Cercetare științifică

Automatizarea muncii în laboratoarele științifice și medicale este un proces în continuă evoluție. Începând de la cea mai simplă balanță până la mecanisme robotice complexe, tehnologiile avansate modelează lumea științei. Dezvoltarea automatizării de laborator duce, de asemenea, la apariția a numeroase posibile domenii de aplicare pentru camere și viziune artificială în medicină, farmaceutică și cercetare științifică. Această piață este atât de promițătoare încât unii producători de componente de viziune au chiar în oferta lor linii speciale dedicate aplicațiilor științifice.

Camerele oferă imagini roboților și mecanismelor de control al mișcării care manipulează tot felul de mostre de laborator în scopul stocării, ambalării și pregătirii. Camerele sunt, de asemenea, baza pentru toate tipurile de sisteme de viziune pentru identificarea codurilor 1D/2D. Ele ajută la gestionarea medicamentelor, a probelor biologice și a flacoanelor de sticlă, diferențiate după culoarea dopului. De asemenea, multe dispozitive medicale utilizate în oftalmologie, cercetări biomedicale și patologie pot fi clasificate ca aplicații de viziune artificială.

Pe de altă parte, multe preparate necesită un tratament special, motiv pentru care nu toate operațiile pot fi efectuate de om. Mașinile se descurcă mult mai bine, de exemplu, cu mostre sensibile la agitare. Un alt aspect este căldura emisă de corpul uman, care poate, de asemenea, influența proprietățile anumitor materiale și, în consecință, poate distorsiona măsurătorile. În aceste cazuri, sistemele de automatizare, asistate de viziunea artificială, vor fi o alegere mult mai bună.

Tendința de automatizare în medicină și cercetare

Principalii factori care duc la dezvoltarea progresivă a automatizării de laborator și a sistemelor de viziune sunt:

• Presiunea crescândă a costurilor – Sistemele de sănătate și instituțiile de cercetare sunt supuse unor sarcini economice în creștere și încearcă să contracareze această presiune: prin reducerea costurilor serviciilor lor. Automatizarea, datorită tehnologiilor moderne și componentelor de sistem relativ ieftine, permite reducerea costurilor echipamentelor de laborator, eliberează personalul și, prin urmare, eliberează și capacitatea care poate fi utilizată în altă parte.
• Viteza de procesare a datelor – Datorită analizei mai rapide a rezultatelor, laboratoarele pot servi mai mulți clienți într-o unitate de timp, ceea ce le oferă un avantaj față de centrele concurente. Automatizarea permite, de asemenea, dezvoltarea mai eficientă a proiectelor și cercetărilor, ceea ce face ca noile realizări sau tehnologii să fie disponibile mai devreme.
• Standardizarea și managementul calității – Mașinile execută sarcini cu o precizie și repetabilitate mai maredecât ar face-o un om. Prin utilizarea sistemelor de viziune și a microscopiei automate, oamenii de știință pot vizualiza imagini detaliate pe ecranul computerului, stând la birou, fără a fi nevoie să privească prin ocularele microscopului în încăperi întunecate. În plus, datele digitale permit o arhivare și documentare simplă. Repetabilitatea garantată de mașini facilitează standardizarea întregului proces, ceea ce, la rândul său, permite, de exemplu, împărțirea ușoară a sarcinilor între mai multe centre. Datele digitale menționate, care pot fi partajate fără probleme prin rețea, contribuie, de asemenea, la acest lucru.
• Accesibilitatea – Automatizarea contribuie la o disponibilitate din ce în ce mai largă a asistenței medicale avansate pentru oamenii obișnuiți. Datorită acesteia, avem posibilitatea, de exemplu, de a detecta rapid modificările și agenții patogeni care se răspândesc. Sistemele economice și ușor de utilizat pot fi folosite în regiunile mai sărace ale lumii, care sunt mult mai expuse la tot felul de epidemii. Faptul că nu este nevoie de cunoștințe de specialitate pentru operarea lor face ca acestea să poată fi utilizate de personal necalificat. Aici, sistemele POC („point of care”) și tehnologia „lab-on-chip” vor fi deosebit de utile.

