推动其生产链从单一加工制造向研发、设计、营销延伸，全方位、全链条为鞋业数字化转型与发展赋能。传统鞋样设计、开版之痛一款新鞋从设计构思到作出成品中间约有120道工序，一般大厂品牌在新品正式大规模生产之前，光是设计开发的流程周期就需要约8-12个月。在漫长的设计流程中，楦师会先根据大数据，或者已有产品和经验来反复修改打磨设计和制作楦头。随后，开版师则在楦师交付的楦头上贴美纹纸，绘制帮面式样，获取帮面样板。后道工序则会基于此样板来进行皮料的裁剪、缝制等。贴楦后绘制帮面样然而鞋楦的表面是一个凸凹不平的弯曲表面，而鞋帮的样板或鞋帮部件却是2D平面状态，展平面复原到楦面上时也一定会有空间角的变化。如何在楦面基础上精确计算帮样板的加工余量，则是鞋业开版设计中的一大难点。取翘（跷）：鞋楦曲面到平面样板转化产生的误差配图来源于“鞋天地”公众号3D扫描技术助力鞋企开发提质增效01、数字化开版精准高效通过Transcan C可变分辨率彩色3D扫描仪快速获取鞋楦准确、完整的三维数据，然后导入专业的设计软件，将平面设计稿或者照片直接贴图到鞋楦的三维模型上面。并按照鞋楦尺寸调整贴图，然后基于贴图图案进行勾线分区，3D扩展建模。建模完成后，设计师可对此模型（基于楦头数据设计出来的鞋模）进行不同材质，配色的调整，然后基于材质属性、色彩呈现效果等来调整局部分块的设计，最后基于最终的渲染效果呈现情况，来决定是否需要打样生产。鞋楦扫描示意&数据展示鞋楦贴图分区构线扩展建模鞋面材质、配色预览鞋模设计完成后，可直接在设计软件内将立体鞋面进行展平，得到各块皮料的准确平面图。生产可基于此平面图精确计算生产成本，规划排版后，将数据导入皮料切割机，即可快速完成鞋面制作。该数字化开版设计模式不仅显著提高了开发效率与生产质量，也极大地节省了开发所需的人力及耗材成本 。鞋面展平&裁剪*本文引用设计软件由广东时谛智能科技有限公司开发02、赋能鞋业新零售生态成品鞋亦可通过Transcan C可变分辨率彩色3D扫描仪进行数字化存档，不仅可助力企业快速建立自己的商品数据库，同时亦可结合各类3D营销软件工具，打造3D场景购物体验，赋能促生鞋业新零售模式。3D内容采集，快速上线商品模型Transcan C卓越的色彩及实物的尺寸还原能力，与先临三维数字云强大的3D线上展示、协同、编辑能力完美结合，为商家量身打造了一套创新的3D数字化商品营销解决方案。通过3D扫描硬件建模+3D模型云端协同编辑的形式，实现了商品模型的高效采集及交互式3D展示。消费者可在商品详情页中全方位浏览查看商品细节，享受到近乎实体店的线上购物体验。商品3D交互展示，激活用户消费意愿用户可以根据自己的风格、喜好，选择不同颜色、材质组件进行组合搭配，形成具有个人风格的搭配方案，满足消费者个性化定制需求。图片源于ROCKDEEP品牌官方INS创新3D内容营销，抓住消费者眼球商家亦可利用Transcan C获取的高精度彩色3D模型制作创意概念视频，用于媒体门户平台的宣传推广。鞋类创意宣传视频（示意，非本文案例客户）Transcan C应用优势高精度：Transcan C最高精度可达0.035mm,可准确还原楦头的尺寸及形状，为后续鞋子设计开发、加工制造等打下坚实的数据基础。 全自动：搭配全自动转台，人工干预少，仅需几分钟即可采集鞋楦、成品鞋的高品质三维数据，极大地节省了产品开发、制造的时间成本。 高保真： 搭载两个彩色相机，可以输出高达1200万像素的纹理贴图，可以高度还原鞋子外观的色彩信息，加速鞋企电商内容营销由2D向3D转变，以酷炫和趣味性的交互方式，帮助商家精准快速抓住消费者的眼球。END高精度3D数字化技术的引入，不仅成功破解了传统制鞋业在开发周期、成本及前期测量流程方面的多重困境，且推动了鞋业新零售迈入3D时代的新篇章。依托深厚的三维视觉技术沉淀，先临三维成功为鞋企打造了一条“开发设计-制造-营销”的全新数字化链条，极大的提升了鞋企的生产与销售效率，助力鞋业制造跨入一个崭新的数字化纪元！

