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看穿病毒面目 诺贝尔奖得主Betzig擘划显微镜的未来
 

【CTIMES / SMARTAUTO ABC_1 报导】    2020年02月07日 星期五

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光电科技工业协进会(PIDA)指出,今年美西光电展的焦点在量子、奈米科技、材料、生医等方面,其光电会议涵盖次世代Data Center、量子计算、显示与全像技术、奈米科技、积体光学、微光机电系统(MOEMS),和光通讯,以及光电在各种商业的应用等议题。雷射会议则触及了新雷射光源、非线性光学、光束导引、微奈米应用,和3D制造等议题。其中电子显微镜融合光学技术,加上大数据分析即是一例。诺贝尔奖得主艾瑞克·贝齐格(Eric Betzig)更受邀发表了「探索细胞生命的秘密」演说。

全球显微镜市场(资料来源:PIDA,2020/1)
全球显微镜市场(资料来源:PIDA,2020/1)

PIDA总监林颖毅指出,贝齐格教授因发明了可突破绕射极限的「超解析度萤光显微镜」,与其他两位物理学家共同荣获2014年诺贝尔化学奖。

贝齐格表示,在19世纪末卡尔蔡斯(Carl Zeiss)发现了绕射极限之後,显微镜的基本功能百年以来就没有再做改变。直到现今发明了明视野显微镜与萤光标记,显微镜才能?在分子生物学方面再显光辉。

他表示,每种显微镜都有其优点和局限性,因为它们必须在空间解析度、时间分辨率、成像深度之间做取舍。例如萤光显微镜可以照亮细胞内的蛋白质,产生很好的影像,但其周遭环境却付之阙如。另一方面,用传统的电子显微镜,你可以看到很好的整体影像,但难以再区别里面的结构。

有监於此,Betzig转向了「点阵光片显微镜(lattice light sheet microscope)」,它可以产生连续焦平面的影像。然而这种显微镜所产生的数据将达到十兆位元,这过於庞大的数据还是需要计算科技的进步,以找出如何处理这些庞大数据的方法。他说,这门科学的未来是把不同的显微技术和光学技术融合到一个设备中,并把这个设备变得便宜又容易获得,这是最具有挑战性的地方;然後再交给研发人员使用。

林颖毅表示,诺贝尔奖得主擘划了显微镜技术的未来,让我们来看显微镜的市场趋势。2019年全球显微镜的市场有62.8亿美元,预计2022年将达到74亿美元,这期间年复合成长年率为5.6%,其成长动力来自技术的进步以及对奈米科技和医疗的日益关注等因素。近几年显微镜的新创公司容易受到投资者青睐,其先进的显微镜研发计画有利吸引融资。然而,越先进显微镜越是堆高成本,这也恐抑制这市场的成长。

以显微镜相关的产品做分析,显微镜的软体是这市场需求最高的周边产品。先进的显微镜需要影像软体的支援,尤其在生命科学研究领域里,如同Betzig所说的,生医影像品质的提升也产生了大量的数据。这些庞大的数据非传统的生医影像软体所能处理,这便开启了大数据处理的市场机会。

电子显微镜在生物学、材料科学、奈米科学和半导体产业中有着重要的应用。而这些领域的研发计画,和半导体产业的兴盛,是电子显微镜市场成长的保证。而材料领域则是显微镜最重要的应用领域,因为显微镜可用於材料的结构和化学分析,包括聚合物、金属、合金、陶瓷和生物材料等。

再以区域市场做分析,北美仍是全球显微镜最大的区域市场,毕竟北美在学术研究、医疗基础设施的预算、内需市场规模仍执世界牛耳,如下图所示。但亚太被视为成长最快的区域,包括日本、中国和印度。这区域可以用较低的成本,获取先进的技术,再透过降低制造成本,从而提高了产品的渗透率,以及市场的成长。

传统光学显微镜仍占有市场三分之一的比例,预期未来这比例将随着高阶显微镜的崛起来逐年递减。细分市场在2015年占据了37%的最大收入份额。Betzig与其他两位诺贝尔奖得主所发明的萤光显微镜则约占有市场五分之一的比例。利用相位成像的显微镜、近场扫描显微镜、共焦扫描显微镜等市场也会有不同影像应用的需求;各类显微镜的市场如下所示。

针对台湾显微镜的市场机会,林颖毅认为,全球高阶显微镜的公司约有十几家,其中德国的卡尔蔡司(Carl Zeiss)公司仍是显微镜产业的龙头厂商,但美国与日本也不乏挑战者,例如日本的一些老牌光学公司━Nikon、Olympus、Hitachi、JEOL等公司。而台湾早期是有做传统光学显微镜的代工,但在高阶显微镜方面则几??没有着墨。

而台湾半导体产业、研究机构应不乏有显微镜的需求,尤其在自动光学检测(AOI)方面需要整合显微系统。现今武汉肺炎病毒延烧,显微镜当然是检测细菌与病毒的最隹利器。

光电协进会认为,在工业或生医检测应用方面,非高阶显微镜的国产化应该仍有机会,或者延伸这些影像大数据的处理、管理与应用服务,也是另辟蹊径的发展机会。

關鍵字: 武汉肺炎  PIDA 
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