顯微鏡是生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的重要工具。顯微鏡可以用來(lái)以高分辨率觀察微觀區(qū)域，但其觀察視野狹窄，因此難以了解正在觀察的是樣品的哪一部分。要使用有目鏡的顯微鏡開始觀察標(biāo)本，第一步是目視調(diào)整樣品，使其與顯微鏡的聚焦光路重合。然后，用戶必須通過(guò)目鏡執(zhí)行詳細(xì)搜索，以判斷觀察位置。這一系列的任務(wù)稱作觀察前準(zhǔn)備。如果用戶不熟悉顯微鏡的操作，這個(gè)過(guò)程可能緩慢而又反復(fù)。

APX100一體式顯微鏡的智能樣品導(dǎo)航器可自動(dòng)執(zhí)行以下任務(wù)，從而幫助提升觀察前準(zhǔn)備工作的速度：

• 采集宏觀圖像以獲得樣品的完整圖片
• ​調(diào)整標(biāo)本以立即進(jìn)行觀察
• 基于容器初始化聚焦位置調(diào)整

圖1.APX100的工作流程比傳統(tǒng)顯微鏡更有效率
  

1 宏觀圖像

捕獲樣品整體圖片的宏觀圖像有助于快速找到觀察位置。APX100系統(tǒng)獨(dú)特的寬場(chǎng)宏觀光學(xué)器件使其能夠在成像伊始快速采集概覽式宏觀圖像。

用于獲得寬場(chǎng)圖像的宏觀光學(xué)器件通常不是遠(yuǎn)心器件。這意味著在孔板的宏觀圖像中，視場(chǎng)周圍孔的形狀是失真的。具體來(lái)說(shuō)，宏觀圖像中的壁面有反光，使得難以區(qū)分孔的底面。為了防止視場(chǎng)中的孔失真，可以縮窄視場(chǎng)。但這需要為每個(gè)孔采集數(shù)張圖像，并將其拼接在一起以形成最終的宏觀圖像。為了克服這些局限性，APX100系統(tǒng)為宏觀光學(xué)系統(tǒng)使用了大孔徑鏡頭（圖2），從而實(shí)現(xiàn)合格的遠(yuǎn)心度和寬視場(chǎng)。宏觀光學(xué)器件的放大倍率約為0.07倍，并且只需兩張快照就能采集托架中樣品的宏觀圖像。

2 樣品識(shí)別

智能樣品導(dǎo)航器使用基于AI（深度學(xué)習(xí)）的樣品識(shí)別，可在使用載玻片的樣品托架時(shí)自動(dòng)定位宏觀圖像中的樣品。系統(tǒng)的載物臺(tái)隨后移動(dòng)，以使樣品處于顯微光路中，并調(diào)整物鏡的高度，使用戶能夠立即開始高倍細(xì)節(jié)觀察。

使用AI分析樣品分為兩個(gè)階段：學(xué)習(xí)和推斷。為了進(jìn)行推斷，首先需要使用一組學(xué)習(xí)圖像對(duì)AI進(jìn)行訓(xùn)練。幸運(yùn)的是，智能樣品導(dǎo)航器的樣品識(shí)別功能已經(jīng)配備了一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并且該網(wǎng)絡(luò)事先使用多種類型的樣品進(jìn)行過(guò)訓(xùn)練。除了HE染色組織樣品外，辨別類還包括非染色組織樣品，如用熒光染色素染色的實(shí)驗(yàn)室小鼠腦組織切片，以及蓋玻片。

將捕獲的宏觀圖像輸入經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的AI網(wǎng)絡(luò)（圖3）以探測(cè)所觀察的玻片上的組織和蓋玻片時(shí)，就會(huì)執(zhí)行推斷。系統(tǒng)會(huì)將標(biāo)本識(shí)別結(jié)果顯示在一個(gè)綠色框架中，以協(xié)助用戶在成像實(shí)驗(yàn)期間進(jìn)行識(shí)別（圖3）。
 

 
3 觀察支持

智能樣品導(dǎo)航器通過(guò)以下功能幫助進(jìn)一步提高觀察的便利性：
1、在顯示的宏觀圖像上指定觀察位置，并快速移動(dòng)到觀察位置（見(jiàn)圖4）。
2、使用樣品識(shí)別結(jié)果采集高分辨率概覽圖像（見(jiàn)圖5）。
3、發(fā)現(xiàn)觀察過(guò)程中可能與樣品托架發(fā)生碰撞的區(qū)域（見(jiàn)圖6）。
 

摘要

APX100系統(tǒng)的智能樣品導(dǎo)航器改進(jìn)了傳統(tǒng)顯微鏡的觀察前工作流程。在觀察樣品之前，不需要手動(dòng)移動(dòng)載物臺(tái)來(lái)找到樣品、調(diào)整物鏡的高度以及查找觀察位置，智能樣品導(dǎo)航器將這一過(guò)程自動(dòng)化，從而大大提高了效率。

只需一次單擊，智能樣品導(dǎo)航器就能找到樣品，將其移至顯微觀察光路，并調(diào)整物鏡的高度。整個(gè)過(guò)程只需大約十秒。采集的宏觀圖像使您能夠立即檢查您想觀察的位置、快速移動(dòng)載物臺(tái)到觀察位置并開始觀察。