L'efficienza e la standardizzazione della diagnostica di laboratorio veterinaria dipendono sempre più dall'automazione e dai flussi di lavoro digitali. I microscopi tradizionali spesso incontrano sfide nell'integrazione digitale a causa di moduli di imaging ingombranti, scarsa compatibilità dell'interfaccia o illuminazione inadeguata, limitando la coesione del sistema e la coerenza delle immagini. Per affrontare queste sfide, questo studio esplora l'integrazione di un modulo di imaging compatto con un ampio campo visivo e illuminazione integrata in un sistema di microscopio veterinario completamente automatizzato. Questa integrazione sfrutta l'ingombro fisico ridotto del modulo e l'uscita del segnale standardizzata per incorporarlo senza soluzione di continuità nei flussi di lavoro automatizzati di elaborazione dei vetrini, garantendo un'elevata qualità dell'immagine e semplificando l'architettura del sistema. Il flusso di lavoro risultante, dalla preparazione del campione all'uscita dell'immagine digitale, è ottimizzato per velocità, affidabilità e accuratezza, soddisfacendo i requisiti dei patologi per una rapida diagnostica digitale.
I moderni microscopi veterinari completamente automatizzati mirano a completare la preparazione del campione, la colorazione e l'imaging digitale in pochi minuti per strisci di sangue o campioni citologici. Ciò impone requisiti stringenti ai moduli di imaging: devono essere abbastanza compatti da adattarsi a spazi ottici e meccanici limitati, fornendo al contempo una qualità dell'immagine sufficiente per risolvere chiaramente i nuclei cellulari, la cromatina, i granuli citoplasmatici e altre strutture fini.
Le soluzioni di imaging convenzionali utilizzano spesso telecamere industriali autonome, che sono ingombranti, limitano le opzioni di installazione e richiedono sistemi di illuminazione aggiuntivi, aumentando la complessità e le sfide di calibrazione. Pertanto, un modulo di imaging compatto e plug-and-play con illuminazione integrata è fondamentale per migliorare le prestazioni complessive del sistema e l'affidabilità.
Il modulo di imaging utilizzato in questo studio è progettato per l'integrazione in spazi ristretti. È dotato di un sensore da 1/9 di pollice e un diametro della sonda di soli 3,3 mm, che consente l'inserimento nei tubi oculari esistenti o nelle porte di imaging dedicate senza modifiche meccaniche importanti. Nonostante le sue piccole dimensioni, il sensore combinato con un sistema ottico ottimizzato offre immagini digitali nitide e dettagliate, adatte per osservazioni ematologiche e citologiche standard.
Il modulo fornisce un campo visivo di 102° ±5°, sufficientemente ampio da catturare l'area sotto obiettivi microscopici a bassa potenza, riducendo la necessità di scansioni multiple e migliorando l'efficienza della scansione dei vetrini. L'apertura F4.0 garantisce una profondità di campo sufficiente, accogliendo lievi variazioni nello spessore del campione pur mantenendo una messa a fuoco nitida su più piani focali.
Sei mini LED 0201 sono integrati attorno all'obiettivo, fornendo un'illuminazione uniforme e autonoma senza fare affidamento su sorgenti luminose esterne del microscopio o complessi aggiustamenti dell'illuminazione Köhler. La luminosità e la temperatura del colore dei LED possono essere regolate tramite software backend per adattarsi a diversi protocolli di colorazione, come le colorazioni Wright o Giemsa, garantendo una riproduzione del colore coerente.
Per la trasmissione del segnale, il modulo utilizza un'interfaccia MIPI collegata tramite una porta TYPE-C al sistema di controllo del microscopio. L'elevata larghezza di banda di MIPI supporta lo streaming video in tempo reale, garantendo una cattura fluida delle immagini durante la scansione automatizzata. Una lunghezza del cavo di 1000 ±10 mm fornisce una flessibilità di routing sufficiente all'interno del microscopio, e il cavo isolato in Teflon garantisce durata, flessibilità e affidabilità operativa a lungo termine.
L'integrazione di questo modulo di imaging miniaturizzato in un microscopio veterinario completamente automatizzato migliora l'efficienza e la coerenza del flusso di lavoro digitale. Il tavolino automatizzato, il meccanismo di messa a fuoco e il sistema di trasporto del campione posizionano con precisione il campo visivo, mentre il modulo integrato agisce come una "retina digitale", catturando immagini ad alta risoluzione istantaneamente al trigger e trasmettendole tramite MIPI al software di elaborazione delle immagini patologiche.
L'ampio campo visivo è particolarmente vantaggioso durante le scansioni a bassa potenza, riducendo significativamente il tempo totale di scansione. L'illuminazione a LED integrata elimina la dipendenza dalla calibrazione della sorgente luminosa esterna, garantendo una luminosità e un colore coerenti tra gli strumenti e nel tempo, critici per l'analisi assistita da computer e i confronti tra dispositivi. Il fattore di forma compatto libera anche spazio interno, consentendo progetti di alloggiamento più robusti e interfacce uomo-macchina migliorate, in linea con gli obiettivi di sviluppo per durata e usabilità.
Dal punto di vista dell'utente, i parametri di imaging sono gestiti dal software di sistema, consentendo ai patologi di selezionare semplicemente modalità come "ematologia" o "citologia". Il sistema regola automaticamente l'esposizione, il bilanciamento del bianco e il guadagno, garantendo che le immagini soddisfino i requisiti diagnostici. La funzionalità plug-and-play riduce la complessità di produzione e manutenzione.
Questo studio dimostra che l'integrazione di un modulo di imaging miniaturizzato, auto-illuminato e ad alta definizione in microscopi veterinari completamente automatizzati è un approccio efficace per migliorare l'integrazione del sistema e la coerenza delle immagini. La soluzione supera i limiti dei moduli digitali tradizionali ingombranti e dei requisiti di illuminazione esterni, fornendo al contempo un'uscita di immagine stabile che costituisce una solida base per analisi avanzate, come il riconoscimento automatico delle cellule e la classificazione delle cellule nucleate.
Questa integrazione esemplifica la tendenza verso tecnologie di imaging miniaturizzate, integrate e standardizzate nei dispositivi diagnostici medici, supportando direttamente livelli più elevati di automazione e digitalizzazione nei laboratori di patologia veterinaria. Con futuri miglioramenti nella risoluzione del sensore e negli algoritmi computazionali, tali moduli miniaturizzati dovrebbero svolgere un ruolo centrale nella diagnostica al letto del paziente e nei test veterinari sul campo.