随着人民生活水平的提高，人们对于座椅的外观和功能的要求也在不断地提高，而座椅装饰已成为消费者选购座椅的重要影响因素之一。*1传统座椅面套开发技术痛点手工打板所用工具座椅面套开发技术发展至今，仍然保持着手工打板的传统。传统的手工打板面套设计主要分成以下8道工艺：绘制造型线→铺膜→复制造型线→修膜→贴板→修板→比点→样板标示，最后至少经过三轮的外观认可才能用于正式生产面套裁片。手工打板面套设计过于依赖原型，上下游设计脱节，也无法快速的响应市场。问如何快速准确获取座椅数据并进行裁片设计，以应对快速增长的市场需求呢？答基于传统手工打板面套设计痛点，力泰科技和先临三维合作，利用3D数字化扫描技术打造了面套设计全新解决方案——座椅3D展开裁片开发系统。该系统仅需四个步骤，即可完成座椅面套的设计开发，并投入生产。那究竟是如何实现的呢，本文以汽车座椅为例和大家详细介绍下。013D扫描/3D模型 Ø 高精度双光源无接触式光学测量EinScan H 双光源彩色手持3D扫描仪采用红外不可见光配合白光光源，既可快速大幅面扫描，也支持局部精细扫描，最高分辨率达到0.05mm。且扫描无需贴点，方便快捷，大大提高了样品开发的效率，加快了产品研发的反应速度。02定义车缝：三维模型优化和裁片定义自动消除孔洞、光滑表面和边缘，样片分割时可自动捕捉，相邻裁片曲线自动吻合。032D样片自动分析展开：快速展开二维裁片可设定参数消除张力和褶皱，优化裁片形状。04后续生产：输出dxf裁片文件支持加载裁片材质，以进一步优化裁片。可设置添加剪口、布纹线、缝份等，完成后输出dxf文件用于生产。小结传统的座椅面套设计过度依赖原型和设计师的经验，在开发初始阶段无法获取准确的数据，不能形成有效的自动化协作流程。而3D数字化技术可以突破传统的设计流程痛点，快速获取准确的原型数据，并在软件内进行面片设计，从三维模型到二维裁片展开上下游流程衔接顺畅。相比于手工打板，无论是从数据的准确性还是效率方面都有了极大的提升。先临三维也将基于高精度3D数字化技术支持更多的座椅面套开发从业者进行数字化转型升级，帮助企业进入智能制造的发展快车道。感谢力泰科技为此案例提供素材以上图片均来源于力泰科技，图片版权归原作者所有，如有侵权请联系删除

近年来，我国高端制造业蓬勃发展，对高精度测量设备的需求持续攀升，极大地推动了以三坐标测量机为代表的精密测量仪器市场的迅猛增长。众多国内外知名品牌竞相涌入这一赛道，同时，也催生了一批崭露头角的国产新兴力量。在国产替代需求日益增长的趋势下，中国三坐标测量机企业迎来了前所未有的发展机遇。为深入了解中国三坐标测量机产业的发展态势，仪器信息网成立25周年之际，特别策划了“万里行”系列走访活动。该活动深入中国三坐标测量机代表性企业，与行业专家共同开展实地走访，探寻产业发展的最新进展和亮点，为发展新阶段赋能。走访第2站，由上海大学李明教授，仪器信息网产业研究部主任武自伟、营销服务中心经理韩永风、测量仪器编辑牛亚伟等组成的走访项目组走进派姆特科技(苏州)有限公司 （以下简称“派姆特”），派姆特华东区区域经理胡书飞、总裁助理Susan接待了走访一行人员。——企业发展进展派姆特成立于2019年，在中国、德国、日本均设有研发中心，并在苏州、西安建立了制造基地。得益于公司成立前的技术积累，派姆特在成立第一年即实现了盈利，且此后每年的收入都实现了翻倍增长。短短五年间，派姆特的团队规模已从最初的约30人发展壮大至现在的150余人。派姆特办公楼派姆特的创始人邰大勇，曾在德国马尔精密量仪和美国法如科技公司任职。他亲眼目睹了我国尺寸精密测量仪器市场几乎一度被国外品牌垄断的状况，这促使他萌生了创立一个拥有自主知识产权、受人尊重的国产高端品牌的念头。随着当前国内对供应链安全要求的日益提升，国产化替代需求旺盛，派姆特迎来了快速发展并受到了资本的青睐。2023年6月，公司获得了由中科创星独家投资的千万元级天使轮融资；同年11月，又获得了深圳高新投的第二轮融资；时隔不到一年，2024年5月，派姆特再次获得了卓远资本的第三轮融资。——产品技术与布局派姆特深耕便携式关节臂，拥有多项专利技术。其关节臂测量机涵盖6轴测量臂、7轴测量臂以及激光扫描臂，完美适应接触式与非接触式测量的多样化需求。设备内置平衡机构，采用等臂长设计，操作灵活自如，测量无死角。