Domenii de aplicare a sistemelor de viziune în laboratoare

Se pot distinge două aplicații tipice ale camerelor și viziunii artificiale în medicină și laboratoare:

• Automatizarea proceselor: adică tot felul de date imagistice, neutilizate în scopuri pur analitice, ci pentru a susține procesele, cum ar fi citirea codurilor de bare sau a codurilor matrice. Această secțiune include atât identificarea simplă a unui flacon cu proba pacientului, cât și colectarea datelor despre reactivii utilizați, ale căror deficiențe trebuie completate mai întâi. Un sistem automatizat de schimb de informații de laborator face ca rezultatele pacienților să fie transmise și gestionate digital. Foarte des, echipamentele de laborator sunt folosite pentru a lucra cu mostre lichide. În funcție de domeniul de aplicare, poate fi necesară detectarea unor caracteristici precum tipul flaconului și culoarea capacului, care simbolizează materialul din interior (de exemplu, dacă este ser sau plasmă) sau proprietățile preparatului în sine – culoarea sau neregularitățile (bule, spumă) lichidului. Cel mai mare beneficiu al utilizării sistemelor de viziune este că nu necesită contact cu proba sau deschiderea flaconului, spre deosebire de alte metode. Acest lucru previne contaminarea și permite o viteză mai mare a procesului.

  Sistemele de viziune pot identifica culoarea dopului eprubetei sau a codului de bare lipit și, pe baza acestuia, pot clasifica materialul. Construcția transparentă a flaconului permite, de asemenea, observarea preparatului în sine – evaluarea culorii și structurii acestuia.

• A doua secțiune importantă este microscopia automatizată. Aceasta include, de exemplu, aplicații de microscopie optică și de fluorescență pentru diagnosticul IVD, precum și aplicații utilizate în științele vieții, cercetarea farmaceutică și patologia digitală. Sistemele de camere sunt foarte des întâlnite în dispozitivele pentru diagnosticarea bolilor autoimune și a bolilor de sânge și a organelor hematopoietice în hematologie, precum și în patologia digitală. Această ultimă ramură, în special, beneficiază de microscopie, deoarece permite detectarea modificărilor tisulare imposibil de observat prin metode radiologice.

  Camerele de înaltă rezoluție permit observații mai precise și digitalizarea mai simplă a imaginilor. Viziunea artificială se traduce și printr-o mai mare comoditate pentru laboranți – nu trebuie să stea într-o poziție incomodă la stația de lucru, ci pot lucra stând la birou.

Există o selecție largă de alte sisteme microscopice automate cu diverse scopuri. De la un dispozitiv mic, de mărimea unei cutii de pantofi, folosit pentru numărarea simplă a celulelor, prin microscoape de incubație care permit imagistica organismelor vii fără a fi nevoie de intervenție manuală, până la sisteme de screening de înaltă performanță, care sunt utilizate, de exemplu, în studiul substanțelor farmaceutice.

Alegerea camerei potrivite pentru aplicații de laborator

Pe lângă exemplele menționate mai sus, există o gamă largă de alte aplicații potențiale și cazuri de utilizare a camerelor în diverse domenii ale științei. Este important ca pentru o anumită aplicație să se aleagă o cameră care să ofere toate funcțiile necesare pentru îndeplinirea sarcinii. În plus, indiferent de caracteristicile specifice ale dispozitivului, acesta ar trebui să asigure integrare simplă cu pachetul de biblioteci SDK, precum și calitate și fiabilitate ridicată. Suportul tehnic oferit de producător este, de asemenea, un atu suplimentar.

Științele biologice necesită încă un aspect important în ceea ce privește componentele – suport și disponibilitate pe termen lung. Desfășurarea unor cercetări, precum și proiectarea dispozitivelor medicale, sunt procese foarte complexe, care pot dura chiar și câțiva ani. Dacă un dispozitiv este finalizat, începe perioada de distribuție a acestuia. Ar fi un fenomen foarte nedorit ca, în acest timp, vreuna dintre componente să fie retrasă de la vânzare. Acest lucru ar putea necesita reproiectarea întregului sistem.