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Como o Smart Sample Navigator do microscópio APX100 melhora a eficiência do processo de trabalho de pré-observação

Introdução

A microscopia é uma ferramenta importante nas ciências da vida e na pesquisa médica. Microscópios podem ser usados para observar microrregiões em alta resolução, mas seu campo de visão de observação é estreito, dificultando saber qual parte da amostra está sendo observada. Para começar a observar uma amostra com um microscópio com oculares, o primeiro passo é alinhar visualmente a amostra com a trajetória óptica do foco do microscópio. Em seguida, o usuário deve olhar através das oculares para realizar uma busca detalhada e determinar a posição de observação. Essa série de tarefas é chamada de preparação pré-observação. Se o usuário não estiver familiarizado com a operação do microscópio, isso pode ser um processo lento e iterativo.

O Smart Sample Navigator do microscópio multifuncional APX100 executa automaticamente as seguintes tarefas, ajudando a agilizar a preparação pré-observação:

Adquire uma imagem macro para obter uma imagem completa da amostra
Alinha as amostras para observação imediata
Inicializa o ajuste da posição do foco baseado no recipiente

APX100

Figura 1

Figura 1. O processo de trabalho do APX100 é mais eficiente do que um microscópio convencional

Imagem macro

Imagens macro que capturam a imagem geral da amostra são úteis para encontrar rapidamente a posição de observação. A óptica macro de campo amplo exclusiva do sistema APX100 permite que ele adquira rapidamente imagens macro de visão geral no início da formação de imagem.

A óptica macro para obter imagens de campo amplo geralmente não é telecêntrica. Isso significa que em uma imagem macro de uma placa de poços, o formato do poço ao redor do campo de visão é distorcida. Especificamente, a superfície da parede é refletida na imagem macro, dificultando a distinção da parte inferior do poço. Para evitar que os poços no campo de visão sejam distorcidos, um campo de visão mais estreito pode ser usado. Entretanto, isso requer que várias imagens sejam adquiridas para cada poço e montadas para criar a imagem macro final. Para superar essas limitações, o sistema APX100 usa uma lente de abertura grande para o sistema óptico macro (Figura 2), obtendo boa telecentricidade e um amplo campo de visão. O aumento da óptica macro é de cerca de 0,07X e uma imagem macro de uma amostra no suporte pode ser adquirida com apenas dois instantâneos.

Figura 2

Figura 2. Uma visão geral da óptica macro do APX100

Reconhecimento da amostra

O Smart Sample Navigator usa reconhecimento de amostra baseado em IA (deep learning) para localizar automaticamente a amostra na imagem macro ao usar o suporte de amostra para lâminas de vidro. A platina do sistema então se move para que a amostra fique na trajetória óptica micro e ajuste a altura das objetivas, permitindo que os usuários iniciem imediatamente a observação detalhada.

A análise da amostra usando IA é dividida em duas fases: aprendizado e inferência. Para fazer inferências, a IA primeiro precisa ser treinada usando um conjunto de imagens de aprendizado. Felizmente, a função de reconhecimento de amostra do Smart Sample Navigator já está equipada com uma rede neural que foi pré-treinada usando vários tipos de amostras. Além de amostras de tecido tingido com HE, a classe de identificação inclui amostras de tecido acromático, como seções de tecido cerebral de camundongos de laboratório tingidos com corantes fluorescentes e vidro de proteção.

A inferência é realizada quando a imagem macro capturada é inserida na rede de IA treinada (Figura 3) para detectar o tecido e o vidro de proteção nas lâminas observadas. O sistema exibe os resultados do reconhecimento da amostra em um quadro verde para auxiliar no reconhecimento do usuário durante os experimentos de formação de imagem (Figura 3).

Figura 3

Figura 3. A rede de IA de reconhecimento e os resultados de reconhecimento de amostra do sistema APX100.

Suporte de observação

O Smart Sample Navigator ajuda a tornar a observação ainda mais conveniente com as seguintes funções:

Especifica a posição de observação na imagem macro exibida e move-se rapidamente para a posição de observação (consulte a Figura 4).
Adquire imagens de visão geral de alta resolução usando os resultados de reconhecimento de amostra (consulte a Figura 5).
Identifica as áreas onde pode haver uma colisão com os suportes de amostras durante a observação (consulte a Figura 6).

Figura 4

Figura 4. A interface de usuário do software cellSens APEX.

Figura 5

Figura 5. Designando o intervalo de aquisição de imagem de visão geral usando os resultados de reconhecimento de imagem.

Figura 6

Figura 6. O software exibe as áreas que correm o risco de colidir com o suporte de amostras.

Resumo

O Smart Sample Navigator do sistema APX100 melhora o processo de trabalho de pré-observação do microscópio convencional. Em vez de ter que mover manualmente a platina para encontrar a amostra, ajustar a altura das objetivas e procurar a posição de observação antes de observar uma amostra, o Smart Sample Navigator automatiza esse processo, melhorando muito a eficiência.

Com apenas um clique, o Smart Sample Navigator encontra a amostra, move-a para a trajetória óptica de observação micro e ajusta a altura das objetivas. A sequência inteira demora apenas cerca de dez segundos. A imagem macro adquirida permite que você verifique imediatamente a posição que deseja observar, mova rapidamente a platina para a posição de observação e inicie a observação.

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