Article technique
Comment le navigateur jusqu’à l’échantillon intelligent du microscope APX100 améliore l’efficacité des opérations préobservation
Introduction
La microscopie est un outil important en sciences de la vie et en recherche médicale. Les microscopes peuvent être utilisés pour observer des microrégions en haute résolution, mais leur champ d’observation est étroit, ce qui ne permet pas de voir facilement quelle partie de l’échantillon est observée. Pour commencer à observer un échantillon avec un microscope doté d’oculaires, la première étape consiste à aligner visuellement l’échantillon avec le trajet optique de mise au point du microscope. Ensuite, l’utilisateur doit regarder à travers les oculaires pour effectuer une recherche détaillée afin de déterminer la position d’observation. Cette série de tâches est appelée la préparation de l’observation. Si l’utilisateur ne sait pas comment utiliser le microscope, le processus peut être lent et itératif.
Le localisateur d’échantillon intelligent du microscope à fluorescence de paillasse APEXVIEW™ APX100 effectue automatiquement les tâches suivantes, ce qui contribue à accélérer la préparation de l’observation :
- L’acquisition d’une image macro afin d’obtenir une vue globale de l’échantillon
- L’alignement des échantillons pour une observation immédiate
- L’initialisation du réglage de la position de mise au point selon le récipient de culture
Figure 1 – Le processus d’utilisation du APX100 est plus efficace que celui d’un microscope traditionnel.
Images macro
Les images macroscopiques qui capturent l’ensemble de l’échantillon sont utiles pour trouver rapidement la position d’observation. Les éléments optiques macro à grand champ unique du système APX100 lui permettent d’acquérir rapidement des vues d’ensemble macro au début de l’imagerie.
Les éléments optiques macro permettant d’acquérir des images à grand champ ne sont souvent pas télécentriques. Cela signifie que dans une image macroscopique d’une plaque à puits, la forme des puits à la périphérie du champ d’observation est déformée. Plus précisément, la surface de la paroi se reflète dans l’image macroscopique, ce qui ne permet pas de distinguer facilement la surface du fond du puits. Pour éviter que les puits dans le champ d’observation ne soient déformés, il est possible d’utiliser un champ de vision plus étroit. Cependant, cela requiert l’acquisition de plusieurs images pour chaque puits et l’assemblage de celles-ci pour créer l’image macro finale.
Pour surmonter ces limites, le système APX100 utilise des lentilles à grande ouverture pour le système optique macro (figure 2), ce qui assure une bonne télécentricité et un grand champ de vision. Le grossissement du système optique macro est d’environ 0,07X, et une image macro d’un échantillon dans le support peut être acquise en seulement deux prises de vue.
Figure 2 – Vue d’ensemble de l’optique macro du système APX100
Reconnaissance d’échantillon
Le localisateur d’échantillon intelligent utilise la reconnaissance d’échantillon fondée sur l’IA (apprentissage profond) pour repérer automatiquement l’échantillon dans l’image macro lors de l’utilisation du porte-échantillon pour lames de verre. La platine du système se déplace ensuite de sorte que l’échantillon se trouve dans le trajet micro-optique et règle la hauteur des objectifs, ce qui permet aux utilisateurs d’effectuer immédiatement une observation détaillée.
L’analyse de l’échantillon à l’aide de l’IA est divisée en deux phases : l’apprentissage et l’inférence. Pour faire des inférences, l’IA doit d’abord être entraînée à l’aide d’un ensemble d’images d’apprentissage. Heureusement, la fonction de reconnaissance d’échantillon du localisateur d’échantillon intelligent est déjà équipée d’un réseau neuronal qui a été pré-entraîné à l’aide de nombreux types d’échantillons. En plus des échantillons de tissu colorés à l’hématoxyline et à l’éosine (HE), la classe d’identification comprend des échantillons de tissus achromatiques, comme les coupes de tissus cérébraux de souris de laboratoire marquées avec des fluorochromes recouverte d’une lamelle couvre-objet.
L’inférence est effectuée lorsque l’image macro acquise est entrée dans le réseau d’IA entraîné (figure 3) pour détecter le tissu et la lamelle couvre-objet sur les lames observées. Le système affiche les résultats de reconnaissance de l’échantillon dans un cadre vert pour faciliter la reconnaissance par l’utilisateur lors des expériences d’imagerie (figure 3).
Figure 3. Réseau d’IA de reconnaissance du système APX100 et résultats de reconnaissance d’échantillon.
Aide à l’observation
Le localisateur d’échantillon intelligent aide à rendre l’observation encore plus pratique grâce aux fonctions suivantes :
- L’indication de la position d’observation sur l’image macro affichée et le déplacement rapide vers la position d’observation (voir la figure 4).
- L’acquisition de vues d’ensemble des échantillons en haute résolution à partir des résultats de reconnaissance des l’échantillon (voir la figure 5).
- L’indication des zones où il pourrait y avoir une collision avec les porte-échantillons pendant l’observation (voir la figure 6).
Figure 4 – Interface d’utilisation du logiciel cellSens APEX.
Figure 5. Désignation de la plage d’acquisition de vues d’ensemble à partir des résultats de reconnaissance d’image.
Figure 6 – Le logiciel affiche les zones qui risquent d’entrer en collision avec le porte-échantillon.
Récapitulatif
Le localisateur d’échantillon intelligent du système APX100 améliore le processus de préparation précédant l’observation du microscope traditionnel. Au lieu de devoir déplacer manuellement la platine pour trouver l’échantillon, régler la hauteur des objectifs et rechercher la position d’observation avant d’observer un échantillon, le localisateur d’échantillon intelligent automatise ce processus, ce qui améliore considérablement l’efficacité.
En un seul clic, le localisateur d’échantillon intelligent trouve l’échantillon, le déplace vers le trajet optique de micro-observation et règle la hauteur des objectifs. La séquence entière ne prend qu’une dizaine de secondes. L’image macro acquise vous permet de vérifier immédiatement la position que vous souhaitez observer, de déplacer rapidement la platine vers la position d’observation et de commencer l’observation.
Auteurs
Motohiro Shibata
Keita Kojima
R&D, Génie électrique, Evident
Produits utilisés pour cette application
https://main--eds-evident-website--evident-scientific.hlx.live/fr/solutions-based-systems/apx100/
Microscope à fluorescence de paillasse
APX100
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