Machine Vision Mikroskope und Apps für die Mikrofluidik
Die Mikrofluidik ist seit Jahren die Plattform für die digitale Erkennung von biologischen Proben und Bestandteil einer IVD(In-Vitro-Diagnostik)-Lösung. Institute wie das IPHT in Jena haben sich auf die Entwicklung neuer Mikrofluidik Chips fokussiert. Firmen wie z.B. ChipShop oder Fluigent bieten bereits fertige Lösungen, allerdings fehlen noch standardisierte Bildaufnahme- und Analysesysteme.
Die Plug&Play Imaging Module von Opto bestehen aus Kamera, Optik, Beleuchtung und Elektronik. Per App können Softwaremodule integriert werden und ermöglichen so z.B. die Bildaufnahme und Auswertung bei Mikrofluid-Anwendungen. (Bild: Opto GmbH)

Die Mikrofluidik ermöglicht es, digitale Aussagen im Millisekunden Bereich auf Zellebene zu treffen. Dafür sind viele unterschiedliche digitale Mikroskope und Software nötig, die zugeschnitten auf die jeweilige Applikation, dem Bedarf nach High Throuput Screening Lösungen gerecht werden. Die Herausforderungen für die Bildverarbeitung bei Mikrofluidik Applikationen sind allerdings die kleinen Bildfelder (wenige Millimetern bis nur einigen µm), die schnelle Bildaufnahme im Durchfluss, die kontrastarmen Proben und der meist sehr begrenzte Bauraum. Daneben hat man es oft mit Biologen und Biochemikern zu tun, denen es schwerfällt, ihre Wünsche und Anforderungen in technische Spezifikationen zu überführen.

Predictive Diagnostic

Die Opto GmbH hat sich auf diese Compiler Funktion spezialisiert. Das Wissen um den Aufbau von digitalen Mikroskopen, kombiniert mit der schnellen Bildauswertung und Bildanalyse von CMOS Sensoren ist hierfür die Lösung. Für die schwer darzustellenden biologischen Proben sind Kontrastverfahren wie die Fluoreszenz-Technologie notwendig. Die Moleküle oder Zellen werden mit einer schmalbandigen LED-Lichtquelle angeregt und emittieren dann in einer höheren Wellenlänge. Wenn man mit entsprechenden Filtern und Kameras arbeitet, kann man eines oder mehrere spezielle Fluoreszenzsignale separieren. Der laterale und quantitative Response der Lichtleistung ist ein direktes Maß für die Analyse der Proben und Grundlage für weitergehende Diagnosen (Single-/Multi-Fluoreszenz-Anwendungen), für die es bereits entsprechende Mikroskope der Imaging Modul Serie gibt. Kombiniert mit KI-Verfahren ist zudem eine vorhersagende Diagnostik (Predictive Diagnostic) möglich. So kann man aufgrund von existierenden Fluoreszenzverteilungen und Mustern verschiedene Krankheitsindikatoren bereits frühzeitig erkennen oder Nachweise für Viren oder Bakterien führen.

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