スマートサンプルナビゲーターの自動化技術：観察前の準備にかかる時間と手間の解消に貢献

はじめに

生命科学および医学研究において、顕微鏡は重要な研究ツールです。顕微鏡を用いるとミクロの領域を高解像度で観察することができますが、観察視野が狭いため、標本のどこを観察しているかを把握しづらくなります。接眼レンズがある光学顕微鏡で標本観察を始めるには、まず標本を顕微鏡の焦点光学経路に目視で合わせます。次に、接眼レンズを通した詳細な探索を行い、観察位置を決定します。この一連の作業は観察前準備と呼ばれています。顕微鏡の操作に不慣れな場合、時間がかかる繰り返しの多い作業となることがあります。

マクロ画像

標本認識

スマートサンプルナビゲーターは、AI（ディープラーニング）を用いた標本認識により、スライドガラス用のサンプルホルダー使用時に、マクロ画像内の標本の位置を自動で特定します。システムのステージが標本がマクロ光学経路に来るよう移動し、対物レンズの高さを調節することで、ユーザーは詳細な観察をすぐに開始することができます。

AIを用いた標本分析は学習と推論の2つのフェーズに分けられます。 推論を行うためには、AIにまず最初に学習画像を用いたトレーニングを行う必要があります。幸いなことに、スマートサンプルナビゲーターの標本認識機能には、さまざまな種類の標本を用いて事前に学習したニューラルネットワークがすでに備わっています。HE染色した組織標本に加えて、識別クラスには蛍光色素で染色した実験マウスの脳組織片など無彩色な組織標本や、カバーガラスが含まれます。

撮影したマクロ画像を学習済みのAIネットワーク（図3）に入力すると推論が行われ、観察しているスライド上の組織やカバーガラスが検出されます。緑色の枠内に標本認識結果が表示され、イメージング実験中のユーザー認識をサポートします（図3）。

観察サポート

スマートサンプルナビゲーターは以下の機能により、観察をより便利なものになるようサポートします。

1. 表示されたマクロ画像上で観察位置を特定し、観察位置まで即座に移動する（図4参照）。
2. 標本認識結果を用いて、高解像度オーバービュー画像を取得する（図5参照）。
3. 観察中にサンプルホルダーとの衝突が起こる可能性がある領域を特定する（図6）。

まとめ

APX100システムのスマートサンプルナビゲーターにより、従来の顕微鏡の観察前準備ワークフローが向上します。標本を観察する前には手動でステージを移動させて標本を捉え、対物レンズの高さを調節して観察位置を探索しますが、スマートサンプルナビゲーターはこのプロセスを自動化することで、効率性を大幅に向上させます。

ワンクリックだけで、スマートサンプルナビゲーターは標本を探索し、ミクロ観察光学経路にこれを移動し、対物レンズの高さを調節します。シーケンス全体にかかる時間はわずか10秒ほどです。取得したマクロ画像により、観察したい位置を素早く確認してステージを移動させ、観察を開始することができます。

著者

株式会社エビデント 開発部門 電気開発