测量范围覆盖1.5-4.5米，可在5-45℃的全温度范围之内进行测量，内置温度传感器有效补偿温度变化带来的误差，确保测量精度位居国内顶尖水平，广泛应用于汽车、航空航天、国防军工、轨道交通、工程机械、教育等行业。胡书飞介绍道，为了向客户提供更多的测量方案，派姆特不断拓宽测量技术边界，致力于三坐标测量机的核心系统研发，包括测头、控制器和软件。去年，公司推出了FUTURE系列和PRIME系列桥式机型，以及SPACE车间型三坐标测量机。FUTURE系列采用矩形梁结构、气路分离独立控制等目前三坐标测量机的高端技术，可与进口品牌中高端计量设备相媲美。SPACE系列则专为加工现场设计，能够与机器人、自动上下料系统、机床系统等实现联机，为工业客户带来效率与质量的提升。CAM3软件作为派姆特产品矩阵的核心，是公司战略布局的重要一环。大部分三维测量硬件均需与CAM3软件配合使用，以发挥最大效能。胡书飞呼吁政府加大对软件国产化的支持力度，以便派姆特能够借此东风，打造出更加综合性的CAM3软件，以此为核心和平台，推动公司向更广阔的市场进军。目前，派姆特软件团队已超过20人，CAM3软件在上汽集团等企业中得到成功应用。派姆特的便携式测量臂由两个碳素纤维钢固定臂长和六到七个角度编码器组成。该编码器由派姆特自主研发和生产，可作为独立产品供应市场。派姆特产品矩阵市场调研数据显示，2022年全球三维尺寸测量仪器市场规模已突破100亿美元大关，预计未来将持续保持直线上升的增长态势。为了把握这一市场机遇，派姆特致力于打造一个集多场景应用、多测量精度需求的一体化三维测量平台。公司新推出的圆度仪、圆柱圆度仪和轮廓仪产品刚刚亮相市场，未来还将进一步拓展产品线，布局光笔测量仪和激光跟踪仪产品，以满足更广泛的市场需求。合影留念

近期，来自德国的YouTube红人博主Thomas Sanladerer，在发布的视频中，利用EinScan-SE 桌面三维扫描仪做了一个新颖有趣的实验：将打印失败的模型，扫描获取原型数据后，进行再创作，变为一个“艺术作品”。这个实验视频上传至YouTube平台后，已吸引万人围观。图片来源于Thomas Sanladerer频道（YouTube）YouTube博主介绍Thomas是一个3d打印爱好者，在YouTube上坐拥31万粉丝，他的视频多是以幽默风趣的独特风格，分享一些关于3d技术的一切，如创意展示、教程、小技巧和测评等，目前频道累计播放量已达到4500w+。Thomas Sanladerer频道曾在国外知名3D打印媒体ANIWAA发布的“The best 3D printing Youtube channels in 2019”榜单中，位列前十。榜单图片来源于ANIWAA网站视频精彩解析▼以下图片均来自：Thomas Sanladerer频道（YouTube）Thomas在视频的开头展示了一块打印失败的模型，因为材料的原因，这块模型变为了一个拥有丰富纹理细节的黑色反光物体，他认为这很酷，可以用来做一些“意料之外”的艺术作品。三维扫描废料原型Thomas首先利用EinScan-SE桌面三维扫描仪对这块奇特造型，并拥有丰富纹理细节的黑色反光物体进行扫描。一开始，Thomas对这块黑色反光物体没有做任何处理，导致三维扫描仪获取的数据有些缺失。Thomas认为虽然黑色反光物体比较难扫描，有些地方没有扫描到，但EinScan-SE三维扫描仪获取的数据，纹理和细节都很好。为了更好的获取物体完整数据，Thomas对黑色反光物体进行了喷粉处理，再次使用三维扫描仪重新扫描，只用了几分钟，就成功获取到一块外观造型类似 “陨石”的模型数据。设计优化然后，Thomas将获取的数据导入到设计软件中，进行了渲染和优化。在优化的过程中，Thomas特意将模型进行减面，他认为虽然模型细节会减少，但减面后的模型出现了一些特别的角度、形状和细节，变得很酷。3d打印成型最后，Thomas切除模型底部不需要的部分，把模型放大，用 FDM 3D打印设备打印成型。成品展示Thomas认为这件用三维扫描仪+3D打印做出来的“艺术品”，像一个具有金属质感的水晶物体。 （另外，他表示遗憾的一点是因为工作室没有红色的打印材料，他没有打印出计划中的苹果红效果。）艺术的灵感本身是不受任何形式所束缚的，唯一束缚艺术的是表现形式。3d技术以一种开创性的方式给予人们前所未有的创作自由度和创造可能性；thomas用他这种简单有趣的创意实验向大家展示，3d技术可以让生活中任何“平凡”的物体变为无限的可能，同时也能将人们的“奇思妙想”变成为现实。评论区精彩互动评论图片来源于thomas sanladerer频道（youtube）视频案例原文链接：https://www.youtube.com/watch?v=bl0faaatp_0&t=629s榜单原文链接：https://www.aniwaa.com/guide/3d-printers/best-3d-printing-youtube-channels/

想必大家对于《et外星人》中，最后，小主人公骑着自行车带着et飞向月球的画面都记忆犹新。也通过这部电影，我们认识了外星人et。▲ 图片源于百度，电影《外星人et》剧照大家是否想探究一下外星人的内部构造？带着这样的好奇，我们开启了“解剖”、重构外星人身体之旅。我们通过3d扫描—内部数据重建—3d打印这样的技术，让外星人的内部构造也可以肉眼可见。 这次“解剖”的外星人来自very museum，是核心艺术家 steve wang的作品。他的名字是alien grey，有着我们熟识的外星人形象。姓名 grey性别 不详 年龄 不详 “解剖”的流程 以下来自grey的独白 复制一个三维的我 3d扫描获取原始 高细节彩色数据我的“皮肤”有细致的纹路，在复制精细三维数据的同时，还需要兼顾皮肤的颜色。因此，先临三维的工程师使用einscan pro 2x 2020设备获取我的等比彩色数据，为后续“解剖”做准备。▲ 精细的扫描数据，肉眼可见的皮肤纹路重构我的三维模型，制作解剖效果，还需要内部的结构。工程师将我的“头骨”利用手持扫描仪进行数据获取，头骨数据结合外形数据，“解剖”的第一步已经完成。 重构我的内部结构 后处理软件设计解剖结构设计师通过maya等数据建模软件，参考人体构造，结合我的头骨数据和外形数据，重构出内部结构。“解剖”最终造型，左右一分为二，一侧展示外形，一侧展示内部结构。 展现我的“解剖”结构 彩色3d打印机打印完整数据利用stratasys的彩色3d打印技术，实现数据的最终呈现。stratasys的全彩3d打印技术，结合了全彩，透明以及类橡胶材质的组合输出能力，使得我的左右半边外形以及内部结构的展示可以一次性完成。在保留外部轮廓的同时，内部结构也可以清晰地展示在观众面前。在创作过程中，stratasys工程师前后测试了十几个不同的版本，特别在细节方面，包括我的皮肤的颜色，质感，血管的形态，肌肉，脑干，脑沟等大脑结构中不同层次的展现。这个时候3d打印的优势就凸现出来了 – 我的数据缩小到11公分的比例，12小时之内可以完成8个不同版本的打印，实现快速评估整体的效果，确保在正确的方向去进行下一步的创作。一个对于外星来客的创意尝试，利用3D技术，终将有趣的想法，变成可见的现实。3d扫描-内部数据重建-3d打印，赋予外星人全新的形象，实现模型的快速设计制造。通过grey的解剖模型重建，我们看到了3d技术的力量。3d技术，为创意赋能。

瑞典皇家理工学院的研究人员最近发表的研究表明，利用新的荧光显微镜技术，生成了世界上第一个完整的活细胞中分子的纳米级三维图像，显示了脑海马神经元中蛋白质的近分子尺度图像。这种技术被称为3-D pRESOLFT，可以在比电子显微镜更大的范围内观察蛋白质，可以在不杀死细胞和破坏切片的情况下实现它。在以往的荧光显微镜中，可见光照射到用荧光染料染色的细胞和组织，但该方法仅限于制作二维图像，通常分辨率较低。3-D pRESOLFT通过使用包含可切换的荧光染料的干涉图案的组合，可以像光开关那样一边切换接通和断开一边记录大量的平行图像。 整个样品暴露在少光下，防止样品褪色。研究人员发现，观察精度缩小到50纳米，比人类头发小20000倍，用这种正确的方法在三维空间观察活细胞的能力可以研究蛋白质是如何重要但鲜为人知的生理过程。

