APX100显微镜的智能样品导航器如何提升观察前的工作流程效率

简介

显微镜是生命科学和医学研究领域的重要工具。显微镜可以用于以高分辨率观察微观区域，但其观察视野狭窄，很难知道观察的是样品的哪个部分。要使用有目镜的显微镜开始观察样品，第一步要通过以目测方式调整样品，使其与显微镜的聚焦光路重合。然后，用户必须通过目镜进行详细搜索，以确定观察位置。这一系列任务被称为观察前的准备工作。如果用户不熟悉显微镜的操作，这就会是一个缓慢而反复的过程。

APEXVIEW APX100台式荧光显微镜的智能样品导航器可自动执行以下任务，有助于提升观察前准备工作的速度：

采集宏观图像以获得样品的全貌
对齐样品，以便立即观察
基于容器初始化聚焦位置调整

APX100

图1. APX100的工作流程比传统显微镜更高效。

宏观图像

捕获样品全貌的宏观图像有助于快速找到观察位置。APX100系统独特的宽视场宏观光学器件可使其在成像开始时快速采集全貌宏观图像。

用于获取宽视场图像的宏观光学器件通常不是远心光学器件。这意味着在孔板的宏观图像中，视场周围孔的形状是失真的。具体来说，宏观图像中的壁面有反光，因此难以区分孔的底面。为了防止视场中的孔失真，可以缩窄视场。但这需要为每个孔采集数张图像，并将其拼接在一起以形成最终的宏观图像。

为了克服这些局限性，APX100系统为宏观光学系统使用了大孔径镜头（图2），实现了良好的远心度和宽视场。宏观光学器件的放大倍率约为0.07倍，并且只需两张快照就能采集托架中样品的宏观图像。

图2. APX100系统的宏观光学器件概览。

样品识别

在使用载玻片样品托架时，智能样品导航器可使用基于AI（深度学习）的样品识别功能，自动定位宏观图像中的样品。然后，系统载物台移动，以使样品处于显微光路中，并调整物镜的高度，使用户可以立即开始细节观察。

使用AI分析样品分为两个阶段：学习和推断。为了进行推断，首先需要使用一组学习图像对AI进行训练。幸运的是，智能样品导航器的样品识别功能已经配备了一个神经网络，该网络已使用多种类型的样品事先接受了训练。除了HE染色的组织样品外，辨识类别还包括消色组织样品，如用荧光染料染色的实验室小鼠脑组织切片和盖玻片。

将捕获的宏观图像输入到经过训练的AI网络（图3）以探测所观察的玻片上的组织和盖玻片时，就会执行推断。系统会将样品识别结果显示在一个绿色框中，以协助用户在成像实验过程中进行识别（图3）。