德國漢斯多爾夫


，2019年2月17日訊-細胞分選在生物學

、病理學、免mian疫yi學xue以yi及ji病bing毒du學xue研yan究jiu中zhong具ju有you至zhi關guan重zhong要yao的de地di位wei。它ta需xu要yao根gen據ju細xi胞bao獨du特te的de化hua學xue特te性xing和he形xing狀zhuang實shi現xian快kuai速su的de查zha找zhao和he分fen選xuan。傳chuan統tong的de方fang式shi無wu法fa準zhun確que地di分fen辨bian細xi胞bao之zhi間jian的de差cha異yi，或huo者zhe耗hao費fei巨ju大da的de人ren力li物wu力li
，有you時shi甚shen至zhi需xu要yao研yan究jiu人ren員yuan在zai速su度du和he準zhun確que度du之zhi間jian進jin行xing取qu舍she。東dong京jing大da學xue化hua學xue係xi研yan發fa了le一yi款kuan智zhi能neng圖tu像xiang激ji活huo細xi胞bao分fen選xuan設she備bei（intelligent Image-Activated Cell Sorter
，IACS）
，其核心組件使用了Spectrumyiqisuotigongdegaosushuzihuayi。zheshiquanqiushoukuanjiyutuxiangdexibaofenxuanjishu，nenggouyiqiansuoweiyoudetuntulianghejingzhundujinxingxibaofenxuan。gaijishushiyongguangfan，youwangzaishengwu、製藥和醫療科學領域有更大的發展，尤其將對分辨癌細胞和非癌細胞之間的細微差別做出巨大貢獻。

為了快速實現細胞分類的精準度，智能圖像激活細胞分選設備（IACS）使用了實時的機器智能技術作為全新的數據管理基礎架構。IACS通過一個獨特的軟件和硬件的數據管理基礎架構將高吞吐量的細胞成像
，細胞聚焦以及細胞分類整合，並利用了光學
、微流體、電子、機械和數據處理等不同的技術實現。該係統靈活並具有可擴展性，能夠實時且自動化的實現數據采集
、數據處理、決策製定和分揀。事實上，即使算法複雜每個細胞的處理速度也僅僅僅需要32毫秒。

IACS設置最關鍵的部分就是圖像構造的處理，這裏采用了東京大學研發的另一設備——頻分複用（FDM）顯微鏡。 FDM顯微鏡非常重要
，因為它可以在細胞流動的1 m / s內產生連續、高速、無模糊、靈敏的明視野和雙色熒光圖像采集。這是突破每秒處理100個細胞的係統極限所必備的。

超快速細胞分選的另一個關鍵是獲取來自FDM中雪崩光電二極管的信號。這是將信號傳遞至以1.25 GS / s的采樣率運行的Spectrum M4i.2212-x8數字化儀來實現的。此後，通過高速PCIe總線將獲取的數據傳送到PC，其中數字化波形中的空間輪廓能夠被分離。數字化儀的快速PCIe界麵能夠使這個過程高速的連續運行。分離的過程通過頻域中的Fourier變換來實現，使每個信號都顯示出不同的調製頻率。

圖像構建完成後，使用10 Gb以太網將結果傳輸到IACS的圖像分析和時間管理部分。這裏將一個現場可編程門陣列（FPGA），三個CPU，一個圖形處理器（GPU）和一個網絡開關進行整合，使用神經網絡上的深度學習技術實現圖像處理和決策製定。

Spectrum儀器首席技術官Oliver Rovini 表示：“東京大學的案例僅僅是Spectrum高gao速su數shu字zi化hua儀yi在zai圖tu像xiang識shi別bie係xi統tong中zhong的de一yi個ge關guan鍵jian應ying用yong。隨sui著zhe科ke技ji的de發fa展zhan，圖tu像xiang識shi別bie對dui速su度du以yi及ji精jing準zhun度du的de要yao求qiu將jiang越yue來lai越yue高gao。係xi統tong設she計ji人ren員yuan希xi望wang能neng夠gou開kai發fa出chu實shi時shi處chu理li的de圖tu像xiang解jie決jue方fang案an，而erSpectrum儀器所研發的高速數字化儀就是其理想的選擇。”

東京大學化學係是日本和美國共同成立的一個大型研究機構聯盟的成員，主要用於進行智能細胞搜索領域的基礎研究。

有關IACS開發的完整演示，包括實驗全程的設置及結果信息可以通過Cell Press期刊的兩篇文章了解更多。