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面对远距离小目标，常规探测手段往往只能对其定位，看到的目标只是一个点。而有些特殊需求下，需要掌握其面特征甚至体特征，实现运动目标认知，此时迫切需要发展超分辨成像手段。国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室主任胡以华教授团队，继2022年实现10千米距离上优于2厘米分辨率的国内外报道最高水平的反射层析激光雷达超分辨二维成像的基础上，近期实现了三维超分辨成像的重大突破。实现10千米距离2.0×2.0×3.5厘米分辨率的三维超分辨成像反射层析激光雷达实现二维成像的原理日趋成熟，国内外也开展了相关的实验研究，但是实现三维成像的原理和方法在国内外未见报道。团队创新性地提出了反射层析激光雷达三维成像技术架构，建立了激光探测的多角度多视场交叠取样、窄脉冲激光回波的高速高保真采集及图像重构融合处理方法，研制出反射层析激光雷达三维成像实验系统，在合肥紫蓬山地区开展了距离为10.38 km的外场实验，实现目标图像的三维超分辨重构。实验中，在山上(31°43′28″N, 116°59′55″E)的百米高实验塔上分别设置两类目标：1）高度75 cm、宽度30 cm的立体组合件，如图1 (a)所示；2）多块厚度1.7 cm、断面面积不同的块状体构成的从下到上间距9 cm到2 cm递减、面积渐小的60°倾斜角梯形立体分辨率测试靶，如图1 (b)所示。成像实验系统布置在该市华南城(31°46′20″N, 117°5′35″E)楼上，如图1 (c)所示。在多种实验环境和实验参数设置下，成功获得了如图2 (b)、图2 (d)所示的立体目标三维超分辨成像结果。图1 反射层析激光雷达三维成像实验实施图(a) 立体组合件；(b) 立体分辨率测试靶；(c) 反射层析激光雷达三维成像实验系统经第三方专家现场实测，在10.38 km距离上，环绕平面成像分辨率优于2 cm，环绕轴向分辨率优于3.5 cm。根据反射层析激光雷达成像的原理，只要激光脉冲回波信噪比足够，其三维成像分辨率与光学孔径、作用距离、激光发散角相对无关，因此，本实验为实现千千米超远距离微小目标的三维成像奠定了基础。该实验系统光学孔径为260 mm，相同孔径的光学成像系统衍射极限角约为5 μrad，对应10 km处常规光学成像的极限分辨率约为5 cm。本成果取得了超过同口径光学成像衍射极限的远距离小目标超分辨成像能力，其成像分辨率居激光成像领域国内外最优水平，特别是通过独创的技术手段和处理算法首次得到立体目标结构的十千米距离厘米级超分辨三维成像结果。图2 目标实物与成像结果(a) 立体组合件；(b) 立体组合件重构图像；(c) 立体分辨率测试靶；(d) 立体分辨率测试靶重构图像科研团队简介国防科技大学电子对抗学院胡以华教授科研团队长期致力于运动目标精确激光探测和光电对抗等领域方向理论与应用研究，围绕目标的激光三维成像、反射层析激光雷达成像、大气扰动激光探测、相干探测、光子探测以及量子纠缠探测方法，取得了一系列研究成果，为空天弱暗目标远距离探测、高精度定位和多维信息获取提供新型技术手段。团队先后出版专著《激光成像目标侦察》、《目标衍生属性光电侦察技术》、《Theory and Technology of Laser Imaging Based Target Detection》和《激光相干探测应用理论方法》，公开发表学术论文300余篇，授权发明专利70余项，获国家技术发明二等奖2项、国家教学成果二等奖2项、安徽省重大科技成就奖、省部级科技一等奖8项。团队带头人，国防科技大学电子对抗学院胡以华教授，脉冲功率激光技术国家重点实验室主任，光学工程学科首席专家，中国光学学会会士，安徽省科学技术协会兼职副主席。长期从事光电探测与对抗领域研究，取得多项系统性创新成果